Přenosová technika

Hlavním úkolem sdělovací techniky je umožnit lidem vyměňovat informace přes taková prostředí (vzdálenosti, překážky), která nemohou běžně překlenout pomocí svých základních smyslových schopností (zrak, sluch). Dalším úkolem je pak vytvořit možnost pro výměnu informací mezi lidmi a stroji na zpracování informací, a také pro výměnu informací mezi samotnými stroji (např. zařízení výpočetní a automatizační techniky).

Pojem informace chápeme ve sdělovací technice jako odraz reálného světa vyjádřený formou zprávy, která je vytvářena zdrojem zprávy. Každou zprávu můžeme rozložit na prvky (elementy) zprávy. Tak např. zprávy, vyjádřená českým textem, může být složena jen z jednoznačně omezeného počtu prvků, tj. písmen, číslic a interpunkčních znamének, což dohromady tvoří tzv. abecedu zdroje zprávy. Takovou zprávu pak nazýváme nespojitou čili diskrétní zprávou.

Naproti tomu analogová (spojitá) zpráva je tvořena souhrnem prvků (všechny možné okamžité hodnoty spojitě se měnící fyzikální veličiny, např. teploty, napětí, proudu apod.).

Zdroji analogových či diskrétních zpráv jsou budˇlidé nebo stoje na zpracování informací. Zpráva může být pomocí různých fyzikálních principů zaznamenána na tzv. záznamové médium (nosič). Na informaci produkovanou zdrojem zprávy čeká příjemce zprávy, který ji může obdržet buď přepravou zprávy (fyzické přemístění na záznamové médium), nebo přednosem zprávy, při kterém je zpráva přeměněna na signál. Signálem tedy obecně rozumíme zprávu přeměněnou do konkrétní fyzikální formy, která je vhodná pro její přenos určitým prostředím. V telekomunikační technice rozlišujeme signály akustické, optické a elektrické.

Informační systém uřčený pro přenos zpráv musí splňovat určité logicko-organizační předpoklady na první pohled samozřejmě, např. účel přenosu zprávy,. Sestavení zprávy z prvků abecedy zdroje zpráv i předpisu přiřazení signálu zprávy u příjemce zpráv aj.

Aby měl přenos zpráv v reálných sdělovačích systémech nějaký smysl, musí mít zpráva vždy náhodný charakter. Příjemce zprávy sice musí předem znát, jaké zprávy mohou být ze zdroje vysílány, ovšem neví, která zpráva z množiny možných zpráv mohou být skutečně vysílány, ovšem neví, která zpráva z množiny možných zpráv bude skutečně vysílána. Kromě obsahové stránky nese v sobě každá zpráva i určité množství informace, které se hodnotí pomocí pravděpodobnosti jejího obdržení. Přitom formálně shodná zpráva může obsahovat v závislosti na situaci (čas, místo, předchozí zkušenost apod.) různé množství informace. Tak např. zpráva „rychlík má 50 minut zpoždění“ má větší informační obsah tedy, když podle předchozí zkušenosti jezdí tento vlak včas, než když jsme zvyklí na to, že často jezdí opožděně.

Zpráva o velmi pravděpodobném jevu nese v sobě tedy málo informace, a naopak zpráva o málo pravděpodobném jevu nese velké množství informace.

Má-li být množství informace veličinou, musí být měřitelné a musí mít příslušnou jednotku. K jednotce množství informace se dostaneme následující úvahou. Máme např. přenést zprávu o tom, zda určitý elektrický spotřebič je ve stavu „vypnuto – V“ či „zapnuto – Z“, tj. abeceda zdroje se skládá pouze ze dvou ze dvou prvků. Předpokládáme-li nyní, že oba mají stejnou pravděpodobnost výskytu, pak příjem jednoho z těchto prvků představuje právě jednotkové množství informace připadající na jedem prvek zprávy (tzv. entropie) je dáno vztahem

Základní definice

Základním technickým předpokladem pro vytvoření informačního ssému je realizace tzv. sdělovacího či telekomunikačního spoje. I pro obecné vysvětlení tohot pojmu se však neobejdeme bez základních definic:

• telekomunikační spoj - soubor technických prostředků umožňující telekomunikační přenos zpráv mezi dvěma místy bez ohledu na druh použitých prostředků a druh přenosu.
• signál - fyzický nosič zpráv sloužící zejména k jejich přenosu prostředím, rozlišujeme signály akustické, optické, elektrické.
• signál analogový (spojitý) - signál vyjadřující zprávu pomocí neomezeného počtu hodnot určité fyzikální veličiny (např. amplitudy, kmitočtu aj.)
• signál diskrétní (nespojitý) - signál, který je nespojitý buď v čase, nebo v amplitudě, nebo v čase i amplitudě.
• signál digitální (číslicový) - signál nespojitý v čase i amplitudě vyjadřující zprávu pomocí omezeného počtu hodnot určité fyzikální veličiny (např. jen dvou hodnot.)
• kanál (telekomunikační kanál - soubor technických prostředků umožňujících jednosměrný přenos signálu mezi dvěma místy bez ohledu na druh použitých prostředků.
• kód - a) soustava pravidel pro přeměnu zprávy na signál, b) jiný název pro abecedu zdroje zpráv, c) soubor přenosových vztahů mezi různými abecedami zdrojů zpráv.
• kódování zprávy - proces, při kterém se jednotlivým prvkům zprávy přiřazují stavy určitých parametrů signálu (amplituda kmitočet, …)
• dekódování zprávy - proces opačný procesu kódování
• modulace - proces, při kterém, se v závislosti na změně signálu nesoucího zprávu, vyvolává změna určitého parametru elektromagnetického vlnění, používá se zejména pro změnu formy elektrického signálu na vysílací straně kanálu.
• demodulace - proces fyzikálně shodný s modulací; používá se především ke změně formy elektrického signálu na přijímací straně kanálu.
• Přenosová cesta - soubor technických prostředků prostředí, překlenující vzdálenost mezi zdrojem a příjemcem zprávy, po kterém se přenáší vhodně přeměněné signály.
• Zkreslení zprávy (signálu) – jev snižující věrnost původní zprávy vlivem vnitřních vlastností telekomunikačního spoje.
• šum (hluk) - náhodné či systematické vlivy působící na signál v přenosovém kanálu, které mohou vznikat v něm samotném nebo do něj vnikat zvenčí, kvantitativně se vyjadřují šumovým výkonem nebo napětí.

Bližší představu o těchto pojmech dává obrázek, který představuje obecné sdělovací řetězce.



Původní zpráva Z, obvykle vnímatelná lidskými smysly, se v měniči zprávy přemění na prvotní elektrický signál S_e. Tento signál má nejčastěji spojitý (analogový charakter), v některých případech může však být i digitální. Většinou však zejména pro překlenutí velkých vzdáleností, nebývá tento prvotní signál z technologicko-ekonomických důvodů vhodný pro přenos. Dalším blokem bývá proto měnič signálu přivádějící prvotní signál S_e na jiný elektrický (respektive optický) signál S_p, jehož vlastnosti se přizpůsobují možnostem použité přenosové cesty. Jedná se buď o přenos volným prostorem - radiová přenosová cesta, nebo o přenos vedením - metalická či optická přenosová cesta. Signál S_p je buď analogový, nebo digitální. Zpětný měnič signálu mění charakter přeneseného signálu S_e, který je vhodný pro zpracování zpětným měničem zprávy. Příjemce zprávy obdrží zprávu Z, která se obecně může lišit od původní zprávy Z. To je způsobeno hlavně těmito vlivy:
a) nedokonalostmi základních měničů (zkreslení zprávy) – vnitřní vliv
b) nedokonalostmi telekomunikačního kanálu – vnitřní vliv
c) rušením (interferací) – vnější vliv.

Obecně tedy mnohou způsobit zkreslení všechny bloky spoje. Podobně i rušení se mohou do spoje dostávat ve všech jeho blocích, i když obvykle nejpodstatněji ovlivňují signál přes přenosovou cestu rádiovou či metalickou.

Není obtížné do jednotlivých bloků dosadit konkrétní části řetězce, např., pro přenos rozhlasového signálu, avšak sestava jednotlivých částí spoje mí i obecnější charakter. Odpovídá např. též řetězci pro přenos energie od tepelného či vodného zdroje přes elektrárnu, transformaci, dálkový přenos, zpětnou transformaci, spotřebič.

Má-li být však přenos obousměrný, je nutno mít k dispozici ještě další kanál pro opačný směr, a tím dochází k vytvoření tzv. telekomunikačního okruhu.Telekomunikační okruh, často jen okruh, je tedy pár vzájemně přiřazených protisměrných kanálů umožňující protisměrnou komunikaci.

Protisměrná komunikace může probíhat pomocí dvou základních způsobů provozu:

• simplex (poloduplex) - přenos signálů okruhem střídavě v jednom či druhém směru

• duplex - přenos signálů okruhem současně v obou směrech.

  Z účelového hlediska můžeme pak telekomunikační přenosy rozdělit do třech základních skupin:

• hromadné přenosy - jednosměrné provozy, při nichž se stejná zpráva z jediného zdroje přenáší po společné přenosové cestě k většímu počtu příjemců.

• účastnické přenosy - obousměrné přenosy konverzačního tropu přes komunikační zařízení ve stejné sféře.

• služební přenosy - ostatní jednosměrné i obousměrné přenosy pro dorozumívání, dálkové meření, dálkovou signalizaci a ovládání, obvykle se užívají pro služební účely v neveřejné sféře.