Мәліметтерді тасымалдаудың физикалық негізі. Физикалық деңгейде мәліметтерді беру әдістері. Мәліметтерді тасымалдаудың физикалық негізі

7. ФИЗИКАЛЫҚ ҚАБАТ

7.2. Мәліметтерді берудің дискретті әдістері

Байланыс арналары бойынша дискретті деректерді беру кезінде физикалық кодтаудың екі негізгі түрі қолданылады - синусоидалы тасымалдаушы сигналға негізделген және тік бұрышты импульстар тізбегіне негізделген. Бірінші әдіс жиі деп аталады модуляция немесе аналогтық модуляция , кодтау аналогтық сигналдың параметрлерін өзгерту арқылы жүзеге асырылатынын атап өтті. Екінші жол деп аталады сандық кодтау . Бұл әдістер алынған сигналдың спектрінің енімен және оларды жүзеге асыру үшін қажетті жабдықтың күрделілігімен ерекшеленеді.

Тік бұрышты импульстарды пайдаланған кезде алынған сигналдың спектрі өте кең. Синусоидты пайдалану бірдей ақпарат жылдамдығымен тар спектрге әкеледі. Дегенмен, модуляцияны жүзеге асыру тікбұрышты импульстарды жүзеге асыруға қарағанда күрделі және қымбат жабдықты қажет етеді.

Қазіргі уақытта көбінесе аналогтық нысаны бар деректер - сөйлеу, теледидар бейнесі - байланыс арналары арқылы дискретті түрде, яғни бірліктер мен нөлдер тізбегі түрінде беріледі. Аналогты ақпаратты дискретті түрде көрсету процесі деп аталады дискретті модуляция .

Аналогтық модуляция тар жиілік диапазоны бар арналар бойынша дискретті деректерді беру үшін қолданылады - дауыс жиілігі арнасы (жалпыға ортақ телефон желілері). Бұл арна 300-ден 3400 Гц-ке дейінгі диапазондағы жиіліктерді жібереді, сондықтан оның өткізу қабілеттілігі 3100 Гц.

Тасымалдаушы синусоидты жіберуші жағында модуляциялау және қабылдау жағында демодуляциялау функцияларын орындайтын құрылғы деп аталады. модем (модулятор-демодулятор).

Аналогтық модуляция – синусоидалы сигналдың амплитудасын, жиілігін немесе фазасын өзгерту арқылы ақпарат кодталатын физикалық кодтау әдісі. тасымалдаушы жиілігі(Cурет 27).

Сағат амплитудалық модуляция (27, б-сурет) логикалық бірлік үшін тасымалдаушы жиілік синусоидасының амплитудасының бір деңгейі, ал логикалық нөл үшін басқасы таңдалады. Бұл әдіс төмен шуыл иммунитетіне байланысты оның таза түрінде практикада сирек қолданылады, бірақ көбінесе модуляцияның басқа түрімен - фазалық модуляциямен бірге қолданылады.

Сағат жиілікті модуляция (27-сурет, в) бастапқы деректердің 0 және 1 мәндері әртүрлі жиіліктегі синусоидтармен беріледі - f 0 және f 1,. Бұл модуляция әдісі модемдерде күрделі схемаларды қажет етпейді және әдетте 300 немесе 1200 бит/с жылдамдықта жұмыс істейтін төмен жылдамдықты модемдерде қолданылады.

Сағат фазалық модуляция (27-сурет, d) деректер мәндері 0 және 1 бірдей жиіліктегі сигналдарға сәйкес келеді, бірақ фазасы басқа, мысалы, 0 және 180 градус немесе 0, 90, 180 және 270 градус.

Жоғары жылдамдықты модемдерде аралас модуляция әдістері жиі қолданылады, әдетте амплитудасы фазамен біріктіріледі.

Күріш. 27. Түрлі түрлермодуляция

Алынған модуляцияланған сигналдың спектрі модуляцияның түріне және жылдамдығына байланысты.

Потенциалды кодтау үшін спектр периодтық функция үшін Фурье формулаларынан тікелей алынады. Егер дискретті деректер N бит/с бит жылдамдығымен берілсе, онда спектр нөлдік жиіліктің тұрақты құрамдас бөлігінен және f 0 , 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 , ... жиіліктері бар гармоникалықтардың шексіз қатарынан тұрады, мұндағы f 0 = N/2. Бұл гармоникалардың амплитудалары біршама баяу төмендейді - гармоникалық амплитудасының 1/3, 1/5, 1/7, ... коэффициенттерімен f 0 (28, а-сурет). Нәтижесінде әлеуетті код спектрі жоғары сапалы жіберу үшін кең өткізу қабілеттілігін қажет етеді. Сонымен қатар, шын мәнінде сигнал спектрі деректердің сипатына байланысты үнемі өзгеретінін ескеру қажет. Сондықтан, ерікті деректерді беру кезінде алынған потенциалдық код сигналының спектрі 0 Гц-ке жақын қандай да бір мәннен шамамен 7f 0-ге дейінгі жолақты алады (7f 0-ден жоғары жиіліктегі гармоникаларды олардың нәтижелі сигналға аз үлес қосуына байланысты елемеуге болады) . Дауыс жиілігі арнасы үшін әлеуетті кодтаудың жоғарғы шегіне деректер жылдамдығы 971 бит/с жетеді. Нәтижесінде дауыс жиілігі арналарындағы ықтимал кодтар ешқашан пайдаланылмайды.

Амплитудалық модуляция кезінде спектр тасымалдаушы жиіліктің синусоидынан тұрады f cжәне екі жақ гармоникасы: (f c + f m ) және ( fв- f m), қайда fм - екі амплитудалық деңгейді пайдалану кезінде деректерді беру жылдамдығымен сәйкес келетін синусоидтың ақпараттық параметрінің өзгеру жиілігі (28, б-сурет). Жиілік fм берілген кодтау әдісі үшін жолдың өткізу қабілеттілігін анықтайды. Төмен модуляция жиілігінде сигнал спектрінің ені де аз болады (2f теңм ), сондықтан сигналдар оның өткізу қабілеттілігі 2f-ден үлкен немесе оған тең болса, сызықпен бұрмаланбайды.м . Дауыс жиілігі арнасы үшін бұл модуляция әдісі 3100/2=1550 бит/с аспайтын деректер жылдамдығында қолайлы. Деректерді көрсету үшін 4 амплитудалық деңгей пайдаланылса, арнаның өткізу қабілеті 3100 бит/с дейін артады.

Күріш. 28. Потенциалды кодтау кезіндегі сигналдардың спектрлері

және амплитудалық модуляция

Фазалық және жиілік модуляциясы кезінде сигнал спектрі амплитудалық модуляцияға қарағанда күрделірек, өйткені мұнда екіден астам бүйірлік гармоника түзіледі, бірақ олар сонымен қатар негізгі тасымалдаушы жиілікке қатысты симметриялы орналасады және олардың амплитудалары тез төмендейді. Сондықтан, бұл модуляциялар дыбыстық жиілік арнасы арқылы деректерді беру үшін де қолайлы.

Дискретті ақпаратты цифрлық кодтау кезінде потенциалдық және импульстік кодтар қолданылады. Потенциалды кодтарда логикалық бірліктерді және нөлдерді көрсету үшін сигнал потенциалының мәні ғана пайдаланылады, ал оның төмендеуі есепке алынбайды. Импульстік кодтар екілік деректерді не белгілі бір полярлықтың импульстері ретінде, не импульстің бөлігі ретінде – белгілі бір бағытта потенциалды құлдырау ретінде көрсетуге мүмкіндік береді.

Дискретті ақпаратты беру үшін тікбұрышты импульстарды пайдалану кезінде бір уақытта бірнеше мақсатқа қол жеткізетін кодтау әдісін таңдау қажет:

· бірдей разрядтық жылдамдықта алынған сигнал спектрінің ең кіші еніне ие болды;

· таратқыш пен қабылдағыш арасындағы синхрондау қамтамасыз етілген;

· қателерді тани білу қабілеті болды;

· жүзеге асырудың төмен құны болды.

Сигналдардың неғұрлым тар спектрі бір желіде деректерді берудің жоғары жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Көбінесе сигнал спектрі тұрақты компоненттің болмауын талап етеді.

Таратқыш пен қабылдағышты синхрондау қажет, сондықтан қабылдағыш қай уақытта байланыс желісінен жаңа ақпаратты оқу қажет екенін біледі. Бұл мәселені шешу жақын орналасқан құрылғылар арасында, мысалы, компьютердегі блоктар арасында немесе компьютер мен принтер арасында деректер алмасудан гөрі желілерде қиынырақ. Сондықтан желілерде өзін-өзі синхрондау деп аталатын кодтар қолданылады, олардың сигналдары таратқыш үшін келесі битті (немесе бірнеше биттерді) тану қажет болатын уақыт туралы нұсқауларды береді. Сигналдағы кез келген өткір жиек - алдыңғы деп аталатын - қабылдағышты таратқышпен синхрондау үшін жақсы көрсеткіш болуы мүмкін.

Тасымалдаушы сигнал ретінде синусоидтарды пайдаланған кезде алынған код өзін-өзі синхрондау қасиетіне ие, өйткені тасымалдаушы жиілігінің амплитудасының өзгеруі қабылдағышқа кіріс кодының пайда болған сәтін анықтауға мүмкіндік береді.

Кодтау әдістеріне қойылатын талаптар бір-біріне қарама-қайшы, сондықтан төменде талқыланатын танымал цифрлық кодтау әдістерінің әрқайсысының басқалармен салыстырғанда өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар.

Суретте. 29а кодтау деп те аталатын потенциалды кодтау әдісін көрсетеді нөлге қайтару жоқ (Жоқ Нөл, NRZ дегенге қайта келу) . Фамилия бір тізбегі берілгенде цикл кезінде сигнал нөлге оралмайтынын көрсетеді. NRZ әдісін енгізу оңай, қатені жақсы тануға ие (екі күрт әртүрлі потенциалға байланысты), бірақ өзін-өзі синхрондау қасиеті жоқ. Бірлердің немесе нөлдердің ұзын тізбегін беру кезінде желідегі сигнал өзгермейді, сондықтан қабылдағыш кіріс сигналынан мәліметтерді оқу керек уақыт нүктелерін анықтай алмайды. Тіпті жоғары дәлдіктегі сағат генераторымен де қабылдағыш деректерді алу сәтінде қателесуі мүмкін, өйткені екі генератордың жиіліктері ешқашан толығымен бірдей болмайды. Сондықтан деректердің жоғары жылдамдықтарында және бір немесе нөлдердің ұзын тізбегінде тактілік жиіліктердің шамалы сәйкессіздігі бүкіл циклдегі қатеге және сәйкесінше қате бит мәнін оқуға әкелуі мүмкін.

NRZ әдісінің тағы бір елеулі кемшілігі - бір немесе нөлдердің ұзақ реттілігін беру кезінде нөлге жақындайтын төмен жиілікті компоненттің болуы. Осыған байланысты қабылдағыш пен көз арасында тікелей гальваникалық байланысты қамтамасыз етпейтін көптеген байланыс арналары кодтаудың бұл түрін қолдамайды. Нәтижесінде таза түрінде NRZ коды желілерде қолданылмайды. Осыған қарамастан, оның әртүрлі модификациялары қолданылады, онда NRZ кодының нашар өзін-өзі синхрондауы да, тұрақты компоненттің болуы да жойылады. NRZ кодының тартымдылығы, оны жақсартудың мағынасы бар, N/2 Гц-ке тең іргелі гармоникалық f 0 жеткілікті төмен жиілігінде. Манчестер сияқты басқа кодтау әдістерінің негізгі жиілігі жоғары.

Күріш. 29. Деректерді дискретті кодтау жолдары

NRZ әдісінің модификацияларының бірі әдіс болып табылады альтернативті инверсиямен биполярлық кодтау (Биполярлы Баламалы таңба инверсиясы, AMI). Бұл әдіс (29, б-сурет) үш потенциалдық деңгейді пайдаланады - теріс, нөлдік және оң. Логикалық нөлді кодтау үшін нөлдік потенциал пайдаланылады, ал логикалық бірлік оң потенциалмен немесе теріс арқылы кодталады, бұл ретте әрбір жаңа бірліктің потенциалы алдыңғысының потенциалына қарама-қарсы болады.

AMI коды тұрақты токты ішінара жояды және NRZ кодына тән уақытты анықтау проблемаларының болмауы. Бұл ұзын тізбектерді жіберу кезінде орын алады. Бұл жағдайларда желідегі сигнал ауыспалы нөлдер мен бірліктерді тарататын NRZ кодымен бірдей спектрі бар, яғни тұрақты құрамдас бөлігі жоқ және N/2 Гц негізгі гармоникасы бар биполярлық импульстар тізбегі болып табылады (мұндағы N деректер бит жылдамдығы). Нөлдердің ұзын тізбегі AMI коды үшін де, NRZ коды үшін де қауіпті – сигнал нөлдік амплитуданың тұрақты потенциалына азаяды. Сондықтан AMI коды одан әрі жетілдіруді қажет етеді.

Жалпы, желідегі биттердің әртүрлі комбинациялары үшін AMI кодын пайдалану NRZ кодына қарағанда сигналдың тар спектріне әкеледі, демек, жоғарырақ. өткізу қабілетісызықтар. Мысалы, ауыспалы бірліктерді және нөлдерді беру кезінде негізгі гармоника f 0 жиілігі N/4 Гц болады. AMI коды қате сигналдарды тануға арналған кейбір мүмкіндіктерді де қамтамасыз етеді. Осылайша, сигналдардың полярлығының қатаң кезектесуінің бұзылуы жалған импульсті немесе сызықтан дұрыс импульстің жоғалуын көрсетеді. Мұндай сигнал деп аталады тыйым салынған сигнал (сигнал бұзу).

AMI коды бір жолға екі емес, үш сигнал деңгейін пайдаланады. Қосымша қабат желідегі бірдей бит дәлдігін қамтамасыз ету үшін таратқыш қуатын шамамен 3 дБ арттыруды талап етеді, бұл тек екі күйді ажырататын кодтармен салыстырғанда бірнеше сигнал күйі бар кодтардың жалпы кемшілігі болып табылады.

AMI-ге ұқсас код бар, бірақ тек екі сигнал деңгейі бар. Нөлді бергенде, ол алдыңғы циклде орнатылған потенциалды жібереді (яғни оны өзгертпейді), ал біреуін бергенде, потенциал керісінше болады. Бұл код деп аталады бірліктегі инверсиясы бар потенциалды код (Жоқ қайтару дейін Нөл бірге бір төңкерілген , NRZI ) . Бұл код үшінші сигнал деңгейін пайдалану өте қажет емес жағдайларда пайдалы, мысалы оптикалық кабельдер, мұнда екі сигнал күйі тұрақты түрде танылады - жарық және көлеңке.

Потенциалды кодтардан басқа, деректер толық импульспен немесе оның бөлігі - фронтпен ұсынылған кезде, желілер импульстік кодтарды да пайдаланады. Бұл тәсілдің ең қарапайым жағдайы биполярлық импульстік код , онда бірлік бір полярлықтың импульсімен, ал нөл екіншісімен көрсетілген (29-сурет, в). Әрбір импульс жарты циклге созылады. Бұл код өте жақсы өзін-өзі синхрондауқасиеттері, бірақ тұрақты компонент болуы мүмкін, мысалы, бір немесе нөлдердің ұзақ тізбегін беру кезінде. Сонымен қатар, оның спектрі ықтимал кодтарға қарағанда кеңірек. Сонымен, барлық нөлдерді немесе бірліктерді беру кезінде кодтың іргелі гармоникасының жиілігі NRZ кодының іргелі гармоникасынан екі есе жоғары және AMI кодының іргелі гармоникасынан төрт есе жоғары болатын N Гц-ке тең болады. ауыспалы бірліктерді және нөлдерді беру кезінде. Тым кең спектрдің арқасында биполярлық импульстік код сирек қолданылады.

IN жергілікті желілерСоңғы уақытқа дейін ең көп тараған кодтау әдісі деп аталатын әдіс болды Манчестер коды (Cурет 29, d). Ол Ethernet және Token Ring технологияларында қолданылады.

Манчестер кодында потенциалды құлдырау, яғни импульстің алдыңғы бөлігі бірліктер мен нөлдерді кодтау үшін қолданылады. Манчестер кодтауында әрбір сағат екі бөлікке бөлінген. Ақпарат әр циклдің ортасында болатын ықтимал құлдырау арқылы кодталады. Бірлік төменнен жоғарыға дейінгі сигнал деңгейімен кодталған, ал нөл кері жиекпен кодталған. Әр циклдің басында бірнеше бір немесе нөлді қатарда көрсету қажет болса, қызмет көрсету сигналының жиегі пайда болуы мүмкін. Сигнал бір деректер битінің беру цикліне кемінде бір рет өзгеретіндіктен, Манчестер коды жақсы өзін-өзі синхрондауқасиеттері. Манчестер кодының өткізу қабілеттілігі биполярлық импульске қарағанда тар. Сондай-ақ оның тұрақты құрамдас бөлігі жоқ, ал іргелі гармоника ең нашар жағдайда (бірлер немесе нөлдер тізбегін беру кезінде) N Гц жиілігіне ие, ал ең жақсы жағдайда (айнымалылар мен нөлдерді беру кезінде) ол тең. AMI кодтарындағы немесе NRZ сияқты N / 2 Гц дейін. Орташа алғанда, Манчестер кодының өткізу қабілеттілігі биполярлық импульстік кодқа қарағанда бір жарым есе тар және іргелі гармоникалық 3N/4 шамасында тербеледі. Манчестер кодының биполярлық импульстік кодқа қарағанда тағы бір артықшылығы бар. Соңғысы деректерді беру үшін үш сигнал деңгейін пайдаланады, ал Манчестер екеуін пайдаланады.

Суретте. 29, e деректерді кодтауға арналған төрт сигнал деңгейі бар әлеуетті кодты көрсетеді. Бұл 2B1Q коды, оның атауы оның мәнін көрсетеді – әрбір екі бит (2В) бір циклде төрт күйі (1Q) бар сигнал арқылы беріледі. 00 бит -2,5 В, 01 бит -0,833 В, 11 бит +0,833 В, ал 10 бит +2,5 В биттердің бірдей жұптарының тізбегі, өйткені бұл жағдайда сигнал тұрақты компонентке түрленеді. Кездейсоқ биттік интерпритация кезінде сигнал спектрі NRZ кодының спектрінен екі есе тар, өйткені бірдей бит жылдамдығында тактілік ұзақтығы екі есе артады. Осылайша, 2B1Q кодын пайдаланып, AMI немесе NRZI кодын пайдаланудан екі есе жылдам бір жол арқылы деректерді тасымалдауға болады. Дегенмен, оны жүзеге асыру үшін таратқыштың қуаты төрт деңгейді кедергі фонында қабылдағышпен анық ажырататындай жоғары болуы керек.

Бет 27 бастап 27 Мәліметтерді тасымалдаудың физикалық негізі(Байланыс желілері,)

Мәліметтерді тасымалдаудың физикалық негізі

Кез келген желілік технология байланыс желілері бойынша дискретті деректерді сенімді және жылдам беруді қамтамасыз етуі керек. Ал технологиялар арасында үлкен айырмашылықтар болғанымен, олар деректерді дискретті тасымалдаудың жалпы принциптеріне негізделген. Бұл принциптер әртүрлі физикалық сипаттағы байланыс желілеріндегі импульстік немесе синусоидалы сигналдарды пайдалана отырып, екілік және нөлдерді көрсету әдістерінде, қателерді анықтау және түзету әдістерінде, қысу әдістерінде және коммутация әдістерінде бейнеленген.

сызықтарбайланыстар

Бастапқы желілер, желілер және байланыс арналары

Желілік түйіндер арасында ақпаратты жіберетін техникалық жүйені сипаттау кезінде әдебиеттерде бірнеше атауларды табуға болады: байланыс желісі, құрама арна, арна, буын.Көбінесе бұл терминдер бір-бірінің орнына пайдаланылады және көп жағдайда бұл қиындық тудырмайды. Сонымен қатар, оларды пайдаланудың ерекшеліктері бар.

Сілтеме(сілтеме) – екі көрші желі түйіндері арасында мәліметтерді тасымалдауды қамтамасыз ететін сегмент. Яғни, сілтемеде аралық коммутация және мультиплексирлеу құрылғылары жоқ.

арна(арна) көбінесе коммутация кезінде тәуелсіз пайдаланылатын байланыс өткізу қабілеттілігінің бөлігін білдіреді. Мысалы, негізгі желілік байланыс 30 арнадан тұруы мүмкін, олардың әрқайсысының өткізу қабілеті 64 Кбит/с.

Құрама арна(схема) - желінің екі соңғы түйіні арасындағы жол. Композиттік байланыс жеке аралық буындар мен коммутаторлардағы ішкі байланыстар арқылы қалыптасады. Көбінесе «құрама» эпитеті алынып тасталады және «арна» термині құрама арнаны да, іргелес түйіндер арасындағы арнаны да, яғни сілтеме ішіндегі арнаны білдіреді.

Байланыс желісібасқа үш терминнің кез келгеніне синоним ретінде қолдануға болады.

Суретте. байланыс желісінің екі нұсқасы көрсетілген. Бірінші жағдайда ( A) желі ұзындығы бірнеше ондаған метр кабельдік сегменттен тұрады және буын болып табылады. Екінші жағдайда (b) сілтеме тізбекті ауыстырып қосылатын желіде орналастырылған құрама сілтеме болып табылады. Мұндай желі болуы мүмкін негізгі желінемесе телефон желісі.

Дегенмен, үшін компьютерлік желібұл сызық байланыс болып табылады, өйткені ол екі көрші түйінді қосады және барлық коммутациялық аралық жабдық осы түйіндерге мөлдір. Компьютер мамандары мен бастапқы желілер мамандарының терминдер деңгейіндегі өзара түсініспеушілік себебі осында анық.

Бастапқы желілер компьютерлік және телефондық желілер үшін деректерді беру қызметтерін қамтамасыз ету үшін арнайы құрылған, мұндай жағдайларда олар бастапқы желілердің «үстінде» жұмыс істейді және қабаттасатын желілер.

Байланыс желілерінің классификациясы

Байланыс желісі әдетте электрлік ақпараттық сигналдар тасымалданатын физикалық ортадан, мәліметтерді тасымалдау жабдығы мен аралық жабдықтан тұрады. Мәліметтерді тасымалдаудың физикалық ортасы (физикалық тасымалдағыш) кабель, яғни сымдар, оқшаулағыш және қорғаныш қабықтар мен қосқыштар жиынтығы, сондай-ақ электромагниттік толқындар таралатын жер атмосферасы немесе ғарыш кеңістігі болуы мүмкін.

Бірінші жағдайда біреу айтады сымды орта,ал екіншісінде - сымсыз.

Заманауи телекоммуникациялық жүйелерде ақпараттар көмегімен беріледі электр тогы немесе кернеу, радио сигналдары немесе жарық сигналдары- бұл физикалық процестердің барлығы әртүрлі жиіліктегі электромагниттік өрістің тербелісі болып табылады.

Сымды (әуе) желілербайлаулар - бұл тіректердің арасына салынған және ауада ілулі тұрған оқшаулағыш немесе экрандаушы өрімдері жоқ сымдар. Тіпті жақын арада мұндай байланыс желілері телефон немесе телеграф сигналдарын беру үшін негізгі болды. Бүгінгі таңда сымды байланыс желілері кабельдік желілерге қарқынды түрде ауыстырылуда. Бірақ кейбір жерлерде олар әлі күнге дейін сақталған және басқа мүмкіндіктер болмаған жағдайда, олар компьютерлік деректерді беру үшін қолданыла береді. Бұл желілердің жоғары жылдамдықты қасиеттері мен шуға төзімділігі көп нәрсені қалағандай етеді.

кабельдік желілербіршама күрделі құрылымға ие. Кабель оқшаулаудың бірнеше қабаттарымен қоршалған өткізгіштерден тұрады: электрлік, электромагниттік, механикалық және мүмкін климаттық. Сонымен қатар, кабель әртүрлі жабдықты оған жылдам қосуға мүмкіндік беретін қосқыштармен жабдықталуы мүмкін. Компьютерлік (және телекоммуникациялық) желілерде кабельдің үш негізгі түрі қолданылады: мыс сымдарының бұралған жұптарына негізделген кабельдер - экрандалмаған бұралған жұп(Қорғалмаған бұралған жұп, UTP) және экрандалған бұралған жұп(Қорғалған бұралған жұп, STP), коаксиалды кабельдермыс өзегімен, талшықты-оптикалық кабельдермен. Кабельдердің алғашқы екі түрі де аталады мыс кабельдер.

радиоарналаржерүсті және спутниктік байланыс радиотолқындардың таратқышы мен қабылдағышының көмегімен құрылады. Қолданылатын жиілік диапазонында да, арна диапазонында да ерекшеленетін радиоарналардың алуан түрлері бар. Таратылатын радио диапазондары(ұзын, орташа және қысқа толқындар) деп те аталады AM жолақтары,немесе амплитудалық модуляция диапазондары (Amplitude Modulation, AM) қалааралық байланысты қамтамасыз етеді, бірақ төмен деректер жылдамдығымен. Жылдамырақ арналар пайдаланатын арналар болып табылады өте жоғары жиілік диапазондары(Өте жоғары жиілік, VHF), онда жиілік модуляциясы қолданылады (Жиілік модуляциясы, FM). Сондай-ақ деректерді тасымалдау үшін қолданылады. ультра жоғары жиілікті жолақтар(Ультра жоғары жиілік, UHF) деп те аталады микротолқынды диапазондар(300 МГц жоғары). 30 МГц-тен жоғары жиіліктерде сигналдар енді Жердің ионосферасы арқылы көрсетілмейді, ал тұрақты байланыс таратқыш пен қабылдағыш арасында көру сызығын қажет етеді. Сондықтан мұндай жиіліктер не спутниктік арналарды, не микротолқынды арналарды, немесе жергілікті немесе пайдаланады ұялы желілербұл шарт орындалатын жерде.

2 Физикалық деңгейдің функциялары Биттерді электрлік/оптикалық сигналдар арқылы көрсету Биттерді кодтау Биттерді синхрондау Физикалық байланыс арналары арқылы биттерді беру/қабылдау Физикалық ортамен үйлестіру Тасымалдау жылдамдығы диапазон Сигнал деңгейлері, қосқыштар Барлық желілік құрылғыларда Аппараттық қамтамасыз ету (желі адаптерлері) ) Мысалы: 10 BaseT - UTP cat 3, 100 Ом, 100 м, 10 Мбит/с, MII коды, RJ-45

5 Мәліметтерді тасымалдау жабдығы Түрлендіргіш Хабар – Эл. сигнал Кодер (сығымдау, түзету кодтары) Модулятор Делдалдық жабдық Байланыс сапасын жақсарту - (Күшейткіш) Құрама арна құру - (Ауыспалы) Арналарды мультиплекстеу - (Мультиплексор) (LAN желісінде PA болмауы мүмкін)

6 Байланыс желілерінің негізгі сипаттамалары Өткізу жолағы (Протокол) Деректерді жіберу сенімділігі (Протокол) Таралу кідірісі Жиілік реакциясы (AFC) Өткізу қабілетін әлсірету Шуға төзімділік Желінің жақын жеріндегі тоғысуы Бірлік құны

9 Өсуі A - жиілік жауабына бір нүкте A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin дециБель (дБ) A=20 log 10 Uout/Uin дециБель (дБ) q 1-мысал: Pin = 10 мВт, Pout =5 мВт Өсу = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 дБ q 2-мысал: UTP cat 5 Өшу >= -23,6 дБ F= 100МГц, L= 100M Әдетте негізгі үшін A көрсетіледі. сигнал жиілігі. \u003d -23,6 дБ F \u003d 100 МГц, L \u003d 100 М Әдетте сигналдың негізгі жиілігі үшін A көрсетіледі «>

11 Шуға төзімділік Оптикалық талшықты желілер Кабельдік желілер Сымды әуе желілері Радиобайланыстары (қорғау, бұрау) Сыртқы кедергілерге қарсы иммунитет Ішкі кедергілерге қарсы иммунитет Неар-соңғы қиылысуды әлсірету (КЕЛЕСІ) Қиыр шеттегі қиылысуды әлсірету (FEXT) (FEXT - бір бағытта екі жұп)

12 Near End Cross Talk жоғалуы (КЕЛЕСІ) Көп жұпты кабельдер үшін NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Деректерді жіберу сенімділігі Бит қателігінің жылдамдығы - BER Деректер битінің бұрмалану ықтималдығы Себептері: сыртқы және ішкі кедергі, тар өткізу қабілеті Күрес: шуға төзімділіктің жоғарылауы, кедергінің төмендеуі КЕЛЕСІ, өткізу қабілеттілігінің жоғарылауы Бұралған жұп кабелі BER ~ Оптикалық талшықты кабель BER ~ Қосымша қорғаныссыз: : түзету кодтары, қайталанатын хаттамалар

16 Бұралған жұп (TP) фольга экраны өрілген сым экраны оқшауланған сым сыртқы қабық UTP экрандалмаған бұралған жұп санаты 1, UTP қабықшасы бар жұп санаты STP экрандалған бұралған жұп түрлері 1 түрі…9 Әр жұптың өз қалқаны бар Әр жұптың өз қалқаны бар. , меншікті түсі Кедергіге қарсы иммунитет Құн төсеу күрделілігі

18 Талшықты оптика Екі ортаның арасындағы интерфейстегі сәуленің толық ішкі шағылысуы n1 > n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2 n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2" title="18 Fiber Optics Екі шекарадағы сәуленің толық ішкі шағылыуы. орта n1 > n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> title="18 Талшықты оптика Екі ортаның арасындағы интерфейстегі сәуленің толық ішкі шағылысуы n1 > n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> !}

22 Талшықты-оптикалық кабель Көп режимді Fiber MMF50/125, 62,5/125, жалғыз режим FiberSMF8/125, 9,5/125 D = 250 мкм 1 ГГц - 100 км BaseLH5000km - 1 Гбит/с (2005) MMSM

23 Оптикалық сигнал көздері Арна: көз - тасымалдаушы - қабылдағыш (детектор) Көздер LED (жарық диодты жарық диод) нм когерентсіз көз - MMF Жартылай өткізгішті лазерлік когерент көзі - SMF - қуат = f (t o) Детекторлар Фотодиодтар, түйреуіш диодтар, көшкін диодтары

25 Құрылымдық кабель жүйесі - SCS First LANs - әртүрлі кабельдержәне топологиясы Кабельдік жүйенің унификациясы SCS - ашық LAN кабельдік инфрақұрылымы (ішкі жүйелер, компоненттер, интерфейстер) - тәуелсіздік желілік технология- LAN, теледидар кабельдері, қауіпсіздік жүйелері және т.б. - белгілі бір желілік технологияға сілтемесіз әмбебап кабельдер - Конструктор

27 SCS стандарттары (негізгі) EIA/TIA-568A Коммерциялық ғимараттың телекоммуникациялық сымдары стандарты (АҚШ) CENELEC EN50173 Жалпы кабельдік схемалардың өнімділік талаптары (Еуропа) ISO/IEC IS Ақпараттық технологиясы - Тұтынушының үй-жайларын кабельдік кабельдер үшін жалпы кабельдер Әрбір байланыс ортасы үшін:. Топология Рұқсат етілген қашықтықтар (кабель ұзындығы) Пайдаланушы қосылым интерфейсі. Кабельдер және қосу жабдықтары. Өткізу қабілеті (өнімділік). Орнату тәжірибесі (Көлденең ішкі жүйе - UTP, жұлдыз, 100 м...)

28 Сымсыз байланыс Сымсыз таратудың артықшылықтары: Ыңғайлылық, қол жетпейтін аймақтар, ұтқырлық. жылдам орналастыру ... Кемшіліктері: кедергінің жоғары деңгейі ( арнайы құралдар: кодтар, модуляция ...), кейбір диапазондарды пайдаланудың күрделілігі Байланыс желісі: таратқыш - орта - қабылдағыш LAN сипаттамасы ~ F (Δf, fn);

34 2. Ұялы телефония Аумақты ұяшықтарға бөлу Жиіліктерді қайта пайдалану Төмен қуат (өлшемдері) Орталықта - базалық станция Еуропа - Ұялы телефонға арналған ғаламдық жүйе - GSM Wireless телефон байланысы 1. Төмен қуатты радиостанция - (түтік негізі, 300 м) DECT Digital European Cordless Telecommunication Rouming - біреуден ауысу негізгі желіекінші жағынан - негіз ұялы байланыс

35 Спутниктік байланысСпутниктік (шағылыстырғыш-күшейткіш) Трансиверлер – H~50 МГц транспондерлері (1 спутниктік ~ 20 транспондерлер) Жиілік диапазондары: C. Ku, Ka C - Төмен 3,7 - 4,2 ГГц Жоғары 5,925-6,425 ГГц Ku - Төмен 117. 12,2 ГГц жоғары 14,0-14,5 ГГц Ka - төмен 17,7-21,7 ГГц жоғары 27,5-30,5 ГГц

36 Спутниктік байланыс. Жерсерік түрлері Спутниктік байланыс: микротолқынды – көру сызығы Геостационарлық Үлкен қамту Тұрақты, Төмен тозу Follower спутнигі, хабар тарату, төмен баға, қашықтыққа тәуелсіз құны, Лездік байланыс орнату (Мил) T3=300ms Төмен қауіпсіздік, Бастапқыда үлкен антенна (бірақ VSAT) MEO км Жаһандық позициялау жүйесі GPS - 24 спутник LEO км төмен қамтуы төмен кідіріс Интернетке қосылу

40 Spread Spectrum Techniques Арнайы модуляция және кодтау әдістері сымсыз байланыс C (бит/с) = Δ F (Гц) * log2 (1+Ps/P N) Қуатты азайту Шуға төзімділік Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Физикалық кодтаудың екі негізгі түрі қолданылады - синусоидалы тасымалдаушы сигналға негізделген (аналогтық модуляция) және тікбұрышты импульстар тізбегіне негізделген (цифрлық кодтау).

Аналогтық модуляция – дискретті деректерді өткізу қабілеті тар арна бойынша беру үшін – телефон желілерінің дауыс жиілігінің арнасы (өткізу жиілігі 300-ден 3400 Гц-ке дейін) Модуляция мен демодуляцияны орындайтын құрылғы модем болып табылады.

Аналогтық модуляция әдістері

n амплитудалық модуляция (төмен шуға төзімділік, жиі фазалық модуляциямен бірге қолданылады);

n жиілікті модуляция (күрделі техникалық іске асыру, әдетте төмен жылдамдықты модемдерде қолданылады).

n фазалық модуляция.

Модуляцияланған сигналдың спектрі

Потенциалды код- егер дискретті деректер секундына N бит жылдамдықпен берілсе, онда спектр нөлдік жиіліктің тұрақты құрамдас бөлігінен және f0, 3f0, 5f0, 7f0, ... жиілігі бар гармоникалықтардың шексіз қатарынан тұрады, мұндағы f0 = N/2. Бұл гармоникалардың амплитудалары баяу төмендейді - f0 амплитудасының 1/3, 1/5, 1/7, ... коэффициенттерімен. Ерікті деректерді беру кезінде пайда болатын потенциалдық код сигналының спектрі 0-ге жақын кейбір мәннен шамамен 7f0-ге дейінгі диапазонды алады. Дауыс жиілігі арнасы үшін жіберу жылдамдығының жоғарғы шегіне секундына 971 бит деректер жылдамдығында жетеді, ал төменгі шегі кез келген жылдамдықтар үшін қабылданбайды, өйткені арнаның өткізу қабілеті 300 Гц-тен басталады. Яғни, дауыс жиілігі арналарында әлеуетті кодтар пайдаланылмайды.

Амплитудалық модуляция- спектр fc тасымалдаушы жиілігінің синусоидасынан және екі бүйірлік гармоникадан fc+fm және fc-fm тұрады, мұндағы fm – екі амплитудалық деңгейді пайдаланған кезде деректер жылдамдығымен сәйкес келетін синусоидтың ақпараттық параметрінің өзгеру жиілігі. . fm жиілігі желінің сыйымдылығын анықтайды бұл әдіскодтау. Модуляцияның кішігірім жиілігінде сигнал спектрінің ені тіпті аз болады (2 фм-ге тең) және өткізу қабілеттілігі 2 фм-ден үлкен немесе оған тең болса, сигналдар сызықпен бұрмаланбайды. Дауыс жиілігі арнасы үшін бұл әдіс секундына 3100/2 = 1550 биттен жоғары емес деректер жылдамдығында қолайлы.

Фазалық және жиілікті модуляция- спектр күрделірек, бірақ симметриялы, тез төмендейтін гармоникалардың көп санымен. Бұл әдістер дауыстық жиілік арналарын беру үшін қолайлы.

Квадрат амплитудалық модуляция (Quadrate Amplitude Modulation) - 8 фазалық ығысу мәндері бар фазалық модуляция және 4 амплитудалық мәндермен амплитудалық модуляция. Барлық 32 сигнал комбинациясы қолданылмайды.

Сандық кодтау

Потенциалды кодтар- логикалық бірліктерді және нөлдерді көрсету үшін тек сигнал потенциалының мәні пайдаланылады, ал оның толық импульстарды тұжырымдайтын тамшылары есепке алынбайды.

Импульстік кодтар- екілік деректерді не белгілі бір полярлық импульстермен, не импульстің бір бөлігімен - белгілі бір бағыттағы потенциалдық құлдырау арқылы көрсетеді.

Сандық кодтау әдісіне қойылатын талаптар:

Бірдей разрядтық жылдамдықта ол алынған сигналдың спектрінің ең кіші еніне ие болды (сигналдың тар спектрі сол жолда жоғары деректер жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік береді, сонымен қатар тұрақты құрамдастың болмауы талап етіледі. , яғни болуы тұрақты токтаратқыш пен қабылдағыш арасында)

Ол таратқыш пен қабылдағыш арасындағы синхрондауды қамтамасыз етті (қабылдағышы желіден қажетті ақпаратты қай уақытта оқу керектігін білуі керек, жергілікті жүйелерде - уақыт сызықтары, желілерде - сигналдары нұсқауларды алып жүретін өздігінен синхрондалатын кодтар). таратқыш үшін келесі битті тануды уақыттың қай нүктесінде жүзеге асыру қажет екендігі туралы);

Қателерді тани білу қабілеті болды;

Іске асырудың төмен құны бар.

Нөлге қайтарусыз ықтимал код. NRZ (Нөлге қайтарылмау). Сигнал цикл ішінде нөлге оралмайды.

Оны іске асыру оңай, екі күрт әр түрлі сигналдар есебінен қателерді жақсы анықтау мүмкіндігі бар, бірақ синхрондау қасиеті жоқ. Нөлдердің немесе бірліктердің ұзақ тізбегін беру кезінде желідегі сигнал өзгермейді, сондықтан қабылдағыш деректерді қашан қайта оқу керектігін анықтай алмайды. Тағы бір кемшілік - бірліктер мен нөлдердің ұзын тізбегін беру кезінде нөлге жақындайтын төмен жиілікті компоненттің болуы. Оның таза түрінде код сирек қолданылады, модификациялар қолданылады. Тартымдылық - төмен жиілікнегізгі гармоникалық f0 = N /2.

Альтернативті инверсиямен биполярлық кодтау әдісі. (Bipolyar Alternate Mark Inversion, AMI), NRZ әдісінің модификациясы.

Нөлді кодтау үшін нөлдік потенциал қолданылады, логикалық бірлік оң потенциалмен немесе теріспен кодталады, ал әрбір келесі бірліктің потенциалы алдыңғысының потенциалына қарама-қарсы. Тұрақты компоненттің проблемаларын және өзін-өзі синхрондау болмауын ішінара жояды. Бірлердің ұзын тізбегін жіберген жағдайда, NRZ кодымен бірдей спектрі бар әртүрлі полярлық импульстар тізбегі ауыспалы импульстар тізбегін жібереді, яғни тұрақты компонентсіз және іргелі гармоникалық N/2. Жалпы алғанда, AMI пайдалану NRZ-ге қарағанда тар спектрге әкеледі, демек, жоғары байланыс сыйымдылығы. Мысалы, ауыспалы нөлдер мен бірліктерді беру кезінде f0 негізгі гармоникалық N/4 жиілігі болады. Қате берілістерді тануға болады, бірақ сенімді қабылдауды қамтамасыз ету үшін қуатты шамамен 3 дБ арттыру қажет, өйткені шынайы сигнал деңгейлері пайдаланылады.

Бірліктегі инверсиясы бар потенциалдық код. (Төңкерілген, NRZI бар нөлге қайтарылмайтын) AMI-тәрізді код, бірақ екі сигнал деңгейі бар. Нөлді беру кезінде алдыңғы циклдің потенциалы беріледі, ал біреуін беру кезінде потенциал қарама-қарсыға ауыстырылады. Код үшінші деңгейді пайдалану қажет емес жағдайларда ыңғайлы (оптикалық кабель).

AMI, NRZI жақсарту үшін екі әдіс қолданылады. Біріншісі - кодқа артық бірліктерді қосу. Өзін-өзі синхрондау қасиеті пайда болады, тұрақты компонент жоғалады және спектр тарылады, бірақ пайдалы өткізу қабілеттілігі төмендейді.

Тағы бір әдіс - бастапқы ақпаратты сызықта бір мен нөлдің пайда болу ықтималдығы жақын болатындай етіп «араластыру». Екі әдіс те логикалық кодтау болып табылады, өйткені олар сызықтағы сигналдардың пішінін анықтамайды.

Биполярлық импульстік код. Бір полярлықтың импульсімен, ал нөл басқасымен берілген. Әрбір импульс жарты циклге созылады.

Кодтың тамаша уақытты анықтау қасиеттері бар, бірақ нөлдердің немесе бірлердің ұзақ тізбегін беру кезінде тұрақты ток құрамдас бөлігі болуы мүмкін. Спектр ықтимал кодтарға қарағанда кеңірек.

Манчестер коды. Ең көп қолданылатын код Ethernet желілері, Токен сақинасы.

Әрбір шара екі бөлікке бөлінеді. Ақпарат циклдің ортасында болатын ықтимал төмендеулер арқылы кодталады. Бірлік төменнен жоғарыға өту арқылы кодталады, ал нөл кері жиекпен кодталады. Әрбір циклдің басында бірнеше 1 немесе 0 қатарда көрсетілуі қажет болса, үстіңгі сигнал жиегі пайда болуы мүмкін. Код тамаша өзін-өзі синхрондау қасиеттеріне ие. Өткізу жолағы биполярлық импульске қарағанда тар, тұрақты компонент жоқ, ал іргелі гармоника ең нашар жағдайда N жиілігіне, ал жақсы жағдайда N/2 жиілігіне ие.

Потенциалды код 2B1Q. Әрбір екі бит бір циклде төрт күйлі сигнал арқылы беріледі. 00 - -2,5 В, 01 - -0,833 В, 11 - +0,833 В, 10 - +2,5 В. Бірдей бит жұптарының ұзын тізбегімен жұмыс істеу үшін қосымша құралдар қажет. Кездейсоқ разрядты разрядтау кезінде спектр NRZ-ге қарағанда екі есе тар, өйткені дәл сол бит жылдамдығында тактілік ұзақтығы екі есе артады, яғни деректерді AMI, NRZI пайдаланудан екі есе жылдам жіберуге болады, бірақ қажет үлкен күштаратқыш.

Логикалық кодтау

AMI, NRZI, 2B1Q сияқты әлеуетті кодтарды жақсартуға арналған, олармен қиылысатын тұрақты потенциалға әкелетін биттердің ұзын тізбегін ауыстырады. Екі әдіс қолданылады – артық кодтау және шифрлеу.

Артық кодтарбиттердің бастапқы тізбегін бөліктерге бөлуге негізделген, олар жиі таңбалар деп аталады, содан кейін әрбір бастапқы таңба бастапқыдан көбірек биттері бар жаңасымен ауыстырылады.

4B/5B коды 4 разрядты тізбектерді 5 биттік тізбектермен ауыстырады. Содан кейін 16 разрядтық комбинациялардың орнына 32-сі алынады.Олардың ішінде нөлдердің көп саны жоқ 16-сы таңдалады, қалғандары тыйым салынған кодтар болып саналады (кодты бұзу). Тұрақты токты алып тастау және кодты өздігінен синхрондаумен қатар, артық кодтар ресиверге бүлінген биттерді тануға мүмкіндік береді. Егер қабылдағыш тыйым салынған кодтарды алса, онда сигнал желіде бұрмаланған.

Бұл код нөлдердің ұзын тізбегіне ғана сезімтал әлеуетті кодтау әдістерінің бірін пайдаланып физикалық кодтауды пайдаланып желі арқылы беріледі. Код жолда үш нөлден артық болмайтынына кепілдік береді. 8V/6T сияқты басқа кодтар бар.

Көрсетілген өткізу қабілеттілігін қамтамасыз ету үшін таратқыш жоғарылатылған тактілік жиілікте жұмыс істеуі керек (100 Мб/с – 125 МГц үшін). Сигналдың спектрі түпнұсқамен салыстырғанда кеңейеді, бірақ Манчестер кодының спектрінен тар болып қалады.

Scrambling – деректерді желіден тасымалдамас бұрын скрамблермен араластыру.

Шифрлеу әдістері бастапқы кодтың биттері мен алдыңғы циклдерде алынған нәтиже кодының биттері негізінде алынған кодты биттік есептеуден тұрады. Мысалы,

B i \u003d A i xor B i -3 xor B i -5,

Мұндағы B i - скрамблердің i-ші циклінде алынған нәтиже кодының екілік цифры, A i - скрамблердің кірісінде i-ші циклге келетін бастапқы кодтың екілік цифры, B i - 3 және B i -5 алдыңғы жұмыс циклдерінде алынған нәтиже кодының екілік сандары.

110110000001 тізбегі үшін скрамблер 110001101111 береді, яғни қатарынан алты нөл тізбегі болмайды.

Алынған тізбекті алғаннан кейін ресивер оны кері түрлендіруді қолданатын дескрамблерге береді.

C i \u003d B i xor B i-3 xor B i-5,

Әртүрлі шифрлау жүйелері терминдер саны мен олардың арасындағы жылжуымен ерекшеленеді.

Тағы да бар қарапайым әдістернөлдердің немесе бірлердің тізбегімен күресу, олар сондай-ақ шифрлеу әдістері деп аталады.

Биполярлық AMI жақсарту үшін қолданылады:

B8ZS (8-нөлді алмастыратын биполярлық) - тек 8 нөлден тұратын тізбектерді ғана түзетеді.

Ол үшін алғашқы үш нөлден кейін қалған бестің орнына V-1 * -0-V-1 * бес сигналын енгізеді, мұнда V берілген полярлық цикл үшін тыйым салынған бір сигналды, яғни сигналды білдіреді. бұл алдыңғысының полярлығын өзгертпейді, 1 * - дұрыс полярлық бірлігінің сигналы және жұлдызша бұл циклде бастапқы кодта бірлік емес, нөл болғанын білдіреді. Нәтижесінде ресивер 8 циклде 2 бұрмалауды көреді - бұл желідегі шудың салдарынан болғаны екіталай. Сондықтан қабылдағыш мұндай бұзушылықтарды 8 реттік нөлді кодтау сияқты қарастырады. Бұл кодта екілік цифрлардың кез келген тізбегі үшін тұрақты компонент нөлге тең.

HDB3 коды бастапқы тізбектегі кез келген төрт нөлді түзетеді. Әрбір төрт нөл бір V сигналы бар төрт сигналмен ауыстырылады.Тұрақты тоқ компонентін басу үшін V сигналының полярлығы кезекті өзгерістермен кері ауыстырылады. Сонымен қатар, ауыстыру үшін төрт циклды кодтардың екі үлгісі пайдаланылады. Егер ауыстыру алдында көзібірліктердің тақ саны болса, онда 000В тізбегі пайдаланылады, ал бірлік саны жұп болса, 1*00В тізбегі қолданылады.

Жақсартылған кандидат кодтары жіберілетін деректерде кездесетін кез келген нөлдер мен бір тізбегі үшін өте тар өткізу қабілеттілігіне ие.

Байланыс арналары бойынша дискретті деректерді беру кезінде физикалық кодтаудың екі негізгі түрі қолданылады - негізделген синусоидальді тасымалдаушы сигнал және тікбұрышты импульстар тізбегіне негізделген.Бірінші әдісті жиі модуляция немесе аналогтық модуляция деп те атайды, кодтау аналогтық сигналдың параметрлерін өзгерту арқылы жүзеге асырылатынын атап көрсетеді. Екінші әдіс әдетте сандық кодтау деп аталады. Бұл әдістер алынған сигналдың спектрінің енімен және оларды жүзеге асыру үшін қажетті жабдықтың күрделілігімен ерекшеленеді.
Аналогтық модуляцияжалпыға ортақ телефон желілерін пайдаланушылар үшін қолжетімді дауыстық жиілік арнасымен сипатталған тар жолақты арналар бойынша дискретті деректерді беру үшін пайдаланылады. Дауыс жиілігі арнасының типтік жиілік реакциясы күріште көрсетілген. 2.12. Бұл арна 300-ден 3400 Гц-ке дейінгі диапазондағы жиіліктерді жібереді, сондықтан оның өткізу қабілеттілігі 3100 Гц. Тасымалдаушы синусоидты таратушы жағында модуляциялау және қабылдау жағында демодуляциялау функцияларын орындайтын құрылғы модем (модулятор – демодулятор) деп аталады.
Аналогтық модуляция әдістері
Аналогтық модуляция – синусоидалы тасымалдаушы сигналдың амплитудасын, жиілігін немесе фазасын өзгерту арқылы ақпарат кодталатын физикалық кодтау әдісі.
Диаграмма (2.13, а-сурет) логикалық бірлік үшін жоғары деңгейлі потенциалдармен және логикалық нөл үшін нөлдік потенциалдармен ұсынылған бастапқы ақпараттың биттерінің тізбегін көрсетеді. Бұл кодтау әдісі компьютер блоктары арасында деректерді тасымалдау кезінде жиі қолданылатын потенциалды код деп аталады.
Амплитудалық модуляциямен (2.13, б-сурет) логикалық бірлік үшін тасымалдаушы жиілік синусоидасының амплитудасының бір деңгейі, ал логикалық нөл үшін басқасы таңдалады. Бұл әдіс төмен шуыл иммунитетіне байланысты оның таза түрінде практикада сирек қолданылады, бірақ көбінесе модуляцияның басқа түрімен - фазалық модуляциямен бірге қолданылады.
Жиілік модуляциясымен (2.13, в-сурет) бастапқы деректердің 0 және 1 мәндері әртүрлі жиіліктегі синусоидтармен беріледі - f0 және f1. Бұл модуляция әдісі модемдерде күрделі схеманы қажет етпейді және әдетте 300 немесе 1200 бит/с жылдамдықта жұмыс істейтін төмен жылдамдықты модемдерде қолданылады.
Фазалық модуляцияда 0 және 1 деректер мәндері бірдей жиіліктегі, бірақ 0 және 180 градус немесе 0,90,180 және 270 градус сияқты әртүрлі фазалары бар сигналдарға сәйкес келеді.
Жоғары жылдамдықты модемдерде аралас модуляция әдістері жиі қолданылады, әдетте амплитудасы фазамен біріктіріледі.
Дискретті ақпаратты беру үшін тікбұрышты импульстарды пайдалану кезінде бір уақытта бірнеше мақсатқа қол жеткізетін кодтау әдісін таңдау қажет:
· бірдей разрядтық жылдамдықта алынған сигнал спектрінің ең кіші еніне ие болды;
Таратқыш пен қабылдағыш арасында синхрондау қамтамасыз етілген;
қателерді тани білу қабілеті болды;
Іске асырудың төмен құны бар.
Сигналдардың тар спектрі бір желіде (бірдей өткізу қабілеттілігімен) жоғары деректерді беру жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, сигнал спектрі жиі тұрақты компоненттің болмауын, яғни таратқыш пен қабылдағыш арасында тұрақты токтың болуын талап етеді. Атап айтқанда, әртүрлі трансформаторлық гальваникалық оқшаулау тізбектерін пайдалану тұрақты токтың өтуіне жол бермейді.
Таратқыш пен қабылдағышты синхрондау қажет, сондықтан қабылдағыш қай уақытта байланыс желісінен жаңа ақпаратты оқу қажет екенін біледі.
Бұрмаланған деректерді тану және түзету физикалық деңгейдің көмегімен жүзеге асырылуы қиын, сондықтан көбінесе бұл жұмыс жоғарыда орналасқан хаттамалармен орындалады: арна, желі, көлік немесе қолданба. Екінші жағынан, қателерді анықтау физикалық деңгейуақытты үнемдейді, өйткені ресивер кадрдың толық буферленгенін күтпейді, бірақ кадрдағы қате биттерді таныған кезде оны дереу қабылдамайды.
Кодтау әдістеріне қойылатын талаптар бір-біріне қарама-қайшы, сондықтан төменде талқыланатын танымал цифрлық кодтау әдістерінің әрқайсысының басқалармен салыстырғанда өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар.