Комунікаційні артерії інформаційних потоків (реферат)

Реферат

на тему:

Комунікаційні артерії інформаційних потоків

Кабельний зв’язок. На практиці часто потрібно здійснити одночасну
передачу інформації від багатьох джерел по одному каналу до інших
споживачів, тобто здійснити багатоканальну передачу. Варто сказати, що
сучасні системи передачі інформації практично завжди є багатоканальними.

Спосіб об’єднання окремих повідомлень до одного групового сигналу із
наступним поділом повідомлень на індивідуальні називається ущільненням
або мультиплексуванням. До класичних методів ущільнення відносяться
частотне, тимчасове та кодове.

Сучасна техніка зв’язку дозволяє організувати широкосмугові канали, тому
доцільно використовувати методи, що дозволяють передавати найбільшу
кількість телеграфних, телефонних, телевізійних та інших повідомлень на
одній несучій частоті або у відведеному інтервалі частот.

Сутність методів мультиплексування – у тому, що повідомлення від
декількох джерел певним чином комбінуються в груповий сигнал і
приймаються за допомогою одного прийомопередатчика.

Оскільки сучасна система зв’язку звичайно є багатоканальною, необхідною
частиною будь-якої системи передачі інформації служить мультиплексор
(рис. 1).

Рис. 1. Цифрова система зв’язку

Найбільш відомим є спосіб частотного мультиплексування, коли у смузі
пропускання каналу розміщується багато каналів, розділених за допомогою
фільтрації за частотою. Кожний частотний канал визначений своїм
спектром. Його тимчасова структура може бути різноманітною – це може
бути послідовність імпульсів або телефонне повідомлення. Настроювання
відповідних фільтрів приймача, які розділяють, дозволяє розділити
прийнятий груповий сигнал за окремими сигналами.

При часовому мультиплексуванні в умовному інтервалі розміщують
послідовно відрізки повідомлень, наприклад, кодові послідовності кожного
окремого каналу. Якщо при частотному мультиплексуванні повідомлення від
різних абонентів передаються одночасно за спільним каналом, при часовому
мультиплексуванні передача здійснюється суворо за чергою, тобто смуга
пропускання каналу дається цілком на визначений інтервал часу кожному
абоненту. На практиці звичайно групи каналів об’єднуються до супергруп і
при кожному ієрархічному об’єднанні може застосовуватися різний спосіб
модуляції частоти носія. Деякі фірми або країни працюють за своїми
стандартами.

Ієрархія швидкостей передачі цифрових систем є важливою експлуатаційною
характеристикою. Вона передбачає адаптивність систем до будь-яких
цифрових каналів (від звичайних телефонних до волоконно-оптичних) і всіх
інформаційних сигналів (від мовних до сигналів кольорового телебачення).

Кабель як інженерне спорудження має цікаву історію. Дуже коротко вона
полягає в наступному.

1876 р. Олександр Белл одержав патент на винахід «Телеграф, за допомогою
якого можна передавати людську мову». Телефон зустріли в усьому світі з
великим ентузіазмом і за декілька років багато міст буквально покрилися
рясними тенетами проводів, що затьмарили денне світло на вулицях.
Упорядкувати це павутиння проводів, яке вже стало виродливим для міст,
допоміг кабель. У Росії перший кабель був прокладений у 1885 р. Спочатку
це була проста скрутка ізольованих проводів, потім уже продумана
інженерна конструкція пучка проводів, укладених у тривку оболонку. У
1891 р. був прокладений перший морський телефонний кабель між Англією і
Францією. Кабель став головною артерією зв’язку. Проте не варто
забувати, що кабель завжди був засобом передачі, що дорого коштував,
оскільки для його виготовлення були потрібні мідь, свинець, спеціальні
ізоляційні матеріали, створення герметичності тощо. Крім того, кабельна
мережа потребує наявності підсилювальних пунктів.

Можна уявити як полегшено зітхнули фахівці, коли на початку ХХ ст. було
винайдено радіо. Тепер ефір замінить кабель. На жаль, радіо як
бездротовий вид зв’язку не вільний від хиб. Атмосферні та промислові
перешкоди, можливості підслуховування, взаємний вплив радіостанцій,
завмирання на коротких хвилях – усе це знижувало якість передач і робило
їх ненадійними. Звісно ж, для зв’язку з рухливими об’єктами – літаками,
кораблями, автомобілями – радіо залишається поза конкуренцією.

Освоєння діапазону ультракоротких хвиль дозволило створити радіорелейні
мережі, що практично замінили високочастотний кабель. Народження
супутникових систем зв’язку цілком вирішило завдання передачі великих
потоків інформації на великі відстані. Кабель можна було б здати в
музей.

І все ж ера кабелю не закінчилась. Нові технології виготовлення
високочастотних кабелів, що з’явилися в останній час, і створення
оптичного кабелю може незабаром істотно змінити структуру систем
передачі інформації. Завдяки величезній пропускній спроможності оптичний
кабель стає незамінним в інформаційно-обчислювальних мережах, де
потрібно передавати великі обсяги інформації з винятково високою
надійністю, у місцевих телевізійних мережах і локальних обчислювальних
мережах. Очікується, що незабаром оптичний кабель буде дешевий у
виготовленні та зв’яже між собою великі міста та обчислювальні центри.
Кабель, тепер вже оптичний, стає знову популярним.

Розробка в 1960-1961 р. лазера – джерела когерентного випромінювання у
світловому діапазоні – стимулювала широкий інтерес до використання
світла для передачі інформації. Оскільки лазер є джерелом
монохроматичного світла (на відміну від світла звичайної лампочки), він
дає можливість здійснювати спрямоване випромінювання, що модулюється як
звичайна несуча на радіочастоті.

Волокно – занадто тендітна нитка, щоб їм користуватися безпосередньо. На
його основі виготовляють оптичний кабель. Один із варіантів конструкції
кабелю: у центрі перетину розташовуються сталеві нитки, що служать
елементами, які укріплюють; як правило, вони покриваються оболонкою,
потім за периметром укладаються оптичні волокна з полімерним захистом.

Світловод складається із серцевини з великим показником переломлення, за
яким переноситься основна частина світлового потоку, й оболонки, що
покриває серцевину, із постійним показником переломлення. Оболонка
допомагає утримати електромагнітну енергію переважно в області серцевини
завдяки повному відбитку від межі поділу серцевина – оболонка (рис. 2).

Рис. 2. Світловод (а) і конструкції оптичного кабелю (б)

Супутниковий зв’язок. Ідея використання космічного простору давно
хвилювала кращі розуми людства. Поки не змогли вивести на навколоземну
орбіту літальний апарат із відбивачем на борту, космічний зв’язок
залишався мрією. Правда, була пропозиція використовувати як відбивач
Місяць, але цей проект мав низку хиб, і головною із них був занадто
малий рівень відбитих сигналів.

Зараз важко відновити, кому першому належить ідея супутникового зв’язку.
Вважається, що використання геостаціонарного супутника для цілей
радіомовлення було запропоновано американцем А.Кларком у 1945 році. Його
пропозиції судилося очікувати початку космічної ери, що відкрилася із
запуском радянського супутника в 1957 році. Перший супутник зв’язку з
пасивним відбивачем Score був запущений у 1958 році в США. Зв’язок за
допомогою активних супутникових ретрансляторів здійснювався пізніше: з
1962 р. за допомогою супутника Telstar і з 1963 р. – за допомогою
першого геостаціонарного супутника Syncom. Перший супутник зв’язку Early
Bird міжнародної системи Intelsat був виведений на орбіту 6 квітня 1965
р., а 23 квітня 1965 року був запущений радянський супутник зв’язку
«Молния-1» для ретрансляції інформації. Почалося практичне освоєння
космічного простору для передачі інформації на великі відстані.

Переваги супутникового зв’язку були одразу ж оцінені. Лінія зв’язку
через супутниковий ретранслятор має велику пропускну спроможність,
перекриває величезні відстані, унаслідок низького рівня перешкод може
передавати інформацію з високою надійністю. Ці переваги роблять
супутниковий зв’язок унікальним і ефективним засобом передачі
інформації.

Супутникова система складається з багатьох наземних станцій і
ретранслятора, що знаходиться на супутнику. При русі супутника відносно
Землі наземні станції повинні стежити за його рухом, поки він не
сховається за обрієм. При цьому зв’язок порушується або ж на небокраї
з’являється інший супутник, що приймає естафету у попереднього.

Особливий інтерес викликає геостаціонарна орбіта – кругова орбіта, що
знаходиться в екваторіальній площині та віддалена від поверхні Землі на
відстані близько 36 тис. кілометрів. У випадку, коли напрямок руху
супутника на цій орбіті збігається з напрямком обертання Землі, супутник
здається нерухомим щодо наземного спостерігача. Такий супутник називають
геостаціонарним. Геостаціонарна орбіта унікальна, іншої такої орбіти не
існує.

Переваги зв’язку через геостаціонарний супутник – у тому, що передача і
прийом сигналів можливі при нерухомих антенах наземних станцій, а висота
геостаціонарної орбіти така, що супутник «бачить» майже третю частину
поверхні земної кулі.

Найважливішою відмінністю супутникових систем зв’язку від традиційних
видів зв’язку є можливість здійснення глобального зв’язку в широкій
смузі частот, тобто з високою швидкістю як із нерухомими, так і з
рухливими об’єктами, що знаходяться практично в будь-якій точці земної
кулі.

За цифрового методу передачі та використанні мікропроцесорної техніки
найкращим вирішенням проблеми передачі великих потоків інформації є
метод ВМД. Його ідея полягає в тому, що кожна наземна станція, що
використовує ретранслятор супутника, має закріплений за нею тимчасовий
канал – періодично повторюваний інтервал часу. Сигнали наземних станцій
надходять на вхід ретранслятора в різні моменти. Супутник відповідно до
шкали часу, що існує в системі, формує із сигналів, що надходять,
багатостанційний груповий сигнал – так званий суперкадр – і ретранслює
його на Землю.

Покажемо перспективи розвитку супутникового зв’язку. Потреби в передачі
інформаційних потоків зростають швидко. Кількість діючих супутників на
геостаціонарній орбіті вже досягла сотні. Якби супутники розташовувалися
на орбіті рівномірно, то інтервал між ними складав би близько 3,6
градусів. Проте при використанні сучасних технічних засобів відстань на
орбіті менше 5 градусів призводить до взаємних перешкод і створює
труднощі прийому сигналів на Землі.

Що стосується обсягів переданої інформації, то, за даними американської
фірми Future System Incorporated, до 2000 року потреба в супутникових
системах може виражатися таким числом стандартних ретрансляторів (за
стандартний прийнятий ретранслятор із смугою 36 МГц, у якій передається
1000 телефонних каналів): Північна Америка – 170, Західна Європа – 150,
Японія – 73, Латинська Америка – 52, Китай – 30, Середній Схід і
Північна Африка – 30, Азія ( без Китаю і Японії) – 43, Африка (без
Північної та Південної Африки) – 10.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *