Честотна лента f. Какво е честотна лента

Ширината на честотната лента обикновено се определя като разликата между горната и долната граница на честотите на секцията с честотна характеристика. Ширината на честотната лента се изразява в единици честота (например Hz). Увеличаването на честотната лента позволява предаването на повече информация.

Неравномерна честотна характеристика

Неравномерността на честотната характеристика характеризира степента на отклонение от права линия, успоредна на честотната ос. Неравномерността на честотната характеристика се изразява в децибели.

Намаляването на неравномерността на честотната характеристика в лентата подобрява възпроизвеждането на формата на предавания сигнал.

Идеални и реални модели на канал за предаване на информация.

ИДЕАЛЕН КАНАЛ

Модел идеален канал

Детерминиран сигнал

ИСТИНСКИ КАНАЛ

IN реални канали

Изходен сигнал на канала

x(t) = μ(t)∙s(t-T)+w(t),

Адитивна интерференция

Мултипликативен шум

Концепцията за семплиране и квантуване на сигнали.

Преобразуването на непрекъснат информационен набор от аналогови сигнали в дискретно множество се нарича вземане на проби .

Аналогов сигнал е сигнал, в който всеки от представящите параметри е описан от функция на времето и непрекъснат набор от възможни стойности.

Дискретен сигнал е сигнал, който приема само краен брой стойности.

Квантуване - разделяне на диапазона от стойности на непрекъсната или дискретна стойност на краен брой интервали.

Да не се бърка квантуване с вземане на проби (и, съответно, стъпката на квантуване с честотата на дискретизация). При вземане на проби променяща се във времето величина (сигнал) се измерва при дадена честота (честота на дискретизация), като по този начин дискретизацията разделя сигнала на времеви компонент (хоризонтално на графиката). Квантуване Той също така довежда сигнала до зададените стойности, тоест го разделя по ниво на сигнала (на графиката - вертикално). Сигнал, към който се прилага дискретизация и квантуване, се нарича цифров.

Фиг. 1 – квантован сигнал.

Фиг. 2 – неквантован сигнал с дискретно време.

Цифров сигнал - сигнал за данни, в който всеки от представящите параметри се описва от функция за дискретно време и краен набор от възможни стойности.

Фиг.3. – цифров сигнал.

Класификация на методите за дискретизация на сигнала.

Използвани времево вземане на проби И по ниво .

ВЗЕМАНЕ НА ВРЕМЕ

Времево вземане на проби

Единно вземане на проби

Теорема на Котелников

Адаптивно вземане на проби

Поради факта, че промяната във функцията е различна в различните моменти, стъпката на вземане на проби може да бъде различна, осигурявайки еднаква грешка на всяка стъпка.

ДИСКРЕТНОСТ ПО НИВО

Дискретизация на стойностите на функцията (ниво) се извиква квантуване . Операцията на квантуване се свежда до факта, че вместо дадена моментна стойност на съобщението, най-близките стойности се предават по установена скала от дискретни нива.

Дискретните стойности в скала на ниво най-често се избират равномерно. При квантуване се въвежда грешка (изкривяване), тъй като истинските стойности на функцията се заменят със закръглени стойности. Големината на тази грешка не надвишава половината от стъпката на квантуване и може да бъде намалена до приемлива стойност. Грешката е произволна функция и се появява на изхода като допълнителен шум ("шум от квантуване") , насложен върху предаденото съобщение.

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ НА ВРЕМЕ И НИВО

Позволява ви да конвертирате непрекъснато съобщение в дискретно (аналогов сигнал в дигитален форма ), които след това могат да бъдат кодирани и предадени с помощта на дискретна (цифрова) технология.

ДИСКРЕТНА ТРАНСФОРМАЦИЯ НА ФУРИЕ

Дискретизираният сигнал може да се разглежда като резултат от умножаване на оригиналния непрекъснат сигнал с поредица от единични импулси.

Критерии за оценка на точността на дискретизация на сигнала.

Разлика между истинските стойности на сигнала х ( T ) и се приближава П ( T ) , или възпроизвеждане V ( T ) - функция, представлява съответно текущата грешка при вземане на проби или реконструкция:

Изборът на критерий за оценка на грешката при дискретизация (и реконструкция) на сигнала се извършва от получателя на информацията и зависи от предназначението на дискретизирания сигнал и възможностите на хардуерната (софтуерната) реализация. Оценката на грешката може да се извърши както за индивидуални, така и за множество реализации на сигнала.

Най-често отклонение на възпроизводима функция V ( T ) от сигнала х ( T ) на интервала на вземане на проби Δt аз = T аз – T аз –1 оценени по следните критерии.

а) Критерий за най-голямо отклонение:

Където ε ( T ) – текуща грешка, определена от израз (1).

б) Средноквадратичен критерий, определен от следния израз:

Където ε ( T ) – текуща грешка (1).

Лентата по-горе означава осредняване по вероятностния набор,

в) Интегрален критерий като мярка за отклонение х ( T ) от V ( T ) има формата:

г) Вероятностният критерий се определя от отношението:

Където ε 0 – стойност на допустимата грешка;

Р 0 – приемлива вероятност грешката да не надвишава стойността ε 0 .

Единно вземане на проби. Теорема на Котелников.

Времево вземане на проби се извършва чрез вземане на проби от функцията в определени дискретни времена. В резултат непрекъсната функция се заменя с колекция от моментни стойности.

Единно вземане на проби

Референтните моменти се избират равномерно по времевата ос. Теорема на Котелников – ако аналогов сигнал има спектър с ограничена ширина, тогава той може да бъде възстановен недвусмислено и без загуби от неговите дискретни проби, взети с честота, строго по-голяма от два пъти горната честота.

Концепцията за кодиране на информацията.

Код е набор от конвенции (или сигнали) за запис (или предаване) на някои предварително дефинирани концепции.

Информация за кодиране е процес на формиране на определено представяне на информация. В по-тесен смисъл терминът „ кодиране„често се разбира като преход от една форма на представяне на информация към друга, по-удобна за съхранение, предаване или обработка.

Обикновено при кодиране (понякога казват криптиране) всяко изображение се представя с отделен знак.

Знак е елемент от краен набор от елементи, различни един от друг.

Знак заедно със значението му се нарича символ .

Извиква се набор от знаци, в който се определя техният ред азбука . Има много азбуки:

азбука от кирилски букви (A, B, V, G, D, E, ...)

азбука от латински букви (A, B, C, D, E, F,...)

азбука от десетични цифри (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

азбука на зодиакалните знаци (снимки на зодии) и др.

ОсобеноНаборите, състоящи се само от два знака, са от голямо значение: двойка знаци (+, -), двойка числа (0, 1), двойка отговори (да, не)

Блокова схема на канала за предаване на информация.

Ориз. 1.3.Функционална схема на дискретната преносна система

съобщения

Концепцията за реален и идеален канал за предаване на информация.

ИДЕАЛЕН КАНАЛ

Модел идеален канал използва се, когато наличието на смущения може да бъде игнорирано. При използване на този модел изходният сигнал е детерминистичен, мощността и честотната лента на сигналите са ограничени.

Детерминиран сигнал точно определени във всеки един момент.

Ширината на честотната лента е разликата между максималната и минималната честота на сигнала.

ИСТИНСКИ КАНАЛ

IN реални канали Винаги има грешки при предаване на съобщения. Грешките водят до намаляване на капацитета на канала и загуба на информация. Вероятностите за грешки до голяма степен се определят от изкривяванията на сигнала и влиянието на смущенията.

Изходен сигнал на канала може да се запише в следната форма:

x(t) = μ(t)∙s(t-T)+w(t),

където s(t) е сигналът на входа на канала, w(t) е адитивен шум, μ(t) е мултипликативен шум, T е забавяне на сигнала.

Адитивна интерференция – смущения, добавени към сигнала при предаването му по информационен канал.

Допълнителният шум се причинява от флуктуационни явления (случайни флуктуации в тока и напрежението), свързани с термични процеси в проводници, резистори, транзистори и други елементи на веригата, смущения, дължащи се на атмосферни явления (мълниеви разряди и др.) и промишлени процеси (работа на промишлени инсталации , други комуникационни линии и др.).

Мултипликативен шум – смущения, умножени със сигнала.

Мултипликативната интерференция се причинява от случайни промени в коефициента на предаване на канала поради промени в характеристиките на средата, в която се разпространяват сигналите, и печалбата на веригите, когато се променя захранващото напрежение, поради избледняване на сигнала в резултат на смущения и различни затихване на сигнали по време на многолъчево разпространение на радиовълни. Мултипликативната интерференция също включва „квантов шум“ на лазери, използвани в оптични системи за предаване и обработка на информация. „Квантовият шум“ на лазера се дължи на дискретния характер на светлинното лъчение и зависи от интензитета на лъчението, т.е. от самия полезен сигнал.

Гаусов канал и неговите разновидности.

ГАУСОВ КАНАЛ

Основните допускания при конструирането на такъв модел са следните:

– коефициентът на предаване и времето на забавяне на сигналите в канала не зависят от времето и са детерминирани величини, известни на мястото, където се приемат сигналите;

– има допълнителни колебания в канала – Гауссов "бял шум" (Гаусов процес, характеризиращ се с равномерна спектрална плътност, нормално разпределена стойност на амплитудата и адитивен метод за въздействие върху сигнала).

Каналът на Гаус се използва като модел на реални жични комуникационни канали и еднолъчеви канали без затихване или с бавно затихване. В този случай затихването е неконтролирана произволна промяна в амплитудата на сигнала. Този модел позволява да се анализират амплитудните и фазовите изкривявания на сигналите и влиянието на флуктуационните смущения.

ГАУСОВ КАНАЛ С НЕОПРЕДЕЛЕНА ФАЗА НА СИГНАЛА

В този модел времето на забавяне на сигнала в канала се счита за случайна променлива, така че фазата на изходния сигнал също е случайна. За да се анализират изходните сигнали на канал, е необходимо да се знае законът за разпределение на времето на забавяне или фазата на сигнала.

ЕДНОЛЪЧОВ КАНАЛ НА ГАУС С ФЕЙДИНГ

ГАУСОВ МНОГОПЪТЕН КАНАЛ С ФЕЙДИНГ

Този модел описва радиоканали, в които разпространението на сигнали от предавателя към приемника става по различни "канали" - начини. Продължителността на предаване на сигнала и коефициентите на предаване на различните "канали" са неравномерни и произволни. Полученият сигнал се формира в резултат на интерференция на сигнали, пристигащи по различни пътища. Като цяло честотните и фазовите характеристики на канала зависят от времето и честотата.

МНОГОПЪТЕН КАНАЛ НА ГАУС СЪС ЗАМИХВАНЕ И ДОПЪЛНИТЕЛНИ ЛОКАЛНИ СМУШЕНИЯ

В този модел, наред с флуктуационните смущения, се вземат предвид и различни видове концентрирани смущения. Той е най-общ и доста пълно отразява свойствата на много реални канали. Използването му обаче създава сложни и трудоемки задачи за анализ, както и необходимостта от събиране и обработка на голям обем първоначални статистически данни.

Понастоящем за решаване на проблемите на анализа на непрекъснати и дискретни канали, като правило, се използват модел на Гаусов канал и модел на Гаусов канал с един лъч с избледняване.

Методология за генериране на кода на Шанън-Фено, неговите предимства и недостатъци.

АЛГОРИТЪМ ШАНЪН-ФЕНО

Състои се в това, че буквите от азбуката, подредени в низходящ ред, се разделят на две групи с възможно еднаква обща (във всяка група) вероятност. За първата група символи на първо място от комбинацията поставете 0 като първа най-лява позиция на кодовите думи, а елементите от втората група - 1. След това всяка група отново се разделя на подгрупи по същото правило с приблизително еднакви вероятности, като във всяка подгрупа се запълва втората лява позиция на кодовата дума (0,1). Процесът се повтаря, докато се кодират всички елементи от азбуката.

ПРЕДИМСТВА

– лекота на изпълнение и, като следствие, висока скорост на кодиране/декодиране/

– удобно е да кодирате информация под формата на последователност от нули и единици, ако си представите тези стойности като две възможни стабилни състояния на електронен елемент: 0 – липса на електрически сигнал; 1 – наличие на електрически сигнал. Освен това в технологиите е по-лесно да се работи с голям брой прости елементи, отколкото с малък брой сложни.

– Според метода Sh-F се оказва, че колкото по-вероятно е едно съобщение, толкова по-бързо то формира независима група и толкова по-кратък код ще бъде представено. Това обстоятелство осигурява високата ефективност на кода Sh-F.

НЕДОСТАТЪЦИ

– За да декодирате получено съобщение, кодовата таблица трябва да бъде изпратена заедно със съобщението, което ще увеличи обема на данните на крайното съобщение.

– В случай на обикновен код (в който всички символи се използват за предаване на информация), ако възникне грешка в кода, ще бъде невъзможно да се дешифрира. Това е така, защото кодовите комбинации имат различна дължина и в случай на грешка (замяна на знак 1 с 0 и обратно), една или повече кодови комбинации в съобщението може да не съвпадат със знаците в кодовата таблица.

Кодирането на Шанън-Фано е доста стар метод за компресиране и днес не представлява особен практически интерес.

Ентропия на източник на независими съобщения.

общата ентропия на дискретни източници на съобщения X и Y е равна на сумата от ентропиите на източниците.

H nz (X,Y) = H(X) + H(Y), където H nz (X,Y) е общата ентропия на независими системи, H(X) е ентропията на системата X, H(Y) е ентропията на системата Y.

Ентропия на източника на зависимите съобщения.

количеството информация за източника X се определя като намаляване на ентропията на източника X в резултат на получаване на информация за източника Y.

H z (X,Y) = H(X) + H(Y|X), където H z (X,Y) е общата ентропия на зависимите системи, H(X) е ентропията на системата X, H(Y |X) – условна ентропия на системата Y спрямо X.

Ентропията на зависимите системи е по-малка от ентропията на независимите системи. Ако ентропиите са равни, тогава има частен случай на зависими системи - системите са независими.

H z (X,Y)<= H нз (X,Y) (<= – меньше или равно).

Свойства на ентропията. Хартли мярка.

Ентропията е величина, която винаги е положителна и крайна, тъй като стойността на вероятността е в диапазона от 0 до 1. H(a) = -Logk P(a) 2. Адитивността е свойство, според което количеството информация, съдържаща се в няколко независими съобщения е равно на сумата от количеството информация, съдържаща се във всяко от тях. 3. Ентропията е равна на 0, ако вероятността за едно от състоянията на източника на информация е равна на 1 и по този начин състоянието на източника е напълно определено (вероятностите на останалите състояния на източника са равни на нула, тъй като сумата от вероятностите трябва да е равна на 1). Формулата на Хартли е дефинирана: където I е количеството информация, битове.

Концепцията за производителност на източника и скорост на предаване на информация.

ЕФЕКТИВНОСТ НА ИЗТОЧНИКА НА ИНФОРМАЦИЯ

Когато източник на съобщение работи, отделни сигнали се появяват на интервали от време, които по принцип може да не са постоянни. Ако обаче има определена средна продължителност, за която източникът създава един сигнал, тогава ентропията на източника за единица време се нарича производителност на източника на информация.

СКОРОСТ НА ПРЕДАВАНЕ НА ИНФОРМАЦИЯ

Това е скоростта на трансфер на данни, изразена в броя битове, знаци или блокове, прехвърлени за единица време.

Теоретичната горна граница на скоростта на предаване на информация се определя от теоремата на Шанън-Хартли.

ТЕОРЕМА НА ШАНЪН-ХАРТЛИ

Капацитетът на канала C, което означава теоретичната горна граница на скоростта на данни, която може да бъде предадена с дадена средна мощност на сигнала S през аналогов комуникационен канал, подложен на адитивен бял шум на Гаус с мощност N, е:

C=B∙log 2 (1+S/N),

където C – капацитет на канала, bit/s; B – честотна лента на канала, Hz; S – обща мощност на сигнала, W; N – шумова мощност, W.

· честотна лента;

· затихване;

· шумоустойчивост;

· пропускателна способност;

· единична цена.

Честотна лентае непрекъснат диапазон от честоти, за които съотношението на амплитудата на изходния сигнал към входния сигнал надвишава някаква предварително определена граница, обикновено 0,5. Честотната лента има най-голямо влияние върху максималната възможна скорост на предаване на информация по комуникационна линия.

Ширината на честотната лента зависи от вида на линията и нейната дължина. Слайдът показва честотните ленти на различни видове комуникационни линии, както и честотните диапазони, които най-често се използват в комуникационните технологии.

Характеристики на комуникационните канали. Затихване

Комуникационната линия изкривява предадените данни, защото нейните физически параметри се различават от идеалните. Комуникационната линия е разпределена комбинация от активно съпротивление, индуктивен и капацитивен товар.

Видове характеристики и методи за тяхното определяне.

Основните характеристики на комуникационните линии включват:

· амплитудно-честотна характеристика;

· честотна лента;

· затихване;

· шумоустойчивост;

· преслушване в близкия край на линията;

· пропускателна способност;

· надеждност на предаването на данни;

· единична цена.

На първо място, разработчикът на компютърна мрежа се интересува от пропускателната способност и надеждността на предаването на данни, тъй като тези характеристики пряко влияят върху производителността и надеждността на създадената мрежа. Пропускателната способност и надеждността са характеристики както на комуникационната линия, така и на метода за предаване на данни. Следователно, ако методът на предаване (протоколът) вече е дефиниран, тогава тези характеристики също са известни. Например честотната лента на цифрова линия винаги е известна, тъй като върху нея е дефиниран протокол на физическия слой, който определя скоростта на предаване на данни - 64 Kbps, 2 Mbps и т.н.

Не можете обаче да говорите за пропускателна способност на комуникационна линия, докато за нея не бъде дефиниран протокол на физическия слой.

Честотна характеристика, честотна лента и затихване

Амплитудно-честотната характеристика показва как амплитудата на синусоидата на изхода на комуникационната линия намалява в сравнение с амплитудата на нейния вход за всички възможни честоти на предавания сигнал. Вместо амплитуда, тази характеристика често използва параметър на сигнала като неговата мощност.

На практика вместо честотната характеристика се използват други, опростени характеристики - честотна лента и затихване.

Затихванедефиниран като относителното намаляване на амплитудата или мощността на сигнала, когато сигнал с определена честота се предава по линия. По този начин затихването представлява една точка от амплитудно-честотната характеристика на линията. Често, когато се работи с линия, основната честота на предавания сигнал е предварително известна, т.е. честотата, чийто хармоник има най-голяма амплитуда и мощност. Следователно е достатъчно да се знае затихването при тази честота, за да се оцени приблизително изкривяването на сигналите, предавани по линията.

Атенюацията A обикновено се измерва в децибели и се изчислява по следната формула:

A = 10 дневника (Pout/Pin),

Тъй като мощността на изходния сигнал на кабел без междинни усилватели винаги е по-малка от мощността на входния сигнал, затихването на кабела винаги е отрицателна стойност.

Например, кабел с усукана двойка от категория 5 се характеризира със затихване от най-малко -23,6 dB за честота от 100 MHz с дължина на кабела от 100 m. Честотата от 100 MHz е избрана, защото кабелът от тази категория е предназначен за високоскоростно предаване на данни, чиито сигнали имат значителни хармоници с честота приблизително 100 MHz.

Кабелът от категория 3 е предназначен за нискоскоростно предаване на данни, така че се определя като затихване при честота от 10 MHz (не по-ниска от -11,5 dB). Често те работят с абсолютни стойности на затихване, без да посочват знака.

Абсолютното ниво на мощност, като нивото на мощност на предавателя, също се измерва в децибели. В този случай стойност от 1 mW се приема като базова стойност на мощността на сигнала, спрямо която се измерва текущата мощност. Така нивото на мощност p се изчислява по следната формула:

p = 10 log (P/1mW) [dBm],

където P е мощността на сигнала в миливати, а dBm е единицата за ниво на мощност (децибел на mW).

По този начин амплитудно-честотната характеристика, честотната лента и затихването са универсални характеристики и тяхното познаване ни позволява да направим заключение за това как сигнали от всякаква форма ще бъдат предавани през комуникационна линия.

Характеристики на комуникационните канали. Шумове

Видове характеристики и методи за тяхното определяне.

Основните характеристики на комуникационните линии включват:

· амплитудно-честотна характеристика;

· честотна лента;

· затихване;

· шумоустойчивост;

· преслушване в близкия край на линията;

· пропускателна способност;

· надеждност на предаването на данни;

· единична цена.

Шумове

Колкото по-висока е честотата на периодичния носещ сигнал, толкова повече информация за единица време се предава по линията и толкова по-голям е капацитетът на линията с фиксиран физически метод на кодиране. От друга страна обаче, с увеличаване на честотата на периодичния носещ сигнал, ширината на спектъра на този сигнал също се увеличава. Линията предава този спектър от синусоиди с онези изкривявания, които се определят от нейната лента на пропускане. Това не означава, че сигналите не могат да се предават.Колкото по-голямо е несъответствието между честотната лента на линията и ширината на спектъра на предаваните информационни сигнали, толкова повече се изкривяват сигналите и толкова по-вероятни са грешките при разпознаването на информацията от приемащата страна, което означава, че скоростта на пренос на информация действително се оказва по-ниска, отколкото може да се очаква.

Установена е връзката между честотната лента на линията и нейната максимална възможна пропускателна способност, независимо от възприетия метод на физическо кодиране Клод Шанън:

Формулата на Шанън:

С = F Iog2 (1 + Рс/Рш),

където C е максималният капацитет на линията в битове за секунда,

F е честотната лента на линията в херци,

Рс - мощност на сигнала,

Рш - мощност на шума.

Тази зависимост показва, че въпреки че няма теоретично ограничение за капацитета на линия с фиксирана честотна лента, на практика има такова ограничение. Наистина е възможно да се увеличи пропускателната способност на линията чрез увеличаване на мощността на предавателя или намаляване на мощността на шума (смущения) в комуникационната линия. И двата компонента са много трудни за промяна. Увеличаването на мощността на предавателя води до значително увеличаване на неговия размер и цена. Намаляването на нивото на шума изисква използването на специални кабели с добри защитни екрани, което е много скъпо, както и намаляване на шума в предавателя и междинното оборудване, което не е лесно постижимо.

В допълнение, влиянието на мощностите на полезния сигнал и шума върху пропускателната способност е ограничено от логаритмична зависимост, която не расте толкова бързо, колкото правопропорционалната. По този начин, при доста типично първоначално съотношение на мощността на сигнала към мощността на шума от 100 пъти, увеличаването на мощността на предавателя с 2 пъти ще даде само 15% увеличение на капацитета на линията.

Шумоустойчивостта на линията определя нейната способност да намалява нивото на шума, генериран във външната среда върху вътрешните проводници. Шумоустойчивостта на линията зависи от вида на използваната физическа среда, както и от средствата за екраниране и шумопотискане на самата линия. Радиопроводите са най-малко устойчиви на смущения; кабелните линии имат добра устойчивост, а оптичните линии, които са нечувствителни към външно електромагнитно излъчване, имат отлична устойчивост. Обикновено, за да се намалят смущенията, причинени от външни електромагнитни полета, проводниците са екранирани и/или усукани.

По време на предаването на определени сигнали високочестотният ток в антената на радиопредавателя се състои от няколко тока с различни честоти. Електромагнитните вълни, разпространяващи се от антената на предавателя, и токовете, възникващи под въздействието на радиовълни в приемната антена, имат същата сложна природа.

За всеки вид предаване (радиотелефония, радиотелеграфия, телевизионно предаване и др.) честотите на тези токове заемат определена лента. За излъчване на средна вълна тя е приблизително 9 kHz, т.е. излъчващият предавател създава сложен ток, състоящ се от няколко тока, чиято най-висока честота е с 9 kHz по-висока от най-ниската честота. Например, за излъчващ предавател, работещ на честота 173 kHz (? = 1734 m), това ще бъдат честоти от 168,5 до 177,5 kHz. При официалните радиотелефонни съобщения честотната лента е не повече от 2 - 2,5 kHz, а при радиотелеграфното предаване е още по-малко. Но по време на телевизионно предаване честотната лента се разширява до няколко мегахерца.

Когато дадена верига е изложена на електромоторни сили с различни честоти, най-силните трептения се получават, когато ЕДС има резонансна честота или честота, близка до нея. И при значително отклонение на честотата на външната ЕМП от резонансната стойност, т.е. когато веригата е разстроена спрямо честотата на външната ЕМП, амплитудата на трептенията се оказва сравнително малка.

Можем да кажем, че всяка верига предава вибрации добре в определена честотна лента, разположена от двете страни на резонансната честота. Нарича се лента на пропускане на веригата Ppr и условно се определя от резонансната крива на ниво 0,7 от максималната стойност на тока или напрежението, съответстваща на резонансната честота (фиг. 1).

Фиг. 1 - Ширина на честотната лента на веригата

С други думи, смята се, че веригата предава добре вибрациите, когато тяхната амплитуда намалява с не повече от 30% в сравнение с амплитудата при резонанс. Честотната лента на една верига понякога се нарича още ширина на резонансната крива. Качеството на веригата влияе върху формата на резонансната крива. От тази фигура може да се види, че колкото по-ниско е качеството на веригата, толкова по-голяма е нейната честотна лента. В допълнение, честотната лента е по-голяма при по-висока резонансна честота на веригата.

Зависимостта на честотната лента на веригата от нейното затихване или качествен фактор Q се дава от следната проста формула

Например верига, настроена на честота fo = 2000 kHz и имаща затихване? = 0,01, има честотна лента Ppr = 0,01 * 2000 = 20 kHz.

Както можете да видите, за да се получи тясна честотна лента, е необходимо да се използва верига с висок качествен фактор, а за да се получи широка честотна лента, верига с качествен фактор или да се работи на много висока резонансна честота.

От горната формула следва, че fo = Q * Ppp. Тъй като верига със средно качество има Q най-малко 20, работната честота трябва да бъде поне 20 пъти по-висока от честотната лента. Например, телевизионно предаване, за което PPR е няколко мегахерца, трябва да се провежда на честоти не по-ниски от няколко десетки мегахерца, т.е. на ултракъси вълни.

Желателно е веригата да има честотна лента, съответстваща на честотната лента, която е типична за този тип предаване. Ако честотната лента е по-малка, тогава ще се получи изкривяване поради лошо предаване на някои вибрации. По-широката лента е нежелателна, тъй като може да има смущения от сигнали от радиостанции, работещи на съседни честоти.

Ако е необходима широка честотна лента, често трябва да се използват вериги с ниско Q. Коефициентът на качество на веригата намалява и честотната лента се увеличава, ако активно съпротивление R, наречено съпротивление на шунт, е свързано успоредно на веригата (фиг. 2). Наистина, променливото напрежение U, присъстващо във веригата, се прилага към съпротивлението R и създава ток в него. Следователно мощността ще се губи в тази съпротива. Колкото по-ниско е съпротивлението R, толкова по-голяма е загубата на мощност и толкова по-голямо е затихването на веригата. Ако съпротивлението R е много малко, то ще доведе до късо съединение на един от елементите на веригата (кондензатора на (фиг. 2 a) или цялата верига (фиг. 2 b). Тогава веригата няма да може да работи при всички като осцилаторна система и проявяват своите резонансни свойства.

Фиг. 1 - Байпас на веригата с активно съпротивление

Шунтирането на верига с активно съпротивление понякога се извършва специално за разширяване на честотната лента. В допълнение, такова маневриране съществува поради факта, че веригата е свързана с други части и вериги. В резултат на това се получава нежелано влошаване на качеството на веригата.

Вътрешното съпротивление на генератора, захранващ паралелната верига, също влияе върху качествения фактор на веригата и нейната честотна лента. Това може лесно да се обясни по следния начин.

Оставете генератора да спре да работи в даден момент. Тогава трептенията във веригата ще започнат да отслабват и вътрешното съпротивление на генератора, свързан към веригата, ще играе ролята на съпротивление на шунт, увеличавайки затихването.

Колкото по-голямо е Ri на генератора, толкова по-слабо е неговото влияние, което означава, че резонансната крива на веригата е по-остра и нейната честотна лента е по-малка, т.е. резонансните свойства на веригата са по-изразени. При малко Ri на генератора, качественият фактор на веригата намалява толкова много и лентата на пропускане става толкова широка, че резонансните свойства на веригата практически липсват.

Стигнахме до подобно заключение за влиянието на Ri генератора по-рано, когато разглеждахме работата на паралелна верига.

Много често, когато общувате с ИТ специалисти, бавната работа на корпоративните приложения се обвинява в мрежовия отдел или тесни комуникационни канали. Най-простото решение на всички проблеми е по-голяма честотна лента (по-широк канал) и по-малко леви приложения в канала (по-малко конкуренти за честотната лента) и тогава всичко ще лети. Разбира се, трябва да обърнете внимание на чистотата на комуникационните канали и тяхното използване, но това не са единствените параметри. Най-простото решение за оценка на състоянието на каналите са технологиите Flow и корелацията на данните между производителността на ключовото приложение и данните от NetFlow (jFlow, Sflow и др.).

В мрежите за данни латентността е факт от живота. Разбирайки тяхната природа, можете да намалите отрицателния ефект, като по този начин повишите качеството на комуникацията. Мрежовите закъснения се определят от стандартите на ITU и трябва да бъдат в определени граници:

Последователният принцип на предаване на пакети по комуникационен канал въвежда закъснения. Закъснението при предаване на информация от един потребител на друг се състои от няколко компонента и те могат да бъдат разделени на два големи класа - фиксирани и променливи.

Променливите закъснения включват главно закъснения в опашките във всеки мрежов възел: рутер, комутатор, мрежов адаптер. Коригирано - забавяне на пакетирането, последователно забавяне, забавяне на кодек (за видео или аудио). Средата за предаване може да бъде медна двойка, оптичен кабел или етер. В този случай размерът на забавянето зависи от тактовата честота и в много по-малка степен от скоростта на светлината в предавателната среда.

Документацията на Cisco има тази таблица, която ви позволява да оцените последователното забавяне в зависимост от дължината на пакетите и ширината на комуникационния канал:

Размер на рамката (байтове)	Скорост на предаване на канала (Kbit/s)
Размер на рамката (байтове)

За предаване на 1518-байтов кадър (максималната дължина за Ethernet) през 64-kbps връзка, серийната латентност достига 185 ms. Ако пакети с дължина 64 байта се предават по същия канал, забавянето ще бъде само 8 ms, т.е. колкото по-къс е пакетът, толкова по-бързо ще достигне до приемащата страна. Следователно за предаване на глас се използват къси UDP пакети, които минимизират количеството на забавянето, а разработчиците на оборудване за предаване на данни, напротив, се стремят да увеличат дължината на кадрите, за да намалят количеството трафик на услугата. За да изчислите серийното забавяне, можете да използвате формулата:

Серийно забавяне = ((брой байтове за изпращане или получаване) x (8 бита))/ (най-ниска скорост на връзката)

Например, последователното забавяне за изпращане на 100 KB и получаване на 1 MB по връзка с 2 Mbps ще бъде:

Трансфер: (100 000 * 8) / 2 048 000 = 390 ms

Получаване: (1 024 000 *8) / 2 048 000 = 4000 ms

Разбира се, серийното забавяне е един от компонентите и всеки от потоците допълнително ще бъде засегнат от забавяне в комуникационните канали, трептене и т.н. Тази формула ще покаже идеална картина, когато други потребители или приложения не се конкурират за комуникационния канал. Това се вижда от диаграмата, която показва реалната скорост на комуникационния канал при прехвърляне на 200 KB файл през FTP и 10 Mbit/s канал.

Виждаме, че скоростта по време на процеса на предаване не е постоянна. Тъй като мрежата е споделена среда, пакетите, когато се предават по мрежата, се озовават в опашки, губят се и алгоритъмът за контрол на достъпа до средата се активира, което не позволява на един потребител да улови целия комуникационен канал. Всичко това се отразява на скоростта на трансфер и в резултат на това на скоростта на приложението.

Как да увеличите скоростта на приложенията, без да променяте честотната лента на комуникационния канал?

Естествено, най-лесният изход е да се увеличи ширината на комуникационния канал, но понякога това не е възможно или е много скъпо за корпоративни клиенти. В този случай е логично да се намали количеството данни, предавани в комуникационния канал. Има няколко начина за намаляване на звука. Компресиране на данни, използване на тънки клиенти, кеширане, използване на решения за оптимизиране на трафика - това понякога може да намали трафика от 2 до 5 пъти (различните приложения се компресират по различен начин).

Също така е възможно да се разбере структурата на трафика и как комуникационният канал действително се използва с помощта на технологиите Flow и след това чрез приоритизиране на трафика да се намалят възможните загуби на пакети и нарастването на опашките в активното оборудване.

Терминът "честотна лента" често се използва, когато се описват електронни комуникационни мрежи. Това е една от основните характеристики на такива системи. На пръв поглед може да изглежда, че човек, чиято работа няма нищо общо с комуникационните линии, не трябва да разбира каква е честотната лента на канала. В действителност всичко е малко по-различно. Много хора имат домашен персонален компютър, свързан с И всеки знае, че понякога работата с World Wide Web се забавя без видима причина. Една от причините за това е, че точно в този момент честотната лента на канала на доставчика се претоварва. Резултатът е ясно забавяне и възможни неизправности. Преди да дефинираме понятието „честотна лента“, нека използваме пример, който позволява на всеки да разбере за какво говорим.

Нека си представим магистрала в малък провинциален град и в гъсто населен метрополис. В първия случай най-често той е проектиран за един или два потока на движение, съответно ширината е малка. Но в големите градове дори четирилентовият трафик няма да изненада никого. През същото време броят на автомобилите, изминали едно и също разстояние по тези два пътя, е значително различен. Зависи от две характеристики - скоростта на движение и броя на лентите. В този пример пътят е, а колите са частици информация. От своя страна всяка лента е комуникационна линия.

С други думи, честотната лента индиректно показва колко данни могат да бъдат предадени за единица време. Колкото по-висок е този параметър, толкова по-удобно е да работите чрез такава връзка.

Ако всичко е очевидно със скоростта на предаване (тя се увеличава с намаляване на забавянето на предаването на сигнала), тогава терминът „широчина на честотната лента“ е малко по-сложен. Както знаете, за да може сигналът да предава информация, той се трансформира по определен начин. По отношение на електрониката това може да бъде или смесена модулация. Въпреки това, една от характеристиките на предаването е, че няколко импулса с различни честоти могат да се предават едновременно по един и същ проводник (в рамките на общата честотна лента, стига изкривяванията да са в приемливи граници). Тази функция ви позволява да увеличите цялостната производителност на комуникационната линия без промяна на закъсненията. Ярък пример за съвместното съществуване на честотите е едновременният разговор на няколко души с различни тембри. Въпреки че всеки говори, думите на всеки са доста различими.

Защо понякога има забавяне при работа с мрежата? Всичко се обяснява съвсем просто:

Колкото по-голямо е забавянето, толкова по-ниска е скоростта. Всяка намеса в сигнала (софтуерна или физическа) намалява производителността;

Често включва допълнителни битове, които изпълняват излишни функции - така нареченото "излишък". Това е необходимо, за да се осигури работоспособност в условия на смущения по линията;

Достигнат е физическият лимит на проводящата среда, когато всички валидни вече са използвани и с нови данни се поставят в опашка за изпращане.

За да решат подобни проблеми, доставчиците предприемат няколко различни подхода. Това може да е виртуализация, която увеличава „ширината“, но въвежда допълнителни забавяния; разширяване на канала поради „допълнителни” проводими среди и др.

В цифровите технологии понякога се използва терминът "бауд". Всъщност това означава броя на битовете данни, прехвърлени за единица време. В дните на бавни комуникационни линии (dial-up) 1 бод отговаряше на 1 бит за 1 секунда. По-късно, с увеличаването на скоростите, "бод" престана да бъде универсален. Това може да означава 1, 2, 3 или повече бита в секунда, което изискваше отделна индикация, така че сега се използва различна система, която всеки разбира.

Може да е полезно да прочетете: