איך אותות מועברים בפועל

איך אותות מועברים בפועל

ערוץ איתות

קיבולת הערוץ

　　ערוץ: מתייחס בדרך כלל למדיום להעברת מידע בכיוון מסוים. והמידע מחולק למידע אנלוגי ודיגיטלי.

　　רוחב פס: רוחב הפס המרבי של האות שיכול לעבור ביעילות בערוץ. בהתאם למידע המועבר מתחלק לרוחב פס אנלוגי ורוחב פס דיגיטלי.

רוחב פס אנלוגי: עבור רוחב פס אנלוגי הידוע גם כרוחב פס, התדר הגבוה ביותר דרכו הערוץ יכול לעבור - התדר הנמוך ביותר דרכו הערוץ יכול לעבור. שניהם נקבעים על פי המאפיינים הפיזיים של הערוץ. כאשר המעגל המרכיב את הערוץ נוצר, רוחב הפס של הערוץ נקבע. על מנת שהאות ישודר עם פחות עיוות, הערוץ צריך להיות בעל רוחב פס מספיק.

רוחב פס דיגיטלי: רוחב פס הוא כמות הנתונים שיכולה לעבור דרך קישור ליחידת זמן. שידור האותות הדיגיטליים מתבצע על ידי אפנון של אותות אנלוגיים. על מנת להבדיל בינו לבין רוחב פס אנלוגי, רוחב הפס של ערוצים דיגיטליים מתואר בדרך כלל ישירות במונחים של קצב העברת העברת נתונים או קצב סמלים. מרווח זמן כזה של האות נקרא אלמנט קוד (בינארי). והמרווח הזה נקרא אורך רכיב הקוד. כאשר המצב הבדיד של רכיב הקוד כולל יותר מ-2 (כגון M יותר מ-2), אזי רכיב הקוד הוא רכיב קוד בינארי M.

קצב רכיב קוד: מציין את מספר ההמרה של צורת גל האות ליחידת זמן , כלומר, מספר רכיבי הקוד המועברים דרך הערוץ.

　　בעת שימוש בקידוד בינארי, ישנם רק שני רכיבי קוד שונים, האחד מייצג את מצב 0 והשני מייצג את מצב 1.

　　ככל שהשיעור גבוה יותר של שידור רכיב קוד, או ככל שמרחק העברת האות רחוק יותר, או ככל שהפרעות הרעש גדולות יותר, או ככל שהאיכות של אמצעי השידור ירודה יותר, כך העיוות של צורת הגל בקצה המקבל חמור יותר.

צורת הגל שהתקבלה ב- הקבלה מאבדת אפוא את הגבול הברור בין רכיבי קוד, תופעה הנקראת inter-code crosstalk;

　　על פי הקריטריון של Nye: בכל ערוץ, יש גבול עליון לקצב שבו ניתן לשדר רכיבי קוד, וכאשר קצב השידור חורג ממגבלה זו, יתרחשו בעיות צלבית בין-קודיות חמורות, מה שהופך את זיהוי רכיבי הקוד בקצה המקבל בלתי אפשרי.

　　אם רוחב הפס של הערוץ רחב יותר, כלומר, רכיבי האות בתדר גבוה יותר יכולים לעבור, אז ניתן להעביר את רכיבי הקוד בקצב גבוה יותר ללא הצלבה בין קוד. רוחב הפס של ערוץ קובע את הקצב הגבוה ביותר שבו ניתן לשדר רכבת פולסים בערוץ ללא עיוות.

　　זה מסביר מדוע ככל שרוחב הפס של הרשת גדול יותר, כך קצב השידור מהיר יותר.

Signal-to- יחס רעש:

  רעש: שדה האנרגיה המפריע להעברת האות נקרא רעש. המקור של שדה אנרגיה זה יכול להגיע ממערכות פנימיות או יכול להיווצר מהסביבה החיצונית. רעש קיים בכל המכשירים האלקטרוניים וערוצי התקשורת. זה לא יחזור כאן (למי שסקרן לדעת, אתה יכול לחפש את המידע כדי ללמוד), רק תזכור.

　　הנוסחה של שאנון מראה שככל שרוחב הפס של הערוץ או יחס האות לרעש גדול יותר בערוץ, ככל שקצב השידור האולטימטיבי של מידע גבוה יותר.

　　לכן, עבור רוחב הפס נקבע עבור הערוץ, אם לא ניתן עוד להגדיל את יחס האות לרעש, ואת קצב השידור של הקוד אלמנט הגיע לגבול העליון, אם אתה עדיין רוצה להגדיל את קצב העברת המידע, אז אתה צריך להשתמש בשיטת הקידוד, כך שכל רכיב קוד ישא יותר סיביות מידע.

מדיום פיזי להעברת אותות

מדיה שידור:

  כנתיב הפיזי בין המשדר למקלט, מדיית השידור היא חלק חיוני. ישנן שתי קטגוריות עיקריות:

אמצעי שידור מודרכים: גלים אלקטרומגנטיים מונחים להתפשט לאורך מדיום מוצק (נחושת או סיב אופטי).

   זוג מעוות: חיווט למטרות כלליות המיוצר על ידי פיתול שני חוטים מבודדים זה סביב זה. לפי מפרטים מסוימים (בדרך כלל עם כיוון השעון). כבל זוג מעוות שימש בעבר בעיקר להעברת אותות אנלוגיים, אך הוא ישים כעת גם לשידור של אותות דיגיטליים. , כל חוט בהעברת גלים מוקרנים יקוזז על ידי הגלים הנפלטים על החוט השני. אשר העור החיצוני של החוט עטוף שניים על שניים מעוותים, ויוצרים זוג מעוות.

   כבלים קואקסיאליים: כבלים קואקסיאליים מורכבים מליבת נחושת מוליכה פנימית (חוט מוצק יחיד או חוט רב-גדילי), שכבת בידוד, מגן מוליך חיצוני קלוע רשת (גם גדיל בודד) ושכבת פלסטיק חיצונית מגן.

　　כבלים קואקסיאליים למרחק קצר משמשים גם בציוד אודיו ווידאו ביתי וציוד רדיו חובבני. הוא היה גם בשימוש נרחב עבור חיבורי Ethernet עד שהוחלף בכבלים מפותלים.

　　כבל קואקסיאלי למרחקים ארוכים משמשים לעתים קרובות לאותות טלוויזיה ברשתות רדיו וטלוויזיה. בעתיד הוא יוחלף בהדרגה בציוד היי-טק אחר, כמו סיבים אופטיים, T1, לוויין וכו'. עם זאת, מכיוון שהכבלים הקואקסיאליים זולים יחסית והונחו כבר זמן רב, הוא עדיין בשימוש היום.

   כבל סיב אופטי: כבל המכיל סיבים אופטיים נקרא כבל סיב אופטי.

  סיב אופטי, או בקיצור סיב אופטי, הוא סיב העשוי מזכוכית או פלסטיק המשתמש בהעברת אור בסיבים אלו לפי העיקרון של השתקפות פנימית מוחלטת כאמצעי להעברת אור. ישנם סיבים חד-מודים וסיבים מולטי-מודים.

　　על פי תוצאות המחקר העדכניות ביותר, האור הוא גם גל אלקטרומגנטי בתדר גבוה וגם זרם של חלקיקים הנקרא חלקיקים אלמנטריים.

לאור יש תכונות חלקיקים וגם תנודות. בגלל אופיו המשתנה, זו הסיבה שאור יכול לשמש כנושא להפצת אותות.

מדיה שידור לא מונחית: מקום פנוי, המתבטא כשידור בלתי מוגבל.

  חלק זה הוא למעשה שידור רדיו, דרך פסים שונים של תדרים להעברת אותות, הפוקוס הוא לשים לב לפס הציוד של השולח כדי להיות עקבי עם המקלט, למשל, תקשורת A ו-B, A להשתמש בתדר הפעולה של 2.4GHz, ואז B לקבל גם כדי להשתמש בתדר של הציוד לקלוט, אם השימוש בפסי תדרים אחרים לא יתקבל.

שידור אותות

שידור טורי ומקביל הן שיטות נפוצות להעברת נתונים בתקשורת דיגיטלית. שידור טורי כרוך בהעברת נתונים בזה אחר זה ברצף של ביטים, בעוד ששידור מקביל כרוך בפיצול הנתונים למספר חלקים בו זמנית והעברתם בו זמנית.

1. שידור טורי

היתרון העיקרי של שידור טורי הוא קצב השידור הגבוה, המאפשר שידור קל למרחקים ארוכים. באופן ספציפי, מכיוון שהנתונים מועברים ביט אחר סיביות עם מרווח זמן קצר בלבד בין כל סיביות, שידור מהיר אפשרי באמצעות שעון מהיר. בנוסף, שידור טורי יכול להפחית את שיעור שגיאות הסיביות במהלך השידור מכיוון שההפרעות בין סיביות נתונים שונות מבטלת אחת את השנייה במהלך השידור, ובכך משפרת את איכות השידור. בנוסף, שידור טורי יכול לתמוך בקלות בשידור דופלקס מלא, כלומר, שליחה וקבלה בו-זמנית של נתונים, שיפור היעילות של שידור הנתונים.

עם זאת, לשידור טורי יש גם חסרונות. קודם כל, מרחק השידור מוגבל, כי בעת שידור למרחקים ארוכים, עכבת קו השידור אינה אחידה, יחס האות לרעש וגורמים נוספים יכולים להוביל לעיוות של האות המשודר, ובכך להשפיע על האיכות של העברת נתונים. בנוסף, לשידור הטורי עצמו יש תקורה גדולה יחסית מכיוון שהנתונים מועברים בזה אחר זה, וכל ביט נתונים מצריך שידור מידע בקרה כמו שעון וסנכרון אותות, ובכך מגדילים את תקורה השידור.

2. שידור מקביל

היתרון העיקרי של שידור מקביל הוא שמהירות השידור מהירה וניתן להעביר מספר ביטים בו זמנית, מה שהופך אותו למתאים לשידור במהירות גבוהה למרחקים קצרים. באופן ספציפי, מכיוון שהנתונים מחולקים למספר חלקים, ניתן להעביר כל חלק באמצעות קו שידור בודד, ואין הפרעה הדדית בין החלקים השונים, כך שניתן להגביר מאוד את מהירות השידור. בנוסף, שידור מקביל יכול לתמוך בשידור נתונים סינכרוני, שבמהלכו אין צורך להשתמש באותות בקרה סינכרוניים מיוחדים, וכך ניתן לצמצם את תקורה הבקרה.

עם זאת, לשידור מקביל יש גם חסרונות. הראשון הוא מרחק השידור המוגבל, שעלול לגרום לעיוות של האות המשודר ולפגוע באיכות שידור הנתונים עקב בעיות כמו אורך וחוסר אחידות העכבה של קווי העברת האות למרחקים ארוכים. בנוסף, שידור מקביל יקר ליישום ודורש תכנון ופריסה של חומרה מורכבים יחסית, כולל רכיבים כגון בקרי DMA, מרבבים וכו', ובכך מגדילים את התקורה, וכן צורכים יותר חשמל.

By HornmicLink_Henry @230412 16 :42

However, parallel transmission also has disadvantages. The first is the limited transmission distance, which may cause distortion of the transmitted signal and degrade the data transmission quality due to issues such as the length and impedance non-uniformity of the signal transmission lines over long distances. In addition, parallel transmission is expensive to implement and requires relatively complex hardware design and layout, including components such as DMA controllers, multiplexers, etc., thus increasing the overhead, as well as consuming more power.

By HornmicLink_Henry @230412 16:42