Физические характеристики каналов связи и сигналов

В разделе 2.1 было дано определение проводной линии связи как комплекса технических средств, включающего в себя устройства защиты от перенапряжений, изоляторы, кабель, провода для соединения распорядительных и исполнительных пунктов. Почему речь шла о проводной линии? Потому, что это наиболее распространенный в системах железнодорожной автоматики тип линий связи, позволяющий передавать не только слаботочные сигналы, а в ряде случаев и энергию для работы объектов управления (см. п. 2.2, 2.3). Термин «канал связи» применялся неоднократно, однако определение канала связи дано не было.

Под каналом связи принято понимать комплекс технических средств, включающий в себя линию связи и аппаратуру, позволяющую обеспечивать передачу сигналов от источника к получателю независимо от передачи по ней других сигналов. Т.о., линия связи – это среда распространения сигналов, а канал связи - это среда + аппаратура, позволяющая эффективно использовать эту среду. Так, по одной линии связи (в том числе и проводной) можно организовать несколько каналов связи, выделив каждому для работы определенную полосу частот. При этом возможна одновременная передача сигналов по различным каналам и в разных направлениях.

По типу среды распространения и используемому переносчику каналы связи делятся на проводные, акустические, оптические, инфракрасные, радиоканалы. В любом канале перенос электромагнитной энергии сигналов зависит от свойств канала.

Количественные возможности каналов связи с точки зрения пропускной способности (емкость канала Vк) характеризуются тремя параметрами: временем, в течение которого канал предоставлен отправителю сообщения (Тк), полосой частот пропускания канала (Fк) и допустимой электрической мощностью сигнала, передаваемого по каналу (Нк):

Vк = Тк*Fк*Нк (2.2)

Аналогично может быть представлен и объем передаваемого сигнала Vc.

Vс = Тс*Fс*Нс, (2.3)

где: Тс – длительность импульса сигнала;

Fс- ширина спектра частот сигнала;

Нс- превышение уровня сигнала над уровнем помех.

Нормальная передача сигнала возможна только при правильном согласовании объемов сигнала и канала. Причем всегда должно выполняться не только условие Vк > Vс, но и Тк > Тс, Fк > Fс, Нк > Нс. Согласование сигнала с каналом сводится к уменьшению одного параметра и пропорциональному увеличению другого с сохранением условия Vк > Vс.

Очевидно, что чем большее количество информации передается по каналу в единицу времени при заданной достоверности, тем лучше (чем интенсивнее используется система – в данном случае подсистема связи, тем быстрее она окупается). Однако все сказанное имеет отношение к системам связи, ориентированным на передачу информации в коммерческих целях. Для систем ДЦ максимальная загрузка канала связи не столь актуальна по сравнению с достоверностью и скоростью доставки информации. Не смотря на различные конечные задачи, решаемые аппаратурой коммерческой связи и подсистемой связи ДЦ, для достижения максимального использования канала по частоте Fк и времени Tк при постоянной энергии сигналов Нк применяются однотипные подходы.