Axborot va kodlash nazariyasi asoslari

17-ma’ruza. Zamonaviy modemlarda modulyatsiya va demodulyatsiya usullari.

Reja:

1. 
   Modulyatsiya tushunchasi.
   
2. 
   Demodulyatsiya tushunchasi.
   
3. 
   xDSL keng polosali ulanish
   
4. 
   Splitterning ishlash prinsipi
   
5. 
   Optik tolali tarmoqlar uchun modemlar
   

Yangi ilovalarning paydo bo‘lishi, trafik hajmining va foydalanuvchilar sonining oshishi ko‘rsatilayotgan xizmatlarning sifat kafolatiga ega yuqori tezlikdagi texnologiyalardan foydalanishga bo‘lgan ehtiyojga olib kelyapti.

XTI-T tavsiyanomalarida multimedia kabi belgilangan, ta’minoti uchun foydalanish tarmog‘i o‘tkazish xususiyatining o‘sishi talab etilgan, axborot kompleks taqdim qiluvchi xizmatlar eng talabgor xizmatlar hisoblanadi.

Foydalanish tarmog‘i rivojlanish tendensiyasi va zamonaviy holatining taxlili shuni ko‘rsatadiki, multiservis foydalanish tarmoqlarini qurish an’anaviy yondashishning real alternativasi bo‘lib boradi.

Kerakli o‘tkazish polosasi kengligi masalasida turli hil ilovalar talablari

Ilova	Uzatish turi	Uzatish formati	Siqishsiz uzatish tezligi	Siqish bilan uzatish tezligi
Ovoz	Telefoniya	G.711- G.723.1	64 kbit/s	8-32 kbit/s
Tasvir	Oddiy kengaytmadagi tasvir	SVGA	2,458 Mbit/s	24-245 kbit/s
		JPEG	6,636 Mbit/s	104-830 kbit/s
	Yuqori sifatdagi tasvir		31,46 Mbit/s	0,3-3Mbit/s
Video	Videokonferensiyalar	MPEG-1 (PAL)	30.4 Mbit/s	1,15 - 3 Mbit/s
		MPEG-1 (NTSC)	30.4 Mbit/s	1,15 - 3 Mbit/s
	Ommaviy TV	MPEG-2 (PAL)	124.4 Mbit/s	15 Mbit/s
		MPEG-2 (NTSC)	124.4 Mbit/s	15 Mbit/s
	Yuqori kengaytmadagi TV	HDTV	994.3 Mbit/s	135 Mbit/s
		MPEG-3	745.8 Mbit/s	20 - 40 Mbit/s

Modemlar istalgan ma’lumot uzatish tizimida eng muxim joylardan birini egallaydi. Aloqa kanallaridan foydalanish effektivligi, ma’lumot uzatish tezligi va foydalanuvchilarga xizmat ko‘rsatish sifati sezilarli darajada aynan modemlar va ularda realizatsiya qilingan asosiy prinsiplarga bog‘liq.

So‘nggi yillarda zamonaviy modemlar qurilishi va ishlash soxasida ma’lumot uzatishni qo‘llashda jiddiy o‘zgarishlar bo‘lib o‘tdi. Internetdan foydalanish yuqori effektiv modulyatsiya/demodulyatsiya va turli aloqa kanallarida xatodan himoyaga qaratilgan texnologiyalarning muximligi va zaruriyatini ta’kidlaydigan yorqin misollardan biri hisoblanadi.

Asosiy muammo turli ko‘rinishdagi axborotni effektiv uzatuvchi metodlar izlanishi va texnologiya tanlovidan iborat.

Keng polosali aloqa texnologiyasi o‘zaro quyidagicha farqlanadi:

– uzatish muhiti bilan;

– o‘tkazish polosasi kengligi bilan;

– harakatning maksimal uzoqligi bilan (qoplash maydoni bilan),

– signalning modulyatsiya turi bo‘yicha;

– foydalanishning baza sohasi bo‘yicha va boshqalar.

1948 yilda K. Shennon kanallarning o‘tkazish polosasi kengligi orasidagi munosabatni gerslarda va uzatish tezligini Bit/s kabi nisbatda o‘rnatgan.

Maksimal ruxsat etilgan qaysidir muhitdagi ma’lumot uzatish tezligini aniqlaydigin asosiy faktorlardan biri uning o‘tkazish polosasi hisoblanadi.

Signal/shovqin munosabati ikkinchi faktor hisoblanadi (Naykvist – Shennona qonuniyatiga asosan)

Bu yerda ΔF –o‘tkazish polosasi kengligi (Gs),

Rs –signalning quvvati (VT),

Rsh – shovqinning quvvati(VT).

Signallarning tarqalish muhiti xususiyati maksimal ruxsat etilgan ma’lumot uzatish tezligini aniqlaydi. Misol uchun, ovoz chastotasi kanali uchun o‘tkazish polosasi 4 kGs ni tashkil etadi, shunda signal/shovqin 48 dB nisbatida 64 Kbit/s da ma’lumotni uzatish nazariy imkoniyatini beradi.

2 MGs o‘tkazish polosali vitali mis juftlik uchun, 48 dB nisbatidagi signal/shovqin da maksimal tezlik 32 Mbit/s ni tashkil etadi.

Xalqaro Elektraloqa soyuzi ma’lumot uzatish protokollari

Standart	Tasdiqlangan yili	Maksimal tezligi, bit/s	Dupleks/ yarimdupleks	Kommutatsiyalangan/ ajratilgan	Modulyatsiya turi
V.21	1964/1984	200/300	FDX(FDM)	PSTN	FSK
V.22	1980/1988	1200	FDX(FDM)	PSTN	DPSK
V.22 bis	1984/1988	2400	FDX(FDM)	PSTN	QAM
V.23	1964/1988	1200	HDX	PSTN	FSK
V.26	1968/1984	2400	HDX	Private	DPSK
V.26 bis	1972/1984	2400	HDX	PSTN	DPSK
V.26 ter	1984/1988	2400	FDX(EC)	PSTN	DPSK
V.27	1972/1984	4800	HDX	Private	DPSK
V.27 bis	1976/1984	4800	HDX	Private	DPSK
V.27 ter	1976/1984	4800	HDX	PSTN	DPSK
V.29	1976/1988	9600	HDX	Private	QAM
V.32	1984/1988	9600	FDX(EC)	PSTN	QAM/TCM
V.33	1985/1988	14400	FDX	Private	TCM
V.17	1991	14400	FDX(EC)	PSTN	TCM
V.32 bis	1991	14400	FDX(EC)	PSTN	TCM
V.34	1996	33600	FDX	PSTN	QAM
V.90	1998	56700/33600	FDX	PSTN	PCM/QAM
V.92	2000	56700/48000	FDX	PSTN	PCM

MODEM INTERFEYSI

Standartlash bo‘yicha organizatsiya umum qabul qilingan modemlar abbreviaturalaridan foydalanadi:

DTE(Data Terminal Equipment)- Okonechnoe ma’lumotlar qurilmasi .
-DCE(Data Communication Equipment)- modemni bildirishga xizmat qiluvchi ma’lumotlar kanali qurilmasi

Telefon kanallari uchun modemlarda uchta turdagi modulyatsiyadan foydalaniladi: chastotali, nisbiy fazali (fazoraznostnaya) va ko‘pincha ko‘p pozitsiyali amplituda-fazali deb nomlanuvchi kvadratura-amplitudali modulyatsiya.

Chastotali modulyatsiyada "0" i "1" axborot ketma-ketligi qiymati uchun o‘zgarmagan amplitudalarda belgilangan signal chastotalari mos keladi. Chastotali modulyatsiya nihoyatda shovqinbardosh. Biroq chastotali modulyatsiyada telefon kanali chastotali polosasi resursi tejab sarf etilmaydi. Shuning uchun bu modulyatsiya ko‘rinishi kichik nisbatdagi signal/shovqin munosabatga ega kanaldagi aloqani amalga oshirishga yo‘l qo‘yuvchi past tezlikdagi protokollarda foydalaniladi.

Nisbiy fazali modulyatsiyada (NFM, DPSK – Differential Phase Shift Keying) axborot elementi qiymatiga qarab o‘zgarmagan amplituda va chastotada faqat signalning fazasi o‘zgaradi. Va xar bir axborot biti uchun mos ravishda absolyut faza qiymati emas, balki oldingi qiymatga nisbatan uning o‘zgarishi qo‘yiladi. Odatda xar biri ikki bit chiquvchi ikkilik ketma-ketlik axborotiga ega bo‘lgan to‘rtta signalni uzatishga asoslangan to‘rt fazali NFM (NFM-4) yoki ikki karrali NFM (INFM) qo‘llaniladi. Yuqori tezlikdagi ma’lumotni uzatish uchun NFM qo‘llanilmaydi.

Kvadratura-amplituda modulyatsiyada (KAM, QAM – Quadrature Amplitude Modulation) kodlangan bitlar sonini oshirishga yo‘l qo‘yuvchi signalning fazasi, hamda amplitudasi o‘zgaradi, bunda shovqinbardoshligi xam sezilarli darajada oshiradi. Xozirgi vaqtda 8...9 ni tashkil etishi mumkin bo‘lgan axborot bitlari soni bitta bodli intervalda ko‘llanuvchi, lekin signal fazosida signal pozitsiyalari soni 256...512 ni tashkil etuvchi modulyatsiya usullari qo‘llaniladi.