Principalele canale de comunicatie si perturbatiile specifice lor

Principalele canale de comunicatie si perturbatiile specifice lor

4.4.1. Notiuni principale cu care se opereaza

Canalul (calea) de transmisie este un ansamblu de mijloace necesare pentru a asigura transmisia semnalelor intr-un singur sens intre doua puncte (transmision channel).

Canal analogic (Analogue channel) este un canal pus la dispozitie pe perechi fizice, la frecvente vocale sau pe sistemele transmisiunii analogice intr-o banda de 4 KHz (efectiv 3,1KHz).

Canalul digital este un canal pus la dispozitie la debitul binar de 64 KHz, pe o legatura digitala. Un canal digital apare fie cu o capacitate de 64 Kb/s, fie ca un interval de timp (time slot), la 64 Kb/s.

Legatura digitala (traseu digital) - (digital link) este un ansamblu de mijloace care permite sa se transmita si sa se receptioneze un semnal binar intre doua repartitoare digitale. Canalul mixt este un canal care contine una sau mai multe conversii A/D si D/A.

Canalele de transmisiuni reprezinta componenta de baza a oricarui sistem de transmisiuni (ST). Ele sunt constituite din mediul fizic (circuite pe fire sau unde electromagnetice) prin care se transmit semnalele electrice ce contin informatii impreuna cu (aparatura) echipamentele electronice aferente.

Canalul realizeaza o transformare a multimii simbolurilor utilizate la intrare intr-o multime de simboluri care se obtin la iesire.

Pe o linie de transmisiuni radio, radioreleu, troposferica sau cu fir echipata cu aparatura de formare a canalelor se pot realiza unul sau mai multe canale de legatura.

Dupa caracterul semnalului la intrarea si iesirea canalului se deosebesc: canale analogice (continue), canale digitale (numerice) si mixte analog/numeric si numeric/analog (A/N si N/A).

4.4.2. Canal analogic

Canalul de transmisiuni analogic reprezinta acel canal la care semnalele la intrare X_(t)  si la iesire I_(t) reprezinta functii continue in timp, din punct de vedere tehnic canalul analogic cuprinde linia de transmisiuni si echipamentele necesare formarii canalelor.

Descrierea modelului canalului analogic care sa permita evaluarea caracteristicilor de baza, presupune sa fie cunoscute toate limitarile impuse semnalelor de intrare X_(t) ce pot sa fie transmise pe canalul respectiv precum si modificarile acestora pe timpul transmisiei sub actiunea factorilor perturbatori.

Un canal de transmisie ideal este stabil, omogen si fara memorie, invariant in timp si fara distorsiuni, semnalul transmis ajunge nedeformat, avand doar amplitudinea modificata in functie de distanta dintre E si R respectiv numarul de regeneratoare.

In canalele de transmisiuni analogice reale, care au proprietatile de a nu fi omogene si fara memorie, egalitatea intre semnalele de la iesire I_(t) si semnalele de la intrare X_{(t) n}u se realizeaza ca urmare a actiunii diferitilor factori ce au actiune determinata sau aleatoare.

Dintre factorii cu actiune determinata se exemplifica: modificarea formei semnalului, atenuarea semnalului, modificari speciale. Dintre factorii aleatori amintim perturbatiile de orice natura care modifica forma, marimea si frecventele componente ale semnalului.

Calitatea canalului de comunicatie analogic este determinata de caracteristicile tehnice:

- banda de frecventa efectiv transmisa cu atenuarea admisa;

- caracteristicile amplitudine/frecventa si faza-frecventa in banda de frecventa efectiv transmisa;

- puterea maxima si medie admisa a semnalelor transmise;

- felul perturbatiilor (ecoul, atenuarea de diafonie, distorsiunile armonice, intreruperile de scurta durata) si caracteristicile acestora;

- timpul de perturbare a semnalului;

- fiabilitatea canalului.

In functie de valorile acestor parametri electrici se determina capacitatea de transmitere a canalului analogic.

In sistemele de transmisiuni se folosesc urmatoarele tipuri de canale analogice:

- canale standard, cu banda de frecventa 300-3400 Hz, realizate prin mijloace de transmisie cu fir, radio, radiorelee, troposferice, cosmice, etc.;

- canale utilizand frecvente mai mici de 300 Hz, realizate cu echipamente tonale;

grupuri de canale telefonice realizate pe liniile de transmisiuni multicanal.

Unele caracteristici ale canalelor analogice cum ar fi variatia fazei si impulsurile parazite cu durata mai mica de 20 m/s nu sunt percepute de receptorul acustic uman in timpul efectuarii convorbirilor telefonice, dar au importanta in timpul transmiterilor de date.
 
 
 
 

4.4.3. Canalul digital

Modelul canalului discret evidentiaza ca la intrare se aplica o succesiune de simboluri discrete codificate care se aplica modemului (in care se utilizeza un tip de modulatie, amplitudine, frecventa, faza), rezultand semnalele analogice (continue) ce se transmit prin canalul analog; la receptie semnalele sunt demodulate in modem, obtinandu-se semnalele Y(t) reprezentate analogic sub forma: y(j) = x_i +d_i unde d_i reprezinta deformarea semnalului discret, determinata de actiunea factorilor perturbatori din canalul analogic.

Fig.4.12 . Schema unui canal (cai) de transmitere.

In transmiterile de semnale discrete de o mare importanta este autenticitatea comunicatiilor. Canalele de comunicatii analogice se pot utiliza pentru transmiterea de semnale continue (vorbire, telegrafie tonala) cat si pentru transmiterea de semnale discrete (binare). In functie de volumul traficului ( telefonic si de date) se pot constitui retele de comunicatii separate sau unice.

Recomandarile CCITT -ITU prevad pentru CD (care utilizeaza canale de transmisie analogice) urmatoarea clasificare din punct de vedere al vitezei de transmitere:

- cu viteza mica de transmitere a datelor (50-200 b/s) realizate pe canale telegrafice;

- cu viteza medie de transmitere a datelor (600-1200 b/s) cu MF utilizand canale telefonice standard;

cu viteza mare de transmitere (45-512 Kb/s) utilizand, prin multiplexare, banda de frecventa a unui grup de canale.

4.4.4. Parametrii si caracteristicile canalelor

Principalii parametri ai canalelor sunt:

- capacitatea maxima de transmitere a informatiilor;

- viteza maxima de transmitere a informatiilor;

- volumul informatiilor transmise;

- viteza reala de transmitere a informatiilor;

Calculul capacitatii canalului in unitatea de timp.

C = B_c lg₂ (4.7.)

Formula permite determinarea capacitatii maxime a canalului continuu cu perturbatii sub forma zgomotului ales, pentru transmiterea diferitelor tipuri de comunicatii. Relatia a fost obtinuta prin conditii defavorabile de transmitere.

Pentru organizarea sistemelor de comunicatii se utilizeaza viteze mari de transmitere care sa ocupe cat mai complet capacitatea canalelor perturbate cu zgomot alb-gaussian si evaluarea limitelor preciziei cu care sunt receptionate informatiile cuprinse in comunicari.

Determinarea vitezei si preciziei se face pe baza teoremei centrale a transmiterii informatiei preluate de CE Shannan, denumita si teorema codificarii canalului cu perturbatii. Conform teoremei, daca sursa si utilizatorul informatiilor pot fi adaptate nemijlocit cu canalul continuu de legatura, atunci o comunicare trimisa pe canal poate fi receptionata cu o probabilitate a erorii oricat de mica, daca vitaza V cu care se trimite informatia, este egala sau mai mica decat capacitatea canalului.

V £C. Deci viteza de transmitere a informatiei poate fi oricat de apropiata de capacitatea canalului, cu conditia ca viteza sursei de informatii si nu depaseasca valoarea lui C, iar probabilitatea de eroare la receptie si fie oricat de mica. Din punct de vedere tehnic aceasta impune codificarea comunictrilor prin blocuri suficient de lungi, ceea ce determina complicarea echipamentelor de codificare/decodificare si o intarziere insemnata a transmiterii informatiei.

Capacitatea de transmitere si viteza de transmitere se masoara  in b/s, in formula logaritmul are baza 2. Daca se foloseste logaritmul in baza e (logaritm natural) atunci unitatea de masura se numeste nit/s, iar daca se foloseste logaritm zecimal dit/s.

1 nit/s = lg₂e = 1,44 b/s;

1 dit/s = lg₂ 10 = 3,32 b/s.

- Pentru canalele telefonice, capacitatea maxima de transmitere

(4.8.)

- Pentru canalele in teleimprimare

C = 25 lg₂ 4 = 50 baud. (4.9.)

Se demonstreaza ca pe canalele ideale, dar in conditii reale, capacitatea maxima de transmitere este mai mica sau egala cu dublul lungimii de banda de frecventa (B), deci 2 biti/s pentru 1Hz.

In cazul canalelor reale si in conditii reale, capacitatea canalului scade pana la 1 bit/s pentru 1 Hz, deoarece caracteristicile de atenuare si de faza in functie de frecventa nu se pot compensa complet iar distributia zgomotului real nu permite o adaptare maxima a semnalului la zgomotul existent in canal.

S-a realizat un pas important in utilizarea eficienta a canalului si a liniilor de transmitere a informatiilor, in acest caz viteza de transmitere a datelor realizata (debitul de informatie) pe un canal telefonic in functie de modulatia utilizata este de 9.600, 14.400, 19.200, 28.800 b/s fata de 14,8 simboluri/s cat se transmit pe majoritatea canalelor telefonice actuale.

4.4.5. Tipuri de canale si structuri de interfete

4.4.5.1. Tipuri de canale

Un canal reprezinta o parte specifica a informatiei transmise printr-o interfata. Canalele sunt clasificate in tipuri de canale care au caracteristici comune. Canalele sunt combinate in structuri de interfete. O structura de interfata defineste capacitatea maxima de transfer a informatiei digitale printr-o interfata fizica.

a) Canalul B

Canalul B este un canal de 64 Kb/s care contine informatii de utilizator. Acest canal nu contine informatii de semnalizare pentru comutatia circuitelor, necesare ISDN.

Informatiile de utilizator pot fi:

voce codificata in concordanta cu Rec. G 711 cu debit 64 Kb/s;

informatii de date corespunzatoare utilizatorilor cu comutatie de circuite sau comutatie de pachete;

- voce cu banda larga codificate in concordanta cu Rec. G 722, cu debit de 64 Kb/s;

- voce codificata cu un debit binar mai mic de 64 Kb/s, informatie care poate fi combinata cu alte informatii digitale.

Canalul B poate fi folosit pentru transportul de informatii care nu sunt conforme cu recomandarile CCITT.

Canalele B pot fi folosite pentru a obtine acces la o varietate de moduri de conexiune, ca de exemplu:

- comutatie de circuite (conexiuni transparente de 64 Kb/s);

- comutatie de pachete;

- conexiuni semi-permanente care pot folosi modurile de comutatie circuit sau pachet.

b) Canalul D

Canalul D este folosit in principal pentru transmiterea informatiilor de semnalizare necesare pentru comutatia circuitelor prin ISDN.

Protocolul de semnalizare de link trebuie sa respecte recomandarile CCITT I. 440, I.441, I.450, si I.451.

Canalul D poate fi folosit si pentru transportul informatiilor de teleactionare sau transmisie de date cu comutatie de pachete.

Rata binara canalului D depinde de tipul interfetei utilizate si ea este de 16 Kb/s pentru acces de baza si 64 Kb/s pentru accesul primar.

c) Canale H

Canalele H sunt canale asociate fluxurilor de informatii cu debit binar mai mare de 64 Kb/s.

Aceste canale pot fi clasificate in canale compatibile cu ISDN de banda ingusta (H0, H11, H12) si canale compatibile cu ISDN de banda larga (H2, H4). Aceste canale sunt folosite pentru realizarea serviciilor de banda larga.

In tabelul 4.7 sunt prezentate canalele H standardizate de CCITTT.
Tabelul 4.7