Чем характеризуются каналы передачи информации

Чем характеризуются каналы передачи информации

В общем случае под каналом передачи информации понимают всю совокупность технических средств, обеспечивающих передачу электрических сигналов от источника сообщений к потребителю. При рассмотрении каналов линию связи чаще всего полагают заданной (считается, что все необходимые характеристики линии связи известны) и все задачи анализа и синтеза каналов передачи информации сводятся к анализу и синтезу операторов преобразования сигналов в передатчике, приемнике и других устройствах.

Каналы передачи информации классифицируют по различным признакам: по назначению, по характеру линий связи, по диапазону частот, по характеру сигналов на входе и выходе каналов и т. п. По назначению каналы делятся на телефонные,

телеграфвые, телевизионные, фототелеграфные, звукового вещания, телеметрические, передачи данных и др. В зависимости от того, распространяются ли сигналы в свободном пространстве или по направляющим линиям, различают каналы радиосвязи и каналы проводной связи: воздушные, кабельные, волноводные, световодные и др. По воздушным проводным линиям связи передают сигналы в диапазоне 0-160 кГц. На более высоких частотах возрастает влияние помех, резко увеличивается затухание сигналов, сказывается влияние радиовещательных станций длинноволнового диапазона. Существенный недостаток воздушных проводных линий связи — большая зависимость их характеристик от атмосферных условий. Значительно лучшими характеристиками и большей устойчивостью в работе обладают кабельные линии связи. Они являются основой сетей магистральной дальней связи, по ним передают сигналы в диапазоне частот от 600 кГц до 60 МГц. С дальнейшим увеличением частоты затухание сигналов резко возрастает.

В настоящее время ведутся интенсивные теоретические и экспериментальные работы по исследованию металлических волноводов. Полученные результаты позволяют надеяться, что эти линии связи будут широко использоваться для передачи сигналов в диапазоне 35-80 ГГц (длина волны 8,6-3,75 мм). Перспективен круглый волновод с внутренним диаметром 6 см, по которому молено организовать более 200 000 стандартных телефонных каналов (каналов тональной частоты с эффективно используемой полосой частот от 300 до 3400 Гц) или около 200 телевизионных каналов [8]. Экономические расчеты показывают, что при организации телефонных каналов до 30000 еще целесообразно применять коаксиальный кабель, свыше 30 000 каналов — волновод. Еще большее число стандартных каналов можно организовать, используя оптические системы связи, в которых применяют сигналы в полосе частот 600-900 ТГц (0,5-0,3 мкм). Используя закрытые направляющие системы, которые получили название световодов, можно осуществить устойчивую связь на большие расстояния. Большой практический интерес представляют диэлектрические гибкие волоконные световоды.

Наряду с проводными линиями связи широко используют радиолинии различных диапазонов. Эти линии во многих случаях более экономичны, позволяют быстро организовать сверхдальнюю (глобальную) связь без промежуточных станций. Кроме того, и это очень важно, — эти линии являются единственным средством связи с подвижными объектами (воздушными судами, космическими кораблями, морскими судами, включая и подводные лодки, автомобилями и пр.).

Наибольшее распространение для передачи многоканальных сообщений получили наземные радиорелейные линии, работающие в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн на частотах от 60 МГц до 15 ГГц. На этих частотах обеспечивается широкая полоса тракта передачи, необходимая для многоканальной телефонной и телевизионной связи, мал уровень

атмосферных и промышленных помех. Все это обеспечивает высокую помехоустойчивость передачи информации.

Разновидностью радиорелейных линий являются тропосферные линии, в которых принимаются сигналы, отраженные от неоднородностей тропосферы. Использование дальнего тропосферного распространения радиоволн позволяет создать линии дальней радиосвязи с расстояниями между ретрансляционными станциями в несколько сотен километров. Эти линии работают чаще всего в диапазоне частот от 0,5 до 6 ГГц.

Перспективны спутниковые линии связи. По принципу работы они представляют разновидность радиорелейных линий, ретрансляторы которых находятся на искусственных спутниках Земли. Существенным преимуществом спутниковых линий является большая дальность связи, которая при одном спутнике (ретрансляторе) составляет около 10 000 км. При использовании системы спутников можно организовать глобальную связь — между любыми пунктами Земли. Спутниковые линии связи работают в диапазоне частот 4-6 ГГц. В настоящее время отведено шесть новых частотных диапазонов от 11 до 250 ГГц, освоение которых позволит существенно повысить качественные показатели спутниковой связи. Спутниковые системы связи, особенно с цифровыми методами передачи сигналов, перспективны и в гражданской авиации, особенно с выходом на воздушные трассы сверхзвуковых пассажирских судов.

Как видим, для современных методов и средств передачи информации характерен переход на все более высокие частоты. Это обусловлено следующими основными причинами: применение высоких частот позволяет получить остронаправленное излучение при малых размерах антенн; в высокочастотных диапазонах меньшее влияние оказывают атмосферные и промышленные помехи; чем выше несущая частота, тем большее число каналов можно организовать без взаимных помех; только в высокочастотных диапазонах, начиная с метрового, можно организовать большое число широкополосных каналов, таких, например, как каналы видеотелефонной связи и телевизионные каналы.

Одной из основных задач анализа каналов передачи информации является анализ искажений передаваемых по ним сигналов. Более всего на качестве передачи информации сказываются искажения формы сигналов, определяемые реальными амплитудными и частотными характеристиками каналов, а также многолучевым распространением радиоволн. Математические модели для полного анализа искажений в реальных каналах достаточно сложны.

Для общего приближенного анализа искажений канал рассматривают как эквивалентный четырехполюсник, работа которого описывается определенным оператором Если входной сигнал то сигнал на выходе канала Для более детального анализа искажений канал связи представляют как последовательное соединение линейного, в общем случае инерционного, и нелинейного неинерционного четырехполюсников, в

которых и происходят линейные и нелинейные искажения сигналов. Если в состав канала входят модулятор и демодулятор или учитываются замирания сигналов, то к этим четырехполюсникам последовательно включают еще и четырехполюсник с переменными параметрами. Если требуется анализировать работу отдельных устройств канала, число последовательно соединенных четырехполюсников увеличивают. Например, для анализа радиоканала передачи дискретных сообщений часто используют структурную схему, представленную на рис. 1,1.

Рис. 1.1. Структурная схема канала передачи информации

Канал рассматривается как последовательное соединение кодера, первого и второго модулятора, линии связи, первого и второго демодулятора и декодера. Использование модели канала в виде эквивалентного четырехполюсника (или последовательного соединения четырехполюсников) позволяет решить ряд задач анализа и синтеза каналов методами теории радиотехнических цепей [7] и статистической радиотехники [15].

По характеру сигналов на входе и выходе каналов различают дискретные, непрерывные, дискретно-непрерывные и непрерывно-дискретные каналы. Дискретным каналом, например в схеме рис. 1.1, является канал, рассматриваемый от входа кодера до выхода декодера или от входа первого модулятора до выхода второго демодулятора. Если рассматривать совокупность технических средств от выхода первого или второго модулятора до входа первого или второго демодулятора, то в любой системе передачи информации эта совокупность образует непрерывный канал. Примером дискретно-непрерывного канала служит совокупность технических средств от входа первого модулятора до входа первого или второго демодулятора. Непрерывно-дискретный канал образуется, если анализировать в схеме рис. 1.1 прохождение сигналов от выхода первого или второго модулятора до выхода второго демодулятора или в общем случае до выхода декодера. Таким образом, на основе непрерывного канала (на рис. 1.1 он показан штриховой

Читайте также:  Как ограничить скорость загрузки в epic games

линией) образуются каналы всех других видов. Поэтому изучению непрерывных каналов уделяют большое внимание.

Математические модели для исследования каналов строят с учетом рассмотренной классификации. По существу разработка модели сводится к определению структуры и параметров эквивалентного оператора преобразования сигнала в канале. В зависимости от типа этого оператора различают каналы: линейные, нелинейные, инерционные, безынерционные, стационарные, нестационарные, детерминированные, вероятностные и др. Наиболее изучены линейные инерционные каналы с постоянными параметрами.

Если передаваемый сигнал рассматривается как случайный процесс, что значительно приближает модели сигналов к реальным, то при анализе прохождения сигнала через канал необходимо анализировать прохождение случайных процессов через четырехполюсники, описываемые различными операторами. Такие задачи решают в статистической радиотехнике [15], результаты решения этих задач находят непосредственное применение при анализе каналов передачи информации.

Как и для сигналов, для каналов удобно использовать такие физические характеристики, как время занятости канала полоса пропускания (прозрачности) канала, диапазон допустимых уровней сигналов при передаче по каналу, база канала емкость канала

Коммуникация от латинского communication — общение, передача информации; путь передачи сообщения.

Коммуникационные технологии описывают процессы передачи информации от источника к приемнику.

Каналы связи — технические средства, позволяющие осуществлять передачу данных на расстоянии, прежде всего к ним относятся технические средства, для передачи информации между удаленными компьютерами. В качестве технических средств передачи информации могут использоваться обычные каналы связи (телефонные, телеграфные, спутниковые и т.д.).

Основные характеристики каналов связи:

ü Пропускная способностьхарактеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи, без учета дополнительной служебной информации, например стартового и стопового битов, начальных конечных записей блоков и т. д. Измеряется в бит/с (Кбит/с, Мбит/с, Гбит/с).

На пропускную способность линии оказывает влияние физическое и логическое кодирование. Способ представления информации в виде сигналов, передаваемых на линию связи, называется физическим кодированием. Для одного или другого способа кодирования линия может иметь разную пропускную способность.

Количество изменений информационного параметра несущего колебания (периодического сигнала) в секунду измеряется в бодах.

Пропускная способность линии в битах в секунду в общем случае не совпадает с числом бод. Она может быть как выше, так и ниже числа бод, и это соотношение зависит от способа кодирования. Если сигнал имеет более двух различных состояний, то пропускная способность в бит/с будет выше, число бод.

ü Помехоустойчивостьзадает параметр уровня искажения передаваемой информации. Для того чтобы избежать изменения или потери информации при ее передачи, используют специальные методы, позволяющие сократить влияние шумов.

В качестве физического процесса, осуществляющего передачу данных на расстоянии, используют сигналы. На этот процесс могут влиять различные явления, создающие помехи (например, напряжение постороннего происхождения, появляющееся в каналах связи и ограничивающее дальность передачи полезных сигналов).

В зависимость от источника возникновения и от характера воздействия помехи делятся

1. на собственные помехи связи,

2. взаимные, создаваемые влиянием каналов друг на друга,

3. внешние — от посторонних электромагнитных полей.

Собственные помехи, или шумы, возникают от источников, находящихся в данном канале связи (например, из-за свободного блуждающего электрона в веществе).

Взаимные помехи, возникают при передачи информации по соседним каналам, появляются, например, в результате различных повреждений в аппаратуре влияющих каналов.

Внешние помехи делятся на промышленные, радиопомехи, атмосферные и космические. Промышленные помехи создаются в результате влияния электромагнитных полей различных электрических устройств: линий электропередачи электрооборудования промышленных предприятий, медицинских установок, контактных сетей электрифицированного транспорта (трамвая, троллейбуса и т. д.), световой рекламы на газоразрядных лампах и т. п.

Радиопомехи возникают от излучения радиостанции различного назначения, спектр которых по каким-либо причинам накладывается на спектр полезных сигналов тракта связи. К атмосферным помехам относятся помехи, вызванные атмосферными явлениями: магнитными бурями, северными сияниями, грозовыми разрядами и т. д. К космическим помехам относятся электромагнитные помехи, создаваемые излучениями Солнца, видимых и невидимых звезд, туманностей, в соответствующий диапазон частот. Чтобы шумы не снижали качество передачи, их влияние необходимо ограничивать.

Избавление от шумов (помех) невозможно из-за естественных (неустранимых) причин их возникновения. Была предложена идея поиска возможности защиты в самой передаваемой информации. Наилучшим способом стало использования избыточного кода. Функция защиты информации при передачи по каналам связи включает три компонента: подтверждение, обнаружение ошибок и уведомление о них, возврат в исходное состояние. Информация кодируется соответствующим образом, вместе с основным содержанием передается информация о размере передаваемой информации. При получении информации сверяется информация о длине сообщения с исходным состоянием, при несовпадении значений в пункт передачи информации передается сигнал о необходимости повторной пересылки.

Каналы связи делятся на симплексные и дуплексные. В одном случаи информация передается в одном направлении, что является мене эффективным средством. В другом случаи информация передается в двух направлениях, причем одновременно могут передаваться несколько сообщений.

Составной частью любого канала связи является линия связи— физическая среда, обеспечивающая поступление сигналов от передающего устройства к приемному. В зависимости от среды передачи данных линии связи могут быть:

ü проводные (воздушные);

ü кабельные (медные или оптоволоконные);

ü радиоканалы наземной и спутниковой связи (беспроводные каналы).

Проводные линии связи представляют собой проложенные между опорами провода без каких-либо экранирующих или изолирующих оплеток. Помехозащищенность и скорость передачи данных в этих линиях низкая. По таким линиям связи передаются, как правило, телефонные и телеграфные сигналы.

Кабельные линии связи представляют собой пучок проводов, заключенных в одну или несколько защитных трубок.

В системах связи применяются три основных типа кабеля:

ü Витая парасостоит из двух или более пар медных проводов, скрученных друг с другом. Скручивание проводов снижает влияние электромагнитных полей на сигналы и повышает помехоустойчивость. Скорость передачи информации для данного типа кабеля составляет 0,25 — 1 Мбит/с (100 Мбит/с; ведутся работы по повышению скорости до 1000 Мбит/с). Витая пара конструктивно может быть: неэкранированной, экранированной

В случае экранированной витой пары каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных полей и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга. Экранированная витая пара дороже, чем неэкранированная, а при ее использовании необходимо применять специальные экранированные разъемы, поэтому встречается она реже, чем неэкранированная.

Основным достоинством неэкранированных витых пар — простота монтажа разъемов на концах кабеля, простота ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей. Линии связи на основе витых пар, как правило, довольно короткие, в пределах 100 м.

Примером кабеля на основе неэкранированной витой пары является телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь.

ü Коаксиальный кабельсостоит из внутренней медной жилы (центральный проводник) и внешнего экрана (другой проводник), отделенного от центрального проводника слоем изоляции. Применяется также внешняя защитная оболочка.

Кабель обладает высокой механической прочностью. Благодаря металлической оплетке кабель обладает более высокой помехозащищенностью, а также более высокими, чем в витой паре, скоростями передачи данных 10-50 Мбит/с (до 500 Мбит/с) и большими допустимыми расстояниями передачи (1 км и выше). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он дает меньше электромагнитных излучений.

Читайте также:  Мультиварка редмонд rmc m23 инструкция

Существует два основных типа коаксиального кабеля:

♦ тонкий коаксиальный кабель, диаметр 0,5 см, более гибкий

♦ толстый коаксиальный кабель, диаметр около 1см, более жесткий.

Толстый кабель в основном используется на участках большой протяженности при требовании высокой пропускной способности. Он интенсивно заменяется новыми видами связи.

ü Оптоволоконный кабельсостоит из центрального проводника света — стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла — оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина.

Распространяясь по сердцевине, лучи света, отражаясь от оболочки, не выходят из центрального проводника. Кроме источника света в передающее устройство входит модулятор. На приемном конце линии сигналы детектируются фотодиодом; для исключения ошибок часто применяется помехоустойчивое кодирование. Предельные расстояния для передачи данных по оптоволоконным линиям связи (без ретрансляции) зависят от длины волны излучения и достигают десятков километров при большой скорости (от 50 Мбит/с) и надежности.

Из-за дороговизны данный вид не нашел широкого распространения в локальных сетях. В основном локальные компьютерные сети создаются на базе тонкого коаксиального кабеля или витой пары.

Передача информации в компьютерных сетях может осуществляться беспроводным способом или с помощью кабелей трех типов: витой пары, коаксиального кабеля и оптоволоконного кабеля.

Витая пара состоит из двух или более пар проводов, скрученных друг с другом. Скручивание проводов уменьшает влияние электромагнитных полей на передаваемые сигналы и повышает помехоустойчивость. Скорость передачи информации для данного типа кабеля составляет 0,25-1 Мбит/с.

Коаксиальный кабель состоит из центрального изолированного проводника, поверх которого расположен другой проводник, играющий роль экрана. Этот кабель обладает высокой механической прочностью и обеспечивает скорость передачи информации 10-50 Мбит/с. Толстый кабель в основном используется на участках большой протяженности при требовании высокой пропускной способности.

Оптоволоконный кабель представляет собой тонкие стеклянные цилиндры. Этот кабель позволяет создавать протяженные участки без ретрансляторов при не достижимой с помощью других кобелей скорости и надежности. Скорость передачи информации для такого типа кабеля более 50 Мбит/с. Но из-за дороговизны данный вид не нашел широкого распространения в локальных сетях. В основном локальные компьютерные сети создаются на базе тонкого коаксиального кабеля или витой пары.

Первоначально сети создавались по принципу “ тонкого” Ethernet, когда несколько компьютеров с сетевыми адаптерами соединялись последовательно коаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдавали свой сигнал на него одновременно. С ростом размеров сети параллельная работа многих компьютеров с использованием единой шины стала практически невозможной: очень велики были влияния друг на друга. Случайные выходы из строя коаксиального кабеля (например, внутренний обрыв жилы) надолго выводит всю сеть из строя. А определить место обрыва или возникновения программной неисправности практически невозможно.

Поэтому дальнейшее развитие компьютерных сетей осуществлялось на принципах структурирования. В этом случаи каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков – структур. Каждая отдельная структура представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен витой парой с коммутатором. При необходимости развития сети к ней просто добавляют новую структуру.

Структурированная система несколько дороже традиционной сети за счет значительной избыточности при проектировании. Но зато она обеспечивает возможность эксплуатации в течении многих лет.

Для сетей, построенных по этому принципу, появляется необходимость в специальном электронном оборудовании.

Одним из таких коммутационных элементов сети является хаб (ещё ого называют концентратором (concentrator)) – устройство, предназначенной для подключение рабочих станций к локальной компьютерной сети. Выполняет функции коммуникатора. Несколько рабочих станций подсоединяются по индивидуальным каналам связи к одному хабу, который, свою очередь, соединяется одним каналом с остальной сетью. Такое использование позволяет достичь существенной экономии затрат на аппаратное обеспечение каналов связи.

Каждый хаб имеет от 8 до 30 разъёмов (портов) для подключения либо компьютера, либо другого хаба. К каждому порту подключается только одно устройство. При подключении компьютера к хабу оказывается, что часть электроники сетевого интерфейса находится в компьютере, а часть – в хабе. Такое подключение позволяет повысить надёжность соединения. В обычных ситуациях помимо усиления сигнала хаб восстанавливает преамбулу пакета, устраняет шумовые помехи и т.д.

Хабы являются сердцем системы и во многих определяют её функциональность и возможности. Даже в самых простых хабах существует индикация состояния портов. Это позволяет немедленно диагностировать проблемы, вызванные плохими контактами в разъёмах, повреждением проводов и т.п. Существенным свойством такой структурированной сети является её высокая помехоустойчивость: при нарушении связи между двумя её элементами остальные продолжают сохранять работоспособность. Задача соединение компьютерных сетей различных организаций, зачастую созданных на основе различных стандартов, вызвала потребность в создании специального оборудования (мостов, маршрутизаторов, концентраторов и т.п.), осуществляющего такое взаимодействие..

Подавляющая часть компьютеров зарубежных стран объединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса. Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальные вычислительные сети отличаются от других сетей тем, что они обычно ограничены умеренным пространством (одна комната, одно здание, один район).

Существует два типа компьютерных сетей: одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Одноранговые сети не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы ( дисковое пространство, принтеры ) и подключается к ресурсам, предоставленных в сети другими пользователями. Такие сети просты в установке, налаживании; они существенно дешевле сетей с выделенным сервером, несмотря на сложность настройки и относительною дороговизну, позволяют осуществлять централизованное управление.

Объединение компьютеров в единую сеть позволяет получить следующее преимущества:

° совместное использование ресурса;

° обратное разделение времени ( совместное использование компьютерной периферии, например памяти, принтеров, модема и т.д.);

° совместное сопровождение баз данных разными пользователями;

° организация согласованной работы нескольких компьютеров, когда компьютеры используются для решения задач управления, измерения, контроля, там, где компьютер сопрягается с теми или иными внешними устройствами.

Локальные сети отличаются от региональных и глобальных сетей не только различием по географическому признаку. Основной параметр, отличающий её от других сетей – это большая скорость передачи и связанная с данной характеристикой высокая надёжность передачи данных. Поэтому локальные сети обязательно используют специально прокладываемые высококачественные и хорошо защищенные от помех линии связи.

Особое значение имеет и такая характеристика сети, как возможность работы с большими нагрузками, то есть с высокое интенсивностью обмена (или, как ещё говорят, с большим трафиком). Ведь если механизм управление обменом, использованные в сети, не слишком эффективен, то компьютеры могут подолгу ждать своей очереди на передачу данных. И даже если эта передача будет производиться затем на высочайшей скорости и безошибочно, для пользователя сети такая задержка доступа ко всем сетевым ресурсам неприемлема.

Читайте также:  Как отключить авто обновления виндовс

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Передача информации – термин, объединяющий множество физических процессов перемещения информации в пространстве. В любом из этих процессов задействованы такие компоненты, как источник и приемник данных, физический носитель информации и канал (среда) ее передачи.

Процесс передачи информации

Исходными вместилищами данных являются различные сообщения, передаваемые от их источников к приёмникам. Между ними и расположены каналы передачи информации. Специальные технические устройства-преобразователи (кодеры) формируют на основе содержания сообщений физические носители данных – сигналы. Последние подвергаются целому ряду преобразований, включая кодирование, сжатие, модуляцию, а затем направляются в линии связи. Пройдя через них, сигналы проходят обратные преобразования, включая демодуляцию, распаковывание и декодирование, в результате чего из них выделяются исходные сообщения, воспринимаемые приемниками.

Информационные сообщения

Сообщение – это некое описание явления или объекта, выраженное в виде совокупности данных, имеющей признаки начала и конца. Некоторые сообщения, например, речь и музыка, представляют собой непрерывные функции времени звукового давления. При телеграфной связи сообщение – это текст телеграммы в виде буквенно-цифровой последовательности. Телевизионное сообщение – это последовательность сообщений-кадров, которые «видит» объектив телекамеры и фиксирует их с частотой следования кадров. Подавляющая часть передаваемых в последнее время через системы передачи информации сообщений представляют собой числовые массивы, текстовые, графические, а также аудио- и видеофайлы.

Информационные сигналы

Передача информации возможна, если у нее имеется физический носитель, характеристики которого изменяются в зависимости от содержания передаваемого сообщения таким образом, чтобы они с минимальными искажениями преодолели канал передачи и могли быть распознаны приемником. Эти изменения физического носителя данных образуют информационный сигнал.

Сегодня передача и обработка информации происходят при помощи электрических сигналов в проводных и радиоканалах связи, а также благодаря оптическим сигналам в ВОЛС.

Аналоговые и цифровые сигналы

Широко известным примером аналогового сигнала, т.е. непрерывно изменяющегося во времени, является напряжение, снимаемое с микрофона, которое несет речевое или музыкальное информационное сообщение. Оно может быть усилено и передано по проводным каналам на звуковоспроизводящие системы концертного зала, которые донесут речь и музыку со сцены до зрителей на галерке.

Если в соответствии с величиной напряжения на выходе микрофона непрерывно во времени изменять амплитуду или частоту высокочастотных электрических колебаний в радиопередатчике, то можно осуществить передачу в эфир аналогового радиосигнала. Телепередатчик в системе аналогового телевидения формирует аналоговый сигнал в виде напряжения, пропорционального текущей яркости элементов изображения, воспринимаемого объективом телекамеры.

Однако если аналоговое напряжение с выхода микрофона пропустить через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), то на его выходе получится уже не непрерывная функция времени, а последовательность отсчетов этого напряжения, взятых через равные промежутки времени с частотой дискретизации. Кроме того, ЦАП выполняет еще и квантование по уровню исходного напряжения, заменяя весь возможный диапазон его значений конечным набором величин, определяемых числом двоичных разрядов своего выходного кода. Получается, что непрерывная физическая величина (в данном случае это напряжение) превращается в последовательность цифровых кодов (оцифровывается), и далее уже в цифровом виде может храниться, обрабатываться и передаваться через сети передачи информации. Это существенно повышает скорость и помехоустойчивость подобных процессов.

Каналы передачи информации

Обычно под этим термином понимаются комплексы технических средств, задействованных в передаче данных от источника к приемнику, а также среда между ними. Структура такого канала, использующая типовые средства передачи информации, представлена следующей последовательностью преобразований:

ИИ – ПС – (КИ) – КК – М – ЛПИ – ДМ – ДК – ДИ — ПС

• ИИ – источник информации: человек либо иное живое существо, книга, документ, изображение на неэлектронном носителе (холст, бумага) и т.д.

• ПС – преобразователь информсообщения в информсигнал, выполняющий первую стадию передачи данных. В качестве ПС могут выступать микрофоны, теле- и видеокамеры, сканеры, факсы, клавиатуры ПК и т. д.

• КИ – кодер информации в информсигнале для сокращения объема (сжатия) информации с целью повысить скорость ее передачи или сократить полосу частот, требуемую для передачи. Данное звено необязательно, что показано скобками.

• КК – канальный кодер для повышения помехозащищённости информсигнала.

• М – сигнальный модулятор для изменения характеристик промежуточных сигналов-носителей в зависимости от величины информсигнала. Типичный пример – амплитудная модуляция сигнала-носителя высокой несущей частоты в зависимости от величины низкочастотного информсигнала.

• ЛПИ – линия передачи информации, представляющая совокупность физической среды (например, электромагнитное поле) и технических средств для изменения ее состояния с целью передачи сигнала-носителя к приемнику.

• ДМ – демодулятор для отделения информсигнала от сигнала-носителя. Присутствует только при наличии М.

• ДК – канальный декодер для выявления и/или исправления ошибок в информсигнале, возникших на ЛПИ. Присутствует только при наличии КК.

• ДИ – декодер информации. Присутствует только при наличии КИ.

• ПИ – приемник информации (компьютер, принтер, дисплей и т. д.).

Если передача информации двусторонняя (канал дуплексный), то по обе стороны ЛПИ имеются блоки-модемы (МОдулятор-ДЕМодулятор), объединяющие в себе звенья М и ДМ, а также блоки-кодеки (КОдер-ДЕКодер), объединяющие кодеры (КИ и КК) и декодеры (ДИ и ДК).

Характеристики каналов передачи

К основным отличительным чертам каналов относятся пропускная способность и помехозащищенность.

В канале информсигнал подвергается действию шумов и помех. Они могут вызываться естественными причинами (например, атмосферными для радиоканалов) или быть специально созданными противником.

Помехозащищенность каналов передачи повышают путем использования разного рода аналоговых и цифровых фильтров для отделения информсигналов от шума, а также спецметодов передачи сообщений, минимизирующих влияние шумов. Одним из таких методов является добавление лишних символов, не несущих полезного содержания, но помогающих контролировать правильность сообщения, а также исправлять в нем ошибки.

Пропускная способность канала равна максимальному количеству двоичных символов (кбит), передаваемых им при отсутствии помех за одну секунду. Для различных каналов она варьируется от нескольких кбит/с до сотен Мбит/с и определяется их физическими свойствами.

Теория передачи информации

Клод Шеннон является автором специальной теории кодирования передаваемых данных, открывшим методы борьбы с шумами. Одна из основных идей этой теории заключается в необходимости избыточности передаваемого по линиям передачи информации цифрового кода. Это позволяет при потере какой-то части кода в процессе его передачи восстановить потерю. Такие коды (цифровые информсигналы) называются помехоустойчивыми. Однако избыточность кода нельзя доводить до слишком большой степени. Это ведёт к тому, что передача информации идет с задержками, а также к удорожанию систем связи.

Цифровая обработка сигналов

Другой важной составляющей теории передачи информации является система методов цифровой обработки сигналов в каналах передачи. Эти методы включают алгоритмы оцифровывания исходных аналоговых информсигналов с определенной частотой дискретизации, определяемой на основе теоремы Шеннона, а также способы формирования на их основе помехозащищенных сигналов-носителей для передачи по линиям связи и цифровой фильтрации принятых сигналов с целью отделения их от помех.

Ссылка на основную публикацию
Цифровой формат фото это
Нажав на кнопку спуска фотоаппарата, мы получаем снимок и принимаем этот факт как должное. Но с момента щелчка затвора до...
Фото на зеленом фоне хромакей
Зеленый фон или «хромакей» применяют при съемках для последующей его замены на любой другой. Хромакей может быть и другого цвета,...
Фото на скайп для пацанов
Крутые фотографии пацанов на аву: фото без лица, в маске анонима, крутые пацаны с битами и с пистолетами. Крутые фото...
Цифровой фотоаппарат nikon coolpix a900
19 декабря 2016 г. Обзор Nikon Coolpix A900 — компакт с 4K Nikon Coolpix A900 это компактная камера с большим...
Adblock detector