Fiziksel katmanda 20 veri iletim yöntemi. Fiziksel katmanda ayrık verilerin aktarımı

7. FİZİKSEL KATMAN

7.2. Ayrık veri iletim yöntemleri

Ayrık verileri iletişim kanalları üzerinden iletirken, sinüzoidal bir taşıyıcı sinyaline ve bir dizi dikdörtgen darbeye dayalı olarak iki ana fiziksel kodlama türü kullanılır. İlk yöntem genellikle denir modülasyon veya analog modülasyon , kodlamanın analog sinyalin parametreleri değiştirilerek gerçekleştirildiğini vurgulayarak. İkinci yol denir dijital kodlama . Bu yöntemler, elde edilen sinyalin spektrumunun genişliği ve bunların uygulanması için gereken ekipmanın karmaşıklığı bakımından farklılık gösterir.

Dikdörtgen darbeler kullanıldığında, ortaya çıkan sinyalin spektrumu çok geniştir. Sinüzoid kullanımı, aynı bilgi hızında daha dar bir spektrumla sonuçlanır. Bununla birlikte, modülasyonun uygulanması, dikdörtgen darbelerin uygulanmasından daha karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir.

Şu anda, giderek daha sık olarak, başlangıçta analog bir forma sahip olan veriler - konuşma, bir televizyon görüntüsü - iletişim kanalları üzerinden ayrı bir biçimde, yani birler ve sıfırlar dizisi şeklinde iletilir. Analog bilgiyi ayrık biçimde temsil etme işlemine denir. ayrık modülasyon .

Analog modülasyon, dar bir frekans bandı - ses frekansı kanalı (kamu telefon ağları) olan kanallar üzerinden ayrık verileri iletmek için kullanılır. Bu kanal 300 ila 3400 Hz aralığındaki frekansları iletir, dolayısıyla bant genişliği 3100 Hz'dir.

Verici tarafta bir taşıyıcı sinüzoidi modüle etme ve alıcı tarafta demodülasyon işlevlerini yerine getiren bir cihaza denir. modem (modülatör-demodülatör).

Analog modülasyon, sinüzoidal bir taşıyıcı frekans sinyalinin genliği, frekansı veya fazı değiştirilerek bilgilerin kodlandığı bir fiziksel kodlama yöntemidir (Şekil 27).

saat genlik modülasyonu (Şekil 27, b) mantıksal bir birim için, taşıyıcı frekansı sinüzoidinin genliğinin bir seviyesi ve mantıksal bir sıfır için bir diğeri seçilir. Bu yöntem, düşük gürültü bağışıklığı nedeniyle pratikte nadiren saf haliyle kullanılır, ancak genellikle başka bir modülasyon türü olan faz modülasyonu ile birlikte kullanılır.

saat frekans modülasyonu (Şek. 27, c) İlk verilerin 0 ve 1 değerleri, farklı frekanslara sahip sinüzoidler tarafından iletilir - f 0 ve f 1,. Bu modülasyon yöntemi, modemlerde karmaşık devreler gerektirmez ve genellikle 300 veya 1200 bps'de çalışan düşük hızlı modemlerde kullanılır.

saat faz modülasyonu (Şek. 27, d) 0 ve 1 veri değerleri aynı frekanstaki sinyallere karşılık gelir, ancak farklı bir faza sahiptir, örneğin 0 ve 180 derece veya 0, 90, 180 ve 270 derece.

Yüksek hızlı modemlerde, bir kural olarak, faz ile kombinasyon halinde genlik genellikle kombine modülasyon yöntemleri kullanılır.

Pirinç. 27. Farklı modülasyon türleri

Ortaya çıkan modüle edilmiş sinyalin spektrumu, modülasyon tipine ve hızına bağlıdır.

Potansiyel kodlama için, spektrum doğrudan periyodik fonksiyon için Fourier formüllerinden elde edilir. Ayrık veriler N bit/s bit hızında iletiliyorsa, spektrum sıfır frekansın sabit bir bileşeninden ve f 0 , 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 , ... frekanslarına sahip sonsuz bir harmonik serisinden oluşur. f 0 = N/2. Bu harmoniklerin genlikleri oldukça yavaş azalır - harmonik genlik f 0'ın 1/3, 1/5, 1/7, ... katsayıları ile (Şekil 28, a). Sonuç olarak, potansiyel kod spektrumu, yüksek kaliteli iletim için geniş bir bant genişliği gerektirir. Ek olarak, gerçekte sinyal spektrumunun verilerin doğasına bağlı olarak sürekli değiştiği dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, rastgele verilerin iletimi sırasında ortaya çıkan potansiyel kod sinyalinin spektrumu, 0 Hz'ye yakın bir değerden yaklaşık 7f 0'a kadar bir bant kaplar (7f 0'ın üzerindeki frekanslara sahip harmonikler, elde edilen sinyale küçük katkılarından dolayı ihmal edilebilir) . Bir ses frekansı kanalı için, potansiyel kodlamanın üst sınırına 971 bps veri hızında ulaşılır. Sonuç olarak, ses frekans kanallarındaki potansiyel kodlar asla kullanılmaz.

Genlik modülasyonu ile spektrum, taşıyıcı frekansın bir sinüzoidinden oluşur. fc ve iki yan harmonik: (f c + f m) ve ( f c- f m ), nerede f m - iki genlik seviyesi kullanıldığında veri aktarım hızı ile çakışan sinüzoidin bilgi parametresinin değişim sıklığı (Şekil 28, b). Frekans f m belirli bir kodlama yöntemi için hattın bant genişliğini belirler. Düşük modülasyon frekansında, sinyal spektrumunun genişliği de küçük olacaktır (2f'ye eşit). m ), bu nedenle bant genişliği 2f'ye eşit veya daha büyükse sinyaller hat tarafından bozulmayacaktır. m . Bir ses frekansı kanalı için bu modülasyon yöntemi, 3100/2=1550 bps'den fazla olmayan bir veri hızında kabul edilebilir. Verileri temsil etmek için 4 genlik seviyesi kullanılırsa, kanal kapasitesi 3100 bps'ye çıkar.

Pirinç. 28. Potansiyel kodlama sırasında sinyal spektrumları

ve genlik modülasyonu

Faz ve frekans modülasyonu ile, sinyal spektrumu genlik modülasyonundan daha karmaşıktır, çünkü burada ikiden fazla yan harmonik oluşur, ancak bunlar aynı zamanda ana taşıyıcı frekansına göre simetrik olarak yerleştirilir ve genlikleri hızla azalır. Bu nedenle, bu modülasyonlar aynı zamanda bir ses frekansı kanalı üzerinden veri iletimi için de çok uygundur.

Ayrık bilgileri dijital olarak kodlarken, potansiyel ve dürtü kodları kullanılır. Potansiyel kodlarında, mantıksal birler ve sıfırları temsil etmek için yalnızca sinyal potansiyelinin değeri kullanılır ve düşüşleri dikkate alınmaz. Darbe kodları, ikili verilerin belirli bir polaritedeki darbelerle veya darbenin bir kısmıyla - belirli bir yöndeki potansiyel düşüşle temsil edilmesine izin verir.

Ayrık bilgileri iletmek için dikdörtgen darbeler kullanırken, aynı anda birkaç hedefe ulaşacak bir kodlama yöntemi seçmek gerekir:

· aynı bit hızında elde edilen sinyalin spektrumunun en küçük genişliğine sahipti;

· verici ve alıcı arasında sağlanan senkronizasyon;

· hataları tanıma yeteneğine sahipti;

· düşük bir uygulama maliyeti vardı.

Daha dar bir sinyal spektrumu, aynı hat üzerinde daha yüksek bir veri aktarım hızı elde etmenizi sağlar. Çoğu zaman, sinyal spektrumu sabit bir bileşenin olmamasını gerektirir.

Alıcının, iletişim hattından yeni bilgileri tam olarak hangi noktada okuması gerektiğini tam olarak bilmesi için verici ve alıcının senkronizasyonu gereklidir. Bu sorunu ağlarda çözmek, örneğin bir bilgisayar içindeki birimler arasında veya bir bilgisayar ile bir yazıcı arasında yakın aralıklı cihazlar arasında veri alışverişinden daha zordur. Bu nedenle, kendi kendine senkronize olan kodlar olarak adlandırılan ağlarda, sinyalleri verici için bir sonraki biti (veya birkaç biti) tanımanın gerekli olduğu zaman hakkında talimatlar taşıyan ağlarda kullanılır. Sinyaldeki herhangi bir keskin kenar - sözde ön kısım - alıcının verici ile senkronizasyonu için iyi bir gösterge olabilir.

Taşıyıcı sinyal olarak sinüzoidler kullanıldığında, elde edilen kod kendi kendine senkronizasyon özelliğine sahiptir, çünkü taşıyıcı frekansın genliğinde bir değişiklik alıcının giriş kodunun göründüğü anı belirlemesine izin verir.

Kodlama yöntemleri için gereksinimler karşılıklı olarak çelişkilidir, bu nedenle aşağıda tartışılan popüler dijital kodlama yöntemlerinin her birinin diğerlerine kıyasla kendi avantajları ve dezavantajları vardır.

Şek. 29a, kodlama olarak da adlandırılan bir potansiyel kodlama yöntemini gösterir. sıfıra dönüş yok (Olmayan Sıfıra Dönüş, NRZ) . Soyadı, birler dizisi iletildiğinde, sinyalin döngü sırasında sıfıra dönmediği gerçeğini yansıtır. NRZ yönteminin uygulanması kolaydır, iyi hata tanıma özelliğine sahiptir (kesinlikle farklı iki potansiyel nedeniyle), ancak kendi kendine senkronizasyon özelliğine sahip değildir. Uzun bir birler veya sıfırlar dizisi iletirken, hattaki sinyal değişmez, bu nedenle alıcı, verilerin ne zaman okunması gerektiğini giriş sinyalinden zaman içindeki noktaları belirleyemez. Son derece hassas bir saat üreteci ile bile, iki üretecin frekansları hiçbir zaman tamamen aynı olmadığından, alıcı veri toplama anında hata yapabilir. Bu nedenle, yüksek veri hızlarında ve uzun birler veya sıfır dizilerinde, saat frekanslarının küçük bir uyumsuzluğu, tüm saat döngüsünde bir hataya ve buna bağlı olarak yanlış bir bit değerinin okunmasına neden olabilir.

NRZ yönteminin bir diğer ciddi dezavantajı, uzun birler veya sıfır dizileri iletirken sıfıra yaklaşan düşük frekanslı bir bileşenin varlığıdır. Bu nedenle, alıcı ve kaynak arasında doğrudan bir galvanik bağlantı sağlamayan birçok iletişim kanalı bu tür kodlamayı desteklemez. Sonuç olarak, saf haliyle NRZ kodu ağlarda kullanılmaz. Bununla birlikte, hem NRZ kodunun zayıf kendi kendine senkronizasyonunun hem de sabit bir bileşenin varlığının ortadan kaldırıldığı çeşitli modifikasyonları kullanılır. NRZ kodunun çekiciliği, iyileştirilmesi mantıklı olduğu için, N/2 Hz'ye eşit olan temel harmonik f 0'ın oldukça düşük frekansında yatmaktadır. Manchester gibi diğer kodlama yöntemleri daha yüksek bir temel frekansa sahiptir.

Pirinç. 29. Ayrık veri kodlama yolları

NRZ yönteminin modifikasyonlarından biri, yöntemdir. alternatif inversiyonlu bipolar kodlama (bipolar Alternatif İşaret Ters Çevirme, AMI). Bu yöntem (Şekil 29, b) üç potansiyel seviye kullanır - negatif, sıfır ve pozitif. Mantıksal bir sıfırı kodlamak için bir sıfır potansiyeli kullanılır ve her yeni birimin potansiyeli bir öncekinin potansiyeline zıtken, bir mantıksal birim ya pozitif bir potansiyel ya da bir negatif bir ile kodlanır.

AMI kodu, DC'yi ve NRZ kodunda bulunan otomatik zamanlama sorunlarının eksikliğini kısmen ortadan kaldırır. Bu, uzun diziler gönderirken olur. Bu durumlarda, hattaki sinyal, NRZ kodu ile aynı spektruma sahip, alternatif sıfırlar ve birler ileten, yani sabit bir bileşen olmadan ve N/2 Hz'lik bir temel harmoniğe sahip bir bipolar darbe dizisidir (burada N veri bit hızı) . Uzun sıfır dizileri, AMI kodu için olduğu kadar NRZ kodu için de tehlikelidir - sinyal, sabit bir sıfır genlik potansiyeline dönüşür. Bu nedenle, AMI kodunun daha fazla iyileştirilmesi gerekiyor.

Genel olarak, hattaki çeşitli bit kombinasyonları için, AMI kodunun kullanımı, NRZ kodundan daha dar bir sinyal spektrumuna ve dolayısıyla daha yüksek bir hat verimine yol açar. Örneğin, alternatif birler ve sıfırlar iletirken, temel harmonik f 0, N/4 Hz'lik bir frekansa sahiptir. AMI kodu ayrıca hatalı sinyalleri tanımak için bazı özellikler sağlar. Bu nedenle, sinyallerin polaritesinin katı değişiminin ihlali, yanlış bir darbeyi veya hattan doğru bir darbenin kaybolduğunu gösterir. Böyle bir sinyal denir yasak sinyal (sinyal ihlal).

AMI kodu, hat başına iki değil, üç sinyal seviyesi kullanır. Ek katman, hatta aynı bit aslına uygunluğunu sağlamak için verici gücünde yaklaşık 3 dB'lik bir artış gerektirir; bu, yalnızca iki durumu ayırt eden kodlara kıyasla çoklu sinyal durumlarına sahip kodların genel bir dezavantajıdır.

AMI'ye benzer bir kod var, ancak sadece iki sinyal seviyesi var. Sıfır iletildiğinde, önceki döngüde ayarlanmış olan potansiyeli iletir (yani değiştirmez) ve bir iletildiğinde potansiyel tersine çevrilir. Bu kodun adı birlikte inversiyonlu potansiyel kod (Değil dönüş ile Sıfır ile birlikte olanlar ters çevrilmiş , NRZI ) . Bu kod, üçüncü bir sinyal seviyesinin kullanılmasının son derece istenmeyen olduğu durumlarda, örneğin iki sinyal durumunun güvenilir bir şekilde tanındığı optik kablolarda - ışık ve gölge - yararlıdır.

Potansiyel kodlara ek olarak, ağlar, veriler tam bir darbe veya bir parçası - bir ön ile temsil edildiğinde darbe kodlarını da kullanır. Bu yaklaşımın en basit hali bipolar darbe kodu , birimin bir polarite darbesi ile temsil edildiği ve sıfırın diğer olduğu (Şekil 29, c). Her darbe yarım döngü sürer. Bu kod mükemmel kendi kendine senkronizasyon ancak sabit bir bileşen, örneğin uzun bir birler veya sıfırlar dizisi iletirken mevcut olabilir. Ayrıca, spektrumu potansiyel kodlardan daha geniştir. Bu nedenle, tüm sıfırları veya birleri iletirken, kodun temel harmoniğinin frekansı, NRZ kodunun temel harmoniğinden iki kat ve AMI kodunun temel harmoniğinden dört kat daha yüksek olan N Hz'ye eşit olacaktır. alternatif birler ve sıfırlar iletirken. Çok geniş spektrum nedeniyle, bipolar darbe kodu nadiren kullanılır.

Yerel ağlarda, yakın zamana kadar en yaygın kodlama yöntemi sözde idi. Manchester kodu (Şek. 29, d). Ethernet ve Token Ring teknolojilerinde kullanılır.

Manchester kodunda, potansiyel bir düşüş, yani darbenin ön tarafı, birleri ve sıfırları kodlamak için kullanılır. Manchester kodlamasında her saat iki parçaya bölünmüştür. Bilgi, her döngünün ortasında meydana gelen potansiyel düşüşlerle kodlanır. Bir birim, düşükten yükseğe bir sinyal seviyesi ile kodlanır ve bir sıfır, bir ters kenar tarafından kodlanır. Her döngünün başında, arka arkaya birkaç bir veya sıfırı temsil etmeniz gerekiyorsa, bir hizmet sinyali kenarı oluşabilir. Sinyal, bir veri bitinin iletim döngüsü başına en az bir kez değiştiğinden, Manchester kodu iyi kendi kendine senkronizasyonözellikleri. Manchester kodunun bant genişliği bipolar darbenin bant genişliğinden daha dardır. Ayrıca sabit bir bileşeni yoktur ve en kötü durumda (bir veya sıfır dizisini iletirken) temel harmonik N Hz frekansına sahiptir ve en iyi durumda (alternatif olanları ve sıfırları iletirken) eşittir AMI kodlarında veya NRZ'de olduğu gibi N / 2 Hz'ye. Ortalama olarak, Manchester kodunun bant genişliği bipolar darbe kodunun bant genişliğine göre bir buçuk kat daha dardır ve temel harmonik 3N/4 civarında salınım yapar. Manchester kodunun bipolar nabız koduna göre başka bir avantajı daha vardır. İkincisi, veri iletimi için üç sinyal seviyesi kullanırken Manchester iki seviye kullanır.

Şek. 29, e, veri kodlaması için dört sinyal seviyesine sahip bir potansiyel kodu gösterir. Bu, adı özünü yansıtan bir 2B1Q kodudur - her iki bit (2B), bir döngüde dört duruma (1Q) sahip bir sinyal ile iletilir. Bit 00 -2.5V'dir, bit 01 -0.833V'dir, bit 11 +0.833V'dir ve bit 10 +2.5V'dir.Bu durumda sinyal sabit bir bileşene dönüştürüldüğü için aynı bit çiftlerinin dizileri. Rastgele bit serpiştirme ile, aynı bit hızında saat süresi iki katına çıktığından, sinyalin spektrumu NRZ kodunun iki katı kadar dardır. Böylece 2B1Q kodunu kullanarak aynı hat üzerinden AMI veya NRZI koduna göre iki kat daha hızlı veri aktarabilirsiniz. Bununla birlikte, uygulanması için, verici gücü daha yüksek olmalıdır, böylece dört seviye, alıcı tarafından parazit arka planına karşı açıkça ayırt edilebilir.

Ayrık verileri iletişim kanalları üzerinden iletirken, sinüzoidal bir taşıyıcı sinyaline ve bir dizi dikdörtgen darbeye dayalı olarak iki ana fiziksel kodlama türü kullanılır. İlk yöntem genellikle denir modülasyon veya analog modülasyon, kodlamanın analog sinyalin parametrelerinin değiştirilmesiyle gerçekleştirildiğini vurgulayarak. İkinci yol genellikle denir dijital kodlama Bu yöntemler, elde edilen sinyalin spektrumunun genişliği ve bunların uygulanması için gereken ekipmanın karmaşıklığı bakımından farklılık gösterir.

Dikdörtgen darbeler kullanıldığında, ortaya çıkan sinyalin spektrumu çok geniştir. İdeal bir momentumun spektrumunun sonsuz bir genişliğe sahip olduğunu hatırlarsak, bu şaşırtıcı değildir. Bir sinüzoidin kullanılması, aynı bilgi hızında çok daha küçük bir spektrumla sonuçlanır. Bununla birlikte, sinüsoidal modülasyonun uygulanması, dikdörtgen darbelerin uygulanmasından daha karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir.

saat dijital kodlama ayrık bilgi, potansiyel ve dürtü kodları kullanılır. Potansiyel kodlarında, mantıksal birler ve sıfırları temsil etmek için yalnızca sinyal potansiyelinin değeri kullanılır ve tam darbeleri oluşturan düşüşleri dikkate alınmaz. Darbe kodları, ikili verilerin belirli bir polaritedeki darbelerle veya darbenin bir kısmı ile - belirli bir yönde potansiyel bir düşüş - temsil edilmesine izin verir.

Ayrık bilgileri iletmek için dikdörtgen darbeler kullanırken, aynı anda birkaç hedefe ulaşacak bir kodlama yöntemi seçmek gerekir: aynı bit hızında elde edilen sinyalin spektrumunun en küçük genişliğine sahip olmak; verici ve alıcı arasında sağlanan senkronizasyon;

Hataları tanıma yeteneği vardı; düşük bir uygulama maliyeti vardı.

Ağlar sözde kendi kendini senkronize eden kodlar, sinyaller, verici için bir sonraki biti (veya kod ikiden fazla sinyal durumuna yönlendirilmişse birkaç biti) tanımanın gerekli olduğu zaman için göstergeler taşır. Sinyaldeki herhangi bir keskin kenar - sözde kenar - alıcının verici ile senkronizasyonu için iyi bir gösterge işlevi görebilir. Bozuk verilerin tanınması ve düzeltilmesinin fiziksel katman aracılığıyla uygulanması zordur, bu nedenle çoğu zaman bu çalışma, kanal, ağ, taşıma veya uygulama gibi yukarıda yer alan protokoller tarafından üstlenilir. Öte yandan, fiziksel katmandaki hata tanıma, alıcı çerçevenin tampona tamamen yerleştirilmesini beklemediği, ancak yerleştirme anında onu reddettiği için zaman kazandırır. bir çerçeve içindeki bit hatalarını bilmek.

Potansiyel sıfıra dönüşsüz kod, bir potansiyel kodlama yöntemi, aynı zamanda kodlama olarak da adlandırılır. sıfıra dönmeden (Olmayan dönüş ile Sıfır, NRZ). Soyadı, bir diziyi iletirken, sinyalin döngü sırasında sıfıra dönmediği gerçeğini yansıtır (aşağıda göreceğimiz gibi, diğer kodlama yöntemlerinde bu durumda sıfıra dönüş gerçekleşir). NRZ yönteminin uygulanması kolaydır, iyi hata tanıma özelliğine sahiptir (kesinlikle farklı iki potansiyel nedeniyle), ancak kendi kendine senkronizasyon özelliğine sahip değildir. Uzun bir birler veya sıfırlar dizisi iletirken, hattaki sinyal değişmez, bu nedenle alıcı, verileri tekrar okumanın gerekli olduğu zamanları giriş sinyalinden belirleyemez. Son derece hassas bir saat üreteci ile bile, iki üretecin frekansları hiçbir zaman tamamen aynı olmadığından, alıcı veri toplama anında hata yapabilir. Bu nedenle, yüksek veri hızlarında ve uzun birler veya sıfır dizilerinde, saat frekanslarının küçük bir uyumsuzluğu, tüm saat döngüsünde bir hataya ve buna bağlı olarak yanlış bir bit değerinin okunmasına neden olabilir.

Alternatif inversiyonlu bipolar kodlama yöntemi. NRZ yönteminin modifikasyonlarından biri, yöntemdir. alternatif inversiyonlu bipolar kodlama (bipolar Alternatif İşaret ters çevirme, BEN MİYİM). Bu yöntem, üç potansiyel seviyesi kullanır - negatif, sıfır ve pozitif. Mantıksal bir sıfırı kodlamak için bir sıfır potansiyeli kullanılır ve her yeni birimin potansiyeli bir öncekinin potansiyeline zıtken, bir mantıksal birim ya pozitif bir potansiyel ya da bir negatif bir ile kodlanır. Bu nedenle, sinyallerin polaritesinin katı değişiminin ihlali, yanlış bir darbeyi veya hattan doğru bir darbenin kaybolduğunu gösterir. Yanlış polariteye sahip bir sinyal denir yasak sinyal (sinyal ihlal). AMI kodunda, hat başına iki değil, üç sinyal seviyesi kullanılır. Ek katman, hatta aynı bit doğruluğunu sağlamak için verici gücünde yaklaşık 3dB'lik bir artış gerektirir; bu, yalnızca iki durumu ayırt eden kodlara kıyasla çoklu sinyal durumlarına sahip kodların genel bir dezavantajıdır.

Birlikte inversiyonlu potansiyel kod. AMI'ye benzer bir kod var, ancak sadece iki sinyal seviyesi var. Sıfır iletildiğinde, önceki döngüde ayarlanmış olan potansiyeli iletir (yani değiştirmez) ve bir iletildiğinde potansiyel tersine çevrilir. Bu kodun adı birlikte inversiyonlu potansiyel kod (Olmayan dönüş ile Sıfır ile birlikte olanlar ters çevrilmiş, NRZI). Bu kod, örneğin iki sinyal durumunun güvenilir bir şekilde tanındığı - açık ve koyu - optik kablolarda, üçüncü bir sinyal seviyesinin kullanılmasının oldukça istenmeyen olduğu durumlarda yararlıdır.

Bipolar nabız kodu Potansiyel kodlara ek olarak, ağlar, veriler tam bir darbe veya bir parçası - bir ön ile temsil edildiğinde darbe kodlarını da kullanır. Bu yaklaşımın en basit hali bipolar nabız kodu, birimin bir polarite darbesi ile temsil edildiği ve sıfırın diğer . Her darbe yarım döngü sürer. Böyle bir kodun mükemmel kendi kendine zamanlama özellikleri vardır, ancak örneğin uzun bir birler veya sıfırlar dizisi iletirken bir DC bileşeni mevcut olabilir. Ayrıca, spektrumu potansiyel kodlardan daha geniştir. Bu nedenle, tüm sıfırları veya birleri iletirken, kodun temel harmoniğinin frekansı, NRZ kodunun temel harmoniğinden iki kat daha yüksek ve AMI kodunun temel harmoniğinden dört kat daha yüksek olan NH'ye eşit olacaktır. alternatif birler ve sıfırlar iletmek. Çok geniş spektrum nedeniyle, bipolar darbe kodu nadiren kullanılır.

Manchester kodu. Yerel ağlarda, yakın zamana kadar en yaygın kodlama yöntemi sözde idi. Manchester kodu. Ethernet ve TokenRing teknolojilerinde kullanılır. Manchester kodunda, potansiyel bir düşüş, yani darbenin ön tarafı, birleri ve sıfırları kodlamak için kullanılır. Manchester kodlamasında her saat iki parçaya bölünmüştür. Bilgi, her döngünün ortasında meydana gelen potansiyel düşüşlerle kodlanır. Bir birim, düşükten yükseğe bir sinyal seviyesi ile kodlanır ve bir sıfır, bir ters kenar tarafından kodlanır. Her döngünün başında, arka arkaya birkaç bir veya sıfırı temsil etmeniz gerekiyorsa, bir hizmet sinyali kenarı oluşabilir. Sinyal, bir veri bitinin iletim döngüsü başına en az bir kez değiştiğinden, Manchester kodu iyi kendi kendini senkronize etme özelliklerine sahiptir. Manchester kodunun bant genişliği bipolar darbenin bant genişliğinden daha dardır. Ortalama olarak, Manchester kodunun bant genişliği bipolar darbe kodunun bant genişliğine göre bir buçuk kat daha dardır ve temel harmonik 3N/4 civarında salınım yapar. Manchester kodunun bipolar nabız koduna göre başka bir avantajı daha vardır. İkincisi, veri iletimi için üç sinyal seviyesi kullanırken Manchester iki seviye kullanır.

Potansiyel kod 2B 1Q. Verileri kodlamak için dört sinyal seviyesine sahip potansiyel kod. kod bu 2'DE 1Q, adı özünü yansıtır - her iki bit (2B), bir döngüde dört duruma (1Q) sahip bir sinyal ile iletilir. Bit 00 -2.5V, bit 01 -0.833V, 11 +0.833V ve 10 +2.5V'dir. Bu kodlama yöntemiyle, sinyal daha sonra sabit bir bileşene dönüştürüldüğünden, uzun özdeş bit çiftleri dizileriyle başa çıkmak için ek önlemler gereklidir. Rastgele bit serpiştirme ile, aynı bit hızında saat süresi iki katına çıktığından, sinyalin spektrumu NRZ kodunun iki katı kadar dardır. Böylece, 2B 1Q kodunu kullanarak, aynı hat üzerinde AMI veya NRZI kodunu kullanmaktan iki kat daha hızlı veri aktarabilirsiniz. Bununla birlikte, uygulanması için, verici gücü daha yüksek olmalıdır, böylece dört seviye, alıcı tarafından parazit arka planına karşı açıkça ayırt edilebilir.

mantık kodlaması AMI, NRZI veya 2Q.1B gibi potansiyel kodları geliştirmek için mantıksal kodlama kullanılır. Mantıksal kodlama, sabit bir potansiyele yol açan uzun bit dizilerini serpiştirilmiş olanlarla değiştirmelidir. Yukarıda belirtildiği gibi, iki yöntem mantıksal kodlamanın özelliğidir -. gereksiz kodlar ve karıştırma.

gereksiz kodlar orijinal bit dizisini, genellikle karakter olarak adlandırılan bölümlere ayırmaya dayanır. Daha sonra her orijinal karakter, orijinalinden daha fazla bit içeren yenisiyle değiştirilir.

Belirli bir hat kapasitesi sağlamak için, fazlalık kod kullanan bir verici, artırılmış bir saat frekansında çalışmalıdır. Yani 4V/5V kodlarının 100 Mb/s hızında iletilebilmesi için vericinin 125 MHz saat frekansında çalışması gerekir. Bu durumda, hat üzerindeki sinyalin spektrumu, hat üzerinden saf, yedekli olmayan bir kodun iletildiği duruma kıyasla genişletilir. Bununla birlikte, gereksiz potansiyel kodun spektrumunun, mantıksal kodlamanın ek aşamasını ve ayrıca alıcı ve vericinin artan bir saat frekansında çalışmasını haklı çıkaran Manchester kodunun spektrumundan daha dar olduğu ortaya çıkıyor.

Çırpınmak. Verileri açık bir kodla sıraya koymadan önce bir karıştırıcı ile karıştırmak, mantıksal kodlamanın başka bir yoludur. Karıştırma yöntemleri, kaynak kodun bitlerine ve elde edilen kodun önceki döngülerde alınan bitlerine dayalı olarak elde edilen kodun bit bit hesaplanmasından oluşur. Örneğin, bir karıştırıcı aşağıdaki ilişkiyi uygulayabilir:

Asenkron ve senkron iletim

Fiziksel katmanda iletişim kurarken, bilgi birimi birazdır, bu nedenle fiziksel katmanın araçları her zaman alıcı ve verici arasında bit senkronizasyonunu korur. Verici ve alıcının istikrarlı bir bilgi alışverişi sağlayabilmesi için bu iki düzeyde - bit ve çerçeve - senkronizasyonu sağlamak genellikle yeterlidir. Bununla birlikte, iletişim hattının kalitesi düşükse (bu genellikle anahtarlı telefon kanalları için geçerlidir), ekipman maliyetini azaltmak ve veri iletiminin güvenilirliğini artırmak için bayt düzeyinde ek senkronizasyon araçları sunulur.

Bu çalışma modu denir asenkron veya başla dur. Asenkron modda, her veri baytına özel başlatma ve durdurma sinyalleri eşlik eder. Bu sinyallerin amacı, ilk olarak, verinin geldiğini alıcıya bildirmek ve ikinci olarak, bir sonraki bayt gelmeden önce alıcıya zamanlama ile ilgili bazı işlevleri yerine getirmesi için yeterli zamanı vermektir. Başlatma sinyalinin bir saat aralığı süresi vardır ve durma sinyali bir, bir buçuk veya iki saat sürebilir, bu nedenle bir, bir buçuk veya iki bitin durma sinyali olarak kullanıldığı söylenir, ancak bununla birlikte bu sinyaller kullanıcı bitlerini temsil etmez.

Eşzamanlı aktarım modunda, her bir bayt çifti arasında başlatma-durdurma biti yoktur. sonuçlar

Telefonda kullanılan dar bantlı bir ses frekansı kanalı üzerinden ayrık veriler iletirken, taşıyıcı sinüzoidin orijinal ikili basamak dizisi tarafından modüle edildiği analog modülasyon yöntemleri en uygundur. Bu işlem özel cihazlar - modemler tarafından gerçekleştirilir.

Düşük hızlı veri iletimi için taşıyıcı sinüzoidin frekansında bir değişiklik kullanılır. Daha yüksek hızlı modemler, 4 seviyeli taşıyıcı sinüzoid genlik ve 8 seviye faz ile karakterize edilen birleştirilmiş Dörtlü Genlik Modülasyonu (QAM) yöntemleri üzerinde çalışır. QAM yönteminin olası 32 kombinasyonunun tamamı veri iletimi için kullanılmaz, yasak kombinasyonlar bozuk verilerin fiziksel düzeyde tanınmasını mümkün kılar.

Geniş bant iletişim kanallarında, verilerin farklı sabit sinyal potansiyeli veya darbe polaritesi seviyeleri ile temsil edildiği potansiyel ve darbe kodlama yöntemleri kullanılır veya onunön.

Potansiyel kodları kullanırken, alıcıyı verici ile senkronize etme görevi özellikle önemlidir, çünkü uzun sıfırlar veya birler dizileri iletildiğinde, alıcı girişindeki sinyal değişmez ve alıcının anını belirlemesi zordur. sonraki veri bitini almak.

En basit potansiyel kod, sıfıra dönüşsüz (NRZ) koddur, ancak kendi kendine saatli değildir ve bir DC bileşeni oluşturur.

En popüler darbe kodu, bilgilerin her döngünün ortasında sinyal kenarının yönü tarafından taşındığı Manchester kodudur. Manchester kodu, Ethernet ve TokenRing teknolojilerinde kullanılır.

Potansiyel bir NRZ kodunun özelliklerini geliştirmek için, uzun sıfır dizilerini hariç tutan mantıksal kodlama yöntemleri kullanılır. Bu yöntemler aşağıdakilere dayanmaktadır:

Yedekli bitlerin orijinal verilere eklenmesi (4V/5V tipi kodlar);

Orijinal verilerin karıştırılması (2B 1Q gibi kodlar).

Geliştirilmiş potansiyel kodların darbeli kodlardan daha dar bir spektrumu vardır, bu nedenle FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet gibi yüksek hızlı teknolojilerde kullanılırlar.

Hattın yakın ucundaki karışma - kablonun dahili parazit kaynaklarına karşı gürültü bağışıklığını belirler. Genellikle, bir çiftin diğerindeki karşılıklı alıcıları önemli değerlere ulaşabildiğinde ve yararlı sinyalle orantılı dahili gürültü oluşturabildiğinde, birkaç bükümlü çiftten oluşan bir kablo ile ilgili olarak değerlendirilirler.

Veri iletiminin güvenilirliği(veya bit hata oranı), iletilen her veri biti için bozulma olasılığını karakterize eder. Bilgi sinyallerinin bozulmasının nedenleri, hattaki parazitin yanı sıra geçişinin sınırlı bant genişliğidir. Bu nedenle, hattın gürültü bağışıklığının derecesi artırılarak, kablodaki karışma seviyesini azaltarak ve daha geniş bantlı iletişim hatları kullanılarak veri iletiminin güvenilirliğinde bir artış sağlanır.

Ek hata koruması olmayan geleneksel kablo iletişim hatları için, veri iletiminin güvenilirliği kural olarak 10 -4 -10 -6'dır. Bu, ortalama olarak, iletilen 10 4 veya 106 bitten bir bitin değerinin bozulacağı anlamına gelir.

İletişim hattı ekipmanı(veri iletim ekipmanı - ATD), bilgisayarları doğrudan iletişim hattına bağlayan uç ekipmandır. İletişim hattının bir parçasıdır ve genellikle fiziksel düzeyde çalışır, istenen şekil ve güçte bir sinyalin iletilmesini ve alınmasını sağlar. ADF'lere örnek olarak modemler, adaptörler, analogdan dijitale ve dijitalden analoga dönüştürücüler verilebilir.

DTE, iletişim hattı üzerinden iletim için veri üreten ve doğrudan DTE'ye bağlı olan kullanıcının veri terminal ekipmanını (DTE) içermez. Bir DTE, örneğin bir LAN yönlendiricisi içerir. Ekipmanın APD ve OOD sınıflarına bölünmesinin oldukça şartlı olduğunu unutmayın.

Uzun iletişim hatlarında, iki ana görevi çözen ara ekipman kullanılır: bilgi sinyallerinin kalitesini (şekli, gücü, süresi) iyileştirmek ve iki ağ abonesi arasında kalıcı bir bileşik kanal (uçtan uca kanal) oluşturmak . LCN'de, fiziksel ortamın (kablolar, radyo havası) uzunluğu yüksek değilse, ara ekipman kullanılmaz, böylece bir ağ adaptöründen diğerine sinyaller, parametrelerinin ara restorasyonu olmadan iletilebilir.

Küresel ağlarda, yüzlerce ve binlerce kilometre boyunca yüksek kaliteli sinyal iletimi sağlanır. Bu nedenle, amplifikatörler belirli mesafelere kurulur. İki abone arasında bir geçiş hattı oluşturmak için çoklayıcılar, çoğullayıcılar ve anahtarlar kullanılır.

İletişim kanalının ara ekipmanı, gerçekte karmaşık bir ağ oluşturmasına rağmen, kullanıcı için şeffaftır (farketmez). Birincil ağ ve bilgisayar, telefon ve diğer ağlar oluşturmak için temel olarak hizmet vermek.

Ayırt etmek analog ve dijital iletişim hatlarıçeşitli ara ekipman kullananlar. Analog hatlarda, ara ekipman, sürekli bir değer aralığına sahip analog sinyalleri yükseltmek için tasarlanmıştır. Yüksek hızlı analog kanallarda, birkaç düşük hızlı analog abone kanalı bir yüksek hızlı kanala çoğullandığında bir frekans çoğullama tekniği uygulanır. Dikdörtgen bilgi sinyallerinin sonlu sayıda duruma sahip olduğu dijital iletişim kanallarında, ara ekipman sinyallerin şeklini iyileştirir ve tekrarlama sürelerini geri yükler. Her bir düşük hızlı kanala, yüksek hızlı kanalın süresinin belirli bir kısmı tahsis edildiğinde, kanalların zaman çoğullaması prensibi üzerinde çalışan yüksek hızlı dijital kanalların oluşumunu sağlar.

Ayrık bilgisayar verilerinin dijital iletişim hatları üzerinden iletilmesi sırasında, hat tarafından iletilen bilgi sinyallerinin parametreleri standartlaştırıldığı için fiziksel katman protokolü tanımlanır ve analog hatlar üzerinden iletildiğinde, bilgi sinyallerinin keyfi olduğu için tanımlanmaz. şekil ve hiçbir gereklilik yoktur.

Aşağıdakiler iletişim ağlarında kullanılır bilgi aktarım modları:

tek yönlü, verici ve alıcı, bilgilerin yalnızca bir yönde iletildiği bir iletişim kanalı ile bağlandığında (bu, televizyon iletişim ağları için tipiktir);

Yarım çift yönlü, iki iletişim düğümü de bir kanalla bağlandığında, bu sayede bilgiler dönüşümlü olarak bir yönde, ardından ters yönde iletilir (bu, bilgi referansı, istek-yanıt sistemleri için tipiktir);

dubleks, iki iletişim düğümü iki kanal (ileri iletişim kanalı ve geri) ile bağlandığında, bu sayede bilgiler aynı anda zıt yönlerde iletilir. Karar ve bilgi geri beslemeli sistemlerde dubleks kanallar kullanılır.

Anahtarlı ve özel iletişim kanalları. TSS'de özel (anahtarsız) iletişim kanalları ve bu kanallar üzerinden bilgi iletimi süresince anahtarlamalı olanlar bulunmaktadır.

Özel iletişim kanalları kullanıldığında, iletişim düğümlerinin alıcı-verici ekipmanı sürekli olarak birbirine bağlıdır. Bu, sistemin bilgi aktarımı için yüksek derecede hazır olmasını, daha yüksek iletişim kalitesini ve büyük miktarda trafik için destek sağlar. Özel iletişim kanallarına sahip ağ işletimlerinin nispeten yüksek maliyetleri nedeniyle, kârlılıkları ancak kanallar tamamen yüklendiğinde elde edilir.

Yalnızca sabit miktarda bilginin iletildiği süre için oluşturulan anahtarlamalı iletişim kanalları, yüksek esneklik ve nispeten düşük maliyet (az miktarda trafik ile) ile karakterize edilir. Bu tür kanalların dezavantajları şunlardır: geçiş için zaman kaybı (aboneler arasında iletişim kurmak için), iletişim hattının bireysel bölümlerinin meşgul olması nedeniyle engelleme olasılığı, düşük iletişim kalitesi, önemli miktarda trafikle yüksek maliyet.

Bir iletişim hattı üzerinden iletilmesi gereken ilk bilgiler, ayrık (bilgisayar çıkış verileri) veya analog (konuşma, televizyon görüntüsü) olabilir.

Ayrık veri iletimi iki tür fiziksel kodlamanın kullanımına dayanır:

a) analog modülasyon sinüzoidal taşıyıcı sinyalin parametreleri değiştirilerek kodlama yapıldığında;

b) dijital kodlama dikdörtgen bilgi darbeleri dizisinin seviyelerini değiştirerek.

Analog modülasyon, aynı bilgi aktarım hızında, dijital kodlamaya göre elde edilen sinyalin çok daha küçük bir spektrumuna yol açar, ancak uygulanması daha karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir.

Şu anda, analog bir forma sahip olan ilk veriler, iletişim kanalları üzerinden ayrı bir biçimde (birler ve sıfırlar dizisi şeklinde), yani. ayrık modülasyon analog sinyaller.

Analog modülasyon. Tipik bir temsilcisi telefon ağlarının kullanıcılarına sağlanan bir ses frekansı kanalı olan dar bir bant genişliğine sahip kanallar üzerinden ayrık verileri iletmek için kullanılır. 300 ila 3400 Hz frekanslı sinyaller bu kanal üzerinden iletilir, yani bant genişliği 3100 Hz'dir. Böyle bir bant, kabul edilebilir kalitede konuşma iletimi için oldukça yeterlidir. Ton kanalının bant genişliği sınırlaması, telefon ağlarında çoğullama ve devre anahtarlama ekipmanının kullanımı ile ilişkilidir.

Verici tarafta ayrık verilerin bir modülatör-demodülatör (modem) kullanılarak iletilmesinden önce, orijinal ikili basamak dizisinin taşıyıcı sinüzoidinin modülasyonu gerçekleştirilir. Ters dönüştürme (demodülasyon) alıcı modem tarafından gerçekleştirilir.

Dijital verileri analog forma dönüştürmenin üç yolu veya üç analog modülasyon yöntemi vardır:

Genlik modülasyonu, iletilen bilgi bitlerinin sırasına göre yalnızca sinüzoidal salınımların taşıyıcısının genliği değiştiğinde: örneğin, bir tane iletirken, salınım genliği büyük ayarlanır ve sıfır iletirken küçüktür veya var hiç taşıyıcı sinyali yok;

frekans modülasyonu, modüle edici sinyallerin (iletilen bilgi bitlerinin) etkisi altındayken, yalnızca sinüzoidal salınımların taşıyıcısının frekansı değişir: örneğin, sıfır iletildiğinde, düşüktür ve bir iletildiğinde, yüksektir;

faz modülasyonu, iletilen bilgi bitlerinin sırasına göre, yalnızca sinüzoidal salınımların taşıyıcısının fazı değiştiğinde: sinyal 1'den sinyal 0'a geçerken veya tam tersi, faz 180 ° değişir.

Saf haliyle, genlik modülasyonu, düşük gürültü bağışıklığı nedeniyle pratikte nadiren kullanılır. Frekans modülasyonu, modemlerde karmaşık devre gerektirmez ve tipik olarak 300 veya 1200 bps'de çalışan düşük hızlı modemlerde kullanılır. Veri hızının arttırılması, birleşik modülasyon yöntemlerinin, daha sıklıkla faz ile kombinasyon halinde genlik modülasyonunun kullanılmasıyla sağlanır.

Ayrık veri iletiminin analog yöntemi, bir kanalda farklı taşıyıcı frekansların sinyallerini kullanarak geniş bant iletimi sağlar. Bu, çok sayıda abonenin etkileşimini garanti eder (her abone çifti kendi frekansında çalışır).

Dijital kodlama. Ayrık bilgileri dijital olarak kodlarken, iki tür kod kullanılır:

a) bilgi birimlerini ve sıfırları temsil etmek için yalnızca sinyal potansiyelinin değeri kullanıldığında ve düşüşleri dikkate alınmadığında potansiyel kodlar;

b) ikili veriler belirli bir polaritedeki darbelerle veya belirli bir yöndeki potansiyel düşüşlerle temsil edildiğinde darbe kodları.

İkili sinyalleri temsil etmek için dikdörtgen darbeler kullanılırken ayrık bilgilerin dijital kodlama yöntemlerine aşağıdaki gereksinimler uygulanır:

verici ve alıcı arasında senkronizasyonun sağlanması;

Aynı bit hızında elde edilen sinyalin en küçük spektrum genişliğinin sağlanması (çünkü daha dar bir sinyal spektrumu, aynı bant genişliğine sahip bir hatta daha yüksek bir veri hızının elde edilmesini sağlar);

iletilen verilerdeki hataları tanıma yeteneği;

Nispeten düşük uygulama maliyeti.

Fiziksel katman sayesinde, yalnızca bozuk verinin tanınması (hata tespiti) gerçekleştirilir, bu da zaman kazandırır, çünkü alıcı, alınan çerçevenin tamamen arabelleğe alınmasını beklemeden, hatalı gördüğünde hemen reddeder. çerçevedeki bitler. Daha karmaşık bir işlem - bozuk verilerin düzeltilmesi - daha yüksek seviyeli protokoller tarafından gerçekleştirilir: kanal, ağ, aktarım veya uygulama.

Alıcının gelen verileri tam olarak ne zaman okuyacağını bilmesi için verici ve alıcının senkronizasyonu gereklidir. Saat sinyalleri alıcıyı iletilen mesaja göre ayarlar ve alıcıyı gelen veri bitleriyle senkronize tutar. Ayrı bir zamanlama iletişim hattı kullanılarak kısa mesafelerde (bilgisayar içindeki bloklar arasında, bir bilgisayar ve bir yazıcı arasında) bilgi aktarırken senkronizasyon sorunu kolayca çözülür: bilgi yalnızca bir sonraki saat darbesi geldiğinde okunur. Bilgisayar ağlarında, saat darbelerinin kullanımı iki nedenden dolayı terk edilir: pahalı kablolardaki iletkenleri korumak adına ve kablolardaki iletkenlerin özelliklerinin heterojenliği nedeniyle (uzun mesafelerde, eşit olmayan sinyal yayılma hızı, kabloların senkronizasyonunun bozulmasına neden olabilir). saat satırındaki saat darbeleri ve ana satırdaki bilgi darbeleri , bunun sonucunda veri biti atlanır veya yeniden okunur).

Şu anda, ağlarda verici ve alıcının senkronizasyonu, kullanılarak sağlanmaktadır. kendi kendini senkronize eden kodlar(SK). İletilen verilerin SC kullanılarak kodlanması, kanaldaki bilgi sinyali seviyelerinin düzenli ve sık değişmesini (geçişlerini) sağlamaktır. Alıcıyı kırpmak için yüksekten düşüğe veya tersi her sinyal seviyesi geçişi kullanılır. En iyileri, bir bilgi biti almak için gereken zaman aralığı boyunca en az bir kez bir sinyal seviyesi geçişi sağlayan SC'lerdir. Sinyal seviyesi geçişleri ne kadar sık olursa, alıcının senkronizasyonu o kadar güvenilir olur ve alınan veri bitlerinin tanımlanması o kadar güvenli olur.

Ayrık bilgilerin dijital kodlama yöntemleri için bu gereksinimler, bir dereceye kadar birbiriyle çelişkilidir, bu nedenle, aşağıda ele alınan kodlama yöntemlerinin her birinin diğerlerine kıyasla avantajları ve dezavantajları vardır.

Kendi kendini senkronize eden kodlar. En yaygın olanları aşağıdaki SC'lerdir:

sıfıra dönüşsüz potansiyel kod (NRZ - Sıfıra Dönülmez);

bipolar darbe kodu (RZ kodu);

Manchester kodu

· Değişken düzey ters çevirmeli bipolar kod.

Şek. 32, bu CK'leri kullanan mesaj 0101100 için kodlama şemalarını gösterir.

Pirinç. 32. Kendi kendini senkronize eden kodları kullanan mesaj kodlama şemaları

2 Fiziksel katmanın işlevleri Bitlerin elektrik/optik sinyallerle temsili Bitlerin kodlanması Bitlerin senkronizasyonu Bitlerin fiziksel iletişim kanalları üzerinden iletimi/alımı Fiziksel ortamla koordinasyon İletim hızı Mesafe Sinyal seviyeleri, konektörler Tüm ağ cihazlarında Donanım uygulaması (ağ adaptörleri) ) Örnek: 10 BaseT - UTP kat 3, 100 ohm, 100m, 10Mbps, MII kodu, RJ-45

5 Veri iletim ekipmanı Dönüştürücü Mesaj - El. sinyal Enkoder (sıkıştırma, düzeltme kodları) Modülatör Aracı ekipman İletişim kalitesi iyileştirme - (Amplifikatör) Kompozit kanal oluşturma - (Switch) Kanal çoğullama - (Çoklayıcı) (LAN'da PA mevcut olmayabilir)

6 İletişim hatlarının temel özellikleri Bant genişliği (Protokol) Veri iletiminin güvenilirliği (Protokol) Yayılma gecikmesi Frekans yanıtı (AFC) Bant genişliği Zayıflama Gürültü bağışıklığı Hattın sonunda karışma Birim maliyet

9 Zayıflama A - frekans yanıtı başına bir nokta A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin desiBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin desiBel (dB) q Örnek 1: Pin = 10 mW, Pout =5 mW Zayıflama = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q Örnek 2: UTP cat 5 Zayıflama >= -23.6 dB F= 100MHz, L= 100M Temel için genellikle A gösterilir sinyalin frekansı. \u003d -23.6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M Genellikle sinyalin ana frekansı için A belirtilir ">

11 Bağışıklık Optik fiber hatlar Kablo hatları Kablolu havai hatlar Radyo bağlantıları (Ekranlama, büküm) Dış parazitlere karşı bağışıklık İç parazitlere karşı bağışıklık Yakın uç karışma zayıflaması (NEXT) Uzak uç karışma zayıflaması (FEXT) (FEXT - Bir yönde iki çift)

12 Yakın Uç Çapraz Konuşma kaybı (SONRAKİ) Çok çiftli kablolar için SONRAKİ = 10 log Pout/Pout dB SONRAKİ = SONRAKİ (L) UTP 5: SONRAKİ

13 Veri iletiminin güvenilirliği Bit Hata Oranı - BER Veri biti bozulması olasılığı Nedenler: harici ve dahili parazit, dar bant genişliği Mücadele: artırılmış gürültü bağışıklığı, azaltılmış parazit SONRAKİ, artırılmış bant genişliği Bükümlü çift BER ~ Fiber optik kablo BER ~ Ek koruma olmadan:: düzeltici kodlar, tekrarlı protokoller

16 Bükümlü Çift Bükümlü Çift (TP) folyo blendajlı örgülü tel blendaj yalıtımlı tel dış kılıf UTP Blendajsız Bükümlü Çift kategori 1, UTP kılıflı çift kategorisi STP Blendajlı Bükümlü Çift Tip 1…9 Her çiftin kendi blendajı vardır Her çiftin kendi perde bükümü vardır , kendi rengi Parazit bağışıklığı Maliyet Döşeme karmaşıklığı

18 Fiber Optik İki ortam arasındaki arayüzde bir ışının toplam iç yansıması n1 > n2 - (kırılma indisi) n1 n2 n2 - (kırılma indisi) n1 n2"> n2 - (kırılma indisi) n1 n2"> n2 - (kırılma indisi) n1 n2" title="(!LANG:18 Fiber Optik İki sınırında bir ışının toplam iç yansıması ortam n1 > n2 - (kırılma indisi) n1 n2"> title="18 Fiber Optik İki ortam arasındaki arayüzde bir ışının toplam iç yansıması n1 > n2 - (kırılma indisi) n1 n2"> !}

22 Fiber optik kablo Çok Modlu Fiber MMF50/125, 62.5/125, Tek Modlu FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps (2005) MMSM

23 Optik sinyal kaynakları Kanal: kaynak - taşıyıcı - alıcı (dedektör) Kaynaklar LED (LED- Işık Yayan Diyot) nm tutarsız kaynak - MMF Yarı iletken lazer uyumlu kaynak - SMF - Güç = f (t o) Dedektörler Fotodiyotlar, pin diyotlar, çığ diyotları

25 Yapısal kablolama sistemleri - SCS Yapısal Kablolama Sistemi - SCS First LAN'lar - çeşitli kablolar ve topolojiler SCS kablolama sistemi birleştirme - açık LAN kablolama altyapısı (alt sistemler, bileşenler, arayüzler) - ağ teknolojisinden bağımsızlık - LAN kabloları, TV, güvenlik sistemleri vb. P. - belirli bir ağ teknolojisine başvurmadan evrensel kablolama - Yapıcı

27 SCS standartları (temel) EIA/TIA-568A Ticari Bina Telekomünikasyon Kablolama Standardı (ABD) CENELEC EN50173 Genel Kablolama Planlarının Performans Gereksinimleri (Avrupa) ISO/IEC IS Bilgi Teknolojisi - Müşteri binaları için genel kablolama Her alt sistem için: İletişim ortamı . Topoloji İzin verilen mesafeler (kablo uzunlukları) Kullanıcı bağlantı arayüzü. Kablolar ve bağlantı ekipmanları. Bant genişliği (Performans). Kurulum uygulaması (Yatay alt sistem - UTP, yıldız, 100 m...)

28 Kablosuz İletişim Kablosuz İletim Faydaları: Kolaylık, erişilemeyen alanlar, hareketlilik. hızlı dağıtım ... Dezavantajlar: yüksek düzeyde parazit (özel araçlar: kodlar, modülasyon ...), bazı aralıkları kullanma zorluğu İletişim hattı: verici - orta - alıcı LAN'ın özellikleri ~ F (Δf, fn);

34 2. Cep telefonu Bölgeyi hücrelere bölme Frekansların yeniden kullanımı Düşük güç (boyutlar) Merkezde - baz istasyonu Avrupa - Mobil için Küresel Sistem - GSM Kablosuz telefon iletişimi 1. Düşük güçlü radyo istasyonu - (ahize-baz, 300m) DECT Dijital Avrupa Kablosuz Telekomünikasyon Dolaşımı - bir çekirdek ağdan diğerine geçiş - hücresel iletişimin temeli

35 Uydu iletişimi Bir uyduya dayalı (yansıtıcı-yükseltici) Alıcı-vericiler - aktarıcılar H ~ 50 MHz (1 uydu ~ 20 aktarıcı) Frekans aralıkları: C. Ku, Ka C - Aşağı 3,7 - 4,2 GHz Yukarı 5,925-6,425 GHz Ku - Aşağı 11.7-12.2 GHz Yukarı 14.0-14.5 GHz Ka - Aşağı 17.7-21.7 GHz Yukarı 27.5-30,5 GHz

36 Uydu iletişimi. Uydu türleri Uydu iletişimi: mikrodalga - görüş hattı Yerdurağan Geniş kapsama alanı Sabit, Düşük aşınma Takipçi uydu, yayın, düşük maliyet, mesafeden bağımsız maliyet, Anlık bağlantı kurulması (Mil) T3=300ms Düşük güvenlik, Başlangıçta büyük anten (ancak VSAT) MEO km Küresel Konumlandırma Sistemi GPS - 24 uydu LEO km düşük kapsama alanı düşük gecikmeli İnternet erişimi

40 Yayılı Spektrum Tekniği Kablosuz İletişim için Özel Modülasyon ve Kodlama Teknikleri C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Güç azaltma Gürültü bağışıklığı Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Sayfa 27 itibaren 27 Veri iletiminin fiziksel temeli(İletişim hatları,)

Veri iletiminin fiziksel temeli

Herhangi bir ağ teknolojisi, iletişim hatları üzerinden ayrık verilerin güvenilir ve hızlı iletimini sağlamalıdır. Teknolojiler arasında büyük farklılıklar olmasına rağmen, bunlar ayrık veri iletiminin genel ilkelerine dayanmaktadır. Bu ilkeler, çeşitli fiziksel yapıdaki iletişim hatlarında darbeli veya sinüzoidal sinyaller kullanarak ikili birler ve sıfırları temsil etmeye yönelik yöntemlerde, hata algılama ve düzeltme yöntemlerinde, sıkıştırma yöntemlerinde ve anahtarlama yöntemlerinde somutlaştırılır.

çizgilerbağlantılar

Birincil ağlar, hatlar ve iletişim kanalları

Ağ düğümleri arasında bilgi ileten teknik bir sistemi tanımlarken, literatürde birkaç isim bulunabilir: iletişim hattı, bileşik kanal, kanal, bağlantı.Çoğu zaman bu terimler birbirinin yerine kullanılır ve çoğu durumda bu sorun yaratmaz. Aynı zamanda, kullanımlarında spesifikasyonlar vardır.

Bağlantı(link), iki komşu ağ düğümü arasında veri aktarımı sağlayan bir segmenttir. Yani link, ara anahtarlama ve çoğullama cihazları içermez.

kanal(kanal) çoğunlukla bağlantı bant genişliğinin anahtarlamada bağımsız olarak kullanılan kısmını belirtir. Örneğin, bir birincil ağ bağlantısı, her biri 64 Kbps bant genişliğine sahip 30 kanaldan oluşabilir.

bileşik kanal(devre), bir ağın iki uç düğümü arasındaki yoldur. Tek tek ara bağlantı bağlantıları ve anahtarlardaki dahili bağlantılar ile bir bileşik bağlantı oluşturulur. Çoğu zaman "bileşik" sıfatı atlanır ve "kanal" terimi hem birleşik kanal hem de bitişik düğümler arasındaki, yani bir bağlantı içindeki bir kanal anlamında kullanılır.

iletişim hattı diğer üç terimden herhangi birinin eş anlamlısı olarak kullanılabilir.

Şek. iletişim hattının iki çeşidi gösterilmektedir. İlk durumda ( a) hat, onlarca metre uzunluğunda bir kablo segmentinden oluşur ve bir bağlantıdır. İkinci durumda (b), bağlantı, devre anahtarlamalı bir ağda konuşlandırılmış bir bileşik bağlantıdır. Böyle bir ağ olabilir Birincil ağ veya telefon şebekesi.

Bununla birlikte, bir bilgisayar ağı için bu hat bir bağlantıdır, çünkü iki komşu düğümü birbirine bağlar ve tüm anahtarlama ara ekipmanı bu düğümlere şeffaftır. Bilgisayar uzmanları ve birincil ağ uzmanları düzeyinde karşılıklı yanlış anlamanın nedeni burada açıktır.

Birincil ağlar, bilgisayar ve telefon ağları için veri iletim hizmetleri sağlamak için özel olarak oluşturulur, bu gibi durumlarda birincil ağların "üstünde" çalıştığı söylenir ve ağları kaplar.

İletişim hatlarının sınıflandırılması

iletişim hattı genellikle elektriksel bilgi sinyallerinin iletildiği fiziksel bir ortamdan, veri iletim ekipmanından ve ara ekipmandan oluşur. Veri iletimi için fiziksel ortam (fiziksel ortam) bir kablo, yani bir dizi tel, yalıtkan ve koruyucu kılıf ve konektörlerin yanı sıra elektromanyetik dalgaların yayıldığı dünyanın atmosferi veya dış alanı olabilir.

İlk durumda, biri konuşuyor kablolu ortam, ve ikincisinde - kablosuz.

Modern telekomünikasyon sistemlerinde bilgi, kullanılarak iletilir. elektrik akımı veya voltajı, radyo sinyalleri veya ışık sinyalleri- tüm bu fiziksel süreçler, farklı frekanslardaki elektromanyetik alanın salınımlarıdır.

Kablolu (havai) hatlar Bağlar, herhangi bir yalıtkan veya perdeleme örgüsü olmayan, direkler arasına döşenen ve havada asılı duran tellerdir. Yakın geçmişte bile, bu tür iletişim hatları, telefon veya telgraf sinyallerini iletmek için kullanılan ana hatlardı. Günümüzde kablolu iletişim hatlarının yerini hızla kablolu hatlar almaktadır. Ancak bazı yerlerde hala korunurlar ve başka olasılıkların yokluğunda bilgisayar verilerinin iletimi için kullanılmaya devam ederler. Bu hatların hız nitelikleri ve gürültü bağışıklığı arzulanan çok şey bırakıyor.

kablo hatları oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Kablo, birkaç yalıtım katmanıyla çevrelenmiş iletkenlerden oluşur: elektriksel, elektromanyetik, mekanik ve muhtemelen iklimsel. Ek olarak, kablo, çeşitli ekipmanları ona hızlı bir şekilde bağlamanıza izin veren konektörlerle donatılabilir. Bilgisayar (ve telekomünikasyon) ağlarında üç ana kablo türü kullanılır: bükülü bakır tel çiftlerine dayanan kablolar - Korumasız Twisted Pair(Korumasız Bükümlü Çift, UTP) ve Korumalı kıvrımlı çift(Korumalı Bükümlü Çift, STP), koaksiyel kablolar bakır çekirdekli, fiber optik kablolar. İlk iki tür kablo da denir bakır kablolar.

radyo kanalları karasal ve uydu iletişimi, bir radyo dalgaları vericisi ve alıcısı kullanılarak oluşturulur. Hem kullanılan frekans aralığında hem de kanal aralığında farklılık gösteren çok çeşitli radyo kanalı türleri vardır. Radyo bantları yayınlayın(uzun, orta ve kısa dalgalar) olarak da adlandırılır. AM bantları, veya genlik modülasyonu aralıkları (Genlik Modülasyonu, AM), uzun mesafeli iletişim sağlar, ancak düşük bir veri hızında. Daha hızlı kanallar, kullananlardır. çok yüksek frekans aralıkları frekans modülasyonu (Frekans Modülasyonu, FM) kullanan (Çok Yüksek Frekans, VHF). Veri aktarımı için de kullanılır. ultra yüksek frekans bantları(Ultra Yüksek Frekans, UHF), aynı zamanda mikrodalga aralıkları(300 MHz üzerinde). 30 MHz'in üzerindeki frekanslarda, sinyaller artık Dünya'nın iyonosferi tarafından yansıtılmaz ve istikrarlı iletişim, verici ve alıcı arasında görüş hattı gerektirir. Bu nedenle, bu tür frekanslar, bu koşulun karşılandığı yerlerde ya uydu kanallarını ya da mikrodalga kanallarını ya da yerel ya da mobil ağları kullanır.