Аналоговый и цифровой способы передачи информации
Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) — физический перенос данных (цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу связи, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники.
Передача данных может быть аналоговой или цифровой (то есть поток двоичных сигналов).
Аналоговая связь является передачей постоянно меняющегося цифрового сигнала.
Цифровая связь является непрерывной передачей сообщений. Сообщения представляют собой либо последовательность импульсов, означающую линейный код, либо ограничивается набором непрерывно меняющейся формы волны, используя метод цифровой модуляции. Такой способ модуляции и соответствующая ему демодуляция осуществляются модемным оборудованием.
Передаваемые данные могут быть цифровыми сообщениями, идущими из источника данных, например, из компьютера или от клавиатуры. Это может быть и аналоговый сигнал — телефонный звонок или видеосигнал, оцифрованный в битовый поток, используя импульсно-кодирующую модуляцию (PCM) или более расширенные схемы кодирования источника (аналого-цифровое преобразование и сжатие данных). Кодирование источника и декодирование осуществляется кодеком или кодирующим оборудованием.
Виды технических систем связи
Виды радиосвязи
Радиосвязь можно разделить на радиосвязь:
Без применения ретрансляторов по длинам волн:
КВ-связь земной (поверхностной) волной
КВ-связь ионосферной (пространственной) волной
УКВ связь прямой видимости
с отражением от Луны или метеоритов
С применением ретрансляторов:
Диапазоны частот, используемые в ОВД
Диапазон, выделенный для ОВД разбивается на три поддиапазона – А, Х, Б, соответственно ограниченных частотами 148 – 149, 171 – 172, 172 -173 МГц. Каждый из поддиапазонов разбит на 40 каналов с шагом 25 кГц.
При проведении оперативных мероприятий в городских условиях или на пересеченной местности следует обязательно учитывать свойства радиоволн, приводящих к уменьшению дальности радиосвязи и руководствуется следующими принципами:
— устанавливать радиосвязь вне помещений без окон, вне подвалов
— металл полностью экранирует радиоволны – радиосвязь внутри металлических конструкций может быть невозможна
— в помещении располагаться на более высоких этажах и ближе к окнам, обращенным в сторону других абонентов связи
— на пересеченной местности – располагаться на холме, гребне. На господствующих высотах можно устанавливать радиостанции-ретрансляторы, находящихся в пределах видимости всех абонентов связи
— при плохой связи принять меры по ее улучшению (сменить местоположение).
Спутниковая, пейджинговая, сотовая, транкинговая системы связи (принцип построения, достоинства и недостатки)
Спутниковая связь —один из видов космической радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов.
Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.
Достоинства
— большая пропускная способность, обусловленная работой спутников в широком диапазоне гигагерцовых частот. Спутник может поддерживать несколько тысяч речевых каналов связи;
— обеспечение связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможность обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках;
— независимость стоимости передачи информации от расстояния между взаимодействующими абонентами (стоимость зависит от продолжительности передачи или объема передаваемого трафика);
— возможность построения сети без физически реализованных коммутационных устройств, обусловленная широковещательностью работы спутниковой связи. Эта возможность связана со значительным экономическим эффектом, который может быть получен по сравнению с использованием обычной неспутниковой сети, основанной на многочисленных физических линиях связи и коммуникационных устройствах.
Недостатки
— необходимость затрат средств и времени на обеспечение конфиденциальности передачи данных, на предотвращение возможности перехвата данных «чужими» станциями;
— наличие задержки приема радиосигнала наземной станцией из-за больших расстояний между спутником и РТС. Это может вызвать проблемы, связанные с реализацией канальных протоколов, а также временем ответа;
— возможность взаимного искажения радиосигналов от наземных станций, работающих на соседних частотах;
— подверженность сигналов на участках Земля-спутник и спутник-Земля влиянию различных атмосферных явлений.
Пейджинговая связь —специализированный радиоприемник, предназначенный для приема звуковой (тональной) и/или буквенно-цифровой информации по специально выделенному радиоканалу.
Пейджинговые сетисвязи организованы по радиальному и сотовому принципам, могут быть односторонними и двухсторонними.
Принцип построения
— системы сбора информации,
— пейджинговый терминал (основной компонент),
Недостатки невозможность подтверждения абонентом получения сообщения
Сотовая связь —один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть.
Принцип построения
общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Достоинства
— полный набором услуг, предоставляемых телефонной сетью общего пользования (передача факсов, доступ в Интернет);
— возможностью определения местоположения абонента;
— высокое качество речевых сообщений;
— надежность и конфиденциальность связи, которые обеспечиваются защитой от несанкционированного доступа в сеть;
— малые габариты и вес телефонных аппаратов;
— современные модели имеют встроенные аккумуляторы, позволяющие работать длительное время без подзарядки.
Недостатки
— высокая стоимость минуты разговора;
— необходимость доступа к устройству для подзарядки (аккумулятор автомобиля, или электрическая сеть).
Транкинговые системы связи —система, использующая принцип выбора любого свободного канала.
Транкинг – это совокупность каналов связи, автоматически распределяемых между пользователями.
Принцип построения
В транкинговых системах вместо одного канала, к которому обращается несколько пользователей, содержится группа каналов (символ), доступных всем пользователям данной системы. Когда кто-либо из них захочет провести сеанс связи, он автоматически получает доступ к любому свободному каналу. По окончании соединения канал может быть автоматически предоставлен другому.
Достоинства
дешевое базовое и периферийное оборудование, простота установки и эксплуатации.
Недостатки
при увеличении количества каналов и загрузки системы существенно увеличивается время поиска свободного радиоканала для установления связи;
время установления связи больше, чем у других систем;
невозможность создания многозоновых систем;
сокращенный набор функций и сервиса.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Источник
Процесс передачи данных
Способы передачи цифровой информации
Существует два способа передачи информации в физической передающей среде: цифровой и аналоговый.
При цифровом способе данные по проводнику передаются импульсно, путем смены текущего напряжения: нет напряжения — «0», есть напряжение — «1».
При аналоговом способе цифровые данные передаются посредством управления параметрами сигнала несущей частоты.
Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:
x = x max sin (ωt + φ 0 ),
где x — амплитуда колебаний,
ω — частота колебаний,
t — время колебаний,
φ 0 — начальная фаза колебаний.
Передать цифровые данные по аналоговому каналу можно, управляя одним из параметров сигнала несущей частоты: амплитудой, частотой или фазой. Поскольку необходимо передавать данные в двоичном виде (последовательность единиц и нулей), то можно предложить следующие способы управления (модуляции): амплитудный, частотный, фазовый.
Амплитудная модуляция «0» — отсутствие сигнала, т.е. отсутствие колебаний несущей частоты; «1» — наличие сигнала, т.е. наличие колебаний несущей частоты. Есть колебания — единица, нет колебаний — нуль: 
Частотная модуляция Частотная модуляция предусматривает передачу сигналов 0 и 1 на разной частоте. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 происходит изменение частоты колебаний сигнала: 
Фазовая модуляция При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, т.е. «направление» колебаний.
Канал передачи данных
Канал передачи — это комплекс технических средств и среды распространения, обесп5ечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот и с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями и узлами сети.
В зависимости от среды распространения сигналов каналы могут быть проводными, радио, спутниковыми.
В зависимости от частотного диапазона различают каналы узкополосные и широкополосные.
Канал называется узкополосным, если по нему передаются данные только на одной частоте.
Канал называется широкополосным, если он пропускает много частот, т.е. каждый абонент работает в пределах этого канала на своей собственной частоте.
Каналу передачи присваивается название «аналоговый» или «цифровой», в зависимости от способа передачи сигналов электросвязи. Если на разных участках канала применяется тот и другой методы, канал передачи называется смешанным.
Характеристики процесса передачи данных
Для характеристики процесса передачи данных в компьютерной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации.
Режимы передачи данных
Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи.
Коды передачи данных
Информация передается по каналам связи в виде специальных кодов. Коды эти стандартизованы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) — Международной организации по стандартизации или международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ).
Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCII , принятый для обмена информацией практически во всем мире (отечественный аналог — код КОИ-7).
Если для передачи кодовой комбинации используется столько линий, сколько битов эта комбинация содержит, т.е. каждый бит передается по отдельному проводу, то это — параллельная передача или передача параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается для внутренних связей ЭВМ и для небольших расстояний между абонентами сети. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание физической передающей среды и обладает плохой помехозащищенностью.
Для передачи кодовой комбинации по двухпроводной линии группа битов передается по одному проводу бит за битом. Это передача информации последовательным кодом. Она требует последующего преобразования данных в параллельный код для дальнейшей обработки в ЭВМ, но экономически более выгодна для передачи сообщений на большие расстояния.
Типы синхронизации данных
Процессы передачи или приема информации в компьютерных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т.е. один из процессов может начаться только после того, как получит полностью данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными.
В то же время существуют процессы, в которых нет такой привязки и они могут выполняться независимо от степени полноты переданных данных. Такие процессы называются асинхронными.
Синхронизация данных — согласование различных процессов во времени. В системах передачи данных используются два способа передач данных: синхронный и асинхронный.
При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности равен 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0 в противном случае). Последний бит («стоп-бит») сигнализирует об окончании передачи.
Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование. Недостатки: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.
Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными.
При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется циклический избыточный код обнаружения ошибок ( CRC — Cyclic Redundance Check ). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации. Если код, сформированный при приеме, совпадает с кодом, сформированным при передаче — ошибок нет. Блок данных принят. Если же последовательности не совпадают — ошибка. Передача повторяется до положительного результата проверки. Если повторные передачи не дают положительного результата, то фиксируется состояние аварии.
Преимущества: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок. Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.
Источник
