Pralaidumas f. Kas yra juostos plotis

Juostos plotis paprastai apibrėžiamas kaip skirtumas tarp dažnio atsako sekcijos viršutinių ir apatinių ribinių dažnių. Juostos plotis išreiškiamas dažnio vienetais (pavyzdžiui, Hz). Padidinus pralaidumą, galima perduoti daugiau informacijos.

Netolygus dažnio atsakas

Dažnio atsako netolygumas apibūdina nukrypimo nuo tiesės, lygiagrečios dažnio ašiai, laipsnį. Dažnio atsako netolygumas išreiškiamas decibelais.

Sumažinus dažnio atsako netolygumus juostoje, pagerėja perduodamo signalo formos atkūrimas.

    Idealūs ir realūs informacijos perdavimo kanalo modeliai.

IDEALUS KANALAS

Modelis idealus kanalas

Deterministinis signalas

TIKRAS KANALAS

IN tikri kanalai

Kanalo išvesties signalas

x(t) = μ(t)∙s(t-T)+w(t),

Papildomi trukdžiai

Dauginamasis triukšmas

    Signalų atrankos ir kvantavimo samprata.

Vadinamas ištisinės analoginių signalų informacijos aibės transformavimas į diskrečiąją aibę mėginių ėmimas .

Analoginis signalas yra signalas, kuriame kiekvienas iš reprezentuojančių parametrų apibūdinamas laiko funkcija ir ištisine galimų reikšmių rinkiniu.

Diskretus signalas yra signalas, kuris turi tik baigtinį skaičių reikšmių.

Kvantizavimas - nuolatinio arba atskiro dydžio verčių diapazono padalijimas į baigtinį intervalų skaičių.

Kad nesusipainiotų kvantavimas Su mėginių ėmimas (ir, atitinkamai, kvantavimo žingsnis su mėginių ėmimo dažniu). At mėginių ėmimas laike kintantis dydis (signalas) matuojamas tam tikru dažniu (atrinkimo dažniu), todėl atranka padalija signalą į laiko komponentą (grafike horizontaliai). Kvantizavimas Jis taip pat atneša signalą į nurodytas reikšmes, tai yra, padalija jį pagal signalo lygį (grafike - vertikaliai). Signalas, kuriam buvo taikomas atranka ir kvantavimas, vadinamas skaitmeniniu.

1 pav. – kvantuotas signalas.

2 pav. – nekvantuotas signalas su diskrečiu laiku.

Skaitmeninis signalas - duomenų signalas, kuriame kiekvienas reprezentacinis parametras apibūdinamas diskretiško laiko funkcija ir baigtiniu galimų reikšmių rinkiniu.

3 pav. – skaitmeninis signalas.

    Signalų atrankos metodų klasifikacija.

Naudota laiko atranka Ir pagal lygį .

LAIKO MĖGINIŲ ĖMIMAS

Laiko atranka

Vienodas mėginių ėmimas

Kotelnikovo teorema

Adaptyvusis mėginių ėmimas

Dėl to, kad funkcijos pokytis skirtingu metu yra skirtingas, atrankos žingsnis gali būti skirtingas, užtikrinant vienodą paklaidą kiekviename žingsnyje.

ATSARGIAI PAGAL LYGIS

Funkcijų reikšmių diskretizavimas (lygis) vadinamas kvantavimas . Kvantavimo operacija priklauso nuo to, kad vietoj nurodytos momentinio pranešimo reikšmės artimiausios reikšmės perduodamos pagal nustatytą diskrečių lygių skalę.

Diskretinės vertės lygio skalėje dažniausiai parenkamos vienodai. Kvantifikuojant įvedamas klaida (iškraipymas), nes tikrosios funkcijos reikšmės pakeičiamos suapvalintomis reikšmėmis. Šios paklaidos dydis neviršija pusės kvantavimo žingsnio ir gali būti sumažintas iki priimtinos vertės. Klaida yra atsitiktinė funkcija ir pasirodo išvestyje kaip papildomas triukšmas („kvantavimo triukšmas“) , uždėtas ant perduoto pranešimo.

LAIKO IR LYGMENS DISKRETIZAVIMAS

Leidžia konvertuoti nuolatinį pranešimą į atskirą (analoginis signalas į skaitmeninis forma ), kuriuos vėliau galima užkoduoti ir perduoti naudojant diskrečiąją (skaitmeninę) technologiją.

DISKRETUS FURJĖ TRANSFORMAS

Atrinktas signalas gali būti laikomas pradinio nuolatinio signalo padauginimu iš vienetinių impulsų serijos.

    Signalų atrankos tikslumo vertinimo kriterijai.

Skirtumas tarp tikrųjų signalo verčių x ( t ) ir artėja P ( t ) , arba atgaminti V ( t ) - funkcija, reiškia esamą atrankos klaidą arba atitinkamai rekonstrukciją:

Signalo diskretizavimo (ir atkūrimo) paklaidos vertinimo kriterijaus pasirinkimą atlieka informacijos gavėjas ir priklauso nuo atrinkto signalo numatomo panaudojimo bei aparatinės (programinės įrangos) diegimo galimybių. Klaidų įvertinimas gali būti atliekamas tiek atskiriems, tiek keliems signalams.

Dažniausiai atkuriamos funkcijos nukrypimas V ( t ) nuo signalo x ( t ) apie mėginių ėmimo intervalą Δt i = t i – t i –1 vertinami pagal šiuos kriterijus.

a) Didžiausio nuokrypio kriterijus:

Kur ε ( t ) – srovės paklaida, nustatyta išraiška (1).

b) Vidutinio kvadrato kriterijus, nustatomas pagal šią išraišką:

Kur ε ( t ) – dabartinė klaida (1).

Aukščiau esanti juosta reiškia vidurkį, viršijantį nustatytą tikimybę,

c) Integralinis kriterijus kaip nuokrypio matas x ( t ) iš V ( t ) turi formą:

d) Tikimybinis kriterijus nustatomas pagal ryšį:

Kur ε 0 – leistina paklaidos reikšmė;

R 0 – priimtina tikimybė, kad paklaida neviršys vertės ε 0 .

    Vienodas mėginių ėmimas. Kotelnikovo teorema.

Laiko atranka atliekama imant funkcijos pavyzdžius tam tikru diskrečiu laiku. Dėl to nuolatinė funkcija pakeičiama momentinių verčių rinkiniu.

Vienodas mėginių ėmimas

Atskaitos momentai laiko ašyje parenkami vienodai. Kotelnikovo teorema – jei analoginio signalo spektras yra ribotas, tada jį galima vienareikšmiškai ir be nuostolių atkurti iš atskirų mėginių, paimtų griežtai didesniu nei du kartus už viršutinį dažnį.

    Informacijos kodavimo samprata.

Kodas yra susitarimų (arba signalų) rinkinys, skirtas įrašyti (arba perteikti) kai kurias iš anksto apibrėžtas sąvokas.

Kodavimo informacija yra tam tikro informacijos atvaizdavimo formavimo procesas. Siauresne prasme terminas " kodavimas„dažnai suprantamas kaip perėjimas nuo vienos informacijos vaizdavimo formos prie kitos, patogesnės saugoti, perduoti ar apdoroti.

Paprastai kiekvienas vaizdas koduojant (kartais vadinamas šifravimu) vaizduojamas atskiru ženklu.

Pasirašyti yra vienas nuo kito besiskiriančių elementų baigtinės aibės elementas.

Ženklas kartu su jo reikšme vadinamas simbolis .

Iškviečiamas simbolių rinkinys, kuriame nustatoma jų tvarka abėcėlė . Yra daug abėcėlių:

kirilicos raidžių abėcėlė (A, B, V, G, D, E, ...)

lotyniškų raidžių abėcėlė (A, B, C, D, E, F,...)

dešimtainių skaitmenų abėcėlė (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

zodiako ženklų abėcėlė (zodiako ženklų nuotraukos) ir kt.

Ypač Labai svarbūs rinkiniai, kuriuos sudaro tik du simboliai: simbolių pora (+, -), skaičių pora (0, 1), atsakymų pora (taip, ne)

    Informacijos perdavimo kanalo blokinė schema.

Ryžiai. 1.3. Diskrečiosios perdavimo sistemos funkcinė schema

žinutes

    Realaus ir idealaus informacijos perdavimo kanalo samprata.

IDEALUS KANALAS

Modelis idealus kanalas naudojamas, kai į trukdžių buvimą galima nepaisyti. Naudojant šį modelį, išvesties signalas yra deterministinis, signalų galia ir pralaidumas yra riboti.

Deterministinis signalas tiksliai nustatytas bet kuriuo metu.

Pralaidumas yra skirtumas tarp didžiausio ir mažiausio signalo dažnių.

TIKRAS KANALAS

IN tikri kanalai Perduodant pranešimus visada būna klaidų. Dėl klaidų sumažėja kanalo talpa ir prarandama informacija. Klaidų tikimybę daugiausia lemia signalo iškraipymai ir trukdžių įtaka.

Kanalo išvesties signalas gali būti parašytas tokia forma:

x(t) = μ(t)∙s(t-T)+w(t),

kur s(t) yra signalas kanalo įėjime, w(t) yra papildomas triukšmas, μ(t) yra dauginamasis triukšmas, T yra signalo delsa.

Papildomi trukdžiai – trikdžiai pridedami prie signalo perduodant jį informaciniu kanalu.

Papildomą triukšmą sukelia svyravimo reiškiniai (atsitiktiniai srovės ir įtampos svyravimai), susiję su terminiais procesais laiduose, rezistorių, tranzistorių ir kituose grandinės elementuose, trukdžiai dėl atmosferos reiškinių (žaibo išlydžiai ir kt.) ir pramoniniai procesai (pramoninių įrenginių eksploatavimas). , kitos ryšio linijos ir kt.).

Dauginamasis triukšmas – trukdžiai, padauginti iš signalo.

Multiplikacinius trukdžius sukelia atsitiktiniai kanalo perdavimo koeficiento pokyčiai dėl terpės, kurioje sklinda signalai, charakteristikų pokyčių, ir grandinių stiprinimas, kai keičiasi maitinimo įtampa, dėl signalo išblukimo dėl trukdžių ir įvairių. signalų slopinimas radijo bangų sklidimo keliais keliu metu. Daugybiniai trukdžiai taip pat apima lazerių, naudojamų optinėse sistemose informacijai perduoti ir apdoroti, „kvantinį triukšmą“. Lazerio „kvantinį triukšmą“ sukelia diskretiškas šviesos spinduliuotės pobūdis ir jis priklauso nuo spinduliuotės intensyvumo, ty nuo paties naudingo signalo.

    Gauso kanalas ir jo atmainos.

GAUSO KANALAS

Pagrindinės prielaidos kuriant tokį modelį yra šios:

– signalų perdavimo koeficientas ir vėlinimo laikas kanale nepriklauso nuo laiko ir yra deterministiniai dydžiai, žinomi signalų priėmimo vietoje;

– kanale yra papildomų svyravimo trukdžių – Gauso „baltasis triukšmas“ (Gauso procesas, kuriam būdingas vienodas spektrinis tankis, normaliai paskirstyta amplitudė ir adityvus signalo įtakos metodas).

Gauso kanalas naudojamas kaip tikro laidinio ryšio kanalų ir vieno pluošto kanalų modelis be blukimo arba su lėtu blukimu. Šiuo atveju blukimas yra nekontroliuojamas atsitiktinis signalo amplitudės pokytis. Šis modelis leidžia analizuoti signalų amplitudės ir fazės iškraipymus bei svyravimo trukdžių įtaką.

GAUSO KANALAS SU NENUSTATYTU SIGNALO FAZE

Šiame modelyje signalo delsos laikas kanale laikomas atsitiktiniu dydžiu, todėl išėjimo signalo fazė taip pat yra atsitiktinė. Norint analizuoti kanalo išėjimo signalus, būtina žinoti vėlavimo laiko arba signalo fazės pasiskirstymo dėsnį.

GAUSO VIENO SPINDULIO KANALAS SU BLUKUSIU

GAUSO DAUGIAKALĖS KANALAS SU BLUKUSIU

Šis modelis apibūdina radijo kanalus, kuriuose signalai sklinda iš siųstuvo į imtuvą įvairiais būdais "kanalai" - būdai. Signalo perdavimo trukmė ir įvairių „kanalų“ perdavimo koeficientai yra nevienodi ir atsitiktiniai. Gautas signalas susidaro dėl signalų, ateinančių skirtingais keliais, trukdžių. Apskritai kanalo dažnio ir fazės charakteristikos priklauso nuo laiko ir dažnio.

GAUSO DAUGIATAS KANALAS SU BLUKUSIAIS IR PRIEDAIS VIETINIAIS TRUKDŽIAIS

Šiame modelyje kartu su svyravimo trukdžiais taip pat atsižvelgiama į įvairius koncentruotų trukdžių tipus. Tai yra bendriausia ir visiškai atspindi daugelio realių kanalų savybes. Tačiau jo naudojimas sukuria sudėtingumo ir daug darbo reikalaujančių analizės užduočių, taip pat poreikio rinkti ir apdoroti didelį pradinių statistinių duomenų kiekį.

Šiuo metu ištisinių ir diskrečiųjų kanalų analizės problemoms spręsti paprastai naudojamas Gauso kanalo modelis ir Gauso vieno pluošto kanalo modelis su blukimu.

    Shannon-Fenno kodo generavimo metodika, jo privalumai ir trūkumai.

SHANNON-FENNO ALGORITMAS

Jį sudaro tai, kad abėcėlės raidės, išdėstytos mažėjančia tvarka, yra suskirstytos į dvi grupes, kurių bendra (kiekvienoje grupėje) tikimybė yra lygi. Pirmajai simbolių grupei pirmoje derinio vietoje įrašykite 0 kaip pirmąją kairiąją kodo žodžių vietą, o antrosios grupės elementus - 1. Toliau kiekviena grupė vėl suskirstoma į pogrupius pagal tą pačią taisyklę. maždaug vienodų tikimybių, o kiekviename pogrupyje užpildoma antroji kairioji kodo žodžio vieta (0,1). Procesas kartojamas tol, kol bus užkoduoti visi abėcėlės elementai.

PRIVALUMAI

- įgyvendinimo paprastumas ir dėl to didelis kodavimo / dekodavimo greitis

– patogu koduoti informaciją nulių ir vienetų sekos pavidalu, jei šias reikšmes įsivaizduojate kaip dvi galimas stabilias elektroninio elemento būsenas: 0 – elektrinio signalo nebuvimas; 1 – elektrinio signalo buvimas. Be to, technologijose lengviau susidoroti su daugybe paprastų elementų nei su nedideliu skaičiumi sudėtingų.

– Pagal Sh-F metodą paaiškėja, kad kuo didesnė žinutė, tuo greičiau suformuojama nepriklausoma grupė ir tuo trumpesnis kodas bus pavaizduotas. Ši aplinkybė užtikrina aukštą Sh-F kodo efektyvumą.

TRŪKUMAI

– Norint iššifruoti gautą pranešimą, kartu su pranešimu reikia išsiųsti kodų lentelę, o tai padidins galutinio pranešimo duomenų kiekį.

– Įprasto kodo atveju (kuriame informacijai perduoti naudojami visi simboliai), jei kode įvyks klaida, jo iššifruoti bus neįmanoma. Taip yra todėl, kad kodų deriniai yra skirtingo ilgio, o įvykus klaidai (1 simbolį pakeitus 0 ir atvirkščiai), vienas ar daugiau kodų kombinacijų pranešime gali neatitikti kodų lentelės simbolių.

– „Shannon-Fano“ kodavimas yra gana senas suspaudimo metodas ir šiandien jis nėra ypač svarbus.

    Nepriklausomų pranešimų šaltinio entropija.

bendra diskrečiųjų pranešimų X ir Y šaltinių entropija yra lygi šaltinių entropijų sumai.

H nz (X,Y) = H(X) + H(Y), kur H nz (X,Y) yra visa nepriklausomų sistemų entropija, H(X) yra sistemos X entropija, H(Y) yra Y sistemos entropija.

    Priklausomų pranešimų šaltinio entropija.

informacijos apie šaltinį X kiekis apibrėžiamas kaip šaltinio X entropijos sumažėjimas dėl informacijos apie šaltinį Y gavimo.

H z (X,Y) = H(X) + H(Y|X), kur H z (X,Y) yra visa priklausomų sistemų entropija, H(X) yra sistemos X entropija, H(Y) |X) – sąlyginė sistemos Y entropija X atžvilgiu.

Priklausomų sistemų entropija yra mažesnė nei nepriklausomų sistemų entropija. Jei entropijos lygios, tai yra ypatingas priklausomų sistemų atvejis – sistemos yra nepriklausomos.

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

    Entropijos savybės. Hartley matas.

Entropija yra dydis, kuris visada yra teigiamas ir baigtinis, nes tikimybės reikšmė yra intervale nuo 0 iki 1. H(a) = -Logk P(a) 2. Adityvumas yra savybė, pagal kurią informacijos kiekis, esantis keli nepriklausomi pranešimai yra lygūs kiekviename iš jų esančios informacijos kiekio sumai. 3. Entropija lygi 0, jei vienos iš informacijos šaltinio būsenų tikimybė lygi 1, taigi šaltinio būsena yra visiškai nustatyta (likusių šaltinio būsenų tikimybės lygios nuliui, nes tikimybių suma turi būti lygi 1). Apibrėžiama Hartley formulė: kur I yra informacijos kiekis, bitai.

    Šaltinio veikimo ir informacijos perdavimo greičio samprata.

INFORMACIJOS ŠALTINIO VEIKSMAI

Kai pranešimų šaltinis veikia, atskiri signalai pasirodo tam tikrais laiko intervalais, kurie paprastai gali būti nepastovi. Tačiau jei yra tam tikra vidutinė trukmė, per kurią šaltinis sukuria vieną signalą, tai šaltinio entropija per laiko vienetą vadinama informacijos šaltinio produktyvumu.

INFORMACIJOS PERDAVIMO DALIS

Tai duomenų perdavimo sparta, išreikšta per laiko vienetą perduodamų bitų, simbolių ar blokų skaičiumi.

Teorinė viršutinė informacijos perdavimo greičio riba nustatoma pagal Shannon-Hartley teoremą.

SHANNON-HARTLEY TEOREMA

Kanalo talpa C, ty teorinė viršutinė duomenų perdavimo spartos riba, kuri gali būti perduodama naudojant tam tikrą vidutinę signalo galią S analoginiu ryšio kanalu, kuriam taikomas papildomas baltasis Gauso N galios triukšmas, yra:

C=B∙log 2 (1+S/N),

kur C – kanalo talpa, bit/s; B – kanalo pralaidumas, Hz; S – suminė signalo galia, W; N – triukšmo galia, W.

· pralaidumas;

· slopinimas;

· atsparumas triukšmui;

· pralaidumas;

· Vieneto kaina.

Pralaidumas yra nuolatinis dažnių diapazonas, kuriame išėjimo signalo amplitudės ir įėjimo signalo santykis viršija tam tikrą iš anksto nustatytą ribą, dažniausiai 0,5. Juostos plotis turi didžiausią įtaką didžiausiam galimam informacijos perdavimo ryšio linija greičiui.

Pralaidumas priklauso nuo linijos tipo ir ilgio. Skaidrėje rodomi įvairių tipų ryšio linijų pralaidumai, taip pat dažnių diapazonai, dažniausiai naudojami ryšių technologijose.

Komunikacijos kanalų charakteristikos. Silpninimas

Ryšio linija iškraipo perduodamus duomenis, nes jos fiziniai parametrai skiriasi nuo idealių. Ryšio linija yra paskirstytas aktyviosios varžos, indukcinės ir talpinės apkrovos derinys.

Charakteristikos rūšys ir jų nustatymo metodai.

Pagrindinės ryšio linijų savybės:

· amplitudės-dažnio atsakas;

· pralaidumas;

· slopinimas;

· atsparumas triukšmui;

· perkalbėjimas artimiausiame laido gale;

· pralaidumas;

· duomenų perdavimo patikimumas;

· Vieneto kaina.

Visų pirma, kompiuterių tinklo kūrėjas yra suinteresuotas duomenų perdavimo pralaidumu ir patikimumu, nes šios charakteristikos tiesiogiai veikia sukurto tinklo našumą ir patikimumą. Pralaidumas ir patikimumas yra tiek ryšio linijos, tiek duomenų perdavimo būdo charakteristikos. Todėl, jei perdavimo būdas (protokolas) jau buvo apibrėžtas, tada šios charakteristikos taip pat žinomos. Pavyzdžiui, skaitmeninės linijos pralaidumas visada žinomas, nes joje yra apibrėžtas fizinio sluoksnio protokolas, nurodantis duomenų perdavimo spartą – 64 Kbps, 2 Mbps ir kt.

Tačiau negalite kalbėti apie ryšio linijos pralaidumą, kol jai nėra apibrėžtas fizinio lygmens protokolas.

Dažnio atsakas, dažnių juostos plotis ir slopinimas

Amplitudės-dažnio charakteristika parodo, kaip susilpnėja sinusoido amplitudė ryšio linijos išėjime, palyginti su amplitude jos įėjime visais įmanomais perduodamo signalo dažniais. Vietoj amplitudės ši charakteristika dažnai naudoja signalo parametrą, pvz., jo galią.

Praktikoje vietoj dažnio atsako naudojamos kitos, supaprastintos charakteristikos – pralaidumas ir slopinimas.

Silpninimas apibrėžiamas kaip santykinis signalo amplitudės arba galios sumažėjimas, kai tam tikro dažnio signalas perduodamas linija. Taigi, slopinimas reiškia vieną tašką nuo linijos amplitudės-dažnio charakteristikos. Dažnai eksploatuojant liniją iš anksto žinomas pagrindinis perduodamo signalo dažnis, tai yra dažnis, kurio harmonika turi didžiausią amplitudę ir galią. Todėl pakanka žinoti šio dažnio slopinimą, kad būtų galima apytiksliai įvertinti linijoje perduodamų signalų iškraipymą.

Silpnumas A paprastai matuojamas decibelais ir apskaičiuojamas pagal šią formulę:

A = 10 žurnalų (Pout / Pin),

Kadangi kabelio be tarpinių stiprintuvų išėjimo signalo galia visada yra mažesnė už įvesties signalo galią, kabelio slopinimas visada yra neigiama reikšmė.

Pavyzdžiui, 5 kategorijos vytos poros kabelis pasižymi ne mažesniu kaip -23,6 dB slopinimu, kai dažnis yra 100 MHz, kai kabelio ilgis yra 100 m. 100 MHz dažnis buvo pasirinktas, nes šios kategorijos kabelis yra skirtas didelės spartos duomenų perdavimas, kurio signalai turi reikšmingų harmonikų maždaug 100 MHz dažniu.

3 kategorijos kabelis skirtas mažos spartos duomenų perdavimui, todėl jam nurodytas slopinimas 10 MHz dažniu (ne mažesniu kaip -11,5 dB). Dažnai jie veikia su absoliučiomis slopinimo reikšmėmis, nenurodydami ženklo.

Absoliutus galios lygis, pvz., siųstuvo galios lygis, taip pat matuojamas decibelais. Šiuo atveju 1 mW reikšmė laikoma bazine signalo galios verte, kurios atžvilgiu matuojama srovė. Taigi, galios lygis p apskaičiuojamas pagal šią formulę:

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

čia P yra signalo galia milivatais, o dBm yra galios lygio vienetas (decibelas vienam mW).

Taigi amplitudės-dažnio atsakas, dažnių juostos plotis ir slopinimas yra universalios charakteristikos, o jų žinios leidžia daryti išvadą, kaip ryšio linija bus perduodami bet kokios formos signalai.

Komunikacijos kanalų charakteristikos. Triukšmai

Ryšio linija iškraipo perduodamus duomenis, nes jos fiziniai parametrai skiriasi nuo idealių. Ryšio linija yra paskirstytas aktyviosios varžos, indukcinės ir talpinės apkrovos derinys.

Charakteristikos rūšys ir jų nustatymo metodai.

Pagrindinės ryšio linijų savybės:

· amplitudės-dažnio atsakas;

· pralaidumas;

· slopinimas;

· atsparumas triukšmui;

· perkalbėjimas artimiausiame laido gale;

· pralaidumas;

· duomenų perdavimo patikimumas;

· Vieneto kaina.

Visų pirma, kompiuterių tinklo kūrėjas yra suinteresuotas duomenų perdavimo pralaidumu ir patikimumu, nes šios charakteristikos tiesiogiai veikia sukurto tinklo našumą ir patikimumą. Pralaidumas ir patikimumas yra tiek ryšio linijos, tiek duomenų perdavimo būdo charakteristikos. Todėl, jei perdavimo būdas (protokolas) jau buvo apibrėžtas, tada šios charakteristikos taip pat žinomos. Pavyzdžiui, skaitmeninės linijos pralaidumas visada žinomas, nes joje yra apibrėžtas fizinio sluoksnio protokolas, nurodantis duomenų perdavimo spartą – 64 Kbps, 2 Mbps ir kt.

Tačiau negalite kalbėti apie ryšio linijos pralaidumą, kol jai nėra apibrėžtas fizinio lygmens protokolas.

Triukšmai

Kuo didesnis periodinio nešiklio signalo dažnis, tuo daugiau informacijos per laiko vienetą perduodama linija ir tuo didesnė linijos talpa naudojant fiksuotą fizinio kodavimo metodą. Tačiau, kita vertus, didėjant periodinio nešiklio signalo dažniui, didėja ir šio signalo spektro plotis. Linija perduoda šį sinusoidų spektrą su tais iškraipymais, kuriuos lemia jos pralaidumo juosta. Tai nereiškia, kad signalai negali būti perduodami. Kuo didesnis linijos pralaidumo ir perduodamų informacinių signalų spektro pločio neatitikimas, tuo labiau signalai iškraipomi ir tuo didesnė tikimybė, kad priimančiosios pusės informacijos atpažinimo klaidos, o tai reiškia, kad informacijos perdavimo greitis iš tikrųjų yra pasirodo esąs mažesnis nei galima tikėtis.

Buvo nustatytas ryšys tarp linijos pralaidumo ir didžiausio galimo pralaidumo, neatsižvelgiant į priimtą fizinį kodavimo metodą. Claude'as Shannonas:

Šenono formulė:

С = F Iog2 (1 + Рс/Рш),

kur C yra didžiausia linijos talpa bitais per sekundę,

F yra linijos pralaidumas hercais,

Рс - signalo galia,

Рш - triukšmo galia.

Šis ryšys rodo, kad nors teorinės fiksuoto pralaidumo linijos pajėgumo ribos nėra, praktiškai tokia riba yra. Iš tiesų, galima padidinti linijos pralaidumą didinant siųstuvo galią arba sumažinant ryšio linijos triukšmo galią (trikdžius). Abu šiuos komponentus labai sunku pakeisti. Padidinus siųstuvo galią, žymiai padidėja jo dydis ir kaina. Triukšmo lygiui sumažinti reikia naudoti specialius kabelius su gerais apsauginiais ekranais, o tai yra labai brangu, taip pat sumažinti triukšmą siųstuve ir tarpinėje įrangoje, o tai nėra lengva pasiekti.

Be to, naudingų signalų galių ir triukšmo įtaką pralaidumui riboja logaritminė priklausomybė, kuri neauga taip greitai, kaip tiesiogiai proporcinga. Taigi, esant gana tipiškam pradiniam signalo galios ir triukšmo galios santykiui 100 kartų, padidinus siųstuvo galią 2 kartus, linijos talpa padidės tik 15%.

Linijos atsparumas triukšmui lemia jos gebėjimą sumažinti išorinėje aplinkoje ant vidinių laidininkų sukuriamo triukšmo lygį. Linijos atsparumas triukšmui priklauso nuo naudojamos fizinės terpės tipo, taip pat nuo pačios linijos ekranavimo ir triukšmą slopinančių priemonių. Radijo linijos yra mažiausiai atsparios trukdžiams kabelių linijos, o šviesolaidinės linijos, nejautrios išorinei elektromagnetinei spinduliuotei, pasižymi puikiu atsparumu. Paprastai, siekiant sumažinti išorinių elektromagnetinių laukų sukeliamus trukdžius, laidininkai yra ekranuoti ir (arba) susukti.

Perduodant tam tikrus signalus, radijo siųstuvo antenoje esanti aukšto dažnio srovė susideda iš kelių skirtingų dažnių srovių. Elektromagnetinės bangos, sklindančios iš siųstuvo antenos, ir srovės, kylančios veikiant radijo bangoms priėmimo antenoje, yra tokios pat sudėtingos.

Kiekvienam perdavimo tipui (radijo telefonijai, radijo telegrafijai, televizijos perdavimui ir kt.) šių srovių dažniai užima tam tikrą juostą. Vidutinių bangų transliavimui jis yra maždaug 9 kHz, t. y. transliacijos siųstuvas sukuria sudėtingą srovę, susidedančią iš kelių srovių, kurių didžiausias dažnis yra 9 kHz didesnis už mažiausią dažnį. Pavyzdžiui, transliacijos siųstuvui, veikiančiam 173 kHz (? = 1734 m) dažniu, tai bus nuo 168,5 iki 177,5 kHz dažniai. Oficialaus radijo telefono ryšio atveju dažnių juosta yra ne didesnė kaip 2 - 2,5 kHz, o radijo telegrafo siuntimui dar mažesnė. Tačiau televizijos perdavimo metu dažnių juosta išsiplečia iki kelių megahercų.

Kai grandinę veikia skirtingo dažnio elektrovaros jėgos, stipriausi svyravimai gaunami tada, kai emf turi rezonansinį dažnį arba jam artimą dažnį. Ir esant reikšmingam išorinio emf dažnio nuokrypiui nuo rezonansinės vertės, ty kai grandinė yra išjungta, palyginti su išorinio EMF dažniu, svyravimų amplitudė pasirodo palyginti maža.

Galima sakyti, kad kiekviena grandinė gerai perduoda vibracijas tam tikroje dažnių juostoje, esančioje abiejose rezonansinio dažnio pusėse. Jis vadinamas Ppr grandinės pralaidumo juosta ir sutartinai nustatomas pagal rezonanso kreivę 0,7 lygyje nuo didžiausios srovės arba įtampos vertės, atitinkančios rezonansinį dažnį (1 pav.).

1 pav. Grandinės pralaidumas

Kitaip tariant, manoma, kad grandinė gerai perduoda vibracijas, kai jų amplitudė sumažėja ne daugiau kaip 30%, palyginti su amplitude esant rezonansui. Grandinės dažnių juostos plotis kartais dar vadinamas rezonanso kreivės pločiu. Grandinės kokybė turi įtakos rezonanso kreivės formai. Iš šio paveikslo matyti, kad kuo žemesnė grandinės kokybė, tuo didesnis jos pralaidumas. Be to, juostos plotis yra didesnis esant didesniam grandinės rezonansiniam dažniui.

Grandinės dažnių juostos pločio priklausomybė nuo jos slopinimo arba kokybės koeficiento Q pateikiama pagal šią paprastą formulę

Pavyzdžiui, grandinė, suderinta su dažniu fo = 2000 kHz ir turintis slopinimą? = 0,01, pralaidumas Ppr = 0,01 * 2000 = 20 kHz.

Kaip matote, norint gauti siaurą pralaidumą, reikia naudoti grandinę su aukštu kokybės koeficientu, o gauti platų pralaidumą, grandinę su kokybės koeficientu arba veikti labai dideliu rezonansiniu dažniu.

Iš aukščiau pateiktos formulės išplaukia, kad fo = Q * Ppp. Kadangi vidutinės kokybės grandinės Q yra ne mažesnis kaip 20, veikimo dažnis turi būti bent 20 kartų didesnis už dažnių juostos plotį. Pavyzdžiui, televizijos transliacija, kurios PPR yra keletas megahercų, turi būti vykdoma ne žemesniais kaip kelių dešimčių megahercų dažniais, t.y. ant ultratrumpųjų bangų.

Pageidautina, kad grandinės pralaidumas atitiktų dažnių juostą, būdingą šiam perdavimo tipui. Jei pralaidumas mažesnis, dėl prasto kai kurių vibracijų perdavimo atsiras iškraipymas. Platesnė juosta yra nepageidautina, nes gali būti trikdžių iš radijo stočių, veikiančių gretimuose dažniuose, signalai.

Jei reikalingas platus pralaidumas, dažnai reikia naudoti žemo Q grandines. Grandinės kokybės koeficientas mažėja, o pralaidumas didėja, jei lygiagrečiai su grandine prijungiama aktyvioji varža R, vadinama šunto varža (2 pav.). Iš tiesų, grandinėje esanti kintamoji įtampa U taikoma varžai R ir sukuria joje srovę. Todėl galia bus švaistoma šiame pasipriešinime. Kuo mažesnė varža R, tuo didesnis galios nuostolis ir didesnis grandinės slopinimas. Jei varža R labai maža, tai trumpai sujungs vieną iš grandinės elementų (įjungtą kondensatorių (2 pav. a) arba visą grandinę (2 pav. b). Tada grandinė negalės veikti visa tai kaip virpesių sistema ir turi savo rezonansines savybes.

1 pav. – grandinės apėjimas su aktyvia varža

Aktyviosios varžos grandinės manevravimas kartais atliekamas specialiai pralaidumui išplėsti. Be to, toks manevravimas egzistuoja dėl to, kad grandinė yra prijungta prie kitų dalių ir grandinių. Dėl to nepageidautina pablogėja grandinės kokybė.

Generatoriaus, maitinančio lygiagrečią grandinę, vidinė varža taip pat turi įtakos grandinės kokybės faktoriui ir jos pralaidumui. Tai galima lengvai paaiškinti taip.

Tegul generatorius tam tikru momentu nustoja veikti. Tada grandinėje pradės silpnėti svyravimai, o prie grandinės prijungto generatoriaus vidinė varža atliks šunto varžos vaidmenį, padidindama slopinimą.

Kuo didesnis generatoriaus Ri, tuo silpnesnė jo įtaka, vadinasi, grandinės rezonanso kreivė yra ryškesnė ir jos pralaidumas mažesnis, t.y. grandinės rezonansinės savybės yra ryškesnės. Esant nedideliam generatoriaus Ri, grandinės kokybės koeficientas taip sumažėja, o pralaidumo juosta tampa tokia plati, kad grandinės rezonansinių savybių praktiškai nėra.

Panašią išvadą apie Ri generatoriaus įtaką priėjome anksčiau, svarstydami lygiagrečios grandinės veikimą.

Labai dažnai bendraujant su IT specialistais dėl lėto korporatyvinių programų veikimo yra kaltinamas tinklo skyrius arba siauri komunikacijos kanalai. Paprasčiausias visų problemų sprendimas – didesnis pralaidumas (platesnis kanalas) ir mažiau kairiarankių aplikacijų kanale (mažiau konkurentų dėl pralaidumo) ir tada viskas skris. Žinoma, reikia atkreipti dėmesį į komunikacijos kanalų švarą ir jų naudojimą, tačiau tai ne vieninteliai parametrai. Paprasčiausias sprendimas kanalų būklei įvertinti yra „Flow“ technologijos ir duomenų koreliacija tarp pagrindinės programos veikimo ir „NetFlow“ duomenų (jFlow, Sflow ir kt.).

Duomenų tinkluose delsa yra gyvenimo faktas. Suprasdami jų prigimtį, galite sumažinti neigiamą poveikį ir taip pagerinti bendravimo kokybę. Tinklo delsos yra apibrėžtos ITU standartuose ir turi būti tam tikrose ribose:

Dėl nuoseklaus paketų perdavimo ryšio kanalu principas atsiranda vėlavimų. Vėlavimas perduodant informaciją iš vieno vartotojo kitam susideda iš kelių komponentų ir juos galima suskirstyti į dvi dideles klases – fiksuotą ir kintamą.

Kintami vėlavimai daugiausia apima vėlavimą eilėse kiekviename tinklo mazge: maršrutizatoriuje, jungiklyje, tinklo adapteryje. Fiksuota – paketavimo delsa, nuoseklus delsimas, kodeko delsa (vaizdo ar garso). Perdavimo terpė gali būti vario pora, šviesolaidinis kabelis arba eteris. Šiuo atveju vėlavimo dydis priklauso nuo laikrodžio dažnio ir, daug mažiau, nuo šviesos greičio perdavimo terpėje.

Cisco dokumentacijoje yra ši lentelė, kuri leidžia įvertinti nuoseklų delsą, priklausomai nuo paketų ilgio ir ryšio kanalo pločio:

Rėmelio dydis (baitai)

Kanalo perdavimo sparta (Kbit/s)

Norint perduoti 1518 baitų kadrą (didžiausias Ethernet ilgis) 64 kbps ryšiu, serijos delsa siekia 185 ms. Jei tuo pačiu kanalu perduodami 64 baitų ilgio paketai, delsa bus tik 8 ms, t.y. kuo trumpesnis paketas, tuo greičiau jis pasieks priimančiąją pusę. Todėl balso perdavimui naudojami trumpi UDP paketai, kurie sumažina vėlavimo dydį, o duomenų perdavimo įrangos kūrėjai, priešingai, siekia padidinti kadrų ilgį, kad sumažintų paslaugų srautą. Norėdami apskaičiuoti serijos delsą, galite naudoti formulę:

Serijos delsa = ((siunčiamų arba gaunamų baitų skaičius) x (8 bitai))/ (lėčiausias ryšio greitis)

Pavyzdžiui, nuoseklus delsa siųsti 100 KB ir gauti 1 MB per 2 Mbit/s ryšį būtų:

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

Gauti: (1 024 000 *8) / 2 048 000 = 4 000 ms

Žinoma, serijos delsa yra vienas iš komponentų, o kiekvieną srautą papildomai paveiks ryšio kanalų delsa, drebėjimas ir kt. Ši formulė parodys idealų vaizdą, kai kiti vartotojai ar programos nekonkuruoja dėl ryšio kanalo. Tai matyti diagramoje, kurioje rodomas tikrasis ryšio kanalo greitis perduodant 200 KB failą per FTP ir 10 Mbit/s kanalą.

Matome, kad perdavimo proceso metu greitis nėra pastovus. Kadangi tinklas yra bendra laikmena, per tinklą perduodami paketai atsiduria eilėse, prarandami, aktyvuojamas prieigos prie terpės valdymo algoritmas, neleidžiantis vienam vartotojui užfiksuoti viso ryšio kanalo. Visa tai turi įtakos perdavimo greičiui ir, atitinkamai, programos greičiui.

Kaip padidinti programų greitį nekeičiant ryšio kanalo pralaidumo?

Natūralu, kad lengviausia išeitis yra padidinti ryšio kanalo plotį, tačiau kartais tai neįmanoma arba labai brangu verslo klientams. Tokiu atveju logiška sumažinti perduodamų duomenų kiekį ryšio kanalu. Yra keletas būdų, kaip sumažinti garsumą. Duomenų glaudinimas, plonųjų klientų naudojimas, talpyklos kaupimas, srauto optimizavimo sprendimų naudojimas – tai kartais gali sumažinti srautą 2–5 kartus (skirtingos programos suglaudinamos skirtingai).

Taip pat naudojant „Flow“ technologijas galima suprasti srauto struktūrą ir kaip realiai naudojamas ryšio kanalas, o tada, nustatant srauto prioritetus, sumažinti galimus paketų praradimus ir eilių augimą aktyvioje įrangoje.

Sąvoka „pralaidumas“ dažnai vartojama apibūdinant elektroninių ryšių tinklus. Tai yra viena iš pagrindinių tokių sistemų savybių. Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad žmogui, kurio darbas neturi nieko bendra su ryšio linijomis, nereikia suprasti, kas yra kanalo pralaidumas. Realybėje viskas yra šiek tiek kitaip. Daugelis žmonių turi namų asmeninį kompiuterį, prijungtą prie Ir visi žino, kad kartais darbas su pasauliniu žiniatinkliu sulėtėja be jokios aiškios priežasties. Viena iš to priežasčių yra ta, kad tuo pačiu metu tiekėjo kanalo pralaidumas tampa perkrautas. Rezultatas – aiškus sulėtėjimas ir galimi gedimai. Prieš apibrėždami „pralaidumo“ sąvoką, naudokime pavyzdį, leidžiantį kiekvienam suprasti, apie ką mes kalbame.

Įsivaizduokime greitkelį mažame provincijos miestelyje ir tankiai apgyvendintame didmiestyje. Pirmuoju atveju dažniausiai jis skirtas vienam ar dviem eismo srautams, atitinkamai, plotis yra mažas. Tačiau didžiuosiuose miestuose net keturių juostų eismas nieko nenustebins. Per tą patį laiką šiais dviem keliais tą patį atstumą nuvažiuojančių automobilių skaičius gerokai skiriasi. Tai priklauso nuo dviejų charakteristikų – judėjimo greičio ir eismo juostų skaičiaus. Šiame pavyzdyje kelias yra, o automobiliai yra informacijos dalelės. Savo ruožtu kiekviena juosta yra ryšio linija.

Kitaip tariant, pralaidumas netiesiogiai rodo, kiek duomenų galima perduoti per laiko vienetą. Kuo didesnis šis parametras, tuo patogiau dirbti naudojant tokį ryšį.

Jei su perdavimo greičiu viskas akivaizdu (jis didėja mažėjant signalo perdavimo vėlavimui), terminas „pralaidumas“ yra šiek tiek sudėtingesnis. Kaip žinoma, kad signalas galėtų perduoti informaciją, jis tam tikru būdu transformuojamas. Kalbant apie elektroniką, tai gali būti mišrus moduliavimas. Tačiau viena iš perdavimo ypatybių yra ta, kad tuo pačiu laidininku vienu metu gali būti perduodami keli skirtingų dažnių impulsai (bendrame dažnių juostos plotyje, jei iškraipymai neviršija priimtinų ribų). Ši funkcija leidžia padidinti bendrą ryšio linijos našumą nekeičiant vėlavimų. Ryškus dažnių sambūvio pavyzdys – kelių skirtingų tembrų žmonių pokalbis vienu metu. Nors visi kalba, visų žodžiai yra gana skirtingi.

Kodėl dirbant su tinklu kartais sulėtėja? Viskas paaiškinama gana paprastai:

Kuo didesnis vėlavimas, tuo mažesnis greitis. Bet kokie signalo trikdžiai (programinė ar fizinė) sumažina našumą;

Dažnai apima papildomus bitus, kurie atlieka perteklines funkcijas – taip vadinamą „perteklumą“. Tai būtina norint užtikrinti veikimą trikdžių linijoje sąlygomis;

Pasiekta fizinė laidžios terpės riba, kai visos galiojančios jau panaudotos ir su naujais duomenimis patalpintos į siuntimo eilę.

Norėdami išspręsti tokias problemas, paslaugų teikėjai taiko kelis skirtingus metodus. Tai gali būti virtualizacija, kuri padidina „plotį“, bet įveda papildomų vėlavimų; kanalo išsiplėtimas dėl „papildomų“ laidžių laikmenų ir kt.

Skaitmeninėse technologijose kartais vartojamas terminas „baud“. Tiesą sakant, tai reiškia perduodamų duomenų bitų skaičių per laiko vienetą. Lėto ryšio linijų (dial-up) laikais 1 bodas atitiko 1 bitą per 1 sekundę. Vėliau, didėjant greičiui, „baudas“ nustojo būti universalus. Tai gali reikšti 1, 2, 3 ar daugiau bitų per sekundę, tam reikėjo atskiro nurodymo, todėl dabar naudojama kitokia, visiems suprantama sistema.



 

Gali būti naudinga perskaityti: