В этих случаях частота следования сигналов либо длина линии должны быть уменьшены, чтобы приемник работал нормально так как динамические искажения зависят от частоты передачи и от длины линии.

Таким образом, эти физические явления и необходимость их парирования оказывают определяющее влияние на устройство сети, скорость передачи информации и длину ЛПИ.

 

Полоса пропускания ЛПИ ЛВС.

Сигналы, передаваемые в каналах связи имеют сложную форму и могут быть описаны во временной и частотной области.

Частотное представление сигнала – представление его в виде суммы простых сигналов – гармонических колебаний с определенными амплитудами и фазами.

F(t)=

Такое представление очень эффективно, поскольку сравнительно просто определяется преобразование амплитуды и фазы каждой гармоники, проходящей через линейную систему по её амплитудной и фазовой характеристики. Суммирование всех преобразованных гармоник - сигналов на выходе системы позволяют восстановить уже преобразованный сигнал

Аппарат преобразования Фурье с другой стороны позволяет представить любой временной сигнал в виде суммы гармоник приведенного вида.

Динамика канала передачи информации такова, что для чисто гармонического сигнала отношение амплитуды сигнала на выходе к амплитуде сигнала на входе канала передачи уменьшается с ростом частоты гармонического сигнала.

Это означает, что при передаче сигнала по каналу передачи все высокочастотные гармоники в его выходном спектре частот будут сильно уменьшаться по амплитуде - практически вырезаться, а амплитуды более низкочастотных составляющих сигнала тоже уменьшатся, но в гораздо меньшей степени. При суммировании спектра гармоник с такими неравномерно урезанными по частотам амплитудами на выходе форма и амплитуда исходного сигнала, которую он имел на входе, будет искажена. Поэтому одной из важнейших характеристик канала передачи данных является его полоса пропускания - амплитудно частотная характеристика..

Полоса пропускания это непрерывный диапазон частот, при котором ослабление амплитуды(мощности) сигнала на выходе по отношению к амплитуде(мощности) сигнала на входе не превышает заранее назначенного значения.

В каналах передачи данных эти назначенные значения ослабления амплитуды гармонического сигнала обычно берутся равными 0,707 или 0,5.

Для кабеля в виде витой пары, применяемой в сетях передачи данных, полоса пропускания – 80Гц – 100МГц, для коаксиального 50Гц – 700МГц, для оптоволокна – 80Гц – 10ГГц

Искажения сигналов в линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как затухание и полоса пропускания, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала (то есть те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропуска­ния линии, то такой сигнал будет передаваться данной линией связи с малыми искажениями, и приемник сможет правильно распознать информацию (рис. а). Если же значимые гармоники выходят за гра­ницы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажать­ся, а приемник будет ошибаться при распознавании информации (рис б)

При увеличении частоты передачи растут и частоты всех гармоник частотного представления сигнала. За счет динамики ЛПД форма импульса искажается в этом случае сильнее, так как в частотном представлении высокочастотные составляющие сигнала затухают сильнее. Крутые фронты сигнала – импульса образуются именно высокочастотными составляющими, поэтому фронты заваливаются сильнее с ростом частоты передачи.

Помехи и волновые эффекты в электрических каналах передачи информации.

Электрические цепи, как среда передачи обладают одной неприятной особенностью: изменение тока или напряжения в одной из них наводит на другой так же изменение напряжения и тока тем большие, чем ближе эти цепи расположены. На качество и дальность передачи это мешающие взаимное воздействвие цепей, а также внешние источники электромагнитных полей оказывают сильное влияние.

В практике сетей ЦВМ помехоустойчивости уделяется больше значения. Проводится множество исследований помехоустойчивости в том числе и на собранных экземплярах систем.

Эти работы называются работами по исследованию электромагнитной совместимости(ЭМС). Их цель – создание среды передачи свободной от наводок и помех.

Между двумя проводниками всегда существует емкостная связь, связанная с тем, что переменное напряжение в одном проводнике наводит в другом проводнике ток

i =KC где С – емкость между проводниками.

Емкостные связи уменьшаются с увеличением расстояния между проводниками. Другой способ борьбы с ними – защитный экран вокруг проводника. Экран должен быть металлическим и заземлен. Такое экранирование обеспечивает хорошую защиту цепей от электрических наводок. Здесь главное требование чтобы экран был сплошной без прерываний в том числе и в разъемах и в заделках проводников в разъем.

Переменный ток также возбуждает переменное магнитное поле, которое наводит в соседнем проводнике, пересекающем поле, ЭДС магнитной индукции. Если проводник, в котором наведена ЭДС индукции образует замкнутый контур, то в нем потечет ток. Этот индуктивный в данном случае паразитный ток пропорционален площади, охватываемой проводником, через которую проходит магнитное поле. Площадь контура, пронизываемого магнитным потоком нужно уменьшить, используя, например, скрутку проводов. При скрутке проводов меняется также и знак потокосцепления на каждом витке, так что результирующее магнитное сцепление оказывается незначительным. Это и есть обоснование широкого применения витой пары в ЛПИ сетей. Проводник, по которому передается информация должен быть как можно дальше отнесен от сильноточных цепей – источников помех.

Кроме того при передаче сигналов - импульсов по кабелю ЛПИ в локальных сетях длина линии и частота передачи таковы, что время распространения сигнала между концами линии или между узлами сети сопоставимо с величиной времени изменения сигнала или времени его нарастания. Такую электрическую линию передачи надо рассматривать как «длинную» линию с распределенными параметрами и учитывать волновые эффекты, возникающие в ней. В частности необходимо учитывать отражения сигнала от концов линии, а так же от любых неоднородностей полного комплексного сопротивления вдоль линии..

Наведенный потенциал на корпусе компьютера. Заземление. Гальваническая развязка в ЛВС.

Заземление представляет собой физическое присоединение нескольких цепей к общему потенциалу «земля». Проблемы связанные с низким качеством заземления являются наиболее распространенными при эксплуатации электрических установок. Когда компьютер не заземлен на его корпусе находится потенциал около 110В. переменного тока. При автономной работе компьютера плохое его заземление может привести только к увеличению числа сбоев. При соединении нескольких территориально разнесенных компьютеров электрическим кабелем правильное устройство их заземления – проблема. Теоретически заземляющие провода компьютеров сети должны сходиться в одной точке. В этом случае разность наведенных потенциалов на корпусах компьютеров не возникает В большинстве практических случаев для сетей этого сделать нельзя и заземления компьютеров, например, в разных зданиях индивидуальны и имеют различные характеристики.

Поэтому из-за наличия разных потенциалов на корпусах заземленных компьютеров по сетевому кабелю потечет выравнивающий ток, засоренный к тому же высокочастотными составляющими. Этот ток может достичь нескольких ампер и является смертельно опасным для слаботочных узлов компьютера (сетевого адаптера). Для устранения выравнивающего тока при практической невозможности устройства правильного заземлений в одной точке необходима гальваническая развязка кабеля ЛПИ и компьютеров.

Для гальванической развязки используют импульсные трансформаторы, позволяющие передавать информационные импульсы, но не пропускающие постоянный выравнивающий ток между компьютерами.

Схема заземления и гальванической развязки сети.

Вопросы для повторения

Искажение сообщений при передаче по ЛПИ

Полоса пропускания ЛПИ ЛВС.

Помехи в электрических каналах передачи информации.

Индуктивные и емкостные связи Гальваническая развязка и заземление в ЛВС