Системы связи

Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

Моделирование цифрового канала передачи данных

Методические указания

К лабораторным работам

Новосибирск

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Е.В. Кокорева

А.В. Сединин

А.С. Белезекова

Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

Моделирование цифрового канала передачи данных

Методические указания

к лабораторным работам

Новосибирск

УДК

А.Ф. Ярославцев, Е.В. Кокорева, А.В. Сединин

В методических указаниях описан цикл лабораторных работ по дисциплине «Основы построения телекоммуникационных сетей и систем» для специальностей 210402 и 210405, а также профилей 5 и 7 направления 210700. Лабораторные работы основаны на использовании программы для финансовых научных и инженерных расчетов Mathcad.

Кафедра беспроводных информационных систем и сетей Таблиц - 2, иллюстраций - 5, литературы - 4 Рецензент – к.т.н., доцент О.И. Моренкова

Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве методических указаний.

© Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики, 2012

Содержание

Содержание. 4

Введение. 5

Теоретическое описание. 6

Лабораторная работа №1. 14

Лабораторная работа №2. 17

Литература. 19

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 20

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 21

Введение

Настоящие методические указания предназначены для использования в процессе лабораторного практикума по курсу «Основы построения телекоммуникационных сетей и систем» студентами специальностей 210402 и 210405, а также профилей 5 и 7 направления 210700.

В результате выполнения лабораторных работ студенты должны иметь представление о физическом и канальном уровнях модели взаимодействия открытых систем (OSI – Open System Interconnection), научиться моделировать цифровой канал передачи данных, а также определять характеристики качества передачи информации в данном канале.

Теоретическое описание

Телекоммуникационные системы и сети – это пространственно-распределенные системы массового обслуживания, обеспечивающие возможность получения информации и обмена информацией в любое время суток и в любой точке земного шара. Системы, которые позволяют передавать, накапливать и распределять информационные данные, тексты, изображения, передавать аудио и мультимедийную информацию, осуществлять передачу стереофонических программ, обеспечивать доставку электронной почты, предоставлять INTERNET-услуги. Это интеграция телефонных и телеграфных линий связи, сетей мобильной и спутниковой радиосвязи, компьютерных технологий и компьютерных сетей и систем, включая глобальную сеть INTERNET.

Системы связи

Рассмотрим обобщенную структурную схему одноканальной системы связи (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1– Структурная схема одноканальной системы связи

Устройство, преобразующее сообщение в электрический сигнал называется передающим устройством, а устройство, преобразующее принятый сигнал – приемным. Передатчик исполняет роль преобразователя НЧ сигнала в ВЧ сигнал, пригодный для передачи по каналу связи, т.е. исполняет роль модулятора.

Преобразование дискретного сообщения в сигнал обычно осуществляется в виде двух операций – кодирования и модуляции. Кодирование представляет собой преобразование сообщения в последовательность кодовых символов, а модуляция – преобразование этих символов в сигналы, пригодные для передачи по каналу. С помощью кодирования и модуляции источник сообщения согласуется с каналом. На рисунке 1.2 изображена структурная схема системы передачи дискретных сообщений.

Рисунок 1.2 – Структурная схема системы передачи дискретных сообщений

Линия связи представляет собой физическую среду и совокупность аппаратных средств используемых для передачи сигналов. В системах электрической связи – кабель или волновод, в системах радиосвязи – область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны.

Каналом связи называется совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от передающего устройства к приемному. На рисунке 1.1 представлен простейший канал связи, состоящий из передающего устройства, линии связи и приемного устройства.

Каналы связи могут иметь следующие параметры:

· емкость;

· скорость передачи информации;

· пропускная способность;

· избыточность.

Существуют различные типы каналов, которые можно классифицировать по следующим признакам:

1. По типу линий связи:

· проводные;

· кабельные;

· оптико-волоконные;

· линии электропередачи;

· радиоканалы и т.д.

2. По характеру сигналов:

· непрерывные;

· дискретные;

· дискретно-непрерывные (сигналы на входе системы дискретные, а на выходе непрерывные, и наоборот).

3. По помехозащищенности:

· каналы без помех;

· с помехами.

Ниже приведены некоторые типы каналов связи и их применение:

Проводные:

1. Витая пара (что частично подавляет электромагнитное излучение других источников). Используется в телефонных сетях и для передачи данных.

2. Коаксиальный кабель. Используется в локальных сетях (в настоящее время редко), кабельном телевидении и т.д.

3. Оптоволокно. Широко применяется в магистральных линиях связи.

Радиолинии:

1. Радиоканал. Использует радиочастоты до 1000 МГц. До 30 МГц за счет отражения от ионосферы возможно распространение электромагнитных волн за пределы прямой видимости. Но этот диапазон сильно зашумлен (например, любительской радиосвязью). От 30 до 1000 МГц – ионосфера прозрачна и необходима прямая видимость. Антенны устанавливаются на высоте (иногда устанавливаются регенераторы). Применяется в радиосвязи и телевидении.

2. Микроволновая линия. Использует радиочастоты выше 1000 МГц. При этом необходима прямая видимость и остронаправленные параболические антенны. Расстояние между регенераторами 10–200 км. Применяется для телефонной связи, телевидения и передачи данных.

3. Спутниковая связь. Используются микроволновые частоты, а спутник служит регенератором (причем для многих станций). Характеристики те же, что у микроволновых линий.