ДРІС №9. Апаратты жйелерде процесіні моделі деректер. 2 страница

Спектрлік раушыларды шамалары синусоидальді амплитудалы-модульдік дабылды спектрлік раушылар шамаларына тебе-те, біра елеулі жне бйірлік раушылар арасындаы фазалк араатынас ртрлі болады. Бл фазалы араатынас 3-суретті о блігіндегі векторлык диаграммада кестемен егжей-тегжейлі крсетілген. Кішірек векторлар тез айналатын лкен векторды тірегіндегі арама-арсы баыттарда баяу айналады, ал (х) горизонталь осьтегі векторлар осындыларыны проекцияларын крсетеді. Біра амплитудалы-модульдік дабыл жадайынан згешелігі, кіші векторлар жиыны рашанда лкен вектора перпендикуляр болады. Бл ретте, егер бйірлік раушылар кіші (m<<1), жиын векторды зындыы шамасы бойынша ктергіш А амплитудасына жаын болса, онда орыты вектор айнымалы жылдамдыпен айналады.

3-сурет. m«1 кезінде ФМ шін спектр мен векторлы диаграмма

 

Аталан векторлы диаграммадаы фазалы аракатынас ФМ дабылдарды (х) еркін модульдеуші дабылы кзінде модуляцияны кіші индексімен генерациялауды арапайым тсілін нсап крсетеді.

 

ДРІС №11. Физикалы абаттаы апаратты деу арау. Модуляция жне демодуляция масаты жне ызмет крсету рсімдерін. Модуляция шу иммунитетті трлі трлеріні салыстырмалы сипаттамалары. Санды модуляция дістері. Санды импульстік - Амплитудалы модуляция. Кодталан серпін модуляция. Импульстік аралыы модуляция. Delta модуляция

Дрісті мтіні

Масаты:Дабыл мен арнаны апаратты сипаттамаларын анытау

Дріс жоспары

1. Дабыл мен арнаны физикалы сипаттамаларын келісу

2. Хабарлар кзі мен байланыс арнасы статистикалы асиеттерін келісу (иыстыру)

Негізгі тсініктер:дабыл, арна, хабарламалар кзі, сенімділік, кедергілер

Таырыптын мазмны:Наты байланыс арнасы, андай да бір дабылдарды беру ммкіндігіне атысты болатын, белгілі бір физикалы параметрлерге ие болады. зіліссіз арнаны оны таайындалуына байланыссыз ш негізгі параметрлермен: дабылды беру шін берілетін уаытпен Т_k дабылды ткізу жолаыны енімен _k жне арнада кедергіден йарымды дабылды артып кетуімен H_k сипаттауа болады. H_k - ны артып кетуі арнадаы е лкен йарымды дабылды Р_итах кедергілер дегейіні P (логарифмдік масштабты) айырмасымен сипатталады. Сымды арналар шін артып кету, негізінен, ары жаына тетін кернеу жне тйіспелік кедергілер дегейімен, радиоарналар шін тиісті ашытытарда дабылды анытау ммкіндіктерімен аныталады.

Байланыс арнасыны атап крсетілген негізгі параметрлеріні кбейтіндісін арнаны клемі (сыйымдылыы) деп атау жне V_k-мен белгілеу абылданан:

V_k = Т_{k k} Н_k. (11.1)

Берілген физикалы сипаттамалармен арна бойынша дабылды беру ммкіндіктерін баалау кезінде де дабылды ш негізгі параметрлерін арастырумен шектеледі: оны затыы Т_с, спектрді ені _с жне кедергіден артып кетуі Н_с, сонымен бірге

(11.2)

мндаы, Р_и - берілетін дабылды орташа уаты; Р - арнадаы кедергілерді орташа уаты.

Н_с артып кетуі хабарлаышты ммкіндіктерімен жне беруді алыстыымен байланысты болады. Н_с нерлым лкен болса, ате абылдау ытималдыы сорлым аздау. Берілетін арнаны V_с клемі (сыйымдылы) ымы арна клеміне сас енгізіледі:

V_с = Т_ССН_С. (11.3)

Дабыл клемі сияты, арна клемі, Т, , Н тиісті координаттарымен ш лшемді кеістікте берілуі ммкін (11.1-сурет).

Аталан арна бойынша дабылды брмаламай беруді принципті ммкіндіктеріні ажетті шарты мына араатынасты орындау болып саналады.

V_сV_к (11.4)

Сонымен атар, апарат беруді жеткілікті жадайын амтамасыз ету шін трлендіру ажет болуы ммкін, атап айтанда:

 

Т_сТ_к,_ск,Н_сН_к (11.5)

 

 

11.1-сурет. Дабыл клемі координаттары

 

Арна дабыл беруге жататын спектрді тжірибелік еніне араанда кішірек ткізу жолаына ие болан кезде, соыны дабылды затыын лайту есебінен кішірейтуге болады. Мнда дабыл клемі згеріссіз саталады.

Егер, керісінше, ке жолаты арна дабыл затыынан аздау уаыта берілетін болса, онда келісу дабыл спектрін кеейту есебінен жзеге асырылады.

Арнада дабылды артып кетуіні тменгі йарымды дегейі кезінде трлендіру, апаратта беруді бір мезгілде кп кайтара айталау жолымен оны затыын лайта отырып берілетін дабылды артып кету дегейін тмендету жолымен жзеге асырылады. Сондай-а, трлендіруді зге де трлері болуы ммкін.

Осы арна бойынша берілетін дабыл туралы алуа болатын, апараттарды саны мен арна клемі арасындаы байланысты андай екенін арастырамыз.

Т_к уаыт ішінде байланыс арнасы бойынша берілуі ммкін апараттарды шекті саны, мынаан сйкес келеді:

Осыдан, егер Р_и/Р » 1 болса, онда дабыл туралы алуа болатын апараттарды е лкен саны арасыны физикалы ммкіндігін толы пайдалану дабылын трлендіру арылы амтамыз ету шарттары негізде, арнаны сыйымдылыына жаын болады:

Байланыс арнасы мен оларды хабарлар кзіні апаратты сипаттамаларын крсететін статистикалы асиеттерді келісу, апараттар беру жйелеріні сапасын жасарту масатында жргізіледі. Сапаны баалау ш негізгі крсеткіштер: аныты, апараттар беруді орташа жылдамдыы мен оны сенімділігі жне нын анытайтын жйелерді техникалы жзеге асыру бойынша іске асырылады. Тжірибе трысынан техникалы жзеге асыруды крделілігі шешуші маыза ие болуы ммкін, жйелерді шекті ммкіндіктерін анытау кезінде алашы екі крсеткіштермен ана шектелген орынды болады.

Дискреттік арнаны дрыстыы детте бір символды (арапайым дабылды) ате абылдау ытималдыыны мнімен бааланады. зіліссіз хабарлар беру жадайында оны дрыстыы туралы, атені жаырту кезіндегі орта квадратты атені мні бойынша арастырады.

мндаы, w(t) - арнадан шыуында тсетін хабар, z(t) - арнаны кіруіндегі хабар.

Сенімділік (аныты) апаратты жйелерді кедергіге тзімділігін сипаттайды.

Уаыт бірлігінде арна бойынша берілетін апараттарды орташа саны апараттар беру жылдамдыы болып тсіндіріледі. Атап айтанда, символдарды алыптастыру жылдамдыы (техникалы емес) арнаны ткізу абілетімен келісуге жатады. Апараттар беру жылдамдыы жйені тиімділігін сипаттайды.

Егер хабарларды беру жйесіне апараттарды беру жылдамдыы мен дрыстыына атысты жоары талаптар ойылмайтын болса, онда хабарлар кзі мен байланыс арнасыны статистикалы сипаттамасымен келісу, негізінде ажет болып саналмайды.

Хабарларды дабылдара трлендіру кезегіндегі бл жадайда екі негізгі масаттар кзделуі ммкін. Оларды бірі - оны апаратты рылыларды аппаратты жзеге асыруыны арапайымдылыы мен сенімділігін жне оларды тиімділігін амтамасыз ететіндей символдарды (код) осындай жйесіне хабарды трлендіру: олайлы уаытта оларды беру кезінде жекелеген символдара сйкес келетін арапайым дабылдарды ажырату аппаратурасыны арапайымдылыын, осы жйеде арифметикалы жне логикалык амалдарды орындауды арапайымдылыын амтамасыз ету болып табылады. здіксіз кіру дабылы кезінде осындай е арапайым трде кодтау дерісін техникалы іске асыру састы-цифрлы трлендіргішпен жзеге асырылады.

Оларды рсат етілмеген кірулерден орау хабарларды трлендіруді таы бір масаты болып саналады. Осындай трлендіру шифрлау деп аталады. Ол табалар дегейінде, сол сияты символдар дегейінде жргізілуі ммкін.

Хабарлар кзін байланыс арнасы мен статистикалы келісімдеріні ажеттілігі жо болан жадайда жйелер атарымыны сапасын арттыру мселелері дискреттік арна шін модуляторды кіруінен демодуляторды шыуына дейін шешіледі.

Модулятора кіретін символдар те ытималдыта келіп тседі жне оларды арасында статистикалы байланыстар жо. Жиіліктер жолаы мен уаттары бойынша берілген шектеулері анааттандыратын дабылдар жиынынан оан сер ететін аддитивті Гаусс шуылы рбір жекелеген символды абылдауды е кп сенімділігін амтамасыз етеді. Сонымен, бір мезгілде отайлы абылдау рылымы аныталады. Осы мселелер екілік арна (т=2) жадайы шін нерлым толыыра арастырылан.

Шеннон крсеткендей, апараттар беру жйесіні тиімділігі мен кедергіге тзімділігін арттыру байланыс арнасына кодтайтын, демек декодтайтын рылыны енгізу есебінен ммкін болады жне хабарлар кзі мен байланыс арнасыны асиеттерімен статистикалы келісу оны масаты болып саналады.

Оны длелдеген теоремалары бойынша, аталан байланыс арнасыны ткізу абілетіне анша болмасын жаын келетін апараттар беру жылдамдыына ол жеткізілетін кодтауды отайлы тсіліні олданылуы негізделген. «Модулятор-демодулятор» арнасы бліктеріндегі операцияларды оса аланда хабарлардаы кедергілермен арна оспаларын кері трлендіру мен дабылдардаы хабарларды трлендіру бойынша операцияларды жиынтыы бл ретте кодтау болып тсіндіріледі.

Операцияларды тиісті жиынтыын, демек отайлы байланыс жйелеріні рылымын анытауа арналарды модельдерін айтарлытай оайлататын біратар ммкіндіктерді жасаан кезде де ол жеткізілген жо. Есептерді оайлату шін «модулятор- демодулятор» арнасыны отайлы жобаланан бліктері жадайлары кезінде е жасы кодты табу жолымен бліктері бойынша жйелерді отайландыруа кшеді.

Сондай-а, хабарлар кзіні статистикалы асиеттерімен шартталан кодтау рсімдерін жне байланыс арнасыны статистикалы асиеттеріне атысты кодтау рсімдерін блуді дрыс болатындыы аныталды. Осындай блу трлендіру дерістеріні мнін жасыра тсінуге о ыпал етеді. Тжірибелік трыдан ол, негізгі екі туелсіз блоктарды кодтайтын, сол сияты декодтайтын рылыларды: дерек кзіні кодері мен дерек кзіні декодері жне арнаны кодері мен арнаны декодері жзеге асыруа ммкіндік беретіндігімен нды болып саналады. Дискреттік хабарларды беру жйелеріні натыланан рылымды слбасы 11.2- суретте крсетілген.

Енді, хабарларды ртрлі кздері мен байланыс арналарыны статистикалы келісуіні ерекшеліктерін арастырамыз.

Дереккзден келіп тсетін дискретті хабарлар, арты хабара ие болады, ал арнада кедергілерді зиянды серін елемеуге болады деп жорамалдап крелік жне бл бірліктен айтарлытай артып кететін дабыл кедергі атынастары кезінде шындыа жаын келетін болады.

Бл жадайда, кедергіге тзімділікті амтамасыз ету проблемасын ескеруді ажеттілігі жо жне тиімділікті арттыру есебі сол кйінде алады.

Кедергілерсіз дискреттік арна шін кодтау туралы Шеннонны негізгі теоремасында, хабарларды статистикалы туелсіз жне те ытималды символдара трлендіру арылы апараттарды беру жылдамдыын осы арнаны ткізу абілеттеріне дейін арттыруа болады.

 

11.2-сурет. Дискреттік хабарларды беру жйелеріні натыланан рылымды слбасы.

 

Атап крсетілген ммкіндіктерді техникалы іске асыру, сол жадайда арты апараттарды жою азаятын, осындай кодтауды амтамасыз ететін дереккз кедергімен жзеге асырылады. Кедергілер болмаан кезде, бл уаытты беру уаытынан (немесе есте сатайтын рылы клемінде) туа тікелей ммкіндік береді жне жйені тиімділігін арттырады. Сондытан осындай кодтау тиімді немесе отайлы атауа ие болан.

Кедергілер боланда ол арнада кейін трлендіру шін е жасы трде дайындалан символдарды тізбегінде кіру апаратын трлендіруге ммкіндік береді.

Кедергілер серіне шыраан арнамен арты апарата ие емес дискреттік хабарды алыптастыратын кзді статистикалы келісу кезінде, дереккз кодерін пайдалануды маынасы болмайды. Біра хабарлар беруді сенімділігін арттыру шін арна бойынша жіберу жылдамдыын шамалы азайтып, ол наты статистикалы асиеттермен кедергілерді зиянды серін жоюа барынша ыпал ететіндей осымша арты хабар енгізілуі ажет.

Кедергілі дискреттік арна шін кодтау туралы Шеннон теоремасынан, арнадаы кедергілер апараттар беруді сенімділігіне шектеулер оймайтыны туралы ойламаан іргелі орытынды жасалады. Сол жадайда андай болмасын жоары сенімділікке жетуге болатын апараттар беру жылдамдыына ана шектеу ойылады. Ол кедергілер мен дискреттік арнаны ткізу абілетінен артып кетпеуі тиіс. Арты емес хабарларды беруді сенімділігін амтамасыз ету шін ажет арты апараттар саны аса кп емес жне кедергілерді серімен шартталан, арнадаы апараттарды жоалтуа те болады.

Апараттарды беру сенімділігін тбегейлі арттыруды ммкіндіктерін техникалы іске асыру арна кодерімен жне декодерімен жзеге асырылады. Осындай кодтау кедергіге тзімділік атауын алды.

Дереккз арты апарата ие хабарды алыптастыран жалпы жадайда, оларды арна бойынша кедергілермен беру талап етіледі жне арнаа дереккз кодерін (жне кодерді), сол сияты арна кодерін (жне декодерді) енгізген дрыс.

Кейіннен кедергіге тзімді кодпен айта кодтай отырып тиімді кодтау дістерімен арты хабарларды жоюды дрыстыы, хабар кзіні артытыы кпшілік жадайларда байланыс арасындаы кедергілерді статистикалы зандылытарымен келіспейтіндігімен шартталан, сондытан абылданатын хабарды сенімділігін арттыру шін толы пайдаланылуы ммкін емес, біра детте осы кезде дл келетін кедергіге тзімді кодты тандап алуа болады. Бдан зге, хабарлар кзіні артытыы кбінесе аса крделі ытималды туелділіктерді салдары болып саналады жне аса крделі алгоритмдер мен тйсік арылы сезінулерді пайдалана отырып, бкіл хабарды декодтааннан кейін ана ателерді анытауа жне тзеуге ммкіндік береді.

Арна бойынша кедергілерсіз здіксіз хабарлар беру арастырылмайды, йткені бл теориялы жадайда байланыс проблемасы млде туындамайды. абылдау жаындаы амплитуда бір импульспен шектеусіз длдікпен абылданады, апараттарды шексіз кп саны берілуі ммкін жне бл тжірибе трысынан маынасызды болып табылады.

Кедергілерді серіне тартылан здіксіз арнамен зіліссіз хабарлар кзін статистикалы келісуге толыыра тоталамыз. Беру жйесіні шекті ммкіндіктері бл жадайда Шеннонны мына теоремасымен аныталады: егер зіліссіз хабарлар дереккзіні Н(Z) - німділігі СН зіліссіз арнаны ткізу абілетінен артып кетпейтін болса, онда кез келген алынан хабар берілген хабардан, ытималдыы бір санына те жаын жаыртуды шынайылыына абылданан баалар шектерінде ана згешеленетін хабарды беруді осындай тсілі болады.

Сондай-а, Н(Z)>С_H кезінде осындай хабар беруді ешандай да тсілмен амтамасыз ету ммкін еместігі расталады.

Теореманы длелдеместен, дабылдарды крсетуді геометриялы формасын пайдаланып, онда крсетілген беру тсілін жзеге асыру ммкіндігін тсіндіреміз.

Егер хабар белгілі бір сенімділікпен жаыртылуы тиіс болса, онда Т затыы зіліссіз хабарларды шексіз жиынынан жаыртылатын хабарларды жп ішкі жиындарын ана беруі ажет.

Кодтау дерісі бл жадайда хабар кзінен алынан апаратты жаын трана жаыртады жне оан арнадаы сер ететін кедергілерді ескере отырып беру шін арнайы тадап алынан шешілген дабылдар жиынынан наты дабылды салыстырады.

Декодтау кезінде алынан дабыл жаын шешілген дабылмен састырылады жне жаыртылатын хабара сйкестікке ойылады. Егер гильберт кеістігінде абылданан дабылды сектор саны, лшемдері кедергілерді уатына атысты болатын тиісті шешілген дабылды з аймаына тсетін болса, онда ателік болмайды. Бл шешілген дабылдар векторлар штары арасындаы ашытыа шектеу ояды. Осылайша, берілетін дабылдарды орташа уатыны белгілі бір дегейіне сйкес келетін гиперсфераларды беттерінде, шешілген дабылдарды шектеулі санын ана орналастыруа болады. Ол сенімділікті берілген дегейін амтамасыз ете отырып, апараттар беруді шекті жылдамдыын анытайды.

йткені, детте, зге шешілген (рсат етілген) дабылды жаырту ытималдыы тпкі болып алатын, кедергілерді кез келген мніні пайда болу ммкіндігіне рсат етеді. Біра берілетін дабылдарды затыын шектеусіз арттыру кезінде, оны нлге мтылатыны длелденген.

 

ДРІС №12. Хабарларды кзі жне байланыс арнасыны апарат сипаттамалары. Негізгі тсініктер мен анытамалар. Дискретті хабарламаларды апаратты кзі сипаттамасы. Цифрлы байланыс арналарын апарат сипаттамалары. здіксіз апарат кзіні апарат сипаттамалары. здіксіз байланыс арналарын апарат сипаттамалары. Сигнал физикалы сипаттамаларын Alignment жне арна. Хабарларды кзі жне байланыс арнасыны статистикалы асиеттерін йлестіру

Дрісті мтіні

 

Масаты:Деректерді беру желілерімен танысу.

 

Дріс жоспары

1. Байланыс желілеріні ткізу абілеті

2. Статикалы маршруттау есептерін шешу дістері.

 

Негізгі тсініктер:реакциялар уаыты, толы жктелмеген желі, жктелген желі, пакеттер, Ethernet хаттама, ортаа ену уаыты, номинал уаыты, кту уаыты, тайм-аут, атты дауыл, кпірлер, коммутаторлар, маршруттаушылар.

 

Таырыпты мазмны:Желілерді німділігі - деректермен алмасуды орындау кезінде желіге енгізілетін кешіктіруді баалаушы уаытша крсеткіштер мен уаыт бірлігінде желімен берілген апараттар санын крсететін, екі типтегі ткізу абілетіні крсеткіштер кмегімен лшенеді. Крсеткіштерді осы екі типі зара кері болып саналады жне оларды біреуін біле отырып, екіншісін есептеуге болады.

детте, реакциялар уаытыкрсеткіші ретінде желілер німділігіні уаытша сипаттамасы пайдаланылады. «Реакциялар уаыты» термині те ке маынада пайдаланылуы ммкін, сондытан рбір наты жадайда осы терминмен тсіндірілетін натылау ажет.

Жалпы жадайда, реакциялар уаыты андай да бір желілік сервиске пайдаланушыны сратуы пайда болуы мен осы сратуа жауап алуы арасындаы уаыт интервалы ретінде аныталады (12.1- сурет). Осы крсеткішті маынасы мен мні, пайдаланушы соан жгінетін сервисті типіне, андай пайдаланушы жне андай серверге жгінетініне, сондай-а желілерді зге лементтеріні аымдаы жадайына - срату арылы тетін сегменттерді жктелушілігіне, серверді жктелушілігіне жне т.б. атысты болады.

Тпкі пайдаланушы шін, осылайша, реакцияларды белгілі бір уаыты желілер німділігіні тсінікті жне нерлым табии крсеткіші (осы крсеткішке кейбір белгісіздік енгізетін файл лшемін, мысалы, бір мегабайт деректі беру кезіндегі реакциялар уаытын баалай отырып, тіркеуге болады) болып саналады. Біра желілік маманды бірінші кезекте з желісіні німділігі ызытырады, сондытан оны нерлым длірек баалау шін, реакциялар уаытынан деректерді желілік емес деуге - дискіде ажетгі апараттарды іздеуге, оны дискіге жазуа жне т.б. кезедерге сйкес келетін, раушыларды мшелеу дрыс болады. Осындай ысартулар нтижесінде алынан уаытты олданбалы дегейдегі желілер реакциялары уаытыны зге анытамасы деп санауа болады.

ртрлі, біра тіркелген кйлердегі желілер кезінде лшенген реакциялар уаыты осы лшемні нсалары болып пайдаланылуы ммкін.

12.1-сурет. Реакция уаыты - срату мен жауап арасындаы интервал

 

Топты жктелмеген желі. Реакциялар уаыты серверге бір ана клиент жгінген жадайларда лшенеді, яни серверді клиентпен біріктіретін желілер сегментінде ешандай да баса белсенділік болмайды, яни німділік лшенетін ТР сессиясыны кадрлары ана атысады. Желілерді зге сегменттерінде график айналыс жасауы ммкін, е бастысы - лшеу жргізілетін сегментіне оны кадрларыны тспеуі болып табылады. йткені наты желілердегі жктелмеген сегмент – экзотикалы былыс, сондытан німділік крсеткіштеріні берілген нсасыны олданылуы шектелген, оны жасы мні - бадарламалы амтамасыз ету жне берілген екі тораптар мен сегмент аппаратурасы жеілдетілген жадайларда жмыс жасау шін ажетті німділікке ие екенін растайды. Сегментті блінетін ресурстары шін желілерді зге тораптарымен крес орын алатын кездегі наты жадайлардаы жмыс шін, желілерді тестіленетін элементтеріні німділігі жеткіліксіз болуы ммкін.