1. Principi izgradnje bežičnih telekomunikacijskih sustava

1.1 Arhitektura celularnih komunikacijskih sustava.

1.2 Pretplatničke usluge putem mreže.

1.3 Metode razdvajanja pretplatnika na mobilne komunikacije

1.4 DECT standard za komunikaciju.

1.5 Bluetooth, Wi-Fi standardi (802.11, 802.16).

2. Složeni signalni sustavi za telekomunikacijske sustave.

2.1 Spektri signala

2.2 Korelacijska svojstva signala

2.3 Vrste složenih signala

2.4 Izvedeni signalni sustavi

3. Modulacija složenih signala

3.1 Geometrijski prikaz signala

3.2 Metode fazne manipulacije signala (PM2, PM4, OFM).

3.3 Modulacija s minimalnim pomakom frekvencije.

3.4 Kvadraturna modulacija i njezine karakteristike (QPSK, QAM).

3.5 Implementacija kvadraturnih modema.

4. Značajke prijema signala u telekomunikacijskim sustavima.

4.1 Vjerojatnost pogrešaka u razlikovanju M poznatih signala

4.2 Vjerojatnost pogrešaka u razlikovanju M fluktuirajućih signala.

4.3 Izračun pogrešaka u razlikovanju M signala od nepoznanica

neenergetski parametri.

4.4. Usporedba sinkronih i asinkronih komunikacijskih sustava.

5. Zaključak.

6. Literatura

1. Principi izgradnje bežičnih telekomunikacijskih sustava

1.1 Arhitektura celularnih komunikacijskih sustava

Sustav mobilne komunikacije složen je i fleksibilan tehnički sustav koji dopušta veliku raznolikost, kako u mogućnostima konfiguracije tako iu rasponu funkcija koje se izvode. Primjer složenosti i fleksibilnosti sustava je to što može prenositi i govor i druge vrste informacija, posebice tekstualne poruke i računalne podatke. U pogledu prijenosa glasa, pak, mogu se implementirati konvencionalna dvosmjerna telefonska komunikacija, višesmjerna telefonska komunikacija (tzv. konferencijski poziv - s više od dva pretplatnika koji istovremeno sudjeluju u razgovoru), te govorna pošta. . Prilikom organiziranja uobičajenog dvosmjernog telefonskog razgovora koji započinje pozivom, mogući su načini automatskog ponovnog biranja, poziva na čekanju i preusmjeravanja poziva.

Stanični komunikacijski sustav izgrađen je u obliku skupa ćelija ili ćelija koje pokrivaju područje usluge, na primjer, teritorij grada s predgrađima. Stanice se obično shematski prikazuju u obliku pravilnih šesterokuta jednake veličine (slika 1.1.), što je zbog njihove sličnosti sa saćem bio razlog da se sustav nazove staničnim. Stanična, odnosno celularna, struktura sustava izravno je povezana s principom ponovne upotrebe frekvencije – osnovnim principom celularnog sustava, koji određuje učinkovito korištenje dodijeljenog frekvencijskog područja i visok kapacitet sustava.

Riža. 1.1. Ćelije (stanice) sustava koje pokrivaju cjelokupno opsluživano područje.

U središtu svake ćelije nalazi se bazna stanica koja opslužuje sve mobilne stanice (pretplatničke radiotelefonske uređaje) unutar svoje ćelije (slika 1.2.). Kada se pretplatnik preseli iz jedne ćelije u drugu, njegova usluga se prenosi s jedne bazne stanice na drugu. Sve bazne stanice sustava, zauzvrat, povezane su s komutacijskim centrom, iz kojeg postoji pristup međusobno povezanoj komunikacijskoj mreži (ICN) Rusije, posebno, ako se to dogodi u gradu, postoji pristup redovnom gradskom žična telefonska mreža.

Riža. 1.2. Jedna ćelija s baznom stanicom u sredini koja opslužuje sve mobilne stanice u ćeliji.

Na sl. 1.3. prikazan je funkcionalni dijagram koji odgovara opisanoj strukturi.

Riža. 1.3. Pojednostavljena funkcionalna shema celularnog komunikacijskog sustava: BS – bazna stanica; PS – mobilna stanica (pretplatnički radiotelefonski uređaj).

U stvarnosti, stanice nikada nemaju striktan geometrijski oblik. Stvarne granice stanica imaju oblik nepravilnih krivulja, ovisno o uvjetima širenja i slabljenja radio valova, tj. na teren, prirodu i gustoću vegetacije i građevine i slične čimbenike. Štoviše, granice ćelija općenito nisu jasno definirane, budući da se granica primopredaje mobilne stanice iz jedne ćelije u drugu može pomicati unutar određenih granica s promjenama u uvjetima širenja radiovalova i ovisno o smjeru kretanja mobilne stanice. stanica. Isto tako, položaj bazne stanice samo približno koincidira sa središtem ćelije, što također nije tako lako jednoznačno odrediti ako je ćelija nepravilnog oblika. Ako bazne stanice koriste usmjerene (ne izotropne u horizontalnoj ravnini) antene, tada bazne stanice zapravo završavaju na granicama ćelije. Nadalje, sustav mobilne komunikacije može uključivati ​​više od jednog komutacijskog centra, što može biti posljedica razvoja sustava ili ograničenja kapaciteta komutatora. Moguće je, na primjer, imati strukturu tipa prikazanog na Sl. 1.4. – s nekoliko sklopnih centara, od kojih se jedan može konvencionalno nazvati "glava" ili "master".

Riža. 1.4. Sustav mobilne komunikacije s dva komutacijska centra.

Razmotrimo mobilnu stanicu - najjednostavniji element mobilnog komunikacijskog sustava u smislu funkcionalnosti i dizajna, štoviše, to je jedini element sustava koji je stvarno dostupan korisniku.

Blok dijagram mobilne stanice prikazan je na sl. 1.5. Uključuje:

Upravljački blok;

Primopredajna jedinica;

Antenski blok.

Riža. 1.5. Blok shema mobilne stanice (pretplatničkog radiotelefonskog uređaja).

Blok primopredajnika, pak, uključuje odašiljač, prijemnik, sintetizator frekvencije i logički blok.

Antenska jedinica je najjednostavnija u sastavu: uključuje samu antenu i sklopku za odašiljanje i prijem. Potonji za digitalnu stanicu može biti elektronički prekidač koji povezuje antenu ili s izlazom odašiljača ili s ulazom prijamnika, budući da mobilna stanica digitalnog sustava nikada ne radi tako da prima i odašilje istovremeno.

Upravljačka jedinica uključuje slušalicu - mikrofon i zvučnik, tipkovnicu i zaslon. Tipkovnica (polje za biranje s numeričkim i funkcijskim tipkama) služi za biranje telefonskog broja pozvanog pretplatnika, kao i naredbe koje određuju način rada mobilne stanice. Zaslon služi za prikazivanje razne informacije koje osigurava uređaj i način rada stanice.

Primopredajna jedinica je mnogo složenija.

Odašiljač uključuje:

Analogno-digitalni pretvarač (ADC) – pretvara signal iz mikrofonskog izlaza u digitalni oblik, a sva daljnja obrada i prijenos govornog signala odvija se u digitalnom obliku, sve do obrnute digitalno-analogne pretvorbe;

Govorni koder kodira govorni signal - pretvara digitalni signal prema određenim zakonitostima kako bi se smanjila njegova redundancija, tj. kako bi se smanjila količina informacija koje se prenose putem komunikacijskog kanala;

Kanalni enkoder – dodaje dodatne (redundantne) informacije digitalnom signalu primljenom s izlaza govornog enkodera, dizajniran za zaštitu od pogrešaka pri prijenosu signala preko komunikacijske linije; u istu svrhu informacije prolaze određeno prepakiranje (umnožavanje); dodatno, kanalni koder uključuje kontrolnu informaciju koja dolazi iz logičkog bloka u odaslani signal;

Modulator – prenosi informaciju kodiranog video signala na frekvenciju nositelja.

Sastav prijemnika u osnovi odgovara odašiljaču, ali s obrnutim funkcijama njegovih sastavnih blokova:

Demodulator izdvaja kodirani video signal koji nosi informaciju iz moduliranog radio signala;

Kanalni dekoder izvlači upravljačke informacije iz ulaznog toka i usmjerava ih u logički blok; primljene informacije se provjeravaju na pogreške, a identificirane pogreške se ispravljaju ako je moguće; Prije daljnje obrade primljene informacije se podvrgavaju obrnutom (u odnosu na koder) ponovnom pakiranju;

Govorni dekoder obnavlja govorni signal primljen od kanalnog dekodera, pretvarajući ga u prirodni oblik, sa svojom inherentnom redundancijom, ali u digitalnom obliku;

Digitalno-analogni pretvarač (DAC) pretvara primljeni govorni signal u analogni oblik i isporučuje ga izlazu zvučnika;

Ekvilajzer služi za djelomičnu kompenzaciju izobličenja signala zbog višestaznog širenja; U biti, to je adaptivni filtar, prilagođen u skladu s redoslijedom učenja simbola uključenih u prenesene informacije; Blok ekvilizatora nije, općenito govoreći, funkcionalno neophodan iu nekim slučajevima može biti odsutan.

Kombinacija kodera i dekodera ponekad se naziva kodek.

Osim odašiljača i prijamnika, primopredajna jedinica uključuje logičku jedinicu i sintetizator frekvencije. Logički blok- ovo je, zapravo, mikroračunalo s vlastitim RAM-om i trajnom memorijom, koje upravlja radom mobilne stanice. Sintesajzer je izvor oscilacija nosive frekvencije koji se koristi za prijenos informacija preko radio kanala. Prisutnost lokalnog oscilatora i pretvarača frekvencije posljedica je činjenice da se za prijenos i prijem koriste različiti dijelovi spektra.

Blok dijagram bazne stanice prikazan je na sl. 1.6.

Riža. 1.6. Blok dijagram bazne stanice.

Prisutnost nekoliko prijemnika i istog broja odašiljača omogućuje istovremeni rad na nekoliko kanala s različitim frekvencijama.

Istoimeni prijamnici i odašiljači imaju zajedničke referentne oscilatore koji se mogu podešavati, što osigurava njihovo koordinirano ugađanje pri prelasku s jednog kanala na drugi. Kako bi se osigurao istodobni rad N prijamnika po prijemnoj anteni i N odašiljača po odašiljačkoj anteni, između prijemne antene i prijamnika ugrađen je razdjelnik snage s N izlaza, a između odašiljača i odašiljačke antene ugrađen je zbrajač snage s N ulaza.

Prijemnik i odašiljač imaju istu strukturu kao u mobilnoj stanici, osim što nema DAC ili ADC jer su i ulaz odašiljača i izlaz prijemnika digitalni.

Jedinica sučelja komunikacijske linije pakira informacije koje se prenose komunikacijskom linijom u komutacijski centar i raspakira informacije primljene od njega.

Kontroler bazne stanice, koji je prilično moćno i sofisticirano računalo, osigurava kontrolu nad radom stanice, kao i praćenje rada svih njenih blokova i čvorova.

Komutacijski centar je moždani centar i ujedno kontrolni centar celularnog komunikacijskog sustava, na koji su zatvoreni tokovi informacija od svih baznih stanica i preko kojeg je omogućen pristup ostalim komunikacijskim mrežama - fiksnoj telefonskoj mreži, međugradskoj komunikacijske mreže, satelitske komunikacije i druge mobilne mreže.

Blok dijagram sklopnog centra prikazan je na sl. 1.7. Prekidač prebacuje protok informacija između odgovarajućih komunikacijskih linija. Može, posebice, usmjeravati protok informacija od jedne bazne stanice do druge, ili od bazne stanice do fiksne komunikacijske mreže, ili obrnuto.

Komutator je povezan s komunikacijskim linijama preko odgovarajućih komunikacijskih kontrolera koji obavljaju međuobradu (pakiranje/otpakiranje, pohranjivanje međuspremnika) informacijskih tokova. Opće upravljanje radom komutacijskog centra i sustava u cjelini provodi se iz centralnog kontrolera koji ima snažnu matematičku podršku. Rad komutacijskog centra zahtijeva aktivno sudjelovanje operatora, stoga centar uključuje odgovarajuće terminale, kao i sredstva za prikaz i snimanje (dokumentiranje) informacija. Operater unosi podatke o pretplatnicima i uvjetima njihove usluge, kao i početne podatke o načinima rada sustava.

Riža. 1.7. Blok dijagram komutacijskog centra.

Važni elementi sustava su baze podataka - registar domova, registar gostiju, autentifikacijski centar, registar opreme. U kućnom registru nalaze se podaci o svim pretplatnicima prijavljenim u ovaj sustav i vrstama usluga koje im se mogu pružiti. Ovdje se bilježi lokacija pretplatnika kako bi se organizirao njegov poziv, a bilježe se i stvarno pružene usluge. Registar gostiju sadrži približno iste podatke o pretplatnicima - gostima (roamerima), tj. o pretplatnicima koji su registrirani u drugom sustavu, ali trenutno koriste usluge mobilne komunikacije u ovom sustavu. Centar za provjeru autentičnosti pruža postupke provjere autentičnosti pretplatnika i šifriranja poruka. Registar opreme, ako postoji, sadrži podatke o pokretnim stanicama u radu u pogledu njihove ispravnosti i ovlaštene uporabe.

1.2 Pretplatničke usluge putem mreže

Sučelje je sustav signala putem kojeg se uređaji sustava mobilne komunikacije međusobno povezuju. Svaki mobilni standard koristi nekoliko sučelja (različitih u različitim standardima).

Od svih sučelja koja se koriste u mobilnim komunikacijama, jedno zauzima posebno mjesto - to je sučelje za razmjenu između mobilne i bazne stanice. Naziva se zračnim sučeljem. Bežično sučelje nužno se koristi u bilo kojem sustavu mobilne komunikacije, s bilo kojom konfiguracijom i u jedinoj opciji koja je moguća za njegov standard mobilne komunikacije.

Zračno sučelje D-AMPS sustava standarda IS-54 je relativno jednostavno (slika 1.8.).

Prometni kanal je kanal za prijenos glasa ili podataka. Prijenos informacija u prometnom kanalu organiziran je u uzastopnim okvirima u trajanju od 40 ms. Svaki okvir sastoji se od šest vremenskih intervala – slotova; Trajanje utora (6,67 ms) odgovara 324 bita. S kodiranjem pune brzine, dva mjesta se dodjeljuju za jedan govorni kanal u svakom okviru, tj. Govorni segment od 20 ms upakiran je u jedan utor, koji je trećinu kraći. S kodiranjem s pola brzine, jedan slot u okviru je dodijeljen jednom govornom kanalu, tj. Pakiranje govornog signala dvostruko je gušće nego kod kodiranja punom brzinom.

sl.1.8. Struktura okvira i utora D-AMPS sustava (prometni kanal; standard IS-54): Podaci – govorne informacije; Sync(Sc) – sinkronizirajući (trenažni) niz; SACCH – informacija o kanalu kontrole sporog usklađivanja; CDVCC(CC) – kodirani digitalni potvrdni kod u boji; G – zaštitni oblik; R – interval fronte impulsa predajnika; V,W,X,Y – heksadecimalne nule; Res – rezerva.

Slot ima nešto drugačiju strukturu u kanalu prometa prema naprijed - od bazne stanice do mobilne stanice i u kanalu prometa prema natrag - od mobilne stanice do bazne stanice. U oba slučaja, 260 bita je dodijeljeno za prijenos govora. Još 52 bita zauzimaju upravljačke i pomoćne informacije. Uključuje: 28-bitnu sekvencu za obuku koja se koristi za identifikaciju utora unutar okvira, sinkronizaciju utora u vremenu i podešavanje ekvilajzera; 12-bitna SACCH signalna poruka (nadzor i kontrola); 12-bitno polje kodiranog digitalnog koda u boji (CDVCC) koje služi za identifikaciju mobilne stanice kada bazna stanica primi njen signal (kod dodjeljuje bazna stanica pojedinačno za svaki kanal, tj. za svaku mobilnu stanicu i proslijeđen od strane potonjeg natrag na baznu stanicu).

Preostalih 12 bitova u prednjem kanalu se ne koristi (rezerva), a u obrnutom kanalu služe kao zaštitni interval, tijekom kojeg se ne prenose korisne informacije.

U početnoj fazi uspostavljanja komunikacije koristi se skraćeni slot u kojem se sinkronizacijski niz i CDVCC kod ponavljaju mnogo puta, odvojeni nula brojevima različitih duljina. Na kraju skraćenog utora nalazi se dodatna zaštitna forma. Mobilna stanica odašilje skraćene slotove sve dok bazna stanica ne odabere potrebno vremensko kašnjenje, određeno udaljenošću mobilne stanice od bazne stanice.

Postoji nekoliko komunikacijskih kanala: frekvencijski, fizički i logički.

Frekvencijski kanal je frekvencijski pojas dodijeljen prijenosu informacija iz jednog komunikacijskog kanala. Nekoliko fizičkih kanala može se smjestiti u jedan frekvencijski kanal, na primjer, u TDMA metodi.

Fizički kanal u sustavu s vremenskim višestrukim pristupom (TDMA) je vremenski utor s određenim brojem u nizu okvira zračnog sučelja.

Logički kanali dijele se prema vrsti informacija koje se prenose u fizičkom kanalu na prometni kanal i kontrolni kanal. Kontrolni kanal prenosi signalne informacije, uključujući kontrolne informacije i informacije o praćenju statusa opreme, a prometni kanal prenosi govor i podatke.

(Promet je skup poruka koje se prenose putem komunikacijske linije.)

Razmotrimo rad mobilne stanice unutar jedne ćelije njenog ("kućnog") sustava, bez primopredaje. U ovom slučaju mogu se razlikovati četiri stupnja u radu mobilne stanice koji odgovaraju četirima načinima rada:

Uključivanje i inicijalizacija;

Način pripravnosti;

Način komunikacije (poziv);

Način komunikacije (telefonski razgovor).

Nakon uključivanja mobilne stanice vrši se inicijalizacija – početni start. Tijekom ove faze mobilna stanica se konfigurira za rad kao dio sustava - prema signalima koje bazne stanice redovito odašilju preko odgovarajućih kontrolnih kanala, nakon čega mobilna stanica prelazi u stanje mirovanja.

Dok je u stanju mirovanja, mobilna stanica prati:

Promjene u informacijama sustava - ove promjene mogu biti povezane kako s promjenama u načinu rada sustava tako i s pokretima same mobilne stanice;

Naredbe sustava - na primjer, naredba za potvrdu njegove funkcionalnosti;

Primanje poziva iz sustava;

Inicijalizacija poziva od vlastitog pretplatnika.

Osim toga, mobilna stanica može povremeno, na primjer svakih 10...15 minuta, potvrditi svoju funkcionalnost odašiljanjem odgovarajućih signala baznoj stanici. U komutacijskom centru je za svaku od uključenih mobilnih stanica fiksna ćelija u kojoj je “prijavljena”, što olakšava organizaciju postupka poziva mobilnog pretplatnika.

Ako sustav primi poziv na broj mobilnog pretplatnika, komutacijski centar usmjerava taj poziv na baznu stanicu ćelije u kojoj je mobilna stanica “registrirana” ili na nekoliko baznih stanica u blizini te ćelije - uzimajući uzima u obzir moguće kretanje pretplatnika u vremenu koje je proteklo od posljednje “registracije”, a bazne stanice to prenose preko odgovarajućih pozivnih kanala. Mobilna stanica u stanju mirovanja prima i odgovara na poziv preko svoje bazne stanice, istovremeno odašiljući podatke potrebne za postupak autentifikacije. Ako je rezultat provjere vjerodostojnosti pozitivan, dodjeljuje se prometni kanal i odgovarajući broj frekvencijskog kanala prijavljuje se mobilnoj stanici. Mobilna stanica je podešena na namjenski kanal i zajedno s baznom stanicom obavlja potrebne korake za pripremu komunikacijske sesije. U ovoj fazi, mobilna stanica podešava se na zadani broj utora u okviru, pojašnjava vremensku odgodu, prilagođava razinu emitirane snage itd. Odabir vremenske odgode vrši se u svrhu vremenske koordinacije slotova u okviru pri organiziranju komunikacije s mobilnim stanicama koje se nalaze na različitim udaljenostima od bazne stanice. U ovom slučaju, vremenska odgoda paketa koju prenosi mobilna stanica prilagođava se prema naredbama bazne stanice.

Bazna stanica tada šalje poruku zvona koju mobilna stanica potvrđuje i pozivatelj može čuti melodiju zvona. Kada pozvani odgovori na poziv, mobilna stanica izdaje zahtjev za prekid poziva. Kada je veza dovršena, počinje komunikacijska sesija.

Tijekom razgovora mobilna stanica obrađuje odaslane i primljene govorne signale, kao i upravljačke signale koji se prenose istovremeno s govorom. Po završetku razgovora između mobilne i bazne stanice izmjenjuju se servisne poruke, nakon čega se odašiljač mobilne stanice gasi i stanica prelazi u stanje pripravnosti.

Ako je poziv iniciran s mobilne stanice, tj. Pretplatnik bira broj pozvanog pretplatnika i pritišće tipku "poziv" na upravljačkoj ploči, a zatim mobilna stanica preko svoje bazne stanice šalje poruku u kojoj se navodi pozvani broj i podaci za autentifikaciju mobilnog pretplatnika. Nakon autentifikacije, bazna stanica dodjeljuje prometni kanal, a daljnji koraci za pripremu komunikacijske sesije su isti kao kada stigne poziv iz sustava.

Bazna stanica zatim obavještava komutacijski centar da je mobilna stanica spremna, komutacijski centar prenosi poziv u mrežu, a pretplatnik mobilne stanice može čuti signale "poziva" ili "zauzeto". Veza se prekida na mrežnoj strani.

Svaki put kad se uspostavi veza, provode se postupci provjere autentičnosti i identifikacije.

Autentikacija je postupak potvrđivanja autentičnosti (valjanosti, zakonitosti, dostupnosti prava korištenja mobilnih komunikacijskih usluga) pretplatnika mobilnog komunikacijskog sustava. Potreba za uvođenjem ovog postupka uzrokovana je neizbježnim iskušenjem neovlaštenog pristupa uslugama mobilne komunikacije.

Identifikacija je postupak kojim se utvrđuje pripadnost mobilne stanice jednoj od skupina koje imaju određena svojstva ili karakteristike. Ovaj se postupak koristi za prepoznavanje izgubljenih, ukradenih ili neispravnih uređaja.

Ideja postupka provjere autentičnosti u digitalnom celularnom komunikacijskom sustavu je šifriranje nekih identifikacijskih lozinki pomoću kvazi-slučajnih brojeva koji se povremeno prenose mobilnoj stanici iz komutacijskog centra, i algoritma enkripcije pojedinačnog za svaku mobilnu stanicu. Ova enkripcija, koristeći iste ulazne podatke i algoritme, izvodi se i na mobilnoj stanici i na komutacijskom centru, a autentifikacija se smatra uspješnom ako se oba rezultata podudaraju.

Postupak identifikacije sastoji se od usporedbe identifikatora pretplatničkog uređaja s brojevima koji se nalaze na odgovarajućim „crnim listama“ registra opreme kako bi se ukradeni i tehnički neispravni uređaji uklonili iz prometa. Identifikator uređaja napravljen je tako da ga je teško i ekonomski neisplativo mijenjati ili lažirati.

Kada se mobilna stanica pomiče iz jedne ćelije u drugu, njezina usluga se prenosi s bazne stanice prve ćelije na baznu stanicu druge (slika 1.9.). Taj se proces naziva primopredaja. Događa se samo kada mobilna stanica prijeđe granicu ćelije tijekom komunikacijske sesije i komunikacija nije prekinuta. Ako je mobilna stanica u stanju pripravnosti, ona jednostavno prati te pokrete pomoću informacija o sustavu koje se prenose preko kontrolnog kanala, te se u pravom trenutku prebacuje na jači signal druge bazne stanice.

Riža. 1.9. Primopredaja iz ćelije A u ćeliju B kada mobilna stanica prijeđe granicu ćelije.

Potreba za primopredajom javlja se kada kvaliteta komunikacijskog kanala, mjerena snagom signala i/ili stopom pogreške u bitovima, padne ispod prihvatljive granice. U standardu D-AMPS, mobilna stanica mjeri ove karakteristike samo za radnu ćeliju, ali ako se kvaliteta komunikacije pogorša, to prijavljuje preko bazne stanice komutacijskom centru, a na naredbu potonjeg se provode slična mjerenja mobilnim stanicama u susjednim ćelijama. Na temelju rezultata tih mjerenja komutacijski centar odabire ćeliju u koju će se usluga prenijeti.

Usluga se prenosi iz ćelije s najlošijom kvalitetom komunikacijskog kanala u ćeliju s najbolja kvaliteta, a navedena razlika ne smije biti manja od određene specificirane vrijednosti. Ako ovaj uvjet nije potreban, tada, na primjer, kada se mobilna stanica kreće približno duž granice ćelije, moguća su višestruka primopredaja iz prve ćelije u drugu i natrag, što dovodi do opterećenja sustava besmislenim radom i smanjenja u kvaliteti komunikacije.

Nakon odluke o primopredaji i odabiru nove ćelije, komutacijski centar o tome obavještava baznu stanicu nove ćelije, a mobilna stanica preko bazne stanice stare ćelije izdaje potrebne naredbe koje označavaju novi frekvencijski kanal. , broj radnog utora itd. Mobilna stanica se obnavlja za novi kanal i konfiguriran je da radi zajedno s novom baznom stanicom, izvodeći približno iste korake kao kod pripreme komunikacijske sesije, nakon čega se komunikacija nastavlja kroz baznu stanicu nove ćelije. U ovom slučaju, prekid u telefonskom razgovoru ne prelazi djelić sekunde i ostaje nevidljiv pretplatniku.

Sustav mobilne komunikacije može pružiti funkciju roaminga - to je postupak pružanja usluga mobilne komunikacije pretplatniku jednog operatera u sustavu drugog operatera.

Idealizirana i pojednostavljena shema organiziranja roaminga je sljedeća: mobilni pretplatnik koji se nađe na teritoriju "stranog" sustava koji dopušta roaming, inicira poziv kao da je na teritoriju "svog" sustava. Komutacijski centar, nakon što se uvjerio da ovaj pretplatnik nije naveden u njegovom matičnom registru, percipira ga kao roamer i upisuje ga u registar gostiju. Istodobno, u matičnom registru roamerovog “nativnog” sustava traži informacije vezane uz njega potrebne za organiziranje servisa i javlja u kojem se sustavu roamer trenutno nalazi; najnovije informacije bilježe se u kućnom registru roamerovog "nativnog" sustava. Nakon toga, roamer koristi mobilnu komunikaciju kao kod kuće.

1.3 Metode odvajanja pretplatnika u mobilnim komunikacijama

Komunikacijski resurs predstavlja vrijeme i propusnost raspoloživu za prijenos signala u određenom sustavu. Za stvaranje učinkovitog komunikacijskog sustava potrebno je planirati raspodjelu resursa među korisnicima sustava tako da se vrijeme/frekvencija koristi što učinkovitije. Rezultat takvog planiranja trebao bi biti jednak pristup korisnika resursu. Postoje tri glavne metode odvajanja pretplatnika u komunikacijskom sustavu.

1. Frekvencijska podjela. Dodijeljeni su specifični podpojasi korištenog frekvencijskog pojasa.

2. Vremensko odvajanje. Pretplatnicima se dodjeljuju periodični termini. Neki sustavi korisnicima daju ograničeno vrijeme za komunikaciju. U drugim slučajevima, vrijeme kada korisnici pristupaju resursu određuje se dinamički.

3. Odvajanje koda. Isticati se određene elemente skup ortogonalno (ili gotovo ortogonalno) raspoređenih spektralnih kodova, od kojih svaki koristi cijeli frekvencijski raspon.

S frekvencijskim multipleksiranjem (FDMA), komunikacijski resurs se distribuira prema sl. 1.10. Ovdje je distribucija signala ili korisnika po frekvencijskom području dugoročna ili stalna. Komunikacijski resurs može istovremeno sadržavati nekoliko signala razmaknutih u spektru.

Primarni frekvencijski raspon sadrži signale koji koriste frekvencijski interval između f 0 i f 1, drugi - između f 2 i f 3 itd. Područja spektra koja se nalaze između korištenih vrpci nazivaju se zaštitne vrpce. Zaštitni pojasevi djeluju kao međuspremnik koji smanjuje smetnje između susjednih (po frekvenciji) kanala.

Riža. 1.10. Frekventno multipleksiranje.

Kako bi nemodulirani signal koristio viši frekvencijski raspon, pretvara se superponiranjem ili miješanjem (moduliranjem) ovog signala i signala sinusnog vala fiksne frekvencije.

U vremenski podijeljenom MA (TDMA), komunikacijski resurs se distribuira tako da svakom od M signala (korisnika) daje cijeli spektar u kratkom vremenskom razdoblju koje se naziva vremenski odsječak (slika 1.11.). Vremenska razdoblja koja razdvajaju korištene intervale nazivaju se zaštitni intervali.

Zaštitni interval stvara određenu vremensku nesigurnost između susjednih signala i djeluje kao međuspremnik, čime se smanjuju smetnje. Tipično, vrijeme je podijeljeno u intervale koji se nazivaju okviri. Svaki je okvir podijeljen na vremenske odsječke koji se mogu raspodijeliti među korisnicima. Ukupna struktura okvira je periodična, tako da je TDMA prijenos podataka jedan ili više vremenskih odsječaka koji se periodički ponavljaju kroz svaki okvir.

Riža. 1.11. Pečat s privremenim odvajanjem.

Višestruki pristup s kodnom podjelom (CDMA) praktična je primjena tehnika proširenog spektra koje se mogu podijeliti u dvije glavne kategorije: prošireni spektar izravnog niza i prošireni spektar frekvencijskog skakanja.

Razmotrimo proširenje spektra metodom izravnog niza. Prošireni spektar dobio je ime po činjenici da je širina pojasa koja se koristi za prijenos signala mnogo šira od minimalne potrebne za prijenos podataka. Dakle, N korisnika dobiva individualni kod g i (t), gdje je i = 1,2,…,N. Kodovi su približno ortogonalni.

Blok dijagram standardni sustav CDMA je prikazan na sl. 1.12.

Riža. 1.12. Kodni višestruki pristup.

Prvi blok sklopa odgovara modulaciji podataka vala nositelja Acosω 0 t. Izlaz modulatora koji pripada korisniku iz grupe 1 može se napisati u sljedećem obliku: s 1 (t)=A 1 (t)cos(ω 0 t+φ 1 (t)).

Vrsta primljenog signala može biti proizvoljna. Modulirani signal se množi sa signalom širenja g 1 (t), dodijeljenim grupi 1; rezultat g 1 (t)s 1 (t) se prenosi preko kanala. Slično, za korisnike grupa od 2 do N, uzima se umnožak funkcije koda i signala. Često je pristup kodu ograničen na jasno definiranu skupinu korisnika. Rezultirajući signal u kanalu je linearna kombinacija svih odaslanih signala. Zanemarujući kašnjenja u prijenosu signala, navedena linearna kombinacija može se napisati na sljedeći način: g 1 (t)s 1 (t)+ g 2 (t)s 2 (t)+…+ g N (t)s N (t) .

Množenje s 1 (t) i g 1 (t) rezultira funkcijom čiji je spektar konvolucija spektara s 1 (t) i g 1 (t). Budući da se signal s 1 (t) može smatrati uskopojasnim (u usporedbi s g 1 (t)), pojasevi g 1 (t) s 1 (t) i g 1 (t) mogu se smatrati približno jednakima. Razmotrimo prijamnik konfiguriran za primanje poruka od korisničke grupe 1. Pretpostavimo da su primljeni signal i kod g 1 (t) koji generira prijamnik potpuno međusobno sinkronizirani. Prvi korak prijemnika bit će množenje primljenog signala s g 1 (t). Kao rezultat, funkcija g 1 2 (t)s 1 (t) i skup bočnih signala g 1 (t)g 2 (t)s 2 (t)+ g 1 (t)g 3 (t)s Dobit će se 3 (t) )+…+ g 1 (t)g N (t)s N (t). Ako su kodne funkcije g i (t) međusobno ortogonalne, rezultirajući signal može se idealno izdvojiti u odsutnosti šuma, jer

.

Sustav lako filtrira bočne signale, jer

.

Glavne prednosti CDMA su privatnost i otpornost na buku.

1. Povjerljivost. Ako je šifra korisničke grupe poznata samo ovlaštenim članovima te grupe, CDMA osigurava povjerljivost komunikacije jer neovlaštene osobe koje nemaju šifru ne mogu pristupiti informacijama koje se prenose.

2. Otpornost na buku. Moduliranje signala sekvencom pri odašiljanju zahtijeva da se ponovno modulira istom sekvencom prilikom primanja (što je ekvivalentno demoduliranju signala), što rezultira vraćanjem izvornog uskopojasnog signala. Ako je smetnja uskopojasna, tada demodulirajuća izravna sekvenca po prijemu djeluje na nju kao modulirajuća, tj. “širi” svoj spektar preko širokog pojasa W ss, zbog čega samo 1/G dio snage smetnje pada u uski pojas signala W s, tako da će uskopojasna smetnja biti oslabljena za G puta. , gdje je G=W ss /W s (W ss – pojas proširenog spektra, W s – originalni spektar). Ako je smetnja širokopojasna - s pojasom reda veličine W ss ili širim, tada demodulacija neće promijeniti širinu njezina spektra, a smetnja će ući u pojas signala oslabljena onoliko puta koliko je njezin pojas širi od W s opseg izvornog signala.

1.4 Standard DECT za komunikaciju

DECT sustavi i uređaji distribuirani su u više od 30 zemalja na svim kontinentima planeta. Zapravo, DECT je skup specifikacija koje definiraju radijska sučelja za različite vrste komunikacijskih mreža i opreme. DECT kombinira zahtjeve, protokole i poruke koji omogućuju interakciju komunikacijskih mreža i terminalne opreme. Organizacija samih mreža i dizajn opreme nisu uključeni u standard. Najvažnija zadaća DECT-a je osigurati kompatibilnost između opreme različitih proizvođača.

U početku je DECT bio usmjeren na telefoniju - radio produžnici, bežične privatne centrale, pružanje radijskog pristupa javnim telefonskim mrežama. No standard se pokazao toliko uspješnim da se počeo koristiti u sustavima prijenosa podataka i bežičnom pretplatničkom pristupu javnim komunikacijskim mrežama. DECT je pronašao primjenu u multimedijskim aplikacijama i kućnim radijskim mrežama, pristupu internetu i faks komunikaciji.

Što je DECT radijsko sučelje? U širokom rasponu od 20 MHz (1880 – 1900 MHz) dodijeljeno je 10 nosivih frekvencija s intervalom od 1,728 MHz. DECT koristi tehnologiju pristupa s vremenskim dijeljenjem – TDMA. Vremenski spektar je podijeljen u zasebne okvire od 10ms (slika 1.13.). Svaki je okvir podijeljen u 24 vremenska odsječka: 12 odsječaka za prijem (sa stajališta nosivog terminala) i 12 za prijenos. Tako se na svakoj od 10 nosećih frekvencija formira 12 duplex kanala - ukupno 120 Duplex je osigurano vremenskom podjelom (s intervalom od 5 ms) prijema/prijema. Za sinkronizaciju se koristi 32-bitna sekvenca “101010...”. DECT omogućuje kompresiju govora u skladu s tehnologijom adaptivne diferencijalne pulsno kodne modulacije pri brzini od 32 Kbit/s. Stoga je informacijski dio svakog utora 320 bita. Prilikom prijenosa podataka moguće je kombinirati vremenske odsječke. Radio staza koristi Gaussovu frekvencijsku modulaciju.

Bazne stanice (BS) i pretplatnički terminali (AT) DECT neprestano sve skeniraju dostupnih kanala(do 120). U tom slučaju se mjeri snaga signala na svakom kanalu i unosi u RSSI listu. Ako je kanal zauzet ili vrlo bučan, njegov RSSI je visok. BS odabire kanal s najnižom RSSI vrijednošću za stalni prijenos servisnih informacija o pozivima pretplatnika, identifikatoru stanice, mogućnostima sustava itd. Ove informacije igraju ulogu referentnih signala za AT - koristeći ih, pretplatnički uređaji utvrđuju imaju li pravo pristupa određenom BS-u, pruža li usluge koje pretplatnik traži, ima li slobodnog kapaciteta u sustavu i odabiru BS s najkvalitetnijim signalom.

U DECT-u komunikacijski kanal uvijek određuje AT. Kada se od BS-a zatraži veza (dolazna veza), AT prima obavijest i odabire radio kanal. Servisne informacije odašilje bazna stanica i analizira pretplatnički terminal stalno, stoga je AT uvijek sinkroniziran s najbližim dostupnim BS-om. Prilikom uspostavljanja nove veze, AT odabire kanal s najnižom RSSI vrijednošću - to osigurava da se nova veza dogodi na "najčišćem" dostupnom kanalu. Ovaj postupak dinamičke dodjele kanala omogućuje vam da se riješite planiranja frekvencije - najvažnijeg svojstva DECT-a.

Riža. 1.13. DECT spektar.

Budući da AT stalno, čak i kada je veza uspostavljena, analizira dostupne kanale, oni se mogu dinamički prebacivati ​​tijekom komunikacijske sesije. Takvo prebacivanje je moguće i na drugi kanal istog BS-a i na drugi BS. Taj se postupak naziva "handover". Tijekom primopredaje, AT uspostavlja novu vezu, a komunikacija se održava neko vrijeme na oba kanala. Zatim se odabire najbolji. Automatsko prebacivanje između kanala različitih BS događa se gotovo neprimjetno od strane korisnika i potpuno ga inicira AT.

Važno je da je u radijskom putu DECT opreme snaga signala vrlo niska - od 10 do 250 mW. Štoviše, 10 mW je praktički nazivna snaga za mikroćelijske sustave s radijusom ćelije od 30-50 m unutar zgrade i do 300-400 m na otvorenom prostoru. Za radiopokrivanje velikih područja (do 5 km) koriste se odašiljači snage do 250 mW.

Sa snagom od 10 mW moguće je locirati bazne stanice na udaljenosti od 25 m. Time se postiže rekordna gustoća istovremenih veza (oko 100 tisuća pretplatnika), pod uvjetom da je BS smješten prema heksagonu. uzorak u istoj ravnini (na istom podu).

Za zaštitu od neovlaštenog pristupa DECT sustavi koriste BS i AT proceduru provjere autentičnosti. AT je registriran u sustavu ili na pojedinim baznim stanicama kojima ima pristup. Sa svakom vezom dolazi do provjere autentičnosti: BS šalje "zahtjev" AT-u - slučajni broj (64 bita). Na temelju tog broja i autentifikacijskog ključa, AT i BS, koristeći zadani algoritam, izračunavaju autentifikacijski odgovor (32 bita), koji AT šalje BS-u. BS uspoređuje izračunati odgovor s primljenim i, ako se podudaraju, dopušta AT-u da se poveže. DECT ima standardni algoritam provjere autentičnosti, DSAA.

U pravilu se autentifikacijski ključ izračunava na temelju pretplatničkog autentifikacijskog ključa UAK duljine 128 bita ili AC autentifikacijskog koda (16 - 32 bita). UAK je pohranjen u AT ROM-u ili u DAM kartici - analognoj SIM kartici. AC se može ručno zapisati na AT ROM ili unijeti tijekom provjere autentičnosti. Zajedno s UAK koristi se osobni UPI korisnički identifikator duljine 16-32 bita, koji se unosi samo ručno. Osim toga, neovlašteno uklanjanje informacija u sustavima s TDMA izuzetno je teško i dostupno je samo stručnjacima.

1.5 Standardi Bluetooth , Wi - Fi (802.11, 802.16)

Bluetooth specifikacija opisuje paketnu metodu za prijenos informacija s vremenskim multipleksiranjem. Radiorazmjena se odvija u frekvencijskom pojasu 2400-2483,5 MHz. Radioput koristi metodu proširenja spektra kroz frekvencijske skokove i dvorazinsku Gaussovu frekvencijsku modulaciju.

Metoda frekvencijskog skakanja podrazumijeva da se cijeli frekvencijski pojas dodijeljen prijenosu podijeli na određeni broj podkanala, svaki širok 1 MHz. Kanal je pseudoslučajni niz skokova preko 79 ili 23 RF podkanala. Svaki kanal je podijeljen u vremenske segmente od 625 μs trajanja, pri čemu svaki segment odgovara određenom podkanalu. Odašiljač koristi samo jedan podkanal odjednom. Skokovi se događaju sinkrono u odašiljaču i prijamniku u unaprijed određenom pseudoslučajnom nizu. Može se dogoditi do 1600 skokova frekvencije u sekundi. Ova metoda osigurava povjerljivost i određenu otpornost prijenosa na buku. Otpornost na smetnje je osigurana činjenicom da ako poslani paket nije mogao biti primljen ni na jednom podkanalu, prijamnik to prijavljuje i prijenos paketa se ponavlja na jednom od sljedećih podkanala, na drugoj frekvenciji.

Bluetooth protokol podržava veze od točke do točke i od točke do više točaka. Dva ili više uređaja koji koriste isti kanal čine pikonet. Jedan od uređaja radi kao glavni, a ostali - kao podređeni. Jedan pikonet može imati do sedam aktivnih podređenih uređaja, a preostali podređeni uređaji u "parkiranom" stanju ostaju sinkronizirani s glavnim. Međusobno povezani piconeti čine "distribuiranu mrežu".

Postoji samo jedan glavni uređaj u svakom pikonetu, ali podređeni uređaji mogu biti dio različitih pikoneta. Osim toga, glavni uređaj jednog piconeta može biti podređeni uređaj u drugom (slika 1.14.). Piconetovi nisu vremenski i frekvencijski međusobno sinkronizirani – svaki od njih koristi vlastiti slijed frekvencijskih skokova. U jednom piconetu svi uređaji su vremenski i frekvencijski sinkronizirani. Hop sekvenca je jedinstvena za svaki pikonet i određena je adresom njegovog glavnog uređaja. Duljina ciklusa pseudoslučajnog niza je 2 27 elemenata.

Riža. 1. 14. Piconet s jednim podređenim uređajem a), nekoliko b) i distribuiranom mrežom c).

Bluetooth standard omogućuje dvostruki prijenos na temelju dijeljenja vremena. Glavni uređaj šalje pakete u neparnim vremenskim segmentima, a podređeni uređaj - u parnim (Sl. 1.15.). Paketi, ovisno o duljini, mogu zauzimati do pet vremenskih segmenata. U tom se slučaju frekvencija kanala ne mijenja do kraja prijenosa paketa (Sl. 1.16.).

Riža. 1. 15. Vremenski dijagram rada kanala.

Bluetooth protokol može podržavati asinkroni podatkovni kanal, do tri sinkrona (konstantne brzine) glasovna kanala ili kanal s istodobnim asinkronim podacima i sinkronim glasom.

U sinkronoj vezi, glavni uređaj rezervira vremenske segmente koji slijede u takozvanim sinkronim intervalima. Čak i ako je paket primljen s pogreškom, on se ne šalje ponovno tijekom sinkrone veze. Asinkrona komunikacija koristi vremenske segmente koji nisu rezervirani za sinkronu komunikaciju. Ako u adresnom polju asinkronog paketa nije navedena adresa, paket se smatra "emitiranim" - mogu ga čitati svi uređaji. Asinkrona veza omogućuje ponovni prijenos paketa primljenih s pogreškama.

Riža. 1. 16. Prijenos paketa različitih duljina.

Standardni Bluetooth paket sadrži 72-bitni pristupni kod, 54-bitno zaglavlje i informacijsko polje od najviše 2745 bita. Pristupni kod identificira pakete koji pripadaju istom piconetu i također se koristi za sinkronizaciju i procedure upita. Uključuje preambulu (4 bita), riječ za sinkronizaciju (64 bita) i najavu - 4 bita kontrolni zbroj.

Zaglavlje sadrži informacije za kontrolu komunikacije i sastoji se od šest polja: AM_ADDR – 3-bitna adresa aktivnog elementa; TYPE – 4-bitni kod vrste podataka; FLOW – 1 bit kontrole protoka podataka, koji označava spremnost uređaja za primanje; ARQN – 1 bit koji potvrđuje točan prijem; SEQN – 1 bit koji se koristi za određivanje slijeda paketa; HEC – 8-bitni kontrolni zbroj.

Informacijsko polje, ovisno o vrsti paketa, može sadržavati ili glasovna polja, ili podatkovna polja, ili obje vrste polja istovremeno.

Razmotrite standard IEEE 802.11 koji se koristi u lokalnim podatkovnim mrežama - tj. u bežičnim mrežama sličnim Ethernetu, koje su u osnovi asinkrone prirode.

IEEE 802.11 razmatra donja dva sloja modela međusobnog rada otvoreni sustavi– fizičku (određuje se način rada s prijenosnim medijem, brzina i načini modulacije) i razinu podatkovne veze, a na zadnjoj razini razmatra se niži podsloj - MAC, tj. kontrolirati pristup kanalu (mediju za prijenos). IEEE 802.11 koristi raspon 2,400 - 2,4835 GHz s propusnošću od 83,5 MHz i omogućuje paketni prijenos s 48-bitnim adresnim paketima.

Standard pruža dva glavna načina organiziranja lokalne mreže - prema načelu "svatko sa svakim" (komunikacija se uspostavlja izravno između dvije stanice, svi uređaji moraju biti unutar radijske vidljivosti, nema administracije) i u obliku strukturirane mreža (pojavljuje se dodatni uređaj - pristupna točka, u pravilu, stacionarna i radi na fiksnom kanalu; komunikacija između uređaja odvija se samo putem pristupnih točaka, preko kojih je moguć pristup vanjskim žičanim mrežama).

U pravilu su upravljačke funkcije raspoređene na sve uređaje IEEE 802.11 mreže – DCF mod. Međutim, za strukturirane mreže moguć je način rada PCF, kada se kontrola prenosi na jednu određenu pristupnu točku. Potreba za PCF načinom rada javlja se kod prijenosa informacija osjetljivih na kašnjenje. Uostalom, IEEE 802.11 mreže rade na principu kompetitivnog pristupa kanalu – nema prioriteta. Kako bi ih postavili ako je potrebno, uveden je način PCF. Međutim, rad u ovom načinu rada može se dogoditi samo u određenim periodičkim intervalima.

Kako bi se osigurala sigurnost prijenosa podataka, omogućena je provjera autentičnosti stanice i enkripcija prenesenih podataka na MAC razini.

IEEE 802.11 omogućuje višestruki pristup kanalu s detekcijom nositelja i detekcijom kolizije. Stanica može početi emitirati samo ako je kanal slobodan. Ako stanice otkriju da više postaja pokušava raditi na istom kanalu, sve zaustavljaju emitiranje i pokušavaju ga nastaviti nakon određenog vremenskog razdoblja. Dakle, čak i kada odašilje, uređaj mora pratiti kanal, tj. rad na recepciji.

Prije prvog pokušaja pristupa kanalu, uređaj u poseban brojač učitava trajanje nasumičnog intervala čekanja. Njegova vrijednost se smanjuje na danoj frekvenciji dok je kanal u stanju mirovanja. Nakon što se brojač vrati na nulu, uređaj može zauzeti kanal. Ako drugi uređaj zauzme kanal prije resetiranja brojača, brojanje se zaustavlja, zadržavajući postignutu vrijednost. U sljedećem pokušaju, odbrojavanje počinje od spremljene vrijednosti. Kao rezultat toga, oni koji nisu uspjeli prošli put imaju bolju priliku sljedeći put zauzeti kanal. To nije slučaj sa žičanim Ethernet mrežama.

Paketi kroz koje se odvija prijenos zapravo se formiraju na MAC sloju; na fizičkom sloju im se dodaje zaglavlje fizičkog sloja (PLCP), koje se sastoji od preambule i samog PLCP zaglavlja. Paketi MAC sloja mogu biti tri vrste - podatkovni paketi, kontrolni paketi i kontrolni paketi. Struktura im je ista. Svaki paket uključuje MAC zaglavlje, informacijsko polje i kontrolni zbroj.

Širokopojasne gradske bežične podatkovne mreže s fiksnim pristupom koriste standard IEEE 802.16.

Standard IEEE 802.16 opisuje rad u rasponu od 10 - 66 GHz sustava s arhitekturom od točke do više točaka (od centra do više). Ovo je dvosmjerni sustav, tj. omogućeni su nizvodni (od bazne stanice do pretplatnika) i uzvodni (do bazne stanice) tokovi. U ovom slučaju kanali su širokopojasni (oko 25 MHz), a brzine prijenosa su velike (primjerice 120 Mbit/s).

Standard IEEE 802.16 pruža shemu modulacije s jednim nosiocem (po frekvencijskom kanalu) i dopušta tri vrste kvadraturne amplitudne modulacije: QPSK s četiri položaja i 16-QAM s 16 položaja (potrebno za sve uređaje), kao i 64-QAM ( izborno).

Podaci na fizičkoj razini prenose se kao kontinuirani niz okvira. Svaki okvir ima fiksno trajanje – 0,5; 1 i 2 ms. Okvir se sastoji od preambule (sekvenca sinkronizacije duga 32 QPSK simbola), kontrolne sekcije i sekvence paketa podataka. Budući da je sustav definiran standardom IEEE 802.16 dvosmjeran, potreban je dvosmjerni mehanizam. Omogućuje frekvencijsko i vremensko odvajanje uzvodnog i nizvodnog kanala. Kod dvostrukog ispisa vremenskog kanala, okvir je podijeljen na podokvire za silaznu i uzlaznu vezu, odvojene posebnim intervalom. S dupleksom frekvencije, uzlazni i silazni kanali emitiraju se svaki na svom vlastitom nosaču.

IEEE 802.16 MAC sloj podijeljen je na tri podsloja - podsloj transformacije usluge (usluge su različite aplikacije), glavni podsloj i sigurnosni podsloj. Na sigurnosnoj podrazini implementirani su mehanizmi autentifikacije i enkripcije podataka. Na podsloju transformacije usluge, tokovi podataka protokola više razine transformiraju se za prijenos podataka kroz IEEE 802.16 mreže. Za svaku vrstu aplikacije više razine standard osigurava vlastiti mehanizam pretvorbe. Na glavnom MAC podsloju generiraju se paketi podataka koji se zatim prenose na fizički sloj i emitiraju kroz komunikacijski kanal. MAC paket uključuje zaglavlje i podatkovno polje, koje može pratiti kontrolni zbroj.

Ključna točka u standardu IEEE 802.16 je koncept protoka usluge i povezani koncepti "veze" i "identifikatora veze" (CID). Servisni tok u standardu IEEE 802.16 je tok podataka povezan s određenom aplikacijom. U ovom kontekstu, veza je uspostavljanje logičke veze na MAC slojevima na odašiljačkoj i prijamnoj strani za prijenos toka usluge. Svakoj vezi se dodjeljuje 16-bitni CID, koji je jedinstveno povezan s vrstom i karakteristikama veze. Tijek usluge karakterizira skup zahtjeva za kanal prijenosa informacija (vrijeme kašnjenja simbola, razina fluktuacija kašnjenja i zajamčena propusnost). Svakom tijeku usluge dodijeljen je SFID, na temelju kojeg BS određuje potrebne parametre specifične veze pridružene ovom tijeku usluge.

Osnovno načelo pružanja pristupa kanalu u standardu IEEE 802.16 je pristup na zahtjev. Nijedan AS (pretplatnička stanica) ne može slati ništa osim zahtjeva za registraciju i pružanje kanala dok mu BS to ne dopusti, tj. će dodijeliti vremenski utor u uzlaznoj vezi i naznačiti njegovu lokaciju. Govornik može zatražiti određenu veličinu propusnosti u kanalu ili zatražiti promjenu resursa kanala koji mu je već dodijeljen. Standard IEEE 802.16 omogućuje dva načina odobravanja pristupa - za svaku pojedinačnu vezu i za sve veze određenog AS-a. Očito, prvi mehanizam pruža veću fleksibilnost, ali drugi značajno smanjuje glasnoću nadzemnih poruka i zahtijeva manje performansi od hardvera.

2. Složeni signalni sustavi za telekomunikacijske sustave

2.1 Spektri signala

Spektar signala s(t) određen je Fourierovom transformacijom

Općenito, spektar je složena funkcija frekvencije ω. Spektar se može prikazati u obliku

,

gdje je |S(ω)| je amplituda, a φ(ω) je fazni spektar signala s(t).

Spektar signala ima sljedeća svojstva:

1. Linearnost: ako postoji skup signala s 1 (t), s 2 (t), ..., i s 1 (t)S 1 (ω), s 2 (t)S 2 (ω), ..., tada se zbroj signala Fourier transformira na sljedeći način:

gdje su a i proizvoljni numerički koeficijenti.

2. Ako signal s(t) odgovara spektru S(ω), tada isti signal, pomaknut za t 0, odgovara spektru S(ω) pomnoženom s e - jωt 0 s(t-t 0)S(ω) )e - jωt 0 .

3. Ako je s(t)S(ω), tada

4. Ako je s(t)S(ω) i f(t)=ds/dt, tada je f(t)F(ω)=jωS(ω).

5. Ako je s(t)S(ω) i g(t)=∫s(t)dt, tada je g(t)G(ω)=S(ω)/jω.

6. Ako je u(t)U(ω), v(t)V(ω) i s(t)=u(t)v(t), tada

.

Signal se locira preko spektra pomoću inverzne Fourierove transformacije

.

Razmotrimo spektre nekih signala.

1. Pravokutni puls.

sl.2.1. Spektar pravokutnog impulsa.

2. Gaussov impuls.

s(t)=Uexp(-βt 2)

sl.2.2. Spektar Gaussovog pulsa.

3. Izglađeni impuls

Numeričkom integracijom nalazimo spektar S(ω).

S(0)=2,052 S(6)=-0,056

S(1)=1,66 S(7)=0,057

S(2)=0,803 S(8)=0,072

S(3)= 0,06 S(9)=0,033

S(4)=-0,259 S(10)=-0,0072

S(5)=-0,221 S(ω)=S(-ω)

Riža. 2.3. Spektar izglađenog pulsa.

2.2 Korelacijska svojstva signala

Za usporedbu vremenski pomaknutih signala, uvodi se autokorelacijska funkcija (ACF) signala. Kvantitativno određuje stupanj razlike između signala u(t) i njegove vremenski pomaknute kopije u(t - τ) i jednak je skalarnom umnošku signala i kopije:

Odmah je jasno da pri τ=0 autokorelacijska funkcija postaje jednaka energiji signala: B u (0)=E u .

Autokorelacijska funkcija je parna: B u (τ)=B u (-τ).

Za bilo koju vrijednost vremenskog pomaka τ, ACF modul ne prelazi energiju signala |B u (τ)|≤B u (0)=E u .

ACF je povezan sa spektrom signala na sljedeći način:

.

Istina je i suprotno:

.

Za diskretni signal, ACF se određuje na sljedeći način:

i ima sljedeća svojstva.

Diskretni ACF je paran: B u (n)=B u (-n).

Pri pomaku nule, ACF određuje energiju diskretnog signala:

.

Ponekad se uvodi funkcija unakrsne korelacije (CCF) signala, koja opisuje ne samo vremenski pomak signala jedan u odnosu na drugi, već i razliku u obliku signala.

VKF se određuje na sljedeći način

za kontinuirane signale i

za diskretne signale.

Razmotrimo ACF nekih signala.

1. Slijed pravokutnih impulsa

Riža. 2.4. ACF niza pravokutnih impulsa.

2. Barker signal u 7 položaja

B u (0)=7, B u (1)= B u (-1)=0, B u (2)= B u (-2)=-1, B u (3)= B u (-3 )=0, B u (4)= B u (-4)=-1, B u (5)= B u (-5)=0, B u (6)= B u (-6)=-1 , B u (7)= B u (-7)=0.

Riža. 2.5. ACF Barker signala sa 7 položaja.

3. Walshove funkcije u 8 položaja

Walshova funkcija 2. reda

B u (0)=8, B u (1)= B u (-1)=3, B u (2)= B u (-2)=-2, B u (3)= B u (-3 )=-3, B u (4)= B u (-4)=-4, B u (5)= B u (-5)=-1, B u (6)= B u (-6)= 2, B u (7)= B u (-7)=1, B u (8)= B u (-8)=0.

Riža. 2.6. ACF Walshove funkcije 2. reda.

Walshova funkcija 7. reda

B u (0)=8, B u (1)= B u (-1)=-7, B u (2)= B u (-2)=6, B u (3)= B u (-3 )=-5, B u (4)= B u (-4)=4, B u (5)= B u (-5)=-3, B u (6)= B u (-6)=2 , B u (7)= B u (-7)=-1, B u (8)= B u (-8)=0.

Riža. 2.7. ACF Walshove funkcije 7. reda.

2.3 Vrste složenih signala

Signal je fizički proces koji može prenositi korisne informacije i širiti se duž komunikacijske linije. Pod signalom s(t) podrazumijevamo funkciju vremena koja odražava fizički proces s konačnim trajanjem T.

Signali kod kojih je baza B, jednaka umnošku trajanja signala T i širine njegovog spektra, blizu jedinici, nazivaju se "jednostavni" ili "obični". Takvi se signali mogu razlikovati po frekvenciji, vremenu (kašnjenju) i fazi.

Složeni, višedimenzionalni signali slični šumu formiraju se prema složenom zakonu. Tijekom trajanja signala T, on prolazi dodatnu manipulaciju (ili modulaciju) u frekvenciji ili fazi. Dodatna amplitudna modulacija se rijetko koristi. Zbog dodatne modulacije širi se spektar signala Δf (uz zadržavanje trajanja T). Dakle, za takav signal B=T Δf>>1.

Pod određenim zakonima formiranja složenog signala, njegov spektar ispada kontinuiranim i gotovo uniformnim, tj. blizu spektra šuma s ograničenom propusnošću. U ovom slučaju, funkcija autokorelacije signala ima jedan glavni skok, čija širina nije određena trajanjem signala, već širinom njegovog spektra, tj. ima oblik sličan funkciji autokorelacije šuma ograničenog pojasom. U tom smislu, takvi složeni signali nazivaju se slični šumu.

Signali slični šumu koriste se u širokopojasnim komunikacijskim sustavima jer: osiguravaju visoku otpornost komunikacijskih sustava na šum; omogućuju vam da organizirate istovremeni rad mnogih pretplatnika u zajedničkom frekvencijskom pojasu; omogućuju vam da se uspješno borite protiv višestaznog širenja radiovalova dijeljenjem greda; omogućuju bolje korištenje frekvencijskog spektra u ograničenom području u usporedbi s uskopojasnim komunikacijskim sustavima.

Poznat je veliki broj različitih signala sličnih šumu (NLS). Međutim, razlikuju se sljedeći glavni NPS: frekvencijski modulirani signali; višefrekventni signali; signali s faznim pomakom; diskretni frekvencijski signali; diskretni kompozitni frekvencijski signali.

Frekvencijski modulirani signali (FM) su kontinuirani signali, čija frekvencija varira prema zadanom zakonu (slika 2.8.).

Riža. 2.8. FM signal.

U komunikacijskim sustavima potrebno je imati mnogo signala. Istodobno, potreba za brzom promjenom signala i prebacivanjem opreme za proizvodnju i obradu dovodi do činjenice da zakon promjene frekvencije postaje diskretan. U tom slučaju prelaze s FM signala na DF signale.

Višefrekventni (MF) signali su zbroj N harmonika u 1 (t)…u N (t), čije su amplitude i faze određene u skladu sa zakonima formiranja signala (slika 2.9.).

Riža. 2.9. MF signal.

MF signali su kontinuirani i teško je prilagoditi digitalne tehnike za njihovo formiranje i obradu.

Fazno upravljani (PM) signali predstavljaju slijed radio impulsa, čije se faze mijenjaju prema zadanom zakonu (slika 2.10., a). Tipično, faza ima dvije vrijednosti (0 ili π). U ovom slučaju, radiofrekvencijski FM signal odgovara video FM signalu (Sl. 2.10., b).

Riža. 2.10. FM signal.

FM signali su vrlo česti jer... dopuštaju opsežnu upotrebu digitalnih metoda u generiranju i obradi, a takvi se signali mogu realizirati s relativno velikim bazama.

Signali diskretne frekvencije (DF) predstavljaju slijed radioimpulsa (slika 2.11.), čije se nosive frekvencije mijenjaju prema zadanom zakonu.

Riža. 2.11. HF signal.

Signali diskretne kompozitne frekvencije (DCF) su CD signali u kojima je svaki impuls zamijenjen signalom sličnim šumu.

Na sl. 2.12. prikazuje FM video frekvencijski signal, čiji se pojedinačni dijelovi prenose na različitim nosivim frekvencijama.

Riža. 2.12. DHF signal.

2.4 Izvedeni signalni sustavi

Izvedeni signal je signal koji se dobije množenjem dva signala. U slučaju PM signala, množenje se mora izvršiti element po element ili, kako se češće naziva, znak po znak. Sustav sastavljen od izvedenih signala naziva se izvedenica. Među izvedenim sustavima posebno su važni sustavi konstruirani na sljedeći način. Kao osnova koristi se određeni sustav signala čija korelacijska svojstva ne zadovoljavaju u potpunosti zahtjeve za CF, ali koji ima određene prednosti u pogledu jednostavnosti generiranja i obrade. Takav sustav nazivamo izvornim. Zatim se odabire signal koji ima određena svojstva. Takav se signal naziva produkcijski. Množenjem produciranog signala sa svakim signalom izvornog sustava, dobivamo izvedeni sustav. Signal za proizvodnju treba odabrati tako da izvedeni sustav bude uistinu bolji od originalnog, tj. tako da ima dobra korelacijska svojstva. Kompleksna ovojnica deriviranog signala S μ m (t) jednaka je umnošku kompleksnih ovojnica izvornih signala U m (t) i proizvodnog signala V μ (t), tj. S μ m (t)= U m (t)V μ (t). Ako indeksi variraju unutar m=1..M, μ=1..H, tada je volumen deriviranog signalnog sustava L=MH.

Izbor generiranja signala određen je brojnim čimbenicima, uključujući izvorni sustav. Ako su signali izvornog sustava širokopojasni, tada signal koji proizvodi može biti širokopojasan i imati male razine bočnih vrhova funkcije nesigurnosti, blizu korijena srednje kvadratne vrijednosti. Ako su signali izvornog sustava uskopojasni, tada je dovoljno ispuniti nejednakost F V >>F U (F V je širina spektra signala koji proizvode, F U je širina spektra izvornih signala) i zahtjev da su bočni vrhovi ACF-a mali.

Uzmimo Walshov sustav kao polazište. U ovom slučaju, signali koji proizvode moraju biti širokopojasni i imati dobar ACF. Osim toga, proizvodni signal mora imati isti broj elemenata kao izvorni signali, tj. N=2 k elemenata, gdje je k cijeli broj. Ove uvjete općenito zadovoljavaju nelinearni nizovi. Budući da je glavni zahtjev malen vrh ACF strane, najbolji signali s brojem elemenata N = 16, 32, 64 odabrani su u klasi nelinearnih sekvenci. Ovi signali prikazani su na slici. 2.13. Na sl. 2.13. Također je naznačen broj blokova μ za svaki generirani signal. Blizu su optimalne vrijednosti μ 0 =(N+1)/2. Ovo je nužan uvjet za dobivanje dobrog ACF-a s malim bočnim vrhovima.

Riža. 2.13. Proizvodnja FM signala.

Volumen derivacijskog sustava jednak je volumenu Walshovog sustava N. Derivacijski sustavi imaju bolja korelacijska svojstva od Walshovih sustava.

3. Modulacija složenih signala

3.1 Geometrijski prikaz signala

Razmotrimo geometrijski ili vektorski prikaz signala. Definirajmo N-dimenzionalni ortogonalni prostor kao prostor definiran skupom od N linearno neovisnih funkcija (ψ j (t)), nazvanih baznim. Bilo koja funkcija ovog prostora može se izraziti linearnom kombinacijom baznih funkcija, koje moraju zadovoljiti uvjet

,

gdje se operator naziva Kroneckerov simbol. Za konstante K j različite od nule prostor se naziva ortogonalnim. Ako su bazne funkcije normalizirane tako da su sve K j =1, prostor se naziva ortonormiranim. Osnovni uvjet ortogonalnosti može se formulirati na sljedeći način: svaka funkcija ψ j (t) skupa osnovnih funkcija mora biti neovisna o ostalim funkcijama skupa. Svaka funkcija ψ j (t) ne bi trebala ometati druge funkcije tijekom procesa detekcije. S geometrijskog gledišta sve su funkcije ψ j (t) međusobno okomite.

U ortogonalnom signalnom prostoru najlakše je definirati euklidsku mjeru udaljenosti koja se koristi u procesu detekcije. Ako valovi koji nose signale ne tvore takav prostor, mogu se pretvoriti u linearnu kombinaciju ortogonalnih signala. Može se pokazati da se proizvoljan konačni skup signala (s i (t)) (i=1...M), gdje je svaki element skupa fizički ostvariv i ima trajanje T, može izraziti kao linearna kombinacija N ortogonalnih signala ψ 1 (t), ψ 2 (t), …, ψ N (t), gdje je NM, pa

Gdje

Vrsta baze (ψ j (t)) nije navedena; ovi signali su odabrani radi praktičnosti i ovise o valnom obliku signala koji se odašilju. Skup takvih valova (s i (t)) može se smatrati skupom vektora (s i )=(a i 1, a i 2, …,a iN). Relativna orijentacija vektora signala opisuje odnos između signala (s obzirom na njihove faze ili frekvencije), a amplituda svakog postavljenog vektora (s i ) je mjera energije signala koja se prenosi tijekom vremena prijenosa simbola. Općenito, nakon odabira skupa od N ortogonalnih funkcija, svaki od odaslanih signala s i (t) potpuno je određen vektorom svojih koeficijenata s i =(a i 1, a i 2, …,a iN) i=1…M.

3.2 Metode faznog pomaka signala (PM2, PM4, OFM)

Phase shift keying (PSK) razvijen je rano u razvoju programa istraživanja dubokog svemira; PSK se danas široko koristi u komercijalnim i vojnim komunikacijskim sustavima. Signal u PSK modulaciji ima sljedeći oblik:

Ovdje faza φ i (t) može poprimiti M diskretnih vrijednosti, obično definiranih na sljedeći način:

Najjednostavniji primjer faznog pomaka je binarni fazni pomak (PSK). Parametar E je energija simbola, T je vrijeme prijenosa simbola. Rad modulacijskog kruga je pomicanje faze moduliranog signala s i (t) na jednu od dvije vrijednosti, nulu ili π (180 0). Tipičan oblik PM2 signala prikazan je na slici. 3.1.a), gdje su jasno vidljive karakteristične oštre fazne promjene tijekom prijelaza između simbola; ako se modulirani tok podataka sastoji od izmjeničnih nula i jedinica, takve će se nagle promjene dogoditi pri svakom prijelazu. Modulirani signal može se prikazati kao vektor na grafu u polarnom koordinatnom sustavu; duljina vektora odgovara amplitudi signala, a njegova orijentacija u općem M-arnom slučaju odgovara fazi signala u odnosu na druge M – 1 signale u skupu. Pri modulaciji PM2 (slika 3.1.b)) vektorski prikaz daje dva antifazna (180 0) vektora. Skupovi signala koji se mogu prikazati sličnim antifaznim vektorima nazivaju se antipodima.

Riža. 3.1. Binarno podešavanje faznog pomaka.

Drugi primjer faznog pomaka je PM4 modulacija (M=4). Kod modulacije PM4, parametar E je energija dva simbola, vrijeme T je vrijeme prijenosa dva simbola. Faza moduliranog signala ima jednu od četiri moguće vrijednosti: 0, π/2, π, 3π/2. U vektorskom prikazu, signal PM4 ima oblik prikazan na Sl. 3.2.

Riža. 3.2. PM4 signal u vektorskom prikazu.

Razmotrimo drugu vrstu faznog pomaka - relativni fazni pomak (RPK) ili diferencijalni fazni pomak (DPSK). Naziv diferencijalna fazna pomaka zahtijeva neko objašnjenje, budući da se riječ "diferencijalno" odnosi na dva različita aspekta procesa modulacije/demodulacije: postupak kodiranja i postupak detekcije. Izraz "diferencijalno kodiranje" koristi se kada kodiranje binarnih znakova nije određeno njihovom vrijednošću (tj. nula ili jedan), već time je li znak isti ili različit od prethodnog. Izraz "diferencijalna koherentna detekcija" signala u diferencijalnoj PSK modulaciji (ovo je značenje u kojem se obično koristi naziv DPSK) povezuje se sa detekcijskim krugom koji se često klasificira kao nekoherentni krug jer ne zahtijeva usklađivanje faza s primljenim nosačem.

U nekoherentnim sustavima ne pokušava se odrediti stvarna vrijednost faze dolaznog signala. Prema tome, ako odaslani signal ima oblik

tada se primljeni signal može opisati na sljedeći način.

Ovdje je α proizvoljna konstanta, obično se pretpostavlja da je slučajna varijabla jednoliko raspoređena između nule i 2π, a n(t) je šum.

Za koherentnu detekciju koriste se usklađeni filtri; Za nekoherentnu detekciju to nije moguće jer će u ovom slučaju izlaz usklađenog filtra ovisiti o nepoznatom kutu α. Ali ako pretpostavimo da se α polako mijenja u odnosu na interval od dvije periode (2T), tada razlika u fazi između dva uzastopna signala neće ovisiti o α.

Osnova detekcije diferencijalnog koherentnog signala u DPSK modulaciji je sljedeća. Tijekom procesa demodulacije, faza nositelja prethodnog intervala prijenosa simbola može se koristiti kao referentna faza. Njegova uporaba zahtijeva diferencijalno kodiranje niza poruka u odašiljaču, budući da je informacija kodirana faznom razlikom između dva uzastopna impulsa. Za prijenos i-te poruke (i=1,2,…,M), faza trenutnog signala mora biti pomaknuta za φ i =2πi/M radijana u odnosu na fazu prethodnog signala. Općenito, detektor izračunava koordinate dolaznog signala određivanjem njegove korelacije s lokalno generiranim signalima cosω 0 t i sinω 0 t. Zatim, kao što je prikazano na Sl. 3.3., detektor mjeri kut između vektora trenutno primljenog signala i vektora prethodnog signala.

Riža. 3.3. Signalni prostor za DPSK shemu.

DPSK je manje učinkovit od PSK jer u prvom slučaju, zbog korelacije između signala, pogreške imaju tendenciju širenja (na susjedna vremena simbola). Vrijedno je zapamtiti da se sheme PSK i DPSK razlikuju po tome što se u prvom slučaju primljeni signal uspoređuje s idealnim referentnim signalom, au drugom slučaju uspoređuju se dva signala s šumom. Imajte na umu da DPSK modulacija proizvodi dvostruko više šuma od PSK modulacije. Stoga biste trebali očekivati ​​dvostruko veću stopu pogreške s DPSK nego s PSK. Prednost DPSK sheme je smanjena složenost sustava.

3.3 Modulacija s minimalnim pomakom frekvencije.

Jedna modulacijska shema bez faznog diskontinuiteta je minimalna frekvencijska pomaka (MSK). MSK se može smatrati posebnim slučajem pomaka frekvencije bez prekida faze. MSK signal može se predstaviti na sljedeći način.

Ovdje je f 0 nosiva frekvencija, d k =±1 predstavlja bipolarne podatke, koji se prenose brzinom od R=1/T, a x k je fazna konstanta za k-ti interval prijenosa binarnih podataka. Imajte na umu da kada je d k =1 emitirana frekvencija je f 0 +1/4T, a kada je d k =-1 to je f 0 -1/4T. Tijekom svakog intervala prijenosa podataka od T-sekundi, vrijednost x k je konstantna, tj. x k =0 ili π, što je diktirano zahtjevom kontinuiteta faze signala u trenucima t=kT. Ovaj zahtjev nameće ograničenje na fazu, koja se može predstaviti sljedećim rekurzivnim odnosom za x k.

Jednadžba za s(t) može se prepisati u kvadraturnom prikazu.

Common-mode komponenta je označena kao k cos(πt/2T)cos2πf 0 t, gdje je cos2πf 0 t nosilac, cos(πt/2T) sinusoidalno ponderiranje simbola, a k je član ovisan o informaciji. Slično, kvadraturna komponenta je b k sin(πt/2T)sin2πf 0 t, gdje je sin2πf 0 t kvadraturni član nositelja, sin(πt/2T) je isti sinusoidalni simbol težine, b k je član ovisan o informaciji. Može se činiti da veličine a k i b k mogu promijeniti svoju vrijednost svakih T sekundi. Međutim, zbog zahtjeva kontinuiteta faze, vrijednost a k može se promijeniti samo kada funkcija cos(πt/2T) prolazi kroz nulu, a b k samo kada sin(πt/2T) prolazi kroz nulu. Stoga je ponderiranje simbola u infaznom ili kvadraturnom kanalu sinusoidni impuls s periodom od 2T i promjenjivim predznakom. Sinfazna i kvadraturna komponenta pomaknute su jedna u odnosu na drugu za T sekundi.

Izraz za s(t) može se prepisati u drugom obliku.

Ovdje d I (t) i d Q (t) imaju isto značenje sinfaznih i kvadraturnih tokova podataka. MSK shema napisana u ovom obliku ponekad se naziva unaprijed kodirani MSK. Grafički prikaz s(t) dan je na sl. 3.4. Na sl. 3.4. a) i c) prikazano je sinusoidno vaganje impulsa sinfaznih i kvadraturnih kanala, ovdje množenje sa sinusoidom daje više glatke prijelaze faze nego u izvornom prikazu podataka. Na sl. 3.4. b) i d) prikazana je modulacija ortogonalnih komponenti cos2πf 0 t i sin2πf 0 t sinusoidnim tokovima podataka. Na sl. 3.4. e) prikazan je zbroj ortogonalnih komponenti prikazanih na sl. 3.4. b) i d). Iz izraza za s(t) i sl. 3.4. možemo zaključiti sljedeće: 1) signal s(t) ima konstantnu ovojnicu; 2) faza RF nositelja je kontinuirana tijekom bitnih prijelaza; 3) signal s(t) se može smatrati FSK moduliranim signalom s frekvencijama prijenosa f 0 +1/4T i f 0 -1/4T. Stoga se minimalni razmak između tonova potreban u MSK modulaciji može napisati na sljedeći način:

što je jednako polovici bit ratea. Imajte na umu da je razmak tonova potreban za MSK polovica (1/T) razmaka potrebnog za nekoherentnu detekciju FSK moduliranih signala. To je zato što je faza nosača poznata i kontinuirana, što omogućuje koherentnu demodulaciju signala.

Riža. 3.4. Manipulacija minimalnim pomakom: a) modificirani tok bitova u fazi; b) produkt toka bitova u fazi i nositelja; c) modificirani kvadraturni tok bitova; d) umnožak kvadraturnog toka bitova i nositelja; e) MSK signal.

3.4 Kvadraturna modulacija i njezine karakteristike ( Q PSK , QAM )

Razmotrite kvadraturno fazno pomicanje (QPSK). Izvorni tok podataka d k (t)=d 0 , d 1 , d 2 ,… sastoji se od bipolarnih impulsa, tj. d k uzeti vrijednosti +1 ili -1 (Sl. 3.5.a)), predstavljajući binarnu jedinicu i binarnu nulu. Ovaj impulsni tok podijeljen je na sinfazni tok d I (t) i kvadraturni tok - d Q (t), kao što je prikazano na slici. 3.5.b).

d I (t)=d 0 , d 2 , d 4 ,… (parni bitovi)

d Q (t)=d 1 , d 3 , d 5 ,… (neparni bitovi)

Prikladna ortogonalna implementacija QPSK signala može se dobiti korištenjem amplitudne modulacije sinfaznih i kvadraturnih tokova na sinusnoj i kosinusnoj funkciji nositelja.

Korištenjem trigonometrijskih identiteta, s(t) se može prikazati u sljedećem obliku: s(t)=cos(2πf 0 t+θ(t)). QPSK modulator prikazan na sl. 3.5.c), koristi zbroj članova sinusa i kosinusa. Pulsni tok d I (t) koristi se za amplitudno moduliranje (s amplitudom od +1 ili -1) kosinusnog vala. Ovo je ekvivalentno pomaku faze kosinusnog vala za 0 ili π; stoga je rezultat BPSK signal. Slično, tok impulsa d Q (t) modulira sinusoidu, što daje BPSK signal ortogonalno prethodnom. Zbrajanjem ove dvije ortogonalne komponente nositelja dobiva se QPSK signal. Vrijednost θ(t) će odgovarati jednoj od četiri moguće kombinacije d I (t) i d Q (t) u izrazu za s(t): θ(t)=0 0, ±90 0 ili 180 0; rezultirajući signalni vektori prikazani su u signalnom prostoru na sl. 3.6. Budući da su cos(2πf 0 t) i sin(2πf 0 t) ortogonalni, dva BPSK signala mogu se detektirati odvojeno. QPSK ima brojne prednosti u odnosu na BPSK: jer kod QPSK modulacije jedan impuls odašilje dva bita, zatim se brzina prijenosa podataka udvostručuje ili se pri istoj brzini prijenosa podataka kao u BPSK shemi koristi polovica frekvencijskog pojasa; a također povećava otpornost na buku, jer Impulsi su dvostruko duži i stoga jači od BPSK impulsa.

Riža. 3.5. QPSK modulacija.

Riža. 3.6. Signalni prostor za QPSK shemu.

Kvadraturna amplitudna modulacija (KAM, QAM) može se smatrati logičnim nastavkom QPSK, budući da se QAM signal također sastoji od dva neovisna amplitudno modulirana nositelja.

S kvadraturnom modulacijom amplitude mijenjaju se i faza i amplituda signala, što vam omogućuje povećanje broja kodiranih bitova i istovremeno značajno poboljšanje otpornosti na buku. Kvadraturni prikaz signala je prikladno i prilično univerzalno sredstvo za njihovo opisivanje. Kvadraturni prikaz izražava oscilaciju kao linearnu kombinaciju dviju ortogonalnih komponenti - sinusa i kosinusa (u fazi i kvadrature):

s(t)=A(t)cos(ωt + φ(t))=x(t)sinωt + y(t)cosωt, gdje

x(t)=A(t)(-sinφ(t)),y(t)=A(t)cosφ(t)

Takva diskretna modulacija (manipulacija) provodi se preko dva kanala, na nosiocima međusobno pomaknutim za 90 0, tj. koji se nalazi u kvadraturi (otuda naziv).

Objasnimo rad kvadraturnog sklopa na primjeru generiranja četverofaznih PM (PM-4) signala (slika 3.7).

Riža. 3.7. Krug kvadraturnog modulatora.

Riža. 3.8. Heksadecimalni signalni prostor (QAM-16).

Pomoću registra posmaka, izvorni niz binarnih simbola trajanja T dijeli se na neparne impulse y, koji se šalju u kvadraturni kanal (cosωt), i parne impulse – x, koji se unose u in-fazni kanal (sinωt). Obje sekvence impulsa dovode se na ulaze odgovarajućih manipuliranih oblikovatelja impulsa, na čijim se izlazima formiraju sekvence bipolarnih impulsa x(t) i y(t) amplitude ±U m i trajanja 2T. Impulsi x(t) i y(t) dolaze na ulaze kanalnih množitelja, na čijim se izlazima formiraju dvofazne (0, π) PM oscilacije. Nakon zbrajanja formiraju signal FM-4.

Na sl. 3.8. prikazuje dvodimenzionalni signalni prostor i skup signalnih vektora moduliranih heksadecimalnim QAM-om i predstavljenih točkama koje su raspoređene u pravokutni niz.

Od sl. 3.8. može se vidjeti da je udaljenost između vektora signala u signalnom prostoru s QAM-om veća nego s QPSK-om, stoga je QAM otporniji na šum u usporedbi s QPSK-om,

3.5 Implementacija kvadraturnih modema

Modem je dizajniran za prijenos/primanje informacija preko uobičajenih telefonskih žica. U tom smislu, modem djeluje kao sučelje između računala i telefonske mreže. Njegova glavna zadaća je pretvaranje prenesenih informacija u oblik prihvatljiv za prijenos putem telefonskih komunikacijskih kanala, te pretvaranje primljenih informacija u oblik prihvatljiv za računalo. Kao što znate, računalo je sposobno obrađivati ​​i prenositi informacije u binarnom kodu, to jest u obliku niza logičkih nula i jedinica, zvanih bitovi. Logička jedinica se može povezati s visokom razinom napona, a logička nula s niskom razinom napona. Kod prijenosa informacija preko telefonskih žica potrebno je da karakteristike odašiljanih električnih signala (snaga, spektralni sastav i dr.) zadovoljavaju zahtjeve prijemne opreme telefonske centrale. Jedan od glavnih zahtjeva je da spektar signala treba ležati u rasponu od 300 do 3400 Hz, odnosno imati širinu ne veću od 3100 Hz. Kako bi se zadovoljio ovaj i mnogi drugi zahtjevi, podaci se podvrgavaju odgovarajućem kodiranju, što, zapravo, radi modem. Postoji nekoliko mogućih metoda kodiranja u kojima se podaci mogu prenositi preko kanala s komutacijom pretplatnika. Ove se metode međusobno razlikuju i po brzini prijenosa i po otpornosti na smetnje. Istodobno, bez obzira na metodu kodiranja, podaci se prenose preko pretplatničkih kanala samo u analognom obliku. To znači da se za prijenos informacija koristi sinusoidni nosivi signal koji je podvrgnut analognoj modulaciji. Korištenje analogne modulacije rezultira spektrom puno manje širine pri konstantnoj brzini prijenosa informacija. Analogna modulacija je metoda fizičkog kodiranja u kojoj se informacija kodira promjenom amplitude, frekvencije i faze sinusoidnog signala nositelja. Postoji nekoliko osnovnih metoda analogne modulacije: amplitudna, frekvencijska i relativna faza. Upotreba modema navedene metode modulacije, ali ne zasebno, nego sve zajedno. Na primjer, amplitudna modulacija može se koristiti zajedno s faznom modulacijom (amplitudno-fazna modulacija). Glavni problem koji se javlja pri prijenosu informacija preko pretplatničkih kanala je povećanje brzine. Brzina je ograničena spektralnom propusnošću komunikacijskog kanala. Međutim, postoji metoda koja može značajno povećati brzinu prijenosa informacija bez povećanja širine spektra signala. Glavna ideja ove metode je korištenje kodiranja s više položaja. Niz podatkovnih bitova podijeljen je u skupine (simbole), od kojih je svaka povezana s diskretnim stanjem signala. Na primjer, koristeći 16 različitih stanja signala (mogu se međusobno razlikovati i po amplitudi i po fazi), moguće je kodirati sve moguće kombinacije za nizove od 4 bita. Sukladno tome, 32 diskretna stanja omogućit će da se skupina od pet bitova kodira u jednom stanju. U praksi se za povećanje brzine prijenosa informacija koristi višepoložajna amplitudno-fazna modulacija s nekoliko mogućih vrijednosti razina amplitude i faznog pomaka signala. Ova vrsta modulacije naziva se kvadraturna amplitudna modulacija (QAM). U slučaju QAM-a, zgodno je prikazati stanja signala na signalnoj ravnini. Svaka točka na signalnoj ravnini ima dvije koordinate: amplitudu i fazu signala i kodirana je kombinacija niza bitova. Kako bi se povećala otpornost na buku kvadraturne amplitudne modulacije, može se koristiti takozvana Trellis Code Modulation (TCM) ili, drugim riječima, trelis kodiranje. U Trellis modulaciji, jedan dodatni Trellis bit se dodaje svakoj grupi bitova koji se prenose tijekom jednog diskretnog stanja signala. Ako se npr. informacijski bitovi dijele u skupine od po 4 bita (ukupno je moguće 16 različitih kombinacija), tada se u signalnu ravninu postavlja 16 signalnih točaka. Dodavanje petog Trellis bita rezultirat će s 32 moguće kombinacije, udvostručavajući broj signalnih točaka. Međutim, nisu sve kombinacije bitova legalne, odnosno smislene. Ovo je ideja iza kodiranja rešetke. Vrijednost dodanog Trellis bita određuje se posebnim algoritmom. Poseban enkoder odgovoran je za izračun dodanog rešetkastog bita. Na prijemnom modemu dizajniran je poseban dekoder za analizu dolaznih nizova bitova - takozvani Viterbi dekoder. Ako su primljene sekvence dopuštene, smatra se da se prijenos odvija bez grešaka i rešetkasti bit se jednostavno uklanja. Ako među primljenim sekvencama postoje zabranjene sekvence, Viterbi dekoder pomoću posebnog algoritma pronalazi najprikladniju dopuštenu sekvencu, ispravljajući tako greške u prijenosu. Dakle, smisao rešetkastog kodiranja je povećati otpornost prijenosa na buku po cijenu relativno male redundancije. Korištenje rešetkastog kodiranja omogućuje, uglavnom, zaštitu od zabune upravo susjednih točaka u signalnom prostoru, koje su najosjetljivije na mogućnost "zbunjenja" pod utjecajem smetnji.

4. Značajke prijema signala u telekomunikacijskim sustavima

4.1 Vjerojatnosti pogreške diskriminacije M poznatih signala

Detekcija signala u radioelektronici odnosi se na analizu primljene oscilacije y(t), koja završava odlukom o prisutnosti ili odsutnosti neke korisne komponente u njoj, koja se naziva signal. Diskriminacija M signala definirana je kao analiza primljene oscilacije y(t), koja završava odlukom o tome koji od M signala pripada unaprijed određenom skupu S(s 0 (t), s 1 (t), . .., s M -1 ( t)) prisutan je u y(t). Detekcija signala je poseban slučaj razlikovanja dva signala od kojih je jedan jednak nuli u cijelom intervalu promatranja.

Neka je promatrana fluktuacija y(t) implementacija slučajnog procesa koji ima distribuciju W y, tj. n-dimenzionalna gustoća vjerojatnosti (PD) W(y) [ili PD funkcional W(y(t))], koja pripada jednoj od M disjunktnih klasa W i (W i ∩W k =Ø, i≠k, i, k = 0, 1, …, M-1). Potrebno je, nakon promatranja implementacije y(t), odlučiti kojoj od klasa pripada W y. Pretpostavka da je W y Wi naziva se hipoteza H i: W y Wi . Odluke koje su rezultat testiranja hipoteza označit ćemo s , gdje je i(0, 1, ..., M-1) broj hipoteze čiju istinitost deklarira donesena odluka. Analizirana oscilacija y(t) rezultat je interakcije u njoj prisutnog signala s i (t) s ometajućim slučajnim procesom (smetnja, šum) x(t): y(t)=F. Od kojeg od M moguće signale prisutan u y(t), PV ansambla kojem y(t) pripada ovisi, tako da svaki s i (t) odgovara određenoj klasi Wi distribucija ansambla predstavljenog s y(t). Stoga se hipoteze H i tumače kao pretpostavke o prisutnosti i-tog (i samo i-tog) signala u y(t). U ovom slučaju rješenja, od kojih jedno služi kao rezultat diskriminatorskog postupka, su tvrdnje da primljena oscilacija sadrži upravo i-ti signal. Hipoteze H i odgovaraju klasama W i . Za hipotezu H i se kaže da je jednostavna ako klasa W i sadrži jednu i samo jednu distribuciju. Svaka druga hipoteza naziva se složenom. M složenih hipoteza naziva se parametarskim ako se odgovarajuće klase razlikuju jedna od druge samo u vrijednostima konačnog broja parametara iste distribucije, opisanih poznatim zakonom. Inače, hipoteze se nazivaju parametarskim.

Razmotrimo razlikovanje M determinističkih ne-nultih signala iste energije. U ovom slučaju, kao osnova će se uzeti pravilo najveće vjerojatnosti (ML).

optimalna u slučaju kada je kriterij kvalitete zbroj vjerojatnosti uvjetne pogreške, odnosno ukupna vjerojatnost pogreške s jednakim posteriornim vjerojatnostima svih signala p i =1/M.

Za proizvoljan M, diskriminator koji se pridržava pravila MP smatra prisutnim u y(t) signal najmanje udaljen od y(t) u smislu euklidske udaljenosti ili, što je ekvivalentno za iste energije signala, ima maksimalnu korelaciju s y(t) . Ako signale s 0 (t), s 1 (t), ..., s M -1 (t) smatramo skupom vektora koji se nalaze u M-dimenzionalnom prostoru, tada da bismo što je moguće više smanjili vjerojatnost brkanja i-tog signala s k-tim, trebali biste "raširiti" i-ti što je dalje moguće i k-ti vektori. Dakle, optimalan izbor M determinističkih signala svodi se na traženje takve konfiguracije snopa M vektora u kojoj bi minimalna euklidska udaljenost između para vektora bila maksimalna: mind ik =max (i≠k). Od kada su energije jednake, tj. duljine vektora

gdje je ρ ik koeficijent korelacije i-tog i k-tog signala, E je energija signala, tada je zahtjev za maksimalnom minimalnom udaljenošću identičan uvjetu za minimalni maksimalni koeficijent korelacije u skupu signala S( s 0 (t), s 1 (t), ..., s M -1 (t)). Maksimalno ostvarivi minimum maksimalnog koeficijenta korelacije vrlo se lako utvrđuje. Zbrajajući ρ ik po svim i i k, dobivamo

gdje nejednakost slijedi iz nenegativnosti kvadrata pod integralom. Osim toga, u zbroju s lijeve strane, M članova za i=k jednaki su jedinici, a preostali M(M-1) nisu veći od ρ max =max ρ ik (i≠k). Stoga je M+M(M-1)ρ max ≥0 i ρ max ≥-1/(M-1).

Konfiguracija od M vektora u kojoj je kosinus kuta između bilo kojeg para vektora jednak -1/(M-1) naziva se regularni simpleks. Ako se ti vektori uzmu kao M signala, tada će rezultirajući deterministički skup, s jednakom vjerojatnošću svih s i (t), osigurati minimum ukupne vjerojatnosti pogreške P osh, što rješava pitanje optimalnog izbora M signala. Kada je M>>1 relacija -1/(M-1)≈0 vrijedi, i stoga, s velikim brojem prepoznatljivih signala, ortogonalni ansambl praktički nije ništa lošiji od simpleks ansambla u smislu P pogreške.

Redoslijed izvođenja točnog izraza za vjerojatnost pogreške u razlikovanju M signala s proizvoljnim ρ ik je sljedeći. Gustoća vjerojatnosti (PD) sustava slučajnih varijabli z 0 , z 1 , …, z M -1 je M-dimenzionalni normalni zakon, za određivanje kojeg je dovoljno znati prosjeke svih z i i njihovu korelacijsku matricu. Za prosjeke, ako je hipoteza H l istinita, imamo . Korelacijski moment i-te i k-te korelacije jednak je N 0 Eρ ik /2. Nakon što se pronađe M-dimenzionalni PV, njegov M-struki integral preko područja z l ≥z i , i=0, 1, …, M-1, omogućuje nam dobivanje vjerojatnosti prava odluka uz uvjet da je H l istinit. Zbroj takvih vjerojatnosti, podijeljen s M (uzimajući u obzir jednaku vjerojatnost signala), bit će ukupna vjerojatnost točnog rješenja P ex, povezana s P osh očitom jednakošću P osh =1-P ex -fold integral dobiven na ovaj način u nizu važnih slučajeva može se svesti na jednokratni Dakle, za sve jednako korelirane (ekvidistantne) signale (ρ ik =ρ, i≠k)

U praktičnim proračunima ovaj se izraz rijetko koristi zbog potrebe numeričke integracije. Njegova gornja procjena je korisna; ako je izvedemo, pretpostavit ćemo da je hipoteza H l istinita. U ovom slučaju, pogreška se uvijek javlja kada je barem jedan od događaja z i >z l, i≠l istinit. Njegova vjerojatnost P osh l , jednaka vjerojatnosti kombiniranja događaja z i >z l , i≠l, prema teoremu zbrajanja vjerojatnosti,

a prema Booleovoj nejednakosti nije veća od prvog zbroja desno. Budući da je svaki član ovog zbroja vjerojatnost miješanja dvaju signala, tada za ekvidistantne signale

Ovdje je omjer signala i šuma na izlazu filtra usklađen sa s i (t) pod hipotezom Hi, - vjerojatnost miješanja dva signala. Za jednako vjerojatne signale (p i =1/M) dolazimo do tzv. aditivne granice ukupne vjerojatnosti pogreške

Upotreba ovog izraza opravdana je, s jedne strane, asimptotskom konvergencijom njegove desne strane i P osh kako rastu zahtjevi za kvalitetom razlikovanja (P osh →0), a s druge strane, činjenicom da , pri odabiru potrebne energije signala (minimalna vrijednost q) na temelju desne strane izraza, programer uvijek djeluje s određenom količinom reosiguranja, osiguravajući da stvarna vjerojatnost pogreške bude ispod brojke koju je prihvatio u izračunu .

4.2 Vjerojatnosti pogreške diskriminacije M fluktuirajući signali

Promatrač nije uvijek u detalje a priori svjestan prepoznatljivih signala. Češće, on ne zna unaprijed ne samo broj signala prisutnih u analiziranoj implementaciji, već ni vrijednosti bilo kojih parametara (amplituda, frekvencija, faza, itd.) svakog od M mogućih signala. U ovom slučaju sami signali više nisu deterministički, budući da njihovi parametri nisu navedeni; odgovarajući zadatak razlikovanja naziva se razlikovanje signala s nepoznatim parametrima.

Razmotrimo rješenje ovog problema na primjeru razlikovanja signala sa slučajnim početnim fazama. Takve signale opisuje model

s i (t; φ)=Re( i (t)exp),

gdje je f 0 poznata središnja frekvencija; φ – slučajna početna faza s apriornim PV W 0 (φ); (t) =S(t)e jγ (t) – kompleksna ovojnica signala s(t), koja je realizacija s(t; φ) na φ=0: s(t)=s(t; 0) ); S(t) i γ(t) su poznati zakoni amplitude i kutne modulacije. Primjeni MP pravila mora prethoditi izračun funkcije vjerojatnosti (funkcionala) W(y(t)|H i), tj. usrednjavanje PT W(y(t)|H i, φ), konstruirano za determinističke signale s fiksnom fazom φ preko svih njegovih mogućih vrijednosti, uzimajući u obzir a priori PT W 0 (φ). Uz jednoliku SW fazu W 0 (φ)=1/(2π), |φ|≤π, uzimajući u obzir jednakost energija svih razlučenih signala, W(y(t)|H i) je modificirani Besselov funkcija nultog reda:

gdje je c koeficijent koji sadrži faktore neovisne o i, i - korelacijski modul kompleksnih ovojnica primljene oscilacije y(t) i i-tog signala. Monotonost funkcije I 0 (·) na pozitivnoj poluosi omogućuje nam prijelaz na dovoljnu statistiku Z i i MP pravilo zapisujemo u obliku

Dakle, optimalni diskriminator M signala jednake energije sa slučajnim početnim fazama mora izračunati sve M vrijednosti Z i i, ako je njihov maksimum Zk, odlučiti o prisutnosti k-tog signala u y(t). To znači da se signal čija kompleksna ovojnica ima najveću korelaciju u veličini s kompleksnom ovojnicom y(t) smatra sadržanim u promatranoj oscilaciji y(t).

Točne formule za vjerojatnosti pogrešaka u razlikovanju M proizvoljnih signala prilično su glomazne čak i za M = 2, međutim, u primjenama se češće susreću ansambli signala koji su ortogonalni u pojačanom smislu. Potonje znači da su bilo koja dva divergentna signala s i (t; φ i), s k (t; φ k) ortogonalni za bilo koje vrijednosti početnih faza:

∫s i (t; φ i)s k (t; φ k)dt=0 za bilo koje φ i , φ k i i≠k,

ili, ekvivalentno tome, ovojnice determinističkih kompleksa ovih signala su ortogonalne:

.

Uvjet ortogonalnosti u jačem smislu je stroži od uobičajenog zahtjeva ortogonalnosti koji se ranije pojavio u primjeni na determinističke signale. Dakle, dva segmenta kosinusnog vala, pomaknuta za kut ±π/2, budući da su ortogonalna u uobičajenom smislu, nisu ortogonalna kada se promijeni fazni pomak, tj. u jačem smislu. U isto vrijeme, signali koji se ne preklapaju u vremenu ili spektru su ortogonalni u jačem smislu.

Ako se prvo osvrnemo na razliku između dva signala, nije teško razumjeti da je suprotni par, koji minimizira P osh u klasi determinističkih signala, neprihvatljiv u problemima gdje su početne faze signala slučajne. Doista, jedina značajka po kojoj se razlikuju suprotni signali je znak, tj. prisutnost ili odsutnost člana π u početnoj fazi. Međutim, kada svaki signal dobije slučajni fazni pomak prije ulaska u diskriminator, pokušaji korištenja početne faze kao karakteristične značajke signala su besmisleni, a diskriminator se mora osloboditi neinformativne vrijednosti φ. Stoga možemo doći do zaključka da u klasi M≥2 signala sa slučajnim fazama, simpleks ansambli nemaju optimalna svojstva. Optimalni su ansambli signala koji su ortogonalni u pojačanom smislu: svaki od takvih signala uzrokuje odziv na izlazu samo jednog od filtara prijemnog kruga, pa stoga dolazi do brkanja i-tog signala s k-th će se dogoditi samo u slučaju kada će anvelopa šuma na izlazu k The th usklađeni filtar (MF) imati vrijednost veću od vrijednosti envelope zbroja signala sa šumom na izlazu i-tog. MF. Povreda uvjeta ortogonalnosti u jačem smislu dovest će do pojave reakcije na i-ti signal na izlazu ne samo i-tog, već i drugog SF-a, na primjer k-tog, što rezultira omotnicom val na izlazu k-tog SF-a veći od vrijednosti Z i , postat će vjerojatniji.

Da bi se pronašla vjerojatnost zabune p 01 s 0 (t; φ) sa s 1 (t; φ) pri razlikovanju dvaju signala, potrebno je integrirati spoj PV Z 0, Z 1 pod hipotezom H 0 W(Z 0 , Z 1 |H 0) preko područja Z 1 >Z 0 . Za signale koji su ortogonalni u pojačanom smislu, vrijednosti Z 0 i Z 1 su neovisne, stoga je W(Z 0 , Z 1 |H 0)=W(Z 0 |H 0)W(Z 1 |H 0 ). Poznate su jednodimenzionalne PV Z 0 i Z 1: ako je H 0 istinit, Z 0 kao ovojnica zbroja signala sa šumom ima generaliziranu Rayleighovu PV; Z 1 samo kao ovojnica šuma je Rayleighova slučajna varijabla. Množenje ovih PV-ova, nakon integriranja rezultirajućeg PV-a W(Z 0 , Z 1 |H 0) i uzimanja u obzir očite jednakosti p 01 =p 10 za ukupnu vjerojatnost pogreške u razlikovanju dvaju jednako vjerojatnih ortogonalnih u pojačanom osjetilnom signalu s slučajne faze, dobivamo

Ponavljanje obrazloženja stavka 4.2. (za determinističke signale) dovodi do aditivne granice

koji se u pravilu koristi za procjenu vjerojatnosti pogreške ako je broj jednako vjerojatnih ortogonalnih signala u pojačanom smislu M≥2.

4.3 Izračun pogrešaka diskriminacije M signali s nepoznatim neenergetskim parametrima

Razmotrimo problem razlikovanja "M" ortogonalnih signala s nepoznatom vremenskom pozicijom u asinkronim komunikacijskim sustavima s kodnom podjelom kanala. Odluka o prisutnosti signala u kanalu donosi se metodom maksimalne vjerojatnosti. Nađimo vjerojatnost diskriminacijske pogreške uzimajući u obzir emisije šuma u intervalu mogućih vremenskih kašnjenja signala.

Pretpostavimo da postoji “M” pretplatnika komunikacijskog sustava od kojih svaki koristi svoj signal. Simpleksni signali osiguravaju najveću otpornost na šum pri prijenosu informacija u takvim uvjetima. Kada je M>>1, otpornost na buku takvog signalnog sustava praktički se podudara s otpornošću na buku sustava ortogonalnih signala, za koje

Ovdje je E kf energija signala f k . Uvjet ortogonalnosti, koji se može nazvati "ortogonalnost u točki", u praksi zahtijeva jedinstveni vremenski sustav za organiziranje sinkrone komunikacije. U asinkronim sustavima koriste se signali koji su ortogonalni u pojačanom smislu, za koje za sve vrijednosti τ k i τ m

Ako je R km (τ k , τ m)<0.25 – 0.3, то можно считать ансамбль сигналов практически удовлетворяющим условию ортогональности.

Razmatrat ćemo sustav složenih signala (f k (t)), k=1...M ortogonalnih s proizvoljnim pomakom. Među složenim signalima, signali s faznim pomakom (PM) sa složenom ovojnicom oblika

gdje je a i kod sekvence, u 0 (t) je oblik ovojnice elementarne parcele, Δ je njeno trajanje. U slučaju pravokutnog oblika ovojnice elementarne parcele, autokorelacijska funkcija (ACF) ima oblik:

Ovdje je R 0 (τ)=(1-|τ|/Δ). U blizini ACF maksimuma R(τ)= R 0 (τ)=(1-|τ|/Δ). Na ulazu prijemnika, nakon prolaska kroz višestazni kanal, korisni signal se može zapisati kao

δ n je relativno kašnjenje signala duž snopa s brojem n, τ je nepoznato vrijeme dolaska koje je unutar intervala. ε n =A n /A 0 – relativna amplituda “n” zrake, parametar ν ima značenje broja dodatnih zraka širenja. Relativna kašnjenja δ n >Δ, t.j. zrake su odvojene pri obradi složenog signala. Kada je ν=0, signal ima oblik s(t)=A 0 f(t-τ 0).

Razmotrimo algoritam obrade. Mješavina se dovodi na ulaz prijemnika

x(t)=s k (t-τ 0k)+η(t), (t),

gdje je s k (t) jedan od mogućih signala, k=1...M, τ 0 k je vremensko kašnjenje signala, η(t) je bijeli Gaussov šum s nultom prosječnom vrijednošću i spektralnom gustoćom snage N 0 / 2. Potrebno je donijeti odluku koji je od M mogućih signala prisutan na ulazu prijemnika. Razmotrimo prijemnik bez kompenzacije višestaznosti. Linearni dio takvog prijemnika sadrži M kanala u čijoj statistici oblika

Izraz za L k (τ k) može se prepisati u obliku koji je prikladniji za analizu

Ovdje i u sljedećim formulama, indeks k je izostavljen radi sažetosti ako se proučavaju karakteristike jednog kanala, z 0 2 =2A 0 2 E f /N 0 – omjer energije signala i šuma, S(τ-τ 0) =∫f(t-τ ) f(t-τ 0)dt/E f – normalizirana funkcija signala, N(τ)=∫n(t)f(t-τ)dt – normalizirana funkcija šuma s nultom sredinom, jedinica funkcija varijance i korelacije =S(τ"-τ""). Envelopa funkcije signala S(τ-τ 0) je ACF.

Prema algoritmu maksimalne vjerojatnosti, odluka u korist broja signala m donosi se ako je supL m (τ m)≥supL k (τ k). Za pronalaženje vjerojatnosti točnih i netočnih odluka pomoću ovog pravila potrebno je izračunati distribuciju apsolutnih maksimuma procesa L(τ) na intervalu [T 1, T 2].

Razmotrimo tehniku ​​za izračunavanje vjerojatnosti pogreške u razlikovanju M signala s nepoznatim parametrima tijekom jednostrukog širenja signala (ili u optimalnoj shemi kombiniranja signala). Označimo s H k =supL k (τ k) vrijednost apsolutnog maksimuma statistike na izlazu k-tog kanala prijemnika. Zajedničku distribuciju slučajnih varijabli (H 1 ,H 2 ,..H M ) zapisujemo kao w(u 1 ,u 2 ,..u M). Uvjet ortogonalnosti za signale f k (t) u statističkom smislu znači neovisnost slučajnih varijabli H k , k=1..M. Tada se može napisati vjerojatnost ispravne odluke pomoću algoritma maksimalne vjerojatnosti

Ako uzmemo u obzir uvjet ortogonalnosti signalnog sustava (s k (t)), tada

Pretpostavimo da sustav signala (s k (t)) ima istu energiju, odnosno z 0 m =z 0 k =z 0 . Tada se formule za H m i H k mogu prepisati u obliku

Funkcija distribucije apsolutnog maksimuma h k implementacije Gaussovog procesa s korelacijskom funkcijom R(τ) može se aproksimirati formulom

ξ=(T 2 -T 1)/Δ – reducirana duljina apriornog intervala [T 1,T 2], koja ima značenje razlučivosti broja PM signala u ovom intervalu. Aproksimacija je asimptotski točna za ξ→∞, u→∞. Za konačne vrijednosti ξ i u može se koristiti točnija aproksimacija

Integral vjerojatnosti. Za ξ>>1 i z 0 >>1, funkcija distribucije apsolutnog maksimuma h m može se napisati kao F m (u)=F s (u)F N (u)≈Φ(u-z 0)F N (u). Zamjenom izraza F N (u) i F m (u) u relaciju za P prava dobivamo nakon odgovarajućih transformacija

Prvi član odgovara apriornoj vjerojatnosti točnog rješenja za M jednako mogućih događaja. Drugi izraz određuje promjene u vjerojatnosti zbog donošenja odluka. Kako je z 0 →∞, integral u izrazu za P prava teži 1 i, sukladno tome, P prava →1.

Ukupna vjerojatnost pogreške u razlikovanju M signala s nepoznatim parametrima jednaka je

Iz formula je jasno da s povećanjem broja razlučenih signala raste vjerojatnost pogreške odluke P e (z 0). S povećanjem apriornog intervala vremenskih kašnjenja signala ξ, vjerojatnost diskriminacijske pogreške P e (z 0) značajno raste.

4.4. Usporedba sinkronih i asinkronih komunikacijskih sustava

Obično se pri razmatranju performansi prijemnika ili demodulatora pretpostavlja određena razina sinkronizacije signala. Na primjer, koherentna fazna demodulacija (PSK) pretpostavlja da prijamnik može generirati referentne signale čija je faza identična (možda do konstantnog pomaka) fazi elemenata abecede signala odašiljača. Zatim se u procesu donošenja odluke o vrijednosti primljenog simbola (po principu maksimalne vjerojatnosti) referentni signali uspoređuju s dolaznim.

Prilikom generiranja takvih referentnih signala, prijamnik mora biti sinkroniziran s prijamnim nosačem. To znači da faza dolaznog nosača i njegove kopije na primatelju moraju biti dosljedne. Drugim riječima, ako nema informacija kodiranih u dolaznom nosaču, dolazni nositelj i njegova kopija na prijamniku proći će kroz nulu u isto vrijeme. Taj se proces naziva fazno zaključana petlja (ovo je uvjet koji mora biti što preciznije zadovoljen ako želimo točno demodulirati koherentno modulirane signale na prijamniku). Kao rezultat fazno zaključane petlje, lokalni oscilator prijemnika je sinkroniziran u frekvenciji i fazi s primljenim signalom. Ako signal nositelja izravno modulira podnosač, a ne nositelj, potrebno je odrediti i fazu nositelja i fazu podnositelja. Ako odašiljač ne zaključa nositelj i podnosač (što je obično slučaj), od prijamnika će se tražiti da generira kopiju podnositelja, pri čemu se fazna kontrola kopije podnositelja kontrolira odvojeno od fazne kontrole nosač kopije. Ovo omogućuje prijamniku da dobije fazno zaključavanje i na nosiocu i na podnosiocu.

Osim toga, pretpostavlja se da primatelj točno zna gdje dolazni simbol počinje i gdje završava. Ove informacije su potrebne za poznavanje odgovarajućeg intervala integracije simbola—intervala integracije energije—prije donošenja odluke o značenju simbola. Očito, ako prijemnik integrira u intervalu neprikladne duljine ili u intervalu koji obuhvaća dva simbola, sposobnost donošenja točne odluke bit će smanjena.

Može se vidjeti da sinkronizacija simbola i faze imaju zajedničko to što obje uključuju stvaranje kopije dijela odaslanog signala na prijamniku. Za fazno zaključavanje, ovo će biti točna kopija nosača. Za simbolički, ovo je meandar s prijelazom kroz nulu istovremeno s prijelazom dolaznog signala između simbola. Kaže se da prijamnik koji je to sposoban ima sinkronizaciju simbola. Budući da obično postoji vrlo velik broj perioda nositelja po periodu simbola, ova druga razina sinkronizacije je mnogo grublja od fazne sinkronizacije i obično se postiže korištenjem različitog kruga od onog koji se koristi u faznoj sinkronizaciji.

Mnogi komunikacijski sustavi zahtijevaju čak i višu razinu sinkronizacije, koja se obično naziva okvirna sinkronizacija. Sinkronizacija okvira je potrebna kada se informacije isporučuju u blokovima ili poruke koje sadrže fiksni broj znakova. To se događa, na primjer, kada se blok kod koristi za implementaciju sheme zaštite od pogreške ili kada je komunikacijski kanal vremenski podijeljen i koristi ga nekoliko korisnika (TDMA tehnologija). Kod blokovskog kodiranja, dekoder mora znati mjesto granica između kodnih riječi, što je neophodno za ispravno dekodiranje poruke. Kada koristite kanal s vremenskom podjelom, potrebno je znati položaj granica između korisnika kanala, što je neophodno za ispravno usmjeravanje informacija. Poput sinkronizacije simbola, sinkronizacija okvira je ekvivalentna sposobnosti generiranja pravokutnog vala brzinom okvira s nula prijelaza koji se podudaraju s prijelazima iz jednog okvira u sljedeći.

Većina digitalnih komunikacijskih sustava koji koriste koherentnu modulaciju zahtijevaju sve tri razine sinkronizacije: fazu, simbol i okvir. Nekoherentni modulacijski sustavi obično zahtijevaju samo sinkronizaciju simbola i okvira; budući da modulacija nije koherentna, precizno fazno zaključavanje nije potrebno. Osim toga, nekoherentni sustavi zahtijevaju frekvencijsku sinkronizaciju. Frekvencijska sinkronizacija razlikuje se od fazne sinkronizacije po tome što kopija nosioca koju generira prijamnik može imati proizvoljne fazne pomake u odnosu na primljeni nosilac. Struktura prijamnika može se pojednostaviti ako ne postoji zahtjev za određivanje točne vrijednosti faze dolaznog nositelja. Nažalost, ovo pojednostavljenje za sobom povlači pogoršanje ovisnosti pouzdanosti prijenosa o omjeru signal/šum.

Do sada je fokus rasprave bio na prijemnom kraju komunikacijskog kanala. Međutim, ponekad odašiljač preuzima aktivniju ulogu u sinkronizaciji - mijenja vrijeme i učestalost svojih prijenosa kako bi odgovarao očekivanjima prijamnika. Primjer za to je satelitska komunikacijska mreža, gdje mnogi zemaljski terminali šalju signale jednom satelitski prijemnik. U većini ovih slučajeva odašiljač koristi obrnuti komunikacijski kanal od prijamnika za određivanje točnosti vremena. Stoga uspješna sinkronizacija odašiljača često zahtijeva dvosmjernu komunikaciju ili umrežavanje. Zbog toga se sinkronizacija odašiljača često naziva mrežna sinkronizacija.

Postoji trošak povezan s potrebom za sinkronizacijom prijemnika. Svaka dodatna razina sinkronizacije podrazumijeva veće troškove sustava. Najočitija investicija je potreba za dodatnim softverom ili hardverom za prijamnik za postizanje i održavanje sinkronizacije. Također, manje očito, ponekad plaćamo u vremenu provedenom u sinkronizaciji prije nego započne komunikacija, ili u energiji potrebnoj za prijenos signala koji će se koristiti na prijemniku za postizanje i održavanje sinkronizacije. U ovom trenutku, netko se može zapitati zašto bi dizajner komunikacijskog sustava uopće trebao razmatrati dizajn sustava koji zahtijeva visok stupanj sinkronizacije. Odgovor: poboljšane performanse i svestranost.

Razmotrite tipični komercijalni analogni AM radio, koji može biti važan dio sustava za emitiranje komunikacija koji uključuje središnji odašiljač i više prijamnika. Ovaj komunikacijski sustav nije sinkroniziran. U isto vrijeme, širina pojasa prijamnika mora biti dovoljno široka da uključi ne samo informacijski signal, već i sve fluktuacije nositelja koje proizlaze iz Dopplerovog efekta ili pomaka u referentnoj frekvenciji odašiljača. Ovaj zahtjev za propusnost odašiljača znači da se detektoru isporučuje dodatna energija buke koja je veća od energije koja je teoretski potrebna za prijenos informacija. Nešto sofisticiraniji prijemnici koji sadrže sustav praćenja frekvencije nositelja mogu uključivati ​​uski pojasni filtar u središtu nosača, što će značajno smanjiti energiju šuma i povećati omjer primljenog signala i šuma. Stoga, iako su konvencionalni radijski uređaji sasvim prikladni za primanje signala velikih odašiljača na udaljenostima od nekoliko desetaka kilometara, oni mogu zakazati pod manjim uvjetima.

Za digitalne komunikacije, pri odabiru modulacije često se razmatraju kompromisi između performansi i složenosti prijamnika. Najjednostavniji digitalni prijemnici uključuju one dizajnirane za korištenje s binarnim FSK s nekoherentnom detekcijom. Jedini uvjet je sinkronizacija bitova i praćenje frekvencije. Međutim, ako odaberete koherentnu BPSK shemu kao modulaciju, možete dobiti istu vjerojatnost greške bita, ali s nižim omjerom signala i šuma (za oko 4 dB). Nedostatak BPSK modulacije je taj što prijamnik zahtijeva precizno fazno praćenje, što može predstavljati izazov dizajna ako signali imaju visoke Doppler stope ili su skloni blijeđenju.

Drugi kompromis između cijene i performansi uključuje kodiranje ispravljanja pogrešaka. Značajna poboljšanja performansi moguća su kada se koriste odgovarajuće tehnike za zaštitu od pogrešaka. Istovremeno, cijena, izražena u složenosti prijemnika, može biti visoka. Pravilan rad blok dekodera zahtijeva da prijemnik postigne sinkronizaciju bloka, okvira ili poruke. Ovaj postupak je dodatak uobičajenom postupku dekodiranja, iako postoje određeni kodovi za ispravljanje pogrešaka koji imaju ugrađeno vremensko podešavanje bloka. Konvolucijski kodovi također zahtijevaju dodatnu sinkronizaciju kako bi se postigla optimalna izvedba. Iako analiza performansi konvolucijskih kodova često čini pretpostavku da je duljina ulaznog niza beskonačna, u praksi to nije slučaj. Stoga, kako bi se osigurala minimalna vjerojatnost pogreške, dekoder mora znati početno stanje (obično sve nule) od kojeg počinje niz informacija, konačno stanje i vrijeme za postizanje konačnog stanja. Znati kada početno stanje završava i kada se postiže konačno stanje jednako je sinkronizaciji okvira. Dodatno, dekoder mora znati kako grupirati simbole kanala da bi donio odluku o grananju. Ovaj se zahtjev također odnosi na sinkronizaciju.

Gornja rasprava o kompromisima napravljena je u smislu kompromisa između performansi i složenosti pojedinačnih kanala i prijamnika. Vrijedno je napomenuti da sposobnost sinkronizacije također ima značajne potencijalne implikacije vezane uz učinkovitost i svestranost sustava. Sinkronizacija okvira omogućuje korištenje naprednih, univerzalnih tehnika višestrukog pristupa kao što su sheme višestrukog pristupa temeljene na zahtjevu (DAMA). Dodatno, korištenje tehnika proširenog spektra, kako višestrukog pristupa tako i shema suzbijanja smetnji, zahtijeva visoku razinu sinkronizacije sustava. Ove tehnologije nude mogućnost stvaranja vrlo svestranih sustava, što je vrlo važna značajka kada se sustav mijenja ili je podložan namjernim ili nenamjernim smetnjama iz različitih vanjskih izvora.

Zaključak

Prvi odjeljak mog rada opisuje principe izgradnje bežičnih telekomunikacijskih komunikacijskih sustava: dan je dijagram izgradnje celularnog komunikacijskog sustava, naznačene su metode za odvajanje pretplatnika u mobilnim komunikacijama i prednosti (povjerljivost i otpornost na smetnje) koda. bilježe se podjela u usporedbi s vremenom i frekvencijom, a također se uzimaju u obzir uobičajeni bežični standardi DECT, Bluetooth i Wi-Fi komunikacije (802.11, 802.16).

Zatim se razmatraju korelacijske i spektralne osobine signala i, na primjer, daju se izračuni spektara nekih signala (pravokutni puls, Gaussov zvon, izglađeni puls) i autokorelacijske funkcije Barkerovih signala i Walshovih funkcija uobičajenih u digitalnim komunikacijama, kao te su naznačene vrste složenih signala za telekomunikacijske sustave.

U trećem poglavlju prikazane su metode modulacije složenih signala: metode faznog pomaka, modulacija s minimalnim pomakom frekvencije (jedna od metoda modulacije s kontinuiranom fazom), kvadraturna amplitudna modulacija; te su naznačene njihove prednosti i nedostaci.

Posljednji dio rada sadrži razmatranje vjerojatnosti pogrešaka u razlikovanju M poznatih i M fluktuirajućih signala na pozadini smetnji, kao i algoritam za izračun pogrešaka u razlikovanju M ortogonalnih signala s nepoznatom vremenskom pozicijom u asinkronim komunikacijskim sustavima. s kodnom podjelom.

Bibliografija:

1. Ratynsky M.V. Osnove mobilnih komunikacija / Ed. D. B. Zimina - M.: Radio i komunikacije, 1998. - 248 str.

2. Sklyar B. Digitalna komunikacija. Teorijske osnove i praktična primjena, 2. izdanje: Prijevod. s engleskog – M.: Izdavačka kuća Williams, 2003. – 1104 str.

3. Shakhnovich I. Suvremene bežične komunikacijske tehnologije. Moskva: Tekhnosfera, 2004. – 168 str.

4. Baskakov S.I. Radiotehnički sklopovi i signali: Udžbenik. za sveučilišta za posebne namjene "Radiotehnika". – 3. izd., revidirano. i dodatni – M.: Viša. škola, 2000. – 462 str.

5. Signali slični šumu u sustavima za prijenos informacija. Ed. prof. V.B. Pestrjakov. M., “Sov. radio", 1973. – 424 str.

6. Varakin L.E. Komunikacijski sustavi sa signalima sličnim šumu. – M.: Radio i veze, 1985. – 384 str.

7. Vishnevsky V.M., Lyakhov A.I., Portnoy S.L., Shakhnovich I.V. Širokopojasne bežične mreže za prijenos informacija. Moskva: Tekhnosfera, 2005. – 592 str.

8. Radchenko Yu.S., Radchenko T.A. Učinkovitost kodnog razdvajanja signala s nepoznatim vremenom dolaska. Zbornik radova 5. međunar. konf. “Radar, navigacija, komunikacije” - RLNC-99, Voronjež, 1999, vol. 1, str. 507-514 (prikaz, ostalo).

9. Radiotehnički sustavi: Udžbenik. za sveučilišta za posebne namjene “Radiotehnika” / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov i drugi; Ed. Yu.M. Kazarinova. – M.: Viša. škola, 1990. – 469 str.

Pravovremeni prijenos informacija temelj je stabilnog funkcioniranja mnogih industrija i poljoprivrede.

Suvremeno informacijsko društvo aktivno koristi različite telekomunikacijske sustave za razmjenu velikih količina informacija u kratkom vremenu.

Suvremeni telekomunikacijski sustavi i mreže

Telekomunikacijski sustavi su tehnička sredstva, dizajniran za prijenos velikih količina informacija preko optičkih komunikacijskih linija. Telekomunikacijski sustavi u pravilu su dizajnirani za opsluživanje velikog broja korisnika: od nekoliko desetaka tisuća do milijuna. Korištenje ovakvog sustava podrazumijeva redoviti prijenos informacija u digitalnom obliku između svih sudionika u telekomunikacijskoj mreži.

glavna značajka moderna oprema za mreže - osiguravanje neprekinutih veza kako bi se informacije neprestano prenosile. U tom slučaju dopušteno je povremeno pogoršanje kvalitete komunikacije u trenutku uspostavljanja veze, kao i povremeni tehnički problemi uzrokovani vanjskim čimbenicima.

Vrste i podjela telekomunikacijskih komunikacijskih sustava

Suvremeni telekomunikacijski sustavi kombiniraju se prema nekoliko glavnih značajki.

Ovisno o namjeni razlikuju se sustavi televizijskog emitiranja, osobni komunikacijski sustavi i računalne mreže.

Ovisno o tehnička podrška, koji se koristi za prijenos informacija, postoje tradicionalni kabelski komunikacijski sustavi, napredniji - optički, kao i zemaljski i satelitski.

Ovisno o načinu kodiranja niza informacija, razlikuju se analogni i digitalni komunikacijski kanali. Potonji je tip postao široko rasprostranjen, dok su analogni komunikacijski kanali danas sve manje popularni.

Računalni sustavi

Računalni sustavi skup su nekoliko osobnih računala spojenih u jedno informacijsko polje putem kabela i specijaliziranih programa.

Ukupno ugrađena oprema i softver je autonomni samoregulirajući sustav koji služi poduzeću kao cjelini.

Ovisno o funkciji, oprema računalnog sustava dijeli se na:

• usluga (za međupohranu i sigurnosnu pohranu informacija);


• aktivan (kako bi se osigurala pravovremena i kvalitetna isporuka signala;


• osobni uređaji.

Kako bi se osigurao rad cjelokupnog sustava, potreban je odgovarajući softver, ispravno konfiguriran prema potrebama korisnika.

Radio i televizijski sustavi

Radiotehnički sustavi prijenosa poruka temelje se na elektromagnetskim oscilacijama, koje se emitiraju preko posebnog radio kanala. Jedinica funkcioniranja sustava je signal koji se u odašiljačkom uređaju pretvara u informacijsku poruku u prijamnom uređaju.

Osnova za nesmetano funkcioniranje radijskih sustava je komunikacijska linija - fizičko okruženje i hardver koji osigurava pravovremen i potpun prijenos informacija.

Televizijski sustavi rade na sličnom principu prijamnika i odašiljača. Većina njih koristi digitalni signal, što omogućuje kvalitetniji prijenos poruke.

Globalni telekomunikacijski sustavi

Globalni telekomunikacijski sustavi uključuju hardver i softver koji povezuju korisnike bez obzira na njihovu fizičku lokaciju na planetu. Glavna značajka globalnih mreža je inteligencija, koja omogućuje jednostavno korištenje mrežnog kapaciteta uz optimalnu učinkovitost, uz minimiziranje troškova održavanja opreme. Među globalnim mrežama postoji nekoliko glavnih vrsta.

Digitalne mreže s integriranim modulima koriste kontinuirano preklapanje krugova, dok se nizovi podataka obrađuju u digitalnom obliku. Korisnici mreže imaju pristup samo nekim funkcijama; sučelje im ne dopušta samostalnu promjenu tehničkih parametara.

X25 mreže su najstarije, najpouzdanije i provjerene tehnologije za prijenos informacija između neograničenog broja korisnika. Glavna razlika između takvih mreža je prisutnost uređaja za "sastavljanje" pojedinačnih blokova prenesenih informacija u "pakete" za najbrži prijenos.

Asinkroni način prijenosa podataka je moderna tehnologija koja se koristi za širokopojasne mreže koje se temelje na optičkim kabelima.

Optički telekomunikacijski sustavi

Osnova optičkih telekomunikacijskih sustava je svjetlovodni kabel koji povezuje pojedinačne uređaje u jedinstvenu globalnu mrežu.

Signali se prenose pomoću infracrvenog zračenja, a propusnost optičkog kabela višestruko je veća od one kod drugih vrsta opreme.

Tehničke karakteristike materijala omogućuju nisku razinu slabljenja signala na velikim udaljenostima, što omogućuje korištenje kabela za komunikaciju između kontinenata. Položen uz dno oceana, optički kabel zaštićen je od neovlaštenog pristupa, jer je presretanje odaslanih signala s tehničkog stajališta prilično teško.

Višekanalni telekomunikacijski sustavi

Posebnost takvih komunikacijskih sustava je korištenje nekoliko kanala za prijenos informacijskih signala.

Suvremeni telekomunikacijski sustavi koriste kabelske, valovodne, radiorelejne i svemirske komunikacijske linije. Šifrirani signal prenosi se brzinom od nekoliko gigabita u sekundi na velike udaljenosti.

Glavna prednost višekanalnih sustava je osiguranje stabilnog rada. Kada jedan komunikacijski kanal zakaže, automatski se povezuje sljedeći.

Korisnici su zaštićeni od iznenadnog prekida i gubitka veze važna informacija. Takvi sustavi temelje se na strukturiranim kabelskim strukturama.

Multiservisni telekomunikacijski sustavi

Multiservisni telekomunikacijski sustavi su hardversko i softversko okruženje dizajnirano za prijenos podataka korištenjem tehnologije komutacije paketa – povezivanje pojedinačnih blokova informacija u velike poruke.

Značajka multiuslužnih sustava je potreba za osiguranjem stabilnog rada svih elemenata prometnog okruženja. U pravilu se koriste različite tehnologije za prijenos podataka, kao i glasovnih i video informacija, ali infrastruktura je ista. Stoga je glavno načelo izgradnje multiservisnih mreža univerzalnost tehnološkog rješenja, uz pomoć kojeg se servisira heterogena oprema dizajnirana za obavljanje različitih operacija.

Multiservisni sustav koristi jedan kanal za prijenos različitih vrsta podataka. Ovo štedi novac na održavanju sustava i hardveru: jedan dizajn zahtijeva manje osoblja i troškova.

Struktura, oprema i komponente telekomunikacijskih sustava

U srcu svakog telekomunikacijskog sustava su serveri na kojima se pohranjuju i obrađuju informacije koje su potrebne korisnicima.

Server sobe su male prostorije s industrijskom ventilacijom, osiguravajući rad mnogih tvrdi diskovi veliki volumen.

Korisnička računala su sredstvo komunikacije između baze podataka i određenih korisnika informacija koji izvršavaju upite za pretraživanje.

Tehničku osnovu telekomunikacijskih mreža čine komunikacijski vodovi, odnosno mediji za prijenos podataka koji koriste optičke, koaksijalne ili bežične komunikacijske kanale.

Mrežna oprema koja omogućuje prijenos i prijem podataka:

• modemi;
• adapteri;
• usmjerivači;
• čvorišta.

Takvi uređaji nadopunjuju telekomunikacijski sustav i nužni su za stabilan rad.

Softver vam omogućuje učinkovito upravljanje radom instalirane opreme, što osigurava pravovremeni prijenos informacija u potrebnim količinama.

Metode i mjerni instrumenti u telekomunikacijskim sustavima

Ovisno o fazi provedbe, postoje tri vrste mjerenja:

1. Instalacijska mjerenja provode se nakon ugradnje opreme kako bi se osigurala funkcionalnost svih komponenti telekomunikacijskog sustava.


2. Tijekom rada potrebno je izvršiti mjerenja podešavanja koja vam omogućuju prilagodbu funkcionalnosti opreme promjenjivim uvjetima okoline. Na primjer, ako se naprave promjene hardvera ili softvera na telekomunikacijskom sustavu, morate osigurati da on nastavi u potpunosti funkcionirati.


3. Redovito se provode kontrolna ili preventivna mjerenja kako bi se spriječili iznenadni kvarovi na telekomunikacijskoj mreži.

Osnove izgradnje i postavljanja telekomunikacijskih sustava i mreža

Glavno načelo izgradnje telekomunikacijskog sustava bilo koje veličine i namjene je njegova podjela na zasebne funkcionalne dijelove. Skraćuje se vrijeme održavanja svakog od njih, a pojednostavljuje se i procedura pronalaženja mjesta kvara u slučaju bilo kakvog tehničkog kvara.

Osim toga, prilikom postavljanja sustava potrebno je voditi računa o izolaciji samog kabela kako bi prijenos podataka što manje ovisio o vanjskim čimbenicima. Moderni svjetlovodni kabeli smješteni su pod zemljom, na dnu oceana ili u posebnim naborima, koji ih maksimalno štite od štetnih utjecaja.

Osiguranje informacijske sigurnosti telekomunikacijskih sustava

Glavni zadatak pri izgradnji sigurnosnog sustava u telekomunikacijama je spriječiti curenje informacija kroz pojedine kanale. Uzrok ovakvih pojava može biti hardversko oštećenje odašiljačkog kanala (svjetlovodni kabel) ili napad uljeza koji koriste softver.

U prvom slučaju, informacijska sigurnost sastoji se od pružanja visokokvalitetnih kabela koji mogu izdržati velika opterećenja i redovitu uporabu.

Drugi zahtijeva razvoj, implementaciju i održavanje softvera koji ograničava pristup resursima telekomunikacijskog sustava.

Hotelski telekomunikacijski sustavi

Hotelijerstvo predstavlja cijeli niz usluga koje pružaju ugodan smještaj gostima u hotelskim prostorima. Zato je pravovremeno pružanje cjelovitih i pouzdanih informacija o svemu što može zanimati goste jamstvo zadržavanja kupaca.

Telekomunikacijski sustavi u hotelskim kompleksima u pravilu se sastoje od:

• video komunikacije;
• računalni sustavi;
• softver.

Tako svaki gost dobiva pogodnost boravka u sobi i sve potrebne informacije.

Telekomunikacijski sustavi i mreže željezničkog prometa

Za razliku od ugostiteljstva, glavni prioritet telekomunikacija u željezničkom sektoru je pouzdanost informacija. Stoga su telekomunikacijske mreže u željezničkom prometu projektirane na način da se sve prenesene informacije mogu brzo pratiti, a minimalna pozornost posvećuje mogućem curenju.

Tvrtke koje opslužuju telekomunikacijske sustave

Servisiranje telekomunikacijskih sustava obavljaju dobavljači opreme za vođenje podatkovnih komunikacija i servisne tvrtke.

Među poduzećima možemo primijetiti:

• "Telekomunikacijski sustavi" jedno je od najstarijih specijaliziranih poduzeća u Sankt Peterburgu koje klijentima pruža usluge tekući popravci, postavljanje i održavanje sustava za prijenos informacija;


• "Stroykom-A" je mala tvrtka koja pruža usluge održavanja i poboljšanja dotrajalih telekomunikacijskih sustava;


• "Cryptocom" je tvrtka uskog profila koja se bavi osiguranjem sigurnosti u telekomunikacijskim sustavima poduzeća obrambene industrije.

Proizvođači i dobavljači opreme za telekomunikacijske sustave

Sljedeće tvrtke proizvode i isporučuju opremu za telekomunikacijske sustave:

• Montair je pružatelj rješenja "ključ u ruke" za telekomunikacijske sustave, nudeći korisnicima veliki izbor poslužiteljska oprema.


• Rdcam je tvrtka punog ciklusa koja kupcima nudi ne samo gotovu opremu, već i razvoj inženjerskih rješenja za telekomunikacijske sustave.


• "LAN-ART" je dobavljač mrežne komutacijske opreme i proizvođač komunikacijskih kabela.

Moderni telekomunikacijski sustavi i specijalizirana komunikacijska oprema prikazani su na godišnjoj izložbi "Svyaz".

1. dio

TELEKOMUNIKACIJSKE I INFORMACIJSKE MREŽE

Poglavlje 1 ______

TELEKOMUNIKACIJSKE MREŽE I SUSTAVI. OPĆE ODREDBE

Popis kratica

OSNOVNI POJMOVI TELEKOMUNIKACIJSKIH MREŽA I SUSTAVA

Suvremeni razvoj komunikacijske tehnologije karakteriziraju dvije značajke: digitalni oblik reprezentacije svih signala - bez obzira na to koja se vrsta informacija tim signalima predstavlja - govor, tekst, podatak ili slika; integracija usluga, koja se u potpunosti može ostvariti samo prijenosom komunikacija na digitalnu tehnologiju. Integriraju se sustavi prijenosa informacija i komutacije, a zadaće terminalnih uređaja i komunikacijskih mreža se redistribuiraju na nov način. Stvaraju se višenamjenski terminalni uređaji koji se razlikuju od telefonskih i telegrafskih uređaja, terminalni uređaji za vizualni prikaz podataka, pogodni za više vrsta informacija. Konačno, komunikacijska mreža omogućuje prijenos glasa, teksta, podataka i slika preko iste veze: korisnik će pristupiti ovoj mreži bez obzira na vrstu usluge putem "komunikacijskog priključka".

Uz pomoć ovih “revolucionarnih” sredstava značajno je povećana produktivnost i ekonomska učinkovitost kako cijelih organizacija tako i pojedinaca. Zaključak se nameće sam po sebi da su zajednički napori triju industrija - računalne industrije (informacijske tehnologije), potrošačke radioelektronike (industrija zabave) i telekomunikacija - približili ostvarenje glavnog cilja - stvaranje globalnog informacijska infrastruktura(GII, GII).

Krajnji cilj GII-ja je jamčiti svakom potrošaču pristup informacijskoj zajednici.

Postoje neke temeljne karakteristike koje GII mora imati kako bi zadovoljio zahtjeve potrošača informacija. Ove karakteristike se nazivaju atributima. Zaprosio

Za svaku vrstu informacijskih poruka tradicionalno se koristi specifičan način prijenos u mreži, karakteriziran principom pretvaranja poruke u telekomunikacijski signal i vrstom komunikacije (oblik komunikacije). Tako je za prijenos audio informacija prihvaćeni oblik komunikacije telefon, za prijenos nepokretne slike koristi se faksimil, a za pokretnu sliku koristi se televizija. Podaci se odnose na vrstu kodiranih poruka čiji se način prijenosa temelji na predstavljanju svakog informacijskog elementa (slovo, znak, broj) u obliku kodne kombinacije koja se u obliku signala prenosi mrežom. Za kodirane poruke koristi se telegrafski način prijenosa informacija i prijenosa podataka. Nedavno se koriste takozvani "multimedijski" oblici komunikacije - multimedija (u prijevodu s engleskog. milty- Puno, medijima- medij) za istovremeni prijenos zvuka, slike i podataka.

Ovisno o obliku komunikacije, telekomunikacijske sustave možemo podijeliti na telefonske komunikacijske sustave, telefaks komunikaciju, televizijsko emitiranje, telegrafsku komunikaciju, prijenos podataka i dr.; ovisno o mediju prijenosa signala (bakar, eter, optičko vlakno) - u telekomunikacijske i optičke komunikacijske sustave, kao i žičane komunikacije pomoću medija vodiča (bakreni i optički kabeli), te bežične komunikacije, gdje se za prijenos signala koristi eter. Potrebno je istaknuti što sve ove sustave spaja u opći pojam telekomunikacijskog sustava:

1. Opća svrha svih komunikacijskih sustava je pružanje usluga korisnicima.

2. Svi komunikacijski sustavi pripadaju vrsti distribuiranih sustava, čija je glavna komponenta telekomunikacijska mreža, što omogućuje korištenje općih principa strukturne optimizacije takvih sustava.

3. Komunikacijski sustavi, kao i svi složeni sustavi, ne mogu se promatrati odvojeno od vanjske okoline. Pod vanjskim okruženjem podrazumijeva se skup elemenata bilo koje prirode koji postoje izvan sustava i imaju određene utjecaje na njega. Takvi elementi u odnosu na bilo koji komunikacijski sustav uključuju korisnike koji određuju zahtjeve za količinom potrošenih usluga, njihovim popisom, kvalitetom i time utječu na komunikacijski sustav.

Treba napomenuti da je sam koncept "sustava" apstraktan u odnosu na stvarni objekt koji je s njim povezan i može se tumačiti kao model objekta. Model vam omogućuje da odražavate najvažnije komponente objekta i izostavite detalje koji su beznačajni s gledišta svrhe njegovog razmatranja. U tom smislu, isti objekt može se različito karakterizirati različitim sustavima ovisno o aspektima njegovog razmatranja.

Pri razmatranju modela većine mreža i telekomunikacijskih sustava široko se koriste koncepti protokola i sučelja. Protokol je skup pravila i formata koji definiraju interakciju objekata istih mrežnih razina, na primjer, "osoba - osoba", "terminal - terminal", "računalo - računalo", "proces - proces", tj. protokoli koji opisuju redoslijed interakcije između korisnika, terminala, mrežnih čvorova ili zasebnih mreža. U ovom slučaju moraju se koristiti isti jezik, ista sintaktička pravila i formati informacija. Struktura razina modela omogućuje neovisan razvoj protokola. Svaki sloj modela može imati više protokola. Interakciju između susjednih razina osiguravaju sučelja. Sučelje je skup tehničkih i softverskih alata koji se koriste za povezivanje uređaja, sustava ili programa. Skup sredstava za interakciju između dvije susjedne razine (međurazinsko sučelje) sadrži pravila za logičku i električnu koordinaciju, kao i detaljan opis formata poruka.

Informacijske mreže su dizajnirane da korisnicima pruže usluge vezane uz razmjenu informacija, njihovu potrošnju, obradu, pohranu i akumulaciju. Konzument informacija koji je dobio pristup informacijskoj mreži postaje korisnik. Korisnici mogu biti i pojedinci i pravne osobe(firme, organizacije, poduzeća). Korištenje mreže pruža mogućnost dobivanja informacija kada su one potrebne. Pod informacijskom mrežom podrazumijeva se skup geografski raspršenih krajnjih sustava koji su objedinjeni u telekomunikacijske mreže i omogućuju pristup bilo kojem od tih sustava svim mrežnim resursima i njihovom zajedničkom korištenju. Telekomunikacijske mreže preporučljivo je podijeliti prema vrsti komunikacija (telekomunikacijske mreže, optičke komunikacije, telefonske komunikacije, prijenos podataka, željezničke ili zračne komunikacije itd.).

Terminalni sustavi informacijske mreže mogu se klasificirati kao: - terminalski (terminalni sustav), pružanje pristupa mreži i njezinim resursima;

Radnici (poslužitelj, host sustav), predstavljanje informacija i računalnih resursa;

Upravni (sustav upravljanja), provedba upravljanja mrežom i njezinim pojedinim dijelovima.

Resursi informacijske mreže dijele se na informacijske, za obradu i pohranu podataka, programske i komunikacijske.

Informativni izvori- to su informacije i znanja akumulirana u svim područjima znanosti, kulture i društva, kao i proizvodi industrije zabave. Sve je to sustav

je organiziran u mrežne baze podataka s kojima korisnici mreže komuniciraju. Ti resursi određuju potrošačku vrijednost informacijske mreže i moraju se ne samo stalno stvarati i proširivati, već i ažurirati zastarjele podatke na vrijeme.

Sredstva za obradu i pohranu podaci su određeni performansama procesora mrežna računala i obujam njihovih uređaja za pohranu (memorije), kao i vrijeme tijekom kojeg se koriste.

Softverski resursi predstavljaju softver (softver) uključen u pružanje usluga korisnicima, kao i programe povezanih funkcija. Potonji uključuju: izdavanje računa, obračunavanje plaćanja usluga, navigaciju (osiguranje pretraživanja informacija na mreži), održavanje mrežnih elektroničkih poštanskih sandučića, organiziranje mosta za telekonferencije, pretvaranje formata prenesenih poruka, kriptografsku zaštitu informacija (kodiranje i enkripcija), ovjera ( Elektronički potpis dokumenti koji potvrđuju njihovu vjerodostojnost).

Komunikacijski resursi sudjeluju u prijenosu informacija i preraspodjeli tokova u komutacijskom čvoru. To uključuje kapacitet komunikacijskih linija, mogućnosti prebacivanja čvorova, kao i vrijeme koje su zauzeti tijekom interakcije korisnika s mrežom. Komunikacijski resursi klasificirani su prema vrsti vozila: javna komutirana telefonska mreža, mreža paketnih podataka, mreža mobilne komunikacije, televizijske i radijske mreže za emitiranje, mreže digitalnih integriranih usluga itd.

Telekomunikacijske mreže obično se ocjenjuju nizom pokazatelja koji odražavaju sposobnost učinkovitog prijenosa informacija. Sposobnost prijenosa informacija vozilu povezana je sa stupnjem njegove operativnosti, odnosno obavljanja određenih funkcija u određenom volumenu na potrebnoj razini kvalitete tijekom određenog razdoblja rada mreže ili u proizvoljnom trenutku u vremenu. ->operabilnost komunikacijske mreže određena je pojmovima pouzdanosti i opstojnosti. Razlika između ovih koncepata je zbog razloga i čimbenika koji ometaju normalan rad mreže i prirode kršenja.

Pouzdanost Komunikacijsku mrežu karakterizira njezina sposobnost pružanja komunikacije uz zadržavanje tijekom vremena vrijednosti "utvrđenih pokazatelja kvalitete u danim uvjetima rada". Odražava sposobnost održavanja funkcionalnosti komunikacijske mreže kada je izložena uglavnom unutarnjim čimbenicima - slučajnim kvarovima tehničke opreme uzrokovanim procesima starenja, greškama proizvodne tehnologije ili pogreškama osoblja za održavanje.

Vitalnost komunikacijska mreža karakterizira njezinu sposobnost održavanja pune ili djelomične operativnosti kada je izložena uzrocima izvan mreže i dovodi do uništenja ili značajnog oštećenja nekih njezinih elemenata (točaka i komunikacijskih linija). Takvi se razlozi mogu podijeliti u dvije skupine: spontano I namjerno. Prirodni faktori uključuju:

kao što su potresi, klizišta, riječne poplave i dr., te namjerni - napadi nuklearnim projektilima, diverzantske akcije i dr.

Pri analizi kapaciteta vozila vrlo su važni koncepti poziva i poruke. Poziv je veza između dva korisnika mreže radi prijenosa poruke. Poruka- korisnička formacija pretvorena u telekomunikacijske signale. S obzirom na razliku između poziva i poruke, možemo reći da tijek poziva dolazi do mrežnog čvora ili nekog njegovog dijela, a tok poruka kruži komunikacijskim mrežama kako bi prenio informacije korisniku. Potreba za isporukom poruka s jedne točke u mreži na drugu može se izraziti gravitacijom između tih točaka. Gravitacija karakterizira procjenu potrebe za različitim vrstama komunikacije između dviju točaka mreže i određena je količinom poruka koje je potrebno dostaviti u određenom vremenskom razdoblju s jedne točke na drugu. Od težine izražene količinom poruka ili količinom informacija, možete prijeći * na težinu izraženu vremenom zauzetosti komunikacijske linije (LC), a od nje - do broja potrebnih 1C. Gravitacija, određena količinom informacija, pogodna je za mrežu za prijenos podataka, a određena popunjenošću kanala - za telefonsku mrežu i razne vrste mreža za emitiranje. Vrijeme okupacije kanala podijeljeno je na satne okupacije po godini, danu ili satu. Gravitacija ovisi o vrsti informacija, teritorijalnom položaju korisnika, njihovim karakteristikama, ekonomskim, kulturnim i drugim odnosima. Nemoguće je jednoznačno odrediti gravitaciju, jer na nju utječu mnogi čimbenici, stoga je točnost procjene gravitacije obično niska.

Količina informacija, koji se prenosi između dvije točke u određenom vremenskom razdoblju, određuje se zbrojem volumena svih poruka (uključujući one koje se ponavljaju) ili umnoškom broja prenesenih poruka - i prosječnog volumena jedne poruke. Vrijeme zauzetosti vodova ili uređaja, izraženo u satima zauzetosti, S"-dijeli opterećenje ovih linija ili uređaja kao umnožak ukupnog broja dolaznih poziva * g prosječno trajanje nastave . Intenzitet opterećenja- ovo je broj sati korištenja u određenom vremenskom razdoblju, na primjer, najopterećeniji sat (BHH) je interval od 60 minuta tijekom kojeg je opterećenje mreže veće nego u bilo kojem drugom sličnom razdoblju. Obično se koristi pojam intenziteta opterećenja, iako se radi jednostavnosti često naziva opterećenjem. Bezdimenzijska jedinica intenziteta opterećenja naziva se Erlang. Jedan Erlang je intenzitet opterećenja sinogo uređaj neprekidno zauzet sat vremena.

U slučaju kada mreža ne može servisirati dolazno opterećenje, ima smisla govoriti o volumenu ostvarenog opterećenja u mreži. Visina ostvarenog opterećenja određena je kapacitetom komunikacijske mreže. U nekim slučajevima, propusnost se kvantificira. Na primjer, maksimalnim protokom informacija koji se može preskočiti između određenog para točaka. Na taj se način određuje propusnost dionice mreže koja je usko grlo pri dijeljenju mreže između izvora i primatelja na dva dijela.

Tijek poruka od točke do točke slijed je poruka poslanih s jedne točke na drugu. Osim korisnih informacija, mrežom se prenose upravljačke i signalne poruke koje nemaju nikakvu vrijednost za korisnika. Značajno opteretiti komunikacijske mreže (bez pružanja korisnog učinka) i ponovljeni pozivi, koji nastaje u slučaju kvara tijekom početnog poziva. Tijek poruka karakterizira slijed trenutaka u vremenu kada stiže svaka sljedeća poruka. Tok se također može izraziti kroz vremenske intervale između tih trenutaka. Tip protoka poruka također se može opisati raspodjelom trajanja zauzetosti uređaja za svaku dolaznu poruku. Svi tokovi koji kruže u komunikacijskim mrežama dijele se na determinističke, slučajne i mješovite. Deterministički tokovi su oni čija su vremena dolaska i količina poruka unaprijed poznati. Takvi streamovi uključuju gotovo sve emitirane streamove (i audio i televizijske), redovite prijenose raznih izvješća itd. Za nasumične streamove, trenuci pristizanja, količine pojedinačnih poruka i njihove adrese nisu unaprijed određeni i slučajne su varijable opisane korištenjem probabilističkih distribucija . Ti tokovi uključuju tokove telefonskih poruka. Ovisno o specifičnim uvjetima, slučajni tokovi mogu biti vrlo raznoliki, međutim, za većinu praktičnih slučajeva, moguće je aproksimirati (opisati) trajanje intervala između dolaska dviju susjednih poruka koristeći poznate zakone distribucije vjerojatnosti, koji omogućuju kako bi se dobio matematički model toka. Mješoviti tok ima i determinističke i slučajne komponente.

1.2. ODBORI RAZVOJA TELEKOMUNIKACIJSKIH TEHNOLOGIJA I KOMUNIKACIJSKIH USLUGA

Kako bi se otkrili izgledi za razvoj Nacionalne informacijske infrastrukture Ukrajine (SRI) u okviru Globalne informacijske infrastrukture, potrebno je razumjeti kako će se taj proces odvijati u svijetu, u industrijaliziranim zemljama i Ukrajini, koje će nove infokomunikacijske tehnologije i usluge biti ponuđene u nadolazećim godinama i desetljećima.

Informacijska revolucija postala je motor napretka cijelog društva. Odavno je poznato da su znanstveno-tehnološke revolucije (NTO) radikalno promijenile način života čovječanstva i izgled svijeta u cjelini. Rezultat znanstvene i tehnološke revolucije bio je nagli porast stanovništva, što se može očekivati ​​u sljedeća dva stoljeća. Mnogi znanstvenici koji rade na području predviđanja smatraju da bi se u 21.-22. stoljeću trebale dogoditi tri znanstveno-tehnološke revolucije: 1. informacijska, 2. biotehnička, 3. kvantna.

Svaka od ovih revolucija dovest će do drastičnih promjena u svijetu. Informacijska revolucija će stvoriti IT, koji će postati tehnička osnova globala informacijsko društvo. Biotehnološka revolucija riješit će problem opskrbe svjetske populacije hranom, a kvantna revolucija stvorit će nove učinkovite i sigurne izvore energije.

Informacijska revolucija (kraj 20. - početak 21. stoljeća) značajno je promijenila lice informacijskih komunikacija. Glavni čimbenici razvoja infokomunikacija 21. stoljeća su ekonomija, tehnologija i usluge.

Informacijske i komunikacijske tehnologije i usluge su derivati ​​gospodarstva. S druge strane, stupanj razvoja tehnologija i usluga ovisi o stupnju znanstvenog i tehnološkog napretka, a njihova implementacija ovisi o stupnju gospodarstva i, prije svega, o efektivnoj potražnji stanovništva za pojedinim infokomunikacijskim uslugama.

U povijesnom razvoju komunikacijskih mreža i usluga može se identificirati pet glavnih prekretnica (slika 1.3). Svaka prekretnica ima svoju razvojnu logiku i odnos s prethodnim i sljedećim fazama.

Osim toga, svaka prekretnica ovisi o stupnju gospodarskog razvoja i nacionalnim karakteristikama pojedine države.

Prva prekretnica- izgradnja javne telefonske mreže (PSTN, PSTN – javna komutirana telefonska mreža). Dugo je svaka država stvarala svoju nacionalnu analognu javnu telefonsku mrežu. Telefonska komunikacija preporučena je stanovništvu, ustanovama i poduzećima i uspoređena s jednom jedinom uslugom - prijenosom jezičnih poruka. Kasnije se prijenos podataka počeo provoditi putem telefonskih mreža pomoću modema. Međutim, i danas je telefon glavna telekomunikacijska usluga koja ostvaruje više od 80% dobiti telekom operatera.

Druga prekretnica- digitalizacija telefonske mreže. Za poboljšanje kvalitete komunikacijskih usluga, povećanje njihova broja, povećanje razine automatizacije upravljanja i tehnološke opreme u industrijaliziranim zemljama 1970-ih godina radilo se na digitalizaciji primarnih i sekundarne mreže komunikacije. Stvorene su integrirane digitalne mreže IDN (integralna digitalna mreža), koje pružaju prvenstveno telefonske usluge temeljene na digitalnim komutacijskim i prijenosnim sustavima. Do sada je u mnogim zemljama digitalizacija telefonskih mreža gotovo završena.

Treća prekretnica- integracija usluga. Digitalizacija komunikacijskih mreža omogućila je ne samo poboljšanje kvalitete usluga, već i povećanje njihova broja temeljem integracije. Tako je nastao koncept uskopojasne digitalne mreže s integracijom N-ISDN usluga (Narrowband Integrated Srsice Digital Network). Korisniku (pretplatniku) ove mreže omogućen je osnovni pristup (2B+D), kojim se informacije prenose preko tri digitalna kanala: dva kanala U s brzinom prijenosa od 64 kbit/s i kanal D s brzinom prijenosa od 16 kbit/s. Dva kanala U koristi se za prijenos jezičnih poruka i podataka, kanal th- za signalizaciju i prijenos podataka u paketnom komutacijskom načinu rada. Za korisnika s većim potrebama može se osigurati primarni pristup koji sadrži (30 B+D) kanala. Koncept N-ISDN postoji već 20-ak godina, ali nije zaživio u svijetu iz više razloga. Prvo, N-ISDN oprema je prilično skupa da bi postala široko rasprostranjena; drugo, korisnik stalno plaća za tri digitalna kanala; treće, popis usluga /U-/50L/ premašuje potrebe masovnog korisnika. Zbog toga integraciju usluga počinje zamjenjivati ​​koncept pametne mreže.

U istom razdoblju razvile su se i mreže s mobilnim PLMN sustavima ( Mobilna mreža javnog zemljišta) i tehnologije usluga podatkovne mreže temeljene na promjeni krugova i paketa: X.25, IP (internetski protokol) , GR (Frame Relay), 1R- telefonija, e-mail itd.

Četvrta prekretnica- pametna mreža /N (Inteligentna mreža). Povijest ove mreže obično se računa od 1980. godine, kada je tvrtka Bell System (SAD) provela rad na poboljšanju usluge pod nazivom "service-800". Ova je usluga uglavnom bila namijenjena naplati međugradskih poziva pozivatelju i široko se koristila u uslužnom sektoru i trgovini. Od 1993. godine IN se razvija u okviru koncepta TINA (Telecommunication Information Networking Architecture) za podršku arhitekturi klijent-poslužitelj. Ova mreža je dizajnirana za brzo, učinkovito i ekonomično pružanje informacijskih usluga masovnom korisniku. Tražena usluga pruža se korisniku kada i u vrijeme kada mu je potrebna. Sukladno tome, dužan je platiti uslugu pruženu za to vrijeme. Dakle, brzina i učinkovitost pružanja usluge osiguravaju njenu isplativost, jer ako korisnik komunikacijski kanal koristi znatno kraće vrijeme, to će mu omogućiti smanjenje troškova. To je temeljna razlika između inteligentne mreže i prijašnjih mreža, naime fleksibilnost i ekonomičnost pružanja usluga.

Peta prekretnica- širokopojasni B-ISND (Droadband Integrated Service Digital Network) pionir u razvoju multimedijskih usluga temeljenih na tehnologiji nakon 1980 bankomat (- prebacivanje paketa fiksne duljine (53 bajta): interaktivno, informativno i distribucijsko pretraživanje. Razgovorne usluge pružaju usluge prijenosa informacija (telefonske usluge, govorne usluge, videokonferencije itd.). Usluge pronalaženja informacija (upiti za usluge) pružaju korisniku mogućnost dobivanja informacija iz različitih banaka podataka. Distribucijski servisi, uz ili bez kontrole nad pružanjem informacija od strane korisnika, mogu slati informacije iz jednog zajedničkog izvora neograničenom broju pretplatnika koji imaju pravo pristupa (podaci, tekst, pokretne i nepokretne slike, zvuk, grafika itd.). Praksa poslovne komunikacije počinje uključivati ​​ne samo konferencijske pozive, već i video konferencije, koje omogućuju razmjenu informacija bez gubljenja vremena i novca na putovanja.

S druge strane, smanjenje pojedinačnih troškova korisnika za nove usluge trebalo bi povećati potražnju za njima, odnosno dovesti do povećanja dobiti za pružatelje usluga. Odgovarajuće povećanje potražnje za uslugama dovest će do povećanja ponude potrebne opreme, što će dovesti do povećanja dobiti dobavljača opreme. Dakle, fleksibilnost pružanja usluga primjenom suvremenih tehnologija dovodi do objedinjavanja ekonomskih interesa tri strane: korisnika, pružatelja usluga i dobavljača opreme.

Kontrolna pitanja

1. Navedite značajke razvoja komunikacijske tehnologije u suvremenoj fazi.

2. Što je komunikacijska integracija?

3. Opišite višenamjenske terminalne uređaje.

4. Definirajte globalnu informacijsku infrastrukturu.

5. Što je potrebno za implementaciju koncepta Globalne informacijske infrastrukture?

6. Koje atribute (karakteristike) treba uzeti u obzir pri izradi standarda Global Information Infrastructure?

7. Objasnite principe i svrhu globalne informacijske infrastrukture.

8. Navedite glavne karakteristike Globalne informacijske infrastrukture.

9. Navedite značajke izgradnje informacijske mreže.

10. Objasnite strukturu informacijske mreže.

11. Opišite resurse informacijske mreže.

12. Kako se dijele telekomunikacijski sustavi ovisno o vrsti komunikacije?

13. Koji pokazatelji telekomunikacijske mreže karakteriziraju njezinu učinkovitost u prijenosu informacija?

14. Definirati pojmove protokola i sučelja u informacijskim mrežama.

15. Što je pouzdanost komunikacijske mreže?

16. Objasniti pojam komunikacijske opstojnosti; navesti čimbenike o kojima ovisi.

17. Opišite kapacitet telekomunikacijske mreže.

18. Što je izazov?

19. Što se podrazumijeva pod pojmom poruke u telekomunikacijskoj mreži?

20. Koji parametri određuju količinu informacija?

21. Navedite mjerne jedinice opterećenja telefona i njegovog intenziteta.

22. Što je tijek poruka? Navedite primjer.

23. Koje se informacije nazivaju korisnima? Navedite njegove ostale vrste.

24. Što karakterizira tijek poruka?

25. Navedite i okarakterizirajte tokove koji kruže u komunikacijskim mrežama.

26. Kako se nazivaju tokovi informacija ako su unaprijed poznati trenutak prijema i volumen poruke? Navedite primjer.

27. Što znači koncept “gravitacije” u komunikacijskoj mreži?

28. Opišite ENSSU, Ukrajinski istraživački institut i Globalnu informacijsku infrastrukturu.

29. Objasnite glavne prekretnice u razvoju komunikacijskih mreža i usluga.

30. Koje su značajke B-ISDN širokopojasne mreže?

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://allbest.ru

PODRUŽNICA SAVEZNE DRŽAVNE PRORAČUNSKE OBRAZOVNE USTANOVE VISOKOG STRUČNOG OBRAZOVANJA

"TJUMENJSKO DRŽAVNO SVEUČILIŠTE"

U TOBOLSKU

Tobolsk Pedagoški institut nazvan po. DI. Mendeljejev

Odjel za fiziku, matematiku, računarstvo i metodiku nastave

Tečajni rad

Telekomunikacijski sustavi

Student 5. godine dopisnog studija

Prirodoslovno-matematički fakultet,

smjerovi “Stručno osposobljavanje

(elektronika, radiotehnika i komunikacije)"

Soročenko Aleksandar Nikolajevič

Nastavnik: kandidat pedagoških znanosti,

Izvanredni profesor Kutumova A. A.

Tobolsk 2016

Uvod

1. Značajke i klasifikacija informacijskih mreža

2. Višerazinska arhitektura informacijskih mreža

3. Vrste komunikacijskih kanala

4. Organizacija pristupa informacijskim mrežama

4.1 Struktura teritorijalnih mreža

4.2 Glavne vrste pristupa

4.2.1 Usluga telekomunikacijske tehnologije

4.2.2 E-pošta

4.2.3 Dijeljenje datoteka

4.2.4 Telekonferencije i oglasne ploče

4.2.5 Pristup distribuiranim bazama podataka

4.2.6 WWW informacijski sustav

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Bez pretjerivanja, 21. stoljeće možemo nazvati stoljećem informacijske tehnologije. Pojam informacijske tehnologije uključuje mnoge aspekte. Jedan od najvažnijih dijelova ovog smjera je izravan prijenos informacija putem informacijskih mreža.

Telekomunikacijske tehnologije načela su organizacije suvremenih analognih i digitalnih komunikacijskih sustava i mreža, uključujući računalne i INTERNET mreže.

Telekomunikacijska sredstva skup su tehnički uređaji, algoritmi i softver koji omogućuju prijenos i primanje govora, informacijskih podataka i multimedijskih informacija korištenjem električnih i elektromagnetskih valova putem kabelskih, optičkih i radijskih kanala u različitim valnim duljinama. To su uređaji za pretvaranje informacija, kodiranje i dekodiranje, moduliranje i demoduliranje, to su moderni Računalne tehnologije obrada.

1. Značajke i klasifikacija informacijskih mreža

Suvremene telekomunikacijske tehnologije temelje se na korištenju informacijskih mreža.

Komunikacijska mreža je sustav koji se sastoji od objekata koji obavljaju funkcije generiranja, pretvaranja, pohranjivanja i potrošnje proizvoda, koji se nazivaju točkama (čvorovima) mreže i prijenosnim linijama (komunikacije, komunikacije, veze) koje prenose proizvod između točaka.

Posebnost komunikacijske mreže su velike udaljenosti između točaka u usporedbi s geometrijskim dimenzijama područja prostora koje točke zauzimaju.

Informacijska mreža je komunikacijska mreža u kojoj je proizvod proizvodnje, obrade, pohranjivanja i korištenja informacija.

Računalna mreža je informacijska mreža koja uključuje računalnu opremu. Komponente računalne mreže mogu biti računala i periferni uređaji koji su izvori i primatelji podataka koji se prenose mrežom. Ove komponente čine podatkovnu terminalnu opremu (DTE ili Data Terminal Equipment). Računala, pisači, crtači i druga računalna, mjerna i izvršna oprema automatskih i automatiziranih sustava mogu djelovati kao DTE. Stvarni prijenos podataka događa se pomoću medija i sredstava koji se zajednički nazivaju medij za prijenos podataka.

Priprema podataka koje DTE šalje ili prima iz medija za prijenos podataka provodi funkcionalni blok koji se naziva oprema za završetak podatkovnog kanala (DCE ili DCE - Data Circuit-Terminating Equipment). AKD može biti strukturno odvojena jedinica ili jedinica ugrađena u OOD. DTE i DCE zajedno čine podatkovnu stanicu, često zvanu mrežni čvor. Primjer DCE je modem.

Računalne mreže se klasificiraju prema nizu kriterija.

Ovisno o udaljenostima između povezanih čvorova razlikuju se računalne mreže:

Teritorijalno, pokriva značajno geografsko područje; Među teritorijalnim mrežama mogu se razlikovati regionalne i globalne mreže, koje imaju regionalnu odnosno globalnu ljestvicu; regionalne mreže se ponekad nazivaju MAN (Metropolitan Area Network) mrežama, a uobičajeni engleski naziv za teritorijalne mreže je WAN (Wide Area Network);

Lokalno (LAN)? pokrivanje ograničenog područja (obično unutar udaljenosti postaja ne više od nekoliko desetaka ili stotina metara jedna od druge, rjeđe 1...2 km); lokalne mreže označavaju LAN (Local Area Network);

Korporativno (na razini poduzeća)? skup međusobno povezanih LAN-ova koji pokrivaju teritorij na kojem se jedno poduzeće ili institucija nalazi u jednoj ili više blisko smještenih zgrada. Lokalne i korporativne računalne mreže glavna su vrsta računalnih mreža koje se koriste u sustavima računalno potpomognutog projektiranja (CAD).

Posebno treba istaknuti jedinstvenu globalnu internetsku mrežu (u njoj implementirana informacijska usluga World Wide Web (WWW) prevedena je na ruski kao World Wide Web); to je mreža mreža s vlastitom tehnologijom. Na Internetu postoji koncept intraneta – korporativne mreže unutar Interneta.

Postoje integrirane mreže, neintegrirane mreže i podmreže. Integrirana računalna mreža (Internet) je međusobno povezana zbirka mnogih računalnih mreža, koje se na Internetu nazivaju podmrežama.

U automatiziranim sustavima velikih poduzeća podmreže uključuju računalne objekte pojedinih odjela za dizajn. Internet je potreban za kombiniranje takvih podmreža, kao i za kombiniranje tehničkih sredstava automatiziranog dizajna i proizvodnih sustava u jedan sustav složena automatizacija(CIM - Computer Integrated Manufacturing).

Obično su internetske mreže prilagođene različitim vrstama komunikacija: telefoniji, e-pošti, prijenosu video informacija, digitalnih podataka itd., te se u ovom slučaju nazivaju mrežama integriranih usluga. Razvoj međumreža sastoji se od razvoja sredstava za povezivanje heterogenih podmreža i standarda za izgradnju podmreža koje su inicijalno prilagođene za povezivanje. Podmreže u međumrežama kombiniraju se u skladu s odabranom topologijom pomoću interakcijskih blokova.

2. Višerazinska arhitektura informacijskih mreža

Općenito, za funkcioniranje računalnih mreža moraju se riješiti dva problema:

Prijenos podataka na odredište u ispravnom obliku i na vrijeme;

Podaci koje korisnik prima u svrhu za koju su namijenjeni moraju biti prepoznatljivi iu ispravnom obliku za njihovu ispravnu uporabu.

Prvi problem povezan je sa zadacima usmjeravanja i osiguravaju ga mrežni protokoli (protokoli niske razine).

Drugi problem je uzrokovan korištenjem u mrežama različiti tipovi Računala s različitim kodovima i sintaksom jezika. Ovaj dio problema rješava se uvođenjem protokola visoke razine.

Stoga potpuna arhitektura usmjerena na krajnjeg korisnika uključuje oba protokola.

Razvijeni referentni model međupovezivanja otvorenih sustava (OSI) podržava koncept da svaki sloj pruža usluge sloju iznad te se nadograđuje i koristi usluge sloja ispod. Svaka razina obavlja određenu funkciju prijenosa podataka. Iako moraju raditi u strogom redoslijedu, svaka razina dopušta nekoliko opcija. Razmotrimo referentni model. Sastoji se od 7 slojeva i višerazinske je arhitekture, koja je opisana standardnim protokolima i procedurama.

Tri niža sloja pružaju mrežne usluge. Protokoli koji implementiraju ove slojeve moraju biti osigurani u svakom mrežnom čvoru.

Gornja četiri sloja pružaju usluge samim krajnjim korisnicima i stoga su povezani s njima, a ne s mrežom.

Fizički razini. Ovaj dio modela definira fizičke, mehaničke i električne karakteristike komunikacijskih linija koje čine LAN (kabeli, konektori, vodovi od optičkih vlakana itd.).

Ovaj sloj možemo smatrati odgovornim za hardver. Iako se funkcije drugih razina mogu implementirati u odgovarajuće čipove, one još uvijek pripadaju softveru. Funkcija fizičkog sloja je osigurati da simboli koji ulaze u fizički medij na jednom kraju kanala dosegnu drugi kraj. Kada koristite ovu uslugu prijenosa nizvodnih simbola, svrha protokola kanala je osigurati pouzdan (bez grešaka) prijenos blokova podataka preko kanala. Takvi se blokovi često nazivaju ciklusima ili okvirima. Procedura obično zahtijeva: sinkronizaciju na prvom znaku u okviru, detekciju kraja okvira, detekciju pogrešnih znakova ako se pojave i ispravljanje takvih znakova na neki način (obično se to radi zahtjevom za ponovni prijenos okvira u koji su otkriveni jedan ili više pogrešnih znakova).

Razina kanal. Sloj podatkovne veze i temeljni fizički sloj osiguravaju prijenosni kanal bez grešaka između dva čvora u mreži. Na ovoj razini određuju se pravila korištenja fizičkog sloja od strane mrežnih čvorova. Električni prikaz podataka na LAN-u (bitovi podataka, metode kodiranja podataka i tokeni) prepoznaju se na ovoj razini i samo na ovoj razini. Ovdje se greške detektiraju (prepoznaju) i ispravljaju zahtijevanjem ponovnog slanja podataka.

Mreža razini. Funkcija mrežnog sloja je uspostaviti rutu za prijenos podataka preko mreže, ili izborno preko više mreža, od prijenosnog čvora do odredišnog čvora. Ovaj sloj također pruža kontrolu protoka ili zagušenja kako bi se spriječilo preopterećenje mrežnih resursa (čvor za pohranu i prijenosne staze), što bi moglo dovesti do kvara usluge. Pri obavljanju ovih funkcija na mrežnoj razini koristi se usluga s niže razine - kanal za prijenos podataka, koji osigurava besprijekoran dolazak podatkovnog bloka unesenog u kanal na suprotnom kraju duž mrežne rute.

Glavni zadatak nižih razina je prijenos blokova podataka duž rute od izvora do primatelja, isporučujući ih na vrijeme na željeni kraj.

Tada je zadatak viših slojeva zapravo dostaviti podatke u ispravnom obliku iu prepoznatljivom obliku. Ovi viši slojevi nisu svjesni postojanja mreže. Oni pružaju samo usluge koje se od njih traže.

Prijevoz razini. Omogućuje pouzdanu, dosljednu razmjenu podataka između dva krajnja korisnika. U tu svrhu transportni sloj koristi uslugu mrežnog sloja. Također kontrolira protok kako bi se osiguralo da su blokovi podataka ispravno primljeni. Zbog razlika u terminalnim uređajima, podaci u sustavu mogu se prenositi iz različitim brzinama, pa ako kontrola niti nije na snazi, sporiji sustavi mogu biti preplavljeni bržima. Kada se obrađuje više od jednog paketa, transportni sloj kontrolira redoslijed prijenosa komponenti poruke. Ako stigne duplikat prethodno primljene poruke, ovaj sloj to prepoznaje i ignorira poruku.

Razina sjednica. Funkcije ove razine su koordinacija komunikacije između dva aplikacijska programa koji se izvode na različitim radnim stanicama. Također pruža usluge višem prezentacijskom sloju. To se događa u obliku dobro strukturiranog dijaloga. Ove funkcije uključuju stvaranje sesije, upravljanje slanjem i primanjem paketa poruka tijekom sesije i prekid sesije. Ovaj sloj također upravlja pregovorima, ako je potrebno, kako bi se osigurala ispravna razmjena podataka. Dijalog između korisnika usluge sesije (tj. strana prezentacijskog sloja i višeg sloja) može se sastojati od normalne ili ubrzane razmjene podataka. Može biti duplex, tj. simultani dvosmjerni prijenos, kada svaka strana ima mogućnost neovisnog prijenosa, ili half-duplex, tj. uz istovremeni prijenos samo u jednom smjeru. U potonjem slučaju koriste se posebne oznake za prijenos kontrole s jedne strane na drugu. Sloj sesije pruža uslugu sinkronizacije za prevladavanje svih otkrivenih pogrešaka. Uz ovu uslugu, korisnici usluge sesije moraju umetnuti sinkronizacijske oznake u tok podataka. Ako se otkrije pogreška, veza sesije mora se vratiti u određeno stanje, korisnici se moraju vratiti na uspostavljenu točku u tijeku dijaloga, poništiti neke od prenesenih podataka, a zatim ponovno uspostaviti prijenos počevši od te točke. računalna telekonferencijska komunikacijska mreža

Razina reprezentacija. Upravlja i transformira sintaksu blokova podataka razmijenjenih između krajnjih korisnika. Ova se situacija može dogoditi na računalima različitih tipova (IBM PC, Macintosh, DEC, Next, Burrogh) koja trebaju razmjenjivati ​​podatke. Svrha - transformacija blokova sintaktičkih podataka.

Primijenjeno razini. Protokoli aplikacijskog sloja daju odgovarajuću semantiku ili značenje razmijenjenim informacijama. Ova razina je granica između softvera i procesa OSI modela. Poruka namijenjena prijenosu preko računalne mreže ulazi u OSI model u određenoj točki, prolazi kroz Sloj 1 (fizički), prosljeđuje se na drugo računalo i putuje od Sloja 1 obrnutim redoslijedom do PC-a na drugom PC-u. kroz svoj aplikacijski sloj. Dakle, aplikacijski sloj osigurava međusobno razumijevanje između dva aplikacijska programa na različitim računalima.

3. Vrste komunikacijskih kanala

Medij za prijenos podataka - skup linija za prijenos podataka i interakcijskih blokova (tj. mrežna oprema, koji nisu uključeni u podatkovne stanice) namijenjene prijenosu podataka između podatkovnih stanica. Mediji za prijenos podataka mogu biti javni ili namijenjeni određenom korisniku.

Linija za prijenos podataka je sredstvo koje se koristi u informacijskim mrežama za distribuciju signala u željenom smjeru.

Kanal (komunikacijski kanal) - sredstvo jednosmjernog prijenosa podataka. Primjer kanala može biti frekvencijski pojas dodijeljen jednom odašiljaču tijekom radijske komunikacije.

Kanal za prijenos podataka - sredstvo dvosmjerne razmjene podataka, uključujući opremu za završetak podatkovnog kanala i liniju za prijenos podataka. Na temelju prirode fizičkog medija za prijenos podataka (TD), kanali za prijenos podataka razlikuju se na optičke komunikacijske vodove, žičane (bakrene) komunikacijske vodove i bežične.

Žičane komunikacijske linije: Žičani telekomunikacijski vodovi dijele se na kabelske, nadzemne i svjetlovodne.

Faksimil: Faksimilna (ili fototelegrafska) komunikacija je električna metoda prijenosa grafičkih informacija - mirna slika teksta ili tablica, crteža, dijagrama, grafikona, fotografija itd. Obavlja se pomoću telefaks uređaja: telefaksa i telekomunikacijskih kanala (uglavnom telefona).

Svjetlovodne komunikacijske linije: Telefonske linije i televizijski kabeli uglavnom se koriste kao žičane komunikacijske linije. Najrazvijenija je telefonska žičana komunikacija. Ali ima ozbiljne nedostatke: osjetljivost na smetnje, slabljenje signala pri njihovom prijenosu na velike udaljenosti i nisku propusnost. Svjetlovodni vodovi nemaju sve ove nedostatke – vrsta komunikacije u kojoj se informacije prenose preko optičkih dielektričnih valovoda („optičko vlakno“).

Optičko vlakno smatra se najsavršenijim medijem za prijenos velikih protoka informacija na velike udaljenosti. Izrađen je od kvarca, čija je osnova silicijev dioksid - rasprostranjen i jeftin materijal, za razliku od bakra. Optičko vlakno je vrlo kompaktno i lagano, s promjerom od samo oko 100 mikrona.

Svjetlovodni vodovi razlikuju se od tradicionalnih žičanih vodova:

Vrlo velika brzina prijenosa informacija (na udaljenosti većoj od 100 km bez repetitora);

Sigurnost prenesenih informacija od neovlaštenog pristupa;

Visoka otpornost na elektromagnetske smetnje;

Otpornost na agresivna okruženja;

Mogućnost istovremenog prijenosa do 10 milijuna telefonskih razgovora i milijun video signala preko jednog vlakna;

Fleksibilnost vlakana;

Mala veličina i težina;

Sigurnost od iskrenja, eksplozije i požara;

Jednostavna instalacija i ugradnja;

Niska cijena;

Visoka trajnost optičkih vlakana - do 25 godina.

Trenutno se razmjena informacija između kontinenata prvenstveno odvija preko podmorskih optičkih kabela, a ne putem satelitske komunikacije. Istodobno, glavni pokretač razvoja podvodnih optičkih komunikacijskih linija je internet.

Bežični komunikacijski sustavi: Sustavi bežične komunikacije provode se preko radio kanala.

Tridesetih godina prošlog stoljeća metar, a 40-ih - ovladani su decimetarski i centimetarski valovi, koji se šire pravocrtno, bez savijanja oko zemljine površine (tj. unutar vidnog polja), što ograničava izravnu komunikaciju na tim valovima na udaljenost od 40-50 km na ravnom terenu, au planinskim područjima – nekoliko stotina kilometara. Budući da je širina frekvencijskih područja koja odgovaraju ovim valnim duljinama - od 30 MHz do 30 GHz - 1000 puta veća od širine svih frekvencijskih područja ispod 30 MHz (valovi dulji od 10 m), oni mogu prenositi ogromne tokove informacija i prenositi višekanalne komunikacije. Istodobno, ograničeni raspon širenja i mogućnost dobivanja oštre usmjerenosti s antenom jednostavne konstrukcije omogućuju korištenje istih valnih duljina u mnogim točkama bez međusobnih smetnji. Prijenos na značajne udaljenosti postiže se korištenjem više releja u radiorelejnim komunikacijskim linijama ili korištenjem komunikacijskih satelita koji se nalaze na velikoj visini (oko 40 tisuća km) iznad Zemlje (vidi "Svemirske komunikacije"). Omogućujući istovremeno vođenje desetaka tisuća telefonskih razgovora na velikim udaljenostima i prijenos desetaka televizijskih programa, radiorelejne i satelitske komunikacije znatno su učinkovitije u svojim mogućnostima od konvencionalnih daljinskih radio komunikacija na metarskim valovima.

Radiorelejne komunikacijske linije: Radiorelejne komunikacije izvorno su korištene za organiziranje višekanalnih telefonskih linija u kojima su se poruke prenosile pomoću analognog električnog signala. Prva takva linija, duga 200 km s 5 telefonskih kanala, pojavila se u SAD-u 1935. godine. Povezao je New York i Philadelphiju.

Tijekom proteklih desetljeća, potreba za prijenosom podataka - informacija predstavljenih u digitalnom obliku - dovela je do stvaranja digitalnih prijenosnih sustava. Pojavili su se digitalni radiorelejni sustavi za prijenos podataka koji mogu razmjenjivati ​​digitalne informacije.

Satelitske komunikacije i navigacija: Svemirska ili satelitska komunikacija u biti je vrsta radiorelejne komunikacije i ističe se po tome što se njeni repetitori ne nalaze na površini Zemlje, već na satelitima u svemiru.

U 1980-ima počinje razvoj osobnih satelitskih komunikacija. Na početku 21. stoljeća broj njegovih pretplatnika je nekoliko milijuna ljudi, a nakon još 10 godina - mnogo više. Doći će do objedinjavanja satelitskih i zemaljskih komunikacijskih sustava u jedinstveni globalni osobni komunikacijski sustav. Dostupnost svakog pretplatnika bit će osigurana biranjem njegovog telefonskog broja, bez obzira na njegovu lokaciju. Ovo je prednost satelitske komunikacije u odnosu na mobilnu komunikaciju (o kojoj se raspravlja kasnije u ovom poglavlju), budući da nije lokalizirana. Doista, početkom 21. stoljeća područje pokrivenosti mobilne komunikacije iznosi samo 15% Zemljine površine. Stoga se potražnja za osobnom mobilnom komunikacijom u mnogim regijama svijeta može zadovoljiti samo korištenjem satelitskih komunikacijskih sustava. Osim govorne (radiotelefonske) komunikacije, omogućuju određivanje lokacije (koordinata) potrošača.

Satelitski telefon povezuje se izravno sa satelitom u niskoj Zemljinoj orbiti. Sa satelita signal dolazi do zemaljske postaje, odakle se prenosi u redovnu telefonsku mrežu. Broj satelita potrebnih za stabilnu komunikaciju bilo gdje na planeti ovisi o orbitalnom radijusu određenog satelitskog sustava.

Prvi globalni komunikacijski sustav, Iridium, trenutno je u funkciji. Omogućuje klijentu da ostane u kontaktu gdje god se nalazio i koristi isti broj telefona.

Sustav se sastoji od 66 satelita u niskoj orbiti koji se nalaze na udaljenosti od 780 km od površine Zemlje. Omogućuje prijem i prijenos signala s mobilnog telefona koji se nalazi bilo gdje u svijetu. Signal koji prima satelit prenosi se duž lanca do sljedećeg satelita sve dok ne stigne do zemaljske stanice sustava koja je najbliža pozvanom pretplatniku. To osigurava visoku kvalitetu signala.

Glavni nedostatak osobnih satelitskih komunikacija je njihova relativno visoka cijena u usporedbi s mobilnim komunikacijama. Osim toga, odašiljači velike snage ugrađeni su u satelitske telefone. Stoga se smatraju nesigurnima za zdravlje korisnika.

Najpouzdaniji satelitski telefoni rade na mreži Inmarsat, stvorenoj prije više od 20 godina. Satelitski telefoni Inmarsat su kućište na preklop veličine ranih prijenosnih računala. Poklopac satelitskog telefona služi i kao antena koju je potrebno okrenuti prema satelitu (razina signala se prikazuje na zaslonu telefona). Ovi se telefoni uglavnom koriste na brodovima, vlakovima ili teškim vozilima. Svaki put kada trebate uputiti ili odgovoriti na nečiji poziv, morat ćete postaviti satelitski telefon na neku ravnu površinu, otvoriti poklopac i okrenuti ga, određujući smjer maksimalnog signala. Takvi satelitski telefoni koštaju više od 2500 dolara i teže od 2,2 kg. Minuta razgovora na takvom satelitskom telefonu stoji 2,5 američkih dolara i više.

Paging: Paging je radiotelefonska komunikacija, slanje poruka koje diktira pretplatnik pošiljatelj telefonom i primanje preko radijskog kanala od strane pretplatnika primatelja pomoću dojavljivača - radijskog prijamnika sa zaslonom od tekućih kristala na kojem se prikazuju primljeni alfanumerički tekstovi. Pager je uređaj za jednosmjernu komunikaciju: na njemu možete samo primati poruke, ali ne možete slati poruke s njega.

Povijest dojavljivanja kao sredstva osobnih radijskih poziva započela je sredinom 1950-ih u Engleskoj. Prvi takav uređaj razvijen je 1956. godine. Broj pretplatnika nije mogao biti veći od 57. Kada je pretplatnik primio tonski signal, morao je prinijeti uređaj uhu i u govornom obliku poslušati poruku koju je dispečer odašiljao. Liječnici su postali korisnici prve mreže u Engleskoj. Mreže koje su tada postojale bile su lokalne i služile su potrebama specifičnih usluga. Najveće od njih bile su usluge zračnih luka. Neke slične mreže postoje i danas. Paging se počeo širiti kasnih 1970-ih u Sjedinjenim Državama.

Od tada su sustavi pozivanja postali prilično rašireni u gradovima Europe i SAD-a. U isto vrijeme, paging je došao u Rusiju.

Prvi dojavljivači bili su jednostavni prijemnici signala s frekvencijskom modulacijom. Sadržali su nekoliko ugođenih sklopova koji prate karakterističan niz niskofrekventnih signala (tonova). Kada su ti tonovi primljeni, uređaj je zapištao. Zato se takvi dojavljivači nazivaju tonalnim dojavljivačima.

Prijelaz na digitalne sustave bio je neizbježan. Tonsko kodiranje nije bilo prikladno za prijenos alfanumeričkih poruka.

Mobilna stanična komunikacija: Komunikacija se naziva mobilnom ako se izvor informacije ili njezin primatelj (ili oboje) kreću u prostoru. Radiokomunikacija je mobilna od svog osnutka. Prve radio stanice bile su namijenjene komunikaciji s pokretnim objektima – brodovima. Uostalom, jedan od prvih radijskih komunikacijskih uređaja A.S. Popov je postavljen na bojni brod "Admiral Apraksin". I upravo zahvaljujući radio komunikaciji s njim u zimu 1899./1900. bilo je moguće spasiti ovaj brod, izgubljen u ledu u Baltičkom moru.

Dugi niz godina, pojedinačne radijske komunikacije između dvaju pretplatnika zahtijevale su poseban zasebni radiokomunikacijski kanal koji je radio na istoj frekvenciji. Simultana radiokomunikacija preko više kanala mogla bi se osigurati dodjelom određenog frekvencijskog pojasa svakom kanalu. Ali frekvencije su potrebne i za radiodifuziju, televiziju, radar, radionavigaciju i vojne potrebe. Stoga je broj radio komunikacijskih kanala bio vrlo ograničen. Korišten je u vojne svrhe i vladine komunikacije. Tako su u automobilima koje koriste članovi Politbiroa Centralnog komiteta KPSS-a bili ugrađeni mobilni telefoni. Postavljeni su u policijske automobile i radio taksije. Da bi mobilne komunikacije postale raširene, bila je potrebna nova ideja za njihovu organizaciju. Tu je ideju 1947. godine izrazio D. Ring, zaposlenik američke tvrtke Bell Laboratories. Sastojao se od podjele prostora na mala područja - ćelije (ili ćelije) radijusa od 1-5 kilometara i odvajanja radiokomunikacija unutar jedne ćelije od komunikacija između ćelija. To je omogućilo korištenje istih frekvencija u različitim ćelijama. U središtu svake ćelije predloženo je lociranje bazne - prijemne i odašiljačke - radio stanice kako bi se osigurala radio komunikacija unutar ćelije sa svim pretplatnicima. Svaki pretplatnik ima svoju mikro-radio stanicu - “mobilni telefon” - kombinaciju telefona, primopredajnika i mini-računala. Pretplatnici međusobno komuniciraju preko baznih stanica povezanih međusobno i na gradsku telefonsku mrežu.

Svaku ćeliju mora opsluživati ​​glavni radio odašiljač s ograničenim dometom i fiksnom frekvencijom. To omogućuje ponovno korištenje iste frekvencije u drugim ćelijama. Tijekom razgovora mobilni radiotelefon je povezan s baznom stanicom radio kanalom preko kojeg telefonski razgovor. Veličina ćelije određena je maksimalnim dometom komunikacije između radiotelefona i bazne stanice. Ovaj maksimalni raspon je radijus ćelije.

Ideja mobilne stanične komunikacije je da, ne napuštajući područje pokrivenosti jedne bazne stanice, mobilni telefon pada u područje pokrivanja bilo koje susjedne, do vanjske granice cijele mrežne zone.

U tu svrhu stvoreni su sustavi antena-releja koji pokrivaju svoju "ćeliju" - područje Zemljine površine. Za pouzdanu komunikaciju udaljenost između dvije susjedne antene mora biti manja od njihova dometa. U gradovima je oko 500 metara, au ruralnim područjima - 2-3 km. Mobilni telefon može primati signale s nekoliko repetitorskih antena odjednom, ali je uvijek podešen na najjači signal.

Ideja mobilne stanične komunikacije također je bila korištenje računalne kontrole nad telefonskim signalom od pretplatnika kada se on kreće iz jedne ćelije u drugu. Upravo je računalna kontrola omogućila prebacivanje mobilnog telefona s jednog posrednog odašiljača na drugi unutar samo jedne tisućinke sekunde. Sve se događa tako brzo da pretplatnik to jednostavno ne primijeti.

Računala su središnji dio mobilnog komunikacijskog sustava. Pronalaze pretplatnika koji se nalazi u bilo kojoj ćeliji i spajaju ga na telefonsku mrežu. Kada se pretplatnik preseli iz jedne ćelije u drugu, prebacuju pretplatnika s jedne bazne stanice na drugu, a također povezuju pretplatnika iz "strane" mobilne mreže sa "svojom" kada je unutar njezinog područja pokrivenosti - obavljaju roaming ( što na engleskom znači "lutanje" ili "lutanje").

Načela modernih mobilnih komunikacija bila su dostignuće već krajem 40-ih godina. Međutim, tih dana računalna tehnologija još uvijek bio na takvoj razini da je njegova komercijalna uporaba u telefonskim komunikacijskim sustavima bila otežana. Stoga je praktična uporaba mobilnih komunikacija postala moguća tek nakon izuma mikroprocesora i integriranih poluvodičkih čipova.

Važna prednost mobilne mobilne komunikacije je mogućnost korištenja izvan općeg područja vašeg operatera - roaming. U tu svrhu različiti operateri međusobno dogovaraju mogućnost korištenja svojih zona za korisnike. Pretplatnik, napuštajući opće područje svog operatera, automatski prelazi na područja drugih operatera, čak i kada se kreće iz jedne zemlje u drugu, na primjer, iz Rusije u Njemačku ili Francusku. Ili, dok je u Rusiji, korisnik može upućivati ​​mobilne pozive u bilo koju zemlju. Dakle, mobilne komunikacije korisniku pružaju mogućnost telefonske komunikacije s bilo kojom zemljom, bez obzira gdje se nalazi.

Vodeće tvrtke za proizvodnju mobitela usredotočene su na jedinstveni europski standard - GSM. Zato je njihova oprema tehnički napredna, ali relativno jeftina. Uostalom, mogu si priuštiti proizvodnju ogromnih količina telefona koji se prodaju.

Zgodan dodatak mobitelu je SMS (Short Message Service) sustav. Koristi se za prijenos kratkih poruka izravno na telefon modernog digitalnog GSM sustava bez upotrebe dodatne opreme, samo pomoću numeričke tipkovnice i zaslona mobitela. SMS poruke primaju se i na digitalni zaslon koji ima svaki mobitel. SMS se može koristiti u slučajevima kada običan telefonski razgovor nije najprikladniji oblik komunikacije (na primjer, u bučnom, prepunom vlaku). Svoj broj telefona možete poslati prijatelju putem SMS-a. Zbog niske cijene, SMS je alternativa telefonskom razgovoru. Maksimalna duljina SMS poruke je 160 znakova. Možete ga poslati na nekoliko načina: pozivom posebne službe, korištenjem GSM telefona s funkcijom slanja ili korištenjem interneta. SMS sustav može pružiti dodatne usluge: slanje na vaš GSM telefon devizni tečaj, vremenska prognoza itd. U biti, GSM telefon sa SMS-om je alternativa pageru.

Ali SMS sustav nije zadnja riječ u mobilnim komunikacijama. U najsuvremenijim mobilnim telefonima (na primjer, iz Nokije) pojavila se funkcija Chat (u ruskoj verziji - "dijalog"). Uz njegovu pomoć možete komunicirati u stvarnom vremenu s drugim vlasnicima mobitela, kao što se to radi na internetu. U biti, ovo je nova vrsta slanja SMS poruka. Da biste to učinili, sastavite poruku svom sugovorniku i pošaljite je. Tekst vaše poruke pojavit će se na zaslonima oba mobitela - vašeg i sugovornikovog. Zatim vam odgovara i njegova poruka se prikazuje na displejima. Dakle, vodite elektronički dijalog. Ali ako mobilni telefon vašeg sugovornika ne podržava ovu funkciju, on će primati redovite SMS poruke.

Pojavili su se i mobiteli koji podržavaju brzi pristup Internetu putem GPRS-a (General Packet Radio Service) - standarda za paketni prijenos podataka preko radijskih kanala, u kojem telefon ne treba "pozvati": uređaj stalno održava vezu , šalje i prima pakete podataka. Također se proizvode mobilni telefoni s ugrađenom digitalnom kamerom.

Prema podacima istraživačke tvrtke Informal Telecoms & Media (ITM), broj korisnika mobilnih komunikacija u svijetu 2007. godine iznosio je 3,3 milijarde ljudi.

Konačno, najsloženiji i najskuplji uređaji su pametni telefoni i komunikatori koji kombiniraju mogućnosti mobilnog telefona i PDA uređaja.

Internet telefonija: Internetska telefonija postala je jedan od najmodernijih i najekonomičnijih oblika komunikacije. Njenim rođendanom može se smatrati 15. veljače 1995., kada je VocalTec izdao svoj prvi soft-phone - program za razmjenu glasa preko IP mreže. Microsoft je zatim objavio prvu verziju NetMeetinga u listopadu 1996. A već 1997. veze putem interneta između dva obična telefonska pretplatnika koji se nalaze na potpuno različitim mjestima na planeti postale su sasvim uobičajene.

Zašto je redovna međugradska i međunarodna telefonska komunikacija toliko skupa? To se objašnjava činjenicom da tijekom razgovora zauzimate cijeli komunikacijski kanal, ne samo kada govorite ili slušate sugovornika, već i kada šutite ili odvraćate pažnju od razgovora. To se događa kada se glas prenosi putem telefona uobičajenom analognom metodom.

Digitalnom metodom informacije se mogu prenositi ne kontinuirano, već u zasebnim "paketima". Tada se informacije mogu slati istovremeno od više pretplatnika putem jednog komunikacijskog kanala. Ovaj princip paketnog prijenosa informacija sličan je prijevozu mnogo pisama s različitim adresama u jednom poštanskom vagonu. Uostalom, ne "voze" jedno poštansko vozilo da prevezu svako pismo posebno! Ovo privremeno "sažimanje paketa" omogućuje puno učinkovitije korištenje postojećih komunikacijskih kanala i njihovo "sažimanje". Na jednom kraju komunikacijskog kanala informacije su podijeljene u pakete, od kojih je svaki, poput pisma, opremljen svojom individualnom adresom. Preko komunikacijskog kanala, paketi od velikog broja pretplatnika prenose se "pomiješano". Na drugom kraju komunikacijskog kanala paketi s istom adresom ponovno se kombiniraju i šalju na odredište. Ovaj paketni princip je naširoko korišten na Internetu.

Preko osobnog računala možete slati i primati pisma, tekstove, dokumente, crteže, fotografije preko Interneta. No, internetska telefonija (IP telefonija) funkcionira na potpuno isti način - telefonski razgovor između dva korisnika osobnih računala.

Da bi to učinili, oba korisnika moraju imati mikrofone spojene na računalo i slušalice ili zvučnike, a njihova računala moraju imati zvučne kartice (po mogućnosti za dvosmjernu komunikaciju). U tom slučaju računalo pretvara analogni "glasovni" signal (električni analog zvuka) u digitalni (kombinacija impulsa i pauza), koji se zatim prenosi putem interneta.

Na drugom kraju linije, računalo vašeg sugovornika vrši obrnutu konverziju (digitalni signal u analogni), a glas se reproducira kao u običnom telefonu. Internetska telefonija puno je jeftinija od međugradskih i međunarodnih poziva na običnom telefonu. Uostalom, kod IP telefonije morate plaćati samo korištenje interneta.

Posjedovanje osobnog računala, zvučna kartica, kompatibilni mikrofon i slušalice (ili zvučnike), možete koristiti internetsku telefoniju za pozivanje bilo kojeg pretplatnika koji ima obični fiksni telefon. Ovim razgovorom također ćete platiti samo korištenje interneta.

Prije korištenja Internet telefonije, pretplatnik koji posjeduje osobno računalo mora na njemu instalirati poseban program.

Za korištenje usluga internetske telefonije uopće nije potrebno imati osobno računalo. Da biste to učinili, dovoljno je imati običan telefon s tonskim biranjem. U ovom slučaju, svaka birana znamenka ulazi u liniju ne u obliku različitog broja električnih impulsa, kao kada se disk okreće, već u obliku izmjeničnih struja različitih frekvencija. Takav tonski način rada naći u većini modernih telefona.

Za korištenje internetske telefonije putem telefona potrebno je kupiti kreditnu karticu i nazvati moćni centralni računalni poslužitelj na broj naveden na kartici. Zatim glas stroja poslužitelja (opcionalno na ruskom ili Engleski jezik) govori naredbama: telefonskim tipkama birajte serijski broj i ključ kartice, birajte pozivni broj zemlje i broj vašeg budućeg sugovornika.

Zatim server pretvara analogni signal u digitalni, šalje ga u drugi grad, državu ili kontinent do tamo smještenog servera koji opet digitalni signal pretvara u analogni i šalje željenom pretplatniku. Sugovornici razgovaraju kao na običnom telefonu, ali ponekad postoji malo (djelić sekunde) kašnjenje u odgovoru. Prisjetimo se još jednom da se radi očuvanja komunikacijskih kanala glasovne informacije prenose u "paketima" digitalnih podataka: vaše glasovne informacije podijeljene su u segmente, pakete, koji se nazivaju internetski protokoli (IP).

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) je glavni internetski protokol, odnosno format prijenosa podataka na internetu. Istodobno, IP osigurava promicanje paketa kroz mrežu, a TCP jamči pouzdanost njegove isporuke. Oni osiguravaju da se preneseni podaci raščlanjuju u pakete, svaki od njih se prenosi do primatelja proizvoljnom rutom, a zatim se sastavljaju u ispravnom redoslijedu i bez gubitaka.

Ne samo vaši paketi, već i paketi nekoliko drugih pretplatnika se sekvencijalno prenose preko komunikacijskog kanala. Na drugom kraju komunikacijske linije ponovno se spajaju svi vaši paketi, a sugovornik čuje cijeli vaš govor. Kako se ne bi osjetilo kašnjenje u razgovoru, ovaj proces ne smije biti duži od 0,3 sekunde. Tako se sažimaju informacije zahvaljujući kojima je internetsko telefoniranje višestruko jeftinije od konvencionalnih međugradskih, a posebno međunarodnih poziva.

Godine 2003. nastao je program Skype (www.skype.com) koji je potpuno besplatan i ne zahtijeva praktički nikakvo znanje od korisnika kako bi ga instalirao ili koristio. Omogućuje vam da uz video pratnju razgovarate sa svojim sugovornicima koji sjede za svojim računalima u različitim dijelovima svijeta. Kako bi se sugovornici međusobno vidjeli, računalo svakog od njih mora biti opremljeno web kamerom.

Čovječanstvo je prešlo tako dug put u razvoju komunikacija: od signalnih paljbi i bubnjeva do mobilnog telefona, koji omogućava da dvije osobe koje se nalaze bilo gdje na našem planetu komuniciraju gotovo trenutno.

4. Organizacija pristupa informacijskim mrežama

4.1 Strukturateritorijalnimreže

Internet je najveća i jedina mreža te vrste na svijetu. Među globalnim mrežama zauzima jedinstveno mjesto. Ispravnije ga je smatrati zajednicom mnogih mreža koje zadržavaju svoj samostalni značaj.

Doista, Internet nema jasno definiranog vlasnika niti nacionalni identitet. Svaka mreža može imati vezu s Internetom i stoga se smatrati njegovim dijelom ako koristi TCP/IP protokole usvojene za Internet ili ima pretvarače u TCP/IP protokole. Gotovo sve nacionalne i regionalne mreže imaju pristup internetu.

Tipična teritorijalna (nacionalna) mreža ima hijerarhijsku strukturu.

Najviša razina su federalni čvorovi međusobno povezani glavnim komunikacijskim kanalima. Magistralni kanali su fizički organizirani na svjetlovodnim vodovima ili satelitskim komunikacijskim kanalima.

Srednja razina - regionalni čvorovi koji tvore regionalne mreže. Povezani su s federalnim čvorovima i, po mogućnosti, međusobno namjenskim kanalima velike ili srednje brzine, kao što su T1, E1, B-ISDN kanali ili radiorelejne linije.

Niža razina su lokalni čvorovi (pristupni poslužitelji) povezani s regionalnim čvorovima, uglavnom dial-up ili namjenskim telefonskim komunikacijskim kanalima, iako je primjetna tendencija prelaska na kanale velikih i srednjih brzina.

Na lokalne čvorove povezuju se lokalne mreže malih i srednjih poduzeća, kao i računala pojedinačnih korisnika. Korporativne mreže velika poduzeća povezana su s regionalnim čvorovima namjenskim kanalima velike ili srednje brzine.

4.2 Osnovni, temeljnivrstepristup

4.2. 1 Usluga telekomunikacijske tehnologije

Glavne usluge koje pružaju telekomunikacijske tehnologije su:

E-mail;

Prijenos podataka;

Telekonferencije;

Službe za pomoć (oglasne ploče);

Video konferencija;

Pristup informacijskim resursima (informacijskim bazama podataka) mrežnih poslužitelja;

Mobilne mobilne komunikacije;

Kompjuterska telefonija.

Specifičnost telekomunikacija očituje se prvenstveno u aplikacijskim protokolima. Među njima su najpoznatiji internetski povezani protokoli i ISO-IP protokoli (ISO 8473), koji pripadaju sedmoslojnom modelu otvorenih sustava. DO aplikacijski protokoli Internet uključuje sljedeće:

Telnet je protokol za emulaciju terminala, ili, drugim riječima, protokol implementacije daljinskog upravljanja koji se koristi za povezivanje klijenta s poslužiteljem kada se nalaze na različitim računalima; korisnik ima pristup računalu poslužitelja putem svog terminala;

FTP je protokol za prijenos datoteka (implementiran je način udaljenog hosta), klijent može zahtijevati i primati datoteke od poslužitelja čija je adresa navedena u zahtjevu;

HTTP (Hypertext Transmission Protocol) - protokol za komunikaciju između WWW poslužitelja i WWW klijenata;

NFS je mrežni datotečni sustav koji omogućuje pristup datotekama na svim UNIX strojevima na lokalnoj mreži, tj. čvorni datotečni sustavi izgledaju korisniku kao jedan datotečni sustav;

SMTP, IMAP, POP3 - protokoli e-pošte.

Ovi protokoli implementirani su pomoću odgovarajućeg softvera. Za Telnet, FTP, SMTP, brojevi portova fiksnog protokola dodjeljuju se na strani poslužitelja.

4.2. 2 E-pošta

Elektronička pošta (E-mail) je sredstvo razmjene poruka putem elektroničkih komunikacija (off-line). Možete proslijediti tekstualne poruke i arhivirane datoteke. Potonji mogu sadržavati podatke (na primjer, tekstove programa, grafičke podatke) u različitim formatima.

4.2. 3 Dijeljenje datoteka

Dijeljenje datoteka - pristup datotekama raspoređenim na različitim računalima. Internet koristi FTP protokol na razini aplikacije. Pristup je moguć u off-line i on-line načinu rada.

U off-line modu, zahtjev se šalje FTP poslužitelju, poslužitelj generira i šalje odgovor na zahtjev. U on-line načinu rada možete interaktivno pregledavati direktorije FTP poslužitelja, birati i prenositi potrebne datoteke. Potreban je FTP klijent na računalu korisnika.

4.2. 4 Telekonferencije i oglasne ploče

Telekonferencije - pristup informacijama dodijeljenim grupnoj upotrebi u odvojenim konferencijama (news grupama). Moguće su globalne i lokalne telekonferencije. Uključivanje materijala u news grupe, slanje obavijesti o novim primljenim materijalima i ispunjavanje narudžbi glavne su funkcije softvera za telekonferencije. Mogući su e-mail i on-line načini rada.

Najveći telekonferencijski sustav je USENET. U USENET-u su informacije organizirane hijerarhijski. Poruke se šalju ili u lavini ili putem mailing lista.

Telekonferencije mogu biti sa ili bez moderatora. Primjer: tim autora koji radi na knjizi koristeći mailing liste.

Tu su i audiokonferencije (glasovne telekonferencije). Poziv, veza, razgovor se odvija za korisnika kao kod običnog telefona, ali se veza odvija putem interneta.

Elektronička "oglasna ploča" BBS (Bulletin Board System) - tehnologija po funkcionalnosti slična telekonferenciji, omogućuje vam centralizirano i brzo slanje poruka mnogim korisnicima.

BBS softver kombinira e-poštu, telekonferencije i mogućnosti dijeljenja datoteka. Primjeri programa koji sadrže BBS alate su Lotus Notes, World-group.

4.2. 5 Pristup distribuiranim bazama podataka

U sustavima "klijent/poslužitelj" zahtjev se mora generirati na računalu korisnika, a organizaciju pretraživanja podataka, njihovu obradu i generiranje odgovora na zahtjev ima računalni poslužitelj.

U tom slučaju potrebne informacije mogu se distribuirati na različite poslužitelje. Na Internetu postoje posebni poslužitelji baza podataka, nazvani WAIS (Wide Area Information Server), koji mogu sadržavati zbirke baza podataka kojima upravljaju različiti DBMS-ovi.

Tipičan scenarij za rad s WAIS poslužiteljem:

Odabir potrebne baze podataka;

Formiranje upita koji se sastoji od ključnih riječi;

Slanje zahtjeva WAIS poslužitelju;

Primanje naslova dokumenata koji odgovaraju navedenim ključnim riječima s poslužitelja;

Odabir željenog zaglavlja i slanje na poslužitelj;

Dohvaćanje teksta dokumenta.

Nažalost, WAIS se trenutno ne razvija, pa se malo koristi, iako je indeksiranje i pretraživanje po indeksima u velikim nizovima nestrukturiranih informacija, što je bila jedna od glavnih funkcija WAIS-a, hitan zadatak.

4.2. 6 WWW informacijski sustav

WWW (World Wide Web) je hipertekstualni informacijski sustav na internetu. Njegov drugi kratki naziv je Web. Ovaj moderniji sustav korisnicima pruža veće mogućnosti.

Prvo, ovo je hipertekst - strukturirani tekst s uvođenjem unakrsnih referenci koji odražavaju semantičke veze dijelova teksta. Riječi veze istaknute su bojom i/ili podcrtavanjem. Odabirom veze na zaslonu se prikazuje tekst ili slika povezana s riječju veze. Pomoću ključnih riječi možete tražiti materijal koji vam je potreban.

Drugo, olakšava podnošenje i primanje grafičke slike. Informacije dostupne putem web tehnologije pohranjuju se na web poslužiteljima.

Poslužitelj ima program koji stalno prati zahtjeve klijenata koji stižu na određeni port (obično port 80). Poslužitelj udovoljava zahtjevima slanjem klijentu sadržaja traženih web stranica ili rezultata traženih procedura. WWW klijentski programi nazivaju se preglednici.

Dostupni su tekstualni i grafički preglednici. Preglednici imaju naredbe za listanje stranica, odlazak na prethodni ili sljedeći dokument, ispis, praćenje hipertekstualne veze itd.

Pripremiti materijale i uključiti ih u WWW bazu podataka, posebno HTML jezik(Hypertext Markup Language) i softverskih uređivača koji ga implementiraju, na primjer Internet Assistant kao dio uređivača Word ili Site Edit, priprema dokumenata također je dostupna kao dio većine preglednika.

Za komunikaciju između web poslužitelja i klijenata razvijen je HTTP protokol temeljen na TCP/IP. Web poslužitelj prima zahtjev od preglednika, pronalazi datoteku koja odgovara zahtjevu i šalje je pregledniku na pregled.

Zaključak

Intranet i internetske tehnologije nastavljaju se razvijati. Razvijaju se novi protokoli; stare se recenziraju. NSF je dodao značajnu složenost sustavu uvođenjem svoje okosnice mreže, nekoliko regionalnih mreža i stotina sveučilišnih mreža.

Internetu se nastavljaju pridruživati ​​i druge grupe. Najznačajnija promjena nije bila zbog dodavanja dodatnih mreža, već zbog dodatnog prometa.

Fizičari, kemičari i astronomi rade i razmjenjuju količine podataka veće od istraživača informatike koji su činili većinu korisnika prometa na ranom Internetu.

Ovi novi znanstvenici prouzročili su značajan porast u preuzimanjima s interneta kada su ga počeli koristiti, a preuzimanja su neprestano rasla kako su ga sve više koristili.

Kako bi se prilagodio rastu prometa, kapacitet mrežne okosnice NSFNET-a je udvostručen, što je rezultiralo trenutnim kapacitetom približno 28 puta većim od izvornog; Planirano je još jedno povećanje kako bi se ovaj omjer spustio na 30.

Trenutačno je teško predvidjeti kada će prestati potreba za dodatnim povećanjem kapaciteta. Povećanje potreba za mrežnom razmjenom nije bilo neočekivano. Računalna industrija godinama je uživala u stalnim zahtjevima za više računalne snage i više pohrane podataka.

Korisnici tek počinju shvaćati kako koristiti mreže. U budućnosti možemo očekivati ​​sve veću potrebu za interakcijom.

Stoga će biti potrebne tehnologije interoperabilnosti većeg kapaciteta kako bi se prilagodio ovom rastu.

Širenje Interneta leži u složenosti koju stvara činjenica da je nekoliko autonomnih grupa dio jedinstvenog Interneta. Izvorni dizajn za mnoge podsustave pretpostavljao je centraliziranu kontrolu. Bilo je potrebno mnogo truda da se ti projekti dotjeraju da rade pod decentraliziranom kontrolom.

Dakle, za daljnji razvoj informacijskih mreža bit će potrebne komunikacijske tehnologije veće brzine.

Bibliografija

1. Lazarev V.G. Inteligentne digitalne mreže: Priručnik/Ur. Akademik N.A. Kuznjecova. - M.: Financije i statistika, 1996.

2. Nove tehnologije za prijenos informacija. - URL: http://kiberfix.ucoz.ru. - (Datum pristupa: 18.12.2015.).

3. Pushnin A.V., Yanushko V.V.. Informacijske mreže i telekomunikacije. - Taganrog: Izdavačka kuća TRTU, 2005. 128 str.

4. Semenov Yu.A. Internetski protokoli i resursi. - M.: Radio i komunikacije, 1996.

5. Telekomunikacijski sustavi. - URL: http://otherreferats.allbest.ru/radio. - (Datum pristupa: 18.12.2015.).

6. Finaev V.I. Razmjene informacija u složenim sustavima: Udžbenik. - Taganrog: Izdavačka kuća TRTU, 2001.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Principi izgradnje sustava za prijenos informacija. Značajke signala i komunikacijskih kanala. Metode i načini provedbe amplitudne modulacije. Struktura telefonskih i telekomunikacijskih mreža. Značajke telegrafskih, mobilnih i digitalnih komunikacijskih sustava.

kolegij, dodan 29.06.2010


Obilježja lokalnih računalnih mreža i razmatranje temeljnih principa globalnog Interneta. Pojam, funkcioniranje i komponente elektroničke pošte, formati njezinih adresa. Telekomunikacije: radio, telefon i televizija.

kolegij, dodan 25.06.2011


Hardverske komponente telekomunikacijskih računalnih mreža. Radne stanice i komunikacijski čvorovi. Moduli koji čine područje interakcije između primijenjenih procesa i fizičkih sredstava. Smjerovi obrade i metode pohrane podataka.

predavanje, dodano 16.10.2013


Sabirnica, stablo, prstenasta topologija telekomunikacijskih mreža. Agenti za korisnike, prijevoz i dostavu; Internetski i transportni protokoli. Sinkroni i asinkroni prijenos podataka. Korištenje čvorišta, preklopnika, usmjerivača.

test, dodan 11.10.2012


Namjena prekidača, njegovi zadaci, funkcije, tehnički podaci. Prednosti i nedostaci u usporedbi s ruterom. Osnove tehnologije organizacije kabelskih mrežnih sustava i arhitektura lokalnih računalnih mreža. OSI referentni model.

izvješće o praksi, dodano 14.6.2010


Pregled podatkovnih mreža. Alati i metode korišteni za projektiranje mreže. Razvoj projekta brze pretplatničke pristupne mreže temeljene na optičkim komunikacijskim tehnologijama korištenjem alata za računalno potpomognuto projektiranje.

diplomski rad, dodan 06.04.2015


Suvremeni telekomunikacijski sustavi; glavni standardi mobilne komunikacije GSM, CDMA 200, UMTS. Korištenje novih usluga i tehnologija 3. generacije od strane operatora mobilne mreže. Karakteristike najnovijih standarda bežičnog pristupa: Wi-Fi, Bluetooth.

tutorial, dodano 11/08/2011


Proučavanje trendova razvoja telekomunikacija i mrežnih informacijskih tehnologija. Distribuirane mreže na optičkim vlaknima. Interaktivne komercijalne informacijske usluge. Internet, e-mail, elektronske oglasne ploče, video konferencije.

sažetak, dodan 28.11.2010


Klasifikacija telekomunikacijskih mreža. Dijagrami kanala temeljeni na telefonskoj mreži. Vrste nekomutiranih mreža. Pojava globalnih mreža. Problemi distribuiranog poduzeća. Uloga i vrste globalnih mreža. Mogućnost kombiniranja lokalnih mreža.

prezentacija, dodano 20.10.2014


Pojam mreža za prijenos podataka, njihove vrste i podjela. Svjetlovodne i koaksijalne mreže. Upotreba upletenih parica i pretplatničkih telefonskih žica za prijenos podataka. Sustavi satelitskog pristupa. Osobne mobilne mreže.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Slični dokumenti

Teorijski aspekti komunikacijski alati. Vrste i osnovne tehnologije komuniciranja. Društvene mreže: pojam, povijest nastanka. kratak opis društvena mreža Twitter, njegove mogućnosti. Analiza bloga poznate osobe na primjeru Elene Vesnine.

kolegij, dodan 28.06.2017


Pojam telekomunikacijskog okruženja i njegove didaktičke mogućnosti u nastavi informatike. Web tehnologije pedagoške interakcije. Pedagoške mogućnosti interneta i trendovi u nastavi. Sustav tehnoloških sredstava telekomunikacijskog okruženja.

kolegij, dodan 27.04.2008


Telekomunikacija obrazovni projekti u sustavu općeg obrazovanja. Značajke uporabe računalnih telekomunikacija u školskoj nastavi. Izgledi razvoja. Metodologija korištenja telekomunikacijskih projekata u osnovnom kolegiju informatike.

kolegij, dodan 27.04.2008


Audio reprodukcija odabranih epizoda. Blok dijagram povezivanja opreme na licu mjesta, uzimajući u obzir video, zvučni signal i signal sinkronizacije za svaku scenu. Obrazloženje izbora mikrofona, njihove karakteristike, namjena u odabranim epizodama.

kolegij, dodan 29.05.2014


Pojam računalnih mreža, njihove vrste i namjena. Razvoj lokalne računalne mreže Gigabit Ethernet tehnologije, izrada blok dijagrama njezine konfiguracije. Izbor i obrazloženje tipa kabelskog sustava i mrežne opreme, opis protokola razmjene.

kolegij, dodan 15.07.2012


Značajke i specifikacije mrežni adapteri. Značajke korištenja premosnih usmjerivača. Namjena i funkcije repetitora. Glavne vrste prijenosne opreme globalnih mreža. Namjena i vrste modema. Principi rada opreme lokalne mreže.

test, dodan 14.03.2015


Osnovne mogućnosti lokalnih računalnih mreža. Internetske potrebe. Analiza postojećih LAN tehnologija. Logički dizajn LAN-a. Izbor opreme i mrežnog softvera. Izračun troškova za izradu mreže. Izvedba i sigurnost mreže.

kolegij, dodan 01.03.2011