Телеграфный, телефонный, радиовещательный, телевизионный канал

Телеграфный, телефонный, радиовещательный, телевизионный канал

Содержание

Введение

Глава 1. Историческая справка

.1 История телеграфной связи

.2 История телефонной связи

.3 История телевидения

.4 История радио

Глава 2. Технические характеристики каналов передачи

2.1 Среды передачи

2.2 Канал связи как математическая система

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Людей всегда привлекала идея связи на расстоянии, и человечество постоянно пыталось это как то реализовать. Несомненно, первый способ это обыкновенная почта. Но куда привлекательней выглядит общение в реальном времени да и если была бы на большие расстояния.

Канал связи это система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений от источника к получателю и наоборот. Канал связи, понимаемый в узком смысле, представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи. Технические устройства (усилители электрических сигналов, устройства кодирования и декодирования сигналов и др.) размещают в промежуточных (усилительных или переприёмных) и оконечных пунктах связи. В качестве канала передачи пользуются разнообразными линиями - проводными (воздушными и кабельными), радио и радиорелейными, радиоволноводными и т.д. Передатчик преобразует сообщения в сигналы, подаваемые затем на вход канала по принятому сигналу на выходе канала приёмник воспроизводит переданное сообщение. Передатчик и приёмник образуют систему связи, или систему передачи информации. По назначению системы, в состав которой входят, различают каналы телефонные, звукового вещания, телевизионные, фототелеграфные (факсимильные), телеграфные, телеметрические, телекомандные, передачи цифровой информации; по характеру сигналов, передачу которых К. с. обеспечивают, различают каналы непрерывные и дискретные как по значениям, так и по времени. В общем случае канал имеет большое число входов и выходов и может обеспечивать двустороннюю передачу сигналов[4,11].

Целью данного реферата как раз таки ставиться исследование каналов связи. Первой задачей ставиться раскрытие истории появления и развития канальной связи второй это исследование канальной связи.

Глава 1. Историческая справка

.1 История телеграфной связи

Первым значимым прорывом можно отметить изобретение оптического телеграфа, но когда именно его изобрели точно никому неизвестно. Известно одно, что этот вид передачи информации существовал в те времена когда люди жили племенами, подтверждение этому можно отметить систему костров у некоторых диких племен. Но не будем останавливаться на этом, все таки прорыв это изобретение именно электрического телеграфа.

Как не странно все началось с электричества. Банально но правда, после открытия явления электричества появилось куча идей как его использовать, одно из таких применения и была передача информации на расстояние. Начало было заложено Лесажем, который в в 1774 году построил в Женеве электростатический телеграф. Дальше практически через тридцать лет в 1809 году был изобретен электрохимический телеграф немецким учёным Томасом Земмерингом. После создания первого генератора Фарадеем в 1831 <#"510274.files/image001.gif">

Рис 2.1 Устройство каоксиального кабеля

Оболочка (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала. Внешний проводник в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава. Изоляция, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников. Внутренний проводник в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омедненного алюминия, посеребренной меди и т. п.

Еще одна проводная среда передачи это витая пара, она используются в самых дешевых и на сегодняшний день, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки.

Обычно в кабель входит две витые пары (рис. 2.2) или четыре витые пары.

Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также слабой защищенностью от подслушивания с целью, например, промышленного шпионажа. Перехват передаваемой информации возможен как с помощью контактного метода (посредством двух иголочек, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется экранирование[10].

Рис. 2.2. Кабель с витыми парами

В случае экранированной витой пары STP каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки). Естественно, экранированная витая пара гораздо дороже, чем неэкранированная, а при ее использовании необходимо применять и специальные экранированные разъемы, поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара.

Основные достоинства неэкранированных витых пар - простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также простота ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей. Например, при заданной скорости передачи затухание сигнала (уменьшение его уровня по мере прохождения по кабелю) у них больше, чем у коаксиальных кабелей. Если учесть еще низкую помехозащищенность, то становится понятным, почему линии связи на основе витых пар, как правило, довольно короткие (обычно в пределах 100 метров)[16].

Витая пара имеет очень много различных стандартов которые мы не будет рассматривать. Хотя полезно отметить, что тенденция развития ведет к увеличению пропускной способности и уменьшении помех.

Самый близкий тип кабеля к витой паре, это параллельный кабель, но мы его не будем рассматривать так как он уже не используется в современной индустрии. Некоторые учебники его относят к витой пере и называют просто “Парой”.

Еще следует отметить о существовании другой кабельной среды это, оптоволоконный кабель, мы его не будем рассматривать близко, но отметим что он обладает большой пропускной способностью и скорости передачи.

Последним рассмотрим радиоканал.

Радиоканалы передают сигналы с помощью электромагнитных волн радиодиапазона. Их достоинство заключается в том, что для связи не требуется твердотельного проводника сигналов (следовательно, нет необходимости в его прокладке), то есть пользователь может быть мобильным, есть потенциал в увеличении расстояния передачи. Характеристики радиоканала зависят от среды передачи радиоволн и расстояния между оконечными системами. К факторам среды передачи относятся затухание сигнала вследствие распространения в среде, прохождения через поглощающие предметы, взаимодействия с отраженными электромагнитными волнами, а также волнами, исходящими от других источников излучения.

Территориальные радиоканалы можно разделить на каналы локального распространения сигнала, когда расстояния не превосходят сотен метров, и каналы удаленного распространения сигнала, когда расстояния превышают несколько десятков километров[6].

Спутниковые радиоканалы, спутник связи организует взаимодействие между двумя или более наземными приемопередатчиками.

.2 Канал связи как математическая система

радио телеграфный телефонный приемник

Для передачи сигналов в телеграфной, телефонной, радио связи а также для телевещания используют аналоговый сигнал.

Математической моделью непрерывного (аналогового) сигнала является непрерывный случайный процесс X(t). Такой процесс характеризуется ансамблем (множеством) реализаций. Ничтожная часть этого множества для примера показана на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Множество реализаций сигнала

Вид каждого элемента этого множества, в принципе, известен заранее, а вся случайность заключается в том, что заранее неизвестно, которая из этих реализаций появится.

Вероятностное описание непрерывного процесса традиционно начинается с того, что мысленно проводят его квантование по времени с шагом

= Т/n,

где n - количество отсчетов, получающихся в результате квантования. В итоге непрерывный случайный процесс X(t) заменяется последовательностью непрерывных случайных величин-отсчетов. Далее для этой системы случайных величин определяют желаемые вероятностные характеристики. И, наконец, предполагают, что предельные значения этих характеристик при At -> 0 являются характеристиками самого случайного процесса X(t)[1,14]. Через математическую модель можно представить и помехи действующие на сигнал.

Технико-эксплуатационные показатели телеграфной связи. Все количественные показатели Т. с. как отрасли народного хозяйства в той или иной степени базируются на информационной ценности обрабатываемых телеграмм.

Эти показатели подразделяются на технические и эксплуатационные. К числу технических показателей относятся: скорость телеграфирования, верность передачи, коэффициент отказов.

Скорость телеграфирования (скорость передачи) измеряется количеством элементарных сигналов передаваемых в сек.

Таблица 2.1. Приблизительные константы

Количество знаков, передаваемых в мин, вычисляется по формуле:

где V - скорость передачи в бод;- количество элементарных сигналов, приходящихся на 1 знак. Количество слов, передаваемых в ч, определяется по формуле:

_T

где m - средняя длина слова (равная 5 знакам). Величина Q_T - теоретическая, расчётная. Величины V, W и Q_T для случая передачи телеграфным кодом приведены в табл 1. Там же указана эксплуатационная норма Q_Э, отличающаяся от теоретической Q_T на величину потерь времени оператора на выполнение второстепенных функций при передаче и приёме телеграмм, а также учитывающая его квалификацию[15].

Типичным и наиболее распространенным типом аналоговых каналов являются телефонные каналы общего пользования (каналы тональной частоты). В каналах тональной частоты полоса пропускания составляет 0,3...3,4 кГц, что соответствует спектру человеческой речи.

Для передачи дискретной информации по каналам тональной частоты необходимы устройства преобразования сигналов, согласующие характеристики дискретных сигналов и аналоговых линий. Кроме того, в случае непосредственной передачи двоичных сигналов по телефонному каналу с полосой пропускания 0,3...3,4 кГц скорость передачи не превысит 3 кбит/с. Действительно, пусть на передачу одного бита требуются два перепада напряжения, а длительность одного перепада Т_В = (3...4)/(6,28 F_В), где F_В - верхняя частота полосы пропускания. Тогда скорость передачи есть V< 1/(2Т_В).

Согласование параметров сигналов и среды при использовании аналоговых каналов осуществляется с помощью воплощения сигнала, выражающего передаваемое сообщение, в некотором процессе, называемом переносчиком и приспособленном к реализации в данной среде. Переносчик в системах связи представлен электромагнитными колебаниями U некоторой частоты, называемой несущей частотой:

= U_msin(vt+y )

где U_m - амплитуда, v - частота,y - фаза колебаний несущей.

Телевизионный канал - полоса радиочастот в диапазоне метровых или дециметровых волн, предназначенная для передачи радиосигналов изображения и звукового сопровождения телевизионного средства массовой информации[2,22].

Радиоканал - канал связи, работающий в диапазоне радиоволн. В беспроводных каналах передача информации осуществляется на основе распространения радиоволн. В табл. 2.2 приведены сведения о диапазонах электромагнитных колебаний, используемых в беспроводных и оптических каналах связи.

Чем выше рабочая частота, тем больше емкость (число каналов) системы связи, но тем меньше предельные расстояния, на которых возможна прямая передача между двумя пунктами без ретрансляторов. Первая из причин и порождает тенденцию к освоению новых более высокочастотных диапазонов.

Радиоканалы входят необходимой составной частью в спутниковые и радиорелейные системы связи, применяемые в территориальных сетях, в сотовые системы мобильной связи, они используются в качестве альтернативы кабельным системам в локальных сетях и при объединении сетей отдельных офисов и предприятий в корпоративные сети. Во многих случаях применение радиоканалов оказывается более дешевым решением по сравнению с другими вариантами.

В территориальных сетях на региональном уровне часто используются радиорелейные линии связи (коммутация каналов, диапазон частот 15...23 ГГц, связь в пределах прямой видимости, что ограничивает дальность между соседними станциями - до 50 км при условии размещения антенн на строениях типа башен). Последовательность станций, являющихся ретрансляторами, позволяет передавать информацию на значительные расстояния.

Таблица 2.2 Таблица примерного волнового спектра

Чем выше рабочая частота, тем больше емкость (число каналов) системы связи, но тем меньше предельные расстояния, на которых возможна прямая передача между двумя пунктами без ретрансляторов. Первая из причин и порождает тенденцию к освоению новых более высокочастотных диапазонов.

Радиоканалы входят необходимой составной частью в спутниковые и радиорелейные системы связи, применяемые в территориальных сетях, в сотовые системы мобильной связи, они используются в качестве альтернативы кабельным системам в локальных сетях и при объединении сетей отдельных офисов и предприятий в корпоративные сети. Во многих случаях применение радиоканалов оказывается более дешевым решением по сравнению с другими вариантами.

В территориальных сетях на региональном уровне часто используются радиорелейные линии связи (коммутация каналов, диапазон частот 15...23 ГГц, связь в пределах прямой видимости, что ограничивает дальность между соседними станциями - до 50 км при условии размещения антенн на строениях типа башен). Последовательность станций, являющихся ретрансляторами, позволяет передавать информацию на значительные расстояния.

Радиосвязь используется в корпоративных и локальных сетях, если затруднена прокладка других каналов связи. Радиоканал либо выполняет роль моста между подсетями (двухточечное соединение), либо является общей средой передачи данных в ЛВС по излагаемому далее методу МДКН/ОК либо служит соединением между центральным и терминальными узлами в сети с централизованным управлением[12].

Рис. 2.3 Спектр частот телевизионного канала

Отметим в аналоговом канале цифровой сигнал передается в форме модулированной по частоте или амплитуде гармоники. На рис. 2.4 показаны примеры. Если аналоговый сигнал находятся в звуковом диапазоне, то при модулировании по частоте можно было бы услышать чередующиеся высокие (1) и низкие (0) тона, а при амплитудной - громкие (1) и тихие (0) звуки одного тона. Цифровая передача является более быстрой и эффективной, при этом происходит меньше ошибок, не нужны модемы, поскольку не требуется модуляция/демодуляция[8].

Рис. 2.4 - Цифровой и аналоговый сигналы

Заключение

Исходя из исторической справки можно сделать вывод, что типы каналов развивались постепенно, непосредственном с прогрессом. Однако есть утверждения что эволюция каналов передачи информации и есть прогресс. О развитии каналов также неправильно говорить как о медленно эволюционирующей системе, лучше сказать что это система со своими пиками но без падений то есть эволюция сменяется революцией и наоборот. Так в начале 18 века люди не представляли, как так возможно предавать информацию по проводам. Но в конце 19 были уверенны что не как иначе быть не может. Так же как мы не представляем свою жизнь без мобильной связи, интернета и цифрового телевидения.

Так же мы установили, что любой канал это математико-физическая система. В которой физика устанавливает законы взаимодействия, а в свою очередь эти законы представлены в виде математических процессов.

Также отметили, что разные каналы используют разные среды передачи информации. То есть для передачи любого сигнала может подойти любой кабель, отвечающий определенным характеристикам канала. Так мы выделили несколько кабелей от пары до оптоволоконного. Плюс к этому любую информацию можно передать по воздуху или вакууму используя различные несущие волны.

Если среда по тем или иным причинам нужно использовать модуляции демодуляцию перекладывая характеристики одного канала на другой. Тем самым позволяя передавать цифровой сигнал по аналоговому кабелю (системе), явным примером является “Модемный” интернет.

Список использованной литературы

1.       Ю. П. Акулиничев Теория электрической связи: Учебное пособие Спб:- Лань, 2010г 240 стр.

.        С.А. Ельяшкевич, Справочник по телевизионным приемникам М:- Госэнергоиздат, 1958 г. 176 стр.

.        Т.И. Изюмова, В.Т. Свиридов. Волноводы, коаксиальные и полосковые линии -М.: Энергия, 1975г. 112стр.

.        М. В. Назаров, Б. И. Кувшинов, О. В. Попов. Теория передачи сигналов.-М.:Cвязь, 1970 г. 367 стр.

5.       URL: <http://bibliotekar.ru/enc-Tehnika-2/98.htm> (01.11.11)

.        URL: http://www.conlex.kz/territorialnye-radiokanaly/#more-46 <URL:%20%20http://www.conlex.kz/territorialnye-radiokanaly/> (19.01.12)

.        URL: <http://www.geocaching.su/?pn=101&cid=3753>(24.08.11)

.        URL: <http://ich.tsu.ru/~ptara/course/network/bis-unit5/Unit5.html> (19.01.12)

.        URL: <http://1board.org/magazine/articl226.php>(12.01.12)

.        URL: <http://www.lanmaster.ru/SPEC/mnogopar.htm> (03.01.12)

.        URL: <http://nvoynov.blogspot.com/2007/09/blog-post_19.html> (10.09.11)

.        URL: <http://project.net.ru/others/article7/net2_14.html>(01.11.11)

.        URL: <http://www.radioradar.net/glossary/index.html?ltr=234> (10.09.11)

.        URL: <http://www.tech.sch1636.edusite.ru/p8aa1.html> (10.09.11)

.        URL: http://slovari.yandex.ru/Телеграфная связь/ <http://slovari.yandex.ru/Телеграфная%20связь/>(05.1.12)

16.     URL: <http://toolkit.lrcnetwork.org/Russian/Training/LAN-Rus.pdf> (21.08.11)