20 metoda prijenosa podataka na fizičkom nivou. Prijenos diskretnih podataka na fizičkom sloju

7. FIZIČKI SLOJ

7.2. Metode diskretnog prenosa podataka

Prilikom prijenosa diskretnih podataka preko komunikacionih kanala koriste se dvije glavne vrste fizičkog kodiranja - bazirano na sinusoidnom nosećem signalu i na osnovu niza pravokutnih impulsa. Često se naziva i prva metoda modulacija ili analogna modulacija , naglašavajući činjenicu da se kodiranje vrši promjenom parametara analognog signala. Drugi način se zove digitalno kodiranje . Ove metode se razlikuju po širini spektra rezultirajućeg signala i složenosti opreme potrebne za njihovu implementaciju.

Kada se koriste pravokutni impulsi, spektar rezultirajućeg signala je vrlo širok. Upotreba sinusoida rezultira užim spektrom pri istoj brzini informacija. Međutim, implementacija modulacije zahtijeva složeniju i skuplju opremu od implementacije pravokutnih impulsa.

Trenutno se sve češće podaci koji u početku imaju analogni oblik - govor, televizijska slika - prenose komunikacijskim kanalima u diskretnom obliku, odnosno u obliku niza jedinica i nula. Proces predstavljanja analogne informacije u diskretnom obliku naziva se diskretna modulacija .

Analogna modulacija se koristi za prenos diskretnih podataka preko kanala sa uskim frekventnim opsegom - kanal glasovne frekvencije (javne telefonske mreže). Ovaj kanal emituje frekvencije u opsegu od 300 do 3400 Hz, tako da je njegov propusni opseg 3100 Hz.

Uređaj koji obavlja funkcije modulacije sinusoida nosioca na strani odašiljanja i demodulacije na strani prijema naziva se modem (modulator-demodulator).

Analogna modulacija je metoda fizičkog kodiranja u kojoj se informacija kodira promjenom amplitude, frekvencije ili faze signala sinusoidne noseće frekvencije (slika 27).

At amplitudna modulacija (Sl. 27, b) za logičku jedinicu se bira jedan nivo amplitude sinusoida noseće frekvencije, a za logičku nulu drugi. Ova metoda se rijetko koristi u svom čistom obliku u praksi zbog niske otpornosti na buku, ali se često koristi u kombinaciji s drugom vrstom modulacije - faznom modulacijom.

At frekvencijska modulacija (Sl. 27, c) vrijednosti 0 i 1 početnih podataka prenose se sinusoidima s različitim frekvencijama - f 0 i f 1,. Ova metoda modulacije ne zahtijeva složena kola u modemima i obično se koristi u modemima male brzine koji rade na 300 ili 1200 bps.

At fazna modulacija (Sl. 27, d) vrijednosti podataka 0 i 1 odgovaraju signalima iste frekvencije, ali s drugom fazom, na primjer, 0 i 180 stepeni ili 0, 90, 180 i 270 stepeni.

U brzim modemima često se koriste kombinirane metode modulacije, po pravilu, amplituda u kombinaciji s fazom.

Rice. 27. Različite vrste modulacije

Spektar rezultirajućeg moduliranog signala ovisi o vrsti i brzini modulacije.

Za potencijalno kodiranje, spektar se direktno dobija iz Fourierovih formula za periodičnu funkciju. Ako se diskretni podaci prenose brzinom N bit/s, tada se spektar sastoji od konstantne komponente nulte frekvencije i beskonačnog niza harmonika sa frekvencijama f 0 , 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 , ... , gdje je f 0 = N/2. Amplitude ovih harmonika opadaju prilično sporo - sa koeficijentima 1/3, 1/5, 1/7, ... amplitude harmonika f 0 (Sl. 28, a). Kao rezultat toga, potencijalni kodni spektar zahtijeva široku propusnost za prijenos visokog kvaliteta. Osim toga, mora se uzeti u obzir da se u stvarnosti spektar signala stalno mijenja ovisno o prirodi podataka. Stoga, spektar rezultirajućeg potencijalnog kodnog signala tokom prijenosa proizvoljnih podataka zauzima opseg od neke vrijednosti blizu 0 Hz do približno 7f 0 (harmonici sa frekvencijama iznad 7f 0 mogu se zanemariti zbog njihovog malog doprinosa rezultirajućem signalu) . Za kanal glasovne frekvencije, gornja granica za potencijalno kodiranje se postiže pri brzini podataka od 971 bps. Kao rezultat toga, potencijalni kodovi na kanalima glasovne frekvencije se nikada ne koriste.

Sa amplitudnom modulacijom, spektar se sastoji od sinusoida noseće frekvencije f c i dva bočna harmonika: (f c + f m ) i ( f c- f m), gdje f m - učestalost promjene informacionog parametra sinusoida, koja se poklapa sa brzinom prijenosa podataka pri korištenju dva nivoa amplitude (slika 28, b). Učestalost f m određuje propusni opseg linije za datu metodu kodiranja. Na niskoj frekvenciji modulacije, širina spektra signala će također biti mala (jednaka 2f m ), tako da signal neće biti izobličen linijom ako je njen propusni opseg veći ili jednak 2f m . Za kanal glasovne frekvencije, ova metoda modulacije je prihvatljiva pri brzini podataka ne većoj od 3100/2=1550 bps. Ako se za predstavljanje podataka koriste 4 nivoa amplitude, tada se kapacitet kanala povećava na 3100 bps.

Rice. 28. Spektri signala tokom potencijalnog kodiranja

i amplitudnu modulaciju

Kod fazne i frekventne modulacije, spektar signala je složeniji nego kod amplitudske modulacije, jer se ovdje formira više od dva bočna harmonika, ali su i oni simetrično smješteni u odnosu na glavnu noseću frekvenciju i njihove amplitude se brzo smanjuju. Stoga su ove modulacije također pogodne za prijenos podataka preko kanala glasovne frekvencije.

Kod digitalnog kodiranja diskretnih informacija koriste se potencijalni i impulsni kodovi. U potencijalnim kodovima se za predstavljanje logičkih jedinica i nula koristi samo vrijednost signalnog potencijala, a njeni padovi se ne uzimaju u obzir. Impulsni kodovi omogućavaju da binarni podaci budu predstavljeni ili impulsima određenog polariteta, ili dijelom impulsa - padom potencijala određenog smjera.

Prilikom korištenja pravokutnih impulsa za prijenos diskretnih informacija, potrebno je odabrati metodu kodiranja kojom bi se istovremeno postiglo nekoliko ciljeva:

· imao pri istoj brzini prijenosa najmanju širinu spektra rezultirajućeg signala;

· obezbeđena sinhronizacija između predajnika i prijemnika;

· imao sposobnost prepoznavanja grešaka;

· imao nisku cijenu implementacije.

Uži spektar signala omogućava vam postizanje veće brzine prijenosa podataka na istoj liniji. Često, spektar signala zahtijeva odsustvo konstantne komponente.

Sinhronizacija predajnika i prijemnika je potrebna kako bi prijemnik tačno znao u kom trenutku je potrebno pročitati novu informaciju sa komunikacione linije. Ovaj problem je teže riješiti u mrežama nego u razmjeni podataka između blisko raspoređenih uređaja, na primjer, između jedinica unutar računara ili između računara i štampača. Stoga se u mrežama koriste tzv. samosinhronizirajući kodovi čiji signali nose upute za predajnik o tome u kojem trenutku je potrebno prepoznati sljedeći bit (ili nekoliko bitova). Svaka oštra ivica u signalu - tzv. prednja - može biti dobra indikacija za sinhronizaciju prijemnika sa predajnikom.

Kada se sinusoidi koriste kao noseći signal, rezultirajući kod ima svojstvo samosinhronizacije, jer promjena amplitude noseće frekvencije omogućava prijemniku da odredi trenutak kada se pojavi ulazni kod.

Zahtjevi za metode kodiranja su međusobno kontradiktorni, tako da svaka od popularnih metoda digitalnog kodiranja o kojima se govori u nastavku ima svoje prednosti i nedostatke u odnosu na druge.

Na sl. 29a prikazuje metodu potencijalnog kodiranja, koja se naziva i kodiranje nema povratka na nulu (Ne Povratak u Zero, NRZ) . Prezime odražava činjenicu da kada se prenosi niz jedinica, signal se ne vraća na nulu tokom ciklusa. NRZ metoda je jednostavna za implementaciju, ima dobro prepoznavanje grešaka (zbog dva oštro različita potencijala), ali nema svojstvo samosinhronizacije. Prilikom odašiljanja dugog niza jedinica ili nula, signal na liniji se ne mijenja, tako da prijemnik nije u mogućnosti da odredi iz ulaznog signala tačke u vremenu kada treba očitati podatke. Čak i sa visoko preciznim generatorom takta, prijemnik može pogriješiti s trenutkom akvizicije podataka, jer frekvencije dva generatora nikada nisu potpuno identične. Stoga, pri visokim brzinama podataka i dugim nizovima jedinica ili nula, mala neusklađenost frekvencija takta može dovesti do greške u cijelom ciklusu i, shodno tome, čitanja netačne vrijednosti bita.

Još jedan ozbiljan nedostatak NRZ metode je prisustvo komponente niske frekvencije koja se približava nuli kada se prenosi duge sekvence jedinica ili nula. Zbog toga mnogi komunikacijski kanali koji ne pružaju direktnu galvansku vezu između prijemnika i izvora ne podržavaju ovu vrstu kodiranja. Kao rezultat toga, u svom čistom obliku, NRZ kod se ne koristi u mrežama. Ipak, koriste se njegove različite modifikacije, u kojima se eliminiše i loša samosinhronizacija NRZ koda i prisustvo konstantne komponente. Privlačnost NRZ koda, zbog koje ga ima smisla poboljšati, leži u prilično niskoj frekvenciji osnovnog harmonika f 0, koja je jednaka N/2 Hz. Druge metode kodiranja, kao što je Manchester, imaju višu osnovnu frekvenciju.

Rice. 29. Načini diskretnog kodiranja podataka

Jedna od modifikacija NRZ metode je metoda bipolarno kodiranje sa alternativnom inverzijom (Bipolarni Inverzija alternativnih oznaka, AMI). Ova metoda (slika 29, b) koristi tri nivoa potencijala - negativan, nulti i pozitivan. Za kodiranje logičke nule koristi se nulti potencijal, a logička jedinica se kodira ili pozitivnim ili negativnim potencijalom, dok je potencijal svake nove jedinice suprotan potencijalu prethodne.

AMI kod djelimično eliminiše DC i nedostatak problema sa samotempiranjem koji su svojstveni NRZ kodu. Ovo se dešava kada se šalju dugi nizovi jedinica. U ovim slučajevima, signal na liniji je niz bipolarnih impulsa sa istim spektrom kao i NRZ kod koji prenosi naizmjenično nule i jedinice, odnosno bez konstantne komponente i sa osnovnim harmonikom od N/2 Hz (gdje je N brzina prijenosa podataka). Dugi nizovi nula opasni su i za AMI kod, kao i za NRZ kod - signal se degeneriše u konstantan potencijal nulte amplitude. Stoga, AMI kod treba dalje poboljšanje.

Općenito, za različite kombinacije bitova na liniji, korištenje AMI koda dovodi do užeg spektra signala nego kod NRZ koda, a time i do veće propusnosti linije. Na primjer, pri prenosu naizmjeničnih jedinica i nula, osnovni harmonik f 0 ima frekvenciju od N/4 Hz. AMI kod takođe pruža neke karakteristike za prepoznavanje pogrešnih signala. Dakle, kršenje striktne izmjene polariteta signala ukazuje na lažni impuls ili nestanak ispravnog impulsa iz linije. Takav signal se zove zabranjen signal (signal kršenje).

AMI kod koristi ne dva, već tri nivoa signala po liniji. Dodatni sloj zahtijeva povećanje snage odašiljača od oko 3 dB da bi se obezbijedila ista bitna vjernost na liniji, što je opći nedostatak kodova s višestrukim signalnim stanjima u poređenju sa kodovima koji razlikuju samo dva stanja.

Postoji kod sličan AMI, ali sa samo dva nivoa signala. Kada se prenosi nula, ona prenosi potencijal koji je postavljen u prethodnom ciklusu (tj. ne mijenja ga), a kada se prenosi jedan, potencijal se invertuje u suprotno. Ovaj kod se zove potencijalni kod sa inverzijom na jedinici (Ne povratak to Zero sa one obrnuto , NRZI ) . Ovaj kod je koristan u slučajevima kada je upotreba trećeg nivoa signala vrlo nepoželjna, na primjer, u optičkim kablovima, gdje se pouzdano prepoznaju dva signalna stanja - svjetlost i sjena.

Pored potencijalnih kodova, mreže koriste i impulsne kodove, kada su podaci predstavljeni punim impulsom ili njegovim dijelom - frontom. Najjednostavniji slučaj ovog pristupa je bipolarni pulsni kod , u kojoj je jedinica predstavljena impulsom jednog polariteta, a nula je drugog (slika 29, c). Svaki impuls traje pola ciklusa. Ovaj kod ima odličan samosinhroniziranje svojstva, ali konstantna komponenta može biti prisutna, na primjer, kada se prenosi dugačak niz jedinica ili nula. Osim toga, njegov spektar je širi od spektra potencijalnih kodova. Dakle, prilikom prijenosa svih nula ili jedinica, frekvencija osnovnog harmonika koda bit će jednaka N Hz, što je dva puta više od osnovnog harmonika NRZ koda i četiri puta veće od osnovnog harmonika AMI koda pri prenosu naizmjeničnih jedinica i nula. Zbog preširokog spektra, bipolarni impulsni kod se rijetko koristi.

U lokalnim mrežama donedavno je najčešća metoda kodiranja bila tzv Manchester kod (Sl. 29, d). Koristi se u Ethernet i Token Ring tehnologijama.

U Manchesterskom kodu, pad potencijala, odnosno prednji dio impulsa, koristi se za kodiranje jedinica i nula. U Manchester kodiranju, svaki sat je podijeljen na dva dijela. Informacije su kodirane potencijalnim padovima koji se javljaju u sredini svakog ciklusa. Jedinica je kodirana od niskog do visokog nivoa signala, a nula je kodirana obrnutom ivicom. Na početku svakog ciklusa može se pojaviti rub servisnog signala ako trebate predstaviti nekoliko jedinica ili nula u nizu. Budući da se signal mijenja najmanje jednom po ciklusu prijenosa jednog bita podataka, Manchesterski kod je dobar samosinhroniziranje svojstva. Propusnost koda iz Manchestera je uža od širine bipolarnog impulsa. Također nema konstantnu komponentu, a osnovni harmonik u najgorem slučaju (pri prijenosu niza jedinica ili nula) ima frekvenciju od N Hz, au najboljem slučaju (pri prijenosu naizmjeničnih jedinica i nula) jednak je do N / 2 Hz, kao u AMI kodovima ili NRZ. U prosjeku, propusni opseg Mančesterskog koda je jedan i po puta uži od bipolarnog impulsnog koda, a osnovni harmonik oscilira oko 3N/4. Mančesterski kod ima još jednu prednost u odnosu na bipolarni pulsni kod. Potonji koristi tri nivoa signala za prijenos podataka, dok Manchester koristi dva.

Na sl. 29, e prikazuje potencijalni kod sa četiri nivoa signala za kodiranje podataka. Ovo je 2B1Q kod, čije ime odražava njegovu suštinu - svaka dva bita (2B) se prenose u jednom ciklusu signalom koji ima četiri stanja (1Q). Bit 00 je -2,5 V, bit 01 je -0,833 V, bit 11 je +0,833 V, a bit 10 je +2,5 V. sekvence identičnih parova bitova, jer se u ovom slučaju signal pretvara u konstantnu komponentu. Sa nasumičnim preplitanjem bitova, spektar signala je dvostruko uži od spektra NRZ koda, budući da se pri istoj brzini bita trajanje takta udvostručuje. Dakle, koristeći kod 2B1Q, možete prenijeti podatke preko iste linije dvaput brže nego korištenjem AMI ili NRZI koda. Međutim, za njegovu implementaciju, snaga odašiljača mora biti veća kako bi prijemnik jasno razlikovao četiri nivoa na pozadini smetnji.

Prilikom prijenosa diskretnih podataka preko komunikacionih kanala koriste se dvije glavne vrste fizičkog kodiranja - bazirano na sinusoidnom nosećem signalu i na osnovu niza pravokutnih impulsa. Često se naziva i prva metoda modulacija ili analogna modulacija, naglašavajući činjenicu da se kodiranje vrši promjenom parametara analognog signala. Drugi način se obično naziva digitalno kodiranje. Ove metode se razlikuju po širini spektra rezultirajućeg signala i složenosti opreme potrebne za njihovu implementaciju.

Kada se koriste pravokutni impulsi, spektar rezultirajućeg signala je vrlo širok. Ovo nije iznenađujuće ako se sjetimo da spektar idealnog momenta ima beskonačnu širinu. Upotreba sinusoida rezultira mnogo manjim spektrom pri istoj brzini informacija. Međutim, implementacija sinusoidne modulacije zahtijeva složeniju i skuplju opremu od implementacije pravokutnih impulsa.

At digitalno kodiranje koriste se diskretne informacije, potencijalni i impulsni kodovi. U potencijalnim kodovima za predstavljanje logičkih jedinica i nula koristi se samo vrijednost potencijala signala, a njegovi padovi koji formiraju potpune impulse se ne uzimaju u obzir. Impulsni kodovi omogućavaju da binarni podaci budu predstavljeni ili impulsima određenog polariteta, ili dijelom impulsa - padom potencijala određenog smjera.

Prilikom korištenja pravokutnih impulsa za prijenos diskretnih informacija, potrebno je odabrati metodu kodiranja koja bi istovremeno postigla nekoliko ciljeva: imati najmanju širinu spektra rezultirajućeg signala pri istoj brzini bita; obezbeđena sinhronizacija između predajnika i prijemnika;

Imao sposobnost prepoznavanja grešaka; imao nisku cijenu implementacije.

Mreže koriste tzv samosinhronizujući kodovi,čiji signali nose indikacije za predajnik u kojem trenutku je potrebno prepoznati sljedeći bit (ili nekoliko bitova, ako je kod orijentiran na više od dva signalna stanja). Svaka oštra ivica u signalu - tzv. ivica - može poslužiti kao dobar pokazatelj za sinhronizaciju prijemnika sa predajnikom. Prepoznavanje i ispravljanje izobličenih podataka je teško implementirati putem fizičkog sloja, stoga se najčešće ovaj posao obavlja preko protokola koji se nalaze iznad: kanal, mreža, transport ili aplikacija. S druge strane, prepoznavanje greške na fizičkom sloju štedi vrijeme, jer prijemnik ne čeka da se okvir u potpunosti smjesti u bafer, već ga odbacuje odmah po postavljanju. poznavanje bitnih grešaka unutar okvira.

Potencijalni kod bez povratka na nulu, metoda potencijalnog kodiranja, koja se naziva i kodiranje bez vraćanja na nulu (Ne povratak to Zero, NRZ). Prezime odražava činjenicu da se prilikom prijenosa niza jedinica signal ne vraća na nulu tokom ciklusa (kao što ćemo vidjeti u nastavku, u drugim metodama kodiranja, u ovom slučaju dolazi do povratka na nulu). NRZ metoda je jednostavna za implementaciju, ima dobro prepoznavanje grešaka (zbog dva oštro različita potencijala), ali nema svojstvo samosinhronizacije. Prilikom odašiljanja dugog niza jedinica ili nula, signal na liniji se ne mijenja, tako da prijemnik ne može iz ulaznog signala odrediti vremena kada je potrebno ponovo pročitati podatke. Čak i sa visoko preciznim generatorom takta, prijemnik može pogriješiti s trenutkom akvizicije podataka, jer frekvencije dva generatora nikada nisu potpuno identične. Stoga, pri visokim brzinama podataka i dugim nizovima jedinica ili nula, mala neusklađenost frekvencija takta može dovesti do greške u cijelom ciklusu i, shodno tome, čitanja netačne vrijednosti bita.

Bipolarna metoda kodiranja sa alternativnom inverzijom. Jedna od modifikacija NRZ metode je metoda bipolarno kodiranje sa alternativnom inverzijom (Bipolarni Alternativni Mark inverzija, AMI). Ova metoda koristi tri nivoa potencijala - negativan, nulti i pozitivan. Za kodiranje logičke nule koristi se nulti potencijal, a logička jedinica se kodira ili pozitivnim ili negativnim potencijalom, dok je potencijal svake nove jedinice suprotan potencijalu prethodne. Dakle, kršenje striktne izmjene polariteta signala ukazuje na lažni impuls ili nestanak ispravnog impulsa iz linije. Poziva se signal s neispravnim polaritetom zabranjen signal (signal kršenje). U AMI kodu se ne koriste dva, već tri nivoa signala po liniji. Dodatni sloj zahtijeva povećanje snage odašiljača za oko 3dB da bi se obezbijedila ista bitna vjernost na liniji, što je opći nedostatak kodova s višestrukim signalnim stanjima u poređenju sa kodovima koji razlikuju samo dva stanja.

Potencijalni kod sa inverzijom na jedinici. Postoji kod sličan AMI, ali sa samo dva nivoa signala. Kada se nula prenosi, ona prenosi potencijal koji je postavljen u prethodnom ciklusu (tj. ne mijenja ga), a kada se prenosi jedan, potencijal se invertuje u suprotno. Ovaj kod se zove potencijalni kod sa inverzijom u jedinici (Ne povratak to Zero sa one obrnuto, NRZI). Ovaj kod je koristan u slučajevima kada je upotreba trećeg nivoa signala vrlo nepoželjna, na primjer, u optičkim kablovima, gdje se pouzdano prepoznaju dva signalna stanja - svijetlo i tamno.

Bipolarni pulsni kod Pored potencijalnih kodova, mreže koriste i impulsne kodove kada su podaci predstavljeni punim impulsom ili njegovim dijelom - frontom. Najjednostavniji slučaj ovog pristupa je bipolarni pulsni kod, u kojoj je jedinica predstavljena impulsom jednog polariteta, a nula je drugog . Svaki impuls traje pola ciklusa. Takav kod ima izvrsna svojstva samotaktiranja, ali DC komponenta može biti prisutna, na primjer, kada se prenosi dugačak niz jedinica ili nula. Osim toga, njegov spektar je širi od spektra potencijalnih kodova. Dakle, pri prijenosu svih nula ili jedinica frekvencija osnovnog harmonika koda bit će jednaka NHz, što je dva puta više od osnovnog harmonika NRZ koda i četiri puta veće od osnovnog harmonika AMI koda kada prenoseći naizmjenične jedinice i nule. Zbog preširokog spektra, bipolarni impulsni kod se rijetko koristi.

Manchester kod. U lokalnim mrežama donedavno je najčešća metoda kodiranja bila tzv Manchester kod. Koristi se u Ethernet i TokenRing tehnologijama. U Manchesterskom kodu, pad potencijala, odnosno prednji dio impulsa, koristi se za kodiranje jedinica i nula. U Manchester kodiranju, svaki sat je podijeljen na dva dijela. Informacije su kodirane potencijalnim padovima koji se javljaju u sredini svakog ciklusa. Jedinica je kodirana od niskog do visokog nivoa signala, a nula je kodirana obrnutom ivicom. Na početku svakog ciklusa može se pojaviti rub servisnog signala ako trebate predstaviti nekoliko jedinica ili nula u nizu. Pošto se signal menja najmanje jednom po ciklusu prenosa jednog bita podataka, Mančesterski kod ima dobra svojstva samosinhronizacije. Propusnost koda iz Manchestera je uža od širine bipolarnog impulsa. U prosjeku, propusni opseg Mančesterskog koda je jedan i po puta uži od bipolarnog impulsnog koda, a osnovni harmonik oscilira oko 3N/4. Mančesterski kod ima još jednu prednost u odnosu na bipolarni pulsni kod. Potonji koristi tri nivoa signala za prijenos podataka, dok Manchester koristi dva.

Potencijalni kod 2B 1Q. Potencijalni kod sa četiri nivoa signala za kodiranje podataka. Ovo je kod 2 U 1Q, čiji naziv odražava njegovu suštinu - svaka dva bita (2B) se prenose u jednom ciklusu signalom koji ima četiri stanja (1Q). Bit 00 je -2,5V, bit 01 je -0,833V, 11 je +0,833V, a 10 je +2,5V. Sa ovom metodom kodiranja, potrebne su dodatne mjere za rješavanje dugih nizova identičnih parova bitova, budući da se signal zatim pretvara u konstantnu komponentu. Sa nasumičnim preplitanjem bitova, spektar signala je dvostruko uži od spektra NRZ koda, budući da se pri istoj brzini bita trajanje takta udvostručuje. Dakle, koristeći 2B 1Q kod, možete prenijeti podatke dvaput brže na istoj liniji nego koristeći AMI ili NRZI kod. Međutim, za njegovu implementaciju, snaga odašiljača mora biti veća kako bi prijemnik jasno razlikovao četiri nivoa na pozadini smetnji.

Logičko kodiranje Logičko kodiranje se koristi za poboljšanje potencijalnih kodova kao što su AMI, NRZI ili 2Q.1B. Logičko kodiranje bi trebalo zamijeniti duge nizove bitova koji vode do konstantnog potencijala s isprepletenim. Kao što je gore navedeno, dvije metode su karakteristične za logičko kodiranje -. suvišni kodovi i kodiranje.

Redundantni kodovi zasnivaju se na cijepanju originalnog niza bitova na dijelove, koji se često nazivaju znakovima. Zatim se svaki originalni znak zamjenjuje novim koji ima više bitova od originala.

Da bi se obezbijedio zadani kapacitet linije, predajnik koji koristi redundantni kod mora raditi na povećanoj frekvenciji takta. Dakle, za prijenos 4V / 5V kodova brzinom od 100 Mb / s, predajnik mora raditi na frekvenciji takta od 125 MHz. U ovom slučaju, spektar signala na liniji je proširen u odnosu na slučaj kada se preko linije prenosi čisti, neredundantni kod. Ipak, ispostavlja se da je spektar redundantnog potencijalnog koda uži od spektra koda Manchester, što opravdava dodatnu fazu logičkog kodiranja, kao i rad prijemnika i predajnika na povećanoj frekvenciji takta.

Scrambling. Promješavanje podataka skremblerom prije nego što ih stavite na liniju s otvorenim kodom je još jedan način logičkog kodiranja. Metode kodiranja se sastoje od izračunavanja bit-po-bita rezultujućeg koda na osnovu bitova izvornog koda i bitova rezultujućeg koda dobijenog u prethodnim ciklusima. Na primjer, scrambler može implementirati sljedeći odnos:

Asinhroni i sinhroni prijenos

Kada komunicirate na fizičkom sloju, jedinica informacije je bit, tako da sredstva fizičkog sloja uvijek održavaju sinhronizaciju bitova između prijemnika i odašiljača. Obično je dovoljno osigurati sinhronizaciju na ova dva nivoa - bit i okvir - tako da predajnik i prijemnik mogu osigurati stabilnu razmjenu informacija. Međutim, ako je kvalitet komunikacijske linije loš (ovo se obično odnosi na komutirane telefonske kanale), uvode se dodatna sredstva sinhronizacije na nivou bajtova kako bi se smanjila cijena opreme i povećala pouzdanost prijenosa podataka.

Ovaj način rada se zove asinhroni ili start-stop. U asinhronom načinu rada, svaki bajt podataka je praćen posebnim startnim i stop signalima. Svrha ovih signala je, prvo, obavijestiti primatelja o dolasku podataka i, drugo, dati primaocu dovoljno vremena da izvrši neke funkcije vezane za vrijeme prije nego stigne sljedeći bajt. Početni signal ima trajanje od jednog taktnog intervala, a stop signal može trajati jedan, jedan i po ili dva sata, pa se kaže da se jedan, jedan i po ili dva bita koriste kao stop signal, iako ovi signali ne predstavljaju korisničke bitove.

U modu sinhronog prijenosa, nema start-stop bitova između svakog para bajtova. zaključci

Prilikom prijenosa diskretnih podataka preko uskopojasnog kanala glasovne frekvencije koji se koristi u telefoniji, najprikladnije su metode analogne modulacije, u kojima se sinusoida nosioca modulira originalnim nizom binarnih cifara. Ovu operaciju provode posebni uređaji - modemi.

Za prijenos podataka male brzine koristi se promjena frekvencije sinusoida nosioca. Modemi veće brzine rade na kombinovanim metodama kvadraturne amplitudne modulacije (QAM), koje karakterišu 4 nivoa amplitude sinusoida nosioca i 8 nivoa faze. Ne koriste se sve od 32 moguće kombinacije QAM metode za prijenos podataka, zabranjene kombinacije omogućavaju prepoznavanje iskrivljenih podataka na fizičkom nivou.

Na širokopojasnim komunikacionim kanalima koriste se metode potencijalnog i impulsnog kodiranja, u kojima se podaci predstavljaju različitim nivoima konstantnog potencijala signala ili polariteta impulsa ili njegov front.

Prilikom upotrebe potencijalnih kodova zadatak sinhronizacije prijemnika sa predajnikom je od posebnog značaja, jer se prilikom prenosa dugih nizova nula ili jedinica signal na ulazu prijemnika ne menja i prijemniku je teško odrediti trenutak uzimajući sljedeći bit podataka.

Najjednostavniji potencijalni kod je kod bez povratka na nulu (NRZ), međutim on nije samotaktirajući i stvara DC komponentu.

Najpopularniji pulsni kod je Manchester kod, u kojem se informacija prenosi smjerom ruba signala u sredini svakog ciklusa. Manchester kod se koristi u Ethernet i TokenRing tehnologijama.

Da bi se poboljšala svojstva potencijalnog NRZ koda, koriste se metode logičkog kodiranja koje isključuju duge nizove nula. Ove metode se zasnivaju na:

O uvođenju redundantnih bitova u originalne podatke (šifre tipa 4V/5V);

Šifrovanje originalnih podataka (kodovi poput 2B 1Q).

Poboljšani potencijalni kodovi imaju uži spektar od impulsnih kodova, pa se koriste u tehnologijama velikih brzina kao što su FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet.

Preslušavanje na bližem kraju linije - određuje otpornost kabla na buku na unutrašnje izvore smetnji. Obično se procjenjuju u odnosu na kabel koji se sastoji od nekoliko upredenih parica, kada međusobna hvatanja jednog para na drugom mogu dostići značajne vrijednosti i stvoriti interni šum srazmjeran korisnom signalu.

Pouzdanost prenosa podataka(ili stopa greške u bitu) karakterizira vjerovatnoću izobličenja za svaki preneseni bit podataka. Razlozi za izobličenje informacijskih signala su smetnje na liniji, kao i ograničeni propusni opseg njenog prolaska. Stoga se povećanje pouzdanosti prijenosa podataka postiže povećanjem stepena otpornosti linije na buku, smanjenjem nivoa preslušavanja u kabelu i korištenjem više širokopojasnih komunikacionih linija.

Za konvencionalne kablovske komunikacione linije bez dodatne zaštite od grešaka, pouzdanost prenosa podataka je u pravilu 10 -4 -10 -6 . To znači da će, u prosjeku, od 10 4 ili 10 6 prenesenih bitova vrijednost jednog bita biti oštećena.

Oprema komunikacijskih linija(oprema za prenos podataka - ATD) je rubna oprema koja direktno povezuje računare na komunikacijsku liniju. Dio je komunikacijske linije i obično djeluje na fizičkom nivou, osiguravajući prijenos i prijem signala željenog oblika i snage. Primjeri ADF-a su modemi, adapteri, analogno-digitalni i digitalno-analogni pretvarači.

DTE ne uključuje korisničku terminalnu opremu (DTE), koja generiše podatke za prenos preko komunikacione linije i koja je direktno povezana na DTE. DTE uključuje, na primjer, LAN ruter. Imajte na umu da je podjela opreme na APD i OOD klase prilično uslovna.

Na dugim komunikacijskim linijama koristi se srednja oprema koja rješava dva glavna zadatka: poboljšanje kvalitete informacijskih signala (njihov oblik, snaga, trajanje) i stvaranje stalnog kompozitnog kanala (end-to-end kanala) komunikacije između dva mrežna pretplatnika. . U LCN-u se srednja oprema ne koristi ako dužina fizičkog medija (kablovi, radio zrak) nije velika, tako da se signali sa jednog mrežnog adaptera na drugi mogu prenositi bez međuobnavljanja njihovih parametara.

U globalnim mrežama osiguran je kvalitetan prijenos signala na stotine i hiljade kilometara. Stoga se pojačala postavljaju na određenim udaljenostima. Za kreiranje prolazne linije između dva pretplatnika koriste se multiplekseri, demultiplekseri i prekidači.

Međuoprema komunikacionog kanala je transparentna za korisnika (on to ne primjećuje), iako u stvarnosti čini složenu mrežu tzv. primarna mreža i služi kao osnova za izgradnju računarskih, telefonskih i drugih mreža.

Razlikovati analogne i digitalne komunikacione linije, koji koriste različite vrste međuopreme. U analognim linijama, srednja oprema je dizajnirana da pojača analogne signale koji imaju kontinuirani raspon vrijednosti. U analognim kanalima velike brzine implementira se tehnika frekventnog multipleksiranja, kada se nekoliko analognih pretplatničkih kanala male brzine multipleksira u jedan kanal velike brzine. U digitalnim komunikacijskim kanalima, gdje pravokutni informacijski signali imaju konačan broj stanja, srednja oprema poboljšava oblik signala i vraća njihov period ponavljanja. Omogućava formiranje digitalnih kanala velike brzine, koji rade na principu vremenskog multipleksiranja kanala, kada je svakom kanalu male brzine dodijeljen određeni dio vremena kanala velike brzine.

Prilikom prijenosa diskretnih kompjuterskih podataka preko digitalnih komunikacijskih linija definira se protokol fizičkog sloja, budući da su parametri informacijskih signala koji se prenose linijom standardizirani, a kada se prenose preko analognih linija, nije definiran, jer informacioni signali imaju proizvoljan oblik i nema nema nema zahtjeva.

U komunikacijskim mrežama se koriste sljedeće načini prijenosa informacija:

simpleks, kada su predajnik i prijemnik povezani jednim komunikacijskim kanalom, preko kojeg se informacije prenose samo u jednom smjeru (ovo je tipično za televizijske komunikacijske mreže);

poludupleks, kada su dva komunikaciona čvora takođe povezana jednim kanalom, preko kojeg se informacije prenose naizmjenično u jednom smjeru, zatim u suprotnom smjeru (ovo je tipično za informacijsko-referentne, zahtjevno-odgovorne sisteme);

dupleks, kada su dva komunikaciona čvora povezana sa dva kanala (prednji komunikacioni kanal i reverzni), preko kojih se informacije istovremeno prenose u suprotnim smerovima. Dupleks kanali se koriste u sistemima sa povratnom spregom odluka i informacija.

Preklopljeni i namjenski kanali komunikacije. U TSS-u postoje namjenski (nekomutirani) komunikacioni kanali i oni sa komutacijom za vrijeme trajanja prijenosa informacija preko ovih kanala.

Kada se koriste namjenski komunikacijski kanali, primopredajna oprema komunikacionih čvorova je stalno povezana jedna s drugom. Time se obezbjeđuje visok stepen spremnosti sistema za prenos informacija, veći kvalitet komunikacije i podrška za veliku količinu saobraćaja. Zbog relativno visokih troškova rada mreža sa namjenskim komunikacionim kanalima, njihova se isplativost postiže samo ako su kanali potpuno opterećeni.

Komunikacioni kanali koji se kreiraju samo za period prenosa fiksne količine informacija odlikuju se velikom fleksibilnošću i relativno niskom cenom (uz malu količinu saobraćaja). Nedostaci ovakvih kanala su: gubitak vremena za prebacivanje (za uspostavljanje komunikacije između pretplatnika), mogućnost blokiranja zbog zauzetosti pojedinih dionica komunikacione linije, niži kvalitet komunikacije, visoka cijena uz značajnu količinu prometa.

Početne informacije koje treba prenijeti preko komunikacione linije mogu biti ili diskretne (izlazni podaci računara) ili analogne (govor, televizijska slika).

Diskretni prijenos podataka zasniva se na upotrebi dvije vrste fizičkog kodiranja:

a) analogna modulacija kada se kodiranje vrši promjenom parametara sinusoidnog signala nosioca;

b) digitalno kodiranje promjenom nivoa niza pravokutnih informacijskih impulsa.

Analogna modulacija dovodi do mnogo manjeg spektra rezultirajućeg signala nego kod digitalnog kodiranja, pri istoj brzini prijenosa informacija, ali njena implementacija zahtijeva složeniju i skuplju opremu.

Trenutno se početni podaci, koji imaju analogni oblik, sve više prenose komunikacijskim kanalima u diskretnom obliku (u obliku niza jedinica i nula), tj. diskretna modulacija analogni signali.

Analogna modulacija. Koristi se za prijenos diskretnih podataka preko kanala sa uskim propusnim opsegom, čiji je tipičan predstavnik glasovni frekvencijski kanal koji se pruža korisnicima telefonskih mreža. Preko ovog kanala se prenose signali frekvencije od 300 do 3400 Hz, odnosno širina mu je 3100 Hz. Takav opseg je sasvim dovoljan za prijenos govora prihvatljivog kvaliteta. Ograničenje propusnog opsega tonskog kanala povezano je sa upotrebom opreme za multipleksiranje i komutaciju kola u telefonskim mrežama.

Prije prijenosa diskretnih podataka na predajnoj strani pomoću modulatora-demodulatora (modema) vrši se modulacija sinusoida nosioca originalnog niza binarnih cifara. Inverznu konverziju (demodulaciju) izvodi modem koji prima.

Postoje tri načina za pretvaranje digitalnih podataka u analogni oblik ili tri metode analogne modulacije:

Amplitudna modulacija, kada se samo amplituda nosioca sinusoidnih oscilacija mijenja u skladu sa redoslijedom prenošenih bitova informacija: na primjer, kada se prenosi jedan, amplituda oscilacije je postavljena na veliku, a kada se prenosi nula, ona je mala, ili postoji nema signala nosioca uopšte;

frekvencijska modulacija, kada se pod djelovanjem modulirajućih signala (prenošenih informacijskih bitova) mijenja samo frekvencija nosioca sinusoidnih oscilacija: na primjer, kada se prenosi nula, ona je niska, a kada se prenosi jedan, visoka;

fazna modulacija, kada se, u skladu sa redoslijedom bitova prenesenih informacija, mijenja samo faza nosioca sinusnih oscilacija: pri prelasku sa signala 1 na signal 0 ili obrnuto, faza se mijenja za 180 °.

U svom čistom obliku, amplitudna modulacija se rijetko koristi u praksi zbog niske otpornosti na buku. Frekvencijska modulacija ne zahtijeva složena kola u modemima i obično se koristi u modemima male brzine koji rade na 300 ili 1200 bps. Povećanje brzine prenosa podataka obezbeđuje se korišćenjem kombinovanih metoda modulacije, češće amplitudne modulacije u kombinaciji sa faznom.

Analogni metod diskretnog prenosa podataka obezbeđuje širokopojasni prenos korišćenjem signala različitih nosećih frekvencija u jednom kanalu. Ovo garantuje interakciju velikog broja pretplatnika (svaki par pretplatnika radi na svojoj frekvenciji).

Digitalno kodiranje. Prilikom digitalnog kodiranja diskretnih informacija koriste se dvije vrste kodova:

a) potencijalni kodovi, kada se za predstavljanje informacijskih jedinica i nula koristi samo vrijednost signalnog potencijala, a njeni padovi se ne uzimaju u obzir;

b) impulsni kodovi, kada su binarni podaci predstavljeni ili impulsima određenog polariteta, ili padovima potencijala određenog smjera.

Sljedeći zahtjevi nameću se metodama digitalnog kodiranja diskretnih informacija kada se koriste pravokutni impulsi za predstavljanje binarnih signala:

osiguravanje sinhronizacije između predajnika i prijemnika;

Osiguravanje najmanje širine spektra rezultirajućeg signala pri istoj brzini bita (pošto uži spektar signala omogućava postizanje veće brzine prijenosa podataka na liniji sa istim propusnim opsegom);

sposobnost prepoznavanja grešaka u prenesenim podacima;

Relativno niska cijena implementacije.

Pomoću fizičkog sloja vrši se samo prepoznavanje oštećenih podataka (otkrivanje grešaka), čime se štedi vrijeme, jer prijemnik, ne čekajući da se primljeni okvir u potpunosti smjesti u međuspremnik, odmah ga odbacuje kada prepozna pogrešan bitovi u okviru. Složeniju operaciju - ispravljanje oštećenih podataka - obavljaju protokoli višeg nivoa: kanal, mreža, transport ili aplikacija.

Sinhronizacija odašiljača i prijemnika je neophodna kako bi prijemnik tačno znao kada treba pročitati dolazne podatke. Signali sata podešavaju prijemnik na poslanu poruku i održavaju prijemnik sinhronizovan sa dolaznim bitovima podataka. Problem sinhronizacije se lako rešava pri prenosu informacija na kratke udaljenosti (između blokova unutar računara, između računara i štampača) korišćenjem posebne vremenske komunikacione linije: informacija se čita samo u trenutku kada stigne sledeći takt impuls. U računarskim mrežama se odustaje od upotrebe taktnih impulsa iz dva razloga: radi uštede provodnika u skupim kablovima i zbog heterogenosti karakteristika provodnika u kablovima (na velikim udaljenostima, neravnomerna brzina širenja signala može dovesti do desinhronizacije impulsi takta u liniji sata i informacijski impulsi u glavnoj liniji, zbog čega će bit podataka ili biti preskočen ili ponovo pročitan).

Trenutno se sinhronizacija predajnika i prijemnika u mrežama ostvaruje korišćenjem samosinhronizujući kodovi(SK). Kodiranjem prenesenih podataka pomoću SC-a se obezbjeđuje redovna i česta promjena (prijelaza) nivoa informacionog signala u kanalu. Svaki prelaz nivoa signala sa visokog na niski ili obrnuto koristi se za trimovanje prijemnika. Najbolji su oni SC koji obezbeđuju prelaz nivoa signala najmanje jednom tokom vremenskog intervala potrebnog za prijem jednog bita informacije. Što je češći prelaz nivoa signala, to je pouzdanija sinhronizacija prijemnika i sigurnija je identifikacija primljenih bitova podataka.

Ovi zahtjevi za metode digitalnog kodiranja diskretnih informacija su, u određenoj mjeri, međusobno kontradiktorni, stoga svaka od metoda kodiranja koja se razmatraju u nastavku ima svoje prednosti i nedostatke u odnosu na druge.

Samosinhronizujući kodovi. Najčešći su sljedeći SC-ovi:

potencijalni kod bez povratka na nulu (NRZ - Non Return to Zero);

bipolarni pulsni kod (RZ kod);

Kod Mančestera

· bipolarni kod sa naizmjeničnom inverzijom nivoa.

Na sl. 32 prikazuje šeme kodiranja za poruku 0101100 koristeći ove CK-ove.

Rice. 32. Šeme kodiranja poruka koje koriste samosinhronizirajuće kodove

2 Funkcije fizičkog sloja Predstavljanje bitova električnim/optičkim signalima Kodiranje bitova Sinhronizacija bitova Prijenos/prijem bitova preko fizičkih komunikacijskih kanala Koordinacija sa fizičkim medijem Brzina prijenosa Udaljenost Nivoi signala, konektori U svim mrežnim uređajima Hardverska implementacija (mrežni adapteri ) Primjer: 10 BaseT - UTP kat.3, 100 ohma, 100m, 10Mbps, MII kod, RJ-45

5 Oprema za prenos podataka Konverter Poruka - El. signal Encoder (kompresija, korekcijski kodovi) Modulator Intermedijarna oprema Poboljšanje kvaliteta komunikacije - (Pojačalo) Kreiranje kompozitnog kanala - (Switch) Multipleksiranje kanala - (Multiplekser) (PA možda nije dostupan u LAN-u)

6 Glavne karakteristike komunikacionih linija Širina pojasa (Protokol) Pouzdanost prenosa podataka (Protokol) Kašnjenje u širenju Frekvencijski odziv (AFC) Širina pojasa Slabljenje Otpornost na buku Preslušavanje na bližem kraju linije Jedinični trošak

9 Slabljenje A - jedna tačka po frekvencijskom odzivu A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q Primjer 1: Pin = 10 mW, Pout =5 mW Slabljenje = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q Primjer 2: UTP cat 5 slabljenje >= -23,6 dB F= 100MHz, L= 100M Obično je A naznačeno za osnovni frekvencija signala. \u003d -23,6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M Obično je A naznačen za glavnu frekvenciju signala ">

11 Imunitet Linije sa optičkim vlaknima Kabelske linije Žične nadzemne vodove Radio veze (Zaštita, uvijanje) Otpornost na vanjske smetnje Otpornost na unutrašnje smetnje Slabljenje preslušavanja na bližnjem kraju (NEXT) Slabljenje preslušavanja na dalekom kraju (FEXT) (FEXT - Dva para u jednom smjeru)

12 Near End Cross Talk Gubitak (SLJEDEĆA) Za višeparne kablove SLJEDEĆA = 10 log Pout/Pout dB SLJEDEĆA = SLJEDEĆA (L) UTP 5: SLJEDEĆA

13 Pouzdanost prijenosa podataka Bit Error Rate - BER Vjerojatnost izobličenja bitova podataka Uzroci: vanjske i unutrašnje smetnje, uski propusni opseg Borba: povećana otpornost na buku, smanjene smetnje NEXT, povećani propusni opseg Upletena parica BER ~ Optički kabel BER ~ Bez dodatne zaštite: korektivni kodovi, protokoli sa ponavljanjem

16 Twisted Pair Twisted Pair (TP) folija oklop pletena žica štit izolirana žica vanjski omotač UTP Unshielded Twisted Pair kategorija 1, UTP kategorija obloženih para STP Tipovi oklopljenih upredenih para Tip 1…9 Svaki par ima svoj štit Svaki par ima svoj vlastiti korak , vlastita boja Otpornost na smetnje Cijena Složenost polaganja

18 Optička vlakna Totalna unutrašnja refleksija zraka na granici između dva medija n1 > n2 - (indeks prelamanja) n1 n2 n2 - (indeks prelamanja) n1 n2"> n2 - (indeks prelamanja) n1 n2"> n2 - (indeks prelamanja) n1 n2" title="(!LANG:18 Fiber Optics Ukupna unutrašnja refleksija zraka na granici dva medij n1 > n2 - (indeks prelamanja) n1 n2"> title="18 Optička vlakna Totalna unutrašnja refleksija zraka na granici između dva medija n1 > n2 - (indeks prelamanja) n1 n2"> !}

22 Optički kabel Multi Mode Fiber MMF50/125, 62.5/125, Single Mode FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps MM (2005.)

23 Optički izvori signala Kanal: izvor - nosač - prijemnik (detektor) Izvori LED (LED- dioda koja emituje svjetlost) nm nekoherentni izvor - MMF Poluprovodnički laserski koherentni izvor - SMF - Snaga = f (t o) Detektori Fotodiode, pin diode, lavinske diode

25 Strukturirani kablovski sistemi - SCS strukturirani kablovski sistem - SCS First LAN - razni kablovi i topologije Objedinjavanje SCS kablovskog sistema - otvorena LAN kablovska infrastruktura (podsistemi, komponente, interfejsi) - nezavisnost od mrežne tehnologije - LAN kablovi, TV, sigurnosni sistemi itd. P. - univerzalno kabliranje bez pozivanja na određenu mrežnu tehnologiju - Konstruktor

27 SCS standardi (jezgro) EIA/TIA-568A Standard telekomunikacijskog ožičenja u komercijalnim zgradama (SAD) CENELEC EN50173 Zahtjevi za performanse generičkih kablovskih shema (Evropa) ISO/IEC IS Informacijska tehnologija - Generičko kabliranje za kabliranje srednjeg prostora korisnika Za svaki podsistem: Komunikacija. Topologija Dozvoljene udaljenosti (dužine kablova) Interfejs korisničkog povezivanja. Kablovi i priključna oprema. Bandwidth (Performanse). Praksa ugradnje (Horizontalni podsistem - UTP, zvezda, 100 m...)

28 Bežična komunikacija Bežični prijenos Prednosti: Pogodnost, nepristupačna područja, mobilnost. brza implementacija... Nedostaci: visok nivo smetnji (posebna sredstva: kodovi, modulacija...), poteškoće u korišćenju nekih dometa. Komunikaciona linija: predajnik - medij - prijemnik Karakteristike LAN-a ~ F (Δf, fn);

34 2. Mobilna telefonija Podjela teritorije na ćelije Ponovna upotreba frekvencija Mala snaga (dimenzije) U centru - bazna stanica Evropa - Globalni sistem za mobilne - GSM bežična telefonska komunikacija 1. Radio stanica male snage - (baza slušalica, 300m) DECT Digital European Cordless Telecommunication Roaming - prebacivanje s jedne jezgrene mreže na drugu - osnova mobilne komunikacije

35 Satelitska komunikacija Bazirana na satelitu (reflektor-pojačalo) Primopredajnici - transponderi H ~ 50 MHz (1 satelit ~ 20 transpondera) Frekvencijski opsezi: C. Ku, Ka C - dolje 3,7 - 4,2 GHz Gore 5,925-6,425 GHz Ku - Dolje 11,7-12,2 GHz Gore 14,0-14,5 GHz Ka - Dolje 17,7-21,7 GHz Gore 27,5-30,5 GHz

36 Satelitska komunikacija. Tipovi satelita Satelitska komunikacija: mikrotalasna - linija vidljivosti Geostacionarna Velika pokrivenost Fiksno, Nisko trošenje Satelit praćenja, emitovanje, niska cena, cena ne zavisi od udaljenosti, Trenutna uspostava veze (Mil) T3=300ms Niska sigurnost, U početku velika antena (ali VSAT) MEO km Global Positioning System GPS - 24 satelita LEO km pristupa internetu niske pokrivenosti niske latencije

40 Tehnika širenja spektra Posebne tehnike modulacije i kodiranja za bežičnu komunikaciju C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Smanjenje snage Otpornost na buku Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Stranica 27 od 27 Fizička osnova prijenosa podataka(komunikacijske linije,)

Fizička osnova prijenosa podataka

Svaka mrežna tehnologija mora osigurati pouzdan i brz prijenos diskretnih podataka preko komunikacijskih linija. I iako postoje velike razlike između tehnologija, one se temelje na općim principima diskretnog prijenosa podataka. Ovi principi su utjelovljeni u metodama za predstavljanje binarnih jedinica i nula korištenjem impulsnih ili sinusoidnih signala u komunikacijskim linijama različite fizičke prirode, metodama detekcije i ispravljanja grešaka, metodama kompresije i metodama komutacije.

linijeveze

Primarne mreže, linije i komunikacijski kanali

Kada se opisuje tehnički sistem koji prenosi informacije između mrežnih čvorova, u literaturi se može naći nekoliko naziva: komunikaciona linija, kompozitni kanal, kanal, veza.Često se ovi termini koriste naizmjenično i u mnogim slučajevima to ne uzrokuje probleme. Istovremeno, postoje specifičnosti u njihovoj upotrebi.

Veza(link) je segment koji omogućava prijenos podataka između dva susjedna mrežna čvora. Odnosno, veza ne sadrži međusklopke i uređaje za multipleksiranje.

kanal(kanal) najčešće označavaju deo propusnog opsega veze koji se koristi nezavisno u komutaciji. Na primjer, primarna mrežna veza može se sastojati od 30 kanala, od kojih svaki ima propusni opseg od 64 Kbps.

Kompozitni kanal(kolo) je put između dva krajnja čvora mreže. Kompozitni link se formira od pojedinačnih međuveznih veza i internih veza u prekidačima. Često se epitet "kompozitni" izostavlja, a termin "kanal" se koristi za označavanje i kompozitnog kanala i kanala između susjednih čvorova, tj. unutar veze.

Komunikaciona linija može se koristiti kao sinonim za bilo koji od ostala tri termina.

Na sl. prikazane su dvije varijante komunikacijske linije. U prvom slučaju ( a) linija se sastoji od segmenta kabla dužine nekoliko desetina metara i predstavlja vezu. U drugom slučaju (b), veza je kompozitna veza raspoređena u mreži sa komutacijom kola. Takva mreža bi mogla biti primarna mreža ili telefonsku mrežu.

Međutim, za računarsku mrežu ova linija je veza, jer povezuje dva susjedna čvora, a sva komutirajuća posredna oprema je transparentna za ove čvorove. Ovdje je očigledan razlog međusobnog nerazumijevanja na nivou pojmova kompjuterskih stručnjaka i specijalista primarnih mreža.

Primarne mreže su posebno kreirane kako bi se pružile usluge prijenosa podataka za kompjuterske i telefonske mreže, za koje se u takvim slučajevima kaže da rade "na vrhu" primarnih mreža i da su preklopne mreže.

Klasifikacija komunikacijskih linija

Komunikaciona linija općenito se sastoji od fizičkog medija kroz koji se prenose električni informacijski signali, opreme za prijenos podataka i međuopreme. Fizički medij za prijenos podataka (fizički medij) može biti kabel, odnosno skup žica, izolacijskih i zaštitnih omotača i konektora, kao i zemljina atmosfera ili vanjski prostor kroz koji se šire elektromagnetski valovi.

U prvom slučaju se govori o žičano okruženje, a u drugom - bežični.

U savremenim telekomunikacionim sistemima informacije se prenose pomoću električna struja ili napon, radio signali ili svjetlosni signali- svi ovi fizički procesi su oscilacije elektromagnetnog polja različitih frekvencija.

Žične (nadzemne) linije vezice su žice bez ikakvih izolacijskih ili zaštitnih pletenica, položene između stupova i vise u zraku. Čak su i u nedavnoj prošlosti takve komunikacijske linije bile glavne za prijenos telefonskih ili telegrafskih signala. Danas se žičane komunikacijske linije ubrzano zamjenjuju kablovskim. Ali na nekim mjestima su još uvijek sačuvani i, u nedostatku drugih mogućnosti, i dalje se koriste za prijenos kompjuterskih podataka. Brzinske kvalitete i otpornost na buku ovih linija ostavljaju mnogo da se požele.

kablovske linije imaju prilično složenu strukturu. Kabl se sastoji od provodnika zatvorenih u nekoliko slojeva izolacije: električni, elektromagnetni, mehanički i eventualno klimatski. Osim toga, kabel može biti opremljen konektorima koji vam omogućuju brzo povezivanje različite opreme na njega. U kompjuterskim (i telekomunikacionim) mrežama koriste se tri glavne vrste kablova: kablovi zasnovani na upredenim paricama bakarnih žica - neoklopljeni upredeni par(Neoklopljeni upredeni par, UTP) i oklopljeni upredeni par(Shielded Twisted Pair, STP), koaksijalni kablovi sa bakrenom jezgrom, optičkim kablovima. Prve dvije vrste kablova se također nazivaju bakreni kablovi.

radio kanale zemaljske i satelitske komunikacije se formiraju pomoću predajnika i prijemnika radio valova. Postoji veliki izbor tipova radio kanala, koji se razlikuju kako po frekvencijskom opsegu koji se koristi tako i po opsegu kanala. Emitovanje radio opsega(dugi, srednji i kratki talasi), tzv AM bendovi, ili rasponi amplitudne modulacije (Amplitude Modulation, AM), pružaju komunikaciju na daljinu, ali pri maloj brzini podataka. Brži kanali su oni koji koriste vrlo visokim frekvencijskim opsezima(Very High Frequency, VHF), koji koristi frekvencijsku modulaciju (Frequency Modulation, FM). Također se koristi za prijenos podataka. opsezi ultra visokih frekvencija(Ultra High Frequency, UHF), tzv mikrotalasni rasponi(preko 300 MHz). Na frekvencijama iznad 30 MHz, signali se više ne reflektuju od Zemljine jonosfere, a stabilna komunikacija zahtijeva pravocrtnu vidljivost između predajnika i prijemnika. Dakle, takve frekvencije koriste ili satelitske kanale, ili mikrovalne kanale, ili lokalne ili mobilne mreže, gdje je ovaj uvjet ispunjen.