Характеристики любого физического канала связи отличаются от идеальных. в итоге канал связи изменяет сигналы передачи. Нужно учитывать по какой топологии происходит передача данных: , .
Полоса пропускания
— это постоянный диапазон частот, где затухание не превышает определенный заранее предел. Обычно крайними частотами считают те частоты, на которых мощность сигнала на выходе уменьшается в два раза по отношению к входному, что есть затухание в -3 дБ. Как будет дальше видно,ширина
канала пропускания влияет на максимальную скорость транспортировки данных по линиях связи. Полоса пропускания зависит от характеристик каналу и ее длины. На рис.1 видны полосы пропускания каналов связи разных типов, а также частотные диапазоны.
Рисунок 1
Пропускная способность канала связи зависит и от спектра передаваемого сигнала. Если нужные гармоники сигнала(гармоники, где амплитуда вносит основной вклад в исходный стгнал) попадает в полосу пропускания канала, то сигнал будет отлично транспортироваться по данному каналу связи, и приемник отлично распознает данные. Это показано на рис.2.
Рисунок 2
Если же основные гармоники выходят за границы полосы пропускания канала связи, то сигнал будет искажаться, а приемник будет ошибаться при декодировании информации. Это показано на рис.3.
Рисунок 3
Теория информации гласит, что любое непредсказуемые и различимые модификации принимаемого сигнала имеет информацию. В итоге принимая синусоиду, у которой фаза, амплитуда и частота остаются неизменными, данные не имеет, так как модификация сигнала хоть и происходит, но есть хорошо вероятным. Соответственно, не несут в себе данные импульсы на тактовой шине ПК, так как их модификация также постоянны во времени. А вот импульсы на шине передачи информации предугадать нельзя, поэтому они передают данные между различными приборами или блоками.
Если сигнал модифицируется так, что можно проанализировать только два его стана, то любая модификация будет определять наименьшей единице информации — биту. Если сигнал будет иметь больше двух различимых станов, то любая модификация будет нести несколько бит информации. Количество модификация информационной характеристики несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах (baud). Если сигнал имеет более двух различимых станов, то пропускная способность в битах в секунду будет выше, чем число бод.
На пропускную способность линии действует сам ну и логическое кодирование. Логическое кодирование действует перед физическим кодированием и характеризует замену бит начальной информации новой цепью бит, несущей ту же информацию, но имеющей, дополнительные характеристики. Например способность для принимающей стороны анализировать ошибки в принятой информации. При логическом кодировании чаще всего исходная цепь бит модифицируется более длинной цепью, поэтому пропускная способность линии по отношению к полезной информации при этом уменьшается.
Логическое кодирование является одним из . Также можно кодировать биты не только при передачи информации на физическом уровне, но и на прикладном. На этом уровне можно использовать методы шифрования такие как .
Полоса пропускания - это непрерывный диапазон частот, для которого затухание не превышает некоторый заранее заданный предел. То есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений.
Рис. 1. Полосы пропускания линий связи и популярные частотные диапазоны
Часто граничными частотами считаются частоты, на которых мощность выходного сигнала уменьшается в два раза по отношению к входному, что соответствует затуханию в - 3 дБ.
Как мы увидим далее, ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи. Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности. На рис. 1 показаны полосы пропускания линий связи различных типов, а также наиболее часто используемые в технике связи частотные диапазоны.
Пропускная способность линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных, которая может быть достигнута на этой линии. Особенностью пропускной способности является то, что, с одной стороны, эта характеристика зависит от параметров физической среды, а с другой - определяется способом передачи данных. Следовательно, нельзя говорить о пропускной способности линии связи до того, как для нее определен протокол физического уровня.
Например, поскольку для цифровых линий всегда определен протокол физического уровня, задающий битовую скорость передачи данных, то для них всегда известна и пропускная способность - 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и т. п.
В тех же случаях, когда только предстоит выбрать, какой из множества существующих протоколов использовать на данной линии, очень важными являются остальные характеристики линии, такие как полоса пропускания, перекрестные наводки, помехоустойчивость и др.
Пропускная способность, как и скорость передачи данных, измеряется в битах в секунду (бит/с), а также в производных единицах, таких как килобиты в секунду (Кбит/с) и т. д.
Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как затухание и полоса пропускания, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала (то есть те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи, и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком (рис. 2 а). Если же значимые гармоники выходят,за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал начнет значительно искажаться, и приемник будет ошибаться при распознавании информации (рис. 2 б).
Типы характеристик и способы их определения.
Характеристики линий связи.
Линия связи искажает передаваемые данные т.к. ее физические параметры отличаются от идеальных. Линия связи представляет собой некую распределенную комбинацию активного сопротивления, индуктивной и емкостной нагрузки.
К основным характеристикам линий связи относятся:
· амплитудно-частотная характеристика;
· полоса пропускания;
· затухание;
· помехоустойчивость;
· перекрестные наводки на ближнем конце линии;
· пропускная способность;
· достоверность передачи данных;
· удельная стоимость.
В первую очередь разработчика вычислительной сети интересуют пропускная способность и достоверность передачи данных, поскольку эти характеристики прямо влияют на производительность и надежность создаваемой сети. Пропускная способность и достоверность - это характеристики как линии связи, так и способа передачи данных. Поэтому если способ передачи (протокол) уже определен, то известны и эти характеристики. Например, пропускная способность цифровой линии всегда известна, так как на ней определен протокол физического уровня, который задает битовую скорость передачи данных - 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и т. п.
Однако нельзя говорить о пропускной способности линии связи, до того как для нее определен протокол физического уровня.
Амплитудно-частотная характеристика показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды в этой характеристике часто используют также такой параметр сигнала, как его мощность.
На практике вместо АЧХ применяются другие, упрощенные характеристики - полоса пропускания и затухание.
Полоса пропускания - это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала ко входному превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0,5. Ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи.
Затухание определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. Таким образом, затухание представляет собой одну точку из амплитудно-частотной характеристики линии. Часто при эксплуатации линии заранее известна основная частота передаваемого сигнала, то есть та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать затухание на этой частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по линии сигналов.
Затухание А обычно измеряется в децибелах и вычисляется по следующей формуле:
А = 10 log (Рвых/Pвх),
Так как мощность выходного сигнала кабеля без промежуточных усилителей всегда меньше, чем мощность входного сигнала, затухание кабеля всегда является отрицательной величиной.
Например, кабель на витой паре категории 5 характеризуется затуханием не ниже -23,6 дБ для частоты 100 МГц при длине кабеля 100 м. Частота 100 МГц выбрана потому, что кабель этой категории предназначен для высокоскоростной передачи данных, сигналы которых имеют значимые гармоники с частотой примерно 100 МГц.
Кабель категории 3 предназначен для низкоскоростной передачи данных, поэтому для него определяется затухание на частоте 10 МГц (не ниже -11,5 дБ). Часто оперируют с абсолютными значениями затухания, без указания знака.
Абсолютный уровень мощности, например уровень мощности передатчика, также измеряется в децибелах. При этом в качестве базового значения мощности сигнала, относительно которого измеряется текущая мощность, принимается значение в 1 мВт. Таким образом, уровень мощности р вычисляется по следующей формуле:
р = 10 log (Р/1мВт) [дБм],
где Р - мощность сигнала в милливаттах, а дБм (dBm) - это единица измерения уровня мощности (децибел на 1 мВт).
Таким образом, амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание являются универсальными характеристиками, и их знание позволяет сделать вывод о том, как через линию связи будут передаваться сигналы любой формы.
Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности. На слайде показаны полосы пропускания линий связи различных типов, а также наиболее часто используемые в технике связи частотные диапазоны.
О полосе пропускания в цифровой технике см. Скорость передачи информации
Полоса пропускания (прозрачности) - диапазон частот , в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. Иногда вместо термина «полоса пропускания» используют термин «эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ)». В ЭППЧ сосредоточена основная энергия сигнала (не менее 90 %). Этот диапазон частот устанавливается для каждого сигнала экспериментально в соответствии с требованиями качества.
Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот - это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.
Ширина полосы пропускания - полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной.
Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ texvc
не найден; См. math/README - справку по настройке.): f_2 - f_1
, на котором амплитуда колебаний равняется Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл texvc
не найден; См. math/README - справку по настройке.): \frac{1}{\sqrt{2}}
(или, что эквивалентно Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл texvc
не найден; См. math/README - справку по настройке.): \frac{1}{2}
для мощности) от максимальной. Этот уровень приблизительно соответствует −3 дБ .
Ширина полосы пропускания выражается в единицах частоты (например, в герцах).
В радиосвязи и устройствах передачи информации расширение полосы пропускания позволяет передать большее количество информации.
Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот.
Ослабление неравномерности АЧХ в полосе улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала.
Различают:
Наиболее известная формула из ОТО - закон сохранения энергии-массы | Это заготовка статьи по физике . Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
» (вверху):
1 - кнопки переключателя программ. Каждая кнопка могла быть настроена на любой метровый или дециметровый канал.
Советский чёрно-белый лампово-полупроводниковый телевизор 1980-х годов (внизу):
2 - рукоятка селектора метровых каналов.
3 - переключатель между «метровым» и «дециметровым» селекторами каналов.
4 - рукоятка плавной настройки дециметровых каналов.
Не каждый советский телевизор комплектовался на заводе селектором дециметровых каналов, хотя возможность самостоятельной установки была. Дело в том, что в СССР телепередачи в дециметровом диапазоне велись только в нескольких крупных городах.
Телевизио́нный кана́л - полоса радиочастот в диапазоне метровых и дециметровых волн (МВ и ДМВ), предназначенная для передачи в сетях эфирного , кабельного или мобильного телевидения :
Последнее можно отнести и к спутниковому телевидению. Однако традиционно для него в данном случае используется термин «транспондер », что не совсем точно, так как транспондер - это физическое устройство, а не полоса радиочастот. С другой стороны, диапазоны спутникового телевидения расположены на сверхвысоких частотах , а ширина полосы исчезающе мала по сравнению с абсолютными частотами мультиплексов (транспондеров), которые могут и не иметь стандартных значений границ радиочастот.
Не следует путать радиотехнические средства, обеспечивающие передачу аудиовизуальной информации, с самой этой информацией, которую пользователь может увидеть на экране своего телевизора (новости , концерт , фильм или настроечную таблицу). Собственно полоса радиочастот не является строго телеканалом, наоборот - как аналоговые, так и цифровые стандарты определяют необходимую им ширину радиочастот для одного канала (или мультиплекса), а их границы регламентируются стандартами отдельных стран. Термин телевизионный канал (телеканал , ТВК ) продолжает использоваться и в контексте цифрового вещания, так как для границ мультиплексов в большинстве случаев сохранены и полосы и номера ТВК, соответствующие аналоговому телевещанию.
Исторически сложилось, что в разных странах используются разные телевизионные стандарты , отличающиеся принципом кодирования сигнала - аналоговое телевидение и цифровое телевидение . Аналоговые стандарты (см. таблицу) в свою очередь отличаются друг от друга значениями:
Цифровые стандарты наследуют из этого списка ширину полосы радиочастот канала (первоначально аналогового) и вместе с ней границы большей части каналов (зависит от страны), несущей частотой можно условно считать середину данной полосы, что строго говоря не верно, ибо спектр цифрового сигнала сложен из множества отдельных элементов и лишь на графическом изображении выглядит как например аналоговый спектр яркости с центром в середине полосы. Цифровые стандарты разработаны европейской группой DVB , есть и стандарты, созданные силами отдельных стран (США , Япония , Китай и Корея). Остальные страны принимают либо наиболее распространённые DVB-стандарты, либо американские ATSC , либо японские ISDB , китайский стандарт принят только Кубой . Во многих странах уже прекращено аналоговое вещание.
Типичная ширина полосы может составлять 1,7; 5; 6; 7; 8 и 10 МГц , чаще используется ширина в 8 МГц. Значение ширины полосы прямо пропорционально количеству передаваемой в спектре информации, а также влияет на помехоустойчивость.
Абонент принимает аналоговые телевизионные сигналы и (или) цифровые мультиплексы либо через эфир (с помощью индивидуальной или коллективной антенны), либо при посредстве кабельных операторов. Эти операторы могут ретранслировать частотные каналы по своим кабельным сетям, изменив при этом номера , занимаемые ими в эфире. Такая же ситуация возможна в системах коллективного телеприёма отдельного жилого дома или гостиниц, санаториев и т. д. В разных населённых пунктах один и тот же аналоговый телеканал может передаваться в эфир на разных частотных каналах, например во Владивостоке российский «Первый канал » передаётся на первом метровом канале, в Хабаровске - на третьем, а в посёлке Хор - на девятом, равно как и общероссийские цифровые мультиплексы «РТРС-1 » и «РТРС-2 » имеют индивидуальную частотную сеть вещания в зависимости от региона страны. В ряде случаев (ввод в строй новых мощностей на телецентре , ремонт телепередающей аппаратуры, изменение контракта между собственником средства массовой информации и передающим телерадиоцентром) вещание может быть продолжено на другом частотном канале.
Некоторые бытовые электронные устройства (например, советские игровые приставки «Видеоспорт-3 », «Электроника Экси Видео 01 » и др), приставки «Dendy », бытовые видеомагнитофоны , домашние компьютеры 1980-х - начала 1990-х годов («БК », «Микро-80 » и др.) могут подключаться к телевизору с помощью антенного коаксиального высокочастотного кабеля . В этих устройствах имеется модулятор высокой частоты одного ТВК, тюнер телевизора может настраивается на его приём ровно также как и на обычный эфирный или кабельный аналоговый частотный канал. Частота канала (номер ТВК), на котором передаётся телевизионный сигнал от устройства к телевизору может быть изменён в настройках этого устройства, чтобы избежать помех, если в населённом пункте уже идут передачи на этой частоте.
Стандарт разложения |
Ширины полос радиочастот, МГц | Примечания | |||
---|---|---|---|---|---|
Канал целиком |
Только видео |
Разнос несущих видео и звука |
Остаточная боковая |
||
B | 7 | 5 | 5,5 | 0,75 | вещание сворачивается, только МВ |
D | 8 | 6 | 6,5 | 0,75 | см. таблицу ниже, только МВ |
G | 8 | 5 | 5,5 | 0,75 | |
H | 8 | 5 | 5,5 | 1,25 | вещание сворачивается, только ДМВ |
I | 8 | 5,5 | 5,9996 | 1,25 | вещание свёрнуто |
K | 8 | 6 | 6,5 | 0,75 | см. таблицу ниже, только ДМВ |
K" (K1) | 8 | 6 | 6,5 | 1,25 | вещание свёрнуто |
L | 8 | 6 | 6,5 | 1,25 | вещание свёрнуто |
M | 6 | 4,2 | 4,5 | 0,75 | вещание практически свёрнуто, только Куба и Бразилия |
N | 6 | 4,2 | 4,5 | 0,75 | Аргентина , Парагвай , Уругвай |
В таблице представлены частотные диапазоны и частотные телевизионные каналы, используемые в России и на постсоветском пространстве , а также в бывших социалистических странах. Этот телевизионный стандарт в целом соответствует стандарту OIRT . Стандарты разложения, применявшиеся в большинстве стран-участниц организации «OIRT» - «D» для МВ и «K» для ДМВ , а стандарт кодирования цвета - SECAM , поэтому в качестве наименования данного стандарта чаще встречается обозначение «SECAM-D/K». Впрочем, после распада СССР некоторые телецентры и особенно кабельные операторы передают цвет и в стандарте PAL или даже в PAL+ . После интеграции «OIRT» в организацию «EBU » и с распадом организации «СЭВ » стандарт SECAM постепенно заменялся на PAL и в Восточной Европе . Номера и частоты каналов при этом сохранялись, но в ряде стран произведено перераспределение частотных ресурсов в пользу иных видов связи, отличных от аналогового эфирного телевидения, как в диапазоне ДМВ, так и в МВ.
Необходимо отметить, что кроме собственно стандартов разложения аналогового телевидения (см. таблицу выше), под обозначениями «D» и «K» (и другими) понимают и стандарты границ частотных каналов в соответствующих диапазонах частот, особенно за пределами постсоветского пространства. Тем не менее, система «K» для ДМВ в этом отношении практически идентична системам « », « », « » и «L» с последовательностью каналов начиная с 21-го. А система «D» для МВ более оригинальна, в современном виде (с 1965 года) она представляет собой 12 каналов, последовательность которых соблюдается лишь внутри трёх поддиапазонов (I, II и III). От прежней системы OIR (наименование организации «OIRT» до 1960 года) из 13 каналов в МВ (выпускавшиеся в 1950-е годы советские телевизоры могли принимать от трёх до пяти частотных телевизионных каналов ) сохранились лишь три - современные 1-й, 2-й и 3-й. Таким образом, 1-й и 2-й каналы представляют собой один из старейших в мире ТВ-диапазон I (48,5-66 МГц), 3-й канал дал начало оригинальному ТВ-диапазону II (76-100 МГц), но ТВ-диапазон III имеет близкие аналоги в других системах.
Кроме России, стандарт OIRT (или «SECAM-D/K») используется (или использовался) в следующих странах:
Номер ТВ канала (ТВК) |
Частотные границы канала (полосы), МГц |
Аналоговое телевидение | Частота для настройки цифрового телевидения (середина полосы), МГц |
||
---|---|---|---|---|---|
нижняя | верхняя | Несущая частота изображения, МГц |
Несущая частота звука, МГц |
||
Метровые волны (МВ) | |||||
ТВ-диапазон I (МВ, каналы 1-2) | |||||
1 | 48,5 | 56,5 | 49,75 | 56,25 | - |
2 | 58 | 66 | 59,25 | 65,75 | |
Полоса, выделенная для стереофонического радиовещания (диапазон УКВ OIRT) | |||||
- | 65,9 | 74 | На радиоприёмниках диапазона УКВ OIRT возможно прослушивание звукового сопровождения 2-го канала. А на некоторых телеприёмниках - радиопрограмм. |
- | |
ТВ-диапазон II (МВ, каналы 3-5) | |||||
3 | 76 | 84 | 77,25 | 83,75 | - |
4 | 84 | 92 | 85,25 | 91,75 | |
5 | 92 | 100 | 93,25 | 99,75 | |
Полоса, выделенная для стереофонического радиовещания (часть диапазона УКВ CCIR) | |||||
- | 100 | 108 | На радиоприёмниках диапазона УКВ CCIR (FM-диапазон, 87,5-108 МГц) возможно прослушивание звукового сопровождения 4-го и 5-го каналов, с японским FM-диапазоном (76-89,9 МГц) - 3-го канала. А на некоторых телеприёмниках - FM-радиопрограмм. Допускается распределение сигналов радиовещания в полосе частот 87,5-100 МГц в кабельных распределительных сетях, не использующих полосы частот 4-го и 5-го каналов . |
- | |
1-я кабельная полоса (МВ, каналы СК 1-8) | |||||
СК 1 | 110 | 118 | 111,25 | 117,75 | 114 |
СК 2 | 118 | 126 | 119,25 | 125,75 | 122 |
СК 3 | 126 | 134 | 127,25 | 133,75 | 130 |
СК 4 | 134 | 142 | 135,25 | 141,75 | 138 |
СК 5 | 142 | 150 | 143,25 | 149,75 | 146 |
СК 6 | 150 | 158 | 151,25 | 157,75 | 154 |
СК 7 | 158 | 166 | 159,25 | 165,75 | 162 |
СК 8 | 166 | 174 | 167,25 | 173,75 | 170 |
ТВ-диапазон III (МВ, каналы 6-12) | |||||
6 | 174 | 182 | 175,25 | 181,75 | 178 |
7 | 182 | 190 | 183,25 | 189,75 | 186 |
8 | 190 | 198 | 191,25 | 197,75 | 194 |
9 | 198 | 206 | 199,25 | 205,75 | 202 |
10 | 206 | 214 | 207,25 | 213,75 | 210 |
11 | 214 | 222 | 215,25 | 221,75 | 218 |
12 | 222 | 230 | 223,25 | 229,75 | 226 |
2-я кабельная полоса (МВ, каналы СК 11-19) | |||||
СК 11 | 230 | 238 | 231,25 | 237,75 | 234 |
СК 12 | 238 | 246 | 239,25 | 245,75 | 242 |
СК 13 | 246 | 254 | 247,25 | 253,75 | 250 |
СК 14 | 254 | 262 | 255,25 | 261,75 | 258 |
СК 15 | 262 | 270 | 263,25 | 269,75 | 266 |
СК 16 | 270 | 278 | 271,25 | 277,75 | 274 |
СК 17 | 278 | 286 | 279,25 | 285,75 | 282 |
СК 18 | 286 | 294 | 287,25 | 293,75 | 290 |
СК 19 | 294 | 302 | 295,25 | 301,75 | 298 |
Дециметровые волны (ДМВ) | |||||
3-я кабельная полоса (диапазон Hyperband , ДМВ, каналы СК 20-40) | |||||
СК 20 | 302 | 310 | 303,25 | 309,75 | 306 |
СК 21 | 310 | 318 | 311,25 | 317,75 | 314 |
СК 22 | 318 | 326 | 319,25 | 325,75 | 322 |
СК 23 | 326 | 334 | 327,25 | 333,75 | 330 |
СК 24 | 334 | 342 | 335,25 | 341,75 | 338 |
СК 25 | 342 | 350 | 343,25 | 349,75 | 346 |
СК 26 | 350 | 358 | 351,25 | 357,75 | 354 |
СК 27 | 358 | 366 | 359,25 | 365,75 | 362 |
СК 28 | 366 | 374 | 367,25 | 373,75 | 370 |
СК 29 | 374 | 382 | 375,25 | 381,75 | 378 |
СК 30 | 382 | 390 | 383,25 | 389,75 | 386 |
СК 31 | 390 | 398 | 391,25 | 397,75 | 394 |
СК 32 | 398 | 406 | 399,25 | 405,75 | 402 |
СК 33 | 406 | 414 | 407,25 | 413,75 | 410 |
СК 34 | 414 | 422 | 415,25 | 421,75 | 418 |
СК 35 | 422 | 430 | 423,25 | 429,75 | 426 |
СК 36 | 430 | 438 | 431,25 | 437,75 | 434 |
СК 37 | 438 | 446 | 439,25 | 445,75 | 442 |
СК 38 | 446 | 454 | 447,25 | 453,75 | 450 |
СК 39 | 454 | 462 | 455,25 | 461,75 | 458 |
СК 40 | 462 | 470 | 463,25 | 469,75 | 466 |
ТВ-диапазон IV |
iletmuseum.ru - Интернет. Защита. Система. Обзоры программ. Периферия