Системы передачи данных оптического типа Волоконно-оптические кабели

Такие кабели используются в высокоскоростных каналах ЛВС. Простейший кабель состоит из кварцевой сердцевины диаметром 20-60 мкм, окруженный тонкой стеклянной пленкой со значительно меньшим коэффициентом преломления, чем сердцевина. Это позволяет преломлять световые волны внутрь стеклянного волокна, не выпуская их наружу. С помощью таких кабелей можно передавать все виды информации: речь, данные, телевизионные изображения. К сожалению, волоконно-оптические кабели критичны к механическим воздействиям, поэтому их прокладка должна осуществляться в местах, где они недоступны для ударов, вибрации, изгиба, провисания. Это особенно касается цехов предприятий, подключение к станкам с программным управлением и т.д.

Оптоэлектронные преобразователи

В роли излучающих устройств используют микролазеры. Они обеспечивают достаточную мощность, имеют небольшие габариты, работают с сигналами ТТЛ. Преобразователи соединяются с волоконно-оптическим кабелем. Фотоприемники изготавливаются на базе фотодиодов с высоким коэффициентом передачи тока.

На рис. 8.3 изображена схема оптоэлектронного преобразователя, где ФД ‑ фотодиод, УС ‑ усилитель, ФЦС ‑ формирователь цифровых сигналов, МКУ ‑ механическое контактирующее устройство обеспечения надежного оптического контакта фотодиода cо стеклянной оболочкой кабеля.

Рис. 8.3

Вопросы и задания для самостоятельной работы и практических занятий

К лекции №1

1. В чем различие между дискретными и аналоговыми источниками информации?

2. Что такое элемент сообщения и чем он характеризуется?

3. Что такое «бит» и какому сообщению соответствует 1 бит?

4. Чему равно количество информации по Хартли?

5. Какое количество информации I содержат сообщения:

а) 10010101,

б) 1101,

в) 1234567890.

6. Задана информационная емкость системы в виде десятичного числа Q=1000 999:

а) определите потенциальное количество информации I в такой системе,

б) закодируйте заданное число по двоичной системе (h=2). Найдите необходимое число разрядов N,

в) сделайте выводы.

6. Опишите сообщение, для которого количество информации определяется энтропией.

7. Опишите свойства энтропии.

8. Что означает условие m=h?

9. Чему равна энтропия двух неравновероятных состояний одного элемента (h=2)?

10. Чему будет равна энтропия по п. 1.10 при равной вероятности состояний?

11. Чему будет равна энтропия по п. 1.10, если р₁=0,9, р₂=0,1?

12. Чему будет равна энтропия по п. 1.10, если р₁=1, р₂=0 или р₁=0, р₂=1?

13. Нарисуйте график H(p) для случая п. 1.10.

К лекции №2

1. Какие сигналы называются детерминированными? Нарисуйте примеры.

2. Какие сигналы называют случайными? Нарисуйте примеры.

3. Какие сигналы называют непрерывными (аналоговыми)? Нарисуйте примеры с учетом пп. 2.1 и 2.2.

4.Какие сигналы являются дискретными? Нарисуйте примеры.

5. Как осуществляется квантование по уровню?

6. Как выглядит квантованный по времени сигнал? Нарисуйте примеры.

7. Какие задачи возникают при дискретизации непрерывных сообщений?

8. Какие принципиальные недостатки свойственны модели непрерывных сообщений с ограниченным спектром?

9. Указать основные особенности предельной дискретизации по Котельникову. Какие причины препятствуют её практическому применению?

10. Для при шаге изобразите сигнал, квантованный по уровню.

11. Для по п. 2.10 при шаге дискретизации по времени , изобразите сигнал, квантованный по времени.

12. Для по п. 2.10 и условий пп. 2.4 и 2.5 постройте сигнал, квантованный по уровню и по времени (способы 1 и 2).

13. Выполните задания по пп. 2.10 - 2.12 для .

14. На графиках по пп. 2.12, 2.13 отразить ошибки квантования.

К лекции№3

1. Запишите десятичные числа от 0 до 15:

а) в натуральном двоичном коде,

б) в двоично-десятичном коде (8-4-2-1),

в) в двоично-десятичном коде (2-4-2-1),

г) в коде Грея.

Результат оформите в виде таблицы, представленной ниже.

Число	НДК	Двоично-десятичные коды		Код Грея
		8-4-2-1	2-4-2-1

2. Покажите, что комбинация в коде Грея получится, если кодовую комбинацию в НДК сложить по модулю 2 с такой же комбинацией сдвинутой на один разряд вправо, при этом младший разряд должен быть отброшен.

3. Нарисуйте структуры преобразователя НДК в код Грея.

4. Проверьте правило перевода кода Грея в НДК:

1) символ старшего разряда остается без изменения,

2) каждый следующий символ инвертируется, если в НДК был получен символ 1 или остается без изменений, если в НДК получен 0.

5. Нарисуйте структуру преобразователя кода Грея в НДК.

6. Зарисуйте временную диаграмму последовательности 101110000011(начальное состояние 0):

а) в униполярном коде с пассивной паузой,

б) в биполярном коде с активной паузой,

в) в биполярном коде с инверсией,

г) в униполярном коде с расщепленной фазой,

д) в биполярном коде с расщепленной фазой (код Манчестер II).

7. Постройте эффективные коды по методике Шеннона-Фано и найдите для них энтропию и среднее число для заданного ниже алфавита с учетом определения первой границы деления двумя вариантами: