7. STRAT FIZIC

7.2. Metode discrete de transmitere a datelor

La transmiterea datelor discrete pe canalele de comunicație, sunt utilizate două tipuri principale de codare fizică - bazată pe un semnal purtător sinusoidal și pe o secvență de impulsuri dreptunghiulare. Prima metodă este adesea numită și modulare sau modulație analogică , subliniind faptul că codificarea se realizează prin modificarea parametrilor semnalului analogic. A doua cale este numită codificare digitală . Aceste metode diferă prin lățimea spectrului semnalului rezultat și complexitatea echipamentului necesar pentru implementarea lor.

Când se utilizează impulsuri dreptunghiulare, spectrul semnalului rezultat este foarte larg. Utilizarea unei sinusoide are ca rezultat un spectru mai îngust la aceeași rată de informare. Cu toate acestea, implementarea modulării necesită echipamente mai complexe și mai costisitoare decât implementarea impulsurilor dreptunghiulare.

În prezent, din ce în ce mai des, datele care au inițial o formă analogică - vorbire, o imagine de televiziune - sunt transmise pe canalele de comunicare într-o formă discretă, adică sub forma unei secvențe de unu și zero. Procesul de reprezentare a informațiilor analogice în formă discretă se numește modulație discretă .

Modulația analogică este utilizată pentru a transmite date discrete pe canale cu o bandă de frecvență îngustă - canal de frecvență vocală (rețele publice de telefonie). Acest canal transmite frecvențe în intervalul de la 300 la 3400 Hz, deci lățimea de bandă este de 3100 Hz.

Un dispozitiv care îndeplinește funcțiile de modulare a unui sinusoid purtător pe partea de transmisie și demodularea pe partea de recepție se numește modem (modulator-demodulator).

Modulația analogică este o metodă de codare fizică în care informația este codificată prin modificarea amplitudinii, frecvenței sau fazei unui semnal de frecvență purtătoare sinusoidală (Fig. 27).

La modulație de amplitudine (Fig. 27, b) pentru o unitate logică, se selectează un nivel al amplitudinii sinusoidei frecvenței purtătoare, iar pentru un zero logic, altul. Această metodă este rareori folosită în forma sa pură în practică, datorită imunității scăzute la zgomot, dar este adesea folosită în combinație cu un alt tip de modulație - modulația de fază.

La modulația de frecvență (Fig. 27, c) valorile 0 și 1 ale datelor inițiale sunt transmise de sinusoide cu frecvențe diferite - f 0 și f 1,. Această metodă de modulație nu necesită circuite complexe în modemuri și este de obicei utilizată în modemurile cu viteză redusă care funcționează la 300 sau 1200 bps.

La modularea fazei (Fig. 27, d) valorile datelor 0 și 1 corespund semnalelor de aceeași frecvență, dar cu o fază diferită, de exemplu, 0 și 180 de grade sau 0, 90, 180 și 270 de grade.

În modemurile de mare viteză, metodele de modulație combinată sunt adesea folosite, de regulă, amplitudinea în combinație cu faza.

Orez. 27. Diferite tipuri de modulație

Spectrul semnalului modulat rezultat depinde de tipul și rata de modulație.

Pentru codificarea potențială, spectrul este obținut direct din formulele Fourier pentru funcția periodică. Dacă datele discrete sunt transmise la o rată de biți N biți/s, atunci spectrul constă dintr-o componentă constantă de frecvență zero și o serie infinită de armonici cu frecvențele f 0 , 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 , ... , unde f 0 = N/2. Amplitudinile acestor armonice scad destul de lent - cu coeficienți 1/3, 1/5, 1/7, ... ai amplitudinii armonice f 0 (Fig. 28, a). Ca rezultat, spectrul de cod potențial necesită o lățime de bandă largă pentru o transmisie de înaltă calitate. În plus, trebuie luat în considerare faptul că, în realitate, spectrul semnalului este în continuă schimbare în funcție de natura datelor. Prin urmare, spectrul semnalului de cod potențial rezultat în timpul transmiterii de date arbitrare ocupă o bandă de la o valoare apropiată de 0 Hz până la aproximativ 7f 0 (armonicele cu frecvențe peste 7f 0 pot fi neglijate datorită contribuției mici a acestora la semnalul rezultat) . Pentru un canal cu frecvență vocală, limita superioară pentru codificare potențială este atinsă la o rată a datelor de 971 bps. Ca urmare, codurile potențiale de pe canalele de frecvență vocală nu sunt niciodată utilizate.

Cu modulația de amplitudine, spectrul constă dintr-o sinusoidă a frecvenței purtătoare f cși două armonice laterale: (f c + f m) și ( f c- f m), unde f m - frecvența de modificare a parametrului informațional al sinusoidei, care coincide cu rata de transfer de date la utilizarea a două niveluri de amplitudine (Fig. 28, b). Frecvența f m determină lățimea de bandă a liniei pentru o anumită metodă de codare. La o frecvență de modulație scăzută, lățimea spectrului de semnal va fi, de asemenea, mică (egal cu 2f m ), astfel încât semnalele nu vor fi distorsionate de linie dacă lățimea de bandă este mai mare sau egală cu 2f m . Pentru un canal de frecvență vocală, această metodă de modulare este acceptabilă la o rată de date de cel mult 3100/2=1550 bps. Dacă sunt folosite 4 niveluri de amplitudine pentru a reprezenta datele, atunci capacitatea canalului crește la 3100 bps.

Orez. 28. Spectre de semnale în timpul codificării potențiale

și modulația de amplitudine

Cu modulația de fază și frecvență, spectrul semnalului este mai complex decât cu modulația de amplitudine, deoarece aici se formează mai mult de două armonice laterale, dar sunt și situate simetric față de frecvența purtătoare principală, iar amplitudinile lor scad rapid. Prin urmare, aceste modulații sunt, de asemenea, potrivite pentru transmisia de date pe un canal de frecvență vocală.

La codificarea digitală a informațiilor discrete, se folosesc coduri de potențial și de impuls. În codurile de potențial, doar valoarea potențialului semnal este utilizată pentru a reprezenta cele logice și zerouri, iar scăderile sale nu sunt luate în considerare. Codurile de impulsuri permit ca datele binare să fie reprezentate fie prin impulsuri cu o anumită polaritate, fie printr-o parte a pulsului - printr-o scădere potențială a unei anumite direcții.

Când folosiți impulsuri dreptunghiulare pentru a transmite informații discrete, este necesar să alegeți o metodă de codare care să atingă simultan mai multe obiective:

· avea la aceeași rată de biți cea mai mică lățime a spectrului semnalului rezultat;

· asigurat sincronizarea între emițător și receptor;

· avea capacitatea de a recunoaște greșelile;

· a avut un cost redus de implementare.

Un spectru mai restrâns de semnale vă permite să obțineți o rată de transfer de date mai mare pe aceeași linie. Adesea, spectrul semnalului necesită absența unei componente constante.

Sincronizarea emițătorului și receptorului este necesară, astfel încât receptorul să știe exact în ce moment este necesar să citească informații noi de pe linia de comunicație. Această problemă este mai dificil de rezolvat în rețele decât în ​​schimbul de date între dispozitive strâns distanțate, de exemplu, între unități dintr-un computer sau între un computer și o imprimantă. Prin urmare, în rețele sunt folosite așa-numitele coduri de auto-sincronizare, ale căror semnale poartă instrucțiuni pentru transmițător despre momentul în care este necesar să recunoască următorul bit (sau mai mulți biți). Orice muchie ascuțită a semnalului - așa-numita față - poate fi un bun indiciu pentru sincronizarea receptorului cu transmițătorul.

Când se utilizează sinusoide ca semnal purtător, codul rezultat are proprietatea de auto-sincronizare, deoarece o modificare a amplitudinii frecvenței purtătoare permite receptorului să determine momentul în care apare codul de intrare.

Cerințele pentru metodele de codificare sunt reciproc contradictorii, astfel încât fiecare dintre metodele de codare digitală populare discutate mai jos are propriile avantaje și dezavantaje în comparație cu altele.

Pe fig. 29a prezintă o metodă de codificare potențială, numită și codificare nicio întoarcere la zero (Non Întoarce-te la Zero, NRZ) . Numele de familie reflectă faptul că atunci când se transmite o secvență de unii, semnalul nu revine la zero în timpul ciclului. Metoda NRZ este ușor de implementat, are o recunoaștere bună a erorilor (datorită a două potențiale puternic diferite), dar nu are proprietatea de auto-sincronizare. Când transmiteți o secvență lungă de unu sau zero, semnalul pe linie nu se schimbă, astfel încât receptorul nu poate determina din semnalul de intrare momentele în timp în care datele ar trebui citite. Chiar și cu un generator de ceas foarte precis, receptorul poate face o greșeală în momentul achiziției datelor, deoarece frecvențele celor două generatoare nu sunt niciodată complet identice. Prin urmare, la rate mari de date și secvențe lungi de unu sau zero, o mică nepotrivire a frecvențelor de ceas poate duce la o eroare într-un întreg ciclu și, în consecință, la citirea unei valori de bit incorecte.

Un alt dezavantaj serios al metodei NRZ este prezența unei componente de frecvență joasă care se apropie de zero atunci când transmit secvențe lungi de unu sau zero. Din această cauză, multe canale de comunicație care nu asigură o conexiune galvanică directă între receptor și sursă nu acceptă acest tip de codificare. Drept urmare, în forma sa pură, codul NRZ nu este utilizat în rețele. Cu toate acestea, sunt utilizate diversele sale modificări, în care sunt eliminate atât autosincronizarea slabă a codului NRZ, cât și prezența unei componente constante. Atractivitatea codului NRZ, din cauza căruia are sens să-l îmbunătățim, constă în frecvența destul de scăzută a armonicii fundamentale f 0, care este egală cu N/2 Hz. Alte metode de codare, cum ar fi Manchester, au o frecvență fundamentală mai mare.

Orez. 29. Modalități de codificare a datelor discrete

Una dintre modificările metodei NRZ este metoda codificare bipolară cu inversare alternativă (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI). Această metodă (Fig. 29, b) utilizează trei niveluri potențiale - negativ, zero și pozitiv. Pentru a codifica un zero logic, se folosește un potențial zero, iar o unitate logică este codificată fie de un potențial pozitiv, fie de unul negativ, în timp ce potențialul fiecărei unități noi este opus potențialului precedent.

Codul AMI elimină parțial DC și lipsa problemelor de sincronizare automată inerente codului NRZ. Acest lucru se întâmplă la trimiterea unor secvențe lungi. În aceste cazuri, semnalul de pe linie este o secvență de impulsuri bipolare cu același spectru ca și codul NRZ care transmit alternativ zero și unu, adică fără componentă constantă și cu o armonică fundamentală de N/2 Hz (unde N este rata de biți a datelor). Secvențele lungi de zerouri sunt, de asemenea, periculoase pentru codul AMI, precum și pentru codul NRZ - semnalul degenerează într-un potențial constant de amplitudine zero. Prin urmare, codul AMI necesită îmbunătățiri suplimentare.

În general, pentru diferite combinații de biți de pe linie, utilizarea codului AMI duce la un spectru de semnal mai îngust decât pentru codul NRZ și, prin urmare, la un randament de linie mai mare. De exemplu, la transmiterea unora și zerouri alternative, armonica fundamentală f 0 are o frecvență de N/4 Hz. Codul AMI oferă și câteva caracteristici pentru recunoașterea semnalelor eronate. Astfel, o încălcare a alternanței stricte a polarității semnalelor indică un impuls fals sau dispariția unui impuls corect din linie. Un astfel de semnal este numit semnal interzis (semnal încălcare).

Codul AMI folosește nu două, ci trei niveluri de semnal pe linie. Stratul suplimentar necesită o creștere a puterii emițătorului de aproximativ 3 dB pentru a oferi aceeași fidelitate a biților pe linie, ceea ce este un dezavantaj general al codurilor cu stări multiple de semnal în comparație cu codurile care disting doar două stări.

Există un cod similar cu AMI, dar cu doar două niveluri de semnal. Când se transmite zero, transmite potențialul care a fost setat în ciclul anterior (adică nu îl schimbă), iar când este transmis unul, potențialul este inversat. Acest cod este numit cod potențial cu inversare la unitate (Nu întoarcere la Zero cu cele inversat , NRZI ) . Acest cod este util în cazurile în care utilizarea unui al treilea nivel de semnal este extrem de nedorită, de exemplu, în cablurile optice, în care două stări de semnal sunt recunoscute în mod fiabil - lumină și umbră.

Pe lângă codurile potențiale, rețelele folosesc și coduri de impuls, atunci când datele sunt reprezentate de un impuls complet sau o parte a acestuia - un front. Cel mai simplu caz al acestei abordări este codul pulsului bipolar , în care unitatea este reprezentată printr-un impuls de o polaritate, iar zero este cealaltă (Fig. 29, c). Fiecare puls durează o jumătate de ciclu. Acest cod are excelent autosincronizante proprietăți, dar o componentă constantă poate fi prezentă, de exemplu, atunci când se transmite o secvență lungă de unu sau zero. În plus, spectrul său este mai larg decât cel al codurilor potențiale. Deci, la transmiterea tuturor zerourilor sau unuurilor, frecvența armonicii fundamentale a codului va fi egală cu N Hz, care este de două ori mai mare decât armonica fundamentală a codului NRZ și de patru ori mai mare decât armonica fundamentală a codului AMI la transmiterea alternante a unor şi zerouri. Din cauza spectrului prea larg, codul pulsului bipolar este rar folosit.

În rețelele locale, până de curând, cea mai comună metodă de codare era așa-numita Codul Manchester (Fig. 29, d). Este folosit în tehnologiile Ethernet și Token Ring.

În codul Manchester, o scădere de potențial, adică partea din față a pulsului, este folosită pentru a codifica unii și zerourile. În codificarea Manchester, fiecare ceas este împărțit în două părți. Informațiile sunt codificate de potențiale scăderi care apar la mijlocul fiecărui ciclu. O unitate este codificată printr-un nivel de semnal scăzut spre ridicat, iar un zero este codificat printr-o margine inversă. La începutul fiecărui ciclu, poate apărea o margine de semnal de serviciu dacă trebuie să reprezentați mai multe uni sau zerouri la rând. Deoarece semnalul se schimbă cel puțin o dată pe ciclu de transmisie a unui bit de date, codul Manchester este bun autosincronizante proprietăți. Lățimea de bandă a codului Manchester este mai îngustă decât cea a pulsului bipolar. De asemenea, nu are o componentă constantă, iar armonica fundamentală în cel mai rău caz (când se transmite o secvență de uni sau zerouri) are o frecvență de N Hz, iar în cel mai bun caz (când se transmite alternant uni și zerouri) este egală. la N / 2 Hz, ca în codurile AMI sau NRZ. În medie, lățimea de bandă a codului Manchester este de o ori și jumătate mai îngustă decât cea a codului de impuls bipolar, iar armonica fundamentală oscilează în jurul valorii de 3N/4. Codul Manchester are un alt avantaj față de codul pulsului bipolar. Acesta din urmă utilizează trei niveluri de semnal pentru transmiterea datelor, în timp ce Manchester utilizează două.

Pe fig. 29, e arată un cod potențial cu patru nivele de semnal pentru codificarea datelor. Acesta este un cod 2B1Q, al cărui nume reflectă esența sa - fiecare doi biți (2B) sunt transmisi într-un ciclu de un semnal care are patru stări (1Q). Bit 00 este -2,5 V, bit 01 este -0,833 V, bit 11 este +0,833 V, iar bitul 10 este +2,5 V. secvențe de perechi identice de biți, deoarece în acest caz semnalul este convertit într-o componentă constantă. Cu intercalarea aleatoare a biților, spectrul semnalului este de două ori mai îngust decât cel al codului NRZ, deoarece la aceeași rată de biți durata ceasului este dublată. Astfel, folosind codul 2B1Q, puteți transfera date pe aceeași linie de două ori mai repede decât folosind codul AMI sau NRZI. Cu toate acestea, pentru implementarea sa, puterea emițătorului trebuie să fie mai mare, astfel încât cele patru niveluri să fie clar distinse de receptor pe fundalul interferenței.

La transmiterea datelor discrete pe canalele de comunicație, sunt utilizate două tipuri principale de codare fizică - bazată pe un semnal purtător sinusoidal și pe o secvență de impulsuri dreptunghiulare. Prima metodă este adesea numită și modulare sau modulație analogică, subliniind faptul că codarea se realizează prin modificarea parametrilor semnalului analogic. A doua cale este de obicei numită codificare digitală. Aceste metode diferă prin lățimea spectrului semnalului rezultat și complexitatea echipamentului necesar pentru implementarea lor.

Când se utilizează impulsuri dreptunghiulare, spectrul semnalului rezultat este foarte larg. Acest lucru nu este surprinzător dacă ne amintim că spectrul unui impuls ideal are o lățime infinită. Utilizarea unei sinusoide are ca rezultat un spectru mult mai mic la aceeași rată de informare. Cu toate acestea, implementarea modulației sinusoidale necesită echipamente mai complexe și mai costisitoare decât implementarea impulsurilor dreptunghiulare.

În prezent, din ce în ce mai des, datele care au inițial o formă analogică - vorbire, o imagine de televiziune - sunt transmise pe canalele de comunicare într-o formă discretă, adică sub forma unei secvențe de unu și zero. Procesul de reprezentare a informațiilor analogice în formă discretă se numește modulație discretă. Termenii „modulare” și „codare” sunt adesea folosiți interschimbabil.

La codificare digitală sunt utilizate informații discrete, coduri de potențial și de impuls. În codurile de potențial, doar valoarea potențialului de semnal este folosită pentru a reprezenta cele și zerouri logice, iar picăturile sale, care formează impulsuri complete, nu sunt luate în considerare. Codurile de impulsuri permit ca datele binare să fie reprezentate fie prin impulsuri cu o anumită polaritate, fie printr-o parte a pulsului - o scădere potențială a unei anumite direcții.

Atunci când se utilizează impulsuri dreptunghiulare pentru a transmite informații discrete, este necesar să se aleagă o metodă de codare care să atingă simultan mai multe obiective: la aceeași rată de biți, să aibă cea mai mică lățime a spectrului semnalului rezultat; asigurat sincronizarea între emițător și receptor;

A avut capacitatea de a recunoaște greșelile; a avut un cost redus de implementare.

Rețelele folosesc așa-numitele coduri de auto-sincronizare, ale căror semnale poartă indicații pentru transmițător în ce moment în timp este necesar să recunoască următorul bit (sau mai mulți biți, dacă codul este orientat către mai mult de două stări de semnal). Orice muchie ascuțită din semnal - așa-numita muchie - poate servi ca un bun indiciu pentru sincronizarea receptorului cu emițătorul. Recunoașterea și corectarea datelor distorsionate este dificil de implementat prin intermediul stratului fizic, prin urmare, cel mai adesea această muncă este întreprinsă de protocoalele care se află mai sus: canal, rețea, transport sau aplicație. Pe de altă parte, recunoașterea erorilor la nivelul fizic economisește timp, deoarece receptorul nu așteaptă ca cadrul să fie complet plasat în buffer, ci îl respinge imediat după plasare. cunoașterea erorilor de biți dintr-un cadru.

Cod potențial care nu se întoarce la zero, o metodă de codificare potențială, numită și codificare fără a reveni la zero (Non întoarcere la Zero, NRZ). Numele de familie reflectă faptul că la transmiterea unei secvențe de unii, semnalul nu revine la zero în timpul ciclului (cum vom vedea mai jos, în alte metode de codare, în acest caz are loc o revenire la zero). Metoda NRZ este ușor de implementat, are o recunoaștere bună a erorilor (datorită a două potențiale puternic diferite), dar nu are proprietatea de auto-sincronizare. La transmiterea unei secvențe lungi de unu sau zero, semnalul pe linie nu se modifică, astfel încât receptorul nu poate determina din semnalul de intrare momentele în care este necesar să citească din nou datele. Chiar și cu un generator de ceas foarte precis, receptorul poate face o greșeală în momentul achiziției datelor, deoarece frecvențele celor două generatoare nu sunt niciodată complet identice. Prin urmare, la rate mari de date și secvențe lungi de unu sau zero, o mică nepotrivire a frecvențelor de ceas poate duce la o eroare într-un întreg ciclu și, în consecință, la citirea unei valori de bit incorecte.

Metoda de codare bipolară cu inversare alternativă. Una dintre modificările metodei NRZ este metoda codificare bipolară cu inversare alternativă (Bipolar Alterna marcă inversiune, AMI). Această metodă utilizează trei niveluri de potențial - negativ, zero și pozitiv. Pentru a codifica un zero logic, se folosește un potențial zero, iar o unitate logică este codificată fie de un potențial pozitiv, fie de unul negativ, în timp ce potențialul fiecărei unități noi este opus potențialului precedent. Astfel, o încălcare a alternanței stricte a polarității semnalelor indică un impuls fals sau dispariția unui impuls corect din linie. Se numește un semnal cu polaritate incorectă semnal interzis (semnal încălcare). În codul AMI, nu sunt utilizate două, ci trei niveluri de semnal pe linie. Stratul suplimentar necesită o creștere a puterii transmițătorului de aproximativ 3 dB pentru a oferi aceeași fidelitate a biților pe linie, ceea ce este un dezavantaj general al codurilor cu stări multiple de semnal în comparație cu codurile care disting doar două stări.

Cod potențial cu inversare la unitate. Există un cod similar cu AMI, dar cu doar două niveluri de semnal. Când se transmite zero, transmite potențialul care a fost setat în ciclul anterior (adică nu îl modifică), iar când este transmis unul, potențialul este inversat. Acest cod este numit cod potențial cu inversare la unitate (Non întoarcere la Zero cu cele inversat, NRZI). Acest cod este util în cazurile în care utilizarea unui al treilea nivel de semnal este extrem de nedorită, de exemplu, în cablurile optice, în care două stări de semnal sunt recunoscute în mod fiabil - lumină și întuneric.

Cod puls bipolar Pe lângă codurile potențiale, rețelele folosesc și coduri de impuls atunci când datele sunt reprezentate de un impuls complet sau o parte a acestuia - un front. Cel mai simplu caz al acestei abordări este codul pulsului bipolar,în care unitatea este reprezentată printr-un impuls de o polaritate, iar zero este cealaltă . Fiecare puls durează o jumătate de ciclu. Un astfel de cod are proprietăți excelente de auto-tac, dar o componentă DC poate fi prezentă, de exemplu, la transmiterea unei secvențe lungi de unu sau zero. În plus, spectrul său este mai larg decât cel al codurilor potențiale. Deci, la transmiterea tuturor zerourilor sau unuurilor, frecvența armonicii fundamentale a codului va fi egală cu NHz, care este de două ori mai mare decât armonica fundamentală a codului NRZ și de patru ori mai mare decât armonica fundamentală a codului AMI atunci când transmiterea alternante a unor si zerouri. Din cauza spectrului prea larg, codul pulsului bipolar este rar folosit.

Codul Manchester.În rețelele locale, până de curând, cea mai comună metodă de codare era așa-numita Codul Manchester. Este folosit în tehnologiile Ethernet și TokenRing. În codul Manchester, o scădere de potențial, adică partea din față a pulsului, este folosită pentru a codifica unii și zerourile. În codificarea Manchester, fiecare ceas este împărțit în două părți. Informațiile sunt codificate de potențiale scăderi care apar la mijlocul fiecărui ciclu. O unitate este codificată printr-un nivel de semnal scăzut spre ridicat, iar un zero este codificat printr-o margine inversă. La începutul fiecărui ciclu, poate apărea o margine de semnal de serviciu dacă trebuie să reprezentați mai multe uni sau zerouri la rând. Deoarece semnalul se schimbă cel puțin o dată pe ciclu de transmisie a unui bit de date, codul Manchester are proprietăți bune de auto-sincronizare. Lățimea de bandă a codului Manchester este mai îngustă decât cea a pulsului bipolar. În medie, lățimea de bandă a codului Manchester este de o ori și jumătate mai îngustă decât cea a codului de impuls bipolar, iar armonica fundamentală oscilează în jurul valorii de 3N/4. Codul Manchester are un alt avantaj față de codul pulsului bipolar. Acesta din urmă utilizează trei niveluri de semnal pentru transmiterea datelor, în timp ce Manchester utilizează două.

Cod potențial 2B 1Q. Cod potențial cu patru niveluri de semnal pentru codificarea datelor. Acesta este codul 2 ÎN 1Q, al cărui nume reflectă esența sa - fiecare doi biți (2B) sunt transmisi într-un ciclu de un semnal care are patru stări (1Q). Bit 00 este -2,5 V, bit 01 este -0,833 V, 11 este +0,833 V și 10 este +2,5 V. Cu această metodă de codificare, sunt necesare măsuri suplimentare pentru a trata secvențe lungi de perechi de biți identice, deoarece semnalul este apoi convertit într-o componentă constantă. Cu intercalarea aleatoare a biților, spectrul semnalului este de două ori mai îngust decât cel al codului NRZ, deoarece la aceeași rată de biți durata ceasului este dublată. Astfel, folosind codul 2B 1Q, poți transfera date de două ori mai rapid pe aceeași linie decât folosind codul AMI sau NRZI. Cu toate acestea, pentru implementarea sa, puterea emițătorului trebuie să fie mai mare, astfel încât cele patru niveluri să fie clar distinse de receptor pe fundalul interferenței.

Codare logica Codarea logică este folosită pentru a îmbunătăți codurile potențiale precum AMI, NRZI sau 2Q.1B. Codarea logică ar trebui să înlocuiască secvențele lungi de biți care conduc la un potențial constant cu unele intercalate. După cum sa menționat mai sus, două metode sunt caracteristice codării logice -. coduri redundante și amestecare.

Coduri redundante se bazează pe împărțirea secvenței originale de biți în porțiuni, care sunt adesea numite caractere. Apoi fiecare caracter original este înlocuit cu unul nou care are mai mulți biți decât originalul.

Pentru a oferi o capacitate de linie dată, un transmițător care utilizează un cod redundant trebuie să funcționeze la o frecvență de ceas crescută. Deci, pentru a transmite coduri 4V / 5V la o rată de 100 Mb/s, transmițătorul trebuie să funcționeze la o frecvență de ceas de 125 MHz. În acest caz, spectrul semnalului pe linie este extins în comparație cu cazul în care un cod pur, neredundant este transmis pe linie. Cu toate acestea, spectrul codului potențial redundant se dovedește a fi mai îngust decât spectrul codului Manchester, ceea ce justifică etapa suplimentară de codificare logică, precum și funcționarea receptorului și emițătorului la o frecvență de ceas crescută.

Scurtă. Amestecarea datelor cu un scrambler înainte de a le pune pe linie cu un cod sincer este o altă modalitate de codificare logică. Metodele de codificare constau în calculul bit cu bit al codului rezultat pe baza biților codului sursă și a biților codului rezultat primiți în ciclurile anterioare. De exemplu, un scrambler poate implementa următoarea relație:

Transmisie asincronă și sincronă

Când datele sunt schimbate la nivelul fizic, unitatea de informație este un bit, astfel încât stratul fizic înseamnă să mențină întotdeauna sincronizarea bit cu bit între receptor și transmițător. De obicei este suficient să se asigure sincronizarea la aceste două niveluri - bit și cadru - astfel încât emițătorul și receptorul să poată asigura un schimb stabil de informații. Cu toate acestea, dacă calitatea liniei de comunicație este slabă (acest lucru se aplică de obicei canalelor telefonice comutate), sunt introduse mijloace suplimentare de sincronizare la nivel de octet pentru a reduce costul echipamentului și a crește fiabilitatea transmisiei datelor.

Acest mod de operare este numit asincron sau start Stop.În modul asincron, fiecare octet de date este însoțit de semnale speciale de pornire și oprire. Scopul acestor semnale este, în primul rând, de a anunța receptorul cu privire la sosirea datelor și, în al doilea rând, de a oferi receptorului suficient timp pentru a efectua unele funcții legate de temporizare înainte de sosirea următorului octet. Semnalul de pornire are o durată de un interval de ceas, iar semnalul de oprire poate dura unul, unu și jumătate sau două ceasuri, așa că se spune că unul, unu și jumătate sau doi biți sunt folosiți ca semnal de oprire, deși aceste semnale nu reprezintă biți utilizator.

În modul de transfer sincron, nu există biți de pornire-oprire între fiecare pereche de octeți. concluzii

Când se transmit date discrete pe un canal de frecvență vocală în bandă îngustă utilizat în telefonie, metodele de modulație analogică sunt cele mai potrivite, în care sinusoidul purtător este modulat de secvența originală de cifre binare. Această operațiune este efectuată de dispozitive speciale - modemuri.

Pentru transmisia de date cu viteză mică, se utilizează o modificare a frecvenței sinusoidei purtătoare. Modemurile cu viteză mai mare funcționează pe metode combinate de modulare a amplitudinii în cuadratura (QAM), care sunt caracterizate prin 4 niveluri de amplitudine sinusoidă purtătoare și 8 niveluri de fază. Nu toate cele 32 de combinații posibile ale metodei QAM sunt folosite pentru transmiterea datelor, combinațiile interzise fac posibilă recunoașterea datelor distorsionate la nivel fizic.

Pe canalele de comunicație în bandă largă, sunt utilizate metode de codare a potențialului și a impulsurilor, în care datele sunt reprezentate de diferite niveluri ale unui potențial de semnal constant sau polaritate a impulsului sau a lui față.

Când se utilizează coduri potențiale, sarcina de sincronizare a receptorului cu emițătorul este de o importanță deosebită, deoarece atunci când se transmit secvențe lungi de zerouri sau unu, semnalul la intrarea receptorului nu se modifică și este dificil pentru receptor să determine momentul de preluarea următorului bit de date.

Cel mai simplu cod potențial este codul non-return-to-zero (NRZ), dar nu este auto-tac și creează o componentă DC.

Cel mai popular cod de puls este codul Manchester, în care informația este transportată de direcția marginii semnalului la mijlocul fiecărui ciclu. Codul Manchester este utilizat în tehnologiile Ethernet și TokenRing.

Pentru a îmbunătăți proprietățile unui potențial cod NRZ, sunt utilizate metode de codare logică care exclud secvențele lungi de zerouri. Aceste metode se bazează pe:

Cu privire la introducerea de biți redundanți în datele originale (coduri de tip 4V/5V);

Amestecarea datelor originale (coduri precum 2B 1Q).

Codurile potențiale îmbunătățite au un spectru mai îngust decât codurile cu impulsuri, așa că sunt utilizate în tehnologii de mare viteză precum FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet.

Crosstalk la capătul apropiat al liniei - determină imunitatea la zgomot a cablului la sursele interne de interferență. De obicei, acestea sunt evaluate în raport cu un cablu format din mai multe perechi răsucite, atunci când capturile reciproce ale unei perechi pe alta pot atinge valori semnificative și pot crea zgomot intern proporțional cu semnalul util.

Fiabilitatea transmiterii datelor(sau rata de eroare a biților) caracterizează probabilitatea de distorsiune pentru fiecare bit de date transmis. Motivele distorsiunii semnalelor informaționale sunt interferența pe linie, precum și lățimea de bandă limitată a trecerii acesteia. Prin urmare, o creștere a fiabilității transmisiei de date este obținută prin creșterea gradului de imunitate la zgomot al liniei, reducerea nivelului de diafonie în cablu și utilizarea mai multor linii de comunicație în bandă largă.

Pentru liniile de comunicație prin cablu convenționale fără protecție suplimentară împotriva erorilor, fiabilitatea transmisiei datelor este, de regulă, 10 -4 -10 -6 . Aceasta înseamnă că, în medie, din 10 4 sau 10 6 biți transmiși, valoarea unui bit va fi coruptă.

Echipamente de linie de comunicație(echipament de transmisie de date - ATD) este echipamentul de margine care conectează direct computerele la linia de comunicație. Face parte din linia de comunicație și funcționează de obicei la nivel fizic, asigurând transmiterea și recepția unui semnal de forma și puterea dorite. Exemple de ADF sunt modemurile, adaptoarele, convertoarele analog-digital și digital-analogic.

DTE nu include echipamentul terminal de date (DTE) al utilizatorului, care generează date pentru transmisie prin linia de comunicație și este conectat direct la DTE. Un DTE include, de exemplu, un router LAN. Rețineți că împărțirea echipamentelor în clase APD și OOD este mai degrabă condiționată.

Echipamentele intermediare sunt utilizate pe liniile de comunicație la distanță lungă, ceea ce rezolvă două sarcini principale: îmbunătățirea calității semnalelor informaționale (forma, puterea, durata acestora) și crearea unui canal compus permanent (canal end-to-end) de comunicare între două rețele. abonati. În LCN, echipamentele intermediare nu sunt utilizate dacă lungimea mediului fizic (cabluri, aer radio) nu este mare, astfel încât semnalele de la un adaptor de rețea la altul să poată fi transmise fără restabilirea intermediară a parametrilor acestora.

În rețelele globale, transmisia de semnal de înaltă calitate este asigurată pe sute și mii de kilometri. Prin urmare, amplificatoarele sunt instalate la anumite distanțe. Pentru a crea o linie de trecere între doi abonați, se folosesc multiplexoare, demultiplexoare și comutatoare.

Echipamentul intermediar al canalului de comunicație este transparent pentru utilizator (nu îl observă), deși în realitate formează o rețea complexă numită rețeaua primarăși servind drept bază pentru construirea de computere, telefonie și alte rețele.

Distinge linii de comunicații analogice și digitale, care folosesc diverse tipuri de echipamente intermediare. În liniile analogice, echipamentele intermediare sunt concepute pentru a amplifica semnale analogice care au o gamă continuă de valori. În canalele analogice de mare viteză, este implementată o tehnică de multiplexare a frecvenței, atunci când mai multe canale analogice de abonat de viteză mică sunt multiplexate într-un canal de mare viteză. În canalele de comunicații digitale, unde semnalele de informații dreptunghiulare au un număr finit de stări, echipamentele intermediare îmbunătățesc forma semnalelor și restaurează perioada de repetiție a acestora. Acesta asigură formarea de canale digitale de mare viteză, lucrând pe principiul multiplexării în timp a canalelor, atunci când fiecărui canal de viteză mică i se alocă o anumită fracțiune din timpul canalului de mare viteză.

La transmiterea datelor computerizate discrete prin linii de comunicație digitale, se definește protocolul de nivel fizic, deoarece parametrii semnalelor de informații transmise de linie sunt standardizați, iar atunci când sunt transmise pe linii analogice, acesta nu este definit, deoarece semnalele de informații au un caracter arbitrar. formă și nu există, nu există cerințe.

Următoarele sunt utilizate în rețelele de comunicații moduri de transfer de informații:

simplex, atunci când emițătorul și receptorul sunt conectate printr-un canal de comunicație, prin care informațiile sunt transmise într-o singură direcție (acest lucru este tipic pentru rețelele de comunicații de televiziune);

semi-duplex, atunci când două noduri de comunicație sunt de asemenea conectate printr-un canal, prin care informațiile sunt transmise alternativ într-o direcție, apoi în direcția opusă (acest lucru este tipic pentru sistemele de informații-referință, cerere-răspuns);

duplex, când două noduri de comunicație sunt conectate prin două canale (canal de comunicare înainte și invers), prin care informațiile sunt transmise simultan în direcții opuse. Canalele duplex sunt utilizate în sistemele cu feedback de decizie și informații.

Canale de comunicare schimbate și dedicate. În TSS, există canale de comunicare dedicate (necomutate) și cele cu comutare pe durata transmiterii informațiilor pe aceste canale.

Când se utilizează canale de comunicație dedicate, echipamentul transceiver al nodurilor de comunicație este conectat în mod constant unul la celălalt. Acest lucru asigură un grad ridicat de pregătire a sistemului pentru transferul de informații, o calitate mai bună a comunicației și suport pentru o cantitate mare de trafic. Datorită costurilor relativ mari de operare a rețelelor cu canale de comunicații dedicate, profitabilitatea acestora se realizează doar dacă canalele sunt încărcate complet.

Canalele de comunicație comutate, create numai pentru timpul de transmitere a unei cantități fixe de informații, se caracterizează prin flexibilitate ridicată și cost relativ scăzut (cu o cantitate mică de trafic). Dezavantajele unor astfel de canale sunt: ​​pierderea timpului de comutare (pentru stabilirea comunicării între abonați), posibilitatea blocării din cauza aglomerației anumitor secțiuni ale liniei de comunicație, calitatea comunicației mai scăzută, costul ridicat cu o cantitate semnificativă de trafic.

Informațiile inițiale care trebuie transmise pe o linie de comunicație pot fi fie discrete (date de ieșire de la computer) fie analogice (vorbire, imagine de televiziune).

Transmitere de date discrete se bazează pe utilizarea a două tipuri de codificare fizică:

A) modulație analogică când codarea se realizează prin modificarea parametrilor semnalului purtător sinusoidal;

b) codificare digitală prin modificarea nivelurilor secvenței impulsurilor de informații dreptunghiulare.

Modulația analogică duce la un spectru mult mai mic al semnalului rezultat decât în ​​cazul codării digitale, la aceeași rată de transfer de informații, dar implementarea ei necesită echipamente mai complexe și mai costisitoare.

În prezent, datele inițiale, care au o formă analogică, sunt transmise din ce în ce mai mult pe canalele de comunicație într-o formă discretă (sub forma unei secvențe de unu și zero), adică. modulație discretă semnale analogice.

Modulație analogică. Este folosit pentru a transmite date discrete pe canale cu o lățime de bandă îngustă, un reprezentant tipic al căruia este un canal de frecvență vocală furnizat utilizatorilor rețelelor de telefonie. Semnalele cu o frecvență de 300 până la 3400 Hz sunt transmise pe acest canal, adică lățimea de bandă este de 3100 Hz. O astfel de bandă este destul de suficientă pentru transmiterea vorbirii cu o calitate acceptabilă. Limitarea lățimii de bandă a canalului de ton este asociată cu utilizarea echipamentelor de multiplexare și comutare de circuite în rețelele de telefonie.

Înainte de transmiterea datelor discrete pe partea de transmisie, folosind un modulator-demodulator (modem), se efectuează modularea sinusoidei purtătoare a secvenței originale de cifre binare. Conversia inversă (demodularea) este realizată de modemul receptor.

Există trei moduri de a converti datele digitale în formă analogică sau trei metode de modulare analogică:

Modulația de amplitudine, atunci când numai amplitudinea purtătorului oscilațiilor sinusoidale se modifică în conformitate cu succesiunea de biți de informații transmisi: de exemplu, la transmiterea unuia, amplitudinea oscilației este setată la mare, iar la transmiterea zero, este mică sau există nici un semnal purtător;

modulația de frecvență, când sub acțiunea semnalelor de modulare (biți de informații transmise) se modifică doar frecvența purtătorului oscilațiilor sinusoidale: de exemplu, când se transmite zero, este scăzut, iar când este transmis unul este mare;

modularea de fază, atunci când, în conformitate cu succesiunea biților de informații transmise, se modifică numai faza purtătorului oscilațiilor sinusoidale: la trecerea de la semnalul 1 la semnalul 0 sau invers, faza se schimbă cu 180 °.

În forma sa pură, modularea de amplitudine este rar utilizată în practică datorită imunității scăzute la zgomot. Modulația în frecvență nu necesită circuite complexe în modemuri și este de obicei utilizată în modemurile cu viteză redusă care funcționează la 300 sau 1200 bps. Creșterea ratei de date este asigurată de utilizarea metodelor de modulație combinată, mai des modulația de amplitudine în combinație cu fază.

Metoda analogică de transmisie a datelor discrete oferă transmisie în bandă largă prin utilizarea semnalelor de diferite frecvențe purtătoare într-un canal. Aceasta garantează interacțiunea unui număr mare de abonați (fiecare pereche de abonați funcționează la propria frecvență).

Codare digitală. La codificarea digitală a informațiilor discrete, sunt utilizate două tipuri de coduri:

a) coduri de potențial, când numai valoarea potențialului semnal este utilizată pentru a reprezenta unități de informație și zerouri, iar scăderile acestuia nu sunt luate în considerare;

b) coduri de impulsuri, când datele binare sunt reprezentate fie prin impulsuri de o anumită polaritate, fie prin scăderi de potențial de o anumită direcție.

Următoarele cerințe sunt impuse metodelor de codificare digitală a informațiilor discrete atunci când se utilizează impulsuri dreptunghiulare pentru a reprezenta semnale binare:

asigurarea sincronizării între emițător și receptor;

Asigurarea celei mai mici lățimi de spectru a semnalului rezultat la aceeași rată de biți (deoarece un spectru mai restrâns de semnale permite să se realizeze o rată de date mai mare pe o linie cu aceeași lățime de bandă);

capacitatea de a recunoaște erorile în datele transmise;

Cost relativ scăzut de implementare.

Prin intermediul stratului fizic se realizează doar recunoașterea datelor corupte (detecția erorilor), ceea ce economisește timp, întrucât receptorul, fără a aștepta ca cadrul primit să fie complet plasat în buffer, îl respinge imediat când recunoaște erori. biți în cadru. O operațiune mai complexă - corectarea datelor corupte - se realizează prin protocoale de nivel superior: canal, rețea, transport sau aplicație.

Sincronizarea emițătorului și receptorului este necesară pentru ca receptorul să știe exact când să citească datele primite. Semnalele de ceas acordă receptorul la mesajul transmis și mențin receptorul sincronizat cu biții de date primite. Problema sincronizării se rezolvă cu ușurință la transmiterea informațiilor pe distanțe scurte (între blocuri din interiorul unui computer, între un computer și o imprimantă) prin utilizarea unei linii de comunicare temporizată separată: informațiile sunt citite numai în momentul în care sosește următorul impuls de ceas. În rețelele de calculatoare, utilizarea impulsurilor de ceas este abandonată din două motive: de dragul economisirii conductoarelor în cabluri scumpe și datorită eterogenității caracteristicilor conductoarelor din cabluri (pe distanțe mari, viteza neuniformă de propagare a semnalului poate duce la desincronizarea impulsurilor de ceas în linia de ceas și a impulsurilor de informații în linia principală, în urma cărora bitul de date va fi fie sărit, fie recitit).

În prezent, sincronizarea emițătorului și receptorului în rețele se realizează prin utilizare coduri de auto-sincronizare(SK). Codarea datelor transmise cu ajutorul SC este de a asigura schimbări (tranziții) regulate și frecvente ale nivelurilor semnalului informațional din canal. Fiecare tranziție a nivelului de semnal de la înalt la scăzut sau invers este utilizată pentru a regla receptorul. Cele mai bune sunt acele SC-uri care oferă o tranziție la nivel de semnal cel puțin o dată în intervalul de timp necesar pentru a primi un bit de informații. Cu cât trecerile la nivel de semnal sunt mai frecvente, cu atât sincronizarea receptorului este mai fiabilă și cu atât identificarea biților de date recepționați este mai sigură.

Aceste cerințe pentru metodele de codificare digitală a informațiilor discrete sunt reciproc contradictorii într-o anumită măsură, prin urmare, fiecare dintre metodele de codare considerate mai jos are avantajele și dezavantajele sale în comparație cu altele.

Coduri de auto-sincronizare. Cele mai comune sunt următoarele SC:

cod potențial fără revenire la zero (NRZ - Non Return to Zero);

cod puls bipolar (cod RZ);

Codul Manchester

· cod bipolar cu inversare de nivel alternativ.

Pe fig. 32 prezintă schemele de codificare pentru mesajul 0101100 folosind aceste CK-uri.

Orez. 32. Scheme de codificare a mesajelor folosind coduri de auto-sincronizare

2 Funcții ale stratului fizic Reprezentarea biților prin semnale electrice/optice Codificarea biților Sincronizarea biților Transmiterea/recepția biților pe canalele de comunicație fizică Coordonarea cu mediul fizic Rata de transmisie Distanța Niveluri de semnal, conectori În toate dispozitivele de rețea Implementare hardware (adaptoare de rețea) ) Exemplu: 10 BaseT - UTP cat. 3, 100 ohmi, 100 m, 10 Mbps, cod MII, RJ-45

5 Echipament de transmisie a datelor Convertor Mesaj - El. Codificator de semnal (compresie, coduri de corecție) Modulator Echipament intermediar Îmbunătățirea calității comunicației - (Amplificator) ​​Crearea canalelor compozite - (Comutator) Multiplexarea canalelor - (Multiplexor) (PA poate să nu fie disponibil în LAN)

6 Principalele caracteristici ale liniilor de comunicație Lățimea de bandă (protocol) Fiabilitatea transmisiei de date (protocol) Întârziere de propagare Răspuns în frecvență (AFC) Atenuare lățime de bandă Imunitate la zgomot Diafonie la capătul apropiat al liniei Cost unitar

9 Atenuare A - un punct per răspuns în frecvență A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q Exemplul 1: Pin = 10 mW, Pout =5 mW Atenuare = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q Exemplul 2: UTP cat 5 Atenuare >= -23,6 dB F= 100MHz, L= 100M De obicei, A este indicat pentru elementul fundamental frecvența semnalului. \u003d -23,6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M De obicei, A este indicat pentru frecvența principală a semnalului ">

11 Imunitate la zgomot Linii de fibră optică Linii de cablu Linii aeriene cablate Legături radio (Ecranare, răsucire) Imunitate la interferențe externe Imunitate la interferențe interne Atenuare la diafonie la capătul apropiat (NEXT) Atenuare la diafonie la capătul îndepărtat (FEXT) (FEXT - Două perechi într-o singură direcție)

12 Near End Cross Talk Pierde (URMĂTOR) Pentru cabluri cu mai multe perechi NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Fiabilitatea transmisiei datelor Rata de eroare - BER Probabilitatea distorsiunii biților de date Cauze: interferență externă și internă, lățime de bandă îngustă Luptă: imunitate sporită la zgomot, interferență redusă NEXT, lățime de bandă crescută Cablu pereche torsadată BER ~ Cablu fibră optică BER ~ Fără protecție suplimentară: : coduri corective, protocoale cu repetare

16 Pereche răsucită Pereche răsucită (TP) ecran de folie scut de sârmă împletită înveliș exterior de sârmă izolată UTP Pereche răsucită neecranată categoria 1, categoria perechii învelite UTP STP Tipuri de perechi răsucite ecranate Tip 1...9 Fiecare pereche are propriul ecran Fiecare pereche are propriul pas de răsucire , culoare proprie Imunitate la interferențe Cost Complexitatea așezării

18 Fibră optică Reflexia internă totală a unui fascicul la interfața dintre două medii n1 > n2 - (indice de refracție) n1 n2 n2 - (indice de refracție) n1 n2"> n2 - (indice de refracție) n1 n2"> n2 - (indice de refracție) n1 n2" title="(!LANG:18 Fibră optică Reflexia internă totală a unui fascicul la limita a două media n1 > n2 - (indicele de refracție) n1 n2"> title="18 Fibră optică Reflexia internă totală a unui fascicul la interfața dintre două medii n1 > n2 - (indice de refracție) n1 n2"> !}

22 Cablu fibră optică Fibră multimodală MMF50/125, 62,5/125, Fibră modul unic SMF8/125, 9,5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps (2005) MMSM

23 Surse de semnal optic Canal: sursă - purtător - receptor (detector) Surse LED (LED-Light Emitting Diod) nm sursă incoerentă - MMF Semiconductor sursă coerentă laser - SMF - Putere = f (t o) Detectoare Fotodiode, diode pin, diode avalanșă

25 Sisteme de cablare structurată - SCS Structured Cabling System - SCS First LAN - diverse cabluri și topologii Unificarea sistemului de cablare SCS - infrastructură deschisă de cablare LAN (subsisteme, componente, interfețe) - independență față de tehnologia rețelei - cabluri LAN, TV, sisteme de securitate etc. P. - cablare universală fără referire la o anumită tehnologie de rețea - Constructor

27 Standarde SCS (de bază) EIA/TIA-568A Standard de cablare pentru telecomunicații pentru clădiri comerciale (SUA) CENELEC EN50173 Cerințe de performanță ale schemelor de cablare generice (Europa) ISO/IEC IS Tehnologia informației - Cablare generică pentru cablarea sediului clientului Pentru fiecare subsistem: Mediu de comunicație . Topologie Distanţe admisibile (lungimi cabluri) Interfaţă de conectare utilizator. Cabluri și echipamente de conectare. Lățimea de bandă (performanță). Practică de instalare (Subsistem orizontal - UTP, stea, 100 m...)

28 Comunicații fără fir Transmisie fără fir Beneficii: Comoditate, zone inaccesibile, mobilitate. desfășurare rapidă... Dezavantaje: nivel ridicat de interferență (mijloace speciale: coduri, modulație...), dificultate în utilizarea unor intervale Linie de comunicație: emițător - mediu - receptor Caracteristici LAN ~ F (Δf, fn);

34 2. Telefonie celulară Împărțirea teritoriului în celule Reutilizarea frecvențelor Putere redusă (dimensiuni) În centru - stație de bază Europa - Sistem global pentru mobil - Comunicație telefonică fără fir GSM 1. Stație radio de putere redusă - (receptor-bază, 300m) DECT Digital European Cordless Telecommunication Roaming - trecerea de la o rețea de bază la alta - baza comunicării celulare

35 Comunicații prin satelit Pe baza unui satelit (reflector-amplificator) Transceiver - transpondere H ~ 50 MHz (1 satelit ~ 20 transpondere) Game de frecvență: C. Ku, Ka C - Down 3,7 - 4,2 GHz Up 5,925-6,425 GHz Ku - În jos 11,7-12,2 GHz în sus 14,0-14,5 GHz Ka - în jos 17,7-21,7 GHz în sus 27,5-30,5 GHz

36 Comunicații prin satelit. Tipuri de satelit Comunicație prin satelit: microunde - linie vizuală Geostaționar Acoperire mare Fix, uzură redusă Satelit urmăritor, difuzare, cost scăzut, cost independent de distanță, Stabilire instantanee a legăturii (Mil) T3=300ms Securitate scăzută, Antenă mare inițial (dar VSAT) MEO km Sistem de poziționare globală GPS - 24 de sateliți LEO km acoperire scăzută acces la Internet cu latență scăzută

40 Tehnica Spread Spectrum Tehnici speciale de modulare și codare pentru comunicații fără fir C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Reducerea puterii Imunitate la zgomot Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Pagină 27 din 27 Baza fizică a transmiterii datelor(Linii de comunicație,)

Baza fizică a transmiterii datelor

Orice tehnologie de rețea trebuie să ofere transmisie fiabilă și rapidă a datelor discrete prin linii de comunicație. Și deși există diferențe mari între tehnologii, acestea se bazează pe principiile generale ale transmisiei discrete de date. Aceste principii sunt concretizate în metode de reprezentare a celor binare și zerouri folosind semnale pulsate sau sinusoidale în linii de comunicație de diferite naturi fizice, metode de detectare și corectare a erorilor, metode de compresie și metode de comutare.

liniiconexiuni

Rețele primare, linii și canale de comunicație

Când descrieți un sistem tehnic care transmite informații între nodurile de rețea, mai multe nume pot fi găsite în literatură: linie de comunicare, canal compus, canal, legătură. Adesea, acești termeni sunt folosiți interschimbabil și în multe cazuri acest lucru nu provoacă probleme. În același timp, există specificități în utilizarea lor.

Legătură(link) este un segment care asigură transferul de date între două noduri de rețea învecinate. Adică, legătura nu conține dispozitive intermediare de comutare și multiplexare.

canal(canal) cel mai adesea denotă porțiunea din lățimea de bandă a legăturii utilizată independent în comutare. De exemplu, o legătură de rețea primară poate consta din 30 de canale, fiecare dintre ele având o lățime de bandă de 64 Kbps.

Canal compozit(circuit) este o cale între două noduri de capăt ale unei rețele. O legătură compozită este formată din legături intermediare individuale și conexiuni interne în comutatoare. Adesea, epitetul „compozit” este omis și termenul „canal” este folosit pentru a însemna atât un canal compozit, cât și un canal între nodurile adiacente, adică în cadrul unei legături.

Linie de comunicare poate fi folosit ca sinonim pentru oricare dintre ceilalți trei termeni.

Pe fig. sunt prezentate două variante ale liniei de comunicaţie. În primul caz ( A) linia este formată dintr-un segment de cablu cu o lungime de câteva zeci de metri și este o legătură. În al doilea caz (b), legătura este o legătură compozită desfășurată într-o rețea cu comutare de circuite. O astfel de rețea ar putea fi rețeaua primară sau rețeaua telefonică.

Cu toate acestea, pentru o rețea de calculatoare, această linie este o legătură, deoarece conectează două noduri învecinate și toate echipamentele intermediare de comutare sunt transparente pentru aceste noduri. Motivul neînțelegerii reciproce la nivelul termenilor specialiștilor informatici și specialiștilor rețelelor primare este evident aici.

Rețelele primare sunt create special pentru a furniza servicii de transmisie de date pentru rețelele de calculatoare și telefonie, despre care, în astfel de cazuri, se spune că funcționează „pe deasupra” rețelelor primare și sunt rețele de suprapunere.

Clasificarea liniilor de comunicare

Linie de comunicare constă în general dintr-un mediu fizic prin care sunt transmise semnale electrice de informații, echipamente de transmisie a datelor și echipamente intermediare. Mediul fizic pentru transmiterea datelor (medii fizice) poate fi un cablu, adică un set de fire, mantale și conectori izolatori și de protecție, precum și atmosfera terestră sau spațiul exterior prin care se propagă undele electromagnetice.

În primul caz, se vorbește despre mediu cu fir, iar în al doilea - fără fir.

În sistemele moderne de telecomunicații, informațiile sunt transmise folosind curent electric sau tensiune, semnale radio sau semnale luminoase- toate aceste procese fizice sunt oscilații ale câmpului electromagnetic de diferite frecvențe.

Linii cablate (aeriene). Legăturile sunt fire fără împletituri izolatoare sau de ecranare, așezate între stâlpi și agățate în aer. Chiar și în trecutul recent, astfel de linii de comunicație erau principalele pentru transmiterea semnalelor telefonice sau telegrafice. Astăzi, liniile de comunicații cu fir sunt rapid înlocuite cu cele prin cablu. Dar pe alocuri se mai păstrează și, în lipsa altor posibilități, continuă să fie folosite pentru transmiterea datelor informatice. Calitățile de viteză și imunitatea la zgomot ale acestor linii lasă mult de dorit.

linii de cablu au o structură destul de complexă. Cablul este format din conductori închiși în mai multe straturi de izolație: electrică, electromagnetică, mecanică și eventual climatică. În plus, cablul poate fi echipat cu conectori care vă permit să conectați rapid diverse echipamente la el. În rețelele de calculatoare (și de telecomunicații) sunt utilizate trei tipuri principale de cabluri: cabluri bazate pe perechi răsucite de fire de cupru - pereche răsucită neecranată(Pereche răsucită neprotejată, UTP) și pereche răsucită ecranată(Pereche răsucită ecranată, STP), cabluri coaxiale cu miez de cupru, cabluri de fibră optică. Primele două tipuri de cabluri se mai numesc cabluri de cupru.

canale radio comunicațiile terestre și prin satelit se formează folosind un emițător și un receptor de unde radio. Există o mare varietate de tipuri de canale radio, care diferă atât în ​​domeniul de frecvență utilizat, cât și în domeniul canalului. Emite benzi de radio(unde lungi, medii și scurte), numite și benzi AM, sau intervalele de modulație de amplitudine (modularea amplitudinii, AM), asigură comunicații pe distanțe lungi, dar la o rată de date scăzută. Canalele mai rapide sunt cele care folosesc intervale de frecvență foarte înalte(Very High Frequency, VHF), care utilizează modulația de frecvență (Frequency Modulation, FM). Folosit și pentru transferul de date. benzi de frecvență ultra-înaltă(Ultra High Frequency, UHF), numit și intervale de microunde(peste 300 MHz). La frecvențe de peste 30 MHz, semnalele nu mai sunt reflectate de ionosfera Pământului, iar o comunicare stabilă necesită o linie vizuală între emițător și receptor. Prin urmare, astfel de frecvențe folosesc fie canale prin satelit, fie canale cu microunde, fie rețele locale sau mobile, unde această condiție este îndeplinită.