Пропускная способность сигнала и канала; как они определяются.

Максимальное количество переданной информации, взятая по всевозможным источникам входного сигнала, характеризует сам канал и называется пропускной способностью канала. В расчете на один символ:

С_символ= бит/символ, где и В —случайные символы на выходе и входе канала, максимизация (если такого максимума не существует — что может быть при бесконечном числе возможных источников, то пропускная способность определяется как наименьшая верхняя грань supI(B, ), Можно определить пропускную способность С канала в расчете на единицу времени (секунду):

С= бит/с.

Последнее равенство следует из аддитивности энтропии. В дальнейшем, где это особо не оговорено, будем под пропускной способностью понимать пропускную способность в расчете на секунду.

Для двоичного симметричного канала (m=2) пропускная способность в двоичных единицах в секунду

С=

 

Пропускная способность непрерывного канала вычисляется аналогично. Пусть, например, канал имеет ограниченную полосу пропускания шириной F. Тогда сигналы U(t) и Z(t) на входе и выходе сигнала по теореме Котельникова определяются своими отсчетами, взятыми через интервал 1/(2F), и поэтому информация, проходящая по каналу за некоторое время Т, равна сумме количеств информации, переданных за каждый такой отсчет.

Пусть передаваемый сигнал в канале подчиняется Гауссовскому распределению и помехой является шум. Тогда один отсчет

; , - мощность шума, - средняя мощность сигнала.

Тогда пропускная способность: .

- формула Шеннона, т.е. пропускная способность канала

Сигнал как переносчик, должен обладать путепроводом (каналом). Три параметра канала:

1. T_k, с; 2. H_k – величина превышения Н_k = log₂ (p_{c доп}/p_n), где p_{c доп}- средняя допустимая мощность сигнала; 3. ∆F_k - частотный спектр сигнала (это же пропускная способность сигнала)

V_k = T_k*H_k*∆F_k – емкость канала.

Условия для безискаженной передачи сигнала по каналу:

необходимое условие – V_k≥Vc

достаточное условие – T_k≥T_c, H_k≥H_c, ∆F_k≥∆F_c – составляющие

41. Структура и архитектура синхронного транспортного модуля STM-1 синхронной цифровой иерархии SDH.

STM-1 – синхронный транспортный модуль – Стандарт передачи.

Обеспечиваемая скорость передачи – 155.52 Мбит/с.

Структура фрейма

 

Технология SDH (Synchronous Digital Hierarchy) обозначает стандарт для транспорта трафика. Стандарт определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module, STM).

Стандарт также определяет физический (оптический) уровень, необходимый для совместимости оборудования от различных производителей.

Технология предполагает использование метода временного мультиплексирования (TDM) и кросс-коммутации тайм-слотов. При этом оконечное оборудование SDH оперирует потоками E1 (2,048 Мбит/с), к которым подключается клиентское оборудование. Основными устройствами сети являются SDH-мультиплексоры.

Важной особенностью сетей SDH является необходимость синхронизации временных интервалов трафика между всеми элементами сети. Обычно мультиплексор может синхронизироваться с любым внешним сигналом, с опорным тактовым сигналом (PRC) или с собственным внутренним генератором синхронизирующих импульсов. Синхронизация на основе опорного тактового сигнала может распространяться по цепи, в которой находится не более 20 сетевых элементов (G.803).

Выбор источника синхронизации может осуществляться либо автоматически под управлением программы, либо задаваться оператором.
При построении сетей SDH обычно используется топология сети типа «кольцо» с двумя контурами. По одному из контуров передается синхронизирующая и сигнальная информация, по другому — основной трафик. Имеются специальные механизмы резервирования сети на случай выхода из строя одного из контуров. Возможно также подключение устройств по топологии «точка-точка», однако в таком случае отказоустойчивочть решения будет ниже.

Основные преимущества технологии SDH:
- простая технология мультиплексирования/демультиплексирования;
- доступ к низкоскоростным сигналам без необходимости мультиплексирования/ демультиплексирования всего высокоскоростного канала. Это позволяет достаточно просто осуществлять подключение клиентского оборудования и производить кросс-коммутацию потоков;
- наличие механизмов резервирования на случай отказов каналов связи или оборудования;
- возможность создания «прозрачных» каналов связи, необходимых для решения определенных задач, например для передачи голосового трафика между выносами АТС или передачи телеметрии;
- возможность наращивания решения;
- совместимость оборудования от различных производителей;
- относительно низкие цены оборудования;
- быстрота настройки и конфигурирования устройств.

Недостатки технологии SDH:
- использование одного из каналов полностью под служебный трафик;
- неэффективное использование пропускной способности каналов связи. Сюда относятся как необходимость резервирования полосы на случай отказов, так и особенности технологии TDM, не способной динамически выделять полосу пропускания под различные приложения, а также отсутствие механизмов приоритезации трафика;
- необходимость использовать дополнительное оборудование (зачастую от других производителей), чтобы обеспечить передачу различных типов трафика (данные, голос) по опорной сети.