Понятие каналов связи и их использование в ЭЭР

Параметры и состав канала связи

Основными составляющими канала связи являются:

• Среда передачи различной физической природы.
• Передающее устройство.
• Приемное устройство.

Сигнал, который формируется передатчиком и несет информацию, после прохождения через среду передачи поступает на вход приемного устройства. После этого информация выделяется из сигнала и затем передается получателю. Физическая природа передаваемого сигнала подбирается так, чтобы он мог распространяться через среду передачи с минимальными искажениями и ослаблениями.

К основным параметрам каналов связи относятся:

1. Передаточная функция. Передаточная функция представляет собой амплитудно-частотную характеристику и показывает, каким образом затухает амплитуда синусоиды на выходе канала связи в сравнении с амплитудой на его входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Если знать амплитудно-частотную характеристику реального канала связи, то можно определить форму выходного сигнала посредством преобразования его составляющих гармоник в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой и дальнейшим определением выходной формы выходного сигнала, благодаря сложению преобразованных гармоник. Чтобы экспериментально проверить амплитудно-частотную характеристику используют тестирование каналов эталонными синусоидами по всему диапазону частот.
2. Полоса пропускания. Полоса пропускания представляет собой непрерывный диапазон частот, для которых отношение амплитуды входного сигнала к выходному больше некоторого заранее установленного предела. Как правило, полоса пропускания отсчитывается на уровне 0,7 от максимального значения амплитудно-частотной характеристики.
3. Затухание. Затухание определяется как относительное уменьшение мощности или амплитуды сигнала при его передаче по каналу связи определенной частоты.
4. Скорость передачи. Скорость передачи характеризует количество бит, которые передаются по каналу связи в единицу времени.
5. Помехоустойчивость. Помехоустойчивость характеризует способность канала связи обеспечивать нормальную передачу сигнала в условиях помех.
6. Динамический диапазон. Динамический диапазон представляет собой логарифм отношения максимальной мощности сигналов, которые пропускаются каналом, к минимальной.
7. Помехозащищенность.

Использование каналов связи

Каналы связи оказывают значительное воздействие на надежность, производительность, безопасность и стоимость информационной системы. Каналы связи активно используются в телефонной, оптоволоконной связи, а также в спутниковой, микроволновой и сотовой радиосвязи.

Микроволновая радиосвязь применяется для передачи голоса или данных на значительные расстояния. Каналы микроволновой радиосвязи состоят из сети ретрансляционных (радиорелейных) станций, которые отстоят друг от друга на 40 километров. Каждая из таких станций имеет вышку с гиперболическими антеннами, получает сигнал, усиливает его и передает на следующую станцию.

Спутники связи функционируют как ретрансляторы. В отличии от других каналов связи, стоимость передачи сигнала через них не зависит от расстояния передачи. Сотовая связь используется для обслуживания мобильных абонентов. Территория, которая обслуживается данным видом связи, делится на ячейки, диаметры которых могут составлять до 20 километров. Каждая из таких ячеек обслуживается специальной станцией, которая соединена с общим центром управления. В случае пересечения границы ячейки абонент автоматически переключается на другую ближайшую станцию. Задача центра управления заключается в координировании работы станций, а также управлении переключателями.

Каналы связи активно применяются в оптоволоконной связи. Оптоволоконный кабель состоит из тысячи тонких линий, сделанных из стекла или пластика, по которым сигналы передаются в виде световых волн. Данный кабель обладает очень высокой скоростью передачи относительно других видов кабелей, например, коаксиального. Он почти не подвержен внешним помехам, поэтому имеет самый маленький процент ошибок при передаче. Обладает он и высокой степенью безопасности, так как перехватить сообщения по нему практически невозможно.

Скорость передачи радиоканалов составляет около 100 - 400 килобит в секунду. Однако их частотный диапазон сильно зашумлен, в частности из-за любительских линий. Радиоканалы используются в телевидении и радиовещании.