Для полной характеристики влияния различных уровней яркости по­ля адаптации (при выполнении точной зрительной работы) на функцио­нальное состояние центральной нервной системы проводят исследование латентного периода простой условнорефлекторной двигательной реакции. Для определения запаздывания тех или иных высших функий обычно используются соответствующие методы исследования, среди торых методу измерения латентного периода двигательной реакции при­надлежит особое место. Представляют весьма большой интерес данные о характере измене­ния пропускной способности зрительного анализатора в зависимости от уровня яркости поля адаптации. Термин «пропускная способность» за­имствован из теории информации. Для комплексной оценки пропускной способности зрительного анализатора находят применение так называе­мые теоретико-информативные методы.
Особенно важным является не только изучение характера восприя­тия и переработки информации, но и главным образом ее количествен­ная оценка. Количественной оценкой информации занимается теория информации, изучающая передачу сигналов по каналам связи. Канал связи – это среда, в которой осуществляется передача к приемнику. Так, палочки и колбочки, чувствительные элементы сетчатки преобра­зуют информацию в сигналы, которые передаются по нервным путям. Приемником информации являются подкорковые зрительные центры. Они преобразуют сигнал таким образом, чтобы восстановить сообщение Потребителем сообщения является кора головного мозга.
Сетчатка передает в высшие отделы зрительного анализатора дис­кретные изображения. Иллюзия зрения является причиной тому, что воспринимаемые глазом изображения кажутся непрерывными.
Количество информации, содержащейся в дискретном изображении, определяется той минимальной, так называемой информационной ем­костью, которая требуется для представления или передачи этого изоб­ражения. Известно, что рассматриваемые глазом объекты характеризу­ются не только геометрическими и светотехническими параметрами (размером детали, ее яркостью, яркостью фона и др.)> но именно и ин­формационной емкостью. Сложность объекта тем больше, чем большая информационная емкость требуется для представления его изображе­ния. Становится понятным, что при рассматривании сходных по своему геометрическому построению изображений количество воспринимаемой зрительной информации зависит только от пропускной способности зри­тельного канала связи, а не от информационной емкости объекта на­блюдения.
Единицей измерения информации является бит (английское сокра­щенное выражение – двоечный счет) или «двоечная единица».

Вычислим пропускную способность рассмотренного канала. Для определения пропускной способности нужно прежде всего условиться о том, какие ограничивающие условия наложены на сигнал. Наиболее естественным является ограничение средней мощности приходящего сигнала и его базы. Вычислим, поэтому, сначала пропускную способность канала, в котором могут передаваться сигналы с мощностью , длительностью элемента , при заданной базе , если вместе с сигналом принимается белый шум со спектральной плотностью . На величину (основание кода) никаких ограничений не накладываем.

Всякий такой сигнал на протяжении времени может быть представлен конечным рядом Фурье (3.2), в котором коэффициентов не равны тождественно нулю. Информация, переносимая сигналом, заключена в значениях этих коэффициентов. Каждый из них переносит определенную долю информации. Если значения отдельных коэффициентов статистически независимы, то полное количество информации в сигнале является суммой частичных количеств информации, переносимых каждым из коэффициентов. Наличие статистической зависимости между этими коэффициентами может только уменьшить общее количество информации.

Для нахождения пропускной способности нужно определить структуру сигналов, обеспечивающую максимум передаваемой информации. Поэтому нужно считать все коэффициенты ряда Фурье статистически независимыми случайными величинами. Мощность сигнала должна быть каким-то образом распределена между этими коэффициентами. Предположим, что это распределение произведено так, что на долю коэффициентов приходятся соответственно мощности :

(3.74)

Число членов в этой сумме равно . Найдем максимальное количество информации, передаваемое за время , например, с помощью коэффициента при мощности , а затем определим, как лучше распределить мощность сигнала между этими коэффициентами, чтобы получить наибольшую суммарную скорость передачи информации, которая, очевидно, и будет равна пропускной способности канала при заданных условиях. Количество информации, содержащееся в случайной величине (коэффициенте ряда Фурье принятого сигнала) относительно случайной величины (коэффициента переданного сигнала) можно выразить через дифференциальную энтропию по формуле (1.50):

откуда легко показать, что

. (3.76)

Действительно, условные вероятности принятой величины , когда известна переданная величина , есть не что иное, как вероятность аддитивной помехи , а так как энтропия однозначно определяется распределением вероятностей, то отсюда вытекает (3.76).

Таким образом, для выполнения первого пункта намеченной программы нужно найти максимальное возможное значение величины

Величина определяется помехой и не зависит от сигнала. Поэтому задача сводится к нахождению максимума дифференциальной энтропии принимаемого сигнала. При решении этой задачи дифференциальную энтропию удобно измерять в натуральных единицах. Мощность очевидно, равна сумме мощности и , так как эти величины статистически независимы.

В теории информации доказывается (например, ), что при заданной дисперсии случайной величины наибольшая дифференциальная энтропия обеспечивается при нормальном распределении ее вероятностей. Следовательно, имеет наибольшую величину, если является случайной величиной с нормальным распределением вероятностей. Так как имеет нормальное распределение, то для этого необходимо и достаточно, чтобы также имело нормальное распределение.

До сих пор мы рассматривали только дискретные наборы сигналов, и является, вообще говоря, дискретной случайной величиной, число значений которой не превосходит основания кода . Полученный сейчас результат означает, что для осуществления максимума нужно беспредельно увеличивать основание кода ,чтобы «стремилось» к непрерывной случайной величине.

Итак, максимальная величина может быть вычислена из (3.77), если положить, что имеет нормальное распределение с нулевым средним значением и дисперсией , а - такое же распределение с дисперсией . Дифференциальная энтропия для величины с нормальным распределением и дисперсией равна

. (3.78)

Подставляя сюда значения для и , находим

натур. ед. (3.79)

Полное количество информации, переносимое при этих условиях всем сигналом, выразится суммой

. (3.80)

Теперь для выполнения второго пункта намеченной программы нужно так распределить мощность (3.74) между коэффициентами ряда Фурье, чтобы обеспечить максимум выражения (3.80). С этой целью обозначим

и .

Тогда (3.80) можно переписать так:

(3.81)

и так как второй член не зависит от выбора сигналов и от распределения мощности между коэффициентами, то задача сводится к отысканию максимума произведения . С другой стороны, из (3.74) следует

(3.82)

Известно, что максимум произведения величин, сумма которых задана, достигается тогда, когда все эти величины равны между собой. Поэтому условием максимума (3.81) является , откуда

Подставляя этот результат в (3.80) и учитывая, что и , получаем

Здесь - мощность шума в полосе частот

Пропускная способность канала

(3.84)

Полученная формула полностью совпадает с известным выражением К. Шеннона для пропускной способности канала при белом шуме. Однако смысл ее несколько иной. К- Шеннон рассматривал канал, пропускающий сигналы только с ограниченным спектром в полосе шириной Здесь же в (3.84) под понимается условная полоса частот, определяемая количеством коэффициентов ряда Фурье, тождественно не равных нулю. Таким образом, полученное выражение относится к сигналу, спектр которого, строго говоря, не ограничен. Впрочем, при достаточно больших значениях (т. е. при большом , если не задано) различие между этими сигналами может быть сделано сколь угодно малым.

Отбросим теперь условие ограниченности базы сигнала и вычислим, какова пропускная способность канала с аддитивным белым шумом, имеющим спектральную плотность , если мощность сигнала равна . Для решения этого вопроса можно исходить из полученного выражения (3.84) и искать его максимум при изменении (точнее говоря, при изменении , так как не зависит от ). Для этого запишем (3.84) в следующем виде:

(3.84a)

Легко убедиться, что с увеличением пропускная способность возрастает и при стремится к величине

(3.85)

Пользуясь введенным ранее обозначением , можно записать полученный результат и так:

На рис. 3.14 показано, как растет пропускная способность при увеличении условной полосы частот согласно формуле (3.84а). Уже при пропускная способность достигает 70% от предельного значения и с дальнейшим увеличением возрастает очень медленно.

Рис. 3.14. Зависимость пропускной способности от величины условной полосы частот сигнала.

Здесь полезно вспомнить о теореме кодирования (§ 1.8), поясняющей реальный смысл понятия «пропускная способность», и дать другую формулировку доказанным соотношениям (3.84) и (3.85). Пусть в рассматриваемом канале можно передавать любые сигналы, имеющие условную полосу частот и среднюю мощность (на входе приемника), не прерывающую . Будем задаваться различными значениями длительности сигнала и для каждого из них строить по каким-то (пока неопределенным) правилам конечное множество, содержащее , удовлетворяющее наложенным условиям. При этом

где - некоторая заданная величина.

Если некоторый источник с фиксированной скоростью имеет производительность натур. единиц в секунду, то число различных сообщений длительностью , которые источник может выдать с суммарной вероятностью, сколь угодно близкой к единице, при достаточно большом равно

Тогда, учитывая (3.86), можно каждому сообщению источника для передачи по каналу сопоставить один из сигналов. Теорема Шеннона утверждает, что при надлежащем выборе сигналов вероятность ошибочного приема такого сигнала может быть меньше любого заданного , если значение достаточно велико и. С учетом формулы (3.84а) последнее условие можно записать так:

(3.88)

. (3.89)

Для случая, когда полоса частот неограничена, это условие переходит в

Остановимся на том, как следует выбирать сигналы при заданном . Из приведенного выше доказательства видно, что их можно определить, произведя независимых случайных выборов коэффициентов ряда Фурье в соответствии с нормальным законом распределения с нулевым математическим ожиданием и дисперсией, равной . При этом, правда, можно только утверждать, что математическое ожидание мощности сигнала будет равно что же касается мощности каждой реализации, и даже средней мощности по конечному числу выбранных сигналов, то она может отличаться от в любую сторону.

Представляют интерес следующие вопросы. Можно ли указать регулярный (не связанный со случайным выбором) метод построениясигналов, обладающий тем свойством, что при выполнении условия (3.89) или (3.90) вероятность ошибочного приема будет стремиться к нулю с увеличением ? Можно ли эти сигналы строить так, чтобы мощность каждого из них не превышала?

В общем случае эти вопросы остаются открытыми, но для неограниченной полосы частотна них можно ответить утвердительно. Более того, можно указать несколько способов регулярного построения таких сигналов, в частности, они могут образовывать симплексную, биортогональную или ортогональную системы. В качестве примера докажем, что для системы из ортогональных сигналов с одинаковой мощностью вероятность ошибки при достаточно большом меньше любого заданного положительного числа , если выполнено условие (3.90).

Вероятность правильного приема для ортогональной системы определяется формулой (3.67). Произведя замену переменной , получим

. (3.91)

При заданном определим число так, что

. (3.92)

Как легко видеть, и является неубывающей функцией . Учитывая также, что подынтегральная функция в (3.91) не отрицательна, получим

(3.93)

Из условия (3.90) следует, что существует такое достаточно малое положительное число , при котором

. (3.94)

Обозначим где согласно (3.94) .

Учитывая, что по определению , имеем

Пусть . Тогда, учитывая, что функция Крампа неубывающая, при

Из известного асимптотического разложения интеграла вероятности при достаточно больших

. (3.96)показывает, что вероятность ошибки с увеличением) путем увеличения давно известна.

Применение двоичной системы позволяет использовать наиболее простую первую решающую схему, а задачу повышения верности возложить на вторую решающую схему (декодер), применив корректирующий код. При этом исходят из того, что даже сложный декодер, поскольку он основан на дискретной технике, оказывается более простым и надежным, чем система согласованных фильтров или перемножителей с интеграторами при большом .

Поскольку пропускная способность дискретного канала не превышает пропускную способность заключенного в нем непрерывного канала, можно ожидать, что при таком серьезном ограничении, как использование двоичного кода, пропускная способность существенно уменьшится. Найдем пропускную способность канала, в котором присутствует нормальный белый шум со спектральной плотностью полагая, что задана мощность сигнала , а сигнал должен состоять из последовательности элементов, соответствующих сообщению, закодированному наилучшим образом двоичным корректирующим кодом. На полосу частот, а следовательно, и на длительность элемента сигнала никаких ограничений накладывать не будем.

Так как двоичный канал при аддитивном белом шуме является симметричным, то можно воспользоваться выражением (2.28), из которого следует, что скорость передачи информации возрастает с уменьшением вероятности ошибок. Минимум вероятности ошибок при заданном обеспечивается выбором противоположных сигналов, для которых

Подставляя это значение в (2.28), получаем

Анализируя это выражение, легко убедится , что при уменьшении длительности элемента сигнала скорость передачи информации монотонно возрастает, несмотря на уменьшение величины раз по сравнению со случаем, когда нет никаких ограничений способа кодирования.

Представляет интерес также пропускная способность двоичного канала с заданной мощностью сигнала и спектральной плотностью аддитивного белого шума , когда сигналы являются не противоположными, а ортогональными. При этом [см. (3.54)]

Рассуждая таким же образом, как и выше, получаем

(3.99)

Следовательно, переход от противоположных сигналов к ортогональным понижает пропускную способность вдвое.

П. С. - количество единиц транспорта;

  • в машиностроении - объём проходящего воздуха (масла, смазки);
  • в электромагнетизме (оптике, акустике) - отношение потока энергии , прошедшего сквозь тело, к потоку, который падает на это тело. Сумма пропускной способности, поглотительной способности и отражательной способности равна единице (см. также Прозрачность среды ).
  • в гидравлике - Пропускная способность (гидравлика) .

    • Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах - штуки, бит/с , тонны , кубические метры и т. д.; в оптике - безразмерной величиной .

    В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной или полученной информации за единицу времени.
    Пропускная способность - один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которое сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.

    Пропускная способность канала

    Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

    Номинальная скорость - битовая скорость передачи данных без различия служебных и пользовательских данных.
    Эффективная скорость - скорость передачи пользовательских данных (нагрузки). Этот параметр зависит от соотношения накладных расходов и полезных данных.

    Пропускная способность дискретного (цифрового) канала без помех

    C = log m × Vт,

    где m - основание кода сигнала, используемого в канале. Скорость передачи информации в дискретном канале без шумов (идеальном канале) равна его пропускной способности, когда символы в канале независимы, а все m символов алфавита равновероятны (используются одинаково часто). Vт - символьная скорость передачи.

    Пропускная способность нейронной сети

    Пропускная способность нейронной сети - среднее арифметическое между объёмами обрабатываемой и создаваемой информации нейронной сетью за единицу времени.

    См. также

    • Список пропускных способностей интерфейсов передачи данных
    Общее
    Программное обеспечение

    Мобильные приложения
    Культура
    Устройства
    Медицина и экология
    Правовые аспекты
    Технологии

    Напишите отзыв о статье "Пропускная способность"

    Отрывок, характеризующий Пропускная способность

    Княжна Марья подходила в этот день с особенным трепетом к двери кабинета. Ей казалось, что не только все знают, что нынче совершится решение ее судьбы, но что и знают то, что она об этом думает. Она читала это выражение в лице Тихона и в лице камердинера князя Василья, который с горячей водой встретился в коридоре и низко поклонился ей.
    Старый князь в это утро был чрезвычайно ласков и старателен в своем обращении с дочерью. Это выражение старательности хорошо знала княжна Марья. Это было то выражение, которое бывало на его лице в те минуты, когда сухие руки его сжимались в кулак от досады за то, что княжна Марья не понимала арифметической задачи, и он, вставая, отходил от нее и тихим голосом повторял несколько раз одни и те же слова.
    Он тотчас же приступил к делу и начал разговор, говоря «вы».
    – Мне сделали пропозицию насчет вас, – сказал он, неестественно улыбаясь. – Вы, я думаю, догадались, – продолжал он, – что князь Василий приехал сюда и привез с собой своего воспитанника (почему то князь Николай Андреич называл Анатоля воспитанником) не для моих прекрасных глаз. Мне вчера сделали пропозицию насчет вас. А так как вы знаете мои правила, я отнесся к вам.
    – Как мне вас понимать, mon pere? – проговорила княжна, бледнея и краснея.
    – Как понимать! – сердито крикнул отец. – Князь Василий находит тебя по своему вкусу для невестки и делает тебе пропозицию за своего воспитанника. Вот как понимать. Как понимать?!… А я у тебя спрашиваю.
    – Я не знаю, как вы, mon pere, – шопотом проговорила княжна.
    – Я? я? что ж я то? меня то оставьте в стороне. Не я пойду замуж. Что вы? вот это желательно знать.
    Княжна видела, что отец недоброжелательно смотрел на это дело, но ей в ту же минуту пришла мысль, что теперь или никогда решится судьба ее жизни. Она опустила глаза, чтобы не видеть взгляда, под влиянием которого она чувствовала, что не могла думать, а могла по привычке только повиноваться, и сказала:
    – Я желаю только одного – исполнить вашу волю, – сказала она, – но ежели бы мое желание нужно было выразить…
    Она не успела договорить. Князь перебил ее.
    – И прекрасно, – закричал он. – Он тебя возьмет с приданным, да кстати захватит m lle Bourienne. Та будет женой, а ты…
    Князь остановился. Он заметил впечатление, произведенное этими словами на дочь. Она опустила голову и собиралась плакать.
    – Ну, ну, шучу, шучу, – сказал он. – Помни одно, княжна: я держусь тех правил, что девица имеет полное право выбирать. И даю тебе свободу. Помни одно: от твоего решения зависит счастье жизни твоей. Обо мне нечего говорить.
    – Да я не знаю… mon pere.
    – Нечего говорить! Ему велят, он не только на тебе, на ком хочешь женится; а ты свободна выбирать… Поди к себе, обдумай и через час приди ко мне и при нем скажи: да или нет. Я знаю, ты станешь молиться. Ну, пожалуй, молись. Только лучше подумай. Ступай. Да или нет, да или нет, да или нет! – кричал он еще в то время, как княжна, как в тумане, шатаясь, уже вышла из кабинета.

    Пропускная способность

    Пропускная способность - метрическая характеристика, показывающая соотношение предельного количества проходящих единиц (информации , предметов, объёма) в единицу времени через канал, систему, узел.

    Используется в различных сферах:

    • в связи и информатике П. С. - предельно достижимое количество проходящей информации;
    • в транспорте П. С. - количество единиц транспорта;
    • в машиностроении - объем проходящего воздуха (масла, смазки).

    Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах - штуки, бит/сек , тонны , кубические метры и т. д.

    В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной или полученной информации за единицу времени.
    Пропускная способность - один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.

    Пропускная способность канала

    Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

    Пропускная способность дискретного (цифрового) канала без помех

    C = log(m) бит/символ

    где m - основание кода сигнала, используемого в канале. Скорость передачи информации в дискретном канале без шумов (идеальном канале) равна его пропускной способности, когда символы в канале независимы, а все m символов алфавита равновероятны (используются одинаково часто).

    Пропускная способность нейронной сети

    Пропускная способность нейронной сети - среднее арифметическое между объемами обрабатываемой и создаваемой информации нейронной сетью за единицу времени.

    См. также

    • Список пропускных способностей интерфейсов передачи данных

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Смотреть что такое "Пропускная способность" в других словарях:

      Пропускная способность - расход воды через водосливную арматуру при незатопленной воронке выпуска. Источник: ГОСТ 23289 94: Арматура санитарно техническая водосливная. Технические условия оригинал док … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

      Общее количество нефтепродуктов, которые могут быть перекачены по трубопроводу (через терминал) в единицу времени. Емкость хранения резервуара (резервуарного парка) общее количество нефтепродуктов, которые могут быть помещены на хранение в… … Финансовый словарь

      пропускная способность - Весовой расход рабочей среды через клапан. [ГОСТ Р 12.2.085 2002] пропускная способность КV Расход жидкости (м3/ч), с плотностью, равной 1000 кг/м3, пропускаемой регулирующим органом при перепаде давления на нем в 1 кгс/см2 Примечание. Текущее… … Справочник технического переводчика

      Максимальное количество информации, которая может быть обработана в единицу времени, измеряемая в бит/с … Психологический словарь

      Производительность, мощность, отдача, емкость Словарь русских синонимов … Словарь синонимов

      Пропускная способность - — см. Механизм обслуживания … Экономико-математический словарь

      пропускная способность - Категория. Эргономическая характеристика. Специфика. Максимальное количество информации, которая может быть обработана в единицу времени, измеряемая в бит/с. Психологический словарь. И.М. Кондаков. 2000 … Большая психологическая энциклопедия

      пропускная способность - Максимальное количество транспортных средств, которое может проехать на данном участке дороги за конкретное время … Словарь по географии

      ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ - (1) дороги наибольшее количество единиц наземного транспорта (млн. пар поездов), которое данная дорога может пропустить за единицу времени (час, сутки); (2) П. с. канала связи максимальная скорость безошибочной передачи (см.) по данному каналу… … Большая политехническая энциклопедия

      ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ - наивысшая скорость передачи данных аппаратуры, с которой информация поступает в запоминающее устройство без потерь при сохранении скорости выборки и аналого цифрового преобразования. для приборов с архитектурой на параллельной шине пропускная… … Словарь понятий и терминов, сформулированных в нормативных документах российского законодательства


    Связность и разветвлённость

    Протяжённость сети

    Перечень параметров

    Поскольку понятие "сеть связи" многообразно, затруднительно составить в общем виде такой перечень параметров, который, с одной стороны, достаточно бы полно характеризовал любую конкретную сеть, а с другой – не содержал бы дублирующих или избыточных именно для данной сети параметров.

    Ниже предлагается перечень сетевых параметров, по которому на основании выбранных критериев можно произвести интегральную оценку состояния сети:

    · Протяжённость

    · Связность и разветвлённость

    · Пропускная способность

    · Живучесть

    · Надёжность

    · Уровень оснащённости

    · Возможность развития

    · Управляемость

    Под протяжённостью сети в данном контексте подразумевается суммарная длина всех линий, образующих рассматриваемую сеть

    Под связностью сети связи (network connectivity) в данном контексте подразумевается свойство сети, заключающееся в возможности установления связи (соединения) между любыми парами узлов этой сети. Если между хотя бы одной парой узлов соединение невозможно, то сеть является несвязной. Сеть является односвязной, если между всеми узлами возможно соединение и двусвязной, если между узлами возможно соединение по двум независимым путям и т.д. На практике сети имеют неоднородную связность, т.е. имеются, например, фрагменты двусвязные и трехсвязные.

    Связность сети является важным параметром, во многом определяющим живучесть сети. Однако рассчитать указанные выше параметры связности реальной сети большим количеством узлов довольно сложно.

    Разветвлённость сети – это параметр, близкий по своей сути к связности. Он характеризуется количеством линий (рёбер) сходящимся к узлам сети. Этот параметр иногда называют доступностью узлов. Формально сеть считается хорошо разветвлённой, если каждому узлу соответствует не менее трёх-четырёх линий. Этот параметр определить гораздо легче.

    Термин "пропускная способность" применительно к сети является в значительной степени условным, хотя в литературе встречается достаточно часто. Условность этого термина связана с тем, что информация в разветвлённой сети не передаётся в каком-то определённом направлении, а вводится и принимается одновременно во многих точках и циркулирует по сложной системе линий. Обычно параметр пропускная способность используется для отдельной линии.

    Анализ общих характеристик сетей

    Произведем анализ общих характеристик сетей. Прежде всего, все сети могут быть разделены на два функциональных класса в зависимости от объекта информации, обрабатываемого в данной сети. Если сеть обрабатывает (коммутирует) отдельное сообщение пользователя или его часть, то такая сеть по отечественной терминологии является вторичной сетью, а по зарубежной терминологии называется сервисной или мельтисервисной сетью. В первичной сети информация обрабатывается не на уровне отдельного сообщения пользователя, а только на агрегированном уровне, не анализируя адреса и признаков начала и конца сообщения, например, кадр SDH, который может состоять из передаваемых элементов (байтов) многих сообщений или быть заполнен частью одного сообщения передается без анализа содержимой в кадре информации. Кроме того, первичная сеть является физической сетью линий и узлов, а все вторичные сети, например, вторичная телефонная сеть, являются логическими сетями , которые строятся на базе первичной сети.. Логические сети обычно имеют структуру отличную от физической сети линий и узлов. Например, пусть телефонная сеть, изображенная на рис1.2а , состоит из телефонных станций АТС1, АТС2,АТС3 и АТС4, связанных прямыми пучками телефонных каналов по типу «каждая с каждой». На рис1.2б отображены совпадающие с АТС сетевые узлы и линии первичной или транспортной сети, на которой строится приведенная на рис1.2а телефонная сеть.



    б) Физическая (первичная) сеть

    Рис. 1.2. Физическая и логическая сети

    з этого рисунка можно понять, что для пучков между станциями АТС1 и АТС3, а также между АТС2 и АТС4 не имеется соответствующей линии на первичной сети. На первичной сети эти пучки должны быть организованы в сетевых узлах транспортной сети путем постоянного переключения или кроссировки соответствующих каналов из одной линии в другую. Например, пучок между АТС1 и АТС3 организуется путем переключения в узле 2 каналов из линии 1-2 в линию 2-3. Функция кроссировки не является коммутацией отдельных сообщений, а выполняется целиком для линий или трактов, из которых состоит линия.

    Первичные сети в свою очередь делятся на сети доступа и транспортные сети.

    Сети доступа предназначены для сбора и распределения информации, поступающей от оконечных устройств к устройствам сети верхнего уровня. Сети доступа, прежде всего, характеризуются тем, что в них жестко производится привязка оконечного (терминального) оборудования к направлению передачи и к конкретным узлам обработки. В этом случае направление передачи строго соответствует топологии сети доступа, т.е. для всей информации другое направление передачи невозможно.

    В узлах транспортной сети производится передача определенной порции информации по тем или иным линиям передачи в зависимости от установленного маршрута, который может быть постоянным или может изменяться.

    Топология сетей связи

    Выбор той или иной топологии сети обычно производится при построении транспортных сетей или сетей доступа, т.е. относится к физическим сетям. Рассмотрим элементарные базовые топологии или сетевые шаблоны и особенности их выбора при разработке топологии реальных сетей. Топологии могут быть

    а) Полносвязная

    С учетом того, что стоимость сети пропорциональна ее протяженности, полносвязная топология является наиболее дорогостоящей, так как число линий в ней равно n*(n-1)/2 , где n - число узлов. Однако такая топология обычно используется при построении сетей верхнего уровня, к которым предъявляются высокие требования по надежности. Например, полносвязной является сеть, связывающая все узлы автоматической коммутации (УАК) междугородной телефонной сети.

    б) топология «точка-точка» и «линейная цепь»

    Топология «точка-точка» является простейшим сетевым шаблоном, она отображает непосредственную связь двух оконечных узлов. Эта топология является составной частью более сложных топологий, например, радиальной. Топология «линейная цепь» отличается от топологии «точка-точка» тем, что два оконечных узла связаны не непосредственно, а с помощью промежуточных узлов. Эта топология может быть реализована в виде простой линейной цепи без резевирования, либо более сложной цепи с резервированием (так называемое плоское кольцо).

    в) древовидная

    Древовидная структура не содержит циклов и является наименее избыточной топологией, число линий в ней равно n-1 . В силу этого древовидные сети являются самыми дешевыми, особенно если строится кратчайшее дерево (дерево Прима, которое будем строить на практических занятиях). Древовидной сетью, например, является распределительная сеть абонентского кабеля.

    в) радиальная (звезда)

    Сеть типа «звезда» является частным случаем древовидной сети и используется в сетях с концентрацией нагрузки, при этом центральный узел выполняет роль концентратора (или хаба).

    г) радиально-узловая

    Радиально-узловой структурой обычно называют сети произвольной структуры, содержащие циклы, но включающие также узлы, связанные с остальной сетью одной линией. Радиально-узловые сети отличаются неравномерной связностью.

    д) решетчатая

    Решетчатые структуры составлены из замкнутых контуров, ячеек или колец, т.е. каждый узел имеет не менее двух выходов. Решетчатые сети позволяют использовать экономически наиболее эффективные способы резервирования с динамической перемаршрутизацией трактов.

    е) кольцо

    Кольцевые структуры широко используются при построении транспортных сетей SDH. В стандартах технологии SDH предусмотрено несколько типов самовосстанавливающихся или отказоустойчивых кольцевых структур, обеспечивающих автоматическое резервирование всего проходящего трафика при повреждении аппаратуры или линии. Наиболее часто первичные местные сети строятся как структура нескольких взаимосвязанных колец.

    Топология типа “шина” используется в основном в сетях доступа с широковещательным типом передачи, например, в технологии Ethernet.

    На практике наиболее часто используют комбинацию базовых топологий, например, радиально-кольцевая, когда в центре расположено кольцо, а к входящим в кольцо узлам подключаются цепочка узлов. Большое распространение получила топология вида «ромашки», когда в центральные узлы объединены в кольцо, к двум узлам которого подключены «лепестки», организующие цепочки из периферийных узлов. Такая структура позволяет между любой парой узлов найти два независимых пути.

    Технологии передачи в сетях

    Для инфокоммуникационных и корпоративных сетей будем рассматривать только способы организации цифровых каналов передачи. В большинстве сетей цифровые каналы строятся на основе систем плезиохронной цифровой иерархии (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH). Те и другие системы используют принцип временного мультиплексирования или TDM (Time Division Multiplexing). В системах PDH используется импульсно-кодовая модуляция – ИКМ. Она была разработана для передачи аналоговых сигналов по цифровым каналам связи. ,Этот вид модуляции основан на измерении амплитуды аналогового сигнала с периодом, определяемым по теореме Котельникова - не менее двух отсчетов на период колебаний, для высшей составляющей в частотном спектре сигнала. В цифровых каналах ОЦК за основу принята передача голоса с частотным диапазоном от 300 гц до 4 кГц, а кодирование производится байтом или восьмью битами (семь информационных и один проверочный). Отсюда получаем, что частота отсчетов (передача байтов) равна 8 кГц (4 кГц,х2), что соответствует периоду отсчета равному 125 мкс. Такой период имеют все плезиохронные и синхронные системы передачи TDM. Это означает, что очередной байт конкретного канала должен быть передан через 125 мкс. Место расположения байта каждого канала во временном спекте системы называют временным слотом канала.

    Плезиохронные системы имеют уровни иерархии кратные 4. Это системы передачи, имеющие 30, 120, 480 и 1920 рабочих каналов. С точки зрения интерфейса с системами синхронной цифровой иерархии эти системы имеют наименование Е1,Е2,Е3 и Е4. В рекомендации МСЭ G.703 определена структура физического интерфейса для сопряжения систем PDH и SDH. Более подробно технология SDH будет рассмотрена в следующих лекциях.

    В настоящее время для передачи цифровой информации используются также аналоговые методы. Это серия протоколов xDSL. В этих методах используются сложные способы модуляции и организации связи. Например, в протоколе HDSL производится установление соединение в асинхронном байт-ориентированном режиме, после образования соединения осуществляется переход в синхронный бит-ориентированный режим. Существует серия протоколов для модемов, устанавливаемых на двухпроводных абонентских линиях типа RS-232C, которые имеют спецификации V.21, V.22bis и др. Существуют протоколы для четырехпроводных линий- V.23, V.26 и др.

    Вопросы к лекции 1

    1.К каким типам сетей по терминологии Закона о связи относятся корпоративные сети?

    2. Какое основное отличие корпоративной сети от сети общего пользования?

    3. Какой информационный объект обрабатывается во вторичных сетях?

    4. каким образом реализуется распределительная функция в первичной сети?

    5. Чем отличаются логические сети от физических сетей?

    6. В чем основное отличие асинхронных систем передачи от систем TDM?

    7. Почему цикл синхронных систем равен 125 мкс?