7. CAMADA FÍSICA

7.2. Métodos de transmissão de dados discretos

Ao transmitir dados discretos por canais de comunicação, dois tipos principais de codificação física são usados ​​- com base em um sinal de portadora senoidal e com base em uma sequência de pulsos retangulares. O primeiro método também costuma ser chamado modulação ou modulação analógica , enfatizando o fato de que a codificação é realizada alterando os parâmetros do sinal analógico. A segunda forma é chamada codificação digital . Esses métodos diferem na largura do espectro do sinal resultante e na complexidade do equipamento necessário para sua implementação.

Ao usar pulsos retangulares, o espectro do sinal resultante é muito amplo. O uso de uma sinusóide resulta em um espectro mais estreito com a mesma taxa de informação. Entretanto, a implementação da modulação requer equipamentos mais complexos e caros do que a implementação de pulsos retangulares.

Atualmente, cada vez mais, dados que inicialmente possuem forma analógica - fala, imagem de televisão - são transmitidos pelos canais de comunicação de forma discreta, ou seja, na forma de uma sequência de uns e zeros. O processo de representar informações analógicas de forma discreta é chamado modulação discreta .

A modulação analógica é usada para transmitir dados discretos em canais com uma banda de frequência estreita - canal de frequência de voz (redes telefônicas públicas). Este canal transmite frequências na faixa de 300 a 3400 Hz, portanto sua largura de banda é de 3100 Hz.

Um dispositivo que executa as funções de modular uma senóide portadora no lado transmissor e demodular no lado receptor é chamado modem (modulador-demodulador).

A modulação analógica é um método de codificação física no qual a informação é codificada alterando a amplitude, frequência ou fase de um sinal de frequência portadora senoidal (Fig. 27).

No modulação de amplitude (Fig. 27, b) para uma unidade lógica, um nível da amplitude da senóide de frequência portadora é selecionado e para um zero lógico, outro. Este método raramente é usado em sua forma pura na prática devido à baixa imunidade a ruídos, mas é frequentemente usado em combinação com outro tipo de modulação - modulação de fase.

No modulação de frequência (Fig. 27, c) os valores 0 e 1 dos dados iniciais são transmitidos por senoides com diferentes frequências - f 0 e f 1,. Este método de modulação não requer circuitos complexos em modems e geralmente é usado em modems de baixa velocidade operando a 300 ou 1200 bps.

No modulação de fase (Fig. 27, d) os valores de dados 0 e 1 correspondem a sinais da mesma frequência, mas com uma fase diferente, por exemplo, 0 e 180 graus ou 0, 90, 180 e 270 graus.

Em modems de alta velocidade, os métodos de modulação combinados são frequentemente usados, como regra, amplitude em combinação com fase.

Arroz. 27. Diferentes tipos de modulação

O espectro do sinal modulado resultante depende do tipo e taxa de modulação.

Para codificação de potencial, o espectro é obtido diretamente das fórmulas de Fourier para a função periódica. Se dados discretos são transmitidos a uma taxa de bits N bit/s, então o espectro consiste em um componente constante de frequência zero e uma série infinita de harmônicos com frequências f 0 , 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 , ... , onde f 0 = N/2. As amplitudes desses harmônicos diminuem bem devagar - com coeficientes 1/3, 1/5, 1/7, ... da amplitude harmônica f 0 (Fig. 28, a). Como resultado, o espectro de código potencial requer uma ampla largura de banda para transmissão de alta qualidade. Além disso, deve-se levar em consideração que, na realidade, o espectro do sinal está em constante mudança, dependendo da natureza dos dados. Portanto, o espectro do sinal de código potencial resultante durante a transmissão de dados arbitrários ocupa uma banda de algum valor próximo a 0 Hz a aproximadamente 7f 0 (harmônicos com frequências acima de 7f 0 podem ser negligenciados devido à sua pequena contribuição para o sinal resultante) . Para um canal de frequência de voz, o limite superior para codificação potencial é alcançado a uma taxa de dados de 971 bps. Como resultado, códigos potenciais em canais de frequência de voz nunca são usados.

Com modulação de amplitude, o espectro consiste em uma senóide da frequência portadora f c e dois harmônicos laterais: (f c + f m ) e ( f c- f m ), onde f m - a frequência de alteração do parâmetro de informação da senóide, que coincide com a taxa de transferência de dados ao usar dois níveis de amplitude (Fig. 28, b). Frequência f m determina a largura de banda da linha para um determinado método de codificação. Em uma frequência de modulação baixa, a largura do espectro do sinal também será pequena (igual a 2f m ), então os sinais não serão distorcidos pela linha se sua largura de banda for maior ou igual a 2f m . Para um canal de frequência de voz, este método de modulação é aceitável a uma taxa de dados não superior a 3100/2=1550 bps. Se 4 níveis de amplitude forem usados ​​para representar os dados, a capacidade do canal aumentará para 3100 bps.

Arroz. 28. Espectros de sinais durante a codificação de potencial

e modulação de amplitude

Com modulação de fase e frequência, o espectro do sinal é mais complexo do que com modulação de amplitude, pois mais de dois harmônicos laterais são formados aqui, mas eles também estão localizados simetricamente em relação à frequência da portadora principal e suas amplitudes diminuem rapidamente. Portanto, essas modulações também são adequadas para transmissão de dados em um canal de frequência de voz.

Ao codificar digitalmente informações discretas, códigos de potencial e impulso são usados. Nos códigos de potencial, apenas o valor do potencial do sinal é usado para representar uns e zeros lógicos, e suas quedas não são levadas em consideração. Os códigos de pulso permitem que os dados binários sejam representados por pulsos de uma determinada polaridade ou por uma parte do pulso - por uma queda de potencial em uma determinada direção.

Ao usar pulsos retangulares para transmitir informações discretas, é necessário escolher um método de codificação que atinja simultaneamente vários objetivos:

· tinha na mesma taxa de bits a menor largura do espectro do sinal resultante;

· sincronização fornecida entre transmissor e receptor;

· tinha a capacidade de reconhecer erros;

· teve um baixo custo de implementação.

Um espectro mais estreito de sinais permite alcançar uma taxa de transferência de dados mais alta na mesma linha. Freqüentemente, o espectro do sinal requer a ausência de um componente constante.

A sincronização do transmissor e do receptor é necessária para que o receptor saiba exatamente em que momento é necessário ler novas informações da linha de comunicação. Este problema é mais difícil de resolver em redes do que na troca de dados entre dispositivos próximos, por exemplo, entre unidades dentro de um computador ou entre um computador e uma impressora. Portanto, os chamados códigos de sincronização automática são usados ​​​​em redes, cujos sinais carregam instruções para o transmissor sobre em que ponto no tempo é necessário reconhecer o próximo bit (ou vários bits). Qualquer borda afiada no sinal - a chamada frente - pode ser uma boa indicação para sincronização do receptor com o transmissor.

Ao usar senoides como sinal portador, o código resultante tem a propriedade de auto-sincronização, pois uma mudança na amplitude da frequência portadora permite ao receptor determinar o momento em que o código de entrada aparece.

Os requisitos para métodos de codificação são mutuamente contraditórios, portanto, cada um dos métodos de codificação digital populares discutidos abaixo tem suas próprias vantagens e desvantagens em comparação com outros.

Na fig. 29a mostra um método de codificação potencial, também chamado de codificação sem retorno a zero (Não Retorno a Zero, NRZ) . O sobrenome reflete o fato de que quando uma sequência de uns é transmitida, o sinal não volta a zero durante o ciclo. O método NRZ é fácil de implementar, tem bom reconhecimento de erros (devido a dois potenciais nitidamente diferentes), mas não possui a propriedade de auto-sincronização. Ao transmitir uma longa sequência de uns ou zeros, o sinal na linha não muda, então o receptor é incapaz de determinar a partir do sinal de entrada os pontos no tempo em que os dados devem ser lidos. Mesmo com um gerador de clock altamente preciso, o receptor pode cometer um erro no momento da aquisição dos dados, pois as frequências dos dois geradores nunca são completamente idênticas. Portanto, em altas taxas de dados e longas sequências de uns ou zeros, uma pequena incompatibilidade de frequências de clock pode levar a um erro em um ciclo inteiro e, consequentemente, à leitura de um valor de bit incorreto.

Outra séria desvantagem do método NRZ é a presença de um componente de baixa frequência que se aproxima de zero ao transmitir longas sequências de uns ou zeros. Por causa disso, muitos canais de comunicação que não fornecem uma conexão galvânica direta entre o receptor e a fonte não suportam esse tipo de codificação. Como resultado, em sua forma pura, o código NRZ não é usado em redes. No entanto, são utilizadas suas várias modificações, nas quais são eliminadas tanto a autosincronização deficiente do código NRZ quanto a presença de um componente constante. A atratividade do código NRZ, pelo que faz sentido melhorá-lo, reside na frequência bastante baixa do harmônico fundamental f 0, que é igual a N/2 Hz. Outros métodos de codificação, como o Manchester, têm uma frequência fundamental mais alta.

Arroz. 29. Formas de codificação discreta de dados

Uma das modificações do método NRZ é o método codificação bipolar com inversão alternativa (Bipolar Inversão de marca alternativa, AMI). Este método (Fig. 29, b) usa três níveis de potencial - negativo, zero e positivo. Para codificar um zero lógico, um potencial zero é usado e uma unidade lógica é codificada por um potencial positivo ou negativo, enquanto o potencial de cada nova unidade é oposto ao potencial da anterior.

O código AMI elimina parcialmente o DC e a falta de problemas de temporização inerentes ao código NRZ. Isso acontece ao enviar longas sequências de uns. Nesses casos, o sinal na linha é uma sequência de pulsos bipolares com o mesmo espectro do código NRZ transmitindo zeros e uns alternados, ou seja, sem componente constante e com harmônico fundamental de N/2 Hz (onde N é a taxa de bits de dados). Longas sequências de zeros também são perigosas para o código AMI, bem como para o código NRZ - o sinal degenera em um potencial constante de amplitude zero. Portanto, o código AMI precisa de melhorias adicionais.

Em geral, para várias combinações de bits na linha, o uso do código AMI leva a um espectro de sinal mais estreito do que para o código NRZ e, portanto, a uma taxa de transferência de linha mais alta. Por exemplo, ao transmitir uns e zeros alternados, o harmônico fundamental f 0 tem uma frequência de N/4 Hz. O código AMI também fornece alguns recursos para reconhecer sinais errados. Assim, uma violação da alternância estrita da polaridade dos sinais indica um falso impulso ou o desaparecimento de um impulso correto da linha. Tal sinal é chamado sinal proibido (sinal violação).

O código AMI usa não dois, mas três níveis de sinal por linha. A camada extra requer um aumento na potência do transmissor de cerca de 3 dB para fornecer a mesma fidelidade de bit na linha, o que é uma desvantagem geral de códigos com vários estados de sinal em comparação com códigos que apenas distinguem entre dois estados.

Existe um código semelhante ao AMI, mas com apenas dois níveis de sinal. Quando o zero é transmitido, ele transmite o potencial que foi definido no ciclo anterior (ou seja, não o altera), e quando um é transmitido, o potencial é invertido ao contrário. Este código é chamado código potencial com inversão na unidade (Não retornar para Zero com uns invertido , NRZI ) . Este código é útil nos casos em que o uso de um terceiro nível de sinal é altamente indesejável, por exemplo, em cabos ópticos, onde dois estados de sinal são reconhecidos de forma confiável - luz e sombra.

Além dos códigos potenciais, as redes também usam códigos de pulso, quando os dados são representados por um pulso completo ou sua parte - uma frente. O caso mais simples dessa abordagem é código de pulso bipolar , em que a unidade é representada por um impulso de uma polaridade e zero é a outra (Fig. 29, c). Cada pulso dura meio ciclo. Este código tem excelentes auto-sincronizado propriedades, mas um componente constante pode estar presente, por exemplo, ao transmitir uma longa sequência de uns ou zeros. Além disso, seu espectro é mais amplo que o dos códigos potenciais. Assim, ao transmitir todos os zeros ou uns, a frequência do harmônico fundamental do código será igual a N Hz, que é duas vezes maior que o harmônico fundamental do código NRZ e quatro vezes maior que o harmônico fundamental do código AMI ao transmitir uns e zeros alternados. Devido ao espectro muito amplo, o código de pulso bipolar raramente é usado.

Nas redes locais, até recentemente, o método de codificação mais comum era o chamado código manchester (Fig. 29, d). É usado nas tecnologias Ethernet e Token Ring.

No código Manchester, uma queda de potencial, ou seja, a frente do pulso, é usada para codificar uns e zeros. Na codificação Manchester, cada relógio é dividido em duas partes. A informação é codificada por quedas de potencial que ocorrem no meio de cada ciclo. Uma unidade é codificada por um nível de sinal de baixo para alto e um zero é codificado por uma borda reversa. No início de cada ciclo, pode ocorrer uma borda de sinal de serviço se você precisar representar vários uns ou zeros em uma linha. Como o sinal muda pelo menos uma vez por ciclo de transmissão de um bit de dados, o código Manchester tem boas auto-sincronizado propriedades. A largura de banda do código Manchester é mais estreita que a do pulso bipolar. Também não possui componente constante, e o harmônico fundamental no pior caso (ao transmitir uma sequência de uns ou zeros) tem uma frequência de N Hz e, no melhor caso (ao transmitir uns e zeros alternados), é igual para N/2 Hz, como nos códigos AMI ou NRZ. Em média, a largura de banda do código Manchester é uma vez e meia mais estreita que a do código de pulso bipolar, e o harmônico fundamental oscila em torno de 3N/4. O código Manchester tem outra vantagem sobre o código de pulso bipolar. O último usa três níveis de sinal para transmissão de dados, enquanto o Manchester usa dois.

Na fig. 29, e mostra um código potencial com quatro níveis de sinal para codificação de dados. Este é um código 2B1Q, cujo nome reflete sua essência - a cada dois bits (2B) são transmitidos em um ciclo por um sinal que possui quatro estados (1Q). O bit 00 é -2,5 V, o bit 01 é -0,833 V, o bit 11 é +0,833 V e o bit 10 é +2,5 V. sequências de pares de bits idênticos, pois nesse caso o sinal é convertido em um componente constante. Com a intercalação aleatória de bits, o espectro do sinal é duas vezes mais estreito que o do código NRZ, pois na mesma taxa de bits a duração do clock é dobrada. Assim, usando o código 2B1Q, você pode transferir dados na mesma linha duas vezes mais rápido do que usar o código AMI ou NRZI. No entanto, para sua implementação, a potência do transmissor deve ser maior para que os quatro níveis sejam claramente distinguidos pelo receptor contra o fundo de interferência.

Ao transmitir dados discretos por canais de comunicação, dois tipos principais de codificação física são usados ​​- com base em um sinal de portadora senoidal e com base em uma sequência de pulsos retangulares. O primeiro método também costuma ser chamado modulação ou modulação analógica, enfatizando o fato de que a codificação é realizada alterando os parâmetros do sinal analógico. A segunda forma é geralmente chamada codificação digital. Esses métodos diferem na largura do espectro do sinal resultante e na complexidade do equipamento necessário para sua implementação.

Ao usar pulsos retangulares, o espectro do sinal resultante é muito amplo. Isso não é surpreendente se lembrarmos que o espectro de um momento ideal tem uma largura infinita. O uso de uma sinusóide resulta em um espectro muito menor com a mesma taxa de informação. No entanto, a implementação da modulação senoidal requer equipamentos mais complexos e caros do que a implementação de pulsos retangulares.

Atualmente, cada vez mais, dados que inicialmente possuem forma analógica - fala, imagem de televisão - são transmitidos pelos canais de comunicação de forma discreta, ou seja, na forma de uma sequência de uns e zeros. O processo de representar informações analógicas de forma discreta é chamado modulação discreta. Os termos "modulação" e "codificação" são frequentemente usados ​​de forma intercambiável.

No codificação digital informações discretas, códigos de potencial e impulso são usados. Nos códigos de potencial, apenas o valor do potencial do sinal é usado para representar uns e zeros lógicos, e suas quedas, que formam pulsos completos, não são levadas em consideração. Os códigos de pulso permitem que os dados binários sejam representados por pulsos de uma determinada polaridade ou por uma parte do pulso - uma queda de potencial em uma determinada direção.

Ao usar pulsos retangulares para transmitir informações discretas, é necessário escolher um método de codificação que atinja simultaneamente vários objetivos: na mesma taxa de bits, tenha a menor largura do espectro do sinal resultante; sincronização fornecida entre transmissor e receptor;

Tinha a capacidade de reconhecer erros; teve um baixo custo de implementação.

As redes usam os chamados códigos de auto-sincronização, cujos sinais carregam indicações para o transmissor em que ponto no tempo é necessário reconhecer o próximo bit (ou vários bits, se o código for orientado para mais de dois estados de sinal). Qualquer borda afiada no sinal - a chamada borda - pode servir como uma boa indicação para a sincronização do receptor com o transmissor. O reconhecimento e a correção de dados distorcidos são difíceis de implementar por meio da camada física, portanto, na maioria das vezes esse trabalho é realizado pelos protocolos acima: canal, rede, transporte ou aplicativo. Por outro lado, o reconhecimento de erros na camada física economiza tempo, pois o receptor não espera que o quadro seja totalmente colocado no buffer, mas o rejeita imediatamente após a colocação. conhecer erros de bit dentro de um quadro.

Código potencial sem retorno a zero, um método de codificação potencial, também chamado de codificação sem voltar a zero (Não retornar para Zero, NRZ). O sobrenome reflete o fato de que ao transmitir uma sequência de uns, o sinal não volta a zero durante o ciclo (como veremos a seguir, em outros métodos de codificação, ocorre um retorno a zero neste caso). O método NRZ é fácil de implementar, tem bom reconhecimento de erros (devido a dois potenciais nitidamente diferentes), mas não possui a propriedade de auto-sincronização. Ao transmitir uma longa sequência de uns ou zeros, o sinal na linha não muda, portanto o receptor não consegue determinar a partir do sinal de entrada os momentos em que é necessário ler os dados novamente. Mesmo com um gerador de clock altamente preciso, o receptor pode cometer um erro no momento da aquisição dos dados, pois as frequências dos dois geradores nunca são completamente idênticas. Portanto, em altas taxas de dados e longas sequências de uns ou zeros, uma pequena incompatibilidade de frequências de clock pode levar a um erro em um ciclo inteiro e, consequentemente, à leitura de um valor de bit incorreto.

Método de codificação bipolar com inversão alternativa. Uma das modificações do método NRZ é o método codificação bipolar com inversão alternativa (Bipolar Alternar Marca inversão, IAM). Este método usa três níveis de potencial - negativo, zero e positivo. Para codificar um zero lógico, um potencial zero é usado e uma unidade lógica é codificada por um potencial positivo ou negativo, enquanto o potencial de cada nova unidade é oposto ao potencial da anterior. Assim, uma violação da alternância estrita da polaridade dos sinais indica um falso impulso ou o desaparecimento de um impulso correto da linha. Um sinal com polaridade incorreta é chamado sinal proibido (sinal violação). No código AMI, não são usados ​​dois, mas três níveis de sinal por linha. A camada adicional requer um aumento na potência do transmissor de cerca de 3 dB para fornecer a mesma fidelidade de bit na linha, o que é uma desvantagem geral de códigos com vários estados de sinal em comparação com códigos que apenas distinguem entre dois estados.

Código potencial com inversão na unidade. Existe um código semelhante ao AMI, mas com apenas dois níveis de sinal. Quando o zero é transmitido, ele transmite o potencial que foi definido no ciclo anterior (ou seja, não o altera), e quando um é transmitido, o potencial é invertido ao contrário. Este código é chamado código de potencial com inversão na unidade (Não retornar para Zero com uns invertido, NRZI). Este código é útil nos casos em que o uso de um terceiro nível de sinal é altamente indesejável, por exemplo, em cabos ópticos, onde dois estados de sinal são reconhecidos de forma confiável - claro e escuro.

código de pulso bipolar Além dos códigos potenciais, as redes também usam códigos de pulso quando os dados são representados por um pulso completo ou sua parte - uma frente. O caso mais simples dessa abordagem é código de pulso bipolar, em que a unidade é representada por um pulso de uma polaridade e zero é a outra . Cada pulso dura meio ciclo. Tal código tem excelentes propriedades de auto-relógio, mas um componente DC pode estar presente, por exemplo, ao transmitir uma longa sequência de uns ou zeros. Além disso, seu espectro é mais amplo que o dos códigos potenciais. Assim, ao transmitir todos os zeros ou uns, a frequência do harmônico fundamental do código será igual a NHZ, que é duas vezes maior que o harmônico fundamental do código NRZ e quatro vezes maior que o harmônico fundamental do código AMI quando transmitindo uns e zeros alternados. Devido ao espectro muito amplo, o código de pulso bipolar raramente é usado.

Código Manchester. Nas redes locais, até recentemente, o método de codificação mais comum era o chamado Código Manchester.É usado em tecnologias Ethernet e TokenRing. No código Manchester, uma queda de potencial, ou seja, a frente do pulso, é usada para codificar uns e zeros. Na codificação Manchester, cada relógio é dividido em duas partes. A informação é codificada por quedas de potencial que ocorrem no meio de cada ciclo. Uma unidade é codificada por um nível de sinal de baixo para alto e um zero é codificado por uma borda reversa. No início de cada ciclo, pode ocorrer uma borda de sinal de serviço se você precisar representar vários uns ou zeros em uma linha. Uma vez que o sinal muda pelo menos uma vez por ciclo de transmissão de um bit de dados, o código Manchester tem boas propriedades de auto-sincronização. A largura de banda do código Manchester é mais estreita que a do pulso bipolar. Em média, a largura de banda do código Manchester é uma vez e meia mais estreita que a do código de pulso bipolar, e o harmônico fundamental oscila em torno de 3N/4. O código Manchester tem outra vantagem sobre o código de pulso bipolar. O último usa três níveis de sinal para transmissão de dados, enquanto o Manchester usa dois.

Código potencial 2B 1Q. Código potencial com quatro níveis de sinal para codificação de dados. Este é o código 2 EM 1Q, cujo nome reflete sua essência - a cada dois bits (2B) são transmitidos em um ciclo por um sinal que possui quatro estados (1Q). O bit 00 é -2,5 V, o bit 01 é -0,833 V, o 11 é +0,833 V e o 10 é +2,5 V. Com este método de codificação, são necessárias medidas adicionais para lidar com longas sequências de pares de bits idênticos, uma vez que o sinal é então convertido em um componente constante. Com a intercalação aleatória de bits, o espectro do sinal é duas vezes mais estreito que o do código NRZ, pois na mesma taxa de bits a duração do clock é dobrada. Assim, usando o código 2B 1Q, você pode transferir dados duas vezes mais rápido na mesma linha do que usar o código AMI ou NRZI. No entanto, para sua implementação, a potência do transmissor deve ser maior para que os quatro níveis sejam claramente distinguidos pelo receptor contra o fundo de interferência.

Codificação lógica A codificação lógica é usada para melhorar códigos potenciais como AMI, NRZI ou 2Q.1B. A codificação lógica deve substituir longas sequências de bits que levam a um potencial constante por outros intercalados. Conforme observado acima, dois métodos são característicos da codificação lógica -. códigos redundantes e embaralhamento.

códigos redundantes baseiam-se na divisão da sequência original de bits em partes, geralmente chamadas de caracteres. Em seguida, cada caractere original é substituído por um novo que tenha mais bits do que o original.

Para fornecer uma determinada capacidade de linha, um transmissor que usa um código redundante deve operar em uma frequência de clock aumentada. Assim, para transmitir códigos 4V / 5V a uma taxa de 100 Mb / s, o transmissor deve operar a uma frequência de clock de 125 MHz. Nesse caso, o espectro do sinal na linha é expandido em comparação com o caso em que um código puro e não redundante é transmitido pela linha. No entanto, o espectro do código de potencial redundante acaba sendo mais estreito que o espectro do código Manchester, o que justifica o estágio adicional de codificação lógica, bem como a operação do receptor e do transmissor em uma frequência de clock aumentada.

Lutando. Embaralhar os dados com um embaralhador antes de colocá-los na linha com um código espontâneo é outra forma de codificação lógica. Os métodos de embaralhamento consistem no cálculo bit a bit do código resultante com base nos bits do código-fonte e nos bits do código resultante recebido em ciclos anteriores. Por exemplo, um misturador pode implementar a seguinte relação:

Transmissão assíncrona e síncrona

Quando os dados são trocados na camada física, a unidade de informação é um bit, então os meios da camada física sempre mantêm a sincronização bit a bit entre o receptor e o transmissor. Geralmente é suficiente garantir a sincronização nesses dois níveis - bit e quadro - para que o transmissor e o receptor possam garantir uma troca estável de informações. No entanto, se a qualidade da linha de comunicação for ruim (isso geralmente se aplica a canais telefônicos comutados), são introduzidos meios adicionais de sincronização no nível de byte para reduzir o custo do equipamento e aumentar a confiabilidade da transmissão de dados.

Este modo de operação é chamado assíncrono ou start-stop. No modo assíncrono, cada byte de dados é acompanhado por sinais especiais de início e parada. O objetivo desses sinais é, em primeiro lugar, notificar o receptor sobre a chegada de dados e, em segundo lugar, dar ao receptor tempo suficiente para executar algumas funções relacionadas ao tempo antes que o próximo byte chegue. O sinal de início tem duração de um intervalo de clock, e o sinal de parada pode durar um, um e meio ou dois clocks, portanto, um, um e meio ou dois bits são usados ​​como um sinal de parada, embora esses sinais não representam bits do usuário.

No modo de transferência síncrona, não há bits start-stop entre cada par de bytes. conclusões

Ao transmitir dados discretos por um canal de frequência de voz de banda estreita usado em telefonia, os métodos de modulação analógica são os mais adequados, nos quais a senóide da portadora é modulada pela sequência original de dígitos binários. Esta operação é realizada por dispositivos especiais - modems.

Para transmissão de dados em baixa velocidade, é usada uma mudança na frequência da senóide da portadora. Modems de velocidade mais alta operam em métodos combinados de Modulação de Amplitude em Quadratura (QAM), que são caracterizados por 4 níveis de amplitude senoidal da portadora e 8 níveis de fase. Nem todas as 32 combinações possíveis do método QAM são usadas para transmissão de dados, as combinações proibidas permitem reconhecer dados distorcidos no nível físico.

Nos canais de comunicação de banda larga, são utilizados métodos de codificação de potencial e pulso, nos quais os dados são representados por diferentes níveis de potencial de sinal constante ou polaridade de pulso ou dele frente.

Ao usar códigos de potencial, a tarefa de sincronizar o receptor com o transmissor é de particular importância, pois ao transmitir longas sequências de zeros ou uns, o sinal na entrada do receptor não muda e é difícil para o receptor determinar o momento de pegar o próximo bit de dados.

O código potencial mais simples é o código sem retorno a zero (NRZ), mas não é auto-regulável e cria um componente DC.

O código de pulso mais popular é o código Manchester, no qual a informação é transportada pela direção da borda do sinal no meio de cada ciclo. O código Manchester é usado nas tecnologias Ethernet e TokenRing.

Para melhorar as propriedades de um código NRZ potencial, são usados ​​métodos de codificação lógica que excluem longas sequências de zeros. Esses métodos são baseados em:

Sobre a introdução de bits redundantes nos dados originais (códigos de tipo 4V/5V);

Embaralhamento dos dados originais (códigos como 2B 1Q).

Os códigos de potencial aprimorados têm um espectro mais estreito do que os códigos de pulso, portanto, são usados ​​em tecnologias de alta velocidade, como FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet.

Diafonia na extremidade próxima da linha - determina a imunidade ao ruído do cabo para fontes internas de interferência. Normalmente eles são avaliados em relação a um cabo que consiste em vários pares trançados, quando os captadores mútuos de um par em outro podem atingir valores significativos e criar ruído interno compatível com o sinal útil.

Confiabilidade da transmissão de dados(ou taxa de erro de bit) caracteriza a probabilidade de distorção para cada bit de dados transmitido. As razões para a distorção dos sinais de informação são a interferência na linha, bem como a largura de banda limitada de sua passagem. Portanto, um aumento na confiabilidade da transmissão de dados é alcançado aumentando o grau de imunidade a ruído da linha, reduzindo o nível de diafonia no cabo e usando mais linhas de comunicação de banda larga.

Para linhas de comunicação a cabo convencionais sem proteção adicional contra erros, a confiabilidade da transmissão de dados é, via de regra, 10 -4 -10 -6 . Isso significa que, em média, de 10 4 ou 10 6 bits transmitidos, o valor de um bit será corrompido.

Equipamento de linha de comunicação(equipamento de transmissão de dados - ATD) é o equipamento de ponta que conecta computadores diretamente à linha de comunicação. Faz parte da linha de comunicação e geralmente opera no nível físico, proporcionando a transmissão e recepção de um sinal da forma e potência desejadas. Exemplos de ADFs são modems, adaptadores, conversores analógico-digital e digital-analógico.

O DTE não inclui o equipamento terminal de dados (DTE) do usuário, que gera dados para transmissão pela linha de comunicação e é conectado diretamente ao DTE. Um DTE inclui, por exemplo, um roteador LAN. Observe que a divisão do equipamento nas classes APD e OOD é bastante condicional.

O equipamento intermediário é usado em linhas de comunicação de longa distância, o que resolve duas tarefas principais: melhorar a qualidade dos sinais de informação (sua forma, potência, duração) e criar um canal composto permanente (canal de ponta a ponta) de comunicação entre duas redes assinantes. No LCN, o equipamento intermediário não é usado se o comprimento do meio físico (cabos, ar de rádio) não for alto, para que os sinais de um adaptador de rede para outro possam ser transmitidos sem a restauração intermediária de seus parâmetros.

Nas redes globais, a transmissão de sinal de alta qualidade por centenas e milhares de quilômetros é garantida. Portanto, os amplificadores são instalados a certas distâncias. Para criar uma linha direta entre dois assinantes, multiplexadores, desmultiplexadores e switches são usados.

O equipamento intermediário do canal de comunicação é transparente para o usuário (ele não percebe), embora na realidade forme uma rede complexa chamada rede primária e servindo de base para a construção de redes de computadores, telefonia e outras.

Distinguir linhas de comunicação analógicas e digitais, que utilizam diversos tipos de equipamentos intermediários. Nas linhas analógicas, equipamentos intermediários são projetados para amplificar sinais analógicos que possuem uma faixa contínua de valores. Em canais analógicos de alta velocidade, uma técnica de multiplexação de frequência é implementada, quando vários canais de assinantes analógicos de baixa velocidade são multiplexados em um canal de alta velocidade. Em canais de comunicação digital, onde sinais retangulares de informação possuem um número finito de estados, equipamentos intermediários melhoram a forma dos sinais e restauram seu período de repetição. Ele fornece a formação de canais digitais de alta velocidade, trabalhando com o princípio da multiplexação de tempo de canais, quando cada canal de baixa velocidade recebe uma certa fração do tempo do canal de alta velocidade.

Ao transmitir dados de computador discretos por linhas de comunicação digital, o protocolo da camada física é definido, pois os parâmetros dos sinais de informação transmitidos pela linha são padronizados, e quando transmitidos por linhas analógicas, não é definido, pois os sinais de informação têm um valor arbitrário forma e não há requisitos.

Os seguintes são usados ​​em redes de comunicação modos de transferência de informações:

simplex, quando o transmissor e o receptor estão conectados por um canal de comunicação, através do qual as informações são transmitidas em apenas uma direção (isso é típico para redes de comunicação de televisão);

half-duplex, quando dois nós de comunicação também estão conectados por um canal, através do qual as informações são transmitidas alternadamente em uma direção, depois na direção oposta (isso é típico para referência de informações, sistemas de solicitação-resposta);

duplex, quando dois nós de comunicação são conectados por dois canais (canal de comunicação direto e reverso), através dos quais as informações são transmitidas simultaneamente em direções opostas. Os canais duplex são usados ​​em sistemas com feedback de decisão e informação.

Canais de comunicação comutados e dedicados. No TSS, existem canais de comunicação dedicados (não comutados) e com comutação durante a transmissão de informações por esses canais.

Ao usar canais de comunicação dedicados, o equipamento transceptor dos nós de comunicação é constantemente conectado entre si. Isso garante um alto grau de prontidão do sistema para transferência de informações, maior qualidade de comunicação e suporte para uma grande quantidade de tráfego. Devido aos custos relativamente altos de operar redes com canais de comunicação dedicados, sua lucratividade é alcançada apenas se os canais estiverem totalmente carregados.

Os canais de comunicação comutados, criados apenas para o tempo de transmissão de uma quantidade fixa de informações, são caracterizados por alta flexibilidade e custo relativamente baixo (com uma pequena quantidade de tráfego). As desvantagens de tais canais são: perda de tempo para comutação (para estabelecer comunicação entre assinantes), possibilidade de bloqueio devido à ocupação de determinados trechos da linha de comunicação, menor qualidade de comunicação, alto custo com quantidade significativa de tráfego.

A informação inicial que precisa ser transmitida por uma linha de comunicação pode ser discreta (dados de saída do computador) ou analógica (fala, imagem de televisão).

Transmissão de dados discretaé baseado no uso de dois tipos de codificação física:

A) modulação analógica quando a codificação é realizada alterando os parâmetros do sinal da portadora senoidal;

b) codificação digital alterando os níveis da sequência de pulsos de informação retangulares.

A modulação analógica leva a um espectro muito menor do sinal resultante do que a codificação digital, na mesma taxa de transferência de informações, mas sua implementação requer equipamentos mais complexos e caros.

Atualmente, os dados iniciais, que têm uma forma analógica, são cada vez mais transmitidos pelos canais de comunicação de forma discreta (na forma de uma sequência de uns e zeros), ou seja, modulação discreta sinais analógicos.

modulação analógica. É usado para transmitir dados discretos em canais com largura de banda estreita, um representante típico do qual é um canal de frequência de voz fornecido aos usuários de redes telefônicas. Por este canal são transmitidos sinais com frequência de 300 a 3400 Hz, ou seja, sua largura de banda é de 3100 Hz. Essa banda é suficiente para transmissão de fala com qualidade aceitável. A limitação da largura de banda do canal de tom está associada ao uso de equipamentos de multiplexação e comutação de circuitos em redes telefônicas.

Antes da transmissão de dados discretos no lado da transmissão usando um modulador-demodulador (modem), é realizada a modulação da senóide da portadora da sequência original de dígitos binários. A conversão inversa (demodulação) é realizada pelo modem receptor.

Existem três maneiras de converter dados digitais em formato analógico ou três métodos de modulação analógica:

Modulação de amplitude, quando apenas a amplitude da portadora de oscilações senoidais muda de acordo com a sequência de bits de informação transmitidos: por exemplo, ao transmitir um, a amplitude de oscilação é grande e, ao transmitir zero, é pequeno ou há nenhum sinal de portadora;

modulação de frequência, quando sob a ação de sinais moduladores (bits de informação transmitidos) apenas a frequência do portador de oscilações senoidais muda: por exemplo, quando zero é transmitido, é baixo e quando é transmitido um, é alto;

modulação de fase, quando, de acordo com a sequência de bits de informação transmitidos, apenas a fase do portador de oscilações senoidais muda: ao mudar do sinal 1 para o sinal 0 ou vice-versa, a fase muda em 180 °.

Em sua forma pura, a modulação de amplitude raramente é usada na prática devido à baixa imunidade a ruídos. A modulação de frequência não requer circuitos complexos em modems e é normalmente usada em modems de baixa velocidade operando a 300 ou 1200 bps. O aumento da taxa de dados é fornecido pelo uso de métodos de modulação combinados, mais frequentemente modulação de amplitude em combinação com fase.

O método analógico de transmissão discreta de dados fornece transmissão em banda larga usando sinais de diferentes frequências portadoras em um canal. Isso garante a interação de um grande número de assinantes (cada par de assinantes opera em sua própria frequência).

Codificação digital. Ao codificar informações discretas digitalmente, dois tipos de códigos são usados:

a) códigos de potencial, quando apenas o valor do potencial de sinal é usado para representar unidades de informação e zeros, e suas quedas não são consideradas;

b) códigos de pulso, quando os dados binários são representados por pulsos de uma certa polaridade ou por quedas de potencial de uma certa direção.

Os seguintes requisitos são impostos aos métodos de codificação digital de informações discretas ao usar pulsos retangulares para representar sinais binários:

garantir a sincronização entre transmissor e receptor;

Garantir a menor largura de espectro do sinal resultante na mesma taxa de bits (uma vez que um espectro mais estreito de sinais permite que uma taxa de dados mais alta seja alcançada em uma linha com a mesma largura de banda);

a capacidade de reconhecer erros nos dados transmitidos;

Custo de implementação relativamente baixo.

Por meio da camada física, é realizado apenas o reconhecimento de dados corrompidos (detecção de erros), o que economiza tempo, pois o receptor, sem esperar que o quadro recebido seja totalmente colocado no buffer, imediatamente o rejeita ao reconhecer erros bits no quadro. Uma operação mais complexa - a correção de dados corrompidos - é realizada por protocolos de nível superior: canal, rede, transporte ou aplicativo.

A sincronização do transmissor e do receptor é necessária para que o receptor saiba exatamente quando ler os dados recebidos. Os sinais de relógio sintonizam o receptor com a mensagem transmitida e mantêm o receptor sincronizado com os bits de dados recebidos. O problema de sincronização é facilmente resolvido ao transmitir informações em distâncias curtas (entre blocos dentro de um computador, entre um computador e uma impressora) usando uma linha de comunicação de tempo separada: as informações são lidas apenas no momento em que chega o próximo pulso de clock. Nas redes de computadores, o uso de pulsos de clock é abandonado por dois motivos: para economizar condutores em cabos caros e devido à heterogeneidade das características dos condutores nos cabos (em longas distâncias, a velocidade desigual de propagação do sinal pode levar a dessincronização de pulsos de clock na linha de clock e pulsos de informação na linha principal , como resultado do qual o bit de dados será pulado ou relido).

Atualmente, a sincronização do transmissor e do receptor em redes é realizada usando códigos de auto-sincronização(SK). A codificação dos dados transmitidos usando o SC é para garantir mudanças regulares e frequentes (transições) dos níveis do sinal de informação no canal. Cada transição de nível de sinal de alto para baixo ou vice-versa é usada para ajustar o receptor. Os melhores são aqueles SCs que fornecem uma transição de nível de sinal pelo menos uma vez durante o intervalo de tempo necessário para receber um bit de informação. Quanto mais frequentes as transições de nível de sinal, mais confiável é a sincronização do receptor e mais segura é a identificação dos bits de dados recebidos.

Esses requisitos para os métodos de codificação digital de informações discretas são mutuamente contraditórios até certo ponto; portanto, cada um dos métodos de codificação considerados a seguir tem suas vantagens e desvantagens em comparação com outros.

Códigos de auto-sincronização. Os mais comuns são os seguintes SCs:

código potencial sem retorno a zero (NRZ - Non Return to Zero);

código de pulso bipolar (código RZ);

O código Manchester

· código bipolar com inversão alternada de níveis.

Na fig. 32 mostra os esquemas de codificação para a mensagem 0101100 usando essas CKs.

Arroz. 32. Esquemas de codificação de mensagens usando códigos autosincronizados

2 Funções da camada física Representação de bits por sinais elétricos/ópticos Codificação de bits Sincronização de bits Transmissão/recepção de bits por canais físicos de comunicação Coordenação com o meio físico Taxa de transmissão Distância Níveis de sinal, conectores Em todos os dispositivos de rede Implementação de hardware (adaptadores de rede ) Exemplo: 10 BaseT - UTP cat. 3, 100 ohm, 100m, 10Mbps, código MII, RJ-45

5 Equipamento de transmissão de dados Conversor Mensagem - El. sinal Codificador (compressão, códigos de correção) Modulador Equipamento intermediário Melhoria da qualidade de comunicação - (Amplificador) Criação de canal composto - (Switch) Multiplexação de canal - (Multiplexador) (PA pode não estar disponível em LAN)

6 Principais características das linhas de comunicação Largura de banda (Protocolo) Confiabilidade da transmissão de dados (Protocolo) Atraso de propagação Resposta em frequência (AFC) Largura de banda Atenuação Imunidade a ruído Diafonia no próximo final da linha Custo unitário

9 Atenuação A - um ponto por resposta de frequência A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q Exemplo 1: Pin = 10 mW, Pout =5 mW Atenuação = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q Exemplo 2: UTP cat 5 Atenuação >= -23,6 dB F= 100MHz, L= 100M Geralmente A é indicado para o fundamental frequência do sinal. \u003d -23,6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M Normalmente A é indicado para a frequência principal do sinal ">

11 Imunidade a Ruído Linhas de Fibra Óptica Linhas de Cabo Linhas Aéreas com Fio Enlaces de Rádio (Blindagem, Torção) Imunidade a Interferência Externa Imunidade a Interferência Interna

12 Near End Cross Talk loss (NEXT) Para cabos multipar NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Confiabilidade da transmissão de dados Taxa de erro de bit - BER Probabilidade de distorção de bit de dados Causas: interferência externa e interna, largura de banda estreita Luta: aumento da imunidade a ruídos, interferência reduzida NEXT, largura de banda aumentada Cabo de par trançado BER ~ Cabo de fibra óptica BER ~ Sem proteção adicional: : códigos corretivos, protocolos com repetição

16 Par trançado Par trançado (TP) blindagem fio trançado blindagem fio isolado bainha externa UTP Par trançado não blindado categoria 1, categoria UTP par com bainha STP Tipos de par trançado blindado Tipo 1…9 Cada par tem sua própria blindagem Cada par tem seu próprio passo de torção , cor própria Imunidade a interferências Custo Complexidade do assentamento

18 Fibra Óptica Reflexão interna total de um feixe na interface entre dois meios n1 > n2 - (índice de refração) n1 n2 n2 - (índice de refração) n1 n2"> n2 - (índice de refração) n1 n2"> n2 - (índice de refração) n1 n2" title="18 Fibra Óptica Reflexão interna total de um feixe no limite de dois mídia n1 > n2 - (índice de refração) n1 n2"> title="18 Fibra Óptica Reflexão interna total de um feixe na interface entre dois meios n1 > n2 - (índice de refração) n1 n2"> !}

22 Cabo de fibra óptica Fibra multimodo MMF50/125, 62,5/125, Fibra monomodo SMF8/125, 9,5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps (2005) MMSM

23 Fontes de sinais ópticos Canal: fonte - portadora - receptor (detector) Fontes LED (LED-Light Emitting Diod) nm fonte incoerente - MMF Laser semicondutor fonte coerente - SMF - Potência = f (t o) Detectores Fotodiodos, diodos de pinos, diodos de avalanche

25 Sistemas de cabeamento estruturado - SCS Structured Cabling System - SCS First LANs - vários cabos e topologias Unificação do sistema de cabeamento SCS - infraestrutura de cabeamento LAN aberta (subsistemas, componentes, interfaces) - independência da tecnologia de rede - cabos LAN, TV, sistemas de segurança, etc. P. - cabeamento universal sem referência a uma tecnologia de rede específica - Construtor

27 Padrões SCS (core) EIA/TIA-568A Padrão de Fiação de Telecomunicações para Edifícios Comerciais (EUA) CENELEC EN50173 Requisitos de Desempenho de Esquemas de Cabeamento Genérico (Europa) ISO/IEC IS Tecnologia da Informação - Cabeamento genérico para cabeamento nas instalações do cliente Para cada subsistema: Meio de comunicação . Topologia Distâncias permitidas (comprimentos de cabo) Interface de conexão do usuário. Cabos e equipamentos de conexão. Largura de banda (Desempenho). Prática de instalação (subsistema horizontal - UTP, estrela, 100 m...)

28 Comunicação sem fio Transmissão sem fio Benefícios: Conveniência, áreas inacessíveis, mobilidade. implantação rápida ... Desvantagens: alto nível de interferência (meios especiais: códigos, modulação ...), dificuldade em usar algumas faixas Linha de comunicação: transmissor - meio - receptor Características de LAN ~ F (Δf, fn);

34 2. Telefonia celular Divisão do território em células Reaproveitamento de frequências Baixa potência (dimensões) No centro - estação base Europa - Global System for Mobile - GSM Comunicação telefônica sem fio 1. Estação rádio de baixa potência - (monofone-base, 300m) Roaming de telecomunicação sem fio digital europeu DECT - comutação de uma rede principal para outra - a base da comunicação celular

35 Comunicações por satélite Com base em um satélite (refletor-amplificador) ​​Transceptores - transponders H ~ 50 MHz (1 satélite ~ 20 transponders) Faixas de frequência: C. Ku, Ka C - Down 3,7 - 4,2 GHz Up 5,925-6,425 GHz Ku - Down 11,7-12,2 GHz Up 14,0-14,5 GHz Ka - Down 17,7-21,7 GHz Up 27,5-30,5 GHz

36 Comunicação por satélite. Tipos de satélites Comunicação via satélite: micro-ondas - linha de visada Geoestacionário Grande cobertura Fixo, Baixo desgaste Satélite seguidor, broadcast, baixo custo, custo independente da distância, Estabelecimento instantâneo de link (Mil) T3=300ms Baixa segurança, Antena inicialmente grande (mas VSAT) MEO km Sistema de Posicionamento Global GPS - 24 satélites LEO km baixa cobertura baixa latência acesso à Internet

40 Técnica de espalhamento espectral Técnicas especiais de modulação e codificação para comunicação sem fio C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Redução de potência Imunidade a ruído Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Página 27 de 27 Base física da transmissão de dados(Linhas de comunicação,)

Base física da transmissão de dados

Qualquer tecnologia de rede deve fornecer transmissão confiável e rápida de dados discretos por linhas de comunicação. E embora existam grandes diferenças entre as tecnologias, elas se baseiam nos princípios gerais da transmissão discreta de dados. Esses princípios são incorporados em métodos para representar uns e zeros binários usando sinais pulsados ​​ou senoidais em linhas de comunicação de várias naturezas físicas, métodos de detecção e correção de erros, métodos de compressão e métodos de comutação.

linhasconexões

Redes primárias, linhas e canais de comunicação

Ao descrever um sistema técnico que transmite informações entre os nós da rede, vários nomes podem ser encontrados na literatura: linha de comunicação, canal composto, canal, link. Freqüentemente, esses termos são usados ​​de forma intercambiável e, em muitos casos, isso não causa problemas. Ao mesmo tempo, existem especificidades em seu uso.

Link(link) é um segmento que fornece transferência de dados entre dois nós de rede vizinhos. Ou seja, o link não contém dispositivos intermediários de comutação e multiplexação.

canal(canal) geralmente denota a parte da largura de banda do link usada independentemente na comutação. Por exemplo, um link de rede principal pode consistir em 30 canais, cada um com uma largura de banda de 64 Kbps.

canal composto(circuito) é um caminho entre dois nós finais de uma rede. Um link composto é formado por links de links intermediários individuais e conexões internas nos switches. Freqüentemente, o epíteto "composto" é omitido e o termo "canal" é usado para significar tanto um canal composto quanto um canal entre nós adjacentes, ou seja, dentro de um link.

Linha de comunicação pode ser usado como sinônimo para qualquer um dos outros três termos.

Na fig. duas variantes da linha de comunicação são mostradas. No primeiro caso ( A) a linha consiste em um segmento de cabo com várias dezenas de metros e é um link. No segundo caso (b), o link é um link composto implantado em uma rede de comutação de circuitos. Tal rede poderia ser rede primária ou rede telefônica.

No entanto, para uma rede de computadores, esta linha é um link, pois conecta dois nós vizinhos, e todos os equipamentos intermediários de comutação são transparentes para esses nós. O motivo do mal-entendido mútuo no nível dos termos de especialistas em informática e especialistas em redes primárias é óbvio aqui.

As redes primárias são especialmente criadas para fornecer serviços de transmissão de dados para redes informáticas e telefónicas, que nestes casos dizem funcionar "em cima" das redes primárias e são redes de sobreposição.

Classificação das linhas de comunicação

Linha de comunicação geralmente consiste em um meio físico através do qual os sinais elétricos de informação são transmitidos, equipamentos de transmissão de dados e equipamentos intermediários. O meio físico para transmissão de dados (meio físico) pode ser um cabo, ou seja, um conjunto de fios, capas isolantes e protetoras e conectores, bem como a atmosfera terrestre ou o espaço sideral por onde se propagam as ondas eletromagnéticas.

No primeiro caso, fala-se em ambiente com fio, e no segundo - sem fio.

Nos sistemas de telecomunicações modernos, as informações são transmitidas usando corrente ou tensão elétrica, sinais de rádio ou sinais luminosos- todos esses processos físicos são oscilações do campo eletromagnético de diferentes frequências.

Linhas com fio (aéreas) os laços são fios sem qualquer trança isolante ou blindagem, colocados entre postes e pendurados no ar. Mesmo no passado recente, essas linhas de comunicação eram as principais para transmissão de sinais telefônicos ou telégrafos. Hoje, as linhas de comunicação com fio estão sendo rapidamente substituídas por cabos. Mas em alguns lugares eles ainda são preservados e, na falta de outras possibilidades, continuam sendo usados ​​para a transmissão de dados de computador. As qualidades de velocidade e imunidade a ruído dessas linhas deixam muito a desejar.

linhas de cabo têm uma estrutura bastante complexa. O cabo consiste em condutores envolvidos em várias camadas de isolamento: elétrico, eletromagnético, mecânico e possivelmente climático. Além disso, o cabo pode ser equipado com conectores que permitem conectar rapidamente vários equipamentos a ele. Três tipos principais de cabos são usados ​​em redes de computadores (e telecomunicações): cabos baseados em pares trançados de fios de cobre - par trançado não blindado(Par Trançado Não Blindado, UTP) e par trançado protegido(Par trançado blindado, STP), cabos coaxiais com um núcleo de cobre, cabos de fibra óptica. Os dois primeiros tipos de cabos também são chamados cabos de cobre.

canais de rádio as comunicações terrestres e por satélite são formadas usando um transmissor e um receptor de ondas de rádio. Existe uma grande variedade de tipos de canais de rádio, diferindo tanto na faixa de frequência utilizada quanto na faixa de canal. Bandas de rádio de transmissão(ondas longas, médias e curtas), também chamadas bandas AM, ou intervalos de modulação de amplitude (modulação de amplitude, AM), fornecem comunicação de longa distância, mas com uma taxa de dados baixa. Canais mais rápidos são aqueles que usam faixas de frequência muito altas(Very High Frequency, VHF), que usa modulação de frequência (Frequency Modulation, FM). Também usado para transferência de dados. bandas de frequência ultra-alta(Ultra High Frequency, UHF), também chamado faixas de microondas(acima de 300MHz). Em frequências acima de 30 MHz, os sinais não são mais refletidos pela ionosfera da Terra e a comunicação estável requer linha de visada entre o transmissor e o receptor. Portanto, essas frequências usam canais de satélite ou canais de microondas ou redes locais ou móveis, onde essa condição é atendida.