 |
Аппаратура передачи данных
|
|
|
|
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Разработал студент
группы 14-ТП
Остриков С.А.
Проверил
преподаватель
Скирда Е.Р.
Ст. Северская
2017
Содержание
Введение. 3
Средства передачи данных. 4
Аппаратура передачи данных. 10
Технологии передачи данных. 11
Заключение. 14
Список используемых источников. 15
Введение
В условиях постоянного роста информационных потоков практически невозможно взаимодействие фирм, банков, государственных предприятий и организаций без современных технических средств дистанционной передачи информации. Электронные коммуникации приобретают в современном мире всё большее значение.
Средства передачи данных обеспечивают связь и дистанционный обмен информацией между территориально удаленными объектами в распределенных системах сбора и обработки информации, системах телеобработки данных, вычислительных сетях, системах связи и других информационных системах. Такими объектами могут быть регистраторы информации, абонентские пункты, ЭВМ, объекты управления, выступающие в зависимости от направления передачи информации в качестве отправителя (источника) или получателя (приемника) сообщений. Средства передачи данных производят доставку сообщений от отправителя к получателю по линиям связи.
Средства передачи данных
Линия связи представляет собой физическую среду и технические средства в ней, с помощью которых передаются сигналы. Ею могут быть проводные линии или области пространства, используемые для распространения электромагнитных волн, содержащие различные ретрансляционные средства. Если поступающее от отправителя сообщение имеет неэлектрическую природу (текст, чертеж, кодовые комбинации, зафиксированные на машинных носителях), то его необходимо преобразовать в электрический сигнал, называемый первичным. Обычно такой сигнал не может непосредственно передаваться по линии связи. Поэтому первичный сигнал подвергается дальнейшему преобразованию (кодированию, модуляции), в результате которого образуется линейный сигнал, пригодный для передачи по линии связи. На приемной стороне производится обратное преобразование принятого линейного сигнала сначала в первичный сигнал, а затем в сообщение, которое с определенной верностью воспроизводит переданное сообщение из-за возможных помех в линии связи и искажений сигналов в аппаратуре. Для выполнения указанных функций на передающей и приемной стороне устанавливают соответствующие технические средства. Совокупность линии связи и входных и выходных технических средств, обеспечивающих передачу информации от одного узла к другому или от отправителя к получателю, называется каналом связи. Если передаче подлежат дискретные данные, то каналы связи принято называть каналами передачи данных, а их входные и выходные средства – аппаратурой передачи данных.
|
|
|
Источниками информации для каналов передачи данных могут служить считыватели с машинных носителей, клавиатуры дисплеев и пишущих машинок, каналы ввода-вывода ЭВМ и другое оборудование, устанавливаемое на ВЦ, абонентских пунктах, объектах управления и т.д. Приемниками информации могут быть непосредственно ЭВМ, печатающие устройства, магнитные накопители.
Основными характеристиками каналов передачи данных являются скорость, надежность и верность передачи. По скорости каналы делятся на низкоскоростные (телеграфные) – скорость передачи данных до 100 … 200 бит/с, среднескоростные (телефонные) – 200 … 56 600 бит/с и высокоскоростные (групповые телефонные каналы с параллельной передачей данных, радиоканалы, спутниковые каналы и т.д.) – выше 128 000 бит/с. Надежность характеризует способность канала передачи данных работать без отказов, ее показателем обычно служит среднее время наработки на отказ. Верность характеризует степень соответствия принятого сообщения передаваемому и определяется вероятностью появления ошибки при передаче сообщения.
|
|
|
Средства и системы передачи данных делятся:
· по типу используемой физической среды – на проводные (телеграфные и телефонные) и беспроводные (радиорелейные и спутниковые);
· по форме представления информации – на аналоговые и цифровые;
· по виду передаваемых сигналов – на непрерывные и дискретные.
Для передачи машинных сигналов при разветвленных потоках данных используются существующие системы общего пользования городской, междугородной и космической связи. Многие современные средства передачи данных являются многоканальными. Применяются два варианта организации многоканальных систем – структурный и виртуальный. При структурной организации осуществляется пространственное разделение каналов (сигналов), когда каждому каналу отводится индивидуальная (выделенная) линия связи. При виртуальной организации все сигналы передаются по общей линии связи путем уплотнения каналов и последующего разделения сигналов следующими методами: частотным, временным, фазовым, кодовым, по уровню, форме, ортогональным, дифференциальным или их комбинациями. Рассмотрим подробнее наиболее распространенные из них.
При временном разделении разные сигналы передаются только в определенные, отведенные для них непересекающиеся отрезки времени. Такое разделение просто в реализации, характеризуется малым взаимовлиянием каналов и позволяет поэтому строить средства, системы с большим числом каналов. Однако при этом необходима дискретизация передаваемых сигналов по времени и близость расположения отправителей разных сигналов.
Кодовое разделение также предполагает дискретность передаваемых сигналов. При этом каждому сигналу (каналу) присваивается адрес канала, указываемый специальным кодом (кодированные сигналы). Разделение сигналов по каналам на приемной стороне осуществляется декодирующим устройством, направляющим отсчеты сигналов по каналам согласно их адресам. Код адреса может передаваться последовательно с сигналом (временное разделение адреса и сигнала) или параллельно (пространственное разделение адреса и сигнала). В последнем случае необходима отдельная (адресная) линия связи.
|
|
|
При частотном разделении для различных каналов отводятся непересекающиеся участки частотной шкалы и каждый сигнал должен иметь спектр, укладывающийся в отведенную ему полосу. Такое разделение, как правило, используется при передаче непрерывных аналоговых сигналов (речь, музыка, сигналы на выходе непрерывных датчиков) и осуществляется путем модуляции (амплитудной, частотной или фазовой) гармонических сигналов на передающей и демодуляции на приемной стороне канала связи. Преимущество частотного разделения сигналов проявляется в возможности одновременной непрерывной передачи сигналов как от сосредоточенных, так и от распределенных объектов. Недостаток – сравнительно большое взаимное влияние каналов из-за перекрытия спектров сигналов (все реальные сигналы имеют протяженные спектры), не идеальность полосовых фильтров на приемном конце и появление паразитных частотных составляющих вследствие нелинейности цепей канала связи.
Сигналами называются физические процессы, параметры которых содержат передаваемую информацию. Сигналы образуются путем изменения информативных параметров некоторых первичных физических процессов, рассматриваемых как носители информации, в соответствии с передаваемой (включаемой в сигнал) информацией – функцией времени. Такая операция называется модуляцией, а обратная – восстановление величин, вызвавших изменение параметров носителей при модуляции, называется демодуляцией. В качестве носителей информации используются уровень (например, постоянное напряжение), колебания (переменное синусоидальное напряжение), импульсы и процессы более сложной формы. В первом случае модуляция сводится к изменению уровня (прямая модуляция) или знака (знаковая модуляция) носителя. При гармоническом носителе в зависимости от того, какой параметр модулируется, различают амплитудную и угловую (частотную или фазовую) модуляции. Для импульсных носителей применяются:
|
|
|
· амплитудно-импульсная модуляция (изменяется только амплитуда импульсов в их фиксированной во времени последовательности);
· частотно-импульсная модуляция (изменяется частота или период следования периодической последовательности импульсов);
· время-импульсная модуляция, реализуемая как широтно-импульсная (изменяется длительность – ширина импульса) или фазо-импульсная (изменяется сдвиг, положение импульса относительно начала отсчета);
· счетно-импульсная модуляция (изменяется число импульсов в пачке);
· смешанные модуляции.
Примером систем передачи данных с частотным разделением каналов являются существующие системы телефонной, телеграфной и радиосвязи. Органы слуха человека воспринимают сигналы, занимающие полосу частот от единиц герц до десятков килогерц. Человеческая же речь укладывается в среднем в полосу от 100 Гц до 20 кГц, хотя оказывается, что для качественной передачи речи достаточно полосы частот от 300 до 3400 Гц. Этот факт и используется в системах передачи речи, в которых указанный частотный диапазон принят как стандартный и назван тональным.
В телефонных системах линией связи являются токопроводящие цепи в виде проводов либо многожильных экранированных кабелей, по которым звуковые сигналы передаются с помощью электрических аналоговых напряжений. Уплотнение каналов (виртуальное объединение на одной проводной паре) осуществляется частотным разделением сигналов с гармоническими несущими, отстоящими на величину (интервал), превышающую тональную частоту. В России эта величина принята равной 4 кГц, а стандарт предусматривает несколько групп уплотнения.
В телеграфных системах используются те же линии связи, что и в телефонных. Однако количественный принцип передачи сигналов, при котором передаются и воспроизводятся мгновенные значения сигналов, заменен на качественный (вырожденный цифровой), когда передача–прием осуществляется кодированием и распознаванием сигналов на их соответствие двоичным "0" или "1". В этом случае для передачи одного сигнала (сообщения) требуется меньшая полоса частот (в России 140 Гц). Отметим также, что при передаче телеграфных сообщений по телефонным каналам с помощью аппаратуры вторичного уплотнения в одном виртуальном телефонном канале образуется двенадцать телеграфных.
|
|
|
Волоконно-оптические линии, изготовленные из кварцевого стекла, полоса частот в которых достигает величины в несколько сотен мегагерц при потерях в волокне около 0,1 дБ/км являются относительно новыми. В них производится уплотнение каналов методом разделения по длине световых волн (аналог частотного), что уменьшает взаимное влияние виртуальных каналов и допускает организацию 10 … 20 каналов в одном единственном волокне при длине участка регенерации до 20 км. Волоконный кабель может содержать тысячи волокон. Достоинством этих каналов является также высокая помехозащищенность.
В беспроводных системах используется радиосвязь в УКВ, дециметровом и сантиметровом диапазонах, что позволяет существенно увеличить канальность. Поскольку в этих диапазонах устойчивая связь обеспечивается лишь в пределах прямой видимости (без огибания радиоволнами поверхности Земли), линия связи включает в себя ряд приемно-передающих станций с ретрансляторами (радиорелейные линии связи) или высоколетящие геостационарные (на высоте примерно 40 тыс. км с периодом обращения, равным периоду обращения Земли) спутники (космические линии связи). Помимо уменьшения количества ретрансляторов спутниковые системы имеют еще одно достоинство – передаваемый сигнал проходит лишь малую часть расстояния вблизи Земли, в зонах, насыщенных радиопомехами от технических и естественных (грозы, загрязнения атмосферы) источников. Это повышает верность и надежность спутниковых систем связи.
Аппаратура передачи данных
Осуществляет прием и передачу данных по линиям связи в системах сбора и обработки информации. Входное кодирующее устройство – кодер и выходное декодирующее – декодер обеспечивают сопряжение с источником и приемником информации. Устройство защиты от ошибок выполняет функции обнаружения и исключения ошибок при передаче данных, синхронизацию передаваемых сигналов. Сопряжение с каналом связи осуществляет устройство преобразования сигналов, которое при работе по телефонным каналам выполняет модуляцию-демодуляцию сигналов и называется модемом.
Сообщение представляется в виде первичного электрического сигнала, например, на выходе считывателя с машинного носителя. Этот сигнал преобразуется кодером (кодируется) в соответствии с требованиями и способами передачи данных по каналу связи, часто переводится из параллельного кода в последовательный. При повышенных требованиях к верности передачи, выполняется помехоустойчивое кодирование передаваемых символов и блоков, дополняя их контрольными разрядами. Дальнейшее преобразование в линейный сигнал, непосредственно передаваемый по линии связи, обеспечивает модем, переводящий сигналы в спектр частот канала связи.
При приеме информации производятся обратные преобразования. Проверяется правильность каждого блока или знака, исключаются проверочные разряды, объединяются отдельные блоки, которые при отсутствии ошибок декодируются, в результате чего в приемном устройстве формируется сообщение. Обнаруженные ошибки либо исправляются, либо вырабатывается сигнал, по которому повторяется передача неверно принятого блока или знака.
|
|
|
