Характеристики каналов связи

1. Скорость модуляции [бод] – число интервалов модуляции передаваемого сигнала в секунду (число переключений, сделанных за секунду); величина, обратная единичному интервалу: B =1/ T.

2. Пропускная способность канала связи [бит/с или bps – bits per second] – предельная скорость передачи данных – количество данных, которое может быть передано по каналу связи за единицу времени.

3. Достоверность передачи данных – вероятность искажения бита из-за воздействия помех и наличия шумов в канале связи (обычно для КС без дополнительных средств защиты составляет от 10-4 до 10-6); иногда используется единица измерения BER (Bit Error Rate) – интенсивность битовых ошибок.

Многоканальные системы связи

Системы связи, в которых по одной линии связи осуществляется одновременная независимая передача сигналов между несколькими парами абонентов, называются многоканальными.

Использование общей линии для осуществления многоканальной связи называется уплотнением линии, а соответствующие технические средства – аппаратурой уплотнения.

Традиционные методы уплотнения (мультиплексирования, разделения) каналов:

1) частотный – предоставление каждой паре взаимодействующих абонентов в разных частотных диапазонах определенной полосы пропускания, достаточной для передачи данных;

2) временн о й – поочередное подключение в разных временн ы х интервалах взаимодействующих абонентов к общей линии связи.

Таким образом, в одной ЛС может быть организовано несколько КС. В этом случае ЛС можно рассматривать как совокупность технических средств для передачи сигналов, а КС – как долю ресурсов ЛС с соответствующей каналообразующей аппаратурой (аппаратурой уплотнения), предоставляемых одной паре взаимодействующих абонентов для передачи данных.

Методы мультиплексирования. Частотное мультиплексирование. Временное мультиплексирование. Волновое мультиплексирование.

Методы мультиплексирования

Мультиплексирование - технология разделения среды передачи данных между несколькими парами пользователей. В результате мультиплексирования в одном физическом канале создается группа логических каналов.

В компьютерных сетях используются методы:

· частотное мультиплексирование;

· временн о е мультиплексирование;

· волновое мультиплексирование.

Частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing – FDM) состоит в формировании в пределах полосы пропускания F физического канала (линии связи) нескольких логических каналов K 1, K 2,..., KN, связывающих соответственно пользователей A1-B1, A2-B2, …, AN-BN. Каждый такой логический канал занимает полосу f << F.

Временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing – TDM) заключается в поочерёдном предоставлении взаимодействующим пользователям на небольшой промежуток времени, называемый временн ы м слотом, всей пропускной способности канала. В качестве такого временн о го слота может служить интервал времени, необходимый для передачи одного байта, кадра или пакета. Временное мультиплексирование появилось и разрабатывалось для цифровых сетей связи.

Временное мультиплексирование, обеспечивающее параллельную передачу данных между четырьмя парами пользователей: A1-B1, A2-B2, A3-B3, A4-B4,. Для передачи одного байта каждой паре пользователей в строго определённой последовательности предоставляется временной слот: слот 1 для передачи байта от A1 к B1, слот 2 – от A2 к B2, слот 3 – от A3 к B3, слот 4 – от A4 к B4. Четыре таких слота, содержащие по одному байту для каждой пары пользователей, образуют цикл. Циклы последовательно повторяются до тех пор, пока не закончится передача данных. Если в цикле отсутствуют данные для передачи от пользователя A i, то соответствующий слот i оcтаётся пустым и не может быть занят другим пользователем. Это необходимо для того, чтобы на приёмной стороне демультиплексор (ДМП) мог корректно разделять поступающий поток байтов по номеру слота и направлять каждый байт именно тому пользователю, которому он предназначен. Рассмотренный метод временного мультиплексирования называется статическим или синхронным, поскольку каждый байт от пользователей A1, A2, A3, A4 занимает строго определённый слот в каждом цикле.

Очевидно, что недостатком синхронного мультиплексирования является снижение реальной пропускной способности канала связи в тех случаях, когда в пределах цикла не все временные слоты заняты, причём чем больше слотов не занято, тем ниже реальная пропускная способность канала.

Альтернативой синхронному временн о му мультиплексированию служит статистическое или асинхронное мультиплексирование, отличающееся тем, что слоты не привязаны строго к конкретной паре пользователей. Это означает, что при отсутствии данных для передачи у какого-то пользователя, очередной слот не остаётся пустым, а предоставляется другому пользователю. Таким образом, за счёт сокращения простоев реальная пропускная способность канала связи оказывается выше, чем при синхронном мультиплексировании. Для того чтобы на приёмной стороне ДМП мог направить поступившие в очередном слоте данные именно тому пользователю, которому они предназначены, необходимо, чтобы эти данные имели некоторый идентификатор (например, адрес), определяющий конкретного пользователя-получателя. Это означает, что такой метод временного мультиплексирования, используемый например в АТМ-сетях, предполагает в качестве содержимого слота не байт, а некоторый блок данных, называемый в АТМ-сетях ячейкой и содержащий идентификаторы отправителя и получателя.

Волновое мультиплексирование (Wavelength Division Multiplexing – WDM), называемое также спектральным уплотнением, используется в волоконно-оптических линиях связи. По своей сути, волновое мультиплексирование представляет собой частотное уплотнение на очень высоких частотах (сотни ТГц).

Передача данных по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) от четырёх пользователей А1, А2, А3, А4 к пользователям В1, В2, В3, В4 соответственно. Для одновременной передачи по одной и той же линии связи используются разные длины волн: l1,l2,l3,l4 или, что то же самое, разные частоты светового диапазона. На передающей стороне оптические лучи объединяются с помощью оптического сумматора (ОСм) в единый световой поток l1 +l2 +l3 +l4. На приёмной стороне оптический разделитель (ОР) выделяет оптические сигналы по известной длине волны и направляет их соответствующим пользователям.

Технология WDM появилась в начале 90-х годов прошлого века. Первые реализации позволяли передавать одновременно данные по 8 спектральным каналам со скоростью 2,5 Гбит/с по каждому каналу. Затем появились реализации, содержащие 16, 32, 40 и более спектральных каналов со скоростями 10 Гбит/с по каждому каналу. Увеличение числа логических каналов привело к появлению оптических магистралей нового поколения, построенных по технологии уплотнённого волнового мультиплексирования – DWDM (Dense WDM), отличающегося от WDM значительно меньшим расстоянием между длинами волн.