ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра систем информационной безопасности
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям № 1–3 по дисциплине «Аппаратные средства телекоммуникационных систем» для студентов специальности
090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» очной формы обучения
Воронеж 2015
Составитель д-р техн. наук К. А. Разинкин
УДК 681.326 Методические указания к практическим занятиям № 1–3
по дисциплине «Аппаратные средства телекоммуникационных систем» для студентов специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. К. А. Разинкин. Воронеж, 2015, 44 с.
В методических указаниях рассматриваются теоретические и практические вопросы анализа и проектирования систем передачи информации различного назначения и принципа действия, а также особенности построения в выбор параметров отдельных подсистем в телекоммуникационных системах.
Методические указания предназначены для студентов четвёртого курса, выполняющих практические занятия по аппаратным средствам телекоммуникационных систем.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2013 и содержатся в файле Разинкин_ПЗ_АС_ТКС_1-3.pdf.
Табл. 5. Ил. 8. Библиогр.: 6 назв.
Рецензент д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015
ВВЕДЕНИЕ
Объединение компьютерных технологий и средств связи привело к созданию современных инфокоммуникационных систем. Инфокоммуникационную систему удобно разделить на две большие части: на так называемую первичную, или транспортную, сеть связи, назначение которой состоит в передаче и маршрутизации потоков информации, и на вторичную сеть — сеть информационных или телекоммуникационных услуг, в которой создаются многочисленные услуги такие, как услуги электронной почты, видеоконференцсвязи, доступа в Интернет и др.
Первичные или транспортные сети и системы называются телекоммуникационными сетями и системами. Создание телекоммуникационных систем требует больших материальных затрат и времени, вследствие чего они являются более консервативными по отношению к сетям информационных услуг. Основу вычислительных, или компьютерных, сетей и систем составляют различного рода протоколы: навигации в сети связи, поиска данных, доступа к базам данных, протоколы обеспечения безопасности сети и данных и др., что следует отнести к области информационных услуг.
Данное указание посвящено только телекоммуникационным системам. Указания представляют собой, по сути, сборник задач по телекоммуникационным системам куда включены основные темы, составляющие фундамент проектирования телекоммуникационных систем: спектры сигналов и шумов, критерии качества телекоммуникационных каналов и передаваемой информации, помехоустойчивость телекоммуникационных систем, оценка характеристик радиосигналов при их распространении, методы сжатия сообщений от источников информации, помехоустойчивое кодирование сообщений в каналах связи, методы синхронизации сигналов в радиолиниях, проблемы электромагнитной совместимости радиосистем, методы защиты информации и телекоммуникационных радиоканалов от организованных помех.
Тема 1. СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ОДНОКАНАЛЬНЫХ И МНОГОКАНАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
1.1. Скорость передачи информации в канале связи
На передающем конце канала связи скорость передачи в битах в секунду определяется выражением R Fсимв log2 M , бит/с,
где
Fсимв
— частота следования канальных символов в Герцах,
М— число возможных значений одного символа.
Водном направлении в полосе телефонного канала связи от 300 Гц до 3400 Гц на поднесущей (тональной) частоте 1800 Гц (полоса канала связи 3100 Гц) обеспечивается скорость передачи 2400 бит/с при использовании фазовой манипуляции
сигнала на 180° (ФМ-2), те,
Fсимв
= 2400 Гц, М=2. Без
расширения полосы частот передаваемых символов можно использовать большее число возможных значений фаз и амплитуд передаваемых символов М> 2, увеличив скорость передачи по каналу связи.
Задача 1. Найти скорость передачи R бит/с в канале тональной частоты для четырехфазной ФМ (ФМ-4) и восьмифазной ФМ (ФМ-8).
Заполнить табл. 1.
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
Таблица для заполнения |
|
|
|
Вид фазовой |
ФМ-2 |
ФМ-4 |
ФМ-8 |
|
|
манипуляции |
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
F |
, Гц |
2400 |
2400 |
2400 |
|
симв |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
R, бит/с |
2400 |
|
|
|
|
Задача 2. При квадратурной амплитудно-фазовой модуляции (КАМ) используются 4 градации фазы сигнала, так что образуются два независимых канала связи, синфазный и
2
квадратурный, в каждом из которых используется L амплитудных значений сигнала (L/2 положительной полярности и L/2 отрицательной полярности), итого М = L2. При L = 2 получаем известную ФМ-4.
Требуется определить скорость передачи в канале тональной частоты в соответствии с табл. 2 для модуляции сигнала методом КАМ.
Таблица 2
Таблица для заполнения
Число |
|
|
|
|
|
|
|
||
амплитудных |
|
|
|
|
|
|
|
||
уровней (L) |
2 |
4 |
8 |
16 |
32 |
64 |
128 |
||
сигнала КАМ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Fсимв , Гц |
2400 |
2400 |
2400 |
2400 |
2400 |
2400 |
2400 |
||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Число бит на |
|
|
|
|
|
|
|
||
один символ, |
|
|
|
|
|
|
|
||
log |
2 |
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R, бит/с |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 3. При наличии в канале связи белого гауссовского шума возможна ли передача цифровых сообщений без ошибок? Если да, то с какой скоростью передачи информации?
1.2. Скорость передачи информации, необходимая для передачи аналоговых сообщений
При передаче аналогового сообщения (телефонный сигнал, изображение, телеметрический сигнал и др.) по цифровому каналу связи при малой вероятности ошибки на бит (~10~6) цифровой канал связи практически не вносит искажений в передаваемое аналоговое сообщение. Искажения
3