7. FYZICKÁ VRSTVA

7.2. Diskrétní metody přenosu dat

Při přenosu diskrétních dat komunikačními kanály se používají dva hlavní typy fyzického kódování – založené na sinusovém nosném signálu a na posloupnosti pravoúhlých impulsů. První metoda je často také tzv modulace nebo analogová modulace , zdůrazňující skutečnost, že kódování se provádí změnou parametrů analogového signálu. Druhý způsob je tzv digitální kódování . Tyto metody se liší šířkou spektra výsledného signálu a složitostí zařízení potřebného pro jejich realizaci.

Při použití pravoúhlých impulsů je spektrum výsledného signálu velmi široké. Použití sinusoidy má za následek užší spektrum při stejné informační rychlosti. Implementace modulace však vyžaduje složitější a nákladnější zařízení než implementace pravoúhlých impulsů.

V současné době se stále častěji data, která mají zpočátku analogovou formu - řeč, televizní obraz - přenášejí komunikačními kanály v diskrétní formě, tj. ve formě posloupnosti jedniček a nul. Proces reprezentace analogové informace v diskrétní formě se nazývá diskrétní modulace .

Analogová modulace se používá pro přenos diskrétních dat přes kanály s úzkým frekvenčním pásmem - hlasový frekvenční kanál (veřejné telefonní sítě). Tento kanál přenáší frekvence v rozsahu od 300 do 3400 Hz, takže jeho šířka pásma je 3100 Hz.

Zařízení, které plní funkce modulace nosné sinusoidy na vysílací straně a demodulace na přijímací straně, se nazývá modem (modulátor-demodulátor).

Analogová modulace je metoda fyzického kódování, při které se informace kóduje změnou amplitudy, frekvence nebo fáze signálu sinusové nosné frekvence (obr. 27).

V amplitudové modulace (obr. 27, b) pro logickou jednotku je zvolena jedna úroveň amplitudy sinusoidy nosné frekvence a pro logickou nulu druhá. Tato metoda se ve své čisté podobě v praxi používá jen zřídka kvůli nízké odolnosti proti šumu, ale často se používá v kombinaci s jiným typem modulace - fázovou modulací.

V frekvenční modulace (obr. 27, c) hodnoty 0 a 1 počátečních dat jsou přenášeny sinusoidami s různými frekvencemi - f 0 a f 1,. Tento způsob modulace nevyžaduje složité obvody v modemech a obvykle se používá v nízkorychlostních modemech pracujících při 300 nebo 1200 bps.

V fázová modulace (obr. 27, d) datové hodnoty 0 a 1 odpovídají signálům stejné frekvence, ale s jinou fází, například 0 a 180 stupňů nebo 0, 90, 180 a 270 stupňů.

U vysokorychlostních modemů se často používají kombinované způsoby modulace, zpravidla amplituda v kombinaci s fází.

Rýže. 27. Různé typy modulace

Spektrum výsledného modulovaného signálu závisí na typu a rychlosti modulace.

Pro potenciální kódování je spektrum přímo získáno z Fourierových vzorců pro periodickou funkci. Pokud jsou diskrétní data přenášena bitovou rychlostí N bit/s, pak se spektrum skládá z konstantní složky nulové frekvence a nekonečné řady harmonických s frekvencemi f 0, 3f 0, 5f 0, 7f 0, ... , kde f° = N/2. Amplitudy těchto harmonických klesají poměrně pomalu - s koeficienty 1/3, 1/5, 1/7, ... harmonické amplitudy f 0 (obr. 28, a). V důsledku toho potenciální kódové spektrum vyžaduje širokou šířku pásma pro vysoce kvalitní přenos. Navíc je třeba vzít v úvahu, že ve skutečnosti se spektrum signálu neustále mění v závislosti na charakteru dat. Spektrum výsledného potenciálního kódového signálu při přenosu libovolných dat tedy zaujímá pásmo od nějaké hodnoty blízké 0 Hz do přibližně 7f 0 (harmonické s frekvencemi nad 7f 0 lze zanedbat kvůli jejich malému příspěvku k výslednému signálu) . Pro kanál hlasové frekvence je horní hranice pro potenciální kódování dosaženo při datové rychlosti 971 bps. Výsledkem je, že potenciální kódy na hlasových frekvenčních kanálech nejsou nikdy použity.

Při amplitudové modulaci se spektrum skládá ze sinusoidy nosné frekvence f c a dvě boční harmonické: (f c + f m) a ( F C- F m), kde F m - frekvence změny informačního parametru sinusoidy, která se shoduje s rychlostí přenosu dat při použití dvou úrovní amplitudy (obr. 28, b). Frekvence f m určuje šířku pásma linky pro danou metodu kódování. Při nízké modulační frekvenci bude šířka spektra signálu také malá (rovná se 2f m ), takže signály nebudou linkou zkresleny, pokud je její šířka pásma větší nebo rovna 2f m . Pro hlasový frekvenční kanál je tento způsob modulace přijatelný při datové rychlosti nepřesahující 3100/2=1550 bps. Pokud se k reprezentaci dat použijí 4 úrovně amplitudy, pak se kapacita kanálu zvýší na 3100 bps.

Rýže. 28. Spektra signálů při kódování potenciálu

a amplitudovou modulací

Při fázové a frekvenční modulaci je spektrum signálu složitější než u amplitudové modulace, neboť zde vznikají více než dvě postranní harmonické, ale také jsou umístěny symetricky vůči hlavnímu nosnému kmitočtu a jejich amplitudy rychle klesají. Proto jsou tyto modulace také vhodné pro přenos dat přes hlasový frekvenční kanál.

Při digitálním kódování diskrétních informací se používají potenciální a impulsní kódy. V potenciálových kódech se k reprezentaci logických jedniček a nul používá pouze hodnota potenciálu signálu a jeho poklesy se neberou v úvahu. Pulzní kódy umožňují reprezentovat binární data buď jako impulsy určité polarity, nebo jako součást impulsu - potenciální pokles v určitém směru.

Při použití obdélníkových impulsů pro přenos diskrétních informací je nutné zvolit způsob kódování, který by současně dosáhl několika cílů:

· měl při stejné přenosové rychlosti nejmenší šířku spektra výsledného signálu;

· zajišťovala synchronizaci mezi vysílačem a přijímačem;

· měl schopnost rozpoznat chyby;

· měla nízké náklady na realizaci.

Užší spektrum signálů umožňuje dosáhnout vyšší přenosové rychlosti dat na stejné lince. Spektrum signálu často vyžaduje nepřítomnost konstantní složky.

Je potřeba synchronizace vysílače a přijímače, aby přijímač přesně věděl, v jakém časovém okamžiku je potřeba načíst nové informace z komunikační linky. Tento problém se v sítích řeší obtížněji než při výměně dat mezi těsně umístěnými zařízeními, například mezi jednotkami v počítači nebo mezi počítačem a tiskárnou. Proto se v sítích používají tzv. samosynchronizační kódy, jejichž signály nesou pokyny pro vysílač o tom, v jakém časovém okamžiku by měl být rozpoznán další bit (nebo několik bitů). Jakákoli ostrá hrana v signálu - tzv. přední - může být dobrou indikací pro synchronizaci přijímače s vysílačem.

Při použití sinusoid jako nosného signálu má výsledný kód vlastnost samosynchronizace, protože změna amplitudy nosné frekvence umožňuje přijímači určit okamžik, kdy se objeví vstupní kód.

Požadavky na metody kódování jsou vzájemně protichůdné, takže každá z níže diskutovaných populárních metod digitálního kódování má své výhody a nevýhody ve srovnání s ostatními.

Na Obr. 29a ukazuje způsob potenciálního kódování, také nazývaný kódování žádný návrat k nule (Ne Návrat do nuly, NRZ) . Příjmení odráží skutečnost, že při vysílání sekvence jedniček se signál během cyklu nevrátí na nulu. Metoda NRZ je snadno implementovatelná, má dobré rozpoznání chyb (díky dvěma ostře odlišným potenciálům), ale nemá vlastnost samosynchronizace. Při vysílání dlouhé sekvence jedniček nebo nul se signál na lince nemění, takže přijímač není schopen ze vstupního signálu určit časy, kdy je potřeba data přečíst. I s vysoce přesným generátorem hodin se může přijímač mýlit s okamžikem pořízení dat, protože frekvence obou generátorů nejsou nikdy zcela totožné. Proto při vysokých datových rychlostech a dlouhých sekvencích jedniček nebo nul může malý nesoulad hodinových frekvencí vést k chybě v celém hodinovém cyklu a v důsledku toho ke čtení nesprávné bitové hodnoty.

Další vážnou nevýhodou metody NRZ je přítomnost nízkofrekvenční složky, která se při vysílání dlouhých sekvencí jedniček nebo nul blíží nule. Z tohoto důvodu mnoho komunikačních kanálů, které neposkytují přímé galvanické spojení mezi přijímačem a zdrojem, nepodporuje tento typ kódování. V důsledku toho se kód NRZ ve své čisté podobě v sítích nepoužívá. Přesto se používají jeho různé modifikace, u kterých odpadá jak špatná autosynchronizace kódu NRZ, tak přítomnost konstantní složky. Atraktivitou kódu NRZ, kvůli které se vyplatí jej vylepšit, je poměrně nízká základní frekvence f 0, která se rovná N/2 Hz. Jiné metody kódování, jako je Manchester, mají vyšší základní frekvenci.

Rýže. 29. Způsoby kódování diskrétních dat

Jednou z modifikací metody NRZ je metoda bipolární kódování s alternativní inverzí (Bipolární Alternativní Mark Inversion, AMI). Tato metoda (obr. 29, b) využívá tři úrovně potenciálu - zápornou, nulovou a kladnou. Pro kódování logické nuly se používá nulový potenciál a logická jednotka je kódována buď pozitivním potenciálem nebo záporným potenciálem, přičemž potenciál každé nové jednotky je opačný než potenciál předchozí.

Kód AMI částečně eliminuje DC a nedostatek problémů se samočasováním, které jsou vlastní kódu NRZ. K tomu dochází při odesílání dlouhých sekvencí jedniček. V těchto případech je signál na lince sled bipolárních impulsů se stejným spektrem jako kód NRZ vysílající střídavé nuly a jedničky, tedy bez konstantní složky a se základní harmonickou N/2 Hz (kde N je datová přenosová rychlost). Dlouhé sekvence nul jsou také nebezpečné pro kód AMI, stejně jako pro kód NRZ - signál degeneruje do konstantního potenciálu nulové amplitudy. Proto kód AMI potřebuje další vylepšení.

Obecně platí, že pro různé kombinace bitů na lince vede použití kódu AMI k užšímu spektru signálu než u kódu NRZ, a tedy k vyšší propustnosti linky. Například při vysílání střídavých jedniček a nul má základní harmonická f 0 frekvenci N/4 Hz. Kód AMI také poskytuje některé funkce pro rozpoznání chybných signálů. Porušení přísného střídání polarity signálů tedy indikuje falešný impuls nebo vymizení správného impulsu z vedení. Takový signál se nazývá zakázaný signál (signál porušení).

Kód AMI nepoužívá dvě, ale tři úrovně signálu na řádek. Další vrstva vyžaduje zvýšení výkonu vysílače asi o 3 dB, aby byla zajištěna stejná bitová věrnost na lince, což je obecná nevýhoda kódů s více stavy signálu ve srovnání s kódy, které rozlišují pouze dva stavy.

Existuje kód podobný AMI, ale pouze se dvěma úrovněmi signálu. Při vysílání nuly přenáší potenciál, který byl nastaven v předchozím cyklu (tedy jej nemění) a při vysílání jedničky je potenciál obrácený na opačný. Tento kód se nazývá potenciální kód s inverzí na jednotce (Ne vrátit se na Nula s jedničky obrácený , NRZI ) . Tento kód je užitečný v případech, kdy je použití třetí úrovně signálu vysoce nežádoucí, například u optických kabelů, kde jsou spolehlivě rozpoznány dva stavy signálu - světlo a stín.

Kromě potenciálních kódů využívají sítě také pulzní kódy, kdy jsou data reprezentována plným pulzem nebo jeho částí - frontou. Nejjednodušší případ tohoto přístupu je bipolární pulzní kód , ve kterém je jednotka reprezentována impulsem jedné polarity a nula je druhá (obr. 29, c). Každý puls trvá půl cyklu. Tento kód má vynikající samosynchronizace vlastnosti, ale konstantní složka může být přítomna například při vysílání dlouhé sekvence jedniček nebo nul. Jeho spektrum je navíc širší než spektrum potenciálních kódů. Takže při vysílání všech nul nebo jedniček bude frekvence základní harmonické kódu rovna N Hz, což je dvakrát vyšší než základní harmonická kódu NRZ a čtyřikrát vyšší než základní harmonická kódu AMI. při vysílání střídavých jedniček a nul. Vzhledem k příliš širokému spektru se bipolární pulzní kód používá jen zřídka.

V lokálních sítích byl donedávna nejrozšířenějším způsobem kódování tzv Manchester kód (Obr. 29, d). Používá se v technologiích Ethernet a Token Ring.

V manchesterském kódu se ke kódování jedniček a nul používá potenciálový pokles, tedy přední část pulsu. V kódování Manchester jsou každé hodiny rozděleny na dvě části. Informace jsou zakódovány potenciálními kapkami, ke kterým dochází uprostřed každého cyklu. Jednotka je kódována úrovní signálu od nízké k vysoké a nula je kódována zpětnou hranou. Na začátku každého cyklu se může objevit hrana servisního signálu, pokud potřebujete reprezentovat několik jedniček nebo nul v řadě. Protože se signál změní alespoň jednou za přenosový cyklus jednoho datového bitu, má Manchester kód dobrý samosynchronizace vlastnosti. Šířka pásma manchesterského kódu je užší než u bipolárního pulzu. Nemá také konstantní složku a základní harmonická má v nejhorším případě (při vysílání posloupnosti jedniček nebo nul) frekvenci N Hz a v lepším případě (při vysílání střídavých jedniček a nul) je rovna na N / 2 Hz, jako v kódech AMI nebo NRZ. V průměru je šířka pásma manchesterského kódu jedenapůlkrát užší než u bipolárního pulzního kódu a základní harmonická osciluje kolem 3N/4. Manchester kód má další výhodu oproti bipolárnímu pulznímu kódu. Ten používá pro přenos dat tři úrovně signálu, zatímco Manchester používá dvě.

Na Obr. 29, e ukazuje potenciální kód se čtyřmi úrovněmi signálu pro kódování dat. Jedná se o kód 2B1Q, jehož název odráží jeho podstatu – každé dva bity (2B) jsou v jednom cyklu přenášeny signálem, který má čtyři stavy (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 identických párů bitů, protože v tomto případě je signál převeden na konstantní složku. Při náhodném prokládání bitů je spektrum signálu dvakrát užší než u kódu NRZ, protože při stejné bitové rychlosti se doba trvání hodin zdvojnásobí. Pomocí kódu 2B1Q tedy můžete přenášet data po stejné lince dvakrát rychleji než pomocí kódu AMI nebo NRZI. Pro jeho realizaci však musí být výkon vysílače vyšší, aby byly čtyři úrovně přijímačem jasně rozlišeny na pozadí rušení.

Při přenosu diskrétních dat komunikačními kanály se používají dva hlavní typy fyzického kódování – založené na sinusovém nosném signálu a na posloupnosti pravoúhlých impulsů. První metoda je často také tzv modulace nebo analogová modulace, s důrazem na skutečnost, že kódování se provádí změnou parametrů analogového signálu. Druhý způsob se obvykle nazývá digitální kódování. Tyto metody se liší šířkou spektra výsledného signálu a složitostí zařízení potřebného pro jejich realizaci.

Při použití pravoúhlých impulsů je spektrum výsledného signálu velmi široké. To není překvapivé, pokud si uvědomíme, že spektrum ideální hybnosti má nekonečnou šířku. Použití sinusoidy má za následek mnohem menší spektrum při stejné informační rychlosti. Implementace sinusové modulace však vyžaduje složitější a nákladnější zařízení než implementace pravoúhlých impulsů.

V současnosti se stále častěji data, která mají zpočátku analogovou formu - řeč, televizní obraz - přenášejí komunikačními kanály v diskrétní podobě, tedy ve formě posloupnosti jedniček a nul. Proces reprezentace analogové informace v diskrétní formě se nazývá diskrétní modulace. Termíny "modulace" a "kódování" se často používají zaměnitelně.

V digitální kódování používají se diskrétní informační, potenciálové a impulsní kódy. V potenciálových kódech se k reprezentaci logických jedniček a nul používá pouze hodnota potenciálu signálu a jeho poklesy, které tvoří úplné impulsy, se neberou v úvahu. Pulzní kódy umožňují reprezentovat binární data buď pulzy určité polarity, nebo částí pulzu - potenciálním poklesem určitého směru.

Při použití pravoúhlých impulsů pro přenos diskrétní informace je nutné zvolit způsob kódování, který by současně dosáhl několika cílů: při stejné přenosové rychlosti mít co nejmenší šířku spektra výsledného signálu; zajišťovala synchronizaci mezi vysílačem a přijímačem;

Měl schopnost rozpoznat chyby; měla nízké náklady na realizaci.

Sítě využívají tzv samosynchronizační kódy, jejichž signály nesou pro vysílač indikaci, v jakém časovém okamžiku je nutné rozpoznat další bit (nebo několik bitů, pokud je kód orientován na více než dva stavy signálu). Jakákoli ostrá hrana v signálu - tzv. hrana - může sloužit jako dobrá indikace pro synchronizaci přijímače s vysílačem. Rozpoznání a oprava zkreslených dat je obtížné implementovat pomocí fyzické vrstvy, proto tuto práci nejčastěji provádějí protokoly, které leží výše: kanál, síť, transport nebo aplikace. Na druhou stranu rozpoznávání chyb na fyzické vrstvě šetří čas, protože přijímač nečeká na úplné umístění rámce do vyrovnávací paměti, ale odmítne jej ihned po umístění. znát bitové chyby v rámci.

Potenciální nenávratový kód, metoda potenciálního kódování, nazývaná také kódování bez návratu na nulu (Ne vrátit se na Nula, NRZ). Příjmení odráží skutečnost, že při vysílání posloupnosti jedniček se signál během cyklu nevrátí na nulu (jak uvidíme dále, u jiných způsobů kódování dochází v tomto případě k návratu k nule). Metoda NRZ je snadno implementovatelná, má dobré rozpoznání chyb (díky dvěma ostře odlišným potenciálům), ale nemá vlastnost samosynchronizace. Při vysílání dlouhé sekvence jedniček nebo nul se signál na lince nemění, takže přijímač není schopen ze vstupního signálu určit časy, kdy je potřeba data znovu přečíst. I s vysoce přesným generátorem hodin se může přijímač mýlit s okamžikem pořízení dat, protože frekvence obou generátorů nejsou nikdy zcela totožné. Proto při vysokých datových rychlostech a dlouhých sekvencích jedniček nebo nul může malý nesoulad hodinových frekvencí vést k chybě v celém hodinovém cyklu a v důsledku toho ke čtení nesprávné bitové hodnoty.

Metoda bipolárního kódování s alternativní inverzí. Jednou z modifikací metody NRZ je metoda bipolární kódování s alternativní inverzí (Bipolární Střídat Označit inverze, AMI). Tato metoda využívá tři úrovně potenciálu – zápornou, nulovou a kladnou. Pro kódování logické nuly se používá nulový potenciál a logická jednotka je kódována buď pozitivním potenciálem nebo záporným potenciálem, přičemž potenciál každé nové jednotky je opačný než potenciál předchozí. Porušení přísného střídání polarity signálů tedy indikuje falešný impuls nebo vymizení správného impulsu z vedení. Je volán signál s nesprávnou polaritou zakázaný signál (signál porušení). V kódu AMI se nepoužívají dvě, ale tři úrovně signálu na řádek. Další vrstva vyžaduje zvýšení výkonu vysílače asi o 3 dB, aby byla zajištěna stejná bitová věrnost na lince, což je obecná nevýhoda kódů s více stavy signálu ve srovnání s kódy, které rozlišují pouze dva stavy.

Potenciální kód s inverzí na jednotce. Existuje kód podobný AMI, ale pouze se dvěma úrovněmi signálu. Při vysílání nuly přenáší potenciál, který byl nastaven v předchozím cyklu (tedy jej nemění) a při vysílání jedničky je potenciál obrácený na opačný. Tento kód se nazývá potenciální kód s inverzí na jednotce (Ne vrátit se na Nula s jedničky obrácený, NRZI). Tento kód je užitečný v případech, kdy je použití třetí úrovně signálu vysoce nežádoucí, například u optických kabelů, kde jsou spolehlivě rozpoznány dva stavy signálu - světlý a tmavý.

Bipolární pulzní kód Kromě potenciálních kódů využívají sítě také pulzní kódy, kdy jsou data reprezentována plným pulzem nebo jeho částí - frontou. Nejjednodušší případ tohoto přístupu je bipolární pulzní kód, ve kterém je jednotka reprezentována impulsem jedné polarity a nula je druhá . Každý puls trvá půl cyklu. Takový kód má vynikající vlastnosti automatického taktování, ale stejnosměrná složka může být přítomna například při vysílání dlouhé sekvence jedniček nebo nul. Jeho spektrum je navíc širší než spektrum potenciálních kódů. Takže při přenosu všech nul nebo jedniček bude frekvence základní harmonické kódu rovna NHz, což je dvakrát vyšší než základní harmonická kódu NRZ a čtyřikrát vyšší než základní harmonická kódu AMI, když vysílající střídavé jedničky a nuly. Vzhledem k příliš širokému spektru se bipolární pulzní kód používá jen zřídka.

Manchester kód. V lokálních sítích byl donedávna nejrozšířenějším způsobem kódování tzv Manchester kód. Používá se v technologiích Ethernet a TokenRing. V manchesterském kódu se ke kódování jedniček a nul používá potenciálový pokles, tedy přední část pulsu. V kódování Manchester jsou každé hodiny rozděleny na dvě části. Informace jsou zakódovány potenciálními kapkami, ke kterým dochází uprostřed každého cyklu. Jednotka je kódována úrovní signálu od nízké k vysoké a nula je kódována zpětnou hranou. Na začátku každého cyklu se může objevit hrana servisního signálu, pokud potřebujete reprezentovat několik jedniček nebo nul v řadě. Protože se signál změní alespoň jednou za přenosový cyklus jednoho datového bitu, má Manchester kód dobré samosynchronizační vlastnosti. Šířka pásma manchesterského kódu je užší než u bipolárního pulzu. V průměru je šířka pásma manchesterského kódu jedenapůlkrát užší než u bipolárního pulzního kódu a základní harmonická osciluje kolem 3N/4. Manchester kód má další výhodu oproti bipolárnímu pulznímu kódu. Ten používá pro přenos dat tři úrovně signálu, zatímco Manchester používá dvě.

Potenciální kód 2B 1Q. Potenciální kód se čtyřmi úrovněmi signálu pro kódování dat. Toto je kód 2 V 1Q, jehož název odráží jeho podstatu - každé dva bity (2B) jsou v jednom cyklu přenášeny signálem, který má čtyři stavy (1Q). Bit 00 je -2,5 V, bit 01 je -0,833 V, 11 je +0,833 V a 10 je +2,5 V. U tohoto způsobu kódování jsou nutná další opatření pro řešení dlouhých sekvencí identických párů bitů, protože signál je poté převeden na konstantní složku. Při náhodném prokládání bitů je spektrum signálu dvakrát užší než u kódu NRZ, protože při stejné bitové rychlosti se doba trvání hodin zdvojnásobí. Pomocí kódu 2B 1Q tedy můžete přenášet data na stejné lince dvakrát rychleji než pomocí kódu AMI nebo NRZI. Pro jeho realizaci však musí být výkon vysílače vyšší, aby byly čtyři úrovně přijímačem jasně rozlišeny na pozadí rušení.

Logické kódování Logické kódování se používá ke zlepšení potenciálních kódů jako AMI, NRZI nebo 2Q.1B. Logické kódování by mělo nahradit dlouhé sekvence bitů vedoucí ke konstantnímu potenciálu rozptýlenými. Jak bylo uvedeno výše, pro logické kódování jsou charakteristické dvě metody -. nadbytečné kódy a kódování.

Redundantní kódy jsou založeny na rozdělení původní sekvence bitů na části, které se často nazývají znaky. Poté je každý původní znak nahrazen novým, který má více bitů než původní.

Pro zajištění dané kapacity linky musí vysílač využívající redundantní kód pracovat se zvýšenou hodinovou frekvencí. Takže pro přenos 4V / 5V kódů rychlostí 100 Mb/s musí vysílač pracovat na hodinové frekvenci 125 MHz. V tomto případě je spektrum signálu na lince rozšířeno ve srovnání s případem, kdy je po lince přenášen čistý, neredundantní kód. Přesto se spektrum redundantního potenciálního kódu ukazuje být užší než spektrum manchesterského kódu, což ospravedlňuje další stupeň logického kódování, stejně jako provoz přijímače a vysílače při zvýšené hodinové frekvenci.

Scrambling. Dalším způsobem logického kódování je míchání dat pomocí scrambleru před jejich vložením do řádku s upřímným kódem. Metody skramblování spočívají ve výpočtu výsledného kódu bit po bitu na základě bitů zdrojového kódu a bitů výsledného kódu přijatých v předchozích cyklech. Scrambler může například implementovat následující vztah:

Asynchronní a synchronní přenos

Při komunikaci na fyzické vrstvě je jednotkou informace bit, takže prostředky fyzické vrstvy vždy udržují bitovou synchronizaci mezi přijímačem a vysílačem. Obvykle stačí zajistit synchronizaci na těchto dvou úrovních – bitové a rámcové – aby vysílač a přijímač mohly zajistit stabilní výměnu informací. Pokud je však kvalita komunikační linky špatná (to se obvykle týká komutovaných telefonních kanálů), zavádějí se další prostředky synchronizace na úrovni bajtů, aby se snížily náklady na zařízení a zvýšila spolehlivost přenosu dat.

Tento provozní režim se nazývá asynchronní nebo začátek Konec. V asynchronním režimu je každý bajt dat doprovázen speciálními signály start a stop. Účelem těchto signálů je za prvé upozornit přijímač na příchod dat a za druhé poskytnout přijímači dostatek času na provedení některých funkcí souvisejících s časováním, než dorazí další bajt. Startovací signál má trvání jednoho hodinového intervalu a stop signál může trvat jeden, jeden a půl nebo dvě hodiny, takže jeden, jeden a půl nebo dva bity se údajně používají jako stop signál, i když tyto signály nepředstavují uživatelské bity.

V režimu synchronního přenosu nejsou mezi každým párem bajtů žádné start-stop bity. závěry

Při přenosu diskrétních dat přes úzkopásmový hlasový frekvenční kanál používaný v telefonii jsou nejvhodnější metody analogové modulace, ve kterých je nosná sinusoida modulována původní sekvencí binárních číslic. Tuto operaci provádějí speciální zařízení - modemy.

Pro nízkorychlostní přenos dat se využívá změna frekvence nosné sinusoidy. Vysokorychlostní modemy pracují na kombinovaných metodách kvadraturní amplitudové modulace (QAM), které se vyznačují 4 úrovněmi nosné sinusové amplitudy a 8 úrovněmi fáze. Pro přenos dat není použito všech z možných 32 kombinací metody QAM, zakázané kombinace umožňují rozpoznat zkreslená data na fyzické úrovni.

Na širokopásmových komunikačních kanálech se používají metody potenciálového a pulzního kódování, ve kterých jsou data reprezentována různými úrovněmi konstantního potenciálu signálu nebo pulzní polarity popř. jeho přední.

Při použití potenciálních kódů je úkol synchronizace přijímače s vysílačem obzvláště důležitý, protože při vysílání dlouhých sekvencí nul nebo jedniček se signál na vstupu přijímače nemění a pro přijímač je obtížné určit okamžik vyzvednutí dalšího datového bitu.

Nejjednodušším potenciálním kódem je nereturn-to-zero (NRZ) kód, ale není samotaktující a vytváří stejnosměrnou složku.

Nejoblíbenějším pulzním kódem je kód Manchester, ve kterém je informace nesena směrem hrany signálu uprostřed každého cyklu. Manchester kód se používá v technologiích Ethernet a TokenRing.

Pro zlepšení vlastností potenciálního kódu NRZ se používají metody logického kódování, které vylučují dlouhé sekvence nul. Tyto metody jsou založeny na:

O zavedení redundantních bitů do původních dat (kódy typu 4V/5V);

Zakódování původních dat (kódy jako 2B 1Q).

Vylepšené potenciální kódy mají užší spektrum než pulzní kódy, proto se používají ve vysokorychlostních technologiích jako FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet.

Přeslech na blízkém konci linky – určuje odolnost kabelu proti rušení vůči vnitřním zdrojům rušení. Obvykle jsou hodnoceny ve vztahu ke kabelu sestávajícímu z několika kroucených párů, kdy vzájemné snímání jednoho páru na druhém může dosáhnout významných hodnot a vytvořit vnitřní šum úměrný užitečnému signálu.

Spolehlivost přenosu dat(neboli bitová chybovost) charakterizuje pravděpodobnost zkreslení pro každý přenášený datový bit. Důvody zkreslení informačních signálů jsou interference na lince a také omezená šířka pásma jejího průchodu. Proto je zvýšení spolehlivosti přenosu dat dosaženo zvýšením stupně odolnosti linky proti šumu, snížením úrovně přeslechů v kabelu a použitím více širokopásmových komunikačních linek.

U běžných kabelových komunikačních linek bez dodatečné ochrany proti chybám je spolehlivost přenosu dat zpravidla 10 -4 -10 -6 . To znamená, že v průměru z 10 4 nebo 10 6 přenesených bitů bude poškozena hodnota jednoho bitu.

Zařízení komunikační linky(zařízení pro přenos dat - ATD) je okrajové zařízení, které přímo připojuje počítače ke komunikační lince. Je součástí komunikační linky a obvykle pracuje na fyzické úrovni, zajišťuje vysílání a příjem signálu požadovaného tvaru a výkonu. Příklady ADF jsou modemy, adaptéry, analogově-digitální a digitálně-analogové převodníky.

DTE nezahrnuje koncové datové zařízení uživatele (DTE), které generuje data pro přenos po komunikační lince a je připojeno přímo k DTE. DTE zahrnuje například LAN router. Všimněte si, že rozdělení vybavení do tříd APD a OOD je spíše podmíněné.

Na dlouhých komunikačních linkách se používá mezilehlé zařízení, které řeší dva hlavní úkoly: zlepšení kvality informačních signálů (jejich tvar, výkon, trvání) a vytvoření trvalého kompozitního kanálu (kanál end-to-end) komunikace mezi dvěma účastníky sítě. . V LCN se mezilehlé zařízení nepoužívá, pokud délka fyzického média (kabely, rádiový vzduch) není vysoká, takže signály z jednoho síťového adaptéru do druhého lze přenášet bez přechodné obnovy jejich parametrů.

V globálních sítích je zajištěn kvalitní přenos signálu na stovky a tisíce kilometrů. Proto jsou zesilovače instalovány v určitých vzdálenostech. Pro vytvoření průchozí linky mezi dvěma účastníky se používají multiplexory, demultiplexory a přepínače.

Mezilehlé zařízení komunikačního kanálu je pro uživatele transparentní (nevšimne si toho), i když ve skutečnosti tvoří složitou síť tzv. primární síť a slouží jako základ pro budování počítačových, telefonních a jiných sítí.

Rozlišovat analogové a digitální komunikační linky, které využívají různé typy mezizařízení. V analogových linkách je zprostředkující zařízení navrženo pro zesilování analogových signálů, které mají spojitý rozsah hodnot. Ve vysokorychlostních analogových kanálech je implementována technika frekvenčního multiplexování, kdy je několik nízkorychlostních analogových předplatitelských kanálů multiplexováno do jednoho vysokorychlostního kanálu. V digitálních komunikačních kanálech, kde mají obdélníkové informační signály konečný počet stavů, mezilehlé zařízení zlepšuje tvar signálů a obnovuje jejich periodu opakování. Zajišťuje tvorbu vysokorychlostních digitálních kanálů, pracujících na principu časového multiplexování kanálů, kdy každému nízkorychlostnímu kanálu je přidělen určitý zlomek času vysokorychlostnímu kanálu.

Při přenosu diskrétních počítačových dat po digitálních komunikačních linkách je definován protokol fyzické vrstvy, protože parametry informačních signálů přenášených linkou jsou standardizovány, a když jsou přenášeny po analogových linkách, není definován, protože informační signály mají libovolný tvar a neexistují žádné požadavky.

V komunikačních sítích se používají následující režimy přenosu informací:

simplexní, kdy jsou vysílač a přijímač propojeny jedním komunikačním kanálem, kterým se informace přenáší pouze jedním směrem (to je typické pro televizní komunikační sítě);

poloviční duplex, kdy jsou dva komunikační uzly propojeny také jedním kanálem, kterým se informace přenášejí střídavě v jednom směru, poté v opačném směru (to je typické pro informační-referenční systémy, žádost-odpověď);

duplexní, kdy jsou dva komunikační uzly propojeny dvěma kanály (dopředný komunikační kanál a zpětný), kterými jsou informace současně přenášeny v opačných směrech. Duplexní kanály se používají v systémech s rozhodovací a informační zpětnou vazbou.

Přepínané a vyhrazené komunikační kanály. V TSS jsou vyhrazené (nepřepínané) komunikační kanály a kanály s přepínáním po dobu přenosu informace těmito kanály.

Při použití vyhrazených komunikačních kanálů je zařízení transceiveru komunikačních uzlů neustále vzájemně propojeno. Tím je zajištěna vysoká připravenost systému na přenos informací, vyšší kvalita komunikace a podpora velkého objemu provozu. Vzhledem k relativně vysokým nákladům na provoz sítí s vyhrazenými komunikačními kanály je jejich ziskovosti dosaženo pouze při plném vytížení kanálů.

Komutované komunikační kanály vytvořené pouze po dobu přenosu fixního množství informací se vyznačují vysokou flexibilitou a relativně nízkou cenou (s malým objemem provozu). Nevýhody těchto kanálů jsou: ztráta času na přepínání (pro navázání komunikace mezi účastníky), možnost zablokování z důvodu vytíženosti jednotlivých úseků komunikační linky, nižší kvalita komunikace, vysoké náklady při značném objemu provozu.

Počáteční informace, které je třeba přenést po komunikační lince, může být buď diskrétní (výstupní data počítače) nebo analogová (řeč, televizní obraz).

Diskrétní přenos dat je založen na použití dvou typů fyzického kódování:

A) analogová modulace když se kódování provádí změnou parametrů sinusového nosného signálu;

b) digitální kódování změnou úrovní sekvence pravoúhlých informačních impulsů.

Analogová modulace vede k mnohem menšímu spektru výsledného signálu než u digitálního kódování, při stejné rychlosti přenosu informace, ale její implementace vyžaduje složitější a dražší zařízení.

V současnosti jsou počáteční data, která mají analogovou podobu, stále častěji přenášena komunikačními kanály v diskrétní podobě (ve formě sekvence jedniček a nul), tzn. diskrétní modulace analogové signály.

Analogová modulace. Používá se k přenosu diskrétních dat přes kanály s úzkou šířkou pásma, jejichž typickým představitelem je hlasový frekvenční kanál poskytovaný uživatelům telefonních sítí. Tímto kanálem jsou přenášeny signály s frekvencí 300 až 3400 Hz, to znamená, že jeho šířka pásma je 3100 Hz. Takové pásmo je zcela dostačující pro přenos řeči s přijatelnou kvalitou. Omezení šířky pásma tónového kanálu je spojeno s použitím zařízení pro multiplexování a přepínání okruhů v telefonních sítích.

Před přenosem diskrétních dat na vysílací straně pomocí modulátor-demodulátor (modem) je provedena modulace nosné sinusoidy původní sekvence binárních číslic. Inverzní konverzi (demodulaci) provádí přijímající modem.

Existují tři způsoby převodu digitálních dat do analogové formy nebo tři způsoby analogové modulace:

Amplitudová modulace, kdy se mění pouze amplituda nositele sinusových kmitů v souladu s posloupností přenášených informačních bitů: např. při vysílání jedničky je nastavena velká amplituda kmitání a při vysílání nuly je malá, resp. vůbec žádný nosný signál;

frekvenční modulace, kdy se působením modulačních signálů (vysílaných informačních bitů) mění pouze frekvence nositele sinusových kmitů: např. při vysílání nuly je nízká a při vysílání jedničky vysoká;

fázová modulace, kdy se v souladu s posloupností přenášených informačních bitů mění pouze fáze nositele sinusových kmitů: při přepnutí ze signálu 1 na signál 0 nebo naopak se fáze změní o 180°.

Ve své čisté podobě se amplitudová modulace v praxi používá jen zřídka kvůli nízké odolnosti proti šumu. Frekvenční modulace nevyžaduje složité obvody v modemech a obvykle se používá v nízkorychlostních modemech pracujících při 300 nebo 1200 bps. Zvýšení datové rychlosti je zajištěno použitím kombinovaných modulačních metod, častěji amplitudové modulace v kombinaci s fází.

Analogová metoda diskrétního přenosu dat poskytuje širokopásmový přenos pomocí signálů různých nosných frekvencí v jednom kanálu. To zaručuje interakci velkého počtu účastníků (každá dvojice účastníků pracuje na své vlastní frekvenci).

Digitální kódování. Při digitálním kódování diskrétních informací se používají dva typy kódů:

a) potenciálové kódy, kdy se k reprezentaci informačních jednotek a nul používá pouze hodnota potenciálu signálu a jeho poklesy se neberou v úvahu;

b) pulzní kódy, kdy jsou binární data reprezentována buď pulzy určité polarity, nebo potenciálními poklesy určitého směru.

Na metody digitálního kódování diskrétních informací při použití pravoúhlých impulsů k reprezentaci binárních signálů jsou kladeny následující požadavky:

zajištění synchronizace mezi vysílačem a přijímačem;

Zajištění nejmenší šířky spektra výsledného signálu při stejné přenosové rychlosti (protože užší spektrum signálů umožňuje dosáhnout vyšší přenosové rychlosti na lince se stejnou šířkou pásma);

schopnost rozpoznat chyby v přenášených datech;

Relativně nízké náklady na realizaci.

Prostřednictvím fyzické vrstvy se provádí pouze rozpoznání poškozených dat (detekce chyb), což šetří čas, protože přijímač, aniž by čekal na úplné umístění přijatého rámce do vyrovnávací paměti, jej okamžitě odmítne, když rozpozná chybný bity v rámu. Složitější operaci – opravu poškozených dat – provádějí protokoly vyšší úrovně: kanál, síť, transport nebo aplikace.

Synchronizace vysílače a přijímače je nutná, aby přijímač přesně věděl, kdy má číst příchozí data. Hodinové signály naladí přijímač na přenášenou zprávu a udržují přijímač synchronizovaný s příchozími datovými bity. Problém synchronizace je snadno vyřešen při přenosu informací na krátkou vzdálenost (mezi bloky uvnitř počítače, mezi počítačem a tiskárnou) použitím samostatné komunikační linky časování: informace se čte až v okamžiku příchodu dalšího hodinového pulsu. V počítačových sítích se od používání hodinových pulsů upouští ze dvou důvodů: z důvodu úspory vodičů v drahých kabelech a z důvodu heterogenity charakteristik vodičů v kabelech (na velké vzdálenosti může nerovnoměrná rychlost šíření signálu vést k desynchronizaci hodinové pulzy v hodinovém řádku a informační pulzy v hlavním řádku, v důsledku čehož bude datový bit buď přeskočen, nebo přečten).

V současné době se synchronizace vysílače a přijímače v sítích dosahuje pomocí samosynchronizační kódy(SK). Kódování přenášených dat pomocí SC má zajistit pravidelné a časté změny (přechody) úrovní informačního signálu v kanálu. Každý přechod úrovně signálu z vysoké na nízkou nebo naopak se používá k trimování přijímače. Nejlepší jsou ty SC, které poskytují přechod úrovně signálu alespoň jednou během časového intervalu potřebného pro příjem jednoho informačního bitu. Čím častější jsou přechody úrovně signálu, tím spolehlivější je synchronizace přijímače a tím jistější je identifikace přijímaných datových bitů.

Tyto požadavky na způsoby digitálního kódování diskrétních informací jsou do určité míry vzájemně protichůdné, proto má každý z níže uvažovaných způsobů kódování své výhody a nevýhody oproti jiným.

Samosynchronizační kódy. Nejběžnější jsou následující SC:

potenciální kód bez návratu na nulu (NRZ - Non Return to Zero);

bipolární pulzní kód (RZ kód);

Manchesterský kód

· bipolární kód se střídavou inverzí úrovní.

Na Obr. 32 ukazuje schémata kódování pro zprávu 0101100 používající tyto CK.

Rýže. 32. Schémata kódování zpráv používající samosynchronizační kódy

2 Funkce fyzické vrstvy Reprezentace bitů elektrickými/optickými signály Kódování bitů Synchronizace bitů Přenos/příjem bitů po fyzických komunikačních kanálech Koordinace s fyzickým médiem Přenosová rychlost Vzdálenost Úrovně signálů, konektory Ve všech síťových zařízeních Hardwarová implementace (síťové adaptéry ) Příklad: 10 BaseT - UTP kat. 3, 100 ohmů, 100 m, 10 Mbps, MII kód, RJ-45

5 Zařízení pro přenos dat Převodník Zpráva - El. signál Kodér (komprese, korekční kódy) Modulátor Zprostředkující zařízení Zlepšení kvality komunikace - (zesilovač) ​​Vytvoření kompozitního kanálu - (přepínač) Multiplexování kanálů - (Multiplexer) (PA nemusí být k dispozici v LAN)

6 Hlavní charakteristiky komunikačních linek Šířka pásma (Protokol) Spolehlivost přenosu dat (Protokol) Zpoždění šíření Frekvenční odezva (AFC) Šířka pásma Útlum Odolnost proti šumu Přeslechy na blízkém konci linky Jednotková cena

9 Útlum A - jeden bod na frekvenční odezvu A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q Příklad 1: Pin = 10 mW, Pout =5 mW Útlum = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q Příklad 2: UTP kat. 5 Útlum >= -23,6 dB F= 100MHz, L= 100M Obvykle se uvádí A pro základní frekvence signálu. \u003d -23,6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M Obvykle se pro hlavní frekvenci signálu označuje A ">

11 Odolnost Optická vlákna Kabelová vedení Kabelová venkovní vedení Rádiové spoje (Stínění, kroucení) Odolnost vůči vnějšímu rušení Odolnost vůči vnitřnímu rušení Útlum přeslechu na blízkém konci (NEXT) Útlum přeslechu na vzdáleném konci (FEXT) (FEXT - Dva páry v jednom směru)

12 Ztráta přeslechu na blízkém konci (NEXT) Pro vícepárové kabely NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Spolehlivost přenosu dat Bit Error Rate - BER Pravděpodobnost zkreslení datových bitů Příčiny: vnější a vnitřní rušení, úzká šířka pásma Boj: zvýšená odolnost proti šumu, snížené rušení NEXT, zvýšená šířka pásma Kroucený pár BER ~ Optický kabel BER ~ Bez dodatečné ochrany:: opravné kódy, protokoly s opakováním

16 Twisted Pair Twisted Pair (TP) fólie stínění opletený drát stínění izolovaný vodič vnější plášť UTP nestíněný kroucený pár kategorie 1, kategorie UTP stíněný kroucený pár Typy 1…9 Každý pár má vlastní stínění Každý pár má vlastní rozteč kroucení , vlastní barva Odolnost proti rušení Cena Složitost pokládky

18 Vláknová optika Celkový vnitřní odraz paprsku na rozhraní mezi dvěma prostředími n1 > n2 - (index lomu) n1 n2 n2 - (index lomu) n1 n2"> n2 - (index lomu) n1 n2"> n2 - (index lomu) n1 n2" title="(!LANG:18 Vláknová optika Celkový vnitřní odraz paprsku na hranici dvou média n1 > n2 - (index lomu) n1 n2"> title="18 Vláknová optika Celkový vnitřní odraz paprsku na rozhraní mezi dvěma prostředími n1 > n2 - (index lomu) n1 n2"> !}

22 Optický kabel Multi Mode Fiber MMF50/125, 62,5/125, Single Mode FiberSMF8/125, 9,5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000 km - 1 Gbps (2005) MMSM

23 Zdroje optického signálu Kanál: zdroj - nosič - přijímač (detektor) Zdroje LED (LED- Light Emitting Diod) nm nekoherentní zdroj - MMF Polovodičový laserový koherentní zdroj - SMF - Výkon = f (t o) Detektory Fotodiody, pinové diody, lavinové diody

25 Systémy strukturované kabeláže - SCS Structured Cabling System - SCS First LANs - různé kabely a topologie Sjednocení kabelážního systému SCS - otevřená infrastruktura kabeláže LAN (subsystémy, komponenty, rozhraní) - nezávislost na síťové technologii - kabely LAN, TV, bezpečnostní systémy atd. P. - univerzální kabeláž bez vazby na konkrétní síťovou technologii - Constructor

27 Normy SCS (jádro) EIA/TIA-568A Norma pro telekomunikační kabeláž komerčních budov (USA) CENELEC EN50173 Požadavky na výkon obecných kabelových schémat (Evropa) Informační technologie ISO/IEC IS - Obecná kabeláž pro kabeláž v prostorách zákazníka Pro každý subsystém: Komunikační médium . Topologie Povolené vzdálenosti (délky kabelů) Uživatelské rozhraní pro připojení. Kabely a spojovací zařízení. Šířka pásma (výkon). Montážní praxe (Horizontální subsystém - UTP, hvězda, 100 m...)

28 Bezdrátová komunikace Bezdrátový přenos Výhody: Pohodlí, nepřístupné oblasti, mobilita. rychlé nasazení ... Nevýhody: vysoká míra rušení (speciální prostředky: kódy, modulace ...), obtížnost použití některých rozsahů Komunikační linka: vysílač - střední - přijímač Charakteristika LAN ~ F (Δf, fn);

34 2. Mobilní telefonie Rozdělení území na buňky Opětovné použití frekvencí Nízký výkon (rozměry) V centru - základnová stanice Evropa - Globální systém pro mobily - GSM Bezdrátová telefonní komunikace 1. Rádiová stanice s nízkým výkonem - (základna sluchátka, 300m) DECT Digital European Cordless Telecommunication Roaming – přepínání z jedné hlavní sítě do druhé – základ mobilní komunikace

35 Satelitní komunikace Na základě satelitu (reflektor-zesilovač) ​​Vysílače - transpondéry H ~ 50 MHz (1 satelit ~ 20 transpondérů) Frekvenční rozsahy: C. Ku, Ka C - Down 3,7 - 4,2 GHz Up 5,925-6,425 GHz Ku - Pokles 11,7-12,2 GHz Nárůst 14,0-14,5 GHz Ka - Pokles 17,7-21,7 GHz Nárůst 27,5-30,5 GHz

36 Satelitní komunikace. Typy satelitů Satelitní komunikace: mikrovlnná - přímá viditelnost Geostacionární Velké pokrytí Pevné, Nízké opotřebení Následný satelit, vysílání, nízké náklady, náklady nezávislé na vzdálenosti, Okamžité navázání spojení (Mil) T3=300 ms Nízké zabezpečení, Zpočátku velká anténa (ale VSAT) MEO km Globální polohovací systém GPS - 24 satelitů LEO km nízké pokrytí přístup k internetu s nízkou latencí

40 Technika rozprostřeného spektra Speciální modulační a kódovací techniky pro bezdrátovou komunikaci C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Snížení výkonu Odolnost proti šumu Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Strana 27 z 27 Fyzický základ přenosu dat(Komunikační linky,)

Fyzický základ přenosu dat

Jakákoli síťová technologie musí poskytovat spolehlivý a rychlý přenos diskrétních dat po komunikačních linkách. A přestože mezi technologiemi existují velké rozdíly, jsou založeny na obecných principech diskrétního přenosu dat. Tyto principy jsou začleněny do metod pro reprezentaci binárních jedniček a nul pomocí pulzních nebo sinusových signálů v komunikačních linkách různé fyzikální povahy, metody detekce a korekce chyb, kompresní metody a přepínací metody.

linkyspojení

Primární sítě, linky a komunikační kanály

Při popisu technického systému, který přenáší informace mezi uzly sítě, lze v literatuře nalézt několik názvů: komunikační linka, kompozitní kanál, kanál, odkaz. Tyto termíny se často používají zaměnitelně a v mnoha případech to nezpůsobuje problémy. V jejich použití jsou přitom specifika.

Odkaz(link) je segment, který zajišťuje přenos dat mezi dvěma sousedními uzly sítě. To znamená, že spoj neobsahuje mezilehlá spínací a multiplexní zařízení.

kanál(kanál) nejčastěji označuje část šířky pásma linky používanou nezávisle při přepínání. Například primární síťový spoj může sestávat z 30 kanálů, z nichž každý má šířku pásma 64 Kbps.

Kompozitní kanál(obvod) je cesta mezi dvěma koncovými uzly sítě. Složený spoj je tvořen jednotlivými mezičlánky a vnitřními spoji ve spínačích. Často se vynechává epiteton „kompozitní" a výraz „kanál" se používá k označení jak složeného kanálu, tak kanálu mezi sousedními uzly, tj. v rámci spojnice.

Komunikační linka lze použít jako synonymum pro kterýkoli z dalších tří termínů.

Na Obr. jsou znázorněny dvě varianty komunikační linky. V prvním případě ( A) vedení se skládá z kabelového segmentu o délce několika desítek metrů a je spojkou. Ve druhém případě (b) je spoj složený spoj nasazený v síti s přepojováním okruhů. Taková síť by mohla být primární síť nebo telefonní sítě.

Pro počítačovou síť je však tato linka spojnicí, protože spojuje dva sousední uzly a všechna spínací mezizařízení jsou pro tyto uzly transparentní. Důvod vzájemného nedorozumění na úrovni počítačových specialistů a specialistů primárních sítí je zde zřejmý.

Primární sítě jsou speciálně vytvořeny za účelem poskytování služeb přenosu dat pro počítačové a telefonní sítě, o kterých se v takových případech říká, že fungují „na vrcholu“ primárních sítí a jsou překryvné sítě.

Klasifikace komunikačních linek

Komunikační linka se obecně skládá z fyzického média, jehož prostřednictvím jsou přenášeny elektrické informační signály, zařízení pro přenos dat a mezizařízení. Fyzickým médiem pro přenos dat (fyzickými médii) může být kabel, tedy soubor vodičů, izolačních a ochranných plášťů a konektorů, ale i zemská atmosféra nebo vesmír, kterým se šíří elektromagnetické vlny.

V prvním případě se mluví o drátové prostředí, a ve druhém - bezdrátový.

V moderních telekomunikačních systémech se informace přenášejí pomocí elektrický proud nebo napětí, rádiové signály nebo světelné signály- všechny tyto fyzikální procesy jsou oscilace elektromagnetického pole různých frekvencí.

Drátové (nadzemní) vedení vázanky jsou dráty bez jakýchkoliv izolačních nebo stínících opletení, položené mezi sloupy a visící ve vzduchu. Ještě v nedávné minulosti byly takové komunikační linky hlavními pro přenos telefonních nebo telegrafních signálů. Dnes jsou kabelové komunikační linky rychle nahrazovány kabelovými. Někde jsou ale stále zachovány a při absenci jiných možností se nadále používají pro přenos počítačových dat. Vysokorychlostní vlastnosti a odolnost proti hluku těchto linek zanechávají mnoho požadavků.

kabelové vedení mají poměrně složitou strukturu. Kabel se skládá z vodičů uzavřených v několika vrstvách izolace: elektrické, elektromagnetické, mechanické a případně klimatické. Kromě toho může být kabel vybaven konektory, které vám umožní rychle k němu připojit různá zařízení. V počítačových (a telekomunikačních) sítích se používají tři hlavní typy kabelů: kabely založené na kroucených párech měděných drátů - nestíněný kroucený pár(Unshielded Twisted Pair, UTP) a stíněný kroucený pár(stíněný kroucený pár, STP), koaxiální kabely s měděným jádrem, kabely z optických vláken. První dva typy kabelů se také nazývají měděné kabely.

rozhlasové kanály pozemní a satelitní komunikace jsou tvořeny pomocí vysílače a přijímače rádiových vln. Existuje široká škála typů rádiových kanálů, které se liší jak použitým frekvenčním rozsahem, tak rozsahem kanálů. Vysílání rozhlasových pásem(dlouhé, střední a krátké vlny), tzv AM kapely, nebo rozsahy amplitudové modulace (Amplitude Modulation, AM), poskytují komunikaci na dlouhé vzdálenosti, ale při nízké rychlosti přenosu dat. Rychlejší kanály jsou ty, které používají velmi vysoké frekvenční rozsahy(Very High Frequency, VHF), která využívá frekvenční modulaci (Frequency Modulation, FM). Používá se také pro přenos dat. ultravysoká frekvenční pásma(Ultra High Frequency, UHF), také nazývané mikrovlnné rozsahy(přes 300 MHz). Při frekvencích nad 30 MHz již nejsou signály odráženy zemskou ionosférou a stabilní komunikace vyžaduje přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem. Proto takové frekvence využívají buď satelitní kanály, nebo mikrovlnné kanály, nebo místní či mobilní sítě, kde je tato podmínka splněna.