7. FÜÜSILISTE ANDMETE EDASTUSTASE

7.2. Diskreetsed andmeedastusmeetodid

Diskreetsete andmete edastamisel sidekanalite kaudu kasutatakse kahte peamist tüüpi füüsilist kodeerimist - sinusoidipõhise kandja signaal ja põhineb ristkülikukujuliste impulsside jadal. Esimest meetodit nimetatakse sageli modulatsioon või analoogmodulatsioon , rõhutades asjaolu, et kodeerimine toimub analoogsignaali parameetrite muutmise teel. Teist meetodit nimetatakse digitaalne kodeerimine . Need meetodid erinevad saadud signaali spektri laiuse ja nende rakendamiseks vajalike seadmete keerukuse poolest.

Ristkülikukujuliste impulsside kasutamisel on tekkiva signaali spekter väga lai. Siinuslaine kasutamine annab sama infoedastuskiiruse juures kitsama spektri. Modulatsiooni rakendamiseks on aga vaja keerukamaid ja kallimaid seadmeid kui ristkülikukujuliste impulsside rakendamine.

Praegu edastatakse üha enam andmeid, mis olid algselt analoogkujul - kõne, telepildid - sidekanalite kaudu diskreetsel kujul, st ühtede ja nullide jadana. Analooginformatsiooni diskreetsel kujul esitamise protsessi nimetatakse diskreetne modulatsioon .

Analoogmodulatsiooni kasutatakse diskreetsete andmete edastamiseks kitsa sagedusribaga kanalite - kõnesageduskanali (avalikud telefonivõrgud) kaudu. See kanal edastab sagedusi vahemikus 300 kuni 3400 Hz, seega on selle ribalaius 3100 Hz.

Seadet, mis täidab edastaval poolel kande-siinusmodulatsiooni ja vastuvõtupoolel demodulatsiooni funktsioone, nimetatakse nn. modem (modulaator-demodulaator).

Analoogmodulatsioon on füüsiline kodeerimismeetod, mille puhul teavet kodeeritakse sinusoidse kandesignaali amplituudi, sageduse või faasi muutmisega (joonis 27).

Kell amplituudmodulatsioon (Joonis 27, b) loogilise üksuse jaoks valitakse üks kandesageduse sinusoidi amplituudi tase ja loogilise nulli jaoks teine. Seda meetodit kasutatakse harva puhtal kujul praktikas madala mürakindluse tõttu, kuid seda kasutatakse sageli koos teist tüüpi modulatsiooniga - faasimodulatsiooniga.

Kell sagedusmodulatsioon (Joonis 27, c) lähteandmete väärtused 0 ja 1 edastatakse erinevate sagedustega sinusoidide kaudu - f 0 ja f 1,. See modulatsioonimeetod ei nõua keerulised ahelad modemites ja seda kasutatakse tavaliselt madala kiirusega modemites, mis töötavad kiirusega 300 või 1200 bps.

Kell faasimodulatsioon (joonis 27, d) andmeväärtused 0 ja 1 vastavad sama sagedusega, kuid erinevate faasidega signaalidele, näiteks 0 ja 180 kraadi või 0, 90, 180 ja 270 kraadi.

Kiired modemid kasutavad sageli kombineeritud modulatsioonimeetodeid, tavaliselt amplituudi kombineerituna faasiga.

Riis. 27. Erinevat tüüpi modulatsioonid

Saadud moduleeritud signaali spekter sõltub modulatsiooni tüübist ja kiirusest.

Potentsiaalse kodeerimise jaoks saadakse spekter otse perioodilise funktsiooni Fourier' valemitest. Kui diskreetseid andmeid edastatakse bitikiirusega N bit/s, siis koosneb spekter nullsagedusega konstantsest komponendist ja lõpmatust harmooniliste jadast sagedustega f 0, 3f 0, 5f 0, 7f 0, ..., kus f 0 = N/2. Nende harmooniliste amplituudid vähenevad üsna aeglaselt - koefitsientidega 1/3, 1/5, 1/7, ... harmoonilise f 0 amplituudist (joon. 28, a). Selle tulemusena nõuab potentsiaalse koodi spekter kvaliteetseks edastamiseks laia ribalaiust. Lisaks peate arvestama, et tegelikkuses muutub signaali spekter pidevalt sõltuvalt andmete olemusest. Seetõttu hõivab saadud potentsiaalse koodisignaali spekter suvaliste andmete edastamisel teatud 0 Hz lähedasest väärtusest kuni ligikaudu 7f 0-ni (harmoonikuid, mille sagedus on üle 7f 0, võib tähelepanuta jätta, kuna neil on väike panus saadud signaali). Kõnekanali puhul saavutatakse võimaliku kodeerimise ülempiir andmeedastuskiirusel 971 bps. Seetõttu ei kasutata kõnekanalite võimalikke koode kunagi.

Amplituudmodulatsiooni korral koosneb spekter kandesageduse siinuslainest f koos ja kaks külgharmoonilist: (f c + f m ) ja ( f c – f m), kus f m – sinusoidi infoparameetri muutumise sagedus, mis langeb kahe amplituuditaseme kasutamisel kokku andmeedastuskiirusega (joon. 28, b). Sagedus f m määrab antud kodeerimismeetodi liini mahutavuse. Madala modulatsioonisageduse korral on ka signaali spektri laius väike (võrdne 2f m ), nii et liinid ei moonuta signaale, kui selle ribalaius on suurem või võrdne 2f m . Kõnesageduskanali puhul on see modulatsioonimeetod vastuvõetav andmeedastuskiirusel kuni 3100/2=1550 bps. Kui andmete esitamiseks kasutatakse 4 amplituuditaset, suureneb kanali läbilaskevõime 3100 bps-ni.

Riis. 28. Signaalide spektrid potentsiaalse kodeerimise ajal

ja amplituudmodulatsioon

Faasi- ja sagedusmodulatsiooni korral on signaali spekter keerulisem kui amplituudmodulatsiooniga, kuna siin moodustub rohkem kui kaks külgharmoonilist, kuid need paiknevad ka põhikandesageduse suhtes sümmeetriliselt ja nende amplituudid vähenevad kiiresti. Seetõttu sobivad seda tüüpi modulatsioonid hästi ka andmeedastuseks kõnekanali kaudu.

Diskreetse teabe digitaalsel kodeerimisel kasutatakse potentsiaali ja impulsi koode. Potentsiaalsetes koodides kasutatakse loogiliste ühtede ja nullide esitamiseks ainult signaali potentsiaalset väärtust ning selle servi ei võeta arvesse. Impulsskoodid võimaldavad esitada binaarandmeid kas teatud polaarsusega impulssidena või impulsi osana - teatud suuna potentsiaalse erinevusena.

Ristkülikukujuliste impulsside kasutamisel diskreetse teabe edastamiseks on vaja valida kodeerimismeetod, mis saavutab samaaegselt mitu eesmärki:

· millel oli sama bitikiirusega saadud signaali väikseim spektri laius;

· tagatud sünkroniseerimine saatja ja vastuvõtja vahel;

· omas oskust vigu ära tunda;

· oli madal müügihind.

Kitsam signaalivahemik võimaldab saavutada samal liinil rohkem suur kiirus andmeedastus. Sageli on vaja, et signaali spekter ei sisaldaks alalisvoolu komponenti.

Saatja ja vastuvõtja sünkroniseerimine on vajalik selleks, et vastuvõtja teaks täpselt, millisel ajahetkel on vaja sideliinilt uut infot lugeda. Seda probleemi on võrkudes keerulisem lahendada kui tihedalt paiknevate seadmete vahel andmete vahetamisel, näiteks arvuti sees olevate seadmete vahel või arvuti ja printeri vahel. Seetõttu kasutatakse võrkudes nn isesünkroniseeruvaid koode, mille signaalid kannavad saatjale juhiseid selle kohta, millisel ajahetkel peaks järgmine bitt (või mitu bitti) ära tundma. Igasugune signaali järsk muutus - nn serv - võib olla hea indikaator vastuvõtja ja saatja sünkroonimiseks.

Sinusoidide kasutamisel kandesignaalina on saadud koodil isesünkroniseerumise omadus, kuna kandesageduse amplituudi muutmine võimaldab vastuvõtjal määrata sisendkoodi ilmumise hetke.

Kodeerimismeetoditele esitatavad nõuded on üksteisele vasturääkivad, seetõttu on igal allpool käsitletud populaarsel digitaalsel kodeerimismeetodil teistega võrreldes oma eelised ja puudused.

Joonisel fig. 29, a näitab potentsiaalset kodeerimismeetodit, mida nimetatakse ka kodeerimiseks nulli tagasi pöördumata (Mitte Tagasi nulli, NRZ) . Perekonnanimi peegeldab tõsiasja, et üheliste jada edastamisel ei naase signaal kellatsükli jooksul nulli. NRZ meetodit on lihtne rakendada, sellel on hea veatuvastus (kahe järsult erineva potentsiaali tõttu), kuid sellel puudub isesünkroniseerimise omadus. Pika ühtede või nullide jada edastamisel signaal liinil ei muutu, mistõttu vastuvõtja ei suuda sisendsignaalist määrata ajahetki, millal on vaja andmeid lugeda. Isegi ülitäpse kellageneraatori puhul võib vastuvõtja andmete kogumise hetkega eksida, kuna kahe generaatori sagedused pole kunagi täiesti identsed. Seetõttu võib suurtel andmeedastuskiirustel ja pikkadel ühtede või nullide jadade korral väike kella mittevastavus põhjustada terve taktitsükli vea ja sellest tulenevalt vale bitiväärtuse lugemist.

Teine NRZ-meetodi tõsine puudus on madala sagedusega komponendi olemasolu, mis läheneb nullile pikkade ühtede või nullide jadade edastamisel. Seetõttu ei toeta paljud sidekanalid, mis ei paku otsest galvaanilist ühendust vastuvõtja ja allika vahel, seda tüüpi kodeerimist. Seetõttu ei kasutata võrkudes NRZ-koodi puhtal kujul. Sellegipoolest kasutatakse selle erinevaid modifikatsioone, mis välistavad nii NRZ-koodi halva enesesünkroonimise kui ka konstantse komponendi olemasolu. NRZ koodi atraktiivsus, mille tõttu tasub seda täiustada, on põhiharmooniku f 0 üsna madal sagedus, mis võrdub N/2 Hz. Teistes kodeerimismeetodites, näiteks Manchesteris, on põhiharmoonikul kõrgem sagedus.

Riis. 29. Andmete diskreetse kodeerimise meetodid

Üks NRZ-meetodi modifikatsioone on meetod bipolaarne kodeerimine alternatiivse inversiooniga (Bipolaarne Alternatiivne märgi inversioon, AMI). See meetod (joonis 29, b) kasutab kolme potentsiaalset taset - negatiivset, nulli ja positiivset. Loogilise nulli kodeerimiseks kasutatakse nullpotentsiaali ja loogiline kodeeritakse kas positiivse või negatiivse potentsiaaliga, kusjuures iga uue ühiku potentsiaal on vastupidine eelmise potentsiaalile.

AMI-kood kõrvaldab osaliselt alalisvoolu ja NRZ-koodile omased isesünkroniseerimisprobleemid. See juhtub pikkade järjestuste edastamisel. Nendel juhtudel on liinil olev signaal NRZ-koodiga sama spektriga vastandpolariseeritud impulsside jada, mis edastavad vahelduvaid nulle ja ühtesid, st ilma konstantse komponendita ja põhiharmoonikuga N/2 Hz (kus N on andmeedastuse bitikiirus). Pikad nullide jadad on AMI koodi jaoks sama ohtlikud kui NRZ koodi jaoks – signaal degenereerub konstantseks nullamplituudiga potentsiaaliks. Seetõttu vajab AMI kood edasist täiustamist.

Üldiselt annab liini erinevate bitikombinatsioonide korral AMI-koodi kasutamine kitsama signaalispektri kui NRZ-kood ja seega suurema liinimahu. Näiteks vahelduvate ühtede ja nullide edastamisel on põhiharmooniku f 0 sagedus N/4 Hz. AMI kood pakub ka mõningaid võimalusi vigaste signaalide tuvastamiseks. Seega näitab signaali polaarsuse range vaheldumise rikkumine valeimpulsi või õige impulsi kadumist liinilt. Seda signaali nimetatakse keelatud signaal (signaal rikkumine).

AMI kood kasutab liinil mitte kahte, vaid kolme signaalitaset. Täiendav tase nõuab saatja võimsuse suurendamist ligikaudu 3 dB võrra, et tagada liinil sama bitikindlus, mis on mitme signaali olekuga koodide tavaline puudus võrreldes koodidega, mis eristavad ainult kahte olekut.

Seal on AMI-ga sarnane kood, kuid ainult kahe signaalitasemega. Nulli edastades edastab see potentsiaali, mis oli eelmises tsüklis seatud (st ei muuda seda) ja ühe edastamisel pööratakse potentsiaal vastupidiseks. Seda koodi nimetatakse potentsiaalne kood inversiooniga ühes (Mitte Tagasi juurde Null koos ühed Tagurpidi , NRZI ) . See kood on mugav juhtudel, kui kolmanda signaalitaseme kasutamine on väga ebasoovitav, näiteks optilistes kaablites, kus järjekindlalt tuvastatakse kaks signaali olekut - valgus ja vari.

Lisaks potentsiaalsetele koodidele kasutatakse võrkudes ka impulsskoode, kui andmeid esindab täisimpulss või selle osa - serv. Selle lähenemisviisi kõige lihtsam juhtum on bipolaarne pulsikood , milles ühte tähistab ühe polaarsusega impulss ja nulli teise (joonis 29, c). Iga pulss kestab pool lööki. Sellel koodil on suurepärane isesünkroonimine omadused, kuid konstantne komponent võib esineda näiteks pikkade ühtede või nullide jada edastamisel. Lisaks on selle spekter potentsiaalsete koodide omast laiem. Seega on kõigi nullide või ühtede edastamisel koodi põhiharmooniku sagedus võrdne N Hz-ga, mis on kaks korda kõrgem NRZ-koodi põhiharmoonilisest ja neli korda kõrgem AMI-koodi põhiharmoonilisest. vahelduvate ühtede ja nullide edastamisel. Liiga laia spektri tõttu kasutatakse bipolaarset impulsi koodi harva.

Kohalikes võrkudes oli kuni viimase ajani levinuim kodeerimismeetod nn Manchesteri kood (joonis 29, d). Seda kasutatakse Etherneti ja Token Ringi tehnoloogiates.

Manchesteri kood kasutab ühtede ja nullide kodeerimiseks potentsiaalset erinevust, st impulsi serva. Manchesteri kodeeringuga on iga mõõt jagatud kaheks osaks. Teave kodeeritakse potentsiaalsete langustega, mis toimuvad iga taktitsükli keskel. Üksus on kodeeritud erinevuse järgi madal tase signaal kõrgele ja null - tagumine serv. Iga taktitsükli alguses võib tekkida õhuliini signaali langus, kui peate esitama mitu ühte või nulli järjest. Kuna signaal muutub vähemalt üks kord ühe andmebiti edastustsükli jooksul, on Manchesteri koodil hea isesünkroonimine omadused. Manchesteri koodi ribalaius on kitsam kui bipolaarse impulsi ribalaius. Sellel pole ka alalisvoolu komponenti ning põhiharmooniku sagedus on halvimal juhul (ühte või nullide jada edastamisel) N Hz ja parimal juhul (vahelduvate üheliste ja nullide edastamisel) võrdub see N-ga. / 2 Hz, nagu AMI või NRZ Manchesteri koodi ribalaius on keskmiselt poolteist korda kitsam kui bipolaarsel impulsskoodil ja põhiharmooniline kõigub 3N/4 väärtuse ümber. Manchesteri koodil on bipolaarse impulsi koodi ees veel üks eelis. Viimane kasutab andmeedastuseks kolme signaalitaset, Manchesteri oma aga kahte.

Joonisel fig. 29, d näitab potentsiaalset koodi nelja signaalitasemega andmete kodeerimiseks. See on 2B1Q kood, mille nimi peegeldab selle olemust – iga kaks bitti (2B) edastatakse ühe taktitsükli jooksul nelja olekuga signaaliga (1Q). Bitipaar 00 vastab potentsiaalile -2,5 V, bitipaar 01 vastab potentsiaalile -0,833 V, paar 11 vastab potentsiaalile +0,833 V ja paar 10 vastab potentsiaalile +2,5 V. Selle kodeerimisega meetodi kohaselt on identsete bitipaaride pikkade jadade vastu võitlemiseks vaja täiendavaid meetmeid, kuna sel juhul muutub signaal konstantseks komponendiks. Bittide juhusliku põimimise korral on signaali spekter kaks korda kitsam kui NRZ-koodil, kuna sama bitikiiruse korral kahekordistub kella kestus. Seega saate koodi 2B1Q kasutades andmeid sama liini kaudu edastada kaks korda kiiremini kui AMI või NRZI koodi kasutades. Selle rakendamiseks peab aga saatja võimsus olema suurem, et vastuvõtjal oleks häirete taustal neli taset selgelt eristatav.

Diskreetsete andmete edastamisel sidekanalite kaudu kasutatakse kahte peamist tüüpi füüsilist kodeerimist -põhine sinusoidne kandesignaal ja põhineb ristkülikukujuliste impulsside jadal. Esimest meetodit nimetatakse sageli modulatsioon või analoogmodulatsioon, rõhutades asjaolu, et kodeerimine toimub analoogsignaali parameetrite muutmise teel. Teist meetodit nimetatakse tavaliselt digitaalne kodeerimine. Need meetodid erinevad saadud signaali spektri laiuse ja nende rakendamiseks vajalike seadmete keerukuse poolest.

Ristkülikukujuliste impulsside kasutamisel on tekkiva signaali spekter väga lai. See pole üllatav, kui mäletame, et ideaalse impulsi spekter on lõpmatu laiusega. Siinuslaine kasutamine annab sama teabeedastuskiiruse juures palju väiksema laiusega spektri. Siinusmodulatsiooni rakendamiseks on aga vaja keerukamaid ja kallimaid seadmeid kui ristkülikukujuliste impulsside rakendamiseks.

Praegu edastatakse üha enam andmeid, mis olid algselt analoogkujul - kõne, telepildid - sidekanalite kaudu diskreetsel kujul, see tähendab ühtede ja nullide jada kujul. Analooginformatsiooni diskreetsel kujul esitamise protsessi nimetatakse diskreetne modulatsioon. Mõisteid "modulatsioon" ja "kodeerimine" kasutatakse sageli vaheldumisi.

Kell digitaalne kodeerimine Diskreetse teabe jaoks kasutatakse potentsiaali ja impulsi koode. Potentsiaalsetes koodides kasutatakse loogiliste ühtede ja nullide esitamiseks ainult signaali potentsiaalset väärtust ning selle langusi, mis moodustavad terviklikud impulsid, ei võeta arvesse. Impulsskoodid võimaldavad esitada binaarandmeid kas teatud polaarsusega impulssidena või impulsi osana - potentsiaalse langusena teatud suunas.

Ristkülikukujuliste impulsside kasutamisel diskreetse teabe edastamiseks on vaja valida kodeerimismeetod, mis saavutaks samaaegselt mitu eesmärki: omada sama bitikiiruse juures saadava signaali väikseima spektri laiust; tagatud sünkroniseerimine saatja ja vastuvõtja vahel;

Oskus vigu ära tunda; oli madal müügihind.

Võrgud kasutavad nn isesünkroonivad koodid, mille signaalid kannavad saatjale juhiseid, millisel ajahetkel on vaja ära tunda järgmine bitt (või mitu bitti, kui kood on fokusseeritud rohkem kui kahele signaali olekule). Igasugune signaali järsk muutus - nn serv - võib olla hea indikaator vastuvõtja ja saatja sünkroonimiseks. Moonutatud andmete tuvastamine ja parandamine on füüsilise kihi vahenditega raskesti teostatav, seetõttu teevad seda tööd enamasti ülaltoodud protokollid: kanal, võrk, transport või rakendus. Teisest küljest veatuvastus sees füüsiline tase säästab aega, kuna vastuvõtja ei oota kaadri täielikku puhvrisse asetamist, vaid lükkab selle kohe pärast paigutamist tagasi. teadmised kaadri vigasetest bittidest.

Potentsiaalne kood nulli naasmata, potentsiaalne kodeerimismeetod, mida nimetatakse ka kodeerimiseks nulli naasmata (Mitte Tagasi juurde Null, NRZ). Perekonnanimi peegeldab tõsiasja, et ühtede jada edastamisel ei naase signaal taktitsükli jooksul nulli (nagu allpool näeme, toimub sel juhul muude kodeerimismeetodite puhul tagasipöördumine nulli). NRZ-meetodit on lihtne rakendada, sellel on hea veatuvastus (kahe järsult erineva potentsiaali tõttu), kuid sellel puudub isesünkroniseerimise omadus. Pika ühtede või nullide jada edastamisel signaal liinil ei muutu, mistõttu vastuvõtja ei suuda sisendsignaalist määrata ajahetki, millal on vaja andmeid uuesti lugeda. Isegi ülitäpse kellageneraatori puhul võib vastuvõtja andmete kogumise hetkega eksida, kuna kahe generaatori sagedused pole kunagi täiesti identsed. Seetõttu võib suurtel andmeedastuskiirustel ja pikkadel ühtede või nullide jadade korral väike kella mittevastavus põhjustada terve taktitsükli vea ja sellest tulenevalt vale bitiväärtuse lugemist.

Bipolaarne kodeerimismeetod alternatiivse inversiooniga. Üks NRZ-meetodi modifikatsioone on bipolaarne kodeerimine alternatiivse inversiooniga (Bipolaarne Alternatiivne Mark Inversioon, AMI). See meetod kasutab kolme potentsiaalset taset – negatiivset, nulli ja positiivset. Loogilise nulli kodeerimiseks kasutatakse nullpotentsiaali ja loogiline kodeeritakse kas positiivse või negatiivse potentsiaaliga, kusjuures iga uue ühiku potentsiaal on vastupidine eelmise potentsiaalile. Seega näitab signaali polaarsuse range vaheldumise rikkumine valeimpulsi või õige impulsi kadumist liinilt. Kutsutakse vale polaarsusega signaali keelatud signaal (signaal rikkumine). AMI kood kasutab liinil mitte kahte, vaid kolme signaalitaset. Täiendav kiht nõuab saatja võimsuse suurendamist ligikaudu 3 dB võrra, et tagada liinil sama bititäpsus, mis on mitme signaali olekuga koodide tavaline puudus võrreldes koodidega, mis eristavad ainult kahte olekut.

Potentsiaalne kood inversiooniga üks. Seal on AMI-ga sarnane kood, kuid ainult kahe signaalitasemega. Nulli edastades edastab see potentsiaali, mis oli eelmises tsüklis seatud (st ei muuda seda) ja ühe edastamisel pööratakse potentsiaal vastupidiseks. Seda koodi nimetatakse potentsiaalne kood inversiooniga ühes (Mitte Tagasi juurde Null koos ühed Tagurpidi, NRZI). See kood on mugav juhtudel, kui kolmanda signaalitaseme kasutamine on väga ebasoovitav, näiteks optilistes kaablites, kus kaks signaali olekut - valgust ja pimedust - on stabiilselt tuvastatud.

Bipolaarne impulsi kood Lisaks potentsiaalsetele koodidele kasutatakse võrkudes ka impulsskoode, kui andmeid esindab täisimpulss või osa sellest - esiosa. Selle lähenemisviisi kõige lihtsam juhtum on bipolaarne pulsikood, milles ühte esindab ühe polaarsusega impulss ja nulli teise polaarsusega . Iga pulss kestab pool lööki. Sellisel koodil on suurepärased isesünkroniseerivad omadused, kuid konstantne komponent võib esineda näiteks pika ühtede või nullide jada edastamisel. Lisaks on selle spekter potentsiaalsete koodide omast laiem. Seega on kõigi nullide või ühtede edastamisel koodi põhiharmooniku sagedus võrdne NHz-ga, mis on kaks korda kõrgem NRZ-koodi põhiharmoonilisest ja neli korda suurem AMI-koodi põhiharmoonilisest, kui vahelduvate ühtede ja nullide edastamine. Liiga laia spektri tõttu kasutatakse bipolaarset impulsi koodi harva.

Manchesteri kood. Kohalikes võrkudes oli kuni viimase ajani levinuim kodeerimismeetod nn Manchesteri kood. Seda kasutatakse Etherneti ja TokenRingi tehnoloogiates. Manchesteri kood kasutab ühtede ja nullide kodeerimiseks potentsiaalset erinevust, st impulsi serva. Manchesteri kodeeringuga on iga mõõt jagatud kaheks osaks. Teave kodeeritakse potentsiaalsete langustega, mis toimuvad iga taktitsükli keskel. Üksus on kodeeritud servaga madalast signaalitasemest kõrgele ja null kodeeritakse vastupidise servaga. Iga taktitsükli alguses võib tekkida õhuliini signaali langus, kui peate esitama mitu ühte või nulli järjest. Kuna signaal muutub vähemalt korra ühe andmebiti edastustsükli jooksul, on Manchesteri koodil head isesünkroniseerivad omadused. Manchesteri koodi ribalaius on kitsam kui bipolaarse impulsi ribalaius. Manchesteri koodi ribalaius on keskmiselt poolteist korda kitsam kui bipolaarsel impulsskoodil ja põhiharmooniline kõigub 3N/4 väärtuse ümber. Manchesteri koodil on bipolaarse impulsi koodi ees veel üks eelis. Viimane kasutab andmeedastuseks kolme ja Manchesteri oma kahte.

Potentsiaalne kood 2B 1Q. Nelja signaalitasemega potentsiaalkood andmete kodeerimiseks. See on kood 2 IN 1K, mille nimi peegeldab selle olemust - iga kaks bitti (2B) edastatakse ühes taktitsüklis nelja olekuga signaaliga (1Q). Bitipaar 00 vastab potentsiaalile -2,5 V, bitipaar 01 vastab potentsiaalile -0,833 V, paar 11 vastab potentsiaalile +0,833 V ja paar 10 vastab potentsiaalile +2,5 V. Selle kodeerimismeetodi puhul on identsete bitipaaride pikkade jadade käsitlemiseks vaja täiendavaid meetmeid, kuna sel juhul muutub signaal konstantseks komponendiks. Bittide juhusliku vaheldumise korral on signaali spekter kaks korda kitsam kui NRZ-koodil, kuna sama bitikiiruse korral kahekordistub kella kestus. Seega saate 2B 1Q koodi kasutades andmeid sama liini kaudu üle kanda kaks korda kiiremini kui AMI või NRZI koodi kasutades. Selle rakendamiseks peab aga saatja võimsus olema suurem, et vastuvõtjal oleks häirete taustal neli taset selgelt eristatav.

Loogiline kodeerimine Loogilist kodeerimist kasutatakse potentsiaalsete koodide, nagu AMI, NRZI või 2Q.1B, täiustamiseks. Loogiline kodeerimine peab asendama pikad bittide jadad, mis viivad konstantse potentsiaalini, vahelduvatega. Nagu eespool märgitud, iseloomustab loogilist kodeerimist kaks meetodit -. üleliigsed koodid ja skrambleerimine.

Üleliigsed koodid põhinevad algse bitijada jagamisel tükkideks, mida sageli nimetatakse sümboliteks. Seejärel asendatakse iga algne märk uuega, millel on originaalist rohkem bitte.

Antud liinivõimsuse tagamiseks peab üleliigset koodi kasutav saatja töötama kõrgendatud taktsagedusel. Seega 4V/5V koodide edastamiseks kiirusega 100 Mb/s peab saatja töötama 125 MHz taktsagedusel. Sel juhul laieneb liinil oleva signaali spekter võrreldes juhtumiga, kui mööda joont edastatakse puhas, mitteliigne kood. Sellegipoolest osutub üleliigse potentsiaalkoodi spekter kitsamaks kui Manchesteri koodi spekter, mis õigustab loogilise kodeerimise täiendavat etappi, aga ka vastuvõtja ja saatja töötamist suurenenud taktsagedusel.

Segistamine. Veel üks loogilise kodeerimise viis on andmete segamine skrambliga enne nende potentsiaalset koodi kasutades reale edastamist. Skrambleerimismeetodid hõlmavad saadud koodi bittide kaupa arvutamist lähtekoodi bittide ja eelnevate taktitsüklite käigus saadud koodi bittide põhjal. Näiteks võib skrambel rakendada järgmist seost:

Asünkroonne ja sünkroonne ülekanne

Füüsilisel kihil andmete vahetamisel on teabe ühikuks bitt, seega säilitab füüsiline kiht alati vastuvõtja ja saatja vahel bittide sünkroniseerimise. Tavaliselt piisab sünkroniseerimise tagamisest neil kahel tasemel – biti ja kaadri vahel, et saatja ja vastuvõtja saaksid tagada stabiilse infovahetuse. Kui aga sideliini kvaliteet on halb (tavaliselt kehtib see telefoni sissehelistamiskanalite kohta), võetakse baitide tasemel kasutusele täiendavad sünkroniseerimisvahendid, et vähendada seadmete maksumust ja suurendada andmeedastuse töökindlust.

Seda töörežiimi nimetatakse asünkroonne või start-stopp. Asünkroonrežiimis on iga andmebaidiga kaasas spetsiaalsed käivitus- ja seiskamissignaalid. Nende signaalide eesmärk on esiteks teavitada vastuvõtjat andmete saabumisest ja teiseks anda vastuvõtjale piisavalt aega mõne sünkroniseerimisega seotud funktsiooni täitmiseks enne järgmise baidi saabumist. Stardisignaali kestus on üks taktintervall ja stoppsignaal võib kesta üks, poolteist või kaks taktiperioodi, seega öeldakse, et stoppsignaalina kasutatakse ühte, pooltteist või kahte bitti , kuigi need signaalid ei esinda kasutaja bitte.

Sünkroonses edastusrežiimis ei ole iga baitide paari vahel start-stopp bitte. järeldused

Diskreetsete andmete edastamisel telefonis kasutatava kitsariba kõnesageduskanali kaudu on sobivaimad meetodid analoogmodulatsioon, mille puhul kandesiinusoidi moduleeritakse algse kahendnumbrite jadaga. Seda toimingut teostavad spetsiaalsed seadmed - modemid.

Madala kiirusega andmeedastuseks kasutatakse kande sinusoidi sageduse muutust. Suurema kiirusega modemid töötavad kombineeritud (QAM) meetodite abil, mida iseloomustavad 4 kande sinusoidi amplituudi taset ja 8 faasitaset. Kõiki QAM-meetodi 32 võimalikust kombinatsioonist ei kasutata andmeedastuseks, keelatud kombinatsioonid võimaldavad tuvastada rikutud andmeid füüsilisel tasandil.

Lairiba sidekanalitel kasutatakse potentsiaali ja impulsi kodeerimise meetodeid, mille puhul andmed on esindatud erineva tasemega konstantse signaalipotentsiaali või impulsi polaarsustega või tema ees.

Potentsiaalsete koodide kasutamisel muutub vastuvõtja ja saatjaga sünkroniseerimise ülesanne eriti oluliseks, kuna pikkade nullide või ühtede jadade edastamisel vastuvõtja sisendis olev signaal ei muutu ja vastuvõtjal on raske kindlaks teha, millal on vastuvõtja. järgmise andmebiti korjamine.

Lihtsaim potentsiaalkood on nullile tagasi pöörduv (NRZ) kood, kuid see ei ole isekellav ja toodab alalisvoolukomponenti.

Kõige populaarsem impulsskood on Manchesteri kood, milles teavet kannab signaali languse suund iga taktitsükli keskel. Manchesteri koodi kasutatakse Etherneti ja TokenRingi tehnoloogiates.

Potentsiaalse NRZ-koodi omaduste parandamiseks kasutatakse loogilisi kodeerimismeetodeid, mis välistavad pikad nullide jadad. Need meetodid põhinevad:

Üleliigsete bittide lisamisest lähteandmetesse (4B/5B tüüpi koodid);

Lähteandmete skrambleerimine (koodid nagu 2B 1Q).

Täiustatud potentsiaalsete koodide spekter on kitsam kui impulsskoodidel, mistõttu neid kasutatakse kiiretes tehnoloogiates, nagu FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet.

Risttalk liini lähiotsas – määrab kaabli mürakindluse sisemiste müraallikate suhtes. Tavaliselt hinnatakse neid mitmest keerdpaarist koosneva kaabli suhtes, kui ühe paari vastastikused häired võivad jõuda oluliste väärtusteni ja tekitada kasulikule signaalile vastavaid sisemisi häireid.

Andmeedastuse usaldusväärsus(või bitivea määr) iseloomustab iga edastatud andmebiti riknemise tõenäosust. Infosignaalide moonutamise põhjused on liinil esinevad häired ja piiratud ribalaius. Seetõttu saavutatakse andmeedastuse usaldusväärsuse suurendamine liini mürakindluse suurendamise, kaabli läbirääkimise taseme vähendamise ja lairiba sideliinide kasutamisega.

Tavalistele kaabelsideliinidele ilma täiendavaid vahendeid veakaitse, andmete edastamise usaldusväärsus on reeglina 10 -4 -10 -6. See tähendab, et keskmiselt 10 4 või 10 6 edastatud bitist moondub ühe biti väärtus.

Sideliini seadmed(andmeedastusseade – ATD) on ääreseade, mis ühendab arvutid otse sideliiniga. See on osa sideliinist ja töötab tavaliselt füüsilisel tasandil, tagades vajaliku kuju ja võimsusega signaali edastamise ja vastuvõtmise. ADF-ide näideteks on modemid, adapterid, analoog-digitaal- ja digitaal-analoogmuundurid.

ADF ei sisalda kasutaja andmeterminali (DTE), mis genereerib andmeid sideliini kaudu edastamiseks ja on otse ADF-iga ühendatud. DTE sisaldab näiteks kohaliku võrgu ruuterit. Pange tähele, et seadmete jagamine APD ja DOD klassidesse on üsna meelevaldne.

Kaugsideliinidel kasutatakse vaheseadmeid, mis lahendavad kaks peamist probleemi: infosignaalide kvaliteedi (nende kuju, võimsus, kestus) parandamine ja püsiva liitkanali (end-to-end kanal) loomine kahe vahelise suhtluse jaoks. võrgu abonendid. LCS-is ei kasutata vaheseadmeid, kui füüsilise andmekandja (kaablid, raadioeeter) pikkus on lühike, nii et signaale ühest võrguadapterist teise saab edastada ilma nende parameetrite vahepealse taastamiseta.

IN ülemaailmsed võrgud kvaliteetne signaaliedastus on tagatud sadade ja tuhandete kilomeetrite ulatuses. Seetõttu paigaldatakse võimendid teatud vahemaadele. Lõppliini loomiseks kahe abonendi vahel kasutatakse multipleksereid, demultipleksereid ja lüliteid.

Sidekanali vaheseade on kasutajale läbipaistev (ta ei märka seda), kuigi tegelikkuses moodustab see keeruka võrgu nn. esmane võrk ning on aluseks arvuti-, telefoni- ja muude võrkude ehitamisel.

Eristama analoog- ja digitaalsideliinid, mis kasutavad erinevat tüüpi vaheseadmeid. Analoogliinides on vaheseadmed ette nähtud pideva väärtusvahemikuga analoogsignaalide võimendamiseks. Kiiretes analoogkanalites rakendatakse sagedusmultipleksimise tehnikat, kui mitu madala kiirusega analoog-abonendikanalit multipleksitakse üheks kiireks kanaliks. Digitaalsetes sidekanalites, kus infosignaalid ristkülikukujuline millel on piiratud arv olekuid, vaheseadmed parandavad signaalide kuju ja taastavad nende kordusperioodi. See pakub kiiret haridust digitaalsed kanalid, mis töötab kanalite ajamultipleksimise põhimõttel, kui igale väikese kiirusega kanalile eraldatakse teatud osa kiire kanali ajast.

Diskreetsete arvutiandmete edastamisel digitaalsete sideliinide kaudu määratletakse füüsilise kihi protokoll, kuna liini poolt edastatavate infosignaalide parameetrid on standarditud, kuid analoogliinide kaudu edastamisel seda ei määratleta, kuna infosignaalidel on suvaline kuju ja andmeedastusseadmete poolt ühtede ja nullide esitamise meetodiga pole midagi pistmist.nõudeid pole.

Sidevõrkudes on rakendust leidnud: teabe edastamise režiimid:

· simpleks, kui saatja ja vastuvõtja on ühendatud ühe sidekanali kaudu, mille kaudu edastatakse teavet ainult ühes suunas (see on tüüpiline televisiooni sidevõrkudele);

· pooldupleks, kui kaks sidesõlme on samuti ühendatud ühe kanali kaudu, mille kaudu edastatakse teavet vaheldumisi ühes suunas ja seejärel vastassuunas (see on tüüpiline info-viite-, päringu-vastussüsteemidele);

· dupleks, kui kaks sidesõlme on ühendatud kahe kanali kaudu (edasisuunaline sidekanal ja vastaskanal), mille kaudu edastatakse infot samaaegselt vastassuundades. Duplekskanaleid kasutatakse otsustus- ja infotagasiside süsteemides.

Kommuteeritud ja spetsiaalsed sidekanalid. TSS-is eristatakse spetsiaalseid (mittelülitatavaid) sidekanaleid ja neid, millel on nende kanalite kaudu teabeedastuse ajaks ümberlülitus.

Spetsiaalsete sidekanalite kasutamisel on sidesõlmede transiiverseadmed pidevalt üksteisega ühendatud. See tagab süsteemi kõrge valmisoleku teabe edastamiseks, rohkemgi kõrge kvaliteet side, suurte liiklusmahtude tugi. Spetsiaalsete sidekanalitega võrkude opereerimise suhteliselt kõrgete kulude tõttu saavutatakse nende tasuvus ainult siis, kui kanalid on piisavalt täis koormatud.

Kommuteeritud sidekanaleid, mis on loodud ainult kindla teabehulga edastamise ajaks, iseloomustab suur paindlikkus ja suhteliselt madal hind (väikese liiklusmahuga). Selliste kanalite puudused: ajakaotus ümberlülitamiseks (abonentidevahelise side loomiseks), blokeerimise võimalus sideliini teatud osade hõivatuse tõttu, madalam sidekvaliteet, kõrged kulud märkimisväärse liiklusmahuga.

Sideliini kaudu edastatav lähteteave võib olla kas diskreetne (arvutiväljundandmed) või analoog (kõne, telepildid).

Diskreetsete andmete edastamine põhineb kahte tüüpi füüsilise kodeerimise kasutamisel:

A) analoogmodulatsioon kui kodeerimine toimub sinusoidse kandesignaali parameetrite muutmisega;

b) digitaalne kodeerimine muutes ristkülikukujuliste infoimpulsside jada tasemeid.

Analoogmodulatsiooni tulemuseks on signaali spekter, mille laius on palju väiksem kui digitaalse kodeerimise puhul sama infoedastuskiirusega, kuid selle rakendamine nõuab keerukamaid ja kallimaid seadmeid.

Praegu edastatakse analoogkujul lähteandmeid üha enam sidekanalite kaudu diskreetsel kujul (ühte ja nullide jadana), s.t. diskreetne modulatsioon analoogsignaalid.

Analoogmodulatsioon. Seda kasutatakse diskreetsete andmete edastamiseks kitsa sagedusribaga kanalite kaudu, mille tüüpiliseks esindajaks on telefonivõrkude kasutajatele pakutav kõnesageduskanal. See kanal edastab signaale sagedusega 300 kuni 3400 Hz, st selle ribalaius on 3100 Hz. See riba on vastuvõetava kvaliteediga kõne edastamiseks täiesti piisav. Kõnekanali piiratud ribalaius on seotud multipleksimise ja kanalite vahetamise seadmete kasutamisega telefonivõrkudes.

Enne diskreetsete andmete edastamist moduleeritakse kahendnumbrite algse jada kandesiinuslaine edastaval poolel modulaator-demodulaatori (modemi) abil. Pöördkonversiooni (demodulatsiooni) teostab vastuvõttev modem.

Digitaalsete andmete analoogvormingusse teisendamiseks on kolm võimalust või analoogmodulatsiooni kolm meetodit:

amplituudmodulatsioon, kui muutub ainult kandja amplituud sinusoidsed võnkumised vastavalt edastatavate infobittide järjestusele: näiteks ühiku edastamisel seatakse võnkeamplituud suureks ja nulli edastades on see väike või puudub kandesignaal üldse;

· sagedusmodulatsioon, kui moduleerivate signaalide (edatavate infobittide) mõjul muutub ainult siinusvõnkumiste kandja sagedus: näiteks nulli edastamisel on see madal, ühe edastamisel kõrge;

· faasimodulatsioon, kui vastavalt edastatavate infobittide jadale muutub ainult siinusvõnkumiste kandja faas: liikudes signaalilt 1 signaalile 0 või vastupidi, muutub faas 180°.

Puhtal kujul kasutatakse amplituudmodulatsiooni madala mürakindluse tõttu praktikas harva. Sagedusmodulatsioon ei vaja modemites keerulist vooluringi ja seda kasutatakse tavaliselt madala kiirusega modemites, mis töötavad kiirusel 300 või 1200 bps. Andmeedastuskiiruse kasv saavutatakse kombineeritud modulatsioonimeetodite abil, sageli amplituudi kombinatsioonis faasiga.

Analoogmeetod diskreetne andmeedastus tagab lairibaedastuse, kasutades ühes kanalis erinevate kandesagedustega signaale. See tagab suhtluse suur kogus abonendid (iga abonendipaar töötab oma sagedusel).

Digitaalne kodeerimine. Diskreetse teabe digitaalsel kodeerimisel kasutatakse kahte tüüpi koode:

a) potentsiaalikoodid, kui informatsiooni ühtede ja nullide esitamiseks kasutatakse ainult signaali potentsiaali väärtust ning selle langusi ei võeta arvesse;

b) impulsskoodid, kui binaarandmeid esitatakse kas teatud polaarsusega impulsside või teatud suunas potentsiaalilangustega.

Diskreetse teabe digitaalse kodeerimise meetodite suhtes kehtivad järgmised nõuded, kui binaarsignaalide esitamiseks kasutatakse ristkülikukujulisi impulsse:

· saatja ja vastuvõtja vahelise sünkroniseerimise tagamine;

· tekkiva signaali väikseima spektri laiuse tagamine sama bitikiirusega (kuna kitsam signaalide spekter võimaldab sama ribalaiusega liinil saavutada suuremat andmeedastuskiirust);

· võime tuvastada edastatud andmetes vigu;

· suhteliselt madal rakendamiskulu.

Füüsiline kiht tähendab ainult moonutatud andmete tuvastamist (tõrketuvastus), mis säästab aega, kuna vastuvõtja, ootamata vastuvõetud kaadri täielikku puhvrisse paigutamist, lükkab selle kohe tagasi, tuvastades kaadris olevad vigased bitid. Keerulisemat toimingut – moonutatud andmete korrigeerimist – teostavad kõrgema taseme protokollid: kanal, võrk, transport või rakendus.

Sünkroniseerimine saatja ja vastuvõtja vahel on vajalik selleks, et vastuvõtja teaks täpselt, millal saabuvaid andmeid lugeda. Kellasignaalid häälestavad vastuvõtja edastatavale sõnumile ja hoiavad vastuvõtja sünkroonis sissetulevate andmebittidega. Sünkroonimisprobleem on hõlpsasti lahendatav teabe edastamisel lühikesed vahemaad(arvuti sees plokkide vahel, arvuti ja printeri vahel) kasutades eraldi kellatavat sideliini: infot loetakse alles järgmise taktimpulsi saabumisel. Arvutivõrkudes keelduvad nad taktimpulsside kasutamisest kahel põhjusel: juhtide säästmise huvides kallites kaablites ja juhtmete omaduste heterogeensuse tõttu (suurte vahemaade korral võib signaali ebaühtlane levimiskiirus põhjustada signaali desünkroniseerimist). taktimpulsid kellareal ja infoimpulsid põhireal , mille tulemusena jäetakse andmebitt kas vahele või loetakse uuesti).

Praegu on saatja ja vastuvõtja sünkroniseerimine võrkudes saavutatud kasutades isesünkroonivad koodid(SK). Edastatavate andmete kodeerimine CS-i abil on tagada kanali infosignaali tasemete regulaarsed ja sagedased muutused (üleminekud). Iga signaalitaseme üleminekut kõrgelt madalale või vastupidi kasutatakse vastuvõtja reguleerimiseks. Parimad signaalid on need, mis pakuvad signaalitaseme üleminekuid vähemalt korra ühe teabebiti vastuvõtmiseks vajaliku ajavahemiku jooksul. Mida sagedasemad on signaalitaseme üleminekud, seda usaldusväärsem on vastuvõtja sünkroniseerimine ja seda kindlamalt tuvastatakse vastuvõetud andmebitid.

Diskreetse teabe digitaalse kodeerimise meetodite täpsustatud nõuded on teatud määral üksteisele vasturääkivad, seetõttu on igal allpool käsitletud kodeerimismeetodil teistega võrreldes oma eelised ja puudused.

Iseajastatud koodid. Kõige tavalisemad on järgmised SC:

· potentsiaalne kood ilma nulli tagasi pöördumata (NRZ – Non Return to Zero);

· bipolaarne impulsi kood (RZ kood);

· Manchesteri kood;

· bipolaarne kood vahelduva taseme inversiooniga.

Joonisel fig. 32 näitab neid SK-sid kasutava sõnumi 0101100 kodeerimisskeeme.

Riis. 32. Sõnumite kodeerimisskeemid, mis kasutavad isesünkroniseerivaid koode

2 Füüsilise kihi funktsioonid Bittide kujutamine elektriliste/optiliste signaalidega Bittide kodeerimine Bittide sünkroniseerimine Bittide edastamine/vastuvõtmine füüsiliste sidekanalite kaudu Koordineerimine füüsilise keskkonnaga Edastuskiirus Vahemik Signaalitasemed, pistikud Kõigis võrguseadmetes Riistvaraline teostus ( Võrguadapterid) Näide: 10 BaseT – UTP cat 3, 100 oomi, 100 m, 10 Mbit/s, MII kood, RJ-45

5 Andmeedastusseadmed Konverteri teade - El. signaali kodeerija (tihendus, paranduskoodid) Modulaator Vaheseadmed Sidekvaliteedi parandamine - (Võimendi) Komposiitkanali loomine - (Switch) Kanalite multipleksimine - (Multiplekser) (PA võib LAN-is puududa)

6 Sideliinide põhiomadused Läbilaskevõime (protokoll) Andmeedastuse usaldusväärsus (protokoll) Levikuviivitus Amplituud-sagedusreaktsioon (AFC) Ribalaius Sumbumine Mürakindlus Ristkõne liini lähiotsas Ühikuhind

9 Sumbumine A – üks punkt sageduskarakterisel A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin detsiBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin detsiBel (dB) q Näide 1: Pin = 10 mW , Pout = 5 mW Sumbumine = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q Näide 2: UTP cat 5 Sumbumine >= -23,6 dB F= 100 MHz, L= 100 M Tavaliselt tähistatakse A signaali põhisageduse jaoks = -23,6 dB F= 100 MHz, L= 100 M Tavaliselt tähistatakse põhisignaali sageduse jaoks A

11 Mürakindlus Fiiberoptilised liinid Kaabliliinid Juhtmega õhuliinid Raadioliinid (varjestus, keerdumine) Väliste häirete häirekindlus Sisemiste häirete suhtes vastupidavus Lähiotsa ülekõnede sumbumine (NEXT) Kaugotsa ülekõnede summutus (FEXT) (FEXT - kaks paari ühes suunas )

12 Near End Cross Talk kaotus – NEXT Mitme paariga kaablite jaoks NEXT = 10 log Pout/Pin dB NEXT = NEXT (P) UTP 5: NEXT

13 Andmeedastuse usaldusväärsus Bit Error Rate – BER Andmebittide riknemise tõenäosus Põhjused: välised ja sisemised häired, kitsas ribalaius Võitlus: mürakindluse suurendamine, NEXT häirete vähendamine, ribalaiuse laiendamine Keerdpaar BER ~ Fiiberoptiline kaabel BER ~ Täiendavad kaitsevahendid puuduvad :: paranduskoodid, kordamisega protokollid

16 Keerdpaar Keerdpaar (TP) fooliumekraan punutud traatekraan isoleeritud traat väliskest UTP Varjestamata keerdpaar, 1. kategooria, UTP kassipaarid ümbrises STP varjestatud keerdpaar Tüübid Tüübid 1…9 Igal paaril on oma ekraan Igal paaril on oma aste keerdud, oma värv Mürakindlus Kulud Paigaldamise keerukus

18 Fiiberoptika Kiire täielik sisepeegeldus kahe kandja liidesel n1 > n2 - (murdumisnäitaja) n1 n2 n2 - (murdumisnäitaja) n1 n2"> n2 - (murdumisnäitaja) n1 n2"> n2 - (murdumisnäitaja) n1 n2" title="18 Fiber Optics Kiire täielik sisepeegeldus kahe piiril meedia n1 > n2 - (murdumisnäitaja) n1 n2"> title="18 Fiiberoptika Kiire täielik sisepeegeldus kahe kandja liidesel n1 > n2 - (murdumisnäitaja) n1 n2"> !}

22 Fiiberoptiline kaabel Multi Mode Fiber MMF50/125, 62.5/125, ühemoodiline FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz – 100 km BaseLH5000 km – 1 Gbit/s (2005)

23 Optilised signaaliallikad Kanal: allikas - kandja - vastuvõtja (detektor) Allikad LED (Light Emitting Diode) nm mittekoherentne allikas - MMF Pooljuhtlaser koherentne allikas - SMF - Võimsus = f (t o) Detektorid Fotodioodid, pin-dioodid, laviinidioodid

25 Struktureeritud kaabeldussüsteemid - SCS Struktureeritud kaabeldussüsteem - SCS Esimesed LAN-id - erinevad kaablid ja topoloogiad SCS kaablisüsteemi ühendamine - avatud kaabeldustaristu LAN (allsüsteemid, komponendid, liidesed) - sõltumatus võrgutehnoloogia- LAN-kaablid, teler, turvasüsteemid jne. - universaalne kaabeldus ilma viiteta konkreetsele võrgutehnoloogiale - Konstruktor

27 SCS standardid (põhi) EIA/TIA-568A Ärihoonete telekommunikatsiooni juhtmestiku standard (USA) CENELEC EN50173 Üldiste kaabeldusskeemide jõudlusnõuded (Euroopa) ISO/IEC IS Infotehnoloogia – Üldkaabeldus kliendiruumide kaabelduse jaoks Iga alamsüsteemi jaoks: andmeedastusmeedium . Topoloogia Lubatud kaugused (kaabli pikkused) Kasutajaliides. Kaablid ja ühendusseadmed. Läbilaskevõime (jõudlus). Paigalduspraktika (horisontaalne alamsüsteem - UTP, täht, 100 m...)

28 Traadita side Traadita edastus Eelised: mugavus, ligipääsmatud alad, liikuvus. kiire kasutuselevõtt... Puudused: kõrge häirete tase (erivahendid: koodid, modulatsioon...), raskused mõne vahemiku kasutamisel Sideliin: saatja - meedium - vastuvõtja LAN-i omadused ~ F(Δf, fн);

34 2. Mobiiltelefoni Territooriumi jagamine rakkudeks Sageduste taaskasutus Madal võimsus (mõõtmed) Kesklinnas - tugijaam Euroopa - Globaalne mobiilsidesüsteem - GSM Wireless telefoniside 1. Madala võimsusega raadiojaam – (telefoni-baas, 300m) DECT Digital European Cordless Telecommunication Roaming – ühelt vahetamine tuumikvõrk teisele - alus mobiilside

35 Satelliidi side Satelliidi baasil (reflektor-võimendi) Transiiverid - transponderid H~50 MHz (1 satelliit ~ 20 transpondrit) Sagedusvahemikud: C. Ku, Ka C - Alla 3,7 - 4,2 GHz Üles 5,925-6,425 GHz Ku - Alla 11,7–12,2 GHz Üles 14,0–14,5 GHz Ka – Alla 17,7–21,7 GHz Üles 27,5–30,5 GHz

36 Satelliitside. Satelliidi tüübid Satelliitside: mikrolaine - vaatevälja Geostatsionaarne Suur katvus Fikseeritud, Vähe kulumist Repiiter satelliit, levi, odav, hind ei sõltu kaugusest, Vahetu ühenduse loomine (Mil) Tz=300ms Madal turvalisus, Algselt suur antenn (aga VSAT) Keskmise orbiidi km globaalne positsioneerimissüsteem GPS - 24 satelliiti Madala orbiidi km madala katvusega madala latentsusega Interneti-juurdepääs

40 Spread Spectrum Technique Spetsiaalsed meetodid moduleerimine ja kodeerimine traadita side C (bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Võimsuse vähendamine Mürakindlus Stealth OFDM, FHSS (Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Lehekülg 27 alates 27 Andmeedastuse füüsiline alus(Sideliinid,)

Andmeedastuse füüsiline alus

Igasugune võrgutehnoloogia peab tagama diskreetsete andmete usaldusväärse ja kiire edastamise sideliinide kaudu. Kuigi tehnoloogiate vahel on suuri erinevusi, põhinevad need diskreetse andmeedastuse ühistel põhimõtetel. Need põhimõtted sisalduvad binaarsete ja nullide esitamise meetodites, kasutades impulss- või sinusoidseid signaale erineva füüsilise iseloomuga sideliinides, vigade tuvastamise ja parandamise meetodeid, tihendusmeetodeid ja lülitusmeetodeid.

Joonedside

Peamised võrgud, liinid ja sidekanalid

Kirjeldades tehniline süsteem, mis edastab teavet võrgusõlmede vahel, võib kirjandusest leida mitmeid nimetusi: sideliin, liitkanal, kanal, link. Sageli kasutatakse neid termineid vaheldumisi ja paljudel juhtudel ei tekita see probleeme. Samas on nende kasutamisel ka spetsiifikat.

Link(link) on segment, mis pakub andmeedastust kahe naabervõrgusõlme vahel. See tähendab, et link ei sisalda vahepealseid lülitus- ja multipleksiseadmeid.

Kanal(kanal) tähistab enamasti seda osa lingi ribalaiusest, mida kasutatakse ümberlülitamise ajal iseseisvalt. Näiteks võib primaarse võrgu link koosneda 30 kanalist, millest igaühel on läbilaskevõime 64 Kbps.

Komposiitkanal(ahel) on tee võrgu kahe lõppsõlme vahel. Komposiitkanali moodustavad üksikud vahelülid ja sisemised ühendused lülitites. Sageli jäetakse epiteet "komposiit" välja ja terminit "kanal" kasutatakse nii liitkanali kui ka naabersõlmede vahelise kanali tähistamiseks, st lingi sees.

Sideliin saab kasutada mis tahes muu kolme termini sünonüümina.

Joonisel fig. kuvatakse kaks sideliini valikut. Esimesel juhul ( A) liin koosneb mitmekümne meetri pikkusest kaablilõigust ja on lüli. Teisel juhul (b) on sideliin komposiitkanal, mis on paigutatud ahelkommutatsioonivõrku. Selline võrk võiks olla esmane võrk või telefonivõrku.

Kuid selleks arvutivõrk see joon kujutab endast linki, kuna see ühendab kahte kõrvutiasetsevat sõlme ja kõik vahetatavad vaheseadmed on nendele sõlmedele läbipaistvad. Siin on ilmne arvutispetsialistide ja esmaste võrguspetsialistide vastastikuse arusaamatuse põhjus terminite tasandil.

Primaarvõrgud on loodud spetsiaalselt selleks, et pakkuda andmeedastuskanali teenuseid arvuti- ja telefonivõrkudele, mis sellistel juhtudel väidetavalt töötavad primaarsete võrkude peal ja on ülekattevõrgud.

Sideliinide klassifikatsioon

Sideliin koosneb üldjuhul füüsilisest andmekandjast, mille kaudu edastatakse elektrilisi infosignaale, andmeedastusseadmeid ja vaheseadmeid. Füüsiline andmeedastuskandja (füüsiline andmekandja) võib olla kaabel, see tähendab juhtmete komplekt, isoleer- ja kaitsekestad ning ühenduspistikud, aga ka maa atmosfäär või kosmos, mille kaudu levivad elektromagnetlained.

Esimesel juhul räägime juhtmega keskkond, ja teises - umbes juhtmevaba.

Kaasaegsetes telekommunikatsioonisüsteemides edastatakse teavet kasutades elektrivool või pinge, raadiosignaalid või valgussignaalid- kõik need füüsikalised protsessid kujutavad endast erineva sagedusega elektromagnetvälja võnkumisi.

Juhtmega (õhu)liinidühendused on ilma isoleeriva või varjestava punutiseta juhtmed, mis asetatakse postide vahele ja ripuvad õhus. Ka lähiminevikus olid sellised sideliinid peamised telefoni- või telegraafisignaalide edastamiseks. Tänapäeval asenduvad juhtmega sideliinid kiiresti kaabelliinidega. Kuid mõnel pool on need endiselt alles ja muude võimaluste puudumisel kasutatakse neid jätkuvalt arvutiandmete edastamiseks. Nende liinide kiirus ja mürakindlus jätavad soovida.

Kaabliliinid on üsna keerulise disainiga. Kaabel koosneb juhtmetest, mis on ümbritsetud mitme isolatsioonikihiga: elektriline, elektromagnetiline, mehaaniline ja võimalusel ka klimaatiline. Lisaks saab kaabli varustada pistikutega, mis võimaldavad sellega kiiresti erinevaid seadmeid ühendada. Arvuti- (ja telekommunikatsiooni-) võrkudes kasutatakse kolme peamist tüüpi kaableid: vaskjuhtmete keerdpaaridel põhinevad kaablid - varjestamata keerdpaar(Varjestamata keerdpaar, UTP) ja varjestatud keerdpaar(varjestatud keerdpaar, STP), koaksiaalkaablid vasksüdamikuga, fiiberoptiliste kaablitega. Nimetatakse ka kahte esimest tüüpi kaableid vaskkaablid.

Raadiokanalid maa ja satelliitside moodustatakse raadiolainete saatja ja vastuvõtja abil. Raadiokanalite tüüpe on väga erinevaid, mis erinevad nii kasutatava sagedusala kui ka kanalivahemiku poolest. Ringhäälingu raadiosagedused(pikad, keskmised ja lühikesed lained), mida nimetatakse ka AM bändid, või amplituudmodulatsiooni vahemikud (Amplitude Modulation, AM). kauge side, kuid väikese andmeedastuskiirusega. Kiireimad kanalid on need, mis kasutavad väga kõrged sagedusalad(Very High Frequency, VHF), mille jaoks kasutatakse sagedusmodulatsiooni (FM). Kasutatakse ka andmeedastuseks ülikõrged sagedusalad(Ultra High Frequency, UHF), mida nimetatakse ka mikrolaineahju ribad(üle 300 MHz). Sagedustel üle 30 MHz ei peegeldu signaale enam Maa ionosfääris ning stabiilne side eeldab otsest nähtavust saatja ja vastuvõtja vahel. Seetõttu kasutavad selliseid sagedusi kas satelliitkanalid või raadiorelee kanalid või kohalikud või mobiilsidevõrgud, kui see tingimus on täidetud.