Пути обеспечения высокой скорости передачи информации

 

 

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное учреждение образовательное

высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и

информатики»

(СибГУТИ)

Кафедра Передача дискретных сообщений и метрологии (ПДСиМ)

 

11.03.02 Инфокоммуникационные  технологии и системы связи,

профиль Сети связи и системы коммутации

(очная  форма обучения)

 

Пути обеспечения высокой скорости передачи информации

 

реферат

по дисциплине «Основы инфокоммуникационных технологий»

 

Выполнил:

студент ФАЭС,

гр. А-54        /А.К.Словягин/

«__» _________ 2015 г.    (подпись)

 

Проверил:

проф. каф. ПДСиМ      /О.Г Мелентьев/

«__» _________ 2015 г.    (подпись)

 

 

Новосибирск 2015 

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

 

Что такое информация? Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе обозначает сведение, разъяснение, ознакомление. Но в информатике в основном под информацией понимается сообщение, снижающее степень неопределенности знаний о состоянии предметов или явлений.

Во время всего развития систем связи была и остаётся, по сей день проблема высокой скорости передачи данных на большие расстояния, при не больших потерях информации.

Но для того чтобы в материальном мире происходил обмен информацией, ее преобразование и передача, должны существовать носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель информации. Канал связи представляет собой среду, в которой происходит передача информации. Канал связи объединяет источник и получателя информации в единую информационную систему.

 

Именно канал связи (среда), в большей степени влияет на скорость передачи данных.

В дискретном (цифровом) канале передачи информации скорость передачи информации находится в прямой зависимости от произведения следующих величин: скорость модуляции и среднее количество информации переносимое одним единичным элементом.

Рассмотрим данные величины подробнее.

 

 

 

1 Скорость передачи информации

 

1.1 Формула для нахождения скорости передачи информации и формула для нахождения максимально возможной скорости передачи информации

 

 

Где R – Скорость передачи информации (количество информации, передаваемое за 1 секунду) [бит/сек];

B – скорость модуляции (телеграфирования) (количество единичных элементов, передаваемых в одну секунду) [Бод];

I – среднее количество информации переносимое одним единичным элементом [бит/сек].

 

 

Максимально возможное значение скорости передачи информации по каналу называется пропускной способностью канала и находится по следующей формуле:

С=2∆Flog(1+Pc/Pп);

Где С – пропускная способность канала;

2∆F – полоса пропускания канала;

Pc – мощность сигнала;

Pп – мощность помех.

Исходя из этой формулы, можно сделать вывод: для повышения максимально возможной, а за одно и средней скорости передачи информации, требуется, чтобы полоса пропускания сигнала была наибольшей и отношение мощности сигнала к мощности помех было аналогично наибольшим.

 

1.2. Полоса пропускания сигнала

Полосой пропускания (частот) канала (линии) связи называется диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) канала достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения.

Полоса пропускания для канала (линии) связи определяется как область частот в окрестности f0, в которой амплитуда сигнала (напряжение или ток) уменьшается не более чем в (в 2 раза для мощности) по сравнению с максимальным значением, что примерно соответствует значению -3 дБ.

Дискретные сигналы характеризуются бесконечным спектром частот и могут быть представлены в виде бесконечной суммы синусоидальных сигналов.

Бесконечную ширину имеет также спектр двоичного сигнала, представляющего собой последовательность чередующихся посылок "0" и "1".

Для качественной передачи сигнала по каналу связи с возможностью его восстановления (распознавания) в точке приёма необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

1) полоса пропускания (частот) канала связи должна быть не менее чем спектр частот сигнала

2) ослабление (затухание) сигнала не превышало некоторой пороговой величины, необходимой для его корректного восстановления (распознавания) в точке приема сигнала (искажение амплитуды сигнала);

 

 

1.3 Отношение  мощности сигнала к шуму

При прохождении сигналов через канал связи атомы и молекулы в среде передачи вибрируют и излучают случайные электромагнитные волны в виде шума. Обычно сила передаваемого сигнала велика по сравнению с шумовым сигналом. Однако по мере продвижения и затухания сигнала его уровень может сравняться с уровнем шума. Когда полезный сигнал незначительно превышает фоновый шум, приемник не может отделить данные от шума и возникают ошибки связи.

Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде, на внутренних проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной - волоконно-оптические линии, малочувствительные ко внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники экранируют и/или скручивают.

Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk - NEXT) определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводников, наводит на другую пару проводников сигнал помехи. Если ко второй паре будет подключен приемник, то он может принять наведенную внутреннюю помеху за полезный сигнал. Показатель NEXT, выраженный в децибелах, равен 10 log Рвых/Рнав, где Рвых - мощность выходного сигнала, Рнав - мощность наведенного сигнала.

Чем меньше значение NEXT, тем лучше кабель. Так, для витой пары категории 5 показатель NEXT должен быть меньше -27 дБ на частоте 100 МГц.

Показатель NEXT обычно используется применительно к кабелю, состоящему из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин. Для одинарного коаксиального кабеля (то есть состоящего из одной экранированной жилы) этот показатель не имеет смысла, а для двойного коаксиального кабеля он также не применяется вследствие высокой степени защищенности каждой жилы. Оптические волокна также не создают сколь-нибудь заметных помех друг для друга.

Основные причины высокого уровня шума в сигнальных системах:

1) рассогласованные линии передачи сигнала,

2) тепловой шум в компонентах системы,

3) недостаточная разрядность АЦП,

4) резонансные явления,

5) паразитные связи,

6) самовозбуждение системы,

7) нелинейность передаточных характеристик.

Методы улучшения характеристик

Чаще всего улучшения шумовых характеристик системы можно добиться правильным согласованием входов и выходов её составных частей. Тогда паразитная ЭДС помехи, включённая последовательно с высоким внутренним сопротивлением источника шума будет подавлена.

Если спектр полезного сигнала отличается от спектра шума, улучшить отношение сигнал/шум можно ограничением полосы пропускания системы.

Шум квантования устраняется повышением разрядности АЦП.

Для улучшения шумовых характеристик сложных комплексов применяются методы электромагнитной совместимости.

 

Заключение

Сейчас человечество живёт в эпоху высоких скоростей и глобальной информатизации. Для того чтобы предоставить людям возможность получения доступа к безграничной информации используются линии связи (проводные) и среды связи (беспроводные). В данном реферате рассмотрены пути обеспечения высокой скорости передачи информации с теоретической точки зрения.

В данное время создаются материалы и технологии, обеспечивающие достаточно высокую скорость передачи информации, а в обозримом бедующем эта скорость будет постоянно расти. Высокая скорость –вот, что нужно современному человеку.

 

 

Библиография

 

1. ГОСТ Р 50922-96. Защита информации. Основные термины и определения. – Введ. 1997-07-01. – М.: Госстандарт России, 1996. – 17 с.
2. Гольдштейн, Б.С. Сети связи: учебник / Б.С. Гольдштейн, Н.А. Соколов, Г.Г. Яновский. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 399с.
3. Роговский, Е.А. Кибербезопасность: экономические риски и эффективность / Е.А. Роговский, М.Е. Соколова // США – Канада: экономика, политика, культура. – 2008. – № 4. – С. 83-91.
4. Никитович, Н. Онлайн-банкинг: защиты много не бывает / Н. Никитович // InformationSecurity/ Информационная безопасность – 2012. –№ 5. – URL: http://www.itsec.ru/articles2/Inf_security/onlayn-banking-zaschity-mnogo-ne-byvaet/ (дата обращения: 12.12.13).