скорость передачи бита

аналоговый канал передачи данных
аналоговый канал ПД
Канал передачи данных, по которому может передаваться аналоговый сигнал данных.
[ ГОСТ 17657-79 ]

Аналоговые каналы передачи данных
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 ТВ = (3...4)/(6,28*FВ), где FВ - верхняя частота полосы пропускания. Тогда скорость передачи есть В < 1/(2*ТВ).
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 = Um*sin(v *t+y),
где Um - амплитуда, v - частота, y - фаза колебаний несущей. Изменение параметров несущей (переносчика) по закону передаваемого сообщения называется модуляцией. Если это изменение относится к амплитуде Um, то модуляцию называют амплитудной (АМ), если к частоте v - частотной (ЧМ), и если к фазе y - фазовой (ФМ). При приеме сообщения предусматривается обратная процедура извлечения полезного сигнала из переносчика, называемая демодуляцией. Модуляция и демодуляция выполняются в устройстве, называемом модемом.

[И.П. Норенков, В.А. Трудоношин. Телекоммуникационные технологии и сети.  МГТУ им. Н.Э.Баумана. Москва 1999]

Тематики

• передача данных

Обобщающие термины

• каналы передачи данных

Синонимы

• аналоговый канал ПД

EN

• analog data channel

квадратурно-амплитудная модуляция
КАМ
В телевидении может применяться QAM модуляция различного уровня от 16 QAM до 256 QAM. Уровень модуляции определяет количество состояний несущей, используемых для передачи информации. Число бит, передаваемых одним состоянием, определяется как Log N где Т — уровень модуляции. Так, модуляция 16 QAM передает 4 бита информации, а модуляция 256 QAM — 8 бит. На рисунке показано пространство сигналов при модуляции 32 QAM и 64 QAM.

Очевидно, что чем выше уровень модуляции, тем большими скоростными возможностями и меньшей помехоустойчивостью она обладает. QAM модуляция более чем QPSK и 8PSK1 чувствительна к нелинейным искажениям и шумам радиотракта. Поэтому она почти не используется для каналов спутниковой связи.
В коаксиальных линиях связи, характеризующихся высоким отношением несущая/шум, и с высоким отношением амплитудной (передаточной) характеристики, используется преимущественно QAM модуляция разного уровня. Стандарт DVB-С предлагает в качестве основной использовать 64-уровневую QAM-модуляцию, позволяющую в канале с полосой пропускания 7.92 МГц обеспечить скорость передачи данных 41.34 Мбит/с и полезную скорость, с учетом помехоустойчивого кодирования — 38.1 Мбит/с. Сигналы этого уровня не налагают особых требований к качеству распределительного тракта и, как правило, могут быть добавлены в уже существующие сети.
Для ретрансляции спутниковых потоков актуальным является использование и 32 QAM. В этом случае в кабельном канале обеспечивается скорость передачи данных 34.367 Мбит/с, совместимая со скоростью передачи в спутниковых каналах связи. Полезная скорость передачи составляет при этом 31.367 Мбит/с.
Во вновь проектируемых кабельных сетях возможен переход к модуляциям 128 QAM и 256 QAM, но он потребует ужесточения норм на неравномерность АЧХ, ГВЗ и уровень отраженных эхо-сигналов в радиотракте кабельной сети.
QAM модуляция используется и для передачи данных по сетям кабельного ТВ.
Источник: http://www.telesputnik.ru/
[ http://www.morepc.ru/dict/]

Тематики

• информационные технологии в целом

Синонимы

• КАМ

EN

• QAM
• Quadrature Amplitude Modulation

быстрая частотная манипуляция
Метод модуляции, при котором для передачи символа “0” используется частота 1800 Гц, а для символа “1” - 1200 Гц с совпадающими моментами перехода сигнала через нуль. Длительность одного бита равна 1,5 периодам частоты 1800 Гц или одному периоду частоты 1200 Гц (рис. F-6). В системах телексной связи данный метод манипуляции называется быстрым, поскольку позволяет увеличить скорость передачи сообщений с 300 до 1200 бит/с.


Рис. F-6. Принцип формирования сигналов методом FFSK
[Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]

Тематики

• электросвязь, основные понятия

EN

• FFSK
• Fast Frequency Shift Keying

интерфейс RS-485
Промышленный стандарт для полудуплексной передачи данных. Позволяет объединять в сеть протяженностью 1200 м до 32 абонентов.
[ http://www.morepc.ru/dict/]

Интерфейс RS-485 - широко распространенный высокоскоростной и помехоустойчивый промышленный последовательный интерфейс передачи данных. Практически все современные компьютеры в промышленном исполнении, большинство интеллектуальных датчиков и исполнительных устройств, программируемые логические контроллеры наряду с традиционным интерфейсом RS-232 содержат в своем составе ту или иную реализацию интерфейса RS-485.
Интерфейс RS-485 основан на стандарте EIA RS-422/RS-485.

К сожалению, полноценного эквивалентного российского стандарта не существует, поэтому в данном разделе предлагаются некоторые рекомендации по применению интерфейса RS-485.

Традиционный интерфейс RS-232 в промышленной автоматизации применяется достаточно редко. Сигналы этого интерфейса передаются перепадами напряжения величиной (3...15) В, поэтому длина линии связи RS-232, как правило, ограничена расстоянием в несколько метров из-за низкой помехоустойчивости. Интерфейс RS-232 имеется в каждом PC–совместимом компьютере, где используется в основном для подключения манипулятора типа “мышь”, модема, и реже – для передачи данных на небольшое расстояние из одного компьютера в другой. Передача производится последовательно, пословно, каждое слово длиной (5...8) бит предваряют стартовым битом
и заканчивают необязательным битом четности и стоп-битами.
Интерфейс RS-232 принципиально не позволяет создавать сети, так как соединяет только 2 устройства (так называемое соединение “точка - точка”).

Сигналы интерфейса RS-485 передаются дифференциальными перепадами напряжения величиной (0,2...8) В, что обеспечивает высокую помехоустойчивость и общую длину линии связи до 1 км (и более с использованием специальных устройств – повторителей). Кроме того, интерфейс RS-485 позволяет создавать сети путем параллельного подключения многих устройств к одной физической линии (так называемая “мультиплексная шина”).
В обычном PC-совместимом персональном компьютере (не промышленного исполнения) этот интерфейс отсутствует, поэтому необходим специальный адаптер - преобразователь интерфейса RS-485/232.


Наша компания рекомендует использовать полностью автоматические преобразователи интерфейса, не требующие сигнала управления передатчиком. Такие преобразователи, как правило, бывают двух видов:

• преобразователи, требующие жесткого указания скорости обмена и длины передаваемого слова (с учетом стартовых, стоповых бит и бита четности) для расчета времени окончания передачи: например, преобразователь ADAM-4520 производства компании Advantech. Все параметры задаются переключателями в самом преобразователе, причем для задания этих параметров корпус преобразователя необходимо разобрать;
• преобразователи на основе технологий “Self Tuner” и им подобных, не требующие никаких указаний вообще, и, соответственно, не имеющие никаких органов управления: например, преобразователь I-7520 производства компании ICP DAS. Данный преобразователь предпочтительнее для использования в сетях с приборами МЕТАКОН.

В автоматических преобразователях выходы интерфейса RS-485 обычно имеют маркировку “DATA+” и “DATA-“. В I-7520 и ADAM-4520 вывод “DATA+” функционально эквивалентен выводу “A” регулятора МЕТАКОН, вывод “DATA-“ - выводу “B”.

Устройства, подключаемые к интерфейсу RS-485, характеризуются важным параметром по входу приемопередатчика: “единица нагрузки” (“Unit Load” - UL). По стандарту в сети допускается использование до 32 единиц нагрузки, т.е. до 32 устройств, каждое из которых нагружает линию в 1 UL. В настоящее время существуют микросхемы приемопередатчиков с характеристикой менее 1 UL, например - 0,25 UL. В этом случае количество физи
чески подключенных к линии устройств можно увеличить, но суммарное количество UL в одной линии не должно превышать 32.

В качестве линии связи используется экранированная витая пара с волновым сопротивлением ≈120 Ом. Для защиты от помех экран (оплетка) витой пары заземляется в любой точке, но только один раз: это исключает протекание больших токов по экрану из-за неравенства потенциалов “земли”. Выбор точки, в которой следует заземлять кабель, не регламентируется стандартом, но, как правило, экран линии связи заземляют на одном из ее концов.


Устройства к сети RS-485 подключаются последовательно, с соблюдением полярности контактов A и B:


Как видно из рисунка, длинные ответвления (шлейфы) от магистрали до периферийных устройств не допускаются. Стандарт исходит из предположения, что длина шлейфа равна нулю, но на практике этого достичь невозможно (небольшой шлейф всегда имеется внутри любого периферийного устройства: от клеммы
до микросхемы приемопередатчика).

Качество витой пары оказывает большое влияние на дальность связи и максимальную скорость обмена в линии. Существуют специальные методики расчета допустимых скоростей обмена и максимальной длины линии связи, основанные на паспортных параметрах кабеля (волновое сопротивление, погонная емкость, активное сопротивление) и микросхем приемопередатчиков (допустимые искажения фронта сигнала). Но на относительно низких скоростях обмена (до 19200 бит/с) основное влияние на допустимую длину линии связи оказывает активное сопротивление кабеля. Опытным путем установлено, что на расстояниях до 600 м допускается использовать кабель с медной жилой сечением 0,35 мм (например, кабель КММ 2х0,35), на большие расстояния сечение кабеля необходимо пропорционально увеличить. Этот эмпирический результат хорошо согласуется с результатами, полученными расчетными методами.

Даже для скоростей обмена порядка 19200 бит/с кабель уже можно считать длинной линией, а любая длинная линия для исключения помех от отраженного сигнала должна быть согласована на концах. Для согласования используются резисторы
сопротивлением 120 Ом (точнее, с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, но, как правило, используемые витые пары имеют волновое сопротивление около 120 Ом и точно подбирать резистор нет необходимости) и мощностью не менее 0,25 Вт – так называемый “терминатор”. Терминаторы устанавливаются на обоих концах линии связи, между контактами A и B витой пары.
В сетях RS-485 часто наблюдается состояние, когда все подключенные к сети устройства находятся в пассивном состоянии, т.е. в сети отсутствует передача и все приемопередатчики “слушают” сеть. В этом случае приемопередатчики не могут корректно распознать никакого устойчивого логического состояния в линии, а непосредственно после передачи все приемопередатчики распознают в линии состояние, соответствующее последнему переданному биту, что эквивалентно помехе в линии связи. На эту проблему не так часто обращают внимания, борясь с ее последствиями программными методами, но тем не менее решить ее аппаратно несложно. Достаточно с помощью специальных цепей смещения создать в линии потенциал, эквивалентный состоянию отсутствия передачи (так называемое состояние “MARK”: передатчик включен, но передача не ведется). Цепи смещения и терминатор реализованы в преобразователе I-7520. Для корректной работы цепей смещения необходимо наличие двух терминаторов в линии связи.

В сети RS-485 возможна конфликтная ситуация, когда 2 и более устройства начинают передачу одновременно. Это происходит в следующих случаях:
• в момент включения питания из-за переходных процессов устройства кратковременно могут находится в режиме передачи;
• одно или более из устройств неисправно;
• некорректно используется так называемый “мульти-мастерный” протокол, когда инициаторами обмена могут быть несколько устройств.
В первых двух случаях быстро устранить конфликт невозможно, что теоретически может привести к перегреву и выходу из строя приемопередатчиков RS-485. К счастью, такая ситуация предусмотрена стандартом и дополнительная защита приемопередатчика обычно не требуется. В последнем случае необходимо предусмотреть программное разделение канала между устройствами-инициаторами обмена, так как в любом случае для нормального функционирования линия связи может одновременно предоставляться только одному передатчику.

[ http://www.metodichka-contravt.ru/?id=3937]

Тематики

• информационные технологии в целом

EN

• RS-485

адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция
Стандартизованная ITU методика кодирования аналогового сигнала (речь) в цифровую форму с полосой 32 Кбит/сек (половина стандартной полосы PCM). Этот алгоритм кодирует разницу между амплитудой реального сигнала и предсказанной амплитудой и адаптирует разрешение на базе последней разности. Часть протокола канального уровня в сети AppleTalk. 
[ http://www.lexikon.ru/dict/net/index.html]

адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция
Метод аналого-цифрового преобразования, при котором по каналу связи передается не абсолютное значение амплитуды квантованного сигнала, а разность между его текущим и предыдущим значениями. При частоте дискретизации 8 кбит/с и четырехбитовом кодовом слове (три бита для амплитуды и один для знака) выходная скорость равна 32 кбит/с (G.726). Наиболее простой способ реализации данного метода сжатия речи основан на адаптивном алгоритме преобразования PCM/ADPCM со снижением скорости передачи в два раза (рис. А-4). Декодер ADPCM обеспечивает воспроизведение речи с качеством, близким к РСМ (оценка 4,1 по шкале MOS). Данный метод модуляции применяется в ряде стандартов беспроводного доступа (СТ2, DECT, PHS, PACS).

Рис. А-4. Структурная схема кодека ADPCM: а - кодер; 6 - декодер; 1 - блок преобразования сигнала РСМ с А - или μ-законом сжатия в сигнал с равномерным законом квантования; 2 - адаптивный квантователь; 3 - адаптивный предсказатель; 4 - инверсный адаптивный квантователь; 5 - блок преобразования в РСМ сигнал с А - или μ-законом командирования; б – подстройка синхронного кодирования
[Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]

Тематики

• сети вычислительные

EN

• adaptive differential pulse code modulation
• ADPCM