Каналы связи: Спутниковая Связь - (реферат)
Дата добавления: март 2006г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
(Новочеркасский политехнический институт)
Факультет: Информационных Технологий и Управления
Кафедра: Автоматики и Телемеханики
Специальность: Управление и информатика в технических системах
РЕФЕРАТ
по информатике
На тему: Каналы связи
Выполнил студент I - 1а Свинарев Т. И... Ф. И. О.
Руководитель ассистент Малашенко Л. И.
Должность, звание Ф. И. О.
Консультант ассистент Малашенко Л. И.
Должность, звание Ф. И. О.
К защите Защита принята с оценкой
“______” ______________2000г. ____________________________
___________________________ “_____”________________2000г.
Подпись ____________________________
Подпись
Новочеркасск 2000
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ 3 1. 1 Сетевые устройства и средства коммуникаций 5
2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ. 7 2. 1. Особенности использования спутниковых каналов. 7
2. 2. Передача сигналов в аналоговой форме. 8
2. 3. Передача сигналов в цифровой форме. 8
2. 4. Передача ТВ-сигналов в цифровой форме. 8
2. 5. Передача циркулярных сигналов . 9
2. 6. Методы коммутации и передачи данных в ССС 9
2. 6. 1. Системы с коммутацией каналов с временным уплотнением 10 2. 6. 2. Коммутация пакетов. 11
2. 7. Многостанционный доступ в ССС. 11
2. 7. 1. Описание основных методов многостанционного доступа. 12 2. 7. 1. 1. Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР). 12 2. 7. 1. 2. Доступ с временным разделением (МДВР). 12
2. 7. 1. 3. Доступ с кодовым разделением (МДКР). 13
2. 7. 2. Сравнительное сопоставление основных методов. 13
2. 8. Земные станции (ЗС) спутниковых систем связи. 15
2. 8. 1. Антенны ЗС. 15
2. 8. 2. Построение типовой ЗС. 15
2. 8. 3. Малые ЗС. 16
2. 9. Бортовые ретрансляторы ССС. 17
2. 9. 1. Антенны. 18
2. 9. 2. Ретрансляторы. 18
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 19
ВВЕДЕНИЕ
В нашей стране создается единая автоматизированная система связи. Для этого развиваются, совершенствуются и находят новые области применения различные технические средства связи.
Еще недавно междугородняя телефонная связь осуществлялась исключительно по воздушным линиям связи; при этом на надежность связи влияли грозы и возможность обледенения проводов. В настоящее время все шире применяются кабельные и радиорелейные линии, повышается уровень автоматизации связи. Все разнообразие используемых в технике и быту систем связи, в основном радиосвязи, можно свести к трем видам, отличающимся способами передачи сигнала от передатчика к приемнику. В первом случае используется ненаправленная радиосвязь от передатчика к приемнику, типичная для широкого вещания радио и телевидения. Такой способ радиосвязи имеет то преимущество, что позволяет охватить практически неограниченное число абонентов - потребителей информации. Недостатками такого способа являются неэкономное использование мощностей передатчика и мешающее влияния на другие аналогичные радиосистемы. В тех случаях, когда число абонентов ограничено и нет необходимости в широковещании, используется передача сигнала с помощью направленно излучающих антенн, а также при помощи специальных устройств, называемых линиями передачи сигнала. В широковещательной связи обычно используется однонаправленная передача сигнала от радиостанции к потребителю, при направленной же связи, как правило, применяется двусторонняя связь, то есть на каждом конце системы связи имеются и передатчик и приемник ( приемопередатчик - ПП). При направленной связи не нужны передатчики большой мощности, и их можно установить на обоих концах системы. При направленной магистральной связи на дальние расстояния через пространства и в линиях передачи используются ретрансляторы, которые ставятся вдоль трассы. Они усиливают сигнал, очищают его от помех и передают дальше. Рассмотрим принципы работы основных видов линий передачи сигналов, начиная от двухпроводной линии, которая начала применятся в начале нашего века и кое-где в сельских местностях используется до сих пор для передачи телеграфных и телефонных сигналов, и кончая современной волоконно-оптической линией, которая наряду с космической (спутниковой) связью, несомненно, составит связь будущего.
1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ВИДОВ
ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
Двухпроводная линия: провода подвешиваются на столбах, расстояние между которыми порядка метра. Применяется для передачи сигналов на волнах порядка сотен и более метров, что соответствует частотам в диапазоне практически от 0 до 1 МГц. Используется для трансляции местного радиовещания. Электрический кабель. Эл. каб. делятся на низкочастотные и высокочастотные, одножильные и многожильные. Кабеля применяются для передачи сигналов на частотах до 1 ГГц, что соответствует длинам волн от 30 см и более. Примером может служить телевизионный кабель, соединяющий антенну с телевизионным приемником.
Метрический волновод представляет собой полую металлическую трубку круглого или прямоугольного сечения. Электр. волны могут распространятся по волноводу отражаясь от стенок. Металл. волноводы получили применение в качестве линий передачи сантиметровых и миллиметровых волн. Круглый волновод не получил применение для дальней связи, так как требуется выполнить прямолинейность трассы. Это оказалось очень дорогостоящим.
Диэлектрический волновод - это стержень из диэлектрического материала, в котором могут распространятся электромагнитные волны с малыми потерями. Они получили применения для передачи сигнала на миллиметровых волнах на сравнительно короткие расстояния (метры, десятки метров). Они оказались чрезвычайно перспективными для применения в диапазоне световых волн, точнее, в диапазоне инфракрасных волн с длиной волны порядка микрометра. Радиорелейная линия. Чтобы обеспечить передачу сигнала за пределы прямой видимости, антенны с ретрансляторами помещали на высоко летящие объекты: самолеты и спутники, а также на специальные мачты высотой до 100 метров, устанавливаемые вдоль трассы на расстоянии 40-50 км друг от друга. Радиорелейные линии сейчас широко применяются. Их можно увидеть вдоль магистральных шоссе и железнодорожных линий.
Лучеводная линия. В коротковолновой части миллиметрового диапазона волн, субмиллиметровом диапазоне и вплоть до светового диапазона используются лучеводные линии передач. Представляют собой рад линз на подставках в свободном пространстве или помещенных в трубу, выполняющую роль механической защиты. Как и волноводные, лучеводные линии не нашли широкого применения в качестве магистральных линий дальней связи, прежде всего по экономическим причинам. Слишком дорого обходится прокладка таких линий из-за требований к точности установки линз или зеркал. Земля“дышит”, и линзы смещаются. Волоконно-оптическая линия. Основу вол. -опт. линии составляет волоконно-оптический кабель, главным элементов которого является волоконный световод -стеклянное волокно из высококачественного оптического стекла. Стекла оказались более прозрачными в инфракрасном диапазоне.
В настоящее время глубоко начались развиваться компьютерные сети. С помощью их можно осуществить практически любой способ передачи информации.
1. 1 Сетевые устройства и средства коммуникаций
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
• стоимость монтажа и обслуживания,
• скорость передачи информации,
• ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров)),
• безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.
Витая пара.
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и бес проблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т. е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель.
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.
Широкополосный коаксиальный кабель.
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1, 5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Еthernet-кабель.
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор. Сheapernеt-кабель.
Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с. При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала Оптоволоконные линии.
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.
Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице 1: Показатели
Среда передачи данных
Двух жильный кабель – витая пара
Коаксиальный кабель
Оптоволоконный кабель
Цена
Невысокая
Относительно высокая
Высокая
Наращивание
Очень простое
Проблематично
Простое
Защита от прослушивания
Незначительная
Хорошая
Высокая
Показатели
Среда передачи данных
Двух жильный кабель – витая пара
Коаксиальный кабель
Оптоволоконный кабель
Проблемы с заземлением
Нет
Возможны
Нет
Восприимчивость к помехам
Существует
Существует
Отсутствует
Таблица 1
2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
В СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ
2. 1. Особенности использования спутниковых каналов
Сеть связи, как правило, строится по иерархическому принципу с несколькими уровнями коммутации. Для передачи различных видов информации вводится типовая номенклатура каналов и трактов. За основу приняты канал тональной частоты с полосой 300.... 3400 Гц и эквивалентный ему цифровой канал со скоростью 64 Кбит/с. В сети образуются также каналы передачи звукового вещания, ТВ и другие широкополосные каналы.
При использовании в сети спутниковых участков необходимо учитывать их особенность, связанную с физической природой спутникового канала' - достигающее 260 мс время распространения сигнала между двумя ЗС через ИСЗ на ГО. При появлении в телефонном канале двух и более спутниковых участков качество связи ухудшается из-за влияния эхо-сигнала, длительного ответа (до более, чем 1, 2 с) и возможного нарушения системы автоматического установления соединении Для предотвращения появления двойных скачков вводят определенные ограничения на использование спутниковых каналов.
К настоящему времени спутниковая связь используется в двух основных областях передача Циркулярной информации большому числу абонентов или широковещательная передача (ТВ- и звуковое вещание, передача газет) и организация магистральных линий связи большой протяженности. Вес большее распространение находят новые услуги, под которыми подразумевают передачу по спутниковым каналам различной информации для всех потребителей или определенных их групп: конференц-связь с участием двух или большего числа абонентов, телефорумы, ТВ-системы с медленной разверткой, ТВВЧ, телетекст, передачи видеотеатра, учебные, профессиональные услуги по обеспечению местных библиотек, пакетная передача цифровой информации передача массивов . данных для ЭВМ, факсимиле, телекс, электронная почта, финансовая информация, объявления и пр. Рост общей пропускной у способности, расширение услуг ввод в эксплуатацию новых видов и типов каналов связи является характерным для развивающихся спутниковых систем связи.
2. 2. Передача сигналов в аналоговой форме
Передача сигналов в аналоговой форме (ТВ, многоканальная телефония) обычно осуществляется с применением частотной модуляции (ЧМ), требующей по сравнению с амплитудной модуляцией существенно меньшей мощности передатчика, что особенно важно для спутниковых систем. Сигналы, дискретные по природе (телеграфия, данные), передаются по аналоговым каналам методом вторичного уплотнения, неэффективным с точки зрения использования пропускной способности канала. Преимуществом аналоговой передачи является более простое оборудование, особенно при передаче ТВ-сигналов.
2. 3. Передача сигналов в цифровой форме
В последние годы преимущественное развитие получило использование в ССС цифровых методов передачи, обладающих следующими преимуществами: - более высокой пропускной способностью ССС путем использования оптимальных методов модуляции и кодирования;
- возможностью более полного использования статистических характеристик передаваемого сообщения для повышения пропускной способности системы; - более эффективной передачей дискретных сигналов.
Для передачи по цифровым каналам аналоговые сигналы подвергаются аналого-цифровому преобразованию. К наиболее распространенным видам аналого-цифрового преобразования можно отнести импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), дифференциальную и адаптивную дифференциальную ИКМ, дельта-модуляцию, адаптивную дельта-модуляцию . Исследования показали, что качественные показатели речи в междугородных каналах обеспечиваются при ИКМ со скоростью передачи 64 Кбит/с, методы низкоскоростного кодирования позволяют снизить эту скорость до 32 Кбит/с.
Эффективным средством повышения пропускной способности системы телефонной связи является статистическое уплотнение, основанное на использовании естественных пауз в разговоре двух абонентов. Дальнейшее повышение пропускной способности ствола ретранслятора может быть достигнуто применением помехоустойчивого кодирования, которое позволяет уменьшить требуемое отношение сигнал/шум. 2. 4. Передача ТВ-сигналов в цифровой форме
Передача ТВ-сигналов в цифровой форме по спутниковым каналам не нашла еще широкого применения. Оборудование остается пока достаточно сложным и дорогим. Более перспективными на первом этапе оказываются комбинированные цифро-аналоговые методы, когда часть информации передается в аналоговой, часть - в цифровой форме (сигналы синхронизации и звукового сопровождения). Одной из новых форм использования ССС является организация конференц-связи, призванной повысить производительность труда управленческого персонала. В США более 110 компаний имеют системы конференц-связи со своими отделениями и филиалами, действуют такие системы в Японии и создаются в других странах. Изображение, как правило, передается с пониженным качеством и требует существенно меньшей (1, 2 Мбит/с) пропускной способности канала, чем при вещательном ТВ (34 Мбит/с).
2. 5. Передача циркулярных сигналов (широковещательная передача) Сигналы звукового сопровождения ТВ и звукового вещания в традиционных системах с ЧМ передаются обычно совместно с сигналом изображения на поднесущих частотах, расположенных выше его спектра. Лля достижения необходимой помехозащищенности передача осуществляется методом ЧМ поднесущей. Таким способом удается организавать не более трех звуковых каналов. В отечественных системах "Орбита" и "Москва" передаются сигналы изображения газетных полос, занимающих полосу частот 240 кГц. Приемная станция может устанавливаться непосредственно в типографии.
Страницы: 1, 2
