KWALIFIKACJA INF6 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 40.
Zwiększenie przepustowości transmisji danych cyfrowych w kanale o tej samej szerokości pasma w sieci HFC pociąga za sobą konieczność
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przy tej samej szerokości pasma kanału nie da się zwiększać przepustowości "dowolnie". Z twierdzenia Shannona-Hartleya wynika, że wzrost przepustowości przy stałym paśmie wymaga poprawy SNR, czyli zwiększenia odstępu sygnału od szumu. Zmiana częstotliwości nośnej lub dodanie wzmacniacza nie jest warunkiem koniecznym.

Pełne wyjaśnienie:

Zależność między przepustowością transmisji danych, szerokością pasma i jakością sygnału opisuje twierdzenie Shannona-Hartleya: C = B × log₂(1 + SNR), gdzie C to maksymalna przepustowość kanału, B to jego szerokość pasma, a SNR to stosunek sygnału do szumu.

Jeżeli w zadaniu założono ten sam kanał o tej samej szerokości pasma (czyli stałe B), to jedyną drogą do zwiększenia C jest wzrost wyrażenia log₂(1 + SNR). To oznacza, że musi wzrosnąć SNR, czyli w praktycznym języku eksploatacji sieci: trzeba uzyskać większy odstęp sygnału od szumu (mniej szumów/zakłóceń względem sygnału).

W sieciach HFC (hybrydowych światłowodowo-koncentrycznych) zwiększanie przepustowości w tym samym paśmie często wiąże się z użyciem bardziej wymagających rozwiązań modulacyjnych i kodowania, które są bardziej wrażliwe na zakłócenia. Niezależnie od tego, jaką metodę modernizacji wybierze operator lub technik (lepsze okablowanie, lepsze złącza, usunięcie uszkodzeń, ograniczenie ingressu, właściwe poziomy sygnałów), wspólnym celem jest poprawa jakości sygnału, czyli wzrost SNR.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie są poprawne?

  • "zastosowania dodatkowych wzmacniaczy" – wzmacniacz może podnieść poziom sygnału, ale zwykle wzmacnia także szum i nie gwarantuje poprawy SNR. Może być jedną z metod w sieci, lecz nie jest matematycznym warunkiem koniecznym.
  • "obniżenia częstotliwości nośnej modulatora" oraz "zwiększenia częstotliwości nośnej modulatora" – sama zmiana częstotliwości nośnej nie oznacza automatycznie większej przepustowości w kanale o tej samej szerokości pasma. Ograniczenie wynika z relacji B i SNR, a nie z faktu, czy nośna jest wyższa lub niższa.

Wniosek egzaminacyjny: przy stałym paśmie wzrost przepustowości wymaga wzrostu SNR, czyli zwiększenia odstępu sygnału od szumu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
SNR (stosunek sygnału do szumu) opisuje, jak "silny" jest sygnał użyteczny w porównaniu z szumem i zakłóceniami. Im wyższy SNR, tym mniejsze ryzyko błędów bitowych i tym większa możliwa przepustowość w danym paśmie. Niski SNR ogranicza szybkość transmisji lub wymusza mniej efektywne modulacje.
Ograniczenie wynika z pojemności kanału: dla ustalonego pasma B maksymalna przepustowość zależy od SNR. Gdy szum jest istotny, nie da się upakować dowolnie wielu bitów w tym samym paśmie bez wzrostu liczby błędów. Żeby zwiększyć C przy stałym B, trzeba podnieść SNR.
Twierdzenie łączy trzy parametry: pasmo kanału, SNR i maksymalną przepustowość. W HFC kanał ma określoną szerokość, więc podnoszenie przepustowości (np. przez bardziej "gęstą" modulację) wymaga lepszej jakości sygnału. W praktyce oznacza to walkę z zakłóceniami i poprawę parametrów SNR/MER.
Nie. Wzmacniacz zwiększa poziom sygnału, ale zwykle podnosi też poziom szumu i może wprowadzać własne zniekształcenia. Jeśli problemem jest szum lub zakłócenia (np. ingress), sam wzmacniacz nie poprawi SNR, a czasem nawet pogorszy sytuację przez przesterowania lub nieliniowość.
Typowe przyczyny to: słabe ekranowanie kabla, uszkodzenia powłoki, złe lub poluzowane złącza, korozja, kiepskiej jakości rozgałęźniki/gniazda, przenikanie sygnałów z zewnątrz (ingress) oraz błędne poziomy sygnałów prowadzące do nieliniowości. Każdy z tych problemów zwiększa szum lub zakłócenia.
Kluczowe są pomiary jakości sygnału, które odzwierciedlają odstęp sygnału od szumu (np. SNR/MER w zależności od użytego miernika i usługi). Dodatkowo analizuje się poziomy sygnału, widmo zakłóceń oraz stabilność parametrów w czasie. Wysoka jakość sygnału daje "zapas" na większą efektywność transmisji.
Sama częstotliwość nośna nie determinuje przepustowości, jeśli szerokość pasma kanału pozostaje taka sama. Ograniczenie przepustowości wynika z relacji między pasmem i SNR. Przesunięcie nośnej może pomóc ominąć zakłócenia w innym fragmencie widma, ale nie jest ogólną "koniecznością" wynikającą z teorii informacji.
Najczęściej myli się "warunek konieczny" z "metodą realizacji". Pytanie brzmi, co musi być spełnione, gdy pasmo jest stałe. Odpowiedzi typu "wzmacniacz" lub "zmiana nośnej" mogą być rozwiązaniami w praktyce, ale nie są matematycznym wymogiem. Wymogiem jest wzrost SNR.
Najczęściej robi się to przez usunięcie źródeł zakłóceń i strat: poprawę złączy, wymianę uszkodzonego kabla, lepsze ekranowanie, eliminację luźnych połączeń, kontrolę elementów pasywnych oraz właściwe ustawienie poziomów sygnałów, by uniknąć przesterowań. Celem jest zmniejszenie szumu względem sygnału.
Często tak się dzieje w praktyce, bo wyższy rząd modulacji pozwala przenieść więcej bitów na symbol w tym samym paśmie. Jednak to nie jest "zawsze" jedyna droga i zależy od systemu. Niezależnie od sposobu, przy stałym paśmie rośnie wymaganie jakości sygnału, czyli potrzeba wyższego SNR.
info

Statystycznie 58% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Eksperci podkreślają: "Przy tej samej szerokości pasma kanału nie da się zwiększać przepustowości "dowolnie"."

Źródła:

  • Encyclopaedia Britannica, hasło: "Shannon's theorem (Hartley–Shannon law)" (pojemność kanału i zależność od B oraz SNR), https://www.britannica.com/science/Shannons-theorem (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (en), "Shannon–Hartley theorem" (wzór C = B log2(1+SNR) i interpretacja), https://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%80%93Hartley_theorem (dostęp: 2026-03-01)
  • Thomas M. Cover, Joy A. Thomas, "Elements of Information Theory", rozdziały o pojemności kanału AWGN (źródło książkowe – weryfikacja wzoru i interpretacji), wydanie zależne od posiadanej edycji

Materiały:

  • Podręczniki z teorii informacji i pojemności kanału (rozdziały o twierdzeniu Shannona)
  • Materiały dydaktyczne z transmisji cyfrowej (SNR, BER, modulacje)
  • Dokumentacje i poradniki pomiarowe dla sieci kablowych (parametry jakości: SNR/MER)

Aktualizacja pytania: 03.04.2026

Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego