Piotr Walendowski                                                                                                  2000-01-02

Prowadzący: dr inż. J. Krzysztofik                                                                                                                                                                                     

Seminarium z wprowadzenia do systemów telekomunikacyjnych

Temat: Kanały telekomunikacyjne - potencjalne możliwości przesyłania sygnałów telekomunikacyjnych różnymi metodami: tory kablowe, światłowody, fale elektromagnetyczne,... 

1.     Wstęp

1.1  Definicja kanału telekomunikacyjnego:

połączenie pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. Na poziomie fizycznym kanał telekomunikacyjny stanowi dane medium transmisyjne.

1.2  Podział kanałów telekomunikacyjnych:

Media telekomunikacyjne mają  jedną wspólną cechę. Przenoszą fale elektromagnetyczne. Umożliwiają więc fizyczne rozchodzenie się fal: akustycznych, radiowych i świetlnych.

Możemy je podzielić na dwa rodzaje:

- przewodowe ,

- bezprzewodowe

Do przewodowych zaliczamy:

- kable miedziane,

- kable światłowodowe,

Przekazy bezprzewodowe są realizowane za pomocą:

-                                  światła podczerwonego,

-                                  mikrofalowych łączy radiowych, telewizyjnych i satelitarnych

Prędkość rozchodzenia się sygnału w atmosferze ziemskiej jest zbliżona do prędkości światła i wynosi około 3* 10^8 m/s natomiast 

w kablach miedzianych i światłowodowych  wynosi w przybliżeniu 2*10^8 m/s.

1.3  Ważniejsze parametry toru transmisyjnego:

-                                  szerokość pasma,

-                                  przepływność,

-                                  tłumienność,

-                                  stopa błędu

Szerokość pasma - różnica między górną a dolną częstotliwością pasma, które kanał jest zdolny przenieść z nierównomiernością nie gorszą niż 3 dB.

Przepływność (przepustowość) - zdolność kanału do przenoszenia informacji binarnej, to znaczy określenia, ile bitów danych można przesłać w ciągu 1 sekundy przez konkretne medium transmisyjne.

Tłumienność (attenuation) - charakteryzuje tor telekomunikacyjny pod względem jego przydatności do transmisji długodystansowej i zdolności przekazywania mocy pozornej. Określa stosunek mocy na wejściu do mocy na wyjściu.

A=10*log(P1/P2)

Stopa błędu BER (Bit Error Rate) - definiuje prawdopodobieństwo wystąpienia przekłamania bitu informacji w strumieniu przesyłanej informacji

Inne parametry opisujące system:

-                                  impedancja charakterystyczna,

-                                  współczynnik odbicia (return loss),

-                                  NEXT (Near and crosstalk loss) - określa stosunek mocy sygnału wyindukowanego w sąsiedniej parze,

-                                  ACR ( Attenuation to crosstalk ratio)- różnica między NEXT'em i tłumiennością,

-                                  Rezystancja stałoprądowa,

-                      Impedancja przenikowa (transfer impedance),

1.4  Rodzaje transmisji:

-                                  transmisja symetryczna - w obu żyłach jest takie samo napięcie, lecz o przeciwnych znakach,

-                                  transmisja niesymetryczna - jedna żyła do transmisji sygnału oraz żyła odniesienia dla kilku obwodów.

A. Przewody kablowe:

2. Kabel miedziany:

2.1 Kategorie kabli miedzianych:

Kategorie kabli miedzianych dla sieci komputerowych zostały ujęte w specyfikacji EIA/TIA w kilka grup, w których przydatność do transmisji określa się w MHz.

Aby uzyskać szybkość 600 MHz przy dodatniej wartości parametru ACR (Attenuation to Crosstalk Radio) potrzebny jest nowy typ złączy (zamiast używanych  RJ-45) oraz kabli z każdą parą ekranowaną oddzielnie.

2.2 Podział

Dwa rodzaje torów miedzianych: para skręcana, kabel współosiowy.

2.2.1 Para skręcana TP (Twisted Pair)

Budowa: Para izolowanych żył miedzianych skręconych ze sobą.

Zastosowanie - transmisja symetryczna i niesymetryczna. Najbardziej efektywna jednak przy transmisji symetrycznej (zrównoważonej).

Pojedynczą parę skręcaną w szczególności wykorzystuje się do przyłączania prywatnych domostw do lokalnej centrali telefonicznej. Podwójną parę skręcaną wykorzystuje się np. do zestawienia 30 cyfrowych kanałów telefonicznych (np. 30-krotny system PCM o łącznej przepustowości 2 Mbit/s oraz 10BaseI Ethernet 10 Mbit/s)

2.2.1.1 Nieekranowana para skręcana UTP (Unshielded Twisted Pair)

Budowa: Wykonana ze skręconych , nieekranowanych przewodów, tworzy linię zrównoważoną (symetryczną).

Zastosowanie: Sieci telefoniczne i komputerowe.

Możliwości: Przy przesyłaniu sygnałów cyfrowych przepływność do 100 Mbit/s (kategoria 5), a także 1000 Mbit/s w najnowszej technologii Gigabit Ethernet

2.1.1.2 foliowana para skręcana FTP (Foiled Twisted Pair)

Budowa: Jest skrętką ekranowana za pomocą folii, z przewodem uziemiającym.

Zastosowanie i możliwości: Przeznaczona głównie do budowy sieci komputerowych (np. Ethernet, Token Ring) o długości nawet kilku kilometrów. Stosowana ostatnio również na krótszych dystansach w sieciach standardu Gigabit Ethernet (1 Gb/s) z wykorzystaniem wszystkich czterech par okablowania miedzianego piątej kategorii).   

2.1.1.3 ekranowana para skręcana  STP (Shielded Twisted Pair)

Budowa: Różni się od skrętki  FTP ekranem wykonanym w postaci oplotu i zewnętrznej koszulki ochronnej.

Zastosowanie: Jest stosowana powszechnie tylko w niektórych krajach (np. Niemcy, 64% instalacji)

2.1.2 współosiowy (kabel koncentryczny):

Budowa: Składa się z dwóch przewodów koncentrycznie umieszczonych jeden wewnątrz drugiego (,co zapewnia większą odporność na zakłócenia).

Podstawowym parametrem opisującym właściwości kabla współosiowego jest jego impedancja falowa. Powszechnie stosuje się kable o oporności falowej 50 i 75 (rzadko 93 Ohm). Częstotliwość graniczna współczesnych kabli 50-omowych o przekrojach powyżej 10 mm sięga 1000 MHz, a przepływność binarna do 2 Gb/s. 

Zastosowanie: Wykorzystywany jedynie do transmisji niesymetrycznej. Stosowany początkowo do tworzenia niewielkich sieci LAN. Dziś najczęściej używany do tworzenia sieci hybrydowych (związanych ze środowiskiem telewizji kablowej CATV).

Zalety (w porównaniu do skrętek):

-                                  wyższa przepływność (ale tylko na krótkich odległościach),

bardziej odporny na zakłócenia elektromagnetyczne o wysokich częstotliwościach,

2.2 Wpływ na maksymalną długość kabla telekomunikacyjnego i częstotliwość graniczną pracy łącza mają:

2                          1         średnica przewodów miedzi,

3                          odległość między przewodami,

4                          rodzaj dielektryka,

5                          technologia skręcania przewodów,

6                          wzajemna symetria przewodów,

7                          jednorodność wykonania kabla,

8                          przyjęta asymetria w stosunku do ziemi,

9                          metoda nadawania i odbioru (napięciowa, prądowa, symetryczna, różnicowa, inne).

-                                   

2.23Metody poprawy parametrów przesyłowych w liniach miedzianych:

-                                  krarupizacja - zmniejsza tłumienność kablowego toru przewodowego. Polega na zwiększaniu indukcyjności przez pokrycie każdego przewodu warstwą materiału magnetycznego. Metoda opracowana przez Krarupa w 1900r. i stosowana dla długodystansowych torów kablowych. Została wyparta przez pupinizację toru.

-                                &#x...