2015-01-22
1227
Все средства связи, которые на сегодняшний день используются в мире, основаны на передаче электрического тока из одной точки в другую. Как работа в сети Internet, так и разговор с другом по телефону обеспечиваются за счет постоянного протекания тока по оборудованию телекоммуникационной инфраструктуры. По каналам связи могут передаваться различные типы сигналов. В этой книге рассматриваются два основных типа сигналов: аналоговые и цифровые. Некоторые виды физической передающей среды, как, например, волоконно-оптический кабель, используются для передачи данных в сети провайдера в виде световых сигналов. Принципы цифровой передачи для такой среды такие же, однако для ее организации используются лазеры и светодиоды.
Аналоговые и цифровые сигналы коренным образом отличаются друг от друга. Условно можно сказать, что они находятся на разных концах одного и того же спектра. Из-за таких существенных различий между двумя типами сигналов для организации "моста" между ними приходится использовать промежуточные устройства, наподобие цифро-аналоговых преобразователей (они рассматриваются ниже в текущей главе).
Основное различие между аналоговыми и цифровыми сигналами заключается в самой структуре сигнального потока. Аналоговые сигналы представляют собой непрерывный поток, характеризующийся изменениями частоты и амплитуды. Это означает, что форма аналогового сигнала обычно похожа на синусоиду (т.е. гармоническую волну), представленную на рис. 1.1. Зачастую на иллюстрациях, изображающих гармоническую волну, весь сигнал характеризуется одним и тем же соотношением частоты и амплитуды, однако при графическом представлении сложной волны видно, что такое соотношение изменяется в зависимости от частоты.
Рис 1.1.
Цифровым сигналам соответствуют дискретные электрические значения, которые передаются индивидуально по некоторой физической передающей среде. В отличие от аналоговых сигналов, в которых количество возможных значений амплитуды почти бесконечно, для цифровых сигналов она может принимать одно из двух (или четырех) различных значений — как положительных, так и отрицательных. Цифровые сигналы передаются в виде единиц и нулей, которые обычно называют двоичными.
Как и в любой другой технологии, для описания аналоговых сигналов используются базовые концепции и собственная терминология. Непрерывные аналоговые сигналы имеют три основные характеристики:
· амплитуду;
· длину волны;
· частоту.
Графическое представление каждой их перечисленных характеристик показано на рис. 1.2.
Длина волны — это расстояние между двумя соседними волнами сигнала. Чтобы определить полную длину волны, необходимо измерить расстояние между двумя одинаковыми точками двух соседних волн. Обычно для определения этой величины используется расстояние между пиками двух волн. Длина волны напрямую связана с частотой потока сигнала. Чем больше частота сигнала, тем меньше длина волны. Такая зависимость обусловлена увеличением количества повторений (ростом частоты) волны сигнала в течение одного и того же промежутка времени с уменьшением длины волны.
Рис. 1.2.
Длина волны измеряется в метрах, и каждому значению длины волны соответствует определенная частота. Соотношение между длиной волны и частотой для электромагнитных волн в вакууме выражается следующей формулой:
Длина волны = 3*108/частота
Метрическая система, или указание длины волны в метрах, чаще всего используется в радиосвязи для обозначения полосы или диапазона частот. Например, если в приведенную выше формулу подставить значение частоты, равное 2498 кГц (2498000 Гц), то длина волны будет равна 120,0960. После округления получим длину волны, равную 120 метрам.
Амплитуда электрического сигнала — это расстояние по вертикали между осью времени и самой высокой или низкой конечными точками. Важно помнить, что для амплитуды расстояние выше и ниже нуля является равнозначным.
Частота — это количество волн (количество повторений) сигнала, проходящих за одну секунду. Обычно частота измеряется в герцах (Гц) или килогерцах (кГц — 1000 Гц). Человеческому голосу обычно соответствуют частоты в диапазоне от 50 Гц до 5000 Гц, причем основная активность приходится на диапазон от 300 Гц до 3400 Гц (3,1 кГц). Это означает, что в большинстве голосовых диалогов используется диапазон от 300 до 3400 звуковых колебаний в секунду. Итак, если кто-то говорит о вызове с полосой 3,1 кГц, он имеет в виду специфический диапазон частот, который используется в аналоговой передаче голоса.
