Используемые при передаче информации

Тема 1.5 Линии и каналы связи,

Линия связи и канал связи — это не одно и то же.

Линия связи (ЛС) — это физическая среда, по которой передаются информацион­ные сигналы. В одной линии связи может быть организовано несколько каналов связи путем временного, частотного кодового и других видов разделения — тогда говорят о логических (виртуальных) каналах. Если канал полностью монополизи­рует линию связи, то он может называться физическим каналом и в этом случае совпадает с линией связи. Хотя можно, например, говорить об аналоговом или цифровом канале связи, но абсурдно говорить об аналоговой или цифровой линии связи, ибо линия — лишь физическая среда, в которой могут быть образованы ка­налы связи разного типа. Тем не менее, даже говоря о физической многоканаль­ной линии, ее часто называют каналом связи. ЛС являются обязательным звеном любой системы передачи информации.

Рисунок 1 Классификация каналов связи

Классификация каналов связи (КС) показана на рис. 1.

По физической приро­де ЛС и КС на их основе делятся на:

· механические — используются для передачи материальных носителей инфор­мации;

· акустические — передают звуковой сигнал;

· оптические — передают световой сигнал;

· электрические — передают электрический сигнал.

· Электрические и оптическиеКС могут быть:

· проводными, использующими для передачи сигналов проводниковые линии связи (электрические провода, кабели, световоды и т. д.);

· беспроводными (радиоканалы, инфракрасные каналы и т. д.), использующими для передачи сигналов электромагнитные волны, распространяющиеся по эфиру.

По форме представления передаваемой информации КС делятся на:

· аналоговые— по аналоговым каналам передается информация, представлен­ная в непрерывной форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины;

· цифровые— по цифровым каналам передается информация, представленная в виде цифровых (дискретных, импульсных) сигналов той или иной физической природы.

· В зависимости от возможных направлений передачи информации различают:

· симплексныеКС, позволяющие передавать информацию только в одном направ­лении;

· полудуплексныеКС, обеспечивающие попеременную передачу информации в прямом и обратном направлениях;

· дуплексные КС, позволяющие вести передачу информации одновременно и в прямом, и в обратном направлениях.

Каналы связи по наличию коммутации:

· коммутируемыми;

· некоммутируемыми.

Коммутируемые каналы создаются из отдельных участков (сегментов) только на время передачи по ним информации; по окончании передачи такой канал ликви­дируется (разъединяется).

Некоммутируемые(выделенные) каналы создаются на длительное время и имеют постоянные характеристики по длине, пропускной способности, помехозащищен­ности.

По пропускной способности их можно разделить на:

· низкоскоростныеКС, скорость передачи информации в которых от 50 до 200 бит/с; это телеграфные КС, как коммутируемые (абонентский телеграф), так и некоммутируемые;

· среднескоростныеКС, например аналоговые (телефонные) КС; скорость пе­редачи в них от 300 до 9600 бит/с, а в новых стандартах V 90-V.92 Междуна­родного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) и до 56 000 бит/с;

· высокоскоростные (широкополосные) КС, обеспечивающие скорость переда­чи информации выше 56 000 бит/с.

Следует особо отметить, что телефонный КС является более узкополосным, неже­ли телеграфный, но скорость передачи данных по нему выше благодаря обязатель­ному наличию модема, существенно снижающего полосу пропускания передаваемого сигнала. При простом кодировании максимально достижимая скорость передачи данных по ана­логовым каналам не превосходит 9600 бод = 9600 бит/с. Применяемые в настоя­щее время сложные протоколы кодирования передаваемых данных используют не два, а несколько значений параметра сигнала для отображения элемента данных и позволяют достичь скорости передачи данных по аналоговым телефонным ли­ниям связи 56 кбит/с = 9600 бод.

Физической средой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных КС обычно являются проводные линии связи - группы либо параллельных, либо скрученных («витая пара») проводов.

Для организации широкополосных КС используются различные кабели, в частно­сти:

· неэкранированные с витыми парами из медных проводов (Unshielded Twisted Pair - UTP);

· экранированные с витыми парами из медных проводов (Shielded Twisted Pair —STP);

· волоконно-оптические (Fiber Optic Cable — FOC);

· коаксиальные (Coaxial Cable — CC);

· беспроводные радиоканалы.

Витая пара — это изолированные проводники, попарно свитые между собой для уменьшения перекрестных наводок между проводниками. Такой кабель, состоя­щий обычно из небольшого количества витых пар (иногда даже двух), характери­зуется меньшим затуханием сигнала при передаче на высоких частотах и меньшей чувствительностью к электромагнитным наводкам, чем параллельная пара прово­дов.

UTP-кабели чаще других используются в системах передачи данных, в частности в вычислительных сетях. Выделяют пять категорий витых пар UTP: первая и вто­рая категории используются при низкоскоростной передаче данных; третья, четвер­тая и пятая — при скоростях передачи соответственно до 16, 25 и 155 Мбит/с (а при использовании стандарта технологии Gigabit Ethernet на витой паре, вве­денного в 1999 году, и до 1000 Мбит/с). При хороших технических характерис­тиках эти кабели сравнительно недороги, они удобны в работе, не требуют зазем­ления.

STP-кабели обладают хорошими техническими характеристиками, но имеют вы­сокую стоимость, жестки и неудобны в работе, требуют заземления экрана. Они делятся на типы: Туре 1, Туре 2, Туре 3, Туре 5, Туре 9. Из них Туре 3 определяет характеристики неэкранированного телефонного кабеля, а Туре 5 — волоконно-оптического кабеля. Наиболее популярен кабель Туре 1 стандарта IBM, состоя­щий из двух пар скрученных проводов, экранированных проводящей оплеткой, которую положено заземлять. Его характеристики примерно соответствуют харак­теристикам UTP-кабеля категории 5.

Коаксиальный кабель представляет собой медный проводник, покрытый диэлект­риком и окруженный свитой из тонких медных проводников экранирующей за­щитной оболочкой. Коаксиальные кабели для телекоммуникаций делятся на две группы:

□ толстые коаксиальные кабели;

□ тонкие коаксиальные кабели.

Толстый коаксиальный кабель имеет наружный диаметр 12,5 мм и достаточно тол­стый проводник (2,17 мм), обеспечивающий хорошие электрические и механичес­кие характеристики. Скорость передачи данных по толстому коаксиальному кабе­лю достаточно высокая (до 50 Мбит/с), но, учитывая определенное неудобство работы с ним и его значительную стоимость, рекомендовать его для использова­ния в сетях передачи данных можно далеко не всегда.

Тонкий коаксиальный ка­бель имеет наружный диаметр 5-6 мм, он дешевле и удобнее в работе, но тонкий проводник в нем (0,9 мм) обусловливает худшие электрические (передает сигнал с допустимым затуханием на меньшее расстояние) и механические характеристи­ки. Рекомендуемые скорости передачи данных по «тонкому» коаксиальному кабелю не превы­шают 10 Мбит/с.

Основу волоконно-оптического кабеля составляют «внутренние подкабели» — стек­лянные или пластиковые волокна диаметром от 5 (одномодовые) до 100 (многомодовые) микрон, окруженные твердым заполнителем и помещенные в защитную оболочку диаметром 125-250 мкм. В одном кабеле может содержаться от одного до нескольких сотен таких «внутренних подкабелей». Кабель, в свою очередь, окружен заполнителем и покрыт более толстой защитной оболочкой, внутри ко­торой проложен один или несколько силовых элементов, принимающих на себя обеспечение механической прочности кабеля.

Радиоканал — это беспроводный канал связи, прокладываемый через эфир. Систе­ма передачи данных (СПД) по радиоканалу включает в себя радиопередатчик и ра­диоприемник, настроенные на один и тот же радиоволновой диапазон, который определяется частотной полосой электромагнитного спектра, используемой для передачи данных. Часто такую СПД называют просто радиоканалом.

Скорости передачи данных по радиоканалу практически не ограничены.

Беспроводные каналы связи обладают плохой помехозащищенностью, но обеспе­чивают пользователю максимальную мобильность и оперативность связи. В вы­числительных сетях беспроводные каналы связи для передачи данных исполь­зуются чаще всего там, где применение традиционных кабельных технологий затруднено или просто невозможно. Но в ближайшем будущем ситуация может измениться — активно ведется разработка новой технологии беспроводной связи Bluetooth.

Bluetooth — это технология передачи данных по радиоканалам на короткие рас­стояния, позволяющая осуществлять связь беспроводных телефонов, компьюте­ров и различной периферии даже в тех случаях, когда нарушается требование пря­мой видимости.

Общеупотребительными и уже достаточно известными являются соединения элек­тронной аппаратуры между собой при помощи инфракрасного канала связи. Но эти соединения требуют прямой видимости. Например, пультом дистанционного управления телевизором невозможно воспользоваться, если между вами и теле­визором оказался хотя бы лист газетной бумаги.

Телефонные линии связи являются наиболее разветвленными и широко исполь­зуемыми. По телефонным линиям связи осуществляется передача звуковых (то­нальных) и факсимильных сообщений, они являются основой построения инфор­мационно-справочных систем, систем электронной почты и вычислительных сетей. По телефонным линиям могут быть организованы и аналоговые, и цифровые ка­налы передачи информации.

Цифровые каналы связи можно более эффективно и гибко обрабатывать и пе­редавать, чем аналоговые, стали развиваться цифровые каналы связи. Перед вводом в такой канал аналогового сигнала он оцифровывается — преоб­разуется в цифровую форму: каждые 125 мкс (частота оцифровки обычно рав­на 8 кГц) текущее значение аналогового сигнала отображается 8-разрядным двоичным кодом. Скорость передачи данных по базовому цифровому каналу, таким образом, составляет 64 кбит/с; но путем некоторых технических ухищ­рений несколько цифровых каналов можно объединять в один (мультиплекси­ровать), то есть создавать более скоростные каналы.

Вопросы для самоконтроля по разделу

1. В чем отличие информации от данных?

2. Является ли книга информацией?

3. Перечислите виды адекватности информации.

4. Перечислите основные характеристики систем передачи информации.

5. В чем суть кодирования информации?

6. перечислите основные информационные процессы.

7. Приведите примеры, демонстрирующие различные свойства информации.

8. Объясните термин «информационные технологии».

9. Что такое канал связи и линия связи? В чем их отличия?

10. Перечислите виды кабелей, используемых для передачи информации.

Раздел 2 Информационные технологии