Байланыс желілерінің дамуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министірлігі Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды Университеті
Физика- техникалы факультеті
Радиофизика және электроника кафедрасы

Реферат
Тақырыбы: Элетрбайланысының біріншілік сигналдары мен каналдары

Қабылдаған: Бектурганов Ж.С.
Орындаған: РТК- 312 тобының
студенті Кемел Әділет

2020-2021 оқу жылы
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
Негізгі бөлім
Байланыс желілерінің дамуы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
Элетрбайланысының біріншілік сигналдары мен каналдары ... ... ... ... ...8
Импульстік модуляция және цифрлық сигналдар ... ... ... ... ... ... .. ... ... ..11
Байланыс желісінің архитектурасы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...15
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .21

Кіріспе
Қоғамның даму тарихы адамдар арасындағы ақпарат алмасумен тығыз байланысты, бұның өзі тамақ, ауа, су және т.б. сияқты қажеттілік болып табылады. Ақпарат тасымалдау техникасы қарапайым құрылғылардан жетілген технологияларға дейін үлкен даму жолын өтті. Қоғам дамуымен бірге ұдайы ақпарат алмасу көлемі де өсіп отырады. Халық шаруашылығының нәтижелілігі үлкен дәрежеде ақпараттық қамтамасыздандырылудан, тез және сенімді ақпаратты тасымалдаушы құралдардың (байланыс құралдарының) бар болуына тәуелді.
Ақпараттың маңызды бөлігі қазіргі қоғамда электрлік дабылдармен радиотехникалық құралдар көмегімен әртүрлі қолданыстар жүйелерінде тасымалданады. Сондықтан байланыс жүйелері адамдар өмірінде үлкен рөл атқарады. Соңғы жылдар волоконды-оптикалық жүйелердің қарқынды дамуымен ғана емес, радиобайланыс жүйелерінің де дамуымен аталып өтті. Дәстүрлі радиореле және серіктік радиобайланыс жүйелерден басқа, мобильді сандық ұялыбайланыс радиобайланыс жүйелерінің желілері тез дамып жатыр. Соңғы уақыттағы байланыс жүйелерінің өңдеулері (разработки) қазіргі технологиялардың мүмкіндіктерін ғана емес, қазіргі байланыс теориясының жетістіктерін де қолданады. Олар тасымалданатын ақпараттың көлемін ғана емес, хабарламалар тасымалдануының сапасын да көтереді.

Негізгі бөлім
Байланыс желілерінің дамуы.

Бұрынғы уақытта дыбыс пен жарық адамдарға ақпаратпен алмасу құралы болып келді. Дыбыс - біздің қатынасымыздың негізі. Бұл кезде қосымша құрылғылар қолданылды (от, факелдер, барабандар, ракеталар және т.б.). Бұрынғы жылдары хабаршылар хабарды жеткізіп және таратып отырған. Ғасырлар бойы тәжірибе көрсеткендей, ақпаратты тиімді тасушы ретінде жарық табылады, оның көмегімен қысқа хабарларды алыс қашыққа жеткізуге болады.
Электрдің пайда болуы жаңа тарату құрылғыларын табуға көмектесті, хабарды жекткізу алдымен физикалық (сымдар) көмегімен, одан кейін сымсыз байланыс линиялары арқылы жеткізуді қамтамасыз ету. XIX ғасырдағы электрлік пен магнетизім теориясының дамуы алдымен сымды (телефондық және телеграфтық), одан кейін сымсыз байланыстың дүниеге келуі, барлық ақпараттық құрылғылар үшін -радиотарату, телевидение, Ғаламтор, ұялы байланыстардың XX ғасырда күнделікті өмірде қолданылатын технологиялық базасы құрылды [1].
Цифрлық тарату жүйелерінің қарқынды дамуы аналогты тарату жүйелерімен салыстырғанда бұл жүйелердің артықшылықтарымен: бөгеулікке тұрақтылығының жоғарлығымен, байланыс линиясының ұзындығына тарату сапасының тәуелсіздігімен, байланыс арналарының электрлік параметрлерінің тұрақтылығымен, дискреттік хабарларды тарату кезінде өткізу қабілетін тиімді пайдалануымен және т,б., түсіндіріледі. Қазіргі замандағы байланыс желілерінің даму негізі интеграция процесінде. Интеграциялық процестердің даму бағыты келесіде:
электрондау, яғни, барлық техника мен электрбайланыс технологиялары электрондық базаға көшуі;
компьютерлеу - техника мен электрбайланыс технологияларының компьютермен қамтылуы, әр түрлі деңгейде желілік өзара әрекеттесу интеграциясын жүзеге асырады;
цифрландыру, өзінің артықшылықтарымен электрбайланысының барлық құрылымдық компоненттеріне: арналар, тарату және қабылдау құрылғыларына, коммутация және басқару жабдықтарына енді;
интеллектуалдау, интеграциялық процестердің пайда болуы, электрбайланысының жаңа қызмет түрлерінің пайда болуы мен дамуына ықпал етеді;
глобализация, глобалды ақпараттық инфрқұрылымды құру идеясының пайда болуы (тұтынушыға ақпаратты жеткізетін транспорттық байланыс желісі және таратылған қатынас желілері құрайды);
стандарттау, негізгі құжат стандарт болып табылады. Себебі, электрбайланыс жүйесі әлемдікпен үйлесімділік тауып бірігуі, сонымен қазақстандық байланыс аумағындағы стандарттар мейлінше әлемдікке жақын болуы тиіс.
Телекоммуникациялық технологиялардың ары қарай дамуы ақпаратты тарату жылдамдығын арттыру бағытында болады, желіні интеллектуалдау және тұтынушылардың мобилдігін қамтамасыз ету. Жоғары жылдамдықтар - бейнені тарату үшін қажет, соның ішінде телевизиялық, әр түрлі ақпараттарды мультимедиялық қосымшаларда интеграциялау, жергілікті, қалалық және аумақтық байланыс желілерін ұйымдастыру. Интеллектуалдық - желінің иілгіштігі мен сенімділігін арттырып, глобалды желілерді басқаруды жеңілдетеді. Электрондық құрылғыларды кішірейту жетістігі, олардың бағасының төмендеуіне мобилді құрылғылардың дүниеге келуіне септігін тигізеді.
Телекоммуникация желілерін құрудың жалпы принциптері
Қазақстандық телекоммуникация негізі Қазақстан аумағында
орналасқан электр байланыстың барлық желілерін біріктіретін ҚР телекоммуникациясының Бірыңғай желісі болып табылады [2]. ҚР ТБЖ басқа елдердің электр байланыс желілерімен байланысқан және дамитын ЖАИ әлемдік ақпараттық кеңістікте маңызды орын алады. ҚР ТБЖ құрамына жалпы қолданыстың телекоммуникация желісі (ЖҚТЖ) және келесілерден тұратын: ведомстволық және белгіленген желілер, арнайы тағайындаудағы телекоммуникация желілері, корпоративті және электромагнитті сигналдардың көмегімен ақпараттарды жіберудің басқа да желілері ҚР ТБЖ шектеулі қолданыс байланысының желісі кіреді (1 сурет).

1 сурет. Қазақстан Республикасы телекоммуникациясының бірыңғай желісі.

ЖҚТЖ бірге ведомстволық байланыс желілерінің қосарлануы шарттық негізде орындалады. Ведомстволық желілерді тұрғындарға байланыс қызметтерін көрсету үшін қолдануға болады және кәсіпкерлік қызметті жүзеге асыруға лицензияларды алған кезде басқа да қолданушылар қолдана алады. Белгіленген байланыс желілері - бұл телекоммуникацияның ЖҚТЖ шығысы жоқ жеке және заңды тұлғалардың желісі.
ЖҚТЖ бірге белгіленген байланыс желілерін қосарланған кезде бұл желілер ЖҚТЖ категориясына өтеді. Арнайы арнаудағы желілер ЖҚТЖ каналдары базасында жасалады және қорғаныс, қауіпсіздік және тәртіп сақтау қажеттіліктерін қамтамасыз ету үшін, сонымен қатар үкіметтік байланысты қамтамасыз ету үшін арналған.
Корпоративті желілер жеке кәсіпорындардың (фирмалардың, ұйымдардың, акционерлік қоғамдардың және т.б.) желілерін біріктіреді және заңды тұлғалардың басқарма және өндірісішілік мақсаттарды жүзеге асыру үшін арналған. Байланыс желісі байланыс құралдарынан және желілерінен тұратын және электр байланысы үшін арналған технологиялық жүйеден тұрады.
Байланыс құралдары - бұл электр байланыс хабарламаларын қалыптастыру, қабылдау, өңдеу, сақтау, жіберу, жеткізу үшін қолданылатын техникалық және бағдарламалық құралдар, сонымен қатар байланыс қызметтерін көрсету үшін немесе байланыс желілерінің қызмет етуін қамтамасыз ету кезінде қолданылатын техникалық және бағдарламалық құралдары. Байланыс желілері - жіберу желілері, физикалық тізбектер және байланыстың ЖКҚ, яғни электр байланыстың құрылыстары және байланыстың кабельдерін салу үшін жасалған немесе бейімделген инженерлік инфрақұрылымдардың өзге де объектілері
Болашақ байланыс желілеріне қойылатын талаптар.
Болашақ байланыс желілеріне қойылатын талаптарға:
мультисервистілік, мұнымен қызметтер көрсету технологиясы тасымал технологиясына байланысты емес екендігі түсіндіріледі;
кеңалаңдылық, мұнымен пайдаланушының күнделікті қажеттілігіне қарай кең диапазонда ақпарат беру жылдамдығын ыңғайлы және динамиалық өзгерту мүмкіндігі түсіндіріледі;
мультимедиалылық, мұнымен желінің көпкомпонентті ақпаратты (сөз, бейне, - аудиодеректер) осы компоненттерді нақты уақытта және қосылыстардың күрделі конфигурациясын пайдалана отырып синхронизациялаумен беру мүмкіндігі түсіндіріледі;
интеллектуалдылық, мұнымен пайдаланушы тарапынан немесе қызмет көрсетуші тарапынан шызмет көрсетуді, шақыруды және қосылуды басқару мүмкіндігі түсіндіріледі;
қызмет көрсетуге қосылудың инварианттылығы, мұнымен падаланатын техникаға қатысты емес қызмет көрсетулерге қосылудың мүмкіндігі түсіндіріледі;
көпоператорлылық, мұнымен қызмет көрсету барысында бірнеше оператордың қатысу және қызмет саласына байланысты олардың жауапкершілігін бөлу мүмкіндігі түсіндіріледі.
Сонымен, келешектің байланыс желісі (NGN) - басқару, дербестеу және желілік шешімдерді унификациялау есебінен жаңа қызметтер құру жөніндегі ыңғайлы шексіз қызмет түрлерін көрсетуді қамтамасыз ететін, таратылған коммуникациямен желі тасымалын іске асыруды көздейтін байланыс желілерін құру тұжырымдамасы.

Хабарды қашықтыққа тарату қандай-да бір заттық тасымалдаушы көмегімен жүзеге асады, мысалы, қағаз немесе магниттік лента немесе физикалық процесс (дыбыстық немесе электромагниттік толқындар, токтар және т.б.). Ақпаратты тарату және сақтау, оларды қандай-да бір түрде ұсынуға мүмкіндік беретін, әр түрлі таңбалар (символдар) көмегімен жүзеге асады.
Хабар уақыт функциясы болуы мүмкін, мысалы телефондық сөйлесу кезіндегі сөз, телеметриялық мәліметтерді тарату кезіндегі температура немесе қысым, телевидения арқылы тарату кезіндегі спектакль және т.с.с. Басқа жағдайларды уақыт хабар функциясы болып табылмайды (мысалы, телеграмма мәтіні, қимылдамайтын бейнелер және т.с.с.). Сигнал хабарды уақытпен таратады. Сондықтан, сигнал әрқашанда уақыт функциясы болып табылады, тіпті хабар ондай (қимылдамайтын бейне) болмасада. Сигналдың төрт түрі бар: үздіксіз уақыттағы үздіксіз сигнал, дискретті уақыттағы үздіксіз, дискретті үздіксіз сигнал және дискреттік уақыт бойынша дискретті (1.1 а, б, в және г сурет).

Үздіксіз уақыттағы үздіксіз сигнал (а), дискреттік уақыттағы үздіксіз сигнал (б), үздіксіз уақыттағы дискретті сигнал (в), дискретті уақыттағы дискреттік сигнал (г)
сурет. Сигналдар.

Элетрбайланысының біріншілік сигналдары мен каналдары.

Хабар түрлендіргіштің шығысында алынатын электрлі сигнал, электрлікбайланыстың бастапқы сигналы деп аталады. Таратылатын хабардың
өзгертілетін шамасын, бастапқы сигналдың x t параметрі, ұсынатын немесе ақпараттық параметр деп аталады (амплитуда, жиілік немесе электрлік сигналдың гармоникалық фазасы, амплитудасы, мпульстардың периодтық тізбегінің ұзақтығы немесе фазасы, кодалық комбинацияның құрылымы мен разрядтылығы және т.б.). Телекоммуникациялық желі мен жүйе құрылымында бастапқы сигнал тасымалданады, себебі ол таратқыштан қабылдағышқа канал арқылы таратылады [7].

кесте - Біріншілік сигнал қабылдайтын жиіліктер жолағы
Сигнал түрі
Сигналдың ені, Гц
Телеграфтық
0...100
Телефондық
300...3400
Дыбыстық тарату
50...10000
Факсимильдік, газеттерді тарату
0...180000
Телевизиялық
50...6000000

Ақпаратты таратудың физикалық құбылыстарының әртүрлі арналарының өткізу қабілеті:
кабельдік арналар ғимарат ішінде қолданылады және 10 Мбитс-тан 140 Мбитс-қа дейінгі жылдамдықты қамтамасыз етеді;
сымсыз каналдар (Wi-Fi типті) 54 Мбитс-қа дейінгі жылдамдықтағы өткізу қабілетін қамтамасыз етеді;
радиоканалдар 2 Мбитс - қа дейінгі жылдамдықты қамтамасыз етеді (тура көрі аралығында);
оптоталшықты каналдар жүздеген немесе мыңдаған киллометр ұзындыққа тартылып және 1 Мбитс-тан 20 Гбитс-қа дейінгі кең диапозонда өткізу қабілетін қамтамасыз етеді.
Деректердің беріліс жылдамдығы. Бұл R = kT=(1T) log2M (битс) формуласымен берілетін бит секундтағы бірлік (битс). К битке М=2[к]- символдық алфавиттен сигнал анықтайды, мұндағы Т - к-биттік сигналдың ұзақтығы.
Сигналдар классификациясы. Сигналды детерминделген (кез келген уақыттағы оның мағынасы анықталмаған болса) немесе кездейсоқ, кері жағдайда. Детерминделген сигналдар x(t)=5cos10t математикалық өрнегімен моделденеді. Кездейсоқ сигнал үшін осындай өрнек жазу мүмкін емес. Негізінен, кездейсоқ сигналды бақылаған кезде ( кездейсоқ процесс деп те атауға болады) жеткілікті периодтағы уақытта кейбір заңдылықтар байқалады, оларды ықтималдылықпен және орташа статистикалықпен сипаттауға болады. Осындай модель, кездейсоқ процестегі ықтималдылық сипаттама формасында, сигнал сираттамасы және байланыс жүйесіндегі шу сипаттамасына пайдалы.
Периодты және периодтық емес сигналдар. X(t) сигналы уақыт бойынша периодты, егер Т00 тұрақтысы бар болған жағдайда, x(t)=x(t+T0)
-infinitytinfinity үшін, t арқылы уақыт белгіленген. Бұл шарт қанағаттандыратын Т0 ең кіші мағынасы x(t) сигналының периоды деп аталады. Т0 периоды x(t) фурциясының толық бір циклдағы ұзақтығын анықтайды. (2.1) өрнегін қанағаттандыратын Т0 мағынасы болмайтын жағдайдағы сигнал периодты емес деп аталады.
Аналогты және дискретті сигналдар. x(t) аналогты сигналы үзіліссіз уақыт функциясы болып табылады, яғни, x(t) барлық t үшін анықталады. Электрлік аналогты сигнал физикалық сигнал (мысалы, мағына) кейбір құрылғы электрлік сигналға айналғанда пайда болады. Теңдік үшін, х(кТ) дискреттік сигналы дискретті уақыт аралықта сигнал болып, әрбір уақыт кТ моментінде анықталатын сандар тізбегін сипаттайды. Мұндағы к - бүтін сан, ал Т - белгіленген уақыт аралығы.
Жолақты модуляция (аналогтық немесе цифрлік) - бұл деректі сигналды синусоидалді толқынға айналуы, цифрлық модуляция кезінде Т интервалындағы синусоид цифрлық белгі болып аталады. Синусоидтар амплитудалар бойынша бөлінеді, жиілікке және фазаға. Осыған байланысты, жолақты модуляцияны амплитуда түрленуі (варьирования) бойынша анықтай аламыз, жиіліктер немесе фазаның (және олардың мәні) радиожиілікті тасымалдаушы беріліс деректер бойын ша.Тасымалдаушының жалпы жазылуы мына түрде болады.

(2.1)
Осында А(t) - уақыт бойынша ауыспалы амплитуда, ал θ(t) - уақыт бұрышындағы ауыспалы. Бұрыш ыңғайлы мына түрде жазылады
(2.2)

Осыған байланысты
(2.3)

Мұнда ω - тасымалдаушының жиілік бұрышы, ал φ(t) - оның фазасы. Жиілік ауыспалы f немесе ауыспалы ω түрінде жазылады. Бірінші жағдайда жиілік герцпен (Гц) өлшенеді, екіншіден - секунд ішінде радианмен (радс). Бұл параметрлер келесі ұқсастықпен байланысты ω=2PIf.
Егер сигналдардың табылуына қабылдағыш тасымалдаушы фаза туралы хабарды қолданса, бұл процесс когерентті (coherent detection) анықтау деп аталады; егер мұндай хабар қолданылмаса, процесті конгерентсіз анықталу (noncoherent detection) деп атайды. Негізінде, цифрлық байланыс термині "демодуляция "(demodulation) және "анықталу"(detection) синонимдар түрінде қолданылады, бірақ демодуляция сигналды қалпына келтіруге мән берілген, ал анықталу-алынған сигнал мәніне сейкесінше шешім қабылданған. Жалпы барлық бастамалар когерентті модуляциядемодуляция көрсетілген: фазалық манипуляция (phase shift keying-PSK), жиілікті манипуляция (frequency shift keying-FSK), амплитудалық манипуляция (amplitude shift keying
- ASK), фазалы үзіліссіз модуляция (continuous phase modulation - CPM) және бұл модуляцияның аралас комбинациясы. Жолақты модуляцияның негізгі форматы берілген тарауда көрсетілген. Кейбір мамандандырылған форматтар, бұлар жылжуы бойынша квадратты жиілікті манипуляция(offset quadrature PSK-OQPSK), минималды жылжу манипуляция (minimum shift keying - MSK), СРМ модуляцияларының кластарына жататындар және квадратты амплитудалық модуляция (quadrature amplitude modulation - QAM).
Конгерентті емес демодуляция - жүйелерге жатады, демодуляторларды қолданады, фазаның кіріс сигналының көлемін мүлдем білмеуінсіз жұмыс жасауына жобаланған; демек, мына оқиғада фаза анықтамасы қажет емес. Осыған байланысты, конгерентті емес жүйелердің когерентті жүйелерден артықшылығы ол қарапайымдылық болып табылады, ал кемшілігі - көп көлемде қате ықтималдығы (РЕ). Когерентті емес сигнал беріліс кезінде айтылған модуляциялар, когерентті беріліс кезінде де қолданылады: DPSK, FSK, ASK, CPM және олардың араласқан комбинациясы. Бұл когерентті емес қабылдағышта фаза деректері қолданылмайды. Себебі ол мынаған байланысты, керекті PSK бір түрің когерентті емес (немесе дифференциалды - конгеренттікке) жатқызуға болады, себебі ол келген тасымалдаушыдан фазамен салыстыруды талап етпейді.
Жолақты модуляция (аналогтық немесе цифрлік) - бұл деректі сигналды синусоидалді толқынға айналуы, цифрлық модуляция кезінде Т интервалындағы синусоид цифрлық белгі болып аталады. Синусоидтар амплитудалар бойынша бөлінеді, жиілікке және фазаға. Осыған байланысты, жолақты модуляцияны амплитуда түрленуі (варьирования) бойынша анықтай аламыз, жиіліктер немесе фазаның (және олардың мәні) радиожиілікті тасымалдаушы беріліс деректер бойынша.
Мұнда ω - тасымалдаушының жиілік бұрышы, ал φ(t) - оның фазасы. Жиілік ауыспалы f немесе ауыспалы ω түрінде жазылады. Бірінші жағдайда жиілік герцпен (Гц) өлшенеді, екіншіден - секунд ішінде радианмен (радс). Бұл параметрлер келесі ұқсастықпен байланысты ω=2PIf.
Егер сигналдардың табылуына қабылдағыш тасымалдаушы фаза туралы хабарды қолданса, бұл процесс когерентті (coherent detection) анықтау деп аталады; егер мұндай хабар қолданылмаса, процесті конгерентсіз анықталу (noncoherent detection) деп атайды. Негізінде, цифрлық байланыс термині "демодуляция "(demodulation) және "анықталу"(detection) синонимдар түрінде қолданылады, бірақ демодуляция сигналды қалпына келтіруге мән берілген, ал анықталу-алынған сигнал мәніне сейкесінше шешім қабылданған. Жалпы барлық бастамалар когерентті модуляциядемодуляция көрсетілген: фазалық манипуляция (phase shift keying-PSK), жиілікті манипуляция (frequency shift keying-FSK), амплитудалық манипуляция (amplitude shift keying
- ASK), фазалы үзіліссіз модуляция (continuous phase modulation - CPM) және бұл модуляцияның аралас комбинациясы. Жолақты модуляцияның негізгі форматы берілген тарауда көрсетілген. Кейбір мамандандырылған форматтар, бұлар жылжуы бойынша квадратты жиілікті манипуляция(offset quadrature PSK-OQPSK), (4.2 суретті қара) минималды жылжу манипуляция (minimum shift keying - MSK), СРМ модуляцияларының кластарына жататындар және квадратты амплитудалық модуляция (quadrature amplitude modulation - QAM).

сурет - Модуляция түрлері

Импульстік модуляция және цифрлық сигналдар.

Ақпаратты тасымалдаушы ретінде тар импульстардың салыстырмалы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.