Turli vositalar yordamida axborotlarni uzatish va qabul qilish

Aloqa liniyalarining turlari

Simli (havo) aloqa liniyalari - bu ustunlar orasiga yotqizilgan va havoda osilgan hech qanday izolyatsion yoki skrining ortiqcha oro bermay simlar. Bunday aloqa liniyalari an'anaviy ravishda telefon yoki telegraf signallarini olib yuradi, ammo boshqa imkoniyatlar mavjud bo'lmaganda, bu liniyalar kompyuter ma'lumotlarini uzatish uchun ham ishlatiladi. Ushbu liniyalarning tezligi va shovqinga chidamliligi ko'p narsalarni orzu qiladi. Bugungi kunda simli aloqa liniyalari tezda kabel liniyalariga almashtirilmoqda.
Kabel liniyalari juda murakkab tuzilmadir. Kabel bir necha izolyatsiya qatlamlari bilan o'ralgan o'tkazgichlardan iborat: elektr, elektromagnit, mexanik va, ehtimol, iqlimiy. Bundan tashqari, kabel turli jihozlarga tezda ulanish imkonini beruvchi ulagichlar bilan jihozlanishi mumkin. Kompyuter tarmoqlarida kabelning uchta asosiy turi qo'llaniladi: o'ralgan mis kabellar, mis o'tkazgichli koaksial kabellar va optik tolali kabellar.
O'ralgan simlar juft o'ralgan simlar deb ataladi. Buralgan juftlik ekranlangan shaklda (STP) mavjud bo'lib, bu erda bir juft mis simlar izolyatsion qalqonga o'ralgan va izolyatsion o'ram bo'lmaganda ekranlanmagan (UTP). Simlarni burish tashqi shovqinning kabel orqali uzatiladigan kerakli signallarga ta'sirini kamaytiradi. Koaksiyal kabel muvozanatsiz tuzilishga ega va ichki mis o'tkazgichdan va o'tkazgichdan izolyatsiya qatlami bilan ajratilgan ortiqcha oro bermaydan iborat. Xususiyatlari va qo'llanilishi sohalarida farq qiluvchi koaksiyal kabelning bir nechta turlari mavjud - mahalliy tarmoqlar uchun, keng tarmoqli tarmoqlar uchun, kabel televideniesi uchun. Optik tolali kabel nozik (5-60 mikron) tolalardan iborat bo'lib, ular orqali yorug'lik signallari tarqaladi.
Er usti va sun'iy yo'ldosh aloqalari uchun radiokanallar radioto'lqinlarning uzatuvchi va qabul qiluvchisi yordamida shakllantiriladi. Foydalanilayotgan chastota diapazonida ham, kanal diapazonida ham farq qiluvchi juda ko'p turli xil radiokanallar mavjud. Qisqa, o'rta va uzun to'lqin uzunligi diapazonlari (KB, CB va LW), ularda ishlatiladigan signal modulyatsiyasi turi uchun amplitudali modulyatsiya (AM) deb ham ataladi, uzoq masofali aloqani ta'minlaydi, lekin past ma'lumot tezligida. Ko'proq yuqori tezlikdagi kanallar - ultraqisqa to'lqinlar (VHF) diapazonlarida ishlaydiganlar, ular chastotali modulyatsiya (FM) bilan tavsiflanadi, shuningdek, mikroto'lqinli diapazonlarda. Mikroto'lqinli diapazonda (4 gigagertsdan ortiq) signallar endi Yerning ionosferasi tomonidan aks ettirilmaydi. Barqaror ulanish uchun uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida ko'rish chizig'i kerak.
Kompyuter tarmoqlarida bugungi kunda jismoniy ma'lumotlarni uzatish vositalarining deyarli barcha tasvirlangan turlari qo'llaniladi, ammo eng istiqbollilari optik tolali hisoblanadi. Bugungi kunda ular yirik hududiy tarmoqlarning avtomobil yo'llarini, shuningdek, mahalliy tarmoqlarning yuqori tezlikdagi aloqa liniyalarini qurish uchun asos sifatida foydalanilmoqda. Twisted pair ham mashhur vosita bo'lib, u mukammal sifat va narx nisbati va o'rnatish qulayligi bilan ajralib turadi. O'ralgan juftlik kabellari odatda markazdan 100 metrgacha bo'lgan masofadagi tarmoqlarning oxirgi foydalanuvchilarini ulash uchun ishlatiladi. Sun'iy yo'ldosh kanallari va radioaloqa ko'pincha kabel aloqasidan foydalanish mumkin bo'lmagan hollarda qo'llaniladi - masalan, kanalni kam aholi punktlari orqali o'tishda yoki mobil tarmoq foydalanuvchisi bilan aloqa qilishda, masalan, yuk mashinasi haydovchisi, shifokor aylanada. .
Kompyuter tarmoqlarida telefon, telegraf, televidenie, sun'iy yo'ldosh aloqa tarmoqlari qo'llaniladi. Aloqa liniyalari sifatida sim (havo), kabel, yer usti va sun'iy yo'ldosh radiokanallaridan foydalaniladi. Ularning orasidagi farq ma'lumotlarni uzatish vositasi bilan belgilanadi. Ma'lumotlarni uzatishning jismoniy vositasi kabel, shuningdek, elektromagnit to'lqinlar tarqaladigan yer atmosferasi yoki tashqi fazo bo'lishi mumkin.
Simli (havo) aloqa liniyalari - bu tirgaklar orasiga yotqizilgan va havoda osilgan izolyatsiyalovchi yoki skrining braidsiz simlar. An'anaga ko'ra, ular telefon va telegraf signallarini uzatish uchun ishlatiladi, ammo boshqa imkoniyatlar mavjud bo'lmaganda, ular kompyuter ma'lumotlarini uzatish uchun ishlatiladi. Simli aloqa liniyalari past tarmoqli kengligi va past shovqin immuniteti bilan ajralib turadi, shuning uchun ular tezda kabel liniyalari bilan almashtiriladi.
Kabel liniyalari bir necha qatlamlarda izolyatsiyalangan o'tkazgichlardan tashkil topgan kabelni o'z ichiga oladi - elektr, elektromagnit, mexanik va unga turli jihozlarni ulash uchun ulagichlar. KSda asosan uch turdagi kabel qo'llaniladi: mis simlarning o'ralgan juftlariga asoslangan kabel (bu ekranlangan versiyadagi o'ralgan juftlik, mis simlar izolyatsion ekranga o'ralgan bo'lsa va ekranlanmagan bo'lsa. izolyatsion o'ram yo'q), koaksiyal kabel (ichki mis o'tkazgichdan va yadrodan izolyatsiya qatlami bilan ajratilgan ortiqcha oro bermaydan iborat) va optik tolali kabel (yorug'lik signallari tarqaladigan nozik - 5-60 mikron o'lchamdagi tolalardan iborat) ).
Optik tolalar kabel aloqa liniyalari orasida eng yaxshi ko'rsatkichga ega. Ularning asosiy afzalliklari: optik diapazonda elektromagnit to'lqinlardan foydalanish tufayli yuqori o'tkazuvchanlik (10 Gbit / s gacha va undan yuqori); tashqi elektromagnit maydonlarga befarqlik va o'zining elektromagnit nurlanishining yo'qligi, optik kabelni yotqizishning past mehnat zichligi; uchqun, portlash va yong'in xavfsizligi; agressiv muhitga qarshilik kuchaygan; kichik o'ziga xos tortishish (chiziqli massaning tarmoqli kengligiga nisbati); keng qo'llanish sohalari (umumiy foydalanish avtomagistrallarini yaratish , mahalliy tarmoqlarning periferik qurilmalari bilan kompyuter aloqasi tizimlari , mikroprotsessor texnologiyasida va boshqalar).
FOCL ning kamchiliklari: qo'shimcha kompyuterlarni optik tolaga ulash signalni sezilarli darajada zaiflashtiradi, optik tolalar uchun zarur bo'lgan yuqori tezlikdagi modemlar hali ham qimmat, kompyuterlarni bog'laydigan optik tolalar elektr signallarini yorug'lik signallariga va aksincha, konvertorlar bilan jihozlangan bo'lishi kerak.
Er usti va sun'iy yo'ldosh aloqalari uchun radiokanallar radioto'lqinlarning uzatuvchi va qabul qiluvchisi tomonidan hosil qilingan. Har xil turdagi radiokanallar ishlatiladigan chastota diapazoni va uzatish diapazonida farqlanadi. Qisqa, o'rta va uzoq to'lqinlar diapazonlarida ishlaydigan radiokanallar (HF, SV, DV) uzoq masofali aloqani ta'minlaydi, lekin past ma'lumot tezligida. Bular signallarning amplitudali modulyatsiyasidan foydalanadigan radiokanallardir. Ultrashort to'lqin (VHF) diapazonlarida ishlaydigan kanallar tezroq, ular signallarning chastotali modulyatsiyasi bilan tavsiflanadi. Ultra yuqori tezlikdagi kanallar - bu ultra yuqori chastotali (UHF) diapazonlarda, ya'ni 4 gigagertsdan ortiq. Mikroto'lqinli diapazonda signallar Yerning ionosferasi tomonidan aks ettirilmaydi, shuning uchun barqaror aloqa uchun uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida ko'rish chizig'i talab qilinadi. Shu sababli, mikroto'lqinli signallar yo'ldosh kanallarida,
Aloqa liniyalarining xususiyatlari . Aloqa liniyalarining asosiy xarakteristikalari quyidagilardan iborat: chastotali javob, tarmoqli kengligi, susaytirishi, tarmoqli kengligi, shovqinga qarshi immunitet, liniyaning yaqin uchida o'zaro bog'lanish, ma'lumotlarni uzatish ishonchliligi, birlik narxi.
Aloqa liniyasining xarakteristikalari ko'pincha turli chastotalarning sinusoidal tebranishlari bo'lgan ba'zi mos yozuvlar ta'sirlariga reaktsiyalarini tahlil qilish yo'li bilan aniqlanadi, chunki ular texnologiyada tez-tez uchraydi va ularning yordami bilan vaqtning har qanday funktsiyasini ifodalash mumkin. Aloqa liniyasining sinusoidal signallarining buzilish darajasi chastota javobi, tarmoqli kengligi va ma'lum bir chastotada zaiflashuvi yordamida baholanadi.
Chastota javobi (AFC) aloqa liniyasining eng to'liq rasmini beradi, u uzatiladigan signalning barcha mumkin bo'lgan chastotalari uchun uning kirishidagi amplitudaga nisbatan chiziqning chiqishidagi sinusoidning amplitudasi qanday zaiflashganligini ko'rsatadi (o'rniga signal amplitudasining kuchi ko'pincha ishlatiladi). Binobarin, chastotali javob har qanday kirish signali uchun chiqish signalining shaklini aniqlash imkonini beradi. Biroq, haqiqiy aloqa liniyasining chastotali javobini olish juda qiyin, shuning uchun amalda uning o'rniga boshqa soddalashtirilgan xususiyatlar qo'llaniladi - tarmoqli kengligi va zaiflashuv.
Bog'lanish o'tkazish qobiliyati - chiqish va kirish amplitudasi nisbati oldindan belgilangan chegaradan (odatda 0,5) oshib ketadigan doimiy chastota diapazoni. Binobarin, tarmoqli kengligi sinus to'lqin signalining chastota diapazonini aniqlaydi, bunda bu signal aloqa liniyasi orqali sezilarli buzilishlarsiz uzatiladi. Aloqa liniyasi orqali maksimal mumkin bo'lgan ma'lumotlarni uzatish tezligiga eng katta ta'sir ko'rsatadigan tarmoqli kengligi ma'lum tarmoqli kengligidagi sinusoidal signalning maksimal va minimal chastotalari o'rtasidagi farqdir. O'tkazish qobiliyati chiziq turiga va uning uzunligiga bog'liq.
O'tkazilayotgan axborot signallarining tarmoqli kengligi va tarmoqli kengligi o'rtasida farq qilish kerak . O'tkazilayotgan signallarning spektrining kengligi maksimal va minimal muhim signal harmonikalari, ya'ni hosil bo'lgan signalga asosiy hissa qo'shadigan harmonikalar o'rtasidagi farqdir. Agar muhim signal harmoniklari chiziqning tarmoqli kengligiga tushib qolsa, u holda bunday signal qabul qiluvchi tomonidan buzilishsiz uzatiladi va qabul qilinadi. Aks holda, signal buziladi, qabul qiluvchi ma'lumotni tanib olishda xato qiladi va shuning uchun ma'lumot berilgan o'tkazish qobiliyati bilan uzatilmaydi.
Zaiflash - ma'lum chastotali signal chiziq orqali uzatilganda signalning amplitudasi yoki kuchining nisbiy pasayishi.
A zaiflashuvi desibellarda (dB, dB) o'lchanadi va quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:
bu yerda Rvx, Rvx - mos ravishda chiziqning chiqishi va kirishidagi signal kuchi.
Chiziq orqali uzatiladigan signallarning buzilishini taxminiy baholash uchun asosiy chastota signallarining zaiflashishini, ya'ni harmonik eng katta amplituda va quvvatga ega bo'lgan chastotani bilish kifoya. Asosiyga yaqin bo'lgan bir nechta chastotalarda zaiflashuvni bilish bilan aniqroq taxmin qilish mumkin.
Aloqa liniyasining o'tkazish qobiliyati uning xususiyati bo'lib (o'tkazish qobiliyati kabi) liniya bo'ylab ma'lumotlarni uzatishning maksimal tezligini belgilaydi. U sekundiga bit (bit/s), shuningdek olingan birliklarda (kbit/s, Mbit/s, Gbit/s) o'lchanadi.
Aloqa liniyasining o'tkazuvchanligi uning xususiyatlariga (chastota javobi, tarmoqli kengligi, zaiflashuv) va uzatiladigan signallar spektriga bog'liq bo'lib, bu esa, o'z navbatida, tanlangan jismoniy yoki chiziqli kodlash usuliga (ya'ni, diskretni ifodalash usuliga) bog'liq. signallar ko'rinishidagi ma'lumotlar). Bitta kodlash usuli uchun chiziq bitta tarmoqli kengligiga ega bo'lishi mumkin, boshqasi uchun esa boshqa.
Kodlashda odatda davriy signalning istalgan parametrining o'zgarishi (masalan, sinusoidal tebranishlar) ishlatiladi - sinusoidning chastotasi, amplitudasi va fazasi yoki impulslar ketma-ketligining potentsial belgisi. Parametrlari o'zgarib turadigan davriy signal, agar bunday signal sifatida sinusoid ishlatilsa, tashuvchi signal yoki tashuvchi chastotasi deyiladi. Qabul qilingan sinusoid o'zining biron bir parametrini (amplituda, chastota yoki faza) o'zgartirmasa, u hech qanday ma'lumotni olib yurmaydi.
Tashuvchining davriy signalining axborot parametridagi soniyada o'zgarishlar soni (sinusoid uchun bu amplituda, chastota yoki fazadagi o'zgarishlar soni) bodda
o'lchanadi. Transmitterning aylanishi axborot signalidagi qo'shni o'zgarishlar orasidagi vaqt davri deb ataladi.
Umuman olganda, sekundiga bitdagi chiziq o'tkazish qobiliyati uzatish tezligi bilan bir xil emas. Kodlash usuliga qarab, u uzatish raqamidan yuqori, teng yoki past bo'lishi mumkin. Agar, masalan, ushbu kodlash usuli bilan bitta bit qiymati musbat qutbli impuls bilan ifodalansa va nol qiymat manfiy qutbli impuls bilan ifodalansa, u holda navbatma-navbat o'zgaruvchan bitlarni uzatishda (bitlar qatori yo'q). xuddi shu nom), jismoniy signal har bir bitni uzatishda ikki marta o'z holatini o'zgartiradi. Shuning uchun, ushbu kodlash bilan liniyaning o'tkazuvchanligi liniya orqali uzatiladigan uzatish sonidan ikki baravar past bo'ladi. Chiziqning o'tkazish qobiliyatiga nafaqat jismoniy, balki mantiqiy kodlash deb ataladigan narsa ham ta'sir qiladi , bu fizik kodlashdan oldin amalga oshiriladi va ma'lumotlar bitlarining asl ketma-ketligini bir xil ma'lumotlarni tashuvchi yangi bitlar ketma-ketligi bilan almashtirishdan iborat, lekin qo'shimcha xususiyatlarga ega (masalan, qabul qiluvchi tomon uchun olingan ma'lumotlardagi xatolarni aniqlash yoki ularni shifrlash orqali uzatilgan ma'lumotlarning maxfiyligini ta'minlash qobiliyati). Mantiqiy kodlash, qoida tariqasida, asl bit ketma-ketligini uzoqroq ketma-ketlik bilan almashtirish bilan
birga keladi, bu foydali ma'lumotni uzatish vaqtiga salbiy ta'sir qiladi.
Chiziqning tarmoqli kengligi va uning tarmoqli kengligi o'rtasida aniq bog'liqlik mavjud . Ruxsat etilgan jismoniy kodlash usuli bilan chiziqning sig'imi tashuvchining davriy signali chastotasining ortishi bilan ortadi, chunki bu o'sish vaqt birligi uchun uzatiladigan ma'lumotlarning ko'payishi bilan birga keladi. Ammo bu signal chastotasining ortishi bilan uning spektrining kengligi ham ortadi, bu chiziqning tarmoqli kengligi bilan belgilanadigan buzilishlar bilan uzatiladi. Chiziqning tarmoqli kengligi va uzatiladigan axborot signallarining o'tkazuvchanligi o'rtasidagi tafovut qanchalik katta bo'lsa, signallar shunchalik ko'p buzilishlarga duchor bo'ladi va qabul qiluvchi tomonidan ma'lumotni tanib olishda xatolar shunchalik ko'p bo'ladi. Natijada, ma'lumot uzatish tezligi kutilganidan pastroq bo'lib chiqdi.
Klod Shennon qabul qilingan jismoniy kodlash usulidan qat'i nazar, chiziqning o'tkazish qobiliyati va uning maksimal mumkin bo'lgan tarmoqli kengligi o'rtasidagi munosabatni o'rnatdi:
bu erda C - chiziqning maksimal o'tkazish qobiliyati (bit / s); F - chiziqning tarmoqli kengligi (Hz);

• 
  foydali signal kuchi;
  
• 
  shovqin kuchi (aralashuv).
  

Ushbu munosabatlardan kelib chiqadigan bo'lsak, qat'iy tarmoqli kengligi uchun nazariy tarmoqli kengligi chegarasi yo'q. Biroq, amalda, transmitter quvvatini sezilarli darajada oshirish yoki liniyadagi shovqin kuchini kamaytirish orqali liniya quvvatini oshirish ancha qiyin va qimmat. Bundan tashqari, ushbu quvvatlarning o'tkazish qobiliyatiga ta'siri to'g'ridan-to'g'ri proportsional munosabatlar bilan emas, balki logarifmik bilan cheklangan.
Nyquist tomonidan topilgan munosabatlar yanada amaliy qo'llanilishini oldi: bu erda M - uzatilgan signalning axborot parametrining turli holatlari soni.
Aloqa liniyasining maksimal mumkin bo'lgan tarmoqli kengligini aniqlash uchun ham qo'llaniladigan Nyquist nisbati liniyada shovqin mavjudligini aniq hisobga olmaydi. Biroq, uning ta'siri bilvosita axborot signalining holatlar sonini tanlashda namoyon bo'ladi. Masalan, chiziqning o'tkazuvchanligini oshirish uchun ma'lumotlarni kodlashda 2 yoki 4 darajadan emas, balki 16 darajadan foydalanish mumkin edi. Ammo shovqin amplitudasi qo'shni 16 daraja orasidagi farqdan oshsa, u holda qabul qiluvchi bo'lmaydi. uzatilgan ma'lumotlarni doimiy ravishda tanib olish imkoniyatiga ega. Shuning uchun signalning mumkin bo'lgan holatlari soni signal kuchining shovqinga nisbati bilan cheklanadi.
Nyquist formulasidan foydalanib, kanal sig'imining chegaraviy qiymati axborot signalining holatlari soni ularni qabul qiluvchi tomonidan barqaror tanib olish imkoniyatlarini hisobga olgan holda allaqachon tanlangan bo'lsa, aniqlanadi.
Aloqa liniyasining immuniteti ichki o'tkazgichlarda tashqi muhitda yaratilgan shovqin darajasini pasaytirish qobiliyatidir. Bu ishlatiladigan jismoniy vositaning turiga va shovqinni tekshirish va bostirish vositalariga bog'liq. Eng shovqinga chidamli, tashqi elektromagnit nurlanishga befarq, optik tolali liniyalar, eng kam shovqinga chidamli radio liniyalari, oraliq pozitsiyani kabel liniyalari egallaydi. Tashqi elektromagnit nurlanishdan kelib chiqadigan shovqinlarni kamaytirishga o'tkazgichlarni skrining va burish orqali erishiladi.
Aloqa liniyalarining asosiy turlari simli va simsiz bo'linadi. Simli aloqa liniyalarida signallar tarqaladigan fizik vosita qabul qiluvchi va uzatuvchi o'rtasida mexanik aloqa hosil qiladi. Simsiz aloqa liniyalari uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida mexanik aloqaning yo'qligi, axborot tashuvchisi esa atrof-muhitda tarqaladigan elektromagnit to'lqinlar ekanligi bilan tavsiflanadi.