8. Частотное уплотнение

Каждое устройство работает на определенной частоте, благодаря чему устройств могут вести передачу данных на одной территории. Весь спектр частотного диапазон , который использует система передачи, разбивается на некоторое число частотных полос, в которых осуществляется передача выходных информационных сигналов. Отдельные полосы частот называются каналами, аппаратура, которая осуществляет разбиение на полосы частот отдельных каналов – аппаратурой каналообразования или мультиплексором.

Рис.№ структура системы с частотным разделение сигнала

Первичные индивидуальные сообщения модулируют поднесущие частоты в модуляторах M1....MN.Эти модулированные сигналы поступают на выходы частотных фильтров Ф1…ФN формируются спектры канальных сигналов, которые занимают соответствующие полосы частот. Эти спектры суммируются и поступают в групповой модулятор М, который переносит суммарный спектр группового канального сигнала в область частот, отведенных для передачи данной группы каналов. В приемном конце в демодуляторе П спектр полученного сигнала преобразуется в спектр переданного сигнала, который затем в фильтрах Ф1…ФN делится на полосы, соответствующие отдельным каналам. Демодуляторы Д1…ДN преобразуют выделенные сигналы в исходные сообщения.

Для приемлемой работы такой схемы необходимо иметь частотные фильтры, каждый из которых должен пропускать без ослабления только соответствующие им полосы частот. т.к. спектры реальных сигналов содержат 80-90% энергии, то переходным помехам. На практике это обстоятельство учитывается за счет введения защитных частотных интервалов между полосами соседних каналов. Т.о лишь 80% полосы пропускания линии связи используется для передачи информации.

Эта схема хотя и позволяет использовать множество устройств на определенной территории сама по себе приводит к неоправдоному расточительству частотных ресурсов, поскольку требует выделение своей частоты для каждого беспроводного устройства.

9.Временное уплотнение

В данной схеме распределение каналов идет по времени, т. е. каждый передатчик транслирует сигнал на одной и той же частоте   области s, но в различные промежутки времени   (как правило, циклически повторяющиеся) при строгих требованиях к синхронизации процесса передачи (рис. 1.9).

Подобная схема достаточно удобна, так как временные интервалы могут динамично перераспределяться между устройствами сети. Устройствам с большим трафиком назначаются более длительные интервалы, чем устройствам с меньшим объемом трафика.

Основной недостаток систем с временным уплотнением - это мгновенная потеря информации при срыве синхронизации в канале, например из-за сильных помех, случайных или преднамеренных. Однако успешный опыт эксплуатации таких знаменитых TDM-систем, как сотовые телефонные сети стандарта GSM, свидетельствует о достаточной надежности механизма временного уплотнения.

Временное разделение каналов используется для передачи аналоговых и дискретных сообщений, однако для этого требуется использовать методы импульсной модуляции

В зарубежных источниках для обозначения принципа временного разделения каналов используется термин Time Division Multiply Access (TDMA).

При передаче используется дискретизация во времени (импульсная модуляция). Сначала передается импульс 1-го канала, затем следующего канала и т.д. до последнего канала за номером N, после чего опять передается импульс 1-го канала и процесс повторяется периодически. На приеме устанавливается аналогичный коммутатор, который поочередно подключает групповой тракт к соответствующим приемникам. В определенный короткий промежуток времени к групповой линии связи оказывается подключена только одна пара приемник/передатчик.

Это означает, что для нормальной работы многоканальной системы с ВРК необходима синхронная и синфазная работа коммутаторов на приемной и передающей сторонах. Для этого один из каналов занимают под передачу специальных импульсов синхронизации.

На Рис. 6.16 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип ВРК. На Рис. 6.16, а-в приведены графики трех непрерывных аналоговых сигналов u₁(t), u₂(t) и u₃(t) и соответствующие им АИМ-сигналы. Импульсы разных АИМ-сигналов сдвинуты друг относительно друга по времени. При объединении индивидуальных каналов в канале (линии) связи образуется групповой сигнал с частотой следования импульсов в N раз большей частоты следования индивидуальных импульсов.

Рис. 6.16. Преобразование сигналов при ВРК

Интервал времени между ближайшими импульсами группового сигнала T_K называется канальным интервалом или тайм-слотом (Time Slot). Промежуток времени между соседними импульсами одного индивидуального сигнала называется циклом передачи Т_Ц. От соотношения Т_Ц и T_K зависит число импульсов, которое можно разместить в цикле, т.е. число временных каналов.

При временном разделении так же как и при ЧРК существуют взаимные помехи, в основном обусловленные двумя причинами.

1)Линейные искажения возникающие за счет ограниченности полосы частот и неидельности амплитудно-частотной и и фазо-частотной характеристик всякой физически осуществимой системы связи, нарушают импульсный характер сигналов. При временном разделении сигналов это приведет к тому, что импульсы одного канала будут накладываться на импульсы других каналов. Иначе говоря, между каналами возникают взаимные переходные помехи или межсимвольная интерференция.

2)Несовершенство синхронизации тактовых импульсов на передающей и приемной сторонах.

В общем случае для снижения уровня взаимных помех приходится вводить защитные временные интервалы.

Основной недостаток – мгновенная потеря при срыве синхронизации в канале. Но благодаря разновременности передачи сигналов разных каналов отсутствуют переходные помехи нелинейного происхождения. Кроме того аппаратура временного разделения значительно проще, чем при частотном разделении.

10. Мультиплексоры и концетраторы

Мультиплексирование – процесс, в котором несколько каналов данных объединяются в один канал данных или в физический канал на устройстве-источнике. Обратный процесс- разделение мультиплексированных каналов данных на устройстве получателя -демультиплексирование

Мультиплексор - телекоммуникационное устройство, объединяющее несколько потоков данных, поступающих от различных источников, в один или несколько исходящих каналов. К методам мультиплексирования относятся:  мультиплексирование с разделением времени, с разделением частоты и статистическое мультиплексирование.

Обобщенная схема мультиплексора

Что-то есть

Мультиплексор MUX в общем случае можно представить в виде коммутатора, управляемого входной логической схемой. Входные логические сигналы х_i поступают на выходы коммутатора и через коммутатор подаются на выход Y. Управление коммутатором осуществляется входной логической схемой. На вход логической схемы подаются адресные сигналы Ак. Мультиплексоры могут иметь дополнительный управляющий вход E, который может выполнять стробирование выхода Y. Кроме этого некоторые мультиплексоры могут иметь выход с тремя состояниями 0,1; отключенный выход. Перевод мультиплексора в третье состояние производится снятием управляющего сигнала ОС.

Демультиплексор – устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах.

Сетевой концентратор или хаб — сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств в общий сегмент сети. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Аппаратное обеспечение вычислительных сетей. В зависимости от области применения в значительной степени изменяется состав его функция и конструктивное исполнение. Неизменима только основная функция : повторение кадра либо на всех портах, либо только на некоторых портах. Концентратор обычно имеет несколько портов, к которым подключаются компьютеры. Концентратор получает цифровой сигнал и усиливает либо регенерирует его перед пересылкой во все активные порты устройства, причем не выполняется никакого анализа данных. Причем усиливаться может не только сигнал, но и помехи.

Концентратор становится центральным устройством, к которому подключаются остальные устройства сегмента. Однако в сетях Ethernet сигнал распространяется от одного конца сети до другого. Все подключенные к концетратору устройства ( или др. концентраторы) должны прослушивать все пересылаемые другими устройствами данные.

11. Модемы: принципы организации и функционирования; основные методы модуляции.

Компьютеры не могут осуществлять связь напрямую через телефонную линию, т.к. обмениваются данными с помощью цифровых электронных импульсов, а по телефонной линии можно передавать только аналоговые сигналы.

Модем=модулятор+демодулятор

Что-то есть

Модем- устройство для преобразования цифровой информации сигнала в аналоговый для передачи по аналоговым линиям связи и обратного преобразования принятого аналогового сигнала обратно в цифровой. Модем также имеет немало других функций, основные из них – коррекция ошибок и сжатие данных. Первый режим обеспечивает дополнительные сигналы(биты четности), посредством которых модемы осуществляют проверку данных на 2-х концах линии. Если контрольная информация не соответствует должному, то производится повторный запрос на передачу данной информации. Второй режим сжимает информация для более быстрой и четкой её передачи, а затем восстанавливает её на полученном модеме.

При модуляции цифровой сигнал как бы накладывается на аналоговую несущую. При этом в аналоговом сигнале одна из характеристик (амплитуда, частота, фаза) изменяется кратно изменению цифрового сигнала. В зависимости от того, какая из характеристик изменяется, различается вид модуляции. На приеме модем выделяет из полученного аналогового сигнала несущую, т.е преобразует аналоговый сигнал в цифровой –демодуляция.