В чем измеряется полоса пропускания

Содержание

Линия связи искажает передаваемые данные т.к. ее физические параметры отличаются от идеальных. Линия связи представляет собой некую распределенную комбинацию активного сопротивления, индуктивной и емкостной нагрузки.

Типы характеристик и способы их определения.

К основным характеристикам линий связи относятся:

· перекрестные наводки на ближнем конце линии;

· достоверность передачи данных;

В первую очередь разработчика вычислительной сети интересуют пропускная способность и достоверность передачи данных, поскольку эти характеристики прямо влияют на производительность и надежность создаваемой сети. Пропускная способность и достоверность — это характеристики как линии связи, так и способа передачи данных. Поэтому если способ передачи (протокол) уже определен, то известны и эти характеристики. Например, пропускная способность цифровой линии всегда известна, так как на ней определен протокол физического уровня, который задает битовую скорость передачи данных — 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и т. п.

Однако нельзя говорить о пропускной способности линии связи, до того как для нее определен протокол физического уровня.

Амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание

Амплитудно-частотная характеристика показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды в этой характеристике часто используют также такой параметр сигнала, как его мощность.

На практике вместо АЧХ применяются другие, упрощенные характеристики — полоса пропускания и затухание.

Полоса пропускания — это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала ко входному превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0, 5. Ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи.

Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности. На слайде показаны полосы пропускания линий связи различных типов, а также наиболее часто используемые в технике связи частотные диапазоны.

Характеристики каналов связи. Затухание

Типы характеристик и способы их определения.

К основным характеристикам линий связи относятся:

· перекрестные наводки на ближнем конце линии;

· достоверность передачи данных;

Полоса пропускания осциллографа. На что влияет

Амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание

На практике вместо АЧХ применяются другие, упрощенные характеристики — полоса пропускания и затухание.

Затухание определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. Таким образом, затухание представляет собой одну точку из амплитудно-частотной характеристики линии. Часто при эксплуатации линии заранее известна основная частота передаваемого сигнала, то есть та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать затухание на этой частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по линии сигналов.

Затухание А обычно измеряется в децибелах и вычисляется по следующей формуле:

А = 10 log (Рвых/Pвх),

Так как мощность выходного сигнала кабеля без промежуточных усилителей всегда меньше, чем мощность входного сигнала, затухание кабеля всегда является отрицательной величиной.

Например, кабель на витой паре категории 5 характеризуется затуханием не ниже -23, 6 дБ для частоты 100 МГц при длине кабеля 100 м. Частота 100 МГц выбрана потому, что кабель этой категории предназначен для высокоскоростной передачи данных, сигналы которых имеют значимые гармоники с частотой примерно 100 МГц.

Кабель категории 3 предназначен для низкоскоростной передачи данных, поэтому для него определяется затухание на частоте 10 МГц (не ниже -11, 5 дБ). Часто оперируют с абсолютными значениями затухания, без указания знака.

Абсолютный уровень мощности, например уровень мощности передатчика, также измеряется в децибелах. При этом в качестве базового значения мощности сигнала, относительно которого измеряется текущая мощность, принимается значение в 1 мВт. Таким образом, уровень мощности р вычисляется по следующей формуле:

р = 10 log (Р/1мВт) [дБм],

где Р — мощность сигнала в милливаттах, а дБм (dBm) — это единица измерения уровня мощности (децибел на 1 мВт).

Таким образом, амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание являются универсальными характеристиками, и их знание позволяет сделать вывод о том, как через линию связи будут передаваться сигналы любой формы.

Характеристики каналов связи. Шумы

Типы характеристик и способы их определения.

К основным характеристикам линий связи относятся:

· перекрестные наводки на ближнем конце линии;

· достоверность передачи данных;

Шумы

Чем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше информации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако, с другой стороны, с увеличением частоты периодического несущего сигнала увеличивается и ширина спектра этого сигнала. Линия передает этот спектр синусоид с теми искажениями, которые определяются ее полосой пропускания. Это не значит, что сигналы нельзя передавать. Чем больше несоответствие между полосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых информационных сигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распознавании информации принимающей стороной, а значит, скорость передачи информации на самом деле оказывается меньше, чем можно было предположить.

Связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования, установил Клод Шеннон:

Формула Шеннона:

С = F Iog2 (1 + Рс/Рш),

где С — максимальная пропускная способность линии в битах в секунду,

F — ширина полосы пропускания линии в герцах,

Рс — мощность сигнала,

Рш — мощность шума.

Из этого соотношения видно, что хотя теоретического предела пропускной способности линии с фиксированной полосой пропускания не существует, на практике такой предел имеется. Действительно, повысить пропускную способность линии можно за счет увеличения мощности передатчика или же уменьшения мощности шума (помех) на линии связи. Обе эти составляющие поддаются изменению с большим трудом. Повышение мощности передатчика ведет к значительному увеличению его габаритов и стоимости. Снижение уровня шума требует применения специальных кабелей с хорошими защитными экранами, что весьма дорого, а также снижения шума в передатчике и промежуточной аппаратуре, чего достичь весьма не просто.

К тому же влияние мощностей полезного сигнала и шума на пропускную способность ограничено логарифмической зависимостью, которая растет далеко не так быстро, как прямо-пропорциональная. Так, при достаточно типичном исходном отношении мощности сигнала к мощности шума в 100 раз повышение мощности передатчика в 2 раза даст только 15 % увеличения пропускной способности линии.

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.

Полоса пропускания

Полосой пропускания называют скорость электронных каналов, соединяющих компьютер пользователя с Internet через оператора услуг связи.

Определение

Полосой пропускания называют скорость электронных каналов, соединяющих компьютер пользователя с Internet через оператора услуг связи. Скорость передачи определяет, сколько бит данных можно передать по каналу в каждую секунду; измеряется в Кбит/с (1024 бит в секунду), а более высокие скорости передачи — в мегабитах (Мбит/с) или гигабитах (Гбит/с) в секунду.

Подобно тому как коммунальные службы для проводки в дома газа или воды используют металлические или пластиковые трубы, операторы услуг связи для организации доступа к глобальным сетям используют электронные «трубы», роль которых играют стандартные телефонные линии, кабельные соединения или выделенные каналы Internet.

С технической точки зрения полоса пропускания — это мера емкости соединений, часто выражаемая как скорость передачи данных по каналу связи.

Скорость в 1 килобит в секунду (1 Кбит/с) означает, что линия может каждую секунду передавать 1024 бита данных. Скорость более быстрых соединений измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с), а теперь и в гигабитах (Гбит/с).

Можно вспомнить и еще один термин — бод, используемый для измерения скоростей передачи модема. Бод определяет, сколько раз в секунду меняется электрическое состояние (напряжение или частота), и первоначально эта единица применялась для измерения скорости передачи по телеграфу. На низких скоростях 300 бод равны 300 бит в секунду. Но на более высоких скоростях одно изменение состояния может соответствовать нескольким битам, и подобная корреляция уже неверна. Термин «бод» сейчас практически не употребляется.

Большинство потребителей получают доступ в Internet через коммутируемые службы. Они подключают телефонные линии к порту модема своих ПК, а затем для доступа в Internet набирают местный номер своего оператора. Стандартный модем для ПК преобразует аналоговые телефонные сигналы в цифровые данные при их передаче в ПК и обратно. Модемы поддерживают полосу пропускания на скоростях передачи 14,4 Кбит/с, 28,8 Кбит/с и 56 Кбит/с.

Скорость модема свыше 56 Кбит/с невозможна при использовании стандартных коммутируемых соединений по телефонным линиям. Карл Гарланд, аналитик компании Current Analysis, отметил, что витая медная пара, из которой делаются телефонные линии, имеет верхний предел скорости при передаче аналоговых сигналов в 56 Кбит/с.

Высокоскоростной доступ в Internet

По мере роста Internet растут и скорости передачи. Обойти ограничения в 56 Кбит/с на передачу аналоговых сигналов можно за счет применения цифровой технологии. Некоторые цифровые возможности связи предлагают передачу данных по Internet на более высоких скоростях, чем способны поддерживать коммутируемые соединения.

Индивидуально или в совокупности эти высокоскоростные методы доступа часто называют широкополосными. К широкополосным решениям относятся интегрированные кабельные модемы, T-каналы операторов и цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line — DSL). Каждая из этих систем отличается с технологической точки зрения, но все они похожи тем, что предлагают выделенный цифровой доступ в Internet на скоростях 1,5 Мбит/с или выше.

Широкополосные каналы обещают обеспечить скорость доступа в Internet от 5 до 50 раз большую, чем аналоговые коммутируемые соединения. А расходы для кабельного доступа или DSL относительно невысоки и, как правило, измеряются десятками долларов в месяц. T-каналы операторов стоят на порядок дороже — чересчур дорого для большинства мелких компаний и домашних пользователей.

Телефонные компании предлагают службы промежуточного уровня, называемые Integrated Services Digital Network (ISDN), которые в цифровых коммутируемых соединениях с телефонной сетью предлагают полосу пропускания до 128 Кбит/с. Затраты на ISDN составляют менее 100 долл. в месяц, что более приемлемо для небольших компаний и некоторых домашних пользователей, но, как считает Тере Бракко, аналитик Current Analysis, проблемы установки и обслуживания каналов и оборудования ускоряют кончину ISDN. «Попытка найти в компании-операторе специалиста, который знает, что собой представляет ISDN, и способен установить такой канал, практически обречена на провал, — сказала она. — ISDN представляет собой решение резервного копирования с использованием коммутируемых каналов, предназначенное для небольших и средних предприятий. Нет никакого резона выбирать ISDN, если можно использовать DSL или кабельные соединения».

Новые возможности

T-каналы операторов, впервые представленные корпорацией AT измеряется в Кбит/с (1024 бит в секунду), а более высокие скорости передачи — в мегабитах (Мбит/с) или гигабитах (Гбит/с) в секунду.