Transmisja sygnału
Jaki jest związek między ilością informacji a pasmem kanału transmisyjnego?
Większa ilość informacji wymaga większego pasma. Potwierdzać to zdaje się ten fragment ze Sztuki Elektroniki:
Transmisja sygnałów o małej zawartości informacji, np. telegrafia, wymaga stosunkowo wąskiego pasma częstotliwości (mniej więcej 50-100 Hz), natomiast do przesyłania czegoś takiego jak obrazy telewizyjne konieczna szerokość pasma przekracza kilka MHz (około 8 MHz).
Przepływnością kanału (przepustowością) nazywamy zdolność kanału do przenoszenia informacji binarnej, to znaczy określenie, ile bitów danych można przesłać w ciągu 1 sekundy przez konkretne medium transmisyjne.
Dzięki odpowiedniej modulacji sygnału przepływność kanału, wyrażona w bitach na sekundę, jest zwykle kilkakrotnie wyższa od szerokości pasma tego kanału, wyrażonej w hercach.
Maksymalna teoretyczna przepływność kanału jest ograniczona prawem Shannona: P=B*log(1+S/N) - określa maksymalną przepływność P kanału w zależności od szerokości pasma B oraz stosunku mocy sygnału S do mocy szumu N i nie zależy od przyjętego sposobu modulacji informacji.
Co to znaczy realizować transmisję w paśmie podstawowym?
Metoda transmisji w paśmie podstawowym polega na tym, że impulsy napięciowe podawane są bezpośrednio na przewód i zajmują pełne widmo elektromagnetyczne tego przewodu. Sygnał zawiera wysokie lub niskie impulsy napięciowe, reprezentujące jedynki i zera albo dane binarne w formie
zakodowanej.
Inaczej przebiega transmisja w paśmie rozszerzonym (broadband) - sygnały z różnych kanałów modulowane są osobnymi częstotliwościami nośnymi, a całe pasmo przenoszenia jest podzielone na osobne kanały komunikacyjne zajmujące określone przedziały częstotliwości. W systemie transmisji w paśŹmie rozszerzonym dane mogą być przesyłane na bardzo duże odległościJakie typowe przykłady ilustrują sposób transmisji w paśmie podstawowym?
Ethernet jest przykładem sieci z transmisją w paśmie podstawowym i ze współużytkowanym medium transmisyjnym; w takiej sieci sygnał może wysyłać wiele stacji, ale w danej chwili tylko jedna uzyskuje dostęp do medium. Kolejnym przykładem jest telefonia analogowa.
Podstawowe mechanizmy transmisji szeregowej.
Transmisja szeregowa jest mechanizmem, w którym informacja jest przesyłana asynchronicznie, z bitami startu i stopu na końcach każdego 8-bitowego znaku ASCII, co tworzy w sumie grupę 10-bitową. Nadajnik i odbiornik stosuje tę samą, ustaloną prędkość transmisji. Obecnie najczęściej popularne szybkości transmisji wynoszą: 300, 1200, 2400, 4800, 9600 lub 19200 bodów (= okresów zegara na sekundę).
Jeżeli nie jest przesyłana żadna informacja, nadajnik trwa w stanie znak. Każdy przesyłany znak zaczyna się od bitu startu, po którym następuje 8 bitów kodu ASCII z najmniej znaczącym bitem jako pierwszym (zwykle jest to 7 bitów danych + dodatkowy bit parzystości) i zakończenie w postaci bitu stopu. Ten ostatni musi trwać co najmniej jeden okres zegara, ale może przeciągnąć się dowolnie długo.
Kształt napięcia w linii transmisyjnej przy przesyłaniu bajtu danych łączem szeregowym RS-232
Znajdujący się po stronie odbiornika UART (uniwersalny synchroniczny/asynchroniczny odbiornik/nadajnik), działając z tą samą szybkością, synchronizuje się z każdą grupą 10-bitową i dokonuje konwersji informacji do postaci równoległej (równoległe grupy 8-bitowe).
Oryginalna metoda, nosząca nazwę pętli prądowej, polegała na przełączaniu prądu o wartości 20mA (lub czasami 60mA) z częstością odpowiadającą wybranej szybkości transmisji.
Obecnie najczęściej stosuje się standard RS-232. Definiuje on wymagania stawiane zarówno nadajnikowi, jak i odbiornikowi. Nadajnik musi wytarzać napięcie o wartości od +5V do +15V dla niskiego stanu logicznego oraz napięcie o wartości od -5V do -15V dla wysokiego (na obciążeniu o rezystancji od 3kΩ do 7kΩ).