يمكن تقسيم خصائص خطوط الاتصال إلى مجموعتين:

• تميز معلمات الانتشار عملية انتشار إشارة مفيدة اعتمادًا على معلمات الخط نفسه، على سبيل المثال، الحث الخطي لكابل نحاسي؛
• تصف معلمات التأثير درجة تأثير الإشارات الأخرى على الإشارة المفيدة - التداخل الخارجي، والتداخل من أزواج الموصلات الأخرى في الكابل النحاسي.

في المقابل، في كل من هذه المجموعات، يمكن التمييز بين المعلمات الأولية والثانوية. أساسي - وصف الطبيعة الفيزيائية لخط الاتصال: على سبيل المثال، المقاومة النشطة الخطية، والحث الخطي، والسعة الخطية والتوصيل الخطي لعزل الكابلات النحاسية أو اعتماد معامل انكسار الألياف الضوئية على المسافة من المحور البصري. تعبر المعلمات الثانوية عن بعض النتائج المعممة لعملية انتشار الإشارة على طول خط الاتصال ولا تعتمد على طبيعتها - على سبيل المثال، درجة توهين قوة الإشارة عندما تمر مسافة معينة على طول خط الاتصال، ما يسمى توهين الإشارة. بالنسبة للكابلات النحاسية، فإن معلمة التأثير الثانوية مثل درجة توهين التداخل من زوج ملتوي مجاور لا تقل أهمية.

يتم تحديد المعلمات الثانوية من خلال استجابة خط النقل لبعض التأثيرات المرجعية. يتيح هذا النهج تحديد خصائص خطوط الاتصال من أي نوع بكل بساطة وبشكل موحد، دون اللجوء إلى الدراسات النظرية المعقدة وبناء النماذج التحليلية. لدراسة استجابة خطوط الاتصال، غالبا ما تستخدم الإشارات الجيبية ذات الترددات المختلفة كإشارات مرجعية.

التحليل الطيفي للإشارات على خطوط الاتصالات

يمكن تمثيل أي عملية دورية كمجموع من التذبذبات الجيبية ذات الترددات المختلفة والسعات المختلفة (انظر الشكل 1). يُطلق على كل مكون من مكونات الشكل الجيبي أيضًا اسم التوافقي، وتسمى مجموعة التوافقيات جميعها بالتحلل الطيفي للإشارة الأصلية. يمكن تمثيل الإشارات غير الدورية باعتبارها جزءًا لا يتجزأ من الإشارات الجيبية ذات طيف التردد المستمر.

عند إرسالها عبر خط اتصال، يتم تشويه شكل الإشارة بسبب التشوه غير المتكافئ للجيوب الأنفية ذات الترددات المختلفة. إذا كانت هذه إشارة تناظرية تنقل الكلام، فإن جرس الصوت يتغير بسبب الاستنساخ غير الدقيق للنغمات - الترددات الجانبية. عند إرسال الإشارات النبضية المميزة لشبكات الكمبيوتر، يتم تشويه التوافقيات ذات التردد المنخفض والعالي، ونتيجة لذلك، تفقد مقدمات النبض شكلها المستطيل (انظر الشكل 2). ولذلك، قد لا يتم التعرف على الإشارات بشكل جيد عند الطرف المستقبل للخط.

عند إرسالها عبر خط اتصال، يتم تشويه الإشارات نظرًا لاختلاف معلماتها المادية عن المعلمات المثالية. على سبيل المثال، تمثل الأسلاك النحاسية دائمًا مزيجًا من المقاومة النشطة والحمل السعوي والحثي الموزع على طولها. ونتيجة لذلك، بالنسبة للجيوب الأنفية ذات الترددات المختلفة، سيكون للخط ممانعات مختلفة، مما يعني أنه سيتم إرسالها بشكل مختلف. يحتوي كابل الألياف الضوئية أيضًا على انحرافات عن الوسط المثالي لنقل الضوء - الفراغ. إذا كان خط الاتصال يتضمن معدات وسيطة، فيمكن أن يحدث تشوهات إضافية.

لا يؤدي عدم تجانس المعلمات المادية الداخلية لخط الاتصال فقط إلى ظهور إشارات غير دقيقة، بل تساهم الضوضاء الخارجية أيضًا في تشويه شكل الإشارة عند إخراج الخط. يتم إنشاؤها بواسطة المحركات الكهربائية المختلفة، الأجهزة الإلكترونيةوالظواهر الجوية وما إلى ذلك. على الرغم من التدابير الوقائية التي اتخذها مطورو الكابلات ومعدات التضخيم والتبديل، إلا أنه ليس من الممكن التعويض الكامل عن تأثير التداخل الخارجي. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا تداخل داخلي في الكابل - ما يسمى بالتداخل من زوج من الموصلات إلى آخر. ونتيجة لذلك، فإن الإشارات عند مخرج خط الاتصال عادة ما يكون لها شكل معقد (كما هو موضح في الشكل 2)، حيث يصعب أحيانًا فهم المعلومات المنفصلة التي تم توفيرها لمدخل الخط.

تعتمد جودة الإشارات الأصلية (درجة انحدار الحواف، والشكل العام للنبضات) على جودة المرسل الذي يولد الإشارات في خط الاتصال. ومن أهم خصائص المرسل الطيفية، أي. التحلل الطيفي للإشارات الناتجة عنه. لتوليد نبضات مستطيلة عالية الجودة، من الضروري أن تكون الاستجابة الطيفية للمرسل ضيقة النطاق قدر الإمكان. على سبيل المثال، تتمتع ثنائيات الليزر بعرض طيفي أصغر بكثير (1-2 نانومتر) مقارنة بمصابيح LED (30-50 نانومتر) عند توليد نبضات، وبالتالي فإن تردد تعديل ثنائيات الليزر يمكن أن يكون أعلى بكثير من مصابيح LED.

مقاومة التخميد والموجات

يتم تقييم درجة تشويه الإشارات الجيبية بواسطة خطوط الاتصال باستخدام خصائص مثل التوهين وعرض النطاق الترددي.

يُظهر التوهين مدى انخفاض قوة الإشارة الجيبية المرجعية عند خرج خط الاتصال بالنسبة إلى قدرة الإشارة عند إدخال هذا الخط. يتم قياس التوهين A عادةً بالديسيبل (dB) ويتم حسابه باستخدام الصيغة التالية:

A = 10 lg P خارج / P في،

حيث P out هي قوة الإشارة عند خرج الخط، و P in هي قوة الإشارة عند مدخلها.

في حالة عدم وجود مكبرات صوت وسيطة، تكون قوة إشارة خرج الكابل دائمًا أقل من طاقة الإدخال، وبالتالي فإن توهين الكابل، كقاعدة عامة، له قيمة سلبية.

عادة ما تعتمد درجة توهين قوة الإشارة الجيبية أثناء مرورها عبر خط اتصال على تردد الجيبية، لذلك يتم إعطاء الخاصية الكاملة فقط من خلال اعتماد التوهين على التردد على النطاق بأكمله المستخدم عمليًا ( الشكل 3).

الشكل 3. التوهين مقابل التردد.

التوهين هو خاصية عامة لخط الاتصال، لأنه يسمح لنا بالحكم ليس على الشكل الدقيق للإشارة، بل على قوتها (النتيجة المتكاملة لشكل الإشارة). في الممارسة العملية، يعد التوهين سمة مهمة في وصف خطوط الاتصال: على وجه الخصوص، في معايير الكابلات، تعتبر هذه المعلمة واحدة من المعلمات الرئيسية.

في أغلب الأحيان، عند وصف معلمات خط الاتصال، يتم إعطاء قيم التوهين عند نقاط قليلة فقط من الاعتماد العام، حيث يتوافق كل منها مع تردد معين يتم قياس التوهين عنده. تسمى القيمة الفردية للتوهين بمعامل التوهين. باستخدام عدد قليل من القيم بدلا من ذلك الخصائص الكاملةيرتبط، من ناحية، بالرغبة في تبسيط القياسات عند التحقق من جودة الخط، ومن ناحية أخرى، التردد الأساسي إشارة مرسلةغالبًا ما يكون معروفًا مسبقًا - هذا هو التردد الذي يتمتع توافقه بأكبر سعة وقوة. ولذلك، يكفي معرفة مستوى التوهين عند تردد معين من أجل تقدير تشويه الإشارات المرسلة على طول الخط بشكل تقريبي. من الممكن إجراء تقديرات أكثر دقة بمعرفة التوهين عند ترددات مختلفة تقابل العديد من التوافقيات الأساسية للإشارة المرسلة.

كلما انخفض التوهين، زادت جودة خط الاتصال أو الكابل الذي يتم وضعه من خلاله. عادة، يتم تحديد التوهين للأقسام السلبية من خط الاتصال، الذي يتكون من الكابلات والمقاطع العرضية، دون مكبرات الصوت والمولدات. على سبيل المثال، كابل مزدوج مجدول من الفئة 5 للأسلاك الداخلية في المباني لجميع التقنيات تقريبًا الشبكات المحلية، يتميز بتوهين لا يقل عن -23.6 ديسيبل لتردد 100 ميجا هرتز وطول كابل 100 متر.

تم اختيار التردد 100 ميجاهرتز لأن الكبل الموجود في هذه الفئة مخصص لنقل البيانات بسرعة عالية والتي تحتوي إشاراتها على توافقيات كبيرة بتردد يبلغ حوالي 100 ميجاهرتز. يحتوي كبل الفئة 6 عالي الجودة بالفعل على توهين لا يقل عن -20.6 ديسيبل بتردد 100 ميجاهرتز، أي أن قوة الإشارة تنخفض إلى حد أقل. غالبًا ما يعطي التوثيق قيمًا مطلقة للتوهين، أي تم حذف علامته، نظرًا لأن التوهين يكون دائمًا سالبًا بالنسبة لقسم الخط المنفعل الذي لا يحتوي على مكبرات صوت ومولدات، على سبيل المثال، كابل مستمر.

يتميز الكبل البصري بمعدلات توهين أقل بكثير (بالقيمة المطلقة)، تتراوح عادة من 0.2 إلى 3 ديسيبل لطول كابل يبلغ 1000 متر. تتمتع جميع الألياف الضوئية تقريبًا باعتماد معقد على التوهين على الطول الموجي، مع ثلاثة ما يسمى ""نوافذ الشفافية"" يظهر مثال نموذجي في الشكل 4. وكما ترون، فإن مساحة الاستخدام الفعال للألياف الحديثة تقتصر على الأطوال الموجية 850 و1300 و1550 نانومتر، بينما توفر النافذة 1550 نانومتر أقل الخسائر، وبالتالي الحد الأقصى النطاق عند قدرة إرسال ثابتة وحساسية جهاز استقبال ثابتة. يحتوي الكابل متعدد الأوضاع المُنتج على أول نافذتين للشفافية، أي 850 و1300 نانومتر، ويحتوي الكابل أحادي الوضع على نافذتين للشفافية في النطاق 1310 و1550 نانومتر.

غالبًا ما تتميز قوة المرسل بالمستوى المطلق لقوة الإشارة. يتم قياس مستوى الطاقة، مثل التوهين، بالديسيبل. في هذه الحالة، القيمة الأساسية هي 1 ميغاواط. ولذلك، يتم حساب مستوى الطاقة p باستخدام الصيغة التالية:

P = 10 سجل P/1 ميجاوات [ديسيبل]،

حيث P هي قوة الإشارة بالمللي واط، وdBm هي وحدة مستوى الطاقة (ديسيبل لكل 1 ميجاوات).

المعلمة الثانوية المهمة لانتشار خط الاتصال النحاسي هي المعاوقة المميزة. تمثل هذه المعلمة المقاومة الكلية (المعقدة) التي تواجهها الموجة الكهرومغناطيسية ذات تردد معين عند الانتشار على طول دائرة متجانسة. يتم قياس المعاوقة المميزة بالأوم وتعتمد على المعلمات الأساسية لخط الاتصال مثل المقاومة النشطة والحث الخطي والسعة الخطية، وكذلك على تردد الإشارة نفسها. يجب أن تكون مقاومة خرج المرسل مطابقة للمقاومة المميزة للخط، وإلا فإن توهين الإشارة سيكون كبيرًا جدًا.

مناعة التدخل

تحدد مناعة الخط من الضوضاء قدرته على تقليل مستوى التداخل من البيئة الخارجية أو موصلات الكابل نفسه. ويعتمد ذلك على نوع الوسيط المادي المستخدم، وعلى وسائل التدريع ومنع التداخل للخط نفسه. خطوط الراديو هي الأقل مقاومة للتداخل؛ خطوط الكابلات لديها مقاومة جيدة وخطوط الألياف الضوئية، وهي غير حساسة للإشعاع الكهرومغناطيسي الخارجي، لديها مقاومة ممتازة. عادةً، يتم تقليل التداخل الناتج عن المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية عن طريق حماية و/أو لف الموصلات. تشير الكميات التي تميز مناعة الضوضاء إلى معلمات تأثير خط الاتصال.

المعلمات الأساسية لتأثير الكابلات النحاسية هي التوصيلات الكهربائية والمغناطيسية. يتم تحديد الاقتران الكهربائي بنسبة التيار المستحث في الدائرة المتأثرة إلى الجهد في الدائرة المؤثرة. الاقتران المغناطيسي هو علاقة القوة الدافعة الكهربائيةالمستحثة في الدائرة المؤثرة إلى التيار في الدائرة المؤثرة. سيتم إحداث نتيجة الاقتران الكهربائي والمغناطيسي إشارات (الحديث المتبادل) في الدائرة المتأثرة. تتميز مقاومة الكابل للتداخل بعدة معلمات مختلفة.

تحدد ميزة Near End Cross Talk (NEXT) استقرار الكبل عندما يحدث التداخل بسبب إشارة يتم إنشاؤها بواسطة جهاز إرسال متصل بأحد الأزواج المجاورة في نفس نهاية الكبل المتصل بجهاز الاستقبال الزوجي المتأثر. مؤشر NEXT، المعبر عنه بالديسيبل، يساوي 10 lg Pout/Pin، حيث Pout هي قوة إشارة الخرج، وPin هي قوة الإشارة المستحثة. كلما كانت قيمة NEXT أقل، كان الكابل أفضل. لذلك، بالنسبة للكابل الزوجي المجدول من الفئة 5، يجب أن يكون NEXT أفضل من -27 ديسيبل عند 100 ميجاهرتز.

يصف Far End Cross Talk (FEXT) مناعة الكابل ضد التداخل عندما يكون جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال متصلين بأطراف مختلفة من الكابل. من الواضح أن هذا المؤشر يجب أن يكون أفضل من المؤشر التالي، حيث أن الإشارة التي تصل إلى الطرف البعيد للكابل تضعف بسبب التوهين في كل زوج.

عادةً ما يتم استخدام مؤشرات NEXT وFEXT فيما يتعلق بكابل يتكون من عدة أزواج ملتوية، عندما يصل التداخل المتبادل بين زوج وآخر إلى قيم كبيرة. بالنسبة لكابل متحد المحور واحد (أي يتكون من قلب واحد محمي)، فإن هذا المؤشر لا معنى له؛ فهو لا ينطبق على الكابل المحوري المزدوج نظرًا لدرجة الحماية العالية لكل قلب. كما أن الألياف الضوئية لا تخلق أي تداخل ملحوظ مع بعضها البعض.

نظرًا لحقيقة أنه في بعض التقنيات الجديدة، يتم نقل البيانات في وقت واحد عبر عدة أزواج ملتوية مؤخرابدأ استخدام المؤشرات الموجزة (PowerSUM، PS) - PS NEXT وPS FEXT. إنها تعكس مقاومة الكبل لإجمالي طاقة التداخل على أحد أزواج الكبلات من جميع أزواج الإرسال الأخرى.

جداً خاصية مهمةوسيط النقل هو مؤشر حماية الكابل (ACR)، وهو الفرق بين مستويات الإشارة المفيدة والتداخل. كلما ارتفعت هذه القيمة، زادت سرعة نقل البيانات عبر الكابل المحدد.

دقة

تحدد موثوقية نقل البيانات احتمالية التشويه لكل بتة من البيانات المرسلة. في بعض الأحيان يُطلق على هذا المؤشر نفسه اسم معدل خطأ البت (BER). قيمة BER لقنوات الاتصال دون حماية إضافية من الأخطاء (على سبيل المثال، رموز التصحيح الذاتي أو البروتوكولات مع إعادة إرسال الإطارات التالفة) هي، كقاعدة عامة، 10-4-10-6، وفي خطوط اتصالات الألياف الضوئية - 10- 9. تشير قيمة الثقة في نقل البيانات، على سبيل المثال، 10-4 إلى أنه في المتوسط، من بين 10000 بت، يتم إساءة تفسير قيمة بت واحدة.

تحدث أخطاء البت بسبب وجود ضوضاء على الخط وبسبب تشويه شكل موجة الإشارة بسبب عرض النطاق الترددي المحدود للخط. لذلك، لزيادة موثوقية البيانات المرسلة، من الضروري زيادة درجة حصانة الضوضاء للخط، وتقليل مستوى الحديث المتبادل في الكابل، وكذلك استخدام خطوط الاتصال مع نطاق تردد تشغيل أوسع.

عرض النطاق الترددي

عرض النطاق الترددي هو سمة ثانوية أخرى. من ناحية، فإنه يعتمد بشكل مباشر على التوهين، ومن ناحية أخرى، فإنه يؤثر بشكل مباشر على مثل هذا المؤشر المهم لخط الاتصال باعتباره الحد الأقصى لسرعة نقل المعلومات الممكنة.

عرض النطاق الترددي هو نطاق مستمر من الترددات التي لا يتجاوز التوهين حدًا محددًا مسبقًا. بمعنى آخر، يحدد نطاق المرور نطاق ترددات الإشارة الجيبية التي يتم من خلالها إرسال هذه الإشارة عبر خط اتصال دون تشويه كبير (غالبًا ما تؤخذ الترددات على أنها الترددات المحددة، حيث تنخفض قوة إشارة الخرج إلى النصف بالنسبة إلى الإدخال، والذي يتوافق مع التوهين بمقدار -3 ديسيبل). كما سنرى أدناه، فإن عرض النطاق الترددي له التأثير الأكبر على أقصى سرعة ممكنة لنقل المعلومات عبر خط الاتصال.

وبالتالي، فإن استجابة السعة والتردد وعرض النطاق الترددي والتوهين هي خصائص عالمية، ومعرفتها تسمح لنا باستخلاص استنتاج حول كيفية نقل الإشارات من أي شكل من خلال خط الاتصال.

الإنتاجية

يعد عرض النطاق الترددي (عدد بتات المعلومات المرسلة لكل وحدة زمنية) وموثوقية نقل البيانات (احتمال تسليم بتة غير مشوهة أو احتمال تشويهها) محل اهتمام المطورين شبكة الكمبيوتربادئ ذي بدء، لأن هذه الخصائص تؤثر بشكل مباشر على أداء وموثوقية الشبكة التي تم إنشاؤها.

تعتمد إنتاجية وموثوقية نقل البيانات على خصائص الوسيط المادي وطريقة نقل البيانات. لذلك، من المستحيل الحديث عن صبيب خط الاتصال حتى يتم تعريف البروتوكول. المستوى الجسدي. يحدد إنتاجية الخط الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات الممكن عبر خط الاتصال. يتم قياسها بالبت في الثانية (bps)، وكذلك بالوحدات المشتقة - كيلوبت في الثانية (Kbps)، ميغابت في الثانية (Mbps)، غيغابت في الثانية (Gbps)، إلخ.

سعة خطوط الاتصال والاتصالات معدات الشبكةيتم قياسها تقليديًا بالبت في الثانية بدلاً من البايت في الثانية. ويرجع ذلك إلى أن البيانات في الشبكات يتم نقلها بشكل تسلسلي، أي شيئًا فشيئًا، وليس بالتوازي، بالبايت، كما يحدث بين الأجهزة داخل الكمبيوتر. وحدات القياس مثل كيلوبت أو ميجابت أو جيجابت، في تقنيات الشبكةتتوافق بشكل صارم مع قوى 10 (أي أن الكيلوبت يساوي 1000 بت، والميغابت تساوي 1,000,000 بت)، كما هو متعارف عليه في جميع فروع العلوم والتكنولوجيا، وليس إلى قوى 2 قريبة من هذه الأرقام، كما هو متعارف عليه في البرمجة، حيث البادئة "كيلو" هي 210 = 1024، و"ميجا" هي 220 = 1,048,576.

لا يعتمد إنتاجية خط الاتصال على خصائصه فقط، مثل التوهين وعرض النطاق الترددي، بل يعتمد أيضًا على طيف الإشارات المرسلة. إذا كانت التوافقيات الهامة للإشارة (أي تلك التوافقيات التي تساهم اتساعها بشكل رئيسي في الإشارة الناتجة) ضمن عرض النطاق الترددي للخط، فسيتم إرسال الإشارة بشكل جيد وسيكون جهاز الاستقبال قادرًا على التعرف بشكل صحيح على المعلومات المرسلة عبر الخط بواسطة الارسال. إذا تجاوزت التوافقيات الهامة عرض النطاق الترددي لخط الاتصال، فسوف تصبح الإشارة مشوهة بشكل كبير، وسوف يرتكب جهاز الاستقبال أخطاء عند التعرف على المعلومات، ولن تتمكن المعلومات نفسها في النهاية من الإرسال باستخدام النطاق الترددي المحدد.

طريقة ترميز المعلومات

يُطلق على اختيار طريقة تمثيل المعلومات المنفصلة في شكل إشارات يتم توفيرها لخط الاتصال اسم الترميز المادي أو الخطي.

يعتمد طيف الإشارات وسعة الخط على طريقة التشفير المختارة. لذا، بطرق مختلفةقد يتوافق الترميز مع عروض النطاق الترددي المختلفة. على سبيل المثال، كابل الزوج الملتوي من الفئة 3 قادر على نقل البيانات بمعدل نقل يبلغ 10 ميجابت في الثانية عند تشفير معيار الطبقة المادية 10BaseT و33 ميجابت في الثانية عند تشفير معيار 100BaseT4.

وفقا لنظرية المعلومات، يتم نقل المعلومات فقط من خلال تغيير مميز وغير متوقع في الإشارة المستقبلة. وبالتالي، فإن استقبال الجيوب الأنفية، حيث تظل السعة والمرحلة والتردد دون تغيير، لا يحمل معلومات، لأن التغيير في الإشارة، على الرغم من حدوثه، يمكن التنبؤ به بسهولة. وبالمثل، فإن النبضات الموجودة على ناقل ساعة الكمبيوتر لا تحمل معلومات، لأن تغيراتها ثابتة بمرور الوقت. لكن النبضات الموجودة على ناقل البيانات لا يمكن التنبؤ بها مسبقًا، لذا فهي تنقل المعلومات بين الكتل الفردية أو أجهزة الكمبيوتر.

تستخدم معظم طرق التشفير تغييرًا في أي معلمة للإشارة الدورية - التردد والسعة والطور للجيوب الأنفية، أو علامة احتمال تسلسل النبض. تُسمى الإشارة الدورية التي تتغير معلماتها بالإشارة الحاملة أو تردد الموجة الحاملة إذا تم استخدام الشكل الجيبي كإشارة.

إذا تغيرت الإشارة بحيث تختلف حالتان فقط من حالاتها، فإن أي تغيير فيها سوف يتوافق مع أصغر وحدة معلومات - قليلاً. إذا كان من الممكن أن تحتوي الإشارة على أكثر من حالتين مميزتين، فإن أي تغيير فيها يحتوي على عدة أجزاء من المعلومات.

يتم قياس عدد التغييرات في معلمة المعلومات للإشارة الحاملة الدورية في الثانية بالباود. تسمى الفترة الزمنية بين التغييرات المتجاورة في إشارة المعلومات دورة تشغيل المرسل.

سعة الخط بالبت في الثانية بشكل عام ليست نفس معدل الباود. يمكن أن يكون أعلى أو أقل من رقم الباود، وتعتمد هذه النسبة على طريقة التشفير.

عندما تحتوي الإشارة على أكثر من حالتين مميزتين، فإن الإنتاجية بالبت في الثانية ستكون أعلى من معدل الباود. على سبيل المثال، إذا كانت معلمات المعلومات هي الطور والسعة للجيوب الأنفية (وتم التمييز بين حالات الطور الأربعة - عند 00 و900 و1800 و2700 وقيمتين لسعة الإشارة)، فيمكن أن تحتوي إشارة المعلومات على ثماني حالات مميزة. في هذه الحالة، يعمل المودم بسرعة 2400 باود (مع تردد الساعة 2400 هرتز)، ينقل المعلومات بسرعة 7200 بت في الثانية، لأنه مع تغيير إشارة واحدة يتم إرسال ثلاث بتات من المعلومات.

عند استخدام إشارات ذات حالتين يمكن تمييزهما، فإن الصورة المعاكسة ممكنة. يحدث هذا غالبًا لأنه لكي يتعرف جهاز الاستقبال بشكل موثوق على معلومات المستخدم، يتم تشفير كل بت في التسلسل باستخدام عدة تغييرات على معلمة المعلومات لإشارة الناقل. على سبيل المثال، عند تشفير قيمة بت واحدة بنبضة ذات قطبية موجبة، وقيمة بت صفر مع نبضة ذات قطبية سالبة إشارة جسديةيغير حالته مرتين لكل بتة مرسلة. وبهذا التشفير، تكون سعة الخط نصف عدد إشارات الباود المرسلة على طول الخط.

لا يتأثر إنتاجية الخط بالتشفير المادي فحسب، بل أيضًا بالتشفير المنطقي. يتم إجراؤه قبل التشفير المادي، وهو يتضمن استبدال بتات المعلومات الأصلية بتسلسل جديد من البتات التي تحمل نفس المعلومات، ولكن لها أيضًا خصائص إضافية، ولا سيما قدرة الجانب المتلقي على اكتشاف الأخطاء في البيانات المستلمة. إن مرافقة كل بايت من معلومات المصدر مع بتة تكافؤ واحدة هي طريقة تشفير منطقية شائعة الاستخدام عند إرسال البيانات باستخدام أجهزة المودم. مثال آخر على الترميز المنطقي هو تشفير البيانات، مما يضمن سريتها عند نقلها عبر قنوات الاتصال العامة. في التشفير المنطقي، غالبًا ما يتم استبدال التسلسل الأصلي للبتات بتسلسل أطول، وبالتالي فإن سعة القناة بالنسبة إلى معلومات مفيدةوفي نفس الوقت يتناقص.

ناتاليا أوليفر كاتبة عمود في Journal of Network Solutions/LAN. ويمكن الاتصال بها على: [البريد الإلكتروني محمي]. فيكتور أوليفر هو كبير المتخصصين في شركة Uni Corporation. ويمكن الاتصال به على:

2. أنظمة الاتصالات وخصائصها الرئيسية

2.1. المفاهيم والتعاريف الأساسية

إن هدف الإرسال في أي نظام اتصالات هو رسالة تحمل بعض المعلومات.

في أنظمة نقل الرسائل، يكون المحتوى الدلالي لمفاهيم المعلومات والرسالة متقاربًا جدًا.

بشكل عام، تُفهم المعلومات على أنها مجموعة من المعلومات حول أي أحداث أو ظواهر أو أشياء. لنقل أو تخزين المعلومات، يتم استخدام علامات (رموز) مختلفة للتعبير عن (تمثيل) المعلومات بشكل ما. يمكن أن تكون هذه حروفًا وأرقامًا وإيماءات ورسومات ورموزًا رياضية أو موسيقية وكلمات وعبارات من الكلام البشري وتطبيقات مختلفة لأشكال الاهتزازات الكهربائية وما إلى ذلك.

تشير الرسالة إلى النموذج الذي يتم تقديم المعلومات به. وبعبارة أخرى، الرسالة هي شيء يجب نقله. تسمى مجموعة الرسائل المحتملة مع خصائصها الاحتمالية مجموعة رسائل.يقوم مصدر الرسالة بتحديد الرسائل من المجموعة. عملية الاختيار عشوائية. ولا يُعرف مسبقًا ما هي الرسالة التي سيتم إرسالها. يتم التمييز بين الرسائل المنفصلة والمستمرة.

يتم تشكيل الرسائل المنفصلة نتيجة للإخراج المتسلسل من المصدر العناصر الفردية- علامات. يتم استدعاء العديد من العلامات المختلفة أبجدية مصدر الرسالة، وعدد الحروف هو حجم الأبجدية.وعلى وجه الخصوص، يمكن أن تكون الإشارات عبارة عن حروف من لغة طبيعية أو اصطناعية تستوفي قواعد معينة للترابط.

الرسائل المخصصة للمعالجة في الكمبيوتر نظم المعلومات، وعادة ما تسمى البيانات.

الرسالة عبارة عن سلسلة من الحالات مصدر المعلوماتتتكشف في الوقت المناسب. اعتمادًا على ما إذا كانت مجموعة حالات مصدر المعلومات قابلة للعد أو محدودة (بقوة الأبجدية M) أو تقبل حالاتها من سلسلة معينة من القيم المحتملة، يتم تقسيم المصادر إلى

منفصلة ومستمرة (التناظرية). تحتمنفصلة من المفهوم أن مصدر المعلومات هو كائن ما يتلقى واحدًا منه في وقت معينم حالات مجموعة منفصلة. يمكن للمصدر المستمر في كل لحظة من الزمن أن يأخذ حالة من عدد لا حصر له من حالاته. يتم تقديم مفهوم مصدر الرسالة وفقًا لذلك، ويمكن تقسيم جميع المصادر الممكنة إلى منفصلة ومستمرة.

لنقل رسالة عبر مسافة، يجب أن يكون هناك نوع من الناقل، الناقل المادي. على هذا النحو، يتم استخدام الوسائل والعمليات الفيزيائية الثابتة أو الديناميكية. بدني

تسمى العملية المستخدمة كحامل للرسائل وعرض الرسالة التي يتم إرسالها بالإشارة.

يتم ضمان عرض الرسالة من خلال تغيير أي كمية مادية تميز العملية. هذه القيمة

معلمة المعلومات للإشارة.

الإشارات، مثل الرسائل، يمكن أن تكون مستمرة أو منفصلة. يمكن أن تستغرق معلمة المعلومات للإشارة المستمرة بمرور الوقت أيًا منها القيم اللحظيةضمن حدود معينة. غالبًا ما تسمى الإشارة المستمرة بالتناظرية. تتميز الإشارة المنفصلة بعدد محدود من قيم معلمات المعلومات. غالبًا ما تأخذ هذه المعلمة قيمتين فقط.

في أنظمة الاتصالات، تُستخدم الإشارات الكهربائية كحامل لنقل الرسائل عبر مسافة، نظرًا لأنها تتمتع بأعلى سرعة انتشار (تقترب من سرعة الضوء في الفراغ - 3,108 م/ث).

يمكن استخدام أي عملية مادية تتغير وفقًا للرسالة المرسلة كإشارة. من المهم أن الإشارة ليست العملية المادية نفسها، ولكن التغيير في المعلمات الفردية لهذه العملية. يتم تحديد هذه التغييرات من خلال الرسالة التي تحملها هذه الإشارة.

في كثير من الحالات، تعكس الإشارة العمليات المؤقتة التي تحدث في بعض الأنظمة. ولذلك، فإن وصف إشارة معينة قد يكون بمثابة وظيفة من وظائف الزمن. بعد أن حددنا هذه الوظيفة بطريقة أو بأخرى، قمنا بتعريف الإشارة. ومع ذلك، هذا وصف كاملالإشارة ليست مطلوبة دائمًا. لحل عدد من المشاكل، أكثر من وصف عامفي شكل عدة معلمات معممة تميز الخصائص الأساسية للإشارة، على غرار الطريقة التي يتم بها ذلك في أنظمة النقل.

تقنية نقل المعلومات هي في جوهرها تقنية نقل (إرسال) الإشارات عبر قنوات الاتصال. ولذلك، فمن المستحسن تحديد معلمات الإشارة الأساسية من وجهة نظر إرسالها. هذه المعلمات هي مدة الإشارة والمدى الديناميكي وعرض الطيف.

كل إشارة، تعتبر عملية زمنية، لها بداية ونهاية. لهذا السبب مدة الإشارة Tهي المعلمة الطبيعية التي تحدد الفاصل الزمني الذي توجد فيه الإشارة.

خصائص الإشارة خلال فترة وجودها هي النطاق الديناميكي ومعدل تغير الإشارة.

النطاق الديناميكييتم تعريفها على أنها نسبة أعلى قدرة إشارة لحظية إلى أدنى:

Ä = 10 lg P c كحد أقصى، (ديسيبل).

ف كمين

النطاق الديناميكي لخطاب المتحدث هو 25 ÷ 30 ديسيبل صوتي

الفرقة – 45 ÷ 55 ديسيبل، الأوركسترا السيمفونية – 65 ÷ 75 ديسيبل.

في في الظروف الحقيقية، يحدث التداخل دائمًا. ويتطلب النقل المرضي أن يتجاوز الحد الأدنى لقوة الإشارة قوة التداخل. تحدد نسبة الإشارة إلى الضوضاء القوة النسبية للإشارة. وعادة ما يتم تحديد لوغاريتم هذه النسبة، وهو ما يسمى فائض الإشارة على الضوضاء. يتم أخذ هذا الفائض كمعلمة ثانية للإشارة. المعلمة الثالثة هيعرض طيف الإشارة F.تعطي هذه القيمة فكرة عن معدل تغير الإشارة خلال فترة وجودها. يمكن أن يمتد طيف الإشارة على نطاق ترددي كبير جدًا. ومع ذلك، بالنسبة لمعظم الإشارات، من الممكن تحديد نطاق التردد الذي تتركز فيه طاقتها الرئيسية. يحدد هذا النطاق عرض طيف الإشارة.

في في تكنولوجيا الاتصالات، غالبًا ما يكون طيف الإشارة محدودًا بشكل متعمد. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المعدات وخط الاتصال لها نطاق ترددي محدود. الطيف محدود بناءً على تشويه الإشارة المسموح به. على سبيل المثال، متى الاتصالات الهاتفيةويجب توافر شرطين: أن يكون الكلام واضحا، وأن يتمكن المراسلون من التعرف على بعضهم البعض بالصوت. ولتلبية هذه الشروط، يمكن أن يقتصر طيف إشارة الكلام على نطاق من 300 إلى 3400 هرتز. إن نقل نطاق أوسع من الكلام في هذه الحالة أمر غير عملي، لأن هذا يؤدي إلى تعقيدات فنية وزيادة التكاليف.

السمة الفيزيائية الأكثر عمومية للإشارة هي حجم الإشارة:

إذا كانت ν ≥ 1، تسمى الإشارات نطاقًا ضيقًا (بسيطًا). إذا ν >> 1، إذن – النطاق العريض (معقد).

في ظل الظروف الطبيعية، تنتشر الإشارات التي تنشئها وتستقبلها الكائنات الحية في جميع أنحاء بيئتها. يمكن استدعاء هذه البيئة قناة نقل الرسائل .دعونا نلاحظ على الفور أنه حتى

V في مثل هذا النظام البسيط للإرسال، من المعتاد أن يكون هناك تداخل في القناة، أي. الإشارات الناتجة عن مصادر خارجية. مع ظهور الحاجة إلى النقل السريع للرسائل لمسافات طويلة، أصبح لدى الشخص حاجة لاستخدام الأجهزة المختلفة ("الوسائل التقنية"). في أنظمة النقل الحديثة

V تُستخدم التيارات الكهربائية أو الفولتية، وكذلك التذبذبات الكهرومغناطيسية، كحاملات معلومات فيزيائية.

عند نقل الرسائل، هناك حاجة لاستخدام وسائل تقنية مثل أجهزة الاستشعار - المحولات المختلفة

العمليات الفيزيائية إلى تيارات كهربائية منخفضة التردد تسمى الإشارات الأولية(على سبيل المثال، الميكروفون، فيديوكون)؛ أجهزة الترميز رسائل منفصلة، تستخدم لغرض مطابقة قوة الأبجدية المصدر M وعدد رموز التعليمات البرمجية المستخدمة في قناة الإرسال، ولأغراض ضمان موثوقية الإرسال العالية؛ أجهزة لتعديل الموجات الحاملة للإشارات عالية التردد بالإشارات الأولية. نظرًا لأن المتلقي يدرك الرسالة، كقاعدة عامة، بالشكل الذي يتم تقديمه عند إخراج المصدر الأصلي، فإن نظام الإرسال يتطلب وسائل تقنية مثل مزيل التشكيل، وحدة فك التشفير، التي تحول بشكل عكسي الإشارات عالية التردد إلى نظائرها الأولية، إشارات منخفضة التردد إلى نظائرها من الرسائل الأصلية ( على سبيل المثال، باستخدام مكبر الصوت، وشريط سينمائي، وما إلى ذلك).

2.2. أنظمة الاتصالات

تسمى مجموعة الوسائل التقنية (الأجهزة والبرامج) وبيئة التوزيع اللازمة لنقل الرسالة من المصدر إلى المتلقي بنظام الاتصالات. في المخططات الوظيفية وتطبيقاتها، يتم دمج العقد مثل المشفر والمغير في جهاز الإرسال؛ وبالمثل، يتم دمج مزيل التشكيل ووحدة فك التشفير في جهاز واحد- المتلقي. يظهر في الشكل مخطط وظيفي نموذجي، بما في ذلك المكونات الرئيسية لنظام الاتصالات. 1.2. إن خط الاتصال المحدد هنا، والذي يتم تحديده في كثير من الحالات مع قناة الإرسال، مصمم لنقل الإشارات بأقل قدر ممكن من فقدان شدتها من المرسل إلى المستقبل. في أنظمة الاتصالات الكهربائية، خط الاتصال، على وجه الخصوص، هو زوج من الأسلاك أو كابل أو دليل موجي؛ في أنظمة الاتصالات الراديوية، هو منطقة من الفضاء تنتشر فيها الموجات الكهرومغناطيسية من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال.

يتم تحديد التداخل w(t)، الموجود حتماً في نظام الاتصال، في خط الاتصال، مما يؤدي إلى تشويه عشوائي وغير متوقع لشكل الإشارة المرسلة.

أرز. 2.1. مخطط كتلة معمم لنظام الاتصالات السلكية واللاسلكية

يعالج المستقبل الإشارة المستقبلة x (t) المشوهة بسبب التداخل، ويعيد بناء الرسالة المرسلة u (t) منها. عادة، يقوم جهاز الاستقبال بتنفيذ العمليات العكسية لتلك التي يتم إجراؤها على جهاز الإرسال.

تسمى قناة الاتصال عادة مجموعة من الوسائل التقنية المستخدمة لنقل رسالة من مصدر إلى المستهلك. وهذه الوسائل هي جهاز الإرسال وخط الاتصال وجهاز الاستقبال.

قناة الاتصال مع المصدر وشكل المستهلك نظام نقل ومعالجة المعلومات. يميز أنظمة نقل الرسائل المنفصلة(على سبيل المثال، نظام الاتصالات التلغراف) و أنظمة نقل الرسائل المستمرة(أنظمة البث الإذاعي، والتلفزيون، والهاتف، وما إلى ذلك). هناك أيضًا أنظمة اتصالات من النوع المختلط يتم من خلالها إرسال الرسائل المستمرة إشارات منفصلة. وتشمل هذه الأنظمة، على سبيل المثال، أنظمة تعديل كود النبض.

عند نقل الرسائل في اتجاه واحد من المرسل إلى المتلقي، أو من نقطة إلى أخرى، يتم استخدام قناة اتصال أحادية الاتجاه من نقطة إلى نقطة. إذا قام المصدر والمتلقي بتغيير الأماكن بالتناوب، فمن الضروري لتبادل الإشارات استخدام قناة اتصال بديلة ثنائية الاتجاه، مما يسمح بالإرسال في الاتجاهين وفي الاتجاه المعاكس (وضع الإرسال نصف المزدوج). يتم توفير فرص أكبر للتبادل من خلال قناة اتصال متزامنة ثنائية الاتجاه، مما يضمن النقل المتزامن للإشارات في اتجاهين متعاكسين (وضع الإرسال المزدوج).

يُطلق على نظام الاتصالات اسم متعدد القنوات إذا كان يوفر إرسالًا مستقلاً متبادلاً لعدة رسائل واحدة تلو الأخرى قناة عامةالاتصالات.

إذا كان من الضروري تبادل الرسائل بين العديد من المرسلين والمستلمين، الذين يطلق عليهم في هذه الحالة المستخدمين أو المشتركين، فمن الضروري إنشاء أنظمة نقل الرسائل (MTS) مع عدد كبير من قنوات الاتصال. وهذا يؤدي إلى مفهوم نظام نقل وتوزيع الرسائل (MTDS)، أي. أنظمة الاتصالات بالمعنى الواسع. يُطلق على مثل هذا النظام عادةً اسم شبكة الاتصالات (الاتصالات) أو شبكة المعلومات أو شبكة الرسائل. مثال على SPRS هو شبكة متصلة بالكامل (الشكل 1.1)، حيث ترتبط نقاط النهاية (EP) ببعضها البعض وفقًا لمبدأ "كل إلى كل".

الشكل 2.2. شبكة نقل المعلومات متصلة بالكامل

هذه الشبكة غير مبدلة، ويتم الاتصال بين المشتركين عبر القنوات المخصصة بشكل دائم (غير مبدلة). يتم ضمان توزيع المعلومات في مثل هذه الشبكات من خلال طرق أو إجراءات وصول خاصة للتحكم في نقل المعلومات، والتي تعمل على إعلام المشتركين الذين سيتبادلون الرسائل. مع زيادة عدد المشتركين في شبكة متعددة النقاط، تزداد التأخيرات في نقل المعلومات بشكل كبير، وفي الشبكات المتصلة بالكامل يزيد عدد خطوط الاتصال وحجم المعدات بشكل كبير. ويرتبط حل هذه المشاكل باستخدام الشبكات المحولة SPRS، حيث يتواصل المشتركون مع بعضهم البعض ليس بشكل مباشر، ولكن من خلال عقدة تحويل واحدة أو أكثر (SM).

وبالتالي، فإن SPRS المبدلة عبارة عن مجموعة من OP وعقد التبديل وخطوط الاتصال التي تربط بينها.

تتمثل المهمة الرئيسية لـ SPRS الحديثة في تزويد مجموعة واسعة من المستخدمين (الأشخاص أو المؤسسات) بمجموعة متنوعة من خدمات المعلومات، والتي تتضمن في المقام الأول التسليم الفعال للرسائل من نقطة إلى أخرى، مع تلبية متطلبات السرعة والإخلاص والكمون والموثوقية والتكلفة.

تمت دراسة الخصائص الإحصائية لتدفق المكالمات باستخدام أساليب نظرية الطابور على وجه الخصوص نظريات المرور عن بعد.تتيح هذه النظرية تحديد متطلبات تبديل الأجهزة وعدد الخطوط التي تضمن جودة اتصال مرضية لنسبة معينة من حالات الفشل أو وقت الانتظار.

على سبيل المثال، يعتمد الحمل على شبكة الهاتف على العدد ووقت حدوثه ومدته المحادثات الهاتفية.

تُفهم كثافة الحمل على أنها التوقع الرياضي للحمل الوارد لكل وحدة زمنية (في الاتصالات الهاتفية - ساعة واحدة).

يتم استخدام Erlang (درس مدته ساعة واحدة) كوحدة لقياس شدة الحمل. يتغير الحمل على مدار اليوم؛ وتسمى ساعة التحميل الأكبر CHN. يوفر كل مشترك في المتوسط ​​​​حمولة في حدود 0.06 ...

0.15 إيرل. من هذه القيم يتم حسابه شبكة الهاتفوأنظمة التبديل الخاصة به.

مصدر المعلومات في نظام الاتصالات (انظر الشكل 2.1) هو مرسل الرسالة، والمستهلك هو متلقيها. في بعض أنظمة نقل المعلومات، يمكن أن يكون مصدر المعلومات ومستهلكها شخصًا، بينما في أنظمة أخرى - أنواع مختلفة من الأجهزة الأوتوماتيكية وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك.

يتضمن تحويل الرسالة إلى إشارة ثلاث عمليات:

– التحويل من الشكل غير الكهربائي إلى الشكل الكهربائي؛

– الترميز الأولي؛

– التحويل من أجل مطابقة خصائص الإشارة مع خصائص قناة الاتصال.

يمكن أن تكون هذه العمليات الثلاث مستقلة أو مجتمعة.

في المرحلة الأولى، يتم تحويل الرسالة باستخدام أجهزة الاستشعار إلى كمية كهربائية - إشارة أولية.

إشارات الاتصالات الأساسية الرئيسية هي: الهاتف (الصوت)، البث الصوتي، الفاكس، التلفزيون، التلغراف، نقل البيانات (على سبيل المثال، إدخال النص من لوحة المفاتيح).

لكي تتوافق الرسالة المستلمة بشكل أكثر دقة مع الرسالة المرسلة، فمن المستحسن إرسال الإشارات في شكل منفصل. الإشارات التناظريةيتم تحويلها إلى قيم منفصلة عن طريق عملية تكميم يتم فيها تقسيم نطاق مستمر من قيم الإشارة إلى مجالات منفصلة بحيث يتم استبدال جميع قيم الإشارة التي تقع ضمن أحد هذه المجالات بقيمة منفصلة واحدة. في هذه الحالة، يتم التكميم ليس فقط وفقًا لبعض معلمات الإشارة، على سبيل المثال، السعة، ولكن أيضًا وفقًا للوقت.

تتكون المرحلة الثانية من تحويل الرسالة إلى إشارة - التشفير - من تحويل الحروف والأرقام والعلامات إلى مجموعات معينة من الرموز المنفصلة الأولية، تسمى مجموعات التعليمات البرمجية أو الكلمات. تسمى قاعدة هذا التحويل بالرمز. الغرض من التشفير، كقاعدة عامة، هو تنسيق مصدر الرسائل مع قنوات الاتصال، مما يوفر إما أقصى سرعة ممكنة لنقل المعلومات أو حصانة معينة من الضوضاء. ويتم التنسيق مع مراعاة الخصائص الإحصائية لمصدر الرسالة وطبيعة تأثير التداخل.

في المرحلة الثالثة، يتم تحويل الإشارات الأولية u (t) إلى إشارات ملائمة للإرسال عبر خط اتصال (في الشكل والقدرة والتردد وما إلى ذلك. ويتم تنفيذ هذه العمليات في جهاز الإرسال. وفي أبسط الحالات، قد يحتوي جهاز الإرسال على مضخم للإشارات الأولية أو مرشح فقط، مما يحد من نطاق الترددات المرسلة. في معظم الحالات، يكون المرسل عبارة عن مولد حامل (حامل) ومُعدِّل. وتتكون عملية التشكيل من التحكم في معلمات الموجة الحاملة باستخدام الإشارة الأولية u (. t عند خرج المرسل نحصل على إشارة معدلة s (u، t).

يسمى نظام نقل المعلومات متعدد القنوات إذا كان يوفر إرسالًا مستقلاً متبادلًا لعدة رسائل عبر قناة اتصال مشتركة واحدة.

يمكن وصف قناة الاتصال بنفس طريقة الإشارة، من خلال ثلاث معلمات: الوقت الذي ترسل فيه القناة، والمدى الديناميكي، وعرض النطاق الترددي للقناة. بالنسبة لنقل الإشارة غير المشوهة، يجب ألا تقل سعة القناة V k عن حجم الإشارة.

السمات المشتركة للقنوات المختلفة هي كما يلي. أولاً، يمكن اعتبار معظم القنوات خطية. في مثل هذه القنوات، تكون إشارة الخرج ببساطة عبارة عن مجموع إشارات الدخل (مبدأ التراكب). ثانيا، عند إخراج القناة، حتى في حالة عدم وجود إشارة مفيدة، هناك دائما ضجيج. ثالثًا، عندما يتم إرسال الإشارة عبر قناة ما، فإنها تتعرض لتأخير زمني وتوهين في المستوى. وأخيرًا، في القنوات الحقيقية، هناك دائمًا تشوهات في الإشارة بسبب عيوب القناة.

يمكن كتابة الإشارة عند مخرج القناة بالشكل التالي:

س (ر) = μ ث (ر − τ) + ث (ر)،

حيث s (t) - إشارة عند دخل القناة؛ ث (ر) - التداخل؛ μ وτ هي الكميات التي تميز زمن التوهين والتأخير للإشارة.

2.3. المؤشرات الرئيسية لجودة عمل نظام الاتصالات

بناءً على الغرض من أي نظام اتصالات - نقل المعلومات من المصدر إلى المستهلك - فمن الممكن تقييم أداء النظام من خلال مؤشرين: جودة وكمية المعلومات المرسلة. وترتبط هذه المؤشرات ارتباطا وثيقا.

يتم تقييم جودة المعلومات المرسلة عادةً من خلال موثوقية (إخلاص) إرسال الرسالة. من الناحية الكمية، تتميز الموثوقية بدرجة مراسلات الرسالة المستلمة مع الرسالة المرسلة. يحدث انخفاض في الموثوقية في قناة الاتصال بسبب التداخل والتشويه. ولكن نظرًا لأنه من الممكن، من حيث المبدأ، تعويض التشويه في القناة، وفي القنوات المصممة بشكل صحيح تكون صغيرة جدًا، فإن السبب الرئيسي لانخفاض الموثوقية هو التداخل. وبالتالي، فإن دقة نقل الرسالة ترتبط ارتباطًا وثيقًا مناعة الضوضاءالأنظمة، أي. قدرتها على مقاومة التأثيرات المتداخلة للإشارات الدخيلة. كلما زادت مقاومة النظام للضوضاء، زادت دقة الإرسال التي يوفرها لخصائص معينة من التأثيرات المتداخلة وقوة معينة للإشارات المرسلة التي تعكس حالة المصدر. يتم اختيار المقياس الكمي للمصداقية بشكل مختلف اعتمادًا على طبيعة الرسالة.

إذا كانت الرسالة عبارة عن تسلسل منفصل لعناصر من مجموعة محدودة، فإن تأثير التداخل يتجلى في حقيقة أنه بدلاً من العنصر المرسل فعليًا، قد يتم استقبال بعض العناصر الأخرى. هذا الحدث يسمى خطأ. كمقياس كمي للموثوقية، يمكننا أن نأخذ احتمال الخطأ p أو أي دالة متزايدة لهذا الاحتمال.

يمكن أن يكون المقياس غير المباشر للجودة هو تقييم درجة تشويه شكل الإشارات القياسية المستقبلة (تشوه الحافة، والسحق، والتقلبات الأمامية، وما إلى ذلك). يتم أيضًا تطبيع هذه التشوهات للقنوات المنفصلة. هناك علاقات بسيطة لتحويل تشوه شكل الموجة إلى احتمال الخطأ.

عند إرسال رسائل مستمرة، يمكن أن تكون درجة مراسلات الرسالة المستلمة v (t) مع u (t) المرسلة قيمة معينة ε، وهو انحراف v عن u. غالبًا ما يتم اعتماد معيار الانحراف المعياري، والذي يتم التعبير عنه بالعلاقة:

ε 2 = 1 T ∫ [ v (t ) − u (t ) ] 2 dt . T0

يأخذ الانحراف المعياري ε 2 في الاعتبار التأثير على الرسالة المستقبلة ν (t) لكل من التداخل وجميع أنواع التشوهات (الخطية وغير الخطية).

تعتمد موثوقية الإرسال على نسبة قدرة الإشارة إلى التداخل. وكلما ارتفعت هذه النسبة، انخفض احتمال الخطأ (كلما زادت الموثوقية).

بالنسبة لشدة ضوضاء معينة، يكون احتمال الخطأ أقل، كلما زادت الإشارات المقابلة للعناصر المختلفة للرسالة عن بعضها البعض. ويتمثل التحدي في اختيار الإشارات ذات الاختلافات الكبيرة للإرسال.

تعتمد الموثوقية أيضًا على طريقة الاستقبال. تحتاج إلى اختيار طريقة الإدارة التي بأفضل طريقة ممكنةيدرك الفرق بين الإشارات لنسبة إشارة إلى ضوضاء معينة. يمكن لجهاز الاستقبال المصمم بشكل صحيح أن يزيد نسبة الإشارة إلى التداخل بشكل كبير.

يتم إجراء تقييم غير مباشر لجودة إرسال الرسائل المستمرة من خلال خصائص القنوات (التردد، السعة، المرحلة، مستوى التداخل، وما إلى ذلك)، من خلال بعض معلمات الإشارات والتداخل (معدل التشويه، نسبة الإشارة إلى التداخل ، وما إلى ذلك) من خلال رسائل الإدراك الذاتي. على سبيل المثال، يمكن تقييم جودة الاتصالات الهاتفية من خلال وضوح الكلام.

هناك اختلافات كبيرة بين أنظمة نقل الرسائل المنفصلة والمستمرة. في الأنظمة التناظرية، أي تأثير تداخل، حتى لو كان صغيرًا، على الإشارة يؤدي إلى تشويه المعلمة المشكَّلة، يستلزم دائمًا إدخال خطأ مناظر في الرسالة. في أنظمة إرسال الرسائل المنفصلة، ​​يحدث الخطأ فقط عندما يتم إعادة إنتاج (تحديد) الإشارة بشكل غير صحيح، ويحدث هذا فقط مع التشوهات الكبيرة نسبيًا.

في نظرية مناعة الضوضاء التي طورها ف.أ. يوضح Kotelnikov أنه بالنسبة لطريقة تشفير وتعديل معينة، هناك حد أقصى (محتمل) مناعة للضوضاء، والتي يمكن تحقيقها في جهاز الاستقبال الحقيقي، ولكن لا يمكن تجاوزها. يُطلق على جهاز الاستقبال الذي يحقق مناعة محتملة للضوضاء جهاز الاستقبال الأمثل.

جنبا إلى جنب مع الموثوقية (حصانة الضوضاء)، فإن المؤشر الأكثر أهمية لتشغيل نظام الاتصالات هو سرعة الإرسال.في أنظمة إرسال الرسائل المنفصلة، ​​يتم قياس السرعة بعدد الرموز الثنائية المرسلة في الثانية R. وبالنسبة لقناة واحدة، يتم تحديد سرعة الإرسال من خلال العلاقة

R = 1 سجل 2 م،

حيث T هي مدة الإشارة الأولية؛ م - قاعدة الكود. بالنسبة لـ m = 2 لدينا R = 1/T = v، Baud.

عادةً ما يُطلق على الحد الأقصى لسرعة الإرسال الممكنة R max

إنتاجية النظام. يتم تقدير قدرة نظام نقل الرسائل التناظرية من خلال عدد المحادثات الهاتفية أو البرامج الإذاعية أو التلفزيونية التي يتم إرسالها في وقت واحد.

لا ينبغي الخلط بين سعة النظام R max و

سعة قناة الاتصال ج (انظر الفصل 4). إن إنتاجية نظام الاتصالات هي مفهوم تقني يميز المعدات المستخدمة، في حين أن إنتاجية القناة تحدد القدرات المحتملة للقناة لنقل المعلومات. في الأنظمة الحقيقية، معدل النقلر دائما أقل من سعة القناةمع. تثبت نظرية المعلومات أنه عندماص ≥ ج ومن الممكن العثور على طرق الإرسال وطرق الاستقبال المقابلة التي يمكن من خلالها جعل موثوقية الإرسال كبيرة حسب الرغبة.

ويترتب على ما تمت مناقشته أن كمية ونوعية المعلومات المرسلة في قناة الاتصال يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال التداخل في القناة. لذلك، عند تصميم وتشغيل أنظمة الاتصالات، من الضروري تحقيق ليس فقط تشوهات صغيرة في الإشارة الأولية المستقبلة، ولكن أيضًا زيادة محددة في الإشارة على التداخل. عادةً ما يتم تسوية نسبة الإشارة إلى التداخل للإشارات الأولية المستقبلة.

من الخصائص المهمة لنظام الاتصالات الكمون. يُفهم التأخير على أنه الحد الأقصى للوقت المنقضي بين لحظة إرسال الرسالة من المصدر إلى إدخال جهاز الإرسال ولحظة إصدار الرسالة المستعادة بواسطة جهاز الاستقبال. ويعتمد التأخير أولاً على طبيعة القناة وطولها، وثانياً على مدة المعالجة في أجهزة الإرسال والاستقبال.

أسئلة أمنية

1. ما المقصود بالرسالة والإشارة؟

2. رسم مخطط وظيفي لنظام نقل المعلومات.

3. ما هي قناة الاتصال؟ ما هي أنواع القنوات التي تعرفها؟

4. كيف يتم تحويل الرسالة المستمرة إلى إشارة؟

5. ما هي سلامة الإرسال وكيف يتم قياسها؟

6. تحديد الخصائص الرئيسية للإشارة؟

7. ما هو التشكيل؟

8. كيف يتم استعادة الرسالة المرسلة إلى جهاز الاستقبال؟

9. ما هي المعلمات التي تحدد جودة نقل المعلومات وكمية المعلومات المرسلة؟

10. ما هو المقصود من إنتاجية نظام الاتصالات؟

المؤشرات الرئيسية لنظام الاتصالات:

1) موثوقية نقل الرسالة.

تسمى درجة المراسلات بين الرسالة المستلمة والمرسلة بموثوقية الإرسال.

عند إرسال رسائل منفصلة، ​​يتم تحديد الموثوقية من خلال معدل الخطأ.

أين هو عدد عناصر الرسالة المستلمة بشكل خاطئ، -العدد الإجماليعناصر الرسالة.

تكرار الأخطاء عشوائي.

عند إرسال رسائل مستمرة، يتميز الفرق بين الرسالة المرسلة والمستقبلة بوجود خطأ عشوائي.

الرسالة المستلمة، x(t)-الرسالة المستلمة؛

تداخل عشوائي في مخرجات نظام الاتصالات.

غالبًا ما يتم استخدام معيار الجذر التربيعي للخطأ (RMSE).

يتم تحديد جذر متوسط ​​مربع الخطأ بواسطة:

متوسط ​​قوة التدخل؛

متوسط ​​قوة الإشارة المفيدة.

P(- كثافة أحادية البعد للضوضاء الاحتمالية.

عتبة التدخل المحددة.

جسديًا، تتوافق هذه الحالة مع الغياب الاحتمالي لما يسمى بالخطأ الشاذ، أي. خطأ قد يكون له عدم تطابق للمستلم.

على سبيل المثال: فشل النظام على المدى القصير، والضوضاء النبضية، وما إلى ذلك.

2) مناعة الضوضاء.

يفترض نقل المعلومات بالموثوقية المطلوبة تشغيلًا موثوقًا لنظام الاتصالات، وهذا ممكن إذا كان نظام الاتصال يتمتع بموثوقية عالية، أي: قدرة الأجهزة والأجهزة على أداء الوظائف الموكلة إليها لفترة طويلة وتوفير الحصانة اللازمة للضوضاء - القدرة على تحمل تأثيرات التداخل.

تعتمد المناعة ضد الضوضاء على عوامل:

1) طرق التنفيذ العملي لنظام الاتصالات.

2) قاعدة العنصر.

3) إنتاج وتكنولوجيا المعدات؛

4) ظروف التشغيل.

5) مبادئ بناء نظام الاتصالات، الخ.

يتم قياس موثوقية نظام الاتصالات من خلال احتمالية أداء الجهاز لوظائفه خلال فترة زمنية معينة.

تعد نسبة الإشارة إلى الضوضاء أحد العوامل التي تقيم مناعة الضوضاء لنظام الاتصالات:

كلما انخفضت نسبة الإشارة إلى الضوضاء المطلوبة، زادت مناعة الضوضاء لنظام الاتصالات.

3) سرعة نقل المعلومات.

إذا تم نقل الرسائل المستمرة في الوقت الحقيقي. ومع ذلك، فمن المستحسن في كثير من الأحيان تسجيل رسالة ثم إرسالها بسرعة تختلف إلى حد ما عن وقت إنشائها. وهذا يسمح بالاستخدام الفعال لقنوات الاتصال.

عدديًا، يتم تحديد سرعة الإرسال من خلال كمية المعلومات الواردة من المرسل إلى المستلم في ثانية واحدة. تقاس بالبت في الثانية.

السرعة تعتمد:

1) من الرسالة وخصائصها الإحصائية؛

2) خصائص قناة الاتصال.

3) التشويه والتداخل في القناة.

في كثير من الأحيان، عند إرسال رسائل منفصلة، ​​يتم استخدام مفهوم سرعة النقل الفني لوصف خصائص أجهزة نظام الاتصالات.

يتم تقييم الحد الأقصى لسرعة الإرسال الممكنة من خلال سعة القناة، والتي يتم تحديدها رقميًا من خلال الحد الأقصى لكمية المعلومات المنقولة عبرها في ثانية واحدة.

نطاق التردد الفعال لقناة الاتصال؛

متوسط ​​قوة التدخل

4) كفاءة نظام الاتصالات.

لتقييم جودة العمل، يتم استخدام المؤشرات المتعلقة بالتكلفة.

1) الطاقة؛

2) نطاق التردد.

3) تكلفة المعدات.

4) الوزن والحجم، الخ.

تسمى مجموعة الخصائص التي تميز كفاءة النظام من وجهة نظر التكلفة كفاءة نظام الاتصالات.

لاختيار نظام اتصالات على أساس الكفاءة، يتم استخدام معايير، مع مراعاة بعض القيود المحددة مسبقًا على بعض معلمات وخصائص نظام الاتصالات.

معيار تكلفة الوحدة -هذه هي المعايير التي يتم بموجبها تقييم أنظمة الاتصالات بتكلفة إرسال 1 بت من المعلومات بموثوقية معينة.

استهلاك الطاقة محددة، حيث

طاقة الإشارة عند دخل جهاز الاستقبال المستهلكة في إرسال 1 بت؛

الكثافة الطيفية للتداخل.

استهلاك قطاع معين، حيث

عرض النطاق الترددي المكافئ لنظام الاتصالات؛

معدل الباود R (بت * ثانية).

ويمكن اعتبار القيمة بمثابة مؤشرات لأداء نظام الاتصالات.

1.3 تصنيف الأنظمة وخطوط نقل المعلومات.

علامات التصنيف:

1) النطاق (أنظمة الهاتف، نقل البيانات، التلفزيون، القياس عن بعد)؛

2) حسب شكل الرسالة (منفصلة، ​​مستمرة)؛

3) بالمظهر إشارة الخط(مستمر، نبض)؛

4) عن طريق تشغيل نطاق التردد وعرض النطاق الترددي (النطاق الضيق، النطاق العريض)؛

5) حسب نوع الاتصال (الهاتف الثابت، المحمول)؛

6) وفق مبدأ الضغط والفصل (الزمن، التردد، الكود).

تنقسم جميع أنظمة الاتصالات إلى مجموعتين:

1) أنظمة مع الانتشار الحر للإشارات.

يتناسب مستوى تشتت الإشارة مع مربع المسافة بين المرسل والمستقبل (هندسة الراديو).

2) أنظمة الانتشار الاتجاهي للإشارات.

انتشار الإشارة القسري. يتم استخدام الأجهزة لهذا الغرض. ولا تتبدد الطاقة الموجودة فيها، بل يمتصها جهاز التوجيه. الأنظمة مستقرة ومثالية من وجهة نظر الموثوقية. الحل الأمثل لمشكلة التوافق الكهرومغناطيسي هو الإنتاجية العالية. ومع ذلك، فإن هذه الأنظمة مكلفة للغاية وتتطلب إنشاء نقاط ترحيل تضخيم.

المشاكل:

1) مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي، والتداخل؛

2) الكفاءة العالية والمرونة والتنقل.

تنقسم الأنظمة ذات الانتشار الحر للإشارات إلى:

1) الأنظمة ذات المعلمات الثابتة - الأنظمة التي لا تخضع فيها معلمات الإشارة التي تمر عبر وسط الانتشار لتغييرات عشوائية كبيرة، باستثناء الطور (أنظمة اتصالات مرحل الراديو، الاتصالات الفضائية- تعمل في نطاق الطول الموجي بالسنتيمتر).

2) الأنظمة ذات المعلمات العشوائية - تتغير معلمات الإشارة أثناء مرورها عبر الوسط. هذه التغييرات في جهاز الاستقبال أو في الأنظمة ذات الموجة المنعكسة أو المباشرة (الموجة القصيرة أنظمة الإشارةالخضوع للتلاشي العميق).

مع الطول الموجي l=3-10 أمتار، تنعكس إشارات الراديو جيدًا من طبقة الأيونوسفير، مما يسمح لها بالانتشار لمسافة تزيد عن 2000 كيلومتر.

في ل<3 метров радиоволны распространяются в пределах видимости.

تصنيف الموجة:

امتحان الدولة

(امتحان الدولة)

السؤال رقم 3 "قنوات الاتصال. تصنيف قنوات الاتصال. معلمات قناة الاتصال. شرط إرسال الإشارة عبر قناة اتصال."

(بلياسكين)

قناة التواصل . 3

تصنيف. 5

خصائص (معلمات) قنوات الاتصال. 10

شرط إرسال الإشارات عبر قنوات الاتصال. 13

الأدب. 14

قناة التواصل

قناة التواصل- نظام من الوسائل التقنية وبيئة انتشار الإشارة لنقل الرسائل (وليس البيانات فقط) من المصدر إلى المتلقي (والعكس). قناة الاتصال، مفهومة بالمعنى الضيق ( مسار الاتصالات)، يمثل فقط وسيلة انتشار الإشارة المادية، على سبيل المثال، خط اتصال فعلي.

تم تصميم قناة الاتصال لنقل الإشارات بين الأجهزة البعيدة. تحمل الإشارات معلومات مخصصة للعرض على المستخدم (الشخص) أو للاستخدام بواسطة برامج تطبيقات الكمبيوتر.

تتضمن قناة الاتصال المكونات التالية:

1) جهاز الإرسال.

2) جهاز الاستقبال.

3) وسيلة نقل ذات طبيعة فيزيائية مختلفة (الشكل 1).

تصل الإشارة التي يولدها المرسل وتحمل المعلومات، بعد مرورها عبر وسط الإرسال، إلى مدخل جهاز الاستقبال. بعد ذلك، يتم فصل المعلومات عن الإشارة ونقلها إلى المستهلك. ويتم اختيار الطبيعة الفيزيائية للإشارة بحيث يمكنها الانتشار عبر وسط الإرسال بأقل قدر من التوهين والتشويه. الإشارة ضرورية كحامل للمعلومات، فهي في حد ذاتها لا تحمل معلومات.

الشكل 1. قناة التواصل (الخيار رقم 1)

الشكل 2 قناة الاتصال (الخيار رقم 2)

أولئك. هذه (القناة) هي جهاز تقني (تكنولوجيا + بيئة).

تصنيف

سيكون هناك بالضبط ثلاثة أنواع من التصنيفات. اختر حسب الذوق واللون:

التصنيف رقم 1:

هناك أنواع عديدة من قنوات الاتصال، وأكثرها شيوعاً القنوات السلكيةالاتصالات ( الجوي والكابل والأليافالخ) و قنوات الاتصال الإذاعية (التروبوسفير، الأقمار الصناعيةإلخ.). وعادةً ما تكون هذه القنوات مؤهلة بناءً على خصائص إشارات الإدخال والإخراج، وكذلك على التغيرات في خصائص الإشارات اعتمادًا على الظواهر التي تحدث في القناة مثل خبو الإشارات وتوهينها.

بناءً على نوع وسيلة التوزيع تنقسم قنوات الاتصال إلى:

سلكي؛

صوتي.

بصري؛

الأشعة تحت الحمراء.

قنوات الراديو.

وتصنف قنوات الاتصال أيضًا إلى:

· مستمر (إشارات مستمرة عند مدخل ومخرج القناة)،

· منفصلة أو رقمية (عند إدخال وإخراج القناة - إشارات منفصلة)،

منفصل مستمر (عند إدخال القناة توجد إشارات مستمرة، وعند الإخراج توجد إشارات منفصلة)،

· منفصلة ومستمرة (إشارات منفصلة عند مدخل القناة، وإشارات مستمرة عند الإخراج).

يمكن أن تكون القنوات مثل خطيو غير خطية, مؤقتو الزمانية المكانية.

ممكن تصنيف قنوات الاتصال بواسطة نطاق التردد .

أنظمة نقل المعلومات هي قناة واحدةو متعدد القنوات. يتم تحديد نوع النظام من خلال قناة الاتصال. إذا تم بناء نظام اتصال على نفس النوع من قنوات الاتصال، فسيتم تحديد اسمه من خلال الاسم النموذجي للقنوات. وبخلاف ذلك، يتم استخدام تفاصيل ميزات التصنيف.

التصنيف رقم 2 (مزيد من التفاصيل):

1. التصنيف حسب نطاق الترددات المستخدمة

Ø الكيلومتر (DV) 1-10 كم، 30-300 كيلو هرتز؛

Ø هكتومتري (HW) 100-1000 م، 300-3000 كيلو هرتز؛

Ø الديكامتر (HF) 10-100 م، 3-30 ميجاهرتز؛

Ø العداد (MV) 1-10 م، 30-300 ميجاهرتز؛

Ø UHF (UHF) 10-100 سم، 300-3000 ميجا هرتز؛

Ø موجة سنتيمترية (SMV) 1-10 سم، 3-30 جيجا هرتز؛

Ø موجة ملليمتر (MMW) 1-10 مم، 30-300 جيجا هرتز؛

Ø مقياس الديسيميليتر (DMMV) 0.1-1 مم، 300-3000 جيجا هرتز.

2. وفقا لاتجاه خطوط الاتصال

- موجه (يتم استخدام موصلات مختلفة):

Ø محوري،

Ø أزواج ملتوية تعتمد على الموصلات النحاسية،

Ø الألياف الضوئية.

- متعدد الاتجاهات (روابط الراديو)؛

Ø خط البصر

Ø التروبوسفير.

Ø الغلاف الأيوني

Ø الفضاء؛

Ø مرحل راديوي (إعادة الإرسال على موجات الراديو الأقصر والديسيمتر).

3. حسب نوع الرسائل المرسلة:

Ø التلغراف.

Ø الهاتف.

Ø نقل البيانات.

Ø الفاكس.

4. حسب نوع الإشارات:

Ø التناظرية.

Ø رقمي؛

Ø نبض.

5. حسب نوع التعديل (التلاعب)

- في أنظمة الاتصالات التناظرية:

Ø مع تعديل السعة.

Ø مع تعديل نطاق واحد؛

Ø مع تعديل التردد.

- في أنظمة الاتصالات الرقمية:

Ø مع التلاعب بالسعة.

Ø مع مفتاح تحويل التردد.

Ø مع التلاعب المرحلة.

Ø مع مفتاح إزاحة الطور النسبي؛

Ø مع المفاتيح النغمية (تتعامل العناصر الفردية مع تذبذب الموجة الحاملة الفرعية (النغمة)، وبعد ذلك يتم تنفيذ المعالجة بتردد أعلى).

6. وفقا لقيمة قاعدة إشارة الراديو

Ø النطاق العريض (B>> 1)؛

Ø النطاق الضيق (ب»1).

7. حسب عدد الرسائل المرسلة في وقت واحد

Ø قناة واحدة؛

Ø متعدد القنوات (التردد، الوقت، تقسيم كود القنوات)؛

8. عن طريق تبادل الرسائل

Ø من جانب واحد.

Ø الثنائية.
9. بأمر تبادل الرسائل

Ø الاتصالات البسيطة- اتصال لاسلكي ثنائي الاتجاه، حيث يتم إرسال واستقبال كل محطة راديو بالتناوب؛

Ø الاتصالات المزدوجة- يتم الإرسال والاستقبال في وقت واحد (الأكثر كفاءة)؛

Ø اتصال نصف مزدوج- يشير إلى الإرسال البسيط الذي يوفر الانتقال التلقائي من الإرسال إلى الاستقبال وإمكانية سؤال المراسل مرة أخرى.

10. طرق حماية المعلومات المرسلة

Ø الاتصال المفتوح.

Ø اتصال مغلق (سري).

11. حسب درجة أتمتة تبادل المعلومات

Ø غير آلي - يتم التحكم في محطة الراديو وتبادل الرسائل من قبل المشغل؛

Ø آلي - يتم إدخال المعلومات يدويًا فقط؛

Ø تلقائي - تتم عملية المراسلة بين جهاز أوتوماتيكي وجهاز كمبيوتر دون مشاركة المشغل.

التصنيف رقم 3 (قد يتكرر شيء ما):

1. حسب الغرض

هاتف

تلغراف

تلفزيون

البث

2. بواسطة اتجاه الإرسال

Simplex (الإرسال في اتجاه واحد فقط)

أحادي الاتجاه (الإرسال بالتناوب في كلا الاتجاهين)

دوبلكس (إرسال متزامن في كلا الاتجاهين)

3. حسب طبيعة خط الاتصال

ميكانيكية

هيدروليكي

الصوتية

الكهربائية (السلكية)

راديو (لاسلكي)

بصري

4. حسب طبيعة الإشارات عند مدخلات ومخرجات قناة الاتصال

تناظري (مستمر)

منفصلة في الوقت المناسب

منفصلة حسب مستوى الإشارة

رقمي (منفصل في الوقت والمستوى)

5. حسب عدد القنوات لكل خط اتصال

قناة واحدة

متعدد القنوات

ورسم آخر هنا:

الشكل 3. تصنيف خطوط الاتصال.

خصائص (معلمات) قنوات الاتصال

1. وظيفة نقل القناة: المقدمة في النموذج استجابة تردد السعة (AFC)ويوضح كيف تتضاءل سعة الشكل الجيبي عند خرج قناة الاتصال مقارنة بالسعة عند مدخلها لجميع الترددات الممكنة للإشارة المرسلة. يظهر الشكل 4 استجابة تردد السعة المقيسة للقناة. تتيح لك معرفة استجابة تردد السعة للقناة الحقيقية تحديد شكل إشارة الخرج لأي إشارة دخل تقريبًا. للقيام بذلك، من الضروري العثور على طيف إشارة الدخل، وتحويل سعة التوافقيات المكونة لها وفقًا لخاصية تردد السعة، ثم العثور على شكل إشارة الخرج عن طريق إضافة التوافقيات المحولة. للتحقق تجريبيًا من استجابة تردد السعة، من الضروري اختبار القناة باستخدام الجيوب الأنفية المرجعية (المتساوية في السعة) على نطاق التردد بأكمله من الصفر إلى بعض القيمة القصوى التي يمكن العثور عليها في إشارات الإدخال. علاوة على ذلك، يجب تغيير وتيرة الجيوب الأنفية المدخلة في خطوات صغيرة، مما يعني أن عدد التجارب يجب أن يكون كبيرًا.

- نسبة طيف إشارة الخرج إلى المدخلات
- عرض النطاق الترددي

الشكل 4: استجابة تردد السعة الطبيعية للقناة

2. عرض النطاق الترددي: هي خاصية مشتقة من استجابة التردد. وهو يمثل نطاقًا مستمرًا من الترددات التي تتجاوز فيها نسبة سعة إشارة الخرج إلى المدخلات حدًا محددًا مسبقًا، أي أن عرض النطاق الترددي يحدد نطاق ترددات الإشارة التي تنتقل عندها هذه الإشارة عبر قناة اتصال دون تشويه كبير . عادة، يتم قياس عرض النطاق الترددي عند 0.7 من قيمة استجابة التردد القصوى. عرض النطاق الترددي له التأثير الأكبر على أقصى سرعة ممكنة لنقل المعلومات عبر قناة الاتصال.

3. التوهين: يتم تعريفه على أنه الانخفاض النسبي في سعة أو قوة الإشارة عندما يتم إرسال إشارة بتردد معين عبر قناة. في كثير من الأحيان، عند تشغيل القناة، يكون التردد الأساسي للإشارة المرسلة معروفًا مسبقًا، أي التردد الذي يتمتع توافقه بأكبر سعة وقوة. لذلك، يكفي معرفة التوهين عند هذا التردد لتقدير تشويه الإشارات المرسلة عبر القناة بشكل تقريبي. من الممكن الحصول على تقديرات أكثر دقة بمعرفة التوهين عند عدة ترددات تقابل العديد من التوافقيات الأساسية للإشارة المرسلة.

يتم قياس التوهين عادةً بالديسيبل (dB) ويتم حسابه باستخدام الصيغة التالية: ، أين

قوة الإشارة عند مخرج القناة،

قوة الإشارة عند مدخل القناة.

يتم حساب التوهين دائمًا لتردد معين ويرتبط بطول القناة. ومن الناحية العملية، يتم استخدام مفهوم "التوهين الخطي" دائمًا، أي. توهين الإشارة لكل وحدة طول قناة، على سبيل المثال، التوهين 0.1 ديسيبل/متر.

4. معدل الباود: يحدد عدد البتات المرسلة عبر القناة لكل وحدة زمنية. يتم قياسه بالبت في الثانية - أجزاءوكذلك الوحدات المشتقة: كيلوبت/ثانية، ميجابت/ثانية، جيجابت/ثانية. وتعتمد سرعة الإرسال على عرض نطاق القناة ومستوى الضوضاء ونوع التشفير والتشكيل.

5. مناعة ضوضاء القناة: يميز قدرته على توفير نقل الإشارة في ظروف التداخل. وينقسم التدخل عادة إلى داخلي(يمثل الضوضاء الحرارية للمعدات) و خارجي(إنها متنوعة و تعتمد على وسيلة الإرسال). تعتمد مناعة القناة ضد الضوضاء على الأجهزة والحلول الخوارزمية لمعالجة الإشارة المستقبلة، والتي تكون مضمنة في جهاز الإرسال والاستقبال. مناعة الضوضاءنقل الإشارات عبر القناة يمكن زيادتهابسبب الترميز والمعالجة الخاصةإشارة.

6. النطاق الديناميكي : لوغاريتم نسبة القدرة القصوى للإشارات المرسلة بواسطة القناة إلى الحد الأدنى.

7. مناعة الضوضاء: هذه هي الحصانة من الضوضاء، أي. مناعة الضوضاء.