Виды линий и каналов

Сформированные импульсные сигналы можно предавать по различным физическим линиям (воздушные, кабельные) с помощью стандартных каналов тональной частоты, дискретных каналов, аналоговых и цифровых систем передачи.

Вид направляющей системы или канала определяется требуемой дальностью передачи и необходимой помехоустойчивостью. Помехоустойчивость зависит от вида дискретной модуляции.

Если применены однополюсная (ОПМ) или двухполюсная (ДМП) виды модуляции, то для передачи дискретных сигналов можно использовать только физические цепи: воздушные линии связи, пары жил городского телефонного кабеля, витые пары (категории 3,4,5 и пр.). Дальность передачи будет определяться параметрами линии (активное сопротивление, проводимость изоляции, индуктивность, емкость) и составит от нескольких сотен метров (100 – 200) до нескольких километров.

По физическим цепям можно передавать дискретные сигналы и с применением дискретной модуляции на переменном токе: АМ, ЧМ, ФМ и ОФМ и пр. При этих видах модуляции дискретные сигналы чаще передают по каналам тональной частоты (ТЧ), организованным по проводным, радиорелейным, радио и спутниковым линиям. Дальность связи при этом не ограничена.

Каналы передачи дискретной информации (ПДИ) могут быть коммутируемые и выделенные.

Рис. 14 Структурная схема коммутируемого канала.

На рис.14:

АП – абонентский пункт;

АЛ – абонентская линия;

КСТ – коммутационная станция;

СЛ – служебная линия.

Канал ПДИ создается из отдельных звеньев цепи с использованием коммутационных станций.

Рис. 15 Структурная схема выделенного канала «точка – точка»

Канал работает постоянно между двумя оконечными (абонентскими) пунктами.

Рис. 16 Структурная схема группового канала

Если в один и тот же канал включаются параллельно несколько оконечных (абонентских) пунктов, то такой канал называется многопунктовым (групповым, моноканалом).

Если в канал включается один источник и несколько получателей информации, то такой канал называют «точка-многоточка».

Для повышения пропускной способности линий на одной физической паре организуют несколько каналов, создавая многоканальные системы.

В многоканальных системах используют методы частотного разделения каналов (ЧРК) или временного разделения каналов (ВРК).

Методы разделения каналов ещё называют мультиплексированием.

Искажение формы импульса, проходящего по линии, зависит от времени нарастания фронта импульса:

где: t_н – время нарастания фронта импульса;

DF – полоса пропускания линии (стальная линия связи допускает передачу частот до 30 КГц, медная линия связи пропускает частоты до 180 КГц);

1 10^{- 4}

Cu: DF = 180 КГц; t_н = ---------------- = -------- = 2,7 х 10 ^{- 6} с = 2,7 мкс;

2 х 180000 36

1 10^{- 4}

Fe: DF = 30 КГц; t_н = ---------------- = -------- = 16,7 х 10 ^{- 6} с = 16,7 мкс.

2 х 30000 6

Длительность самого короткого импульса не может быть меньше времени нарастания t_н , иначе импульс не успеет нарасти до полной амплитуды.

Поэтому

где DF_min - минимальная ширина полосы частот, откуда

Однако, на практике полосу частот для передачи импульсов выбирают примерно в 1,5 раза больше минимальной:

Рис. 17 Искажение формы импульса, проходящего по линии

Рис. 18 Построение сообщений с временным разделением импульсов

На рис. 18:

n – число импульсов;

Tз – время передачи сообщения;

t ₀ - длительность одного импульса;

DF – полоса частот.

Общая линия (или канал) связи телемеханической системы обладает определенной полосой частот пропускания, устанавливающей минимально допустимую длительность передаваемого импульса

где: DF – полоса частот;

t_min - минимальная длительность импульса.

За время допустимой задержки в передаче сообщений Tз можно обеспечить последовательную передачу n = 2 Тз DF импульсов длительностью

при

При временном мультиплексировании общий канал предоставляется разным устройствам периодически в течение цикла работы распределителя один раз.

Рис. 19 Построение сообщений с частотным разделением импульсов.

При частотном мультиплексировании каждому устройству предоставляется своя полоса частот Df в соответствии со скоростью передачи в границах допустимого частотного диапазона.

Учитывая неидеальность характеристик фильтров между рабочими полосами каналов, необходимо оставить частотную полосу расфильтровки.

При частотном разделении можно обеспечить одновременную передачу n частотно разделенных сигналов, длительностью Tз каждый.

Для оценки темпа передачи элементов сигнала вводят понятие скорость дискретной модуляции.

Под скоростью дискретной модуляции понимают количество элементарных импульсов передаваемых в секунду:

где: t₀ – длительность элементарного импульса;

В - скорость дискретной модуляции (бод).

Чем меньше длительность t₀ , тем большее их число можно передать за единицу времени.

Скорость передачи полезной информации определяется количеством информации, переданной за единицу времени и имеет размерность бит/с.

где: K – количество информационных импульсов в кодовой комбинации;

T_k = n t₀ – время передачи всей кодовой комбинации.

При двоичном кодировании и однократной модуляции каждый элементарный импульс несет один бит информации. В этом случае скорость передачи информации и скорость дискретной модуляции численно равны друг другу, т.е. В = n.

В стандартном канале ТЧ (300 – 3400 Гц) можно вести передачу дисткретной информации при однократной модуляции со скоростью не более В = 2 *DF:

В = 2*3400 = 6800 бод; t₀ = ------- = 147 мкс.

Тема №2