7. FIZIKAI RÉTEG

7.2. Diszkrét adatátviteli módszerek

Amikor diszkrét adatokat továbbítanak kommunikációs csatornákon, a fizikai kódolás két fő típusát alkalmazzák - szinuszos vivőjelen és téglalap alakú impulzusok sorozatán alapulva. Az első módszert gyakran ún moduláció vagy analóg moduláció , hangsúlyozva azt a tényt, hogy a kódolás az analóg jel paramétereinek megváltoztatásával történik. A második út az úgynevezett digitális kódolás . Ezek a módszerek a kapott jel spektrumának szélességében és a megvalósításukhoz szükséges berendezések bonyolultságában különböznek egymástól.

Téglalap alakú impulzusok használatakor a kapott jel spektruma nagyon széles. A szinusz használata szűkebb spektrumot eredményez azonos információsebességgel. A moduláció megvalósítása azonban bonyolultabb és drágább berendezéseket igényel, mint a téglalap alakú impulzusok megvalósítása.

Jelenleg egyre gyakrabban a kezdetben analóg formájú adatokat - beszédet, televíziós képet - diszkrét formában, azaz egyesek és nullák sorozataként továbbítják a kommunikációs csatornákon. Az analóg információ diszkrét formában való megjelenítésének folyamatát ún diszkrét moduláció .

Az analóg modulációt diszkrét adatok továbbítására használják szűk frekvenciasávú csatornákon - hangfrekvenciás csatornákon (nyilvános telefonhálózatok). Ez a csatorna 300-3400 Hz tartományban sugároz frekvenciákat, így a sávszélessége 3100 Hz.

Az adó oldalon vivő szinusz moduláció, a vevő oldalon demodulálás funkcióját ellátó eszköz az ún. modem (modulátor-demodulátor).

Az analóg moduláció a fizikai kódolás olyan módszere, amelyben az információt egy szinuszos vivőfrekvenciás jel amplitúdójának, frekvenciájának vagy fázisának megváltoztatásával kódolják (27. ábra).

Nál nél amplitúdó moduláció (27. ábra, b) egy logikai egységhez a vivőfrekvenciás szinuszos amplitúdó egyik szintjét választjuk, a logikai nullánál pedig egy másikat. Ezt a módszert a gyakorlatban ritkán használják tiszta formájában az alacsony zajtűrés miatt, de gyakran más típusú modulációval - fázismodulációval kombinálva.

Nál nél frekvencia moduláció (27. ábra, c) a kezdeti adatok 0 és 1 értékeit különböző frekvenciájú szinuszok továbbítják - f 0 és f 1,. Ez a modulációs módszer nem igényel bonyolult áramköröket a modemekben, és általában alacsony sebességű, 300 vagy 1200 bps-os modemekben használják.

Nál nél fázis moduláció (27. ábra, d) A 0 és 1 adatértékek azonos frekvenciájú, de eltérő fázisú jeleknek felelnek meg, például 0 és 180 fok vagy 0, 90, 180 és 270 fok.

A nagysebességű modemekben gyakran alkalmaznak kombinált modulációs módszereket, általában amplitúdót a fázissal kombinálva.

Rizs. 27. A moduláció különböző típusai

A kapott modulált jel spektruma a moduláció típusától és sebességétől függ.

A potenciálkódoláshoz a spektrumot közvetlenül a periodikus függvény Fourier-képleteiből kapjuk. Ha diszkrét adatot N bit/s bitsebességgel továbbítunk, akkor a spektrum egy állandó nulla frekvenciájú összetevőből és egy végtelen sorozatból áll a harmonikusok f 0, 3f 0, 5f 0, 7f 0, ... frekvenciájú sorozatából, ahol f 0 = N/2. Ezeknek a harmonikusoknak az amplitúdója meglehetősen lassan csökken - az f 0 harmonikus amplitúdó 1/3, 1/5, 1/7, ... együtthatóival (28. ábra, a). Ennek eredményeként a potenciális kódspektrum széles sávszélességet igényel a jó minőségű átvitelhez. Emellett figyelembe kell venni, hogy a valóságban a jelspektrum folyamatosan változik az adatok jellegétől függően. Ezért a kapott potenciálkód jel spektruma tetszőleges adatok átvitele során valamilyen 0 Hz-hez közeli értéktől körülbelül 7f 0-ig terjedő sávot foglal el (a 7f 0 feletti frekvenciájú harmonikusok figyelmen kívül hagyhatók, mivel kis mértékben járulnak hozzá a kapott jelhez) . Hangfrekvenciás csatorna esetén a potenciál kódolás felső korlátja 971 bps adatsebességgel érhető el. Ennek eredményeként a hangfrekvenciás csatornákon soha nem használják fel a potenciális kódokat.

Az amplitúdómodulációval a spektrum a vivőfrekvencia szinuszából áll f cés két oldalharmonikus: (f c + f m ) és ( f c- f m ), hol f m - a szinusz információs paraméterének változási gyakorisága, amely két amplitúdószint használata esetén egybeesik az adatátviteli sebességgel (28. ábra, b). Frekvencia f m meghatározza a vonal sávszélességét egy adott kódolási módszerhez. Alacsony modulációs frekvencia esetén a jelspektrum szélessége is kicsi lesz (2f m ), így a jeleket nem torzítja a vonal, ha a sávszélessége nagyobb vagy egyenlő, mint 2f m . Hangfrekvenciás csatorna esetén ez a modulációs módszer legfeljebb 3100/2=1550 bps adatsebességgel elfogadható. Ha 4 amplitúdószintet használunk az adatok megjelenítésére, akkor a csatorna kapacitása 3100 bps-ra nő.

Rizs. 28. Jelek spektruma a potenciálkódolás során

és amplitúdó moduláció

A fázis- és frekvenciamodulációnál a jelspektrum bonyolultabb, mint az amplitúdómodulációnál, hiszen itt kettőnél több oldalharmonikus képződik, de ezek is szimmetrikusan helyezkednek el a fő vivőfrekvenciához képest, és amplitúdójuk gyorsan csökken. Ezért ezek a modulációk kiválóan alkalmasak hangfrekvenciás csatornán keresztüli adatátvitelre is.

A diszkrét információk digitális kódolásakor potenciál- és impulzuskódokat használnak. A potenciálkódokban csak a jelpotenciál értékét használjuk a logikai egyesek és nullák ábrázolására, ennek eséseit nem vesszük figyelembe. Az impulzuskódok lehetővé teszik a bináris adatok megjelenítését vagy egy bizonyos polaritású impulzusként, vagy egy impulzus részeként - egy adott irányú potenciálesés.

Ha téglalap alakú impulzusokat használunk diszkrét információk továbbítására, olyan kódolási módszert kell választani, amely egyszerre több célt is elér:

· azonos bitsebességgel rendelkezett a kapott jel spektrumának legkisebb szélességével;

· biztosított az adó és a vevő közötti szinkronizálás;

· képes volt felismerni a hibákat;

· alacsony volt a megvalósítás költsége.

A szűkebb jelspektrum lehetővé teszi, hogy nagyobb adatátviteli sebességet érjen el ugyanazon a vonalon. A jel spektrumához gyakran szükség van egy állandó komponens hiányára.

Az adó és a vevő szinkronizálására azért van szükség, hogy a vevő pontosan tudja, mikor kell új információt olvasni a kommunikációs vonalról. Ezt a problémát a hálózatokban nehezebb megoldani, mint a szorosan elhelyezett eszközök, például a számítógépen belüli egységek vagy a számítógép és a nyomtató közötti adatcserénél. Ezért a hálózatokban úgynevezett önszinkronizáló kódokat használnak, amelyek jelei utasításokat hordoznak az adó számára arról, hogy melyik időpontban kell felismerni a következő bitet (vagy több bitet). A jel bármely éles éle - az úgynevezett front - jó jelzés lehet a vevő és az adó szinkronizálására.

Ha szinuszokat használunk vivőjelként, a kapott kód önszinkronizációs tulajdonsággal rendelkezik, mivel a vivőfrekvencia amplitúdójának változása lehetővé teszi a vevő számára, hogy meghatározza a bemeneti kód megjelenésének pillanatát.

A kódolási módszerekkel szemben támasztott követelmények egymásnak ellentmondóak, ezért az alábbiakban tárgyalt népszerű digitális kódolási módszerek mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai a többihez képest.

ábrán. A 29a. ábra potenciálkódolási módszert mutat be, amelyet kódolásnak is neveznek nincs visszatérés a nullához (Nem Vissza a nullához, NRZ) . A vezetéknév azt a tényt tükrözi, hogy az egyesek sorozatának továbbításakor a jel nem tér vissza nullára a ciklus során. Az NRZ módszer könnyen megvalósítható, jó hibafelismeréssel rendelkezik (két élesen eltérő potenciál miatt), de nem rendelkezik az önszinkronizációs tulajdonsággal. Egyesek vagy nullák hosszú sorozatának továbbításakor a vonalon a jel nem változik, így a vevő a bemeneti jelből nem tudja meghatározni, hogy mikor kell az adatokat kiolvasni. Még egy nagy pontosságú órajelgenerátornál is hibázhat a vevő az adatgyűjtés pillanatában, mivel a két generátor frekvenciája soha nem teljesen azonos. Ezért nagy adatsebesség és hosszú egyesek vagy nullák sorozata esetén az órafrekvenciák kis eltérése hibához vezethet a teljes óraciklusban, és ennek megfelelően hibás bitérték leolvasásához vezethet.

Az NRZ-módszer másik komoly hátránya egy alacsony frekvenciájú komponens jelenléte, amely közelít a nullához, amikor egyesek vagy nullák hosszú sorozatait továbbítják. Emiatt sok olyan kommunikációs csatorna, amely nem biztosít közvetlen galvanikus kapcsolatot a vevő és a forrás között, nem támogatja az ilyen típusú kódolást. Ennek eredményeként az NRZ kód tiszta formájában nem használatos a hálózatokban. Ennek ellenére alkalmazzák különféle módosításait, amelyekben mind az NRZ-kód rossz önszinkronizálása, mind az állandó komponens jelenléte kiküszöbölhető. Az NRZ kód vonzereje, ami miatt érdemes továbbfejleszteni, az f 0 alapharmonikus meglehetősen alacsony frekvenciájában rejlik, ami N/2 Hz. Más kódolási módszerek, például Manchester, magasabb alapfrekvenciával rendelkeznek.

Rizs. 29. A diszkrét adatkódolás módjai

Az NRZ módszer egyik módosítása a módszer bipoláris kódolás alternatív inverzióval (Kétpólusú Alternate Mark Inversion, AMI). Ez a módszer (29. ábra, b) három potenciálszintet használ - negatív, nulla és pozitív. A logikai nulla kódolásához nulla potenciált használnak, a logikai egységet pedig pozitív vagy negatív potenciál kódolja, miközben minden új egység potenciálja ellentétes az előző potenciáljával.

Az AMI kód ​​részben kiküszöböli a DC-t és az NRZ kódban rejlő önidőzítési problémák hiányát. Ez akkor fordul elő, ha hosszú sorozatokat küldünk. Ezekben az esetekben a vonalon lévő jel bipoláris impulzusok sorozata, amelyek spektruma megegyezik az NRZ kóddal váltakozó nullákat és egyeseket továbbító, azaz állandó komponens nélkül és N/2 Hz alapharmonikussal (ahol N az adatátviteli sebesség). A hosszú nullák sorozata veszélyes az AMI kódra, valamint az NRZ kódra is - a jel állandó nulla amplitúdójú potenciállá degenerálódik. Ezért az AMI kód ​​további fejlesztésre szorul.

Általánosságban elmondható, hogy a vonalon lévő bitek különféle kombinációinál az AMI kód ​​használata szűkebb jelspektrumhoz vezet, mint az NRZ kódé, és ennélfogva nagyobb vonali átvitelhez vezet. Például váltakozó egyesek és nullák átvitelekor az f 0 alapharmonikus frekvenciája N/4 Hz. Az AMI kód ​​néhány funkciót is biztosít a hibás jelek felismerésére. Így a jelek polaritásának szigorú váltakozásának megsértése hamis impulzust vagy a helyes impulzus eltűnését jelzi a vonalból. Az ilyen jelet ún tiltott jelzés (jel megsértése).

Az AMI kód ​​nem két, hanem három jelszintet használ soronként. A további réteghez körülbelül 3 dB-lel kell megnövelni az adóteljesítményt, hogy ugyanazt a bithűséget biztosítsa a vonalon, ami a több jelállapotú kódok általános hátránya azokhoz a kódokhoz képest, amelyek csak két állapotot különböztetnek meg.

Az AMI-hez hasonló kód létezik, de csak két jelszinttel. A nulla átvitelekor az előző ciklusban beállított potenciált továbbítja (vagyis nem változtatja meg), az egy átvitelekor pedig az ellenkezőjére fordítja a potenciált. Ezt a kódot hívják potenciálkód egységnyi inverzióval (Nem Visszatérés nak nek Nulla val vel azok fordított , NRZI ) . Ez a kód olyan esetekben hasznos, amikor egy harmadik jelszint használata nagyon nem kívánatos, például optikai kábeleknél, ahol két jelállapotot - fényt és árnyékot - megbízhatóan felismer a rendszer.

A potenciális kódok mellett a hálózatok impulzuskódokat is használnak, amikor az adatokat egy teljes impulzus vagy annak egy része - egy front - reprezentálja. Ennek a megközelítésnek a legegyszerűbb esete az bipoláris impulzuskód , amelyben az egységet az egyik polaritású impulzus képviseli, a nulla pedig a másikat (29. ábra, c). Minden impulzus fél ciklusig tart. Ez a kód kiváló önszinkronizáló tulajdonságok, de jelen lehet egy állandó komponens, például egyek vagy nullák hosszú sorozatának átvitelekor. Ráadásul spektruma szélesebb, mint a potenciális kódoké. Tehát az összes nulla vagy egyes átvitelekor a kód alapharmonikusának frekvenciája N Hz lesz, ami kétszerese az NRZ kód alapharmonikusának és négyszerese az AMI kód ​​alapharmonikusának. váltakozó egyesek és nullák továbbításakor. A túl széles spektrum miatt a bipoláris impulzuskódot ritkán használják.

A helyi hálózatokban egészen a közelmúltig a legelterjedtebb kódolási mód az ún Manchester kód (29. ábra, d). Ethernet és Token Ring technológiákban használják.

A manchesteri kódban a potenciálesés, vagyis az impulzus eleje az egyesek és nullák kódolására szolgál. A manchesteri kódolásban minden óra két részre van osztva. Az információkat az egyes ciklusok közepén előforduló potenciális esések kódolják. Az egységet alacsonytól a magasig terjedő jelszint kódolja, a nullát pedig egy fordított él kódolja. Minden ciklus elején előfordulhat szolgáltatási jel él, ha egymás után több egyest vagy nullát kell ábrázolnia. Mivel a jel egy adatbit átviteli ciklusánként legalább egyszer változik, a Manchester kód jó önszinkronizáló tulajdonságait. A Manchester kód sávszélessége szűkebb, mint a bipoláris impulzusé. Ezen kívül nincs állandó komponense, és az alapharmonikus a legrosszabb esetben (egyesek vagy nullák sorozatának átvitelekor) N Hz frekvenciájú, legjobb esetben pedig (váltakozó egyesek és nullák adásakor) egyenlő N / 2 Hz-re, mint az AMI kódokban vagy az NRZ-ben. A manchesteri kód sávszélessége átlagosan másfélszer szűkebb, mint a bipoláris impulzuskódé, az alapharmonikus pedig 3N/4 körül ingadozik. A Manchester kódnak van egy másik előnye a bipoláris impulzuskóddal szemben. Utóbbi három jelszintet használ az adatátvitelhez, míg Manchester kettőt.

ábrán. 29, Az e egy potenciálkódot mutat négy jelszinttel az adatkódoláshoz. Ez egy 2B1Q kód, amelynek a neve tükrözi a lényegét - minden két bitet (2B) egy ciklusban továbbít egy jel, amelynek négy állapota van (1Q). A 00. bit -2,5 V, a 01. bit értéke -0,833 V, a 11. bit értéke +0,833 V, a 10. bit pedig +2,5 V. azonos bitpárokból álló sorozatok, mivel ebben az esetben a jel állandó komponenssé alakul. Véletlenszerű bitbeillesztésnél a jel spektruma kétszer szűkebb, mint az NRZ kódé, mivel azonos bitsebesség mellett az órajel időtartama megduplázódik. Így a 2B1Q kód használatával kétszer olyan gyorsan lehet adatokat továbbítani ugyanazon a vonalon, mint az AMI vagy NRZI kód ​​használatával. Ennek megvalósításához azonban az adó teljesítményének nagyobbnak kell lennie, hogy a négy szintet a vevő egyértelműen megkülönböztethesse az interferencia hátterében.

Amikor diszkrét adatokat továbbítanak kommunikációs csatornákon, a fizikai kódolás két fő típusát alkalmazzák - szinuszos vivőjelen és téglalap alakú impulzusok sorozatán alapulva. Az első módszert gyakran ún moduláció vagy analóg moduláció, hangsúlyozva azt a tényt, hogy a kódolás az analóg jel paramétereinek megváltoztatásával történik. A második módot általában hívják digitális kódolás. Ezek a módszerek a kapott jel spektrumának szélességében és a megvalósításukhoz szükséges berendezések bonyolultságában különböznek egymástól.

Téglalap alakú impulzusok használatakor a kapott jel spektruma nagyon széles. Ez nem meglepő, ha emlékezünk arra, hogy az ideális impulzus spektruma végtelen szélességű. A szinusz használata sokkal kisebb spektrumot eredményez azonos információsebességgel. A szinuszos moduláció megvalósítása azonban bonyolultabb és drágább berendezéseket igényel, mint a téglalap alakú impulzusok megvalósítása.

Jelenleg egyre gyakrabban a kezdetben analóg formájú adatokat - beszédet, televíziós képet - diszkrét formában, azaz egyesek és nullák sorozataként továbbítják a kommunikációs csatornákon. Az analóg információ diszkrét formában való megjelenítésének folyamatát ún diszkrét moduláció. A „moduláció” és „kódolás” kifejezéseket gyakran felcserélhetően használják.

Nál nél digitális kódolás diszkrét információkat, potenciál- és impulzuskódokat használnak. A potenciálkódokban csak a jelpotenciál értékét használjuk a logikai egyesek és nullák ábrázolására, ennek teljes impulzusokat képező cseppjeit pedig nem vesszük figyelembe. Az impulzuskódok lehetővé teszik a bináris adatok megjelenítését vagy egy bizonyos polaritású impulzusokkal, vagy az impulzus egy részével - egy bizonyos irányú potenciáleséssel.

Ha téglalap alakú impulzusokat használunk diszkrét információk továbbítására, olyan kódolási módszert kell választani, amely egyszerre több célt is elér: azonos bitsebességgel, a kapott jel spektrumának legkisebb szélessége legyen; biztosított az adó és a vevő közötti szinkronizálás;

Képes volt felismerni a hibákat; alacsony volt a megvalósítás költsége.

A hálózatok ún önszinkronizáló kódok, amelyek jelei jelzést hordoznak az adó számára, hogy mikor kell felismerni a következő bitet (vagy több bitet, ha a kód kettőnél több jelállapotra van orientálva). A jel bármely éles széle - az úgynevezett él - jó jelzésként szolgálhat a vevő és az adó szinkronizálására. A torz adatok felismerése és kijavítása a fizikai réteg segítségével nehezen kivitelezhető, ezért ezt a munkát leggyakrabban a felette lévő protokollok végzik: csatorna, hálózat, szállítás vagy alkalmazás. Másrészt a fizikai réteg hibafelismerése időt takarít meg, mivel a vevő nem várja meg, hogy a képkocka teljesen a pufferbe kerüljön, hanem az elhelyezés után azonnal elutasítja. bithibák ismerete egy kereten belül.

Potenciális nullához nem visszatérő kód, a potenciálkódolás módszere, más néven kódolás nullára való visszatérés nélkül (Nem Visszatérés nak nek Nulla, NRZ). A vezetéknév azt a tényt tükrözi, hogy egyesek sorozatának továbbításakor a jel nem tér vissza nullára a ciklus során (amint azt alább látni fogjuk, más kódolási módszereknél ilyenkor a nullához való visszatérés történik). Az NRZ módszer könnyen megvalósítható, jó hibafelismeréssel rendelkezik (két élesen eltérő potenciál miatt), de nem rendelkezik az önszinkronizációs tulajdonsággal. Egyesek vagy nullák hosszú sorozatának továbbításakor a vonalon a jel nem változik, így a vevő nem tudja meghatározni a bemeneti jelből azokat az időpontokat, amikor szükséges az adatok újbóli kiolvasása. Még egy nagy pontosságú órajelgenerátornál is hibázhat a vevő az adatgyűjtés pillanatában, mivel a két generátor frekvenciája soha nem teljesen azonos. Ezért nagy adatsebesség és hosszú egyesek vagy nullák sorozata esetén az órafrekvenciák kis eltérése hibához vezethet a teljes óraciklusban, és ennek megfelelően hibás bitérték leolvasásához vezethet.

Bipoláris kódolási módszer alternatív inverzióval. Az NRZ módszer egyik módosítása a módszer bipoláris kódolás alternatív inverzióval (Kétpólusú Váltakozó Mark inverzió, AMI). Ez a módszer három potenciálszintet használ - negatív, nulla és pozitív. A logikai nulla kódolásához nulla potenciált használnak, a logikai egységet pedig pozitív vagy negatív potenciál kódolja, miközben minden új egység potenciálja ellentétes az előző potenciáljával. Így a jelek polaritásának szigorú váltakozásának megsértése hamis impulzust vagy a helyes impulzus eltűnését jelzi a vonalból. A hibás polaritású jelet hívják tiltott jelzés (jel megsértése). Az AMI kódban soronként nem két, hanem három jelszintet használnak. A további réteghez körülbelül 3 dB-lel kell megnövelni az adóteljesítményt, hogy ugyanazt a bithűséget biztosítsa a vonalon, ami a több jelállapotú kódok általános hátránya azokhoz a kódokhoz képest, amelyek csak két állapotot különböztetnek meg.

Potenciális kód egységnyi inverzióval. Az AMI-hez hasonló kód létezik, de csak két jelszinttel. A nulla átvitelekor az előző ciklusban beállított potenciált továbbítja (vagyis nem változtatja meg), az egy átvitelekor pedig az ellenkezőjére fordítja a potenciált. Ezt a kódot hívják potenciál kód inverzióval egységben (Nem Visszatérés nak nek Nulla val vel azok fordított, NRZI). Ez a kód olyan esetekben hasznos, amikor a harmadik jelszint használata nagyon nem kívánatos, például optikai kábeleknél, ahol két jelállapotot - világos és sötét - megbízhatóan felismer.

Bipoláris impulzuskód A potenciális kódokon kívül impulzuskódokat is használnak a hálózatokban, amikor az adatokat egy teljes impulzus vagy annak egy része - egy front - képviseli. Ennek a megközelítésnek a legegyszerűbb esete az bipoláris pulzuskód, amelyben az egységet az egyik polaritású impulzus képviseli, a nulla pedig a másik polaritású . Minden impulzus fél ciklusig tart. Egy ilyen kód kiváló önórajelező tulajdonságokkal rendelkezik, de előfordulhat, hogy egy egyenáramú komponens például hosszú egyesek vagy nullák sorozatának továbbításakor. Ráadásul spektruma szélesebb, mint a potenciális kódoké. Tehát az összes nulla vagy egyes átvitelekor a kód alapharmonikusának frekvenciája NHz lesz, ami kétszerese az NRZ kód alapharmonikusának és négyszerese az AMI kód ​​alapharmonikusának, amikor váltakozó egyesek és nullák továbbítása. A túl széles spektrum miatt a bipoláris impulzuskódot ritkán használják.

Manchester kód. A helyi hálózatokban egészen a közelmúltig a legelterjedtebb kódolási mód az ún Manchester kód. Ethernet és TokenRing technológiákban használják. A manchesteri kódban a potenciálesés, vagyis az impulzus eleje az egyesek és nullák kódolására szolgál. A manchesteri kódolásban minden óra két részre van osztva. Az információkat az egyes ciklusok közepén előforduló potenciális esések kódolják. Az egységet alacsonytól a magasig terjedő jelszint kódolja, a nullát pedig egy fordított él kódolja. Minden ciklus elején előfordulhat egy szolgáltatási jel él, ha egymás után több egyest vagy nullát kell ábrázolnia. Mivel a jel egy adatbit átviteli ciklusánként legalább egyszer változik, a Manchester kód jó önszinkronizáló tulajdonságokkal rendelkezik. A Manchester kód sávszélessége szűkebb, mint a bipoláris impulzusé. A manchesteri kód sávszélessége átlagosan másfélszer szűkebb, mint a bipoláris impulzuskódé, az alapharmonikus pedig 3N/4 körül ingadozik. A Manchester kódnak van egy másik előnye a bipoláris impulzuskóddal szemben. Utóbbi három jelszintet használ az adatátvitelhez, míg Manchester kettőt.

2B 1Q potenciálkód. Potenciális kód négy jelszinttel az adatok kódolásához. Ez a kód 2 AZ 1-BENK, melynek neve tükrözi a lényegét - minden két bitet (2B) egy ciklusban továbbít egy jel, amelynek négy állapota van (1Q). A 00. bit értéke -2,5 V, a 01. bit értéke -0,833 V, a 11. bit értéke +0,833 V, a 10. pedig +2,5 V. Ezzel a kódolási módszerrel további intézkedésekre van szükség az azonos bitpárok hosszú sorozatainak kezelésére, mivel a jel ezután állandó komponenssé alakul. Véletlenszerű bitbeillesztésnél a jel spektruma kétszer szűkebb, mint az NRZ kódé, mivel azonos bitsebesség mellett az órajel időtartama megduplázódik. Így a 2B 1Q kód használatával kétszer olyan gyorsan lehet adatokat továbbítani ugyanazon a vonalon, mint az AMI vagy NRZI kód ​​használatával. Ennek megvalósításához azonban az adó teljesítményének nagyobbnak kell lennie, hogy a négy szintet a vevő egyértelműen megkülönböztethesse az interferencia hátterében.

Logikai kódolás A logikai kódolást olyan potenciális kódok javítására használják, mint az AMI, NRZI vagy 2Q.1B. A logikai kódolásnak ki kell cserélnie az állandó potenciálhoz vezető hosszú bitszekvenciákat közbeékelődött bitekkel. Amint fentebb megjegyeztük, a logikai kódolásra két módszer jellemző -. redundáns kódok és kódolás.

Redundáns kódok Az eredeti bitsorozat részekre való felosztásán alapulnak, amelyeket gyakran karaktereknek neveznek. Ezután minden eredeti karakter lecserélődik egy új karakterre, amely több bittel rendelkezik, mint az eredeti.

Egy adott vonalkapacitás biztosításához egy redundáns kódot használó adónak megnövelt órajelen kell működnie. Tehát a 4V / 5V kódok 100 Mb / s sebességű továbbításához az adónak 125 MHz órajelen kell működnie. Ebben az esetben a vonalon lévő jel spektruma kibővül ahhoz az esethez képest, amikor egy tiszta, nem redundáns kódot továbbítanak a vonalon. Ennek ellenére a redundáns potenciálkód spektruma szűkebbnek bizonyul, mint a Manchester kód spektruma, ami indokolja a logikai kódolás további szakaszát, valamint a vevő és az adó megnövelt órajel-frekvencián történő működését.

Tülekedés. A logikai kódolás másik módja az adatok keverővel való megkeverése, mielőtt egy őszinte kóddal sorra kerülne. A titkosítási módszerek a kapott kód bitenkénti kiszámításából állnak a forráskód bitjei és az eredményül kapott kód előző ciklusokban kapott bitjei alapján. Például egy kódoló megvalósíthatja a következő kapcsolatot:

Aszinkron és szinkron átvitel

Amikor a fizikai rétegen adatcsere történik, az információ egysége egy bit, így a fizikai réteg eszközei mindig bitenkénti szinkronizálást tartanak fenn a vevő és az adó között. Általában elegendő ezen a két szinten - bit és keret - szinkronizálást biztosítani, hogy az adó és a vevő stabil információcserét tudjon biztosítani. Ha azonban a kommunikációs vonal minősége rossz (általában ez a kapcsolt telefoncsatornákra vonatkozik), további bájtszintű szinkronizálási eszközöket vezetnek be a berendezések költségének csökkentése és az adatátvitel megbízhatóságának növelése érdekében.

Ezt a működési módot ún aszinkron vagy start-stop. Aszinkron üzemmódban minden adatbájthoz speciális start és stop jelek társulnak. Ezeknek a jeleknek az a célja, hogy egyrészt értesítsék a vevőt az adatok megérkezéséről, másrészt pedig elegendő időt biztosítsanak a vevőnek néhány időzítéssel kapcsolatos funkció végrehajtására, mielőtt a következő bájt megérkezik. Az indítójel időtartama egy órajel, a stop jel egy, másfél vagy két óráig tarthat, tehát egy, másfél vagy két bitet mondanak stopjelnek, bár ezek a jelek nem felhasználói biteket képviselnek.

Szinkron átviteli módban nincsenek start-stop bitek az egyes bájtpárok között. következtetéseket

A telefonálásban használt keskeny sávú hangfrekvenciás csatornán történő diszkrét adatok továbbításakor az analóg modulációs módszerek a legalkalmasabbak, amelyekben a vivő szinuszos modulációja az eredeti bináris számjegysorozattal történik. Ezt a műveletet speciális eszközök - modemek - végzik.

Kis sebességű adatátvitelhez a vivő szinusz frekvenciájának megváltoztatását használják. A nagyobb sebességű modemek kombinált kvadratúra amplitúdó modulációs (QAM) módszerekkel működnek, amelyeket 4 vivő szinuszos amplitúdó és 8 fázisszint jellemez. A QAM módszer lehetséges 32 kombinációja közül nem mindegyiket használják adatátvitelre, a tiltott kombinációk lehetővé teszik a torz adatok fizikai szintű felismerését.

A szélessávú kommunikációs csatornákon olyan potenciál- és impulzuskódolási módszereket alkalmaznak, amelyekben az adatokat állandó jelpotenciál vagy impulzus polaritás, ill. övé elülső.

Potenciális kódok használatakor különösen fontos a vevő és az adó szinkronizálásának feladata, mivel hosszú nullák vagy egyesek sorozatának átvitelekor a vevő bemeneti jele nem változik, és a vevő nehezen tudja meghatározni a vétel pillanatát. felveszi a következő adatbitet.

A legegyszerűbb potenciálkód a nullához nem visszatérő (NRZ) kód, de ez nem önórajel, és DC komponenst hoz létre.

A legnépszerűbb impulzuskód a Manchester kód, amelyben az információt a jel élének iránya viszi át minden ciklus közepén. A Manchester kódot az Ethernet és a TokenRing technológiák használják.

A potenciális NRZ kód tulajdonságainak javítására logikai kódolási módszereket alkalmaznak, amelyek kizárják a hosszú nullák sorozatát. Ezek a módszerek a következőkön alapulnak:

A redundáns bitek eredeti adatokba való bevezetéséről (4V/5V típusú kódok);

Az eredeti adatok titkosítása (például 2B 1Q kódok).

A továbbfejlesztett potenciálkódok spektruma szűkebb, mint az impulzuskódoké, ezért olyan nagy sebességű technológiákban használják őket, mint az FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet.

Áthallás a vonal közeli végén – meghatározza a kábel zajállóságát a belső interferenciaforrásokkal szemben. Általában egy több csavart érpárból álló kábelhez viszonyítva értékelik, amikor az egyik pár kölcsönös átvétele a másikon jelentős értékeket érhet el, és a hasznos jellel arányos belső zajt hozhat létre.

Az adatátvitel megbízhatósága(vagy bithibaarány) jellemzi az egyes átvitt adatbitek torzításának valószínűségét. Az információs jelek torzulásának oka a vonalon fellépő interferencia, valamint az áthaladásának korlátozott sávszélessége. Ezért az adatátvitel megbízhatóságának növelése a vonal zajállóságának növelésével, a kábel áthallás szintjének csökkentésével és több szélessávú kommunikációs vonal használatával érhető el.

A kiegészítő hibavédelem nélküli hagyományos kábeles kommunikációs vonalak esetében az adatátvitel megbízhatósága általában 10 -4 -10 -6. Ez azt jelenti, hogy átlagosan 10 4 vagy 10 6 átvitt bitből egy bit értéke sérül.

Kommunikációs vonal berendezések(adatátviteli berendezés - ATD) az a szélső berendezés, amely közvetlenül csatlakoztatja a számítógépeket a kommunikációs vonalhoz. A kommunikációs vonal része, és általában fizikai szinten működik, biztosítva a kívánt alakú és teljesítményű jel átvitelét és vételét. Az ADF-ekre példák a modemek, adapterek, analóg-digitális és digitális-analóg átalakítók.

A DTE nem tartalmazza a felhasználó adatvégberendezését (DTE), amely adatokat generál a kommunikációs vonalon keresztüli továbbításhoz, és közvetlenül kapcsolódik a DTE-hez. A DTE például egy LAN-útválasztót tartalmaz. Vegye figyelembe, hogy a berendezések felosztása APD és OOD osztályokra meglehetősen feltételes.

A távolsági kommunikációs vonalakon köztes berendezéseket használnak, amelyek két fő feladatot oldanak meg: javítják az információs jelek minőségét (alakja, teljesítménye, időtartama), és állandó kompozit csatornát (végponttól végpontig tartó csatorna) hoznak létre két hálózat között. előfizetők. Az LCN-ben nem használnak köztes berendezéseket, ha a fizikai közeg (kábelek, rádiós levegő) hossza nem nagy, így az egyik hálózati adapterről a másikra a jelek átvihetők anélkül, hogy a paramétereiket köztes helyre állítanák.

A globális hálózatokban a kiváló minőségű jelátvitel több száz és több ezer kilométeren keresztül biztosított. Ezért az erősítőket bizonyos távolságokra telepítik. Két előfizető közötti átmenő vonal létrehozásához multiplexereket, demultiplexereket és switcheket használnak.

A kommunikációs csatorna köztes berendezése a felhasználó számára transzparens (nem veszi észre), bár a valóságban egy összetett hálózatot alkot, ún. elsődleges hálózat valamint számítógépes, telefon- és egyéb hálózatok kiépítésének alapjául szolgál.

Megkülönböztetni analóg és digitális kommunikációs vonalak, amelyek különféle típusú köztes berendezéseket használnak. Analóg vonalakban a közbenső berendezést úgy tervezték, hogy erősítse a folyamatos értéktartományú analóg jeleket. A nagy sebességű analóg csatornákban frekvencia multiplexelési technikát valósítanak meg, amikor több kis sebességű analóg előfizetői csatornát multiplexelnek egyetlen nagy sebességű csatornává. A digitális kommunikációs csatornákban, ahol a téglalap alakú információs jeleknek véges számú állapotuk van, a köztes berendezések javítják a jelek alakját és visszaállítják az ismétlési periódusukat. Ez biztosítja a nagy sebességű digitális csatornák kialakítását, a csatornák időmultiplexelésének elve alapján, amikor minden kis sebességű csatornához a nagy sebességű csatorna idejének egy bizonyos részét osztják ki.

Diszkrét számítógépes adatok digitális kommunikációs vonalakon történő továbbításakor a fizikai réteg protokoll definiálva van, mivel a vonal által továbbított információs jelek paraméterei szabványosak, analóg vonalon továbbítva pedig nem, mivel az információs jeleknek tetszőleges forma és nincsenek nincsenek követelmények.

A kommunikációs hálózatokban a következők használatosak információátviteli módok:

szimplex, amikor az adót és a vevőt egy kommunikációs csatorna köti össze, amelyen keresztül az információ csak egy irányban kerül továbbításra (ez jellemző a televíziós kommunikációs hálózatokra);

félduplex, amikor két kommunikációs csomópontot is egy csatorna köt össze, amelyen keresztül az információ továbbítása felváltva egy irányba, majd ellenkező irányban történik (ez jellemző az információ-referencia, kérés-válasz rendszerekre);

duplex, amikor két kommunikációs csomópontot két csatorna köt össze (előremenő kommunikációs csatorna és visszirányú kommunikáció), amelyen keresztül az információ egyidejűleg, ellentétes irányú továbbításra kerül. A duplex csatornákat döntési és információs visszacsatolású rendszerekben használják.

Kapcsolt és dedikált kommunikációs csatornák. A TSS-ben vannak dedikált (nem kapcsolt) kommunikációs csatornák és azok, amelyek átkapcsolnak az információátvitel idejére ezeken a csatornákon.

Dedikált kommunikációs csatornák használatakor a kommunikációs csomópontok adó-vevő berendezései folyamatosan kapcsolódnak egymáshoz. Ez biztosítja a rendszer magas fokú felkészültségét az információátvitelre, magasabb kommunikációs minőséget és nagy forgalom támogatását. A dedikált kommunikációs csatornákkal rendelkező hálózatok üzemeltetésének viszonylag magas költségei miatt ezek jövedelmezősége csak a csatornák teljes terhelése mellett érhető el.

A csak meghatározott mennyiségű információ továbbítására létrehozott kapcsolt kommunikációs csatornákat nagy rugalmasság és viszonylag alacsony költség (kis forgalom mellett) jellemzi. Az ilyen csatornák hátrányai: időveszteség a váltáshoz (az előfizetők közötti kommunikáció létesítéséhez), a leállás lehetősége a kommunikációs vonal egyes szakaszainak elfoglaltsága miatt, alacsonyabb kommunikációs minőség, magas költségek jelentős forgalom mellett.

A kommunikációs vonalon továbbítandó kezdeti információ lehet diszkrét (számítógépes kimeneti adat) vagy analóg (beszéd, televíziós kép).

Diszkrét adatátvitel kétféle fizikai kódolás használatán alapul:

a) analóg moduláció amikor a kódolás a szinuszos vivőjel paramétereinek megváltoztatásával történik;

b) digitális kódolás a téglalap alakú információimpulzusok sorozatának szintjeinek változtatásával.

Az analóg moduláció a kapott jel sokkal kisebb spektrumához vezet, mint a digitális kódolással, azonos információátviteli sebesség mellett, de megvalósítása bonyolultabb és drágább berendezéseket igényel.

Jelenleg az analóg formájú kiindulási adatok egyre inkább diszkrét formában (egyesek és nullák sorozataként) kerülnek továbbításra kommunikációs csatornákon, pl. diszkrét moduláció analóg jelek.

Analóg moduláció. Diszkrét adatok továbbítására szolgál szűk sávszélességű csatornákon, amelyek tipikus képviselője a telefonhálózatok felhasználóinak biztosított hangfrekvenciás csatorna. A 300-3400 Hz frekvenciájú jelek ezen a csatornán kerülnek továbbításra, azaz a sávszélessége 3100 Hz. Egy ilyen sáv elégséges az elfogadható minőségű beszédátvitelhez. A hangcsatorna sávszélesség-korlátozása a telefonhálózatokban multiplexelő és áramkörkapcsoló berendezések használatához kapcsolódik.

A diszkrét adatok átvitele előtt az adó oldalon modulátor-demodulátor (modem) segítségével az eredeti bináris számjegysorozat vivő szinuszos modulációját hajtjuk végre. Az inverz konverziót (demodulációt) a fogadó modem végzi.

Három módja van a digitális adatok analóg formába konvertálásának, vagy három módszer az analóg modulációra:

Amplitúdómoduláció, amikor a szinuszos rezgések hordozójának csak az amplitúdója változik az átvitt információs bitek sorrendjének megfelelően: például egy átvitelkor az oszcillációs amplitúdó nagyra van állítva, nulla adásnál kicsi, vagy van egyáltalán nincs vivőjel;

frekvenciamoduláció, amikor a moduláló jelek (átvitt információs bitek) hatására csak a szinuszos rezgések vivőjének frekvenciája változik: például nulla átvitelekor alacsony, egy átvitele esetén pedig magas;

fázismoduláció, amikor az átvitt információs bitek sorrendjének megfelelően csak a szinuszos rezgések hordozójának fázisa változik: amikor az 1 jelről a 0 jelre váltunk, vagy fordítva, a fázis 180 ° -kal változik.

Tiszta formájában az amplitúdómodulációt a gyakorlatban ritkán alkalmazzák az alacsony zajtűrés miatt. A frekvenciamoduláció nem igényel bonyolult áramkört a modemekben, és jellemzően alacsony sebességű, 300 vagy 1200 bps-os modemekben használatos. Az adatsebesség növelését kombinált modulációs eljárások, gyakrabban fázissal kombinált amplitúdómoduláció alkalmazása biztosítja.

A diszkrét adatátvitel analóg módszere széles sávú átvitelt biztosít különböző vivőfrekvenciás jelek egy csatornán történő felhasználásával. Ez nagyszámú előfizető interakcióját garantálja (minden egyes előfizetőpár saját frekvencián működik).

Digitális kódolás. A diszkrét információk digitális kódolásakor kétféle kódot használnak:

a) potenciálkódok, amikor csak a jelpotenciál értékét használjuk az információs egységek és nullák ábrázolására, és ennek esését nem vesszük figyelembe;

b) impulzuskódok, amikor a bináris adatokat vagy egy bizonyos polaritású impulzusok, vagy egy bizonyos irányú potenciálesés reprezentálják.

A következő követelmények vonatkoznak a diszkrét információk digitális kódolásának módszereire, amikor négyszögletes impulzusokat használnak a bináris jelek ábrázolására:

az adó és a vevő közötti szinkronizálás biztosítása;

Az eredményül kapott jel legkisebb spektrumszélességének biztosítása azonos bitsebességgel (mivel a szűkebb jelspektrum lehetővé teszi, hogy azonos sávszélességű vonalon nagyobb adatsebesség érhető el);

a továbbított adatok hibáinak felismerésének képessége;

Viszonylag alacsony megvalósítási költség.

A fizikai réteg segítségével csak a sérült adatok felismerése (hibadetektálás) valósul meg, ami időt takarít meg, mivel a vevő anélkül, hogy megvárná, hogy a vett keret teljesen a pufferbe kerüljön, azonnal elutasítja, ha hibásat észlel. bitek a keretben. Egy bonyolultabb műveletet - a sérült adatok kijavítását - magasabb szintű protokollok hajtják végre: csatorna, hálózat, szállítás vagy alkalmazás.

Az adó és a vevő szinkronizálására azért van szükség, hogy a vevő pontosan tudja, mikor kell kiolvasnia a bejövő adatokat. Az órajelek ráhangolják a vevőt a továbbított üzenetre, és szinkronban tartják a vevőt a bejövő adatbitekkel. A szinkronizálási probléma könnyen megoldható kis távolságra (számítógépen belüli blokkok között, számítógép és nyomtató között) külön időzítő kommunikációs vonal használatával: az információ csak a következő óraimpulzus megérkezésekor kerül olvasásra. Számítógépes hálózatokban az óraimpulzusok használatát két okból hagyják el: a vezetők megtakarítása miatt a drága kábelekben, valamint a kábelekben lévő vezetők jellemzőinek heterogenitása miatt (nagy távolságokon az egyenetlen jelterjedési sebesség a kábelek deszinkronizálásához vezethet. órajel impulzusok az órasorban és információimpulzusok a fősorban, aminek következtében az adatbit vagy kimarad vagy újraolvasódik).

Jelenleg az adó és a vevő szinkronizálása a hálózatokban a használatával történik önszinkronizáló kódok(SK). A továbbított adatok SC-vel történő kódolása az információs jel szintjének rendszeres és gyakori változását (átmenetét) biztosítja a csatornában. Minden jelszint-átmenet magasról alacsonyra vagy fordítva a vevő beállítására szolgál. A legjobbak azok az SC-k, amelyek legalább egyszer jelszint-átmenetet biztosítanak az egy információs bit fogadásához szükséges időintervallumban. Minél gyakoribbak a jelszint-átmenetek, annál megbízhatóbb a vevő szinkronizálása, és annál biztosabb a vett adatbitek azonosítása.

A diszkrét információk digitális kódolásának módszereivel szemben támasztott követelmények bizonyos mértékig egymásnak ellentmondanak, ezért az alábbiakban tárgyalt kódolási módszerek mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai a többihez képest.

Önszinkronizáló kódok. A leggyakoribbak a következő SC-k:

potenciálkód nullához való visszatérés nélkül (NRZ - Non Return to Zero);

bipoláris impulzuskód (RZ kód);

A manchesteri kód

· bipoláris kód váltakozó szintű inverzióval.

ábrán. A 32. ábra a 0101100 számú üzenet kódolási sémáját mutatja ezeknek a CK-knak a használatával.

Rizs. 32. Üzenetkódolási sémák önszinkronizáló kódokat használva

2 A fizikai réteg funkciói Bitek ábrázolása elektromos/optikai jelekkel Bitek kódolása Bitek szinkronizálása Bitek átvitele/vétele fizikai kommunikációs csatornákon Koordináció a fizikai közeggel Átviteli sebesség Távolság Jelszintek, csatlakozók Minden hálózati eszközben Hardveres megvalósítás (hálózati adapterek) ) Példa: 10 BaseT - UTP Cat. 3, 100 ohm, 100m, 10Mbps, MII kód, RJ-45

5 Adatátviteli berendezés Átalakító Üzenet - El. jel Kódoló (tömörítés, korrekciós kódok) Modulátor Közvetítő berendezés Kommunikációs minőség javítása - (Erősítő) Kompozit csatorna létrehozása - (Switch) Csatorna multiplexelés - (Multiplexer) (A PA nem elérhető a LAN-ban)

6 A kommunikációs vonalak főbb jellemzői Sávszélesség (Protokoll) Adatátvitel megbízhatósága (Protokoll) Terjedési késleltetés Frekvenciaválasz (AFC) Sávszélesség Csillapítás Zajtűrés Áthallás a vonal közeli végén Egységköltség

9 A csillapítás - frekvenciajelenként egy pont A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q 1. példa: Pin = 10 mW, Pout = 5 mW Csillapítás = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q 2. példa: UTP cat 5 Csillapítás >= -23,6 dB F= 100MHz, L=100M Általában A az alapértéket jelzi a jel frekvenciája. \u003d -23,6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M Általában A a jel fő frekvenciája ">

11 Zavartűrés Optikai vezetékek Kábelvezetékek Vezetékes felsővezetékek Rádiókapcsolatok (árnyékolás, csavarás) Külső interferencia elleni védelem Belső interferencia elleni védelem Közeli áthallás csillapítás (NEXT) Távoli áthallás csillapítás (FEXT) (FEXT - Két pár egy irányban)

12 Near End Cross Talk veszteség (NEXT) Több érpárú kábelekhez NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Adatátvitel megbízhatósága Bit Error Rate - BER Adatbittorzítás valószínűsége Okok: külső és belső interferencia, szűk sávszélesség Küzdelem: fokozott zajtűrés, csökkent interferencia NEXT, megnövelt sávszélesség Csavart érpár BER ~ Optikai kábel BER ~ További védelem nélkül:: javító kódok, protokollok ismétléssel

16 Csavart érpár csavart érpár (TP) fóliaárnyékolás fonott huzalpajzs szigetelt huzal külső köpeny UTP árnyékolatlan csavart érpár 1. kategória, UTP burkolt érpár kategória STP árnyékolt csavart érpár Típusok 1…9. Minden párnak saját árnyékolása van. Minden párnak saját árnyékolása van , saját szín Zavartűrés Költség Fektetési összetettség

18 Száloptika A nyaláb teljes belső visszaverődése két közeg határfelületén n1 > n2 - (törésmutató) n1 n2 n2 - (törésmutató) n1 n2"> n2 - (törésmutató) n1 n2"> n2 - (törésmutató) n1 n2" title="(!LANG:18 Fiber Optics - (törésmutató) n1 n2"> title="18 Száloptika A nyaláb teljes belső visszaverődése két közeg határfelületén n1 > n2 - (törésmutató) n1 n2"> !}

22 Száloptikai kábel Többmódusú optikai kábel MMF50/125, 62.5/125, egymódusú FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps (2005) MM

23 Optikai jelforrások Csatorna: forrás - vivő - vevő (detektor) Források LED (LED- Light Emitting Diod) nm inkoherens forrás - MMF Félvezető lézer koherens forrás - SMF - Teljesítmény = f (t o) Érzékelők Fotodiódák, tűdiódák, lavinadiódák

25 Strukturált kábelezési rendszerek - SCS Strukturált Kábelrendszer - SCS Első LAN-ok - Különféle kábelek és topológiák SCS kábelezési rendszer egyesítése - Nyílt LAN kábelezési infrastruktúra (alrendszerek, komponensek, interfészek) - függetlenség a hálózati technológiától - LAN kábelek, TV, biztonsági rendszerek stb. P. - univerzális kábelezés konkrét hálózati technológiára való hivatkozás nélkül - Konstruktor

27 SCS szabványok (mag) EIA/TIA-568A Kereskedelmi épületek távközlési kábelezési szabványa (USA) CENELEC EN50173 Az általános kábelezési sémák teljesítménykövetelményei (Európa) ISO/IEC IS Információtechnológia - Általános kábelezés az ügyfelek helyiségeinek kábelezéséhez Minden alrendszerhez: Kommunikációs közeg . Topológia Megengedett távolságok (kábelhosszak) Felhasználói csatlakozási felület. Kábelek és csatlakozó berendezések. Sávszélesség (teljesítmény). Telepítési gyakorlat (Vízszintes alrendszer - UTP, csillag, 100 m...)

28 Vezeték nélküli kommunikáció Vezeték nélküli átvitel Előnyök: Kényelem, megközelíthetetlen területek, mobilitás. gyors kiépítés... Hátrányok: magas szintű interferencia (speciális eszközök: kódok, moduláció...), egyes tartományok használatának nehézségei Kommunikációs vonal: adó - közeg - vevő A LAN ~ F jellemzői (Δf, fn);

34 2. Mobiltelefon Terület felosztása cellákra Frekvenciák újrafelhasználása Kis teljesítmény (méretek) Központban - bázisállomás Európa - Globális Mobilrendszer - GSM Vezeték nélküli telefonkommunikáció 1. Kis teljesítményű rádióállomás - (kézibeszélő-bázis, 300m) DECT Digital European Cordless Telecommunication Roaming – váltás egyik maghálózatról a másikra – a cellás kommunikáció alapja

35 Műholdas kommunikáció Műhold alapú (reflektor-erősítő) Adó-vevők - transzponderek H ~ 50 MHz (1 műhold ~ 20 transzponder) Frekvencia tartományok: C. Ku, Ka C - Le 3,7 - 4,2 GHz Fel 5,925-6,425 GHz Ku - Le 11,7-12,2 GHz Fel 14,0-14,5 GHz Ka - Le 17,7-21,7 GHz Fel 27,5-30,5 GHz

36 Műholdas kommunikáció . Műhold típusok Műholdas kommunikáció: mikrohullámú - rálátás Geostacionárius Nagy lefedettség Fix, Alacsony kopás Követő műhold, adás, alacsony költség, távolságtól független költség, Azonnali kapcsolatépítés (Mil) T3=300ms Alacsony biztonság, Kezdetben nagy antenna (de VSAT) MEO km Globális helymeghatározó rendszer GPS - 24 műhold LEO km alacsony lefedettség alacsony késleltetésű Internet hozzáférés

40 Spread Spectrum Technika Speciális modulációs és kódolási technikák vezeték nélküli kommunikációhoz C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Teljesítménycsökkentés Zajtűrés Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

oldal 27 tól től 27 Az adattovábbítás fizikai alapjai(Kommunikációs vonalak,)

Az adattovábbítás fizikai alapjai

Minden hálózati technológiának biztosítania kell a diszkrét adatok megbízható és gyors továbbítását kommunikációs vonalakon keresztül. És bár nagy különbségek vannak a technológiák között, ezek a diszkrét adatátvitel általános elvein alapulnak. Ezek az alapelvek a bináris egyesek és nullák megjelenítésére szolgáló eljárásokban, impulzusos vagy szinuszos jelek használatával különböző fizikai jellegű kommunikációs vonalakban, hibaészlelési és -javítási módszerekben, tömörítési módszerekben és kapcsolási módszerekben testesülnek meg.

vonalakkapcsolatokat

Elsődleges hálózatok, vonalak és kommunikációs csatornák

A hálózati csomópontok közötti információt továbbító műszaki rendszer leírásakor a szakirodalomban több elnevezés is megtalálható: kommunikációs vonal, összetett csatorna, csatorna, kapcsolat. Ezeket a kifejezéseket gyakran felcserélve használják, és sok esetben ez nem okoz problémát. Ugyanakkor vannak sajátosságok a használatukban.

Link(link) egy szegmens, amely adatátvitelt biztosít két szomszédos hálózati csomópont között. Azaz a link nem tartalmaz közbenső kapcsoló- és multiplexelő eszközöket.

csatorna A (csatorna) leggyakrabban a kapcsolat sávszélességének a kapcsolásban önállóan használt részét jelöli. Például egy elsődleges hálózati kapcsolat 30 csatornából állhat, amelyek mindegyikének sávszélessége 64 Kbps.

Összetett csatorna(áramkör) egy út a hálózat két végcsomópontja között. Egy összetett linket az egyes közbenső linkek és a kapcsolókban lévő belső kapcsolatok alkotnak. Az "összetett" jelzőt gyakran elhagyják, és a "csatorna" kifejezést egy összetett csatornára és a szomszédos csomópontok közötti, azaz egy linken belüli csatornára egyaránt használják.

Kommunikációs vonal a másik három kifejezés bármelyikének szinonimájaként használható.

ábrán. a kommunikációs vonal két változata látható. Az első esetben ( a) a vezeték több tíz méter hosszú kábelszakaszból áll, és egy összeköttetés. A második (b) esetben a kapcsolat egy összetett kapcsolat, amelyet egy áramkörkapcsolt hálózatban telepítenek. Ilyen hálózat lehetne elsődleges hálózat vagy telefonhálózat.

Számítógépes hálózatban azonban ez a vonal egy link, mivel két szomszédos csomópontot köt össze, és minden kapcsoló közbenső berendezés átlátszó ezen csomópontok számára. Itt nyilvánvaló a kölcsönös félreértés oka a számítógépes szakemberek és az elsődleges hálózatok szakemberei szintjén.

Az elsődleges hálózatokat kifejezetten arra hozták létre, hogy adatátviteli szolgáltatásokat nyújtsanak számítógépes és telefonhálózatok számára, amelyekről ilyen esetekben azt mondják, hogy az elsődleges hálózatok "felül" működnek, és átfedő hálózatok.

A kommunikációs vonalak osztályozása

Kommunikációs vonal általában egy fizikai közegből, amelyen keresztül elektromos információs jeleket továbbítanak, adatátviteli berendezésekből és közbenső berendezésekből áll. Az adatátvitel fizikai közege (fizikai adathordozó) lehet kábel, azaz vezetékek, szigetelő és védőburkolatok és csatlakozók halmaza, valamint a föld légköre vagy a világűr, amelyen az elektromágneses hullámok terjednek.

Az első esetben arról beszélünk vezetékes környezet,és a másodikban - vezeték nélküli.

A modern távközlési rendszerekben az információ továbbítása a segítségével történik elektromos áram vagy feszültség, rádiójelek vagy fényjelek- mindezek a fizikai folyamatok az elektromágneses tér különböző frekvenciájú rezgései.

Vezetékes (felső) vezetékek A kötések vezetékek szigetelő vagy árnyékoló fonat nélkül, oszlopok közé fektetve és a levegőben lógnak. Még a közelmúltban is az ilyen kommunikációs vonalak voltak a fő vonalak a telefon- vagy távírójelek továbbítására. Manapság a vezetékes kommunikációs vonalakat gyorsan felváltják a kábelesek. De egyes helyeken még megőrzik, és egyéb lehetőség hiányában továbbra is számítógépes adatok továbbítására használják. Ezen vonalak sebességi tulajdonságai és zajtűrése sok kívánnivalót hagy maga után.

kábelvonalak meglehetősen összetett szerkezetűek. A kábel több rétegű szigetelésbe zárt vezetőkből áll: elektromos, elektromágneses, mechanikus és esetleg klimatikus. Ezenkívül a kábel felszerelhető csatlakozókkal, amelyek lehetővé teszik a különféle berendezések gyors csatlakoztatását. A számítógépes (és távközlési) hálózatokban három fő kábeltípust használnak: csavart rézvezetékpáron alapuló kábelek - árnyékolatlan csavart érpár(Unshielded Twisted Pair, UTP) és árnyékolt csavart érpár(árnyékolt csavart érpár, STP), koaxiális kábelek rézmaggal, optikai kábelekkel. Az első két típusú kábelt is hívják rézkábelek.

rádiócsatornák a földi és a műholdas kommunikációt rádióhullámok adója és vevője segítségével alakítják ki. Nagyon sokféle rádiócsatorna létezik, amelyek mind a használt frekvenciatartományban, mind a csatornatartományban különböznek. Rádiósávok sugárzása(hosszú, közepes és rövid hullámok), más néven AM zenekarok, vagy amplitúdómodulációs tartományok (Amplitude Modulation, AM), nagy távolságú kommunikációt biztosítanak, de alacsony adatsebességgel. A gyorsabb csatornák azok, amelyek használják nagyon magas frekvencia tartományok(Very High Frequency, VHF), amely frekvenciamodulációt (Frequency Modulation, FM) használ. Adatátvitelre is használható. ultramagas frekvenciasávok(Ultra High Frequency, UHF), más néven mikrohullámú tartományok(300 MHz felett). 30 MHz feletti frekvenciákon a jeleket már nem verik vissza a Föld ionoszférája, és a stabil kommunikációhoz látótávolság szükséges az adó és a vevő között. Ezért az ilyen frekvenciák vagy műholdas csatornákat vagy mikrohullámú csatornákat, vagy helyi vagy mobilhálózatokat használnak, ha ez a feltétel teljesül.