Κατά τη μετάδοση διακριτών δεδομένων μέσω των καναλιών επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται δύο βασικοί τύποι φυσικής κωδικοποίησης - με βάση ένα ημιτονοειδές σήμα φορέα και με βάση μια αλληλουχία ορθογώνιων παλμών. Ο πρώτος τρόπος ονομάζεται συχνά επίσης Διαμόρφωσηή Αναλογική διαμόρφωση,Τονίζοντας το γεγονός ότι η κωδικοποίηση πραγματοποιείται με την αλλαγή των παραμέτρων του αναλογικού σήματος. Ο δεύτερος τρόπος ονομάζεται συνήθως Ψηφιακή κωδικοποίηση.Αυτές οι μέθοδοι διακρίνονται από το πλάτος του φάσματος του προκύπτοντος σήματος και την πολυπλοκότητα του απαραίτητου εξοπλισμού για την εφαρμογή τους.

Όταν χρησιμοποιείτε ορθογώνια παλμούς, το φάσμα του προκύπτοντος σήματος λαμβάνεται αρκετά ευρύ. Δεν προκαλεί έκπληξη το αν θυμάστε ότι το φάσμα του τέλειου παλμού έχει ένα άπειρο πλάτος. Η χρήση των ημιτονοειδών οδηγεί σε ένα φάσμα ενός πολύ μικρότερου πλάτους με την ίδια ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών. Ωστόσο, η εφαρμογή της ημιτονοειδούς διαμόρφωσης απαιτεί ένα πιο περίπλοκο και ακριβό μέσο παρά να εφαρμόσει ορθογώνιους παλμούς.

Επί του παρόντος, τα δεδομένα, που αρχικά, που έχουν αναλογική μορφή - ομιλία, τηλεοπτική εικόνα, μεταδίδονται μέσω των καναλιών επικοινωνίας σε μια διακριτή μορφή, δηλαδή, ως ακολουθία μονάδων και μηδενικών. Η διαδικασία εκπροσώπησης αναλογικών πληροφοριών σε διακριτική φόρμα ονομάζεται διακριτή διαμόρφωση.Οι όροι "διαμόρφωση" και "κωδικοποίηση" χρησιμοποιούνται συχνά ως συνώνυμα.

2.2.1. Αναλογική διαμόρφωση

Η ανάλογη διαμόρφωση χρησιμοποιείται για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων σε κανάλια με μια στενή ταινία ζώνης, ένας τυπικός αντιπρόσωπος του οποίου είναι Κανάλι συχνότηταςΔημόσια τηλεφωνικά δίκτυα που παρέχονται στους χρήστες. Το τυπικό χαρακτηριστικό συχνότητας πλάτους του καναλιού συχνότητας του τόνερ φαίνεται στο ΣΧ. 2.12. Αυτό το κανάλι μεταδίδει συχνότητες στην περιοχή από 300 έως 3400 Hz, έτσι το εύρος ζώνης του είναι 3100 Hz. Αν και η ανθρώπινη φωνή έχει ένα πολύ ευρύτερο φάσμα - από περίπου 100 Hz έως 10 kHz, -Για την αποδεκτή ποιότητα της εμβέλειας φωνής 3100 Ηζ είναι μια καλή λύση. Ο αυστηρός περιορίζει το εύρος ζώνης του καναλιού τόνου σχετίζεται με τη χρήση εξοπλισμού σφραγίδων καναλιών και μεταγωγής σε τηλεφωνικά δίκτυα.

2.2. Μέθοδοι μετάδοσης διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο 133

Μια συσκευή που εκτελεί τις λειτουργίες διαμόρφωσης του φορέα ημιτονοειδούς στην πλευρά μετάδοσης και την αποδιαμόρφωση στην πλευρά της υποδοχής, ονομάζεται μοντέμ(αποδιαμορφωτής διαμορφωτή).

Μέθοδοι αναλογικής διαμόρφωσης

Η αναλογική διαμόρφωση είναι με αυτόν τον τρόπο φυσικής κωδικοποίησης, στην οποία οι πληροφορίες κωδικοποιούνται αλλάζοντας το πλάτος, τη συχνότητα ή τη φάση του ημιτονοειδούς σήματος συχνοτήτων φορέα. Οι κύριες μέθοδοι της αναλογικής διαμόρφωσης φαίνονται στο ΣΧ. 2.13. Στο διάγραμμα (Εικ. 2.13, αλλά)Η ακολουθία των αρχικών πληροφοριών παρουσιάζεται, που αντιπροσωπεύεται από δυναμικά υψηλού επιπέδου για μια λογική μονάδα και το δυναμικό μηδενικού επιπέδου για λογικό μηδέν. Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης ονομάζεται πιθανός κώδικας, ο οποίος χρησιμοποιείται συχνά για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ των μπλοκ υπολογιστή.

Για διαμόρφωση εύρους(Εικ. 2.13, 6) Για μια λογική μονάδα, επιλέγεται ένα επίπεδο πλάτους των ημιτονοειδών συχνότητας φορέα και για το λογικό μηδέν - το άλλο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σπάνια στην καθαρή του μορφή στην πράξη λόγω της χαμηλής ανοσίας θορύβου, αλλά συχνά χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλη διαμόρφωση φάσης τύπου διαμόρφωσης.

Για Διαμόρφωση συχνότητας(Εικ. 2.13, C) Οι τιμές 0 και 1 των αρχικών δεδομένων μεταδίδονται από ημιτοειδή με διαφορετικές συχνότητες - FO και FI. Αυτή η μέθοδος διαμόρφωσης δεν απαιτεί πολύπλοκα κυκλώματα σε μόντεμ και χρησιμοποιείται συνήθως σε μόντεμ χαμηλής ταχύτητας που λειτουργούν σε 300 ή 1200 bits / s ταχύτητες.

Για Διαμόρφωση φάσεων(Εικ. 2.13, δ) Οι τιμές δεδομένων 0 και 1 αντιστοιχούν στα σήματα της ίδιας συχνότητας, αλλά με διαφορετικές φάσεις, για παράδειγμα 0 και 180 μοίρες ή 0,90,180 και 270 μοίρες.

Σε μόντεμ υψηλής ταχύτητας, οι συνδυασμένες μέθοδοι διαμόρφωσης χρησιμοποιούνται συχνά, κατά κανόνα, πλάτος σε συνδυασμό με φάση.

Κεφάλαιο 2. Βασικά στοιχεία της μετάδοσης των διακριτών δεδομένων

Φάσμα του διαμορφωμένου σήματος

Το φάσμα του προκύπτοντος διαμορφωμένου σήματος εξαρτάται από τον τύπο της διαμόρφωσης και του ποσοστού διαμόρφωσης, δηλαδή ο επιθυμητός ρυθμός μετάδοσης των δυαδικών ψηφίων των πληροφοριών προέλευσης.

Εξετάστε το πρώτο το φάσμα του σήματος με πιθανή κωδικοποίηση. Αφήστε τη λογική μονάδα να κωδικοποιηθεί από το θετικό δυναμικό και το λογικό μηδέν - το αρνητικό δυναμικό της ίδιας τιμής. Για την απλοποίηση των υπολογισμών, ας υποθέσουμε ότι οι πληροφορίες αποτελούνται από άπειρη αλληλουχία εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικών, όπως φαίνεται στο ΣΧ. 2.13, αλλά.Σημειώστε ότι στην περίπτωση αυτή, οι τιμές του Δ.Σ. και τα κομμάτια συμπίπτουν ανά δευτερόλεπτο.

Για πιθανή κωδικοποίηση, το φάσμα λαμβάνεται απευθείας από τους τύπους Fourier για μια περιοδική λειτουργία. Εάν μεταδίδονται διακριτά δεδομένα στο ρυθμό bit n bit / s, το φάσμα αποτελείται από ένα σταθερό συστατικό μηδενικής συχνότητας και ένα άπειρο φάσμα αρμονικών με συχνότητες fo, 3fo, 5fo, 7fo, ..., όπου fo \u003d n / 2 . Τα πλάτη αυτών των αρμονικών μειώνονται αρκετά αργά - με συντελεστές 1/3, 1 / 5.1 / 7, ... από το πλάτος της αρμονικής για (Εικ. 2.14, αλλά).Ως αποτέλεσμα, το φάσμα του δυνητικού κώδικα απαιτεί ένα ευρύ εύρος ζώνης για τη μετάδοση υψηλής ποιότητας. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να θεωρηθεί ότι το πραγματικό φάσμα του σήματος αλλάζει διαρκώς ανάλογα με το ποια δεδομένα μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας. Για παράδειγμα, η μεταφορά μακράς αλληλουχίας μηδενικών ή μονάδων μετατοπίζεται το φάσμα προς τις χαμηλές συχνότητες και στην ακραία περίπτωση, όταν τα μεταδιδόμενα δεδομένα αποτελούνται μόνο από μονάδες (ή μόνο από μηδενικά), το φάσμα αποτελείται από αρμονική μηδενική συχνότητα. Κατά τη μεταφορά εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικά, το σταθερό συστατικό απουσιάζει. Ως εκ τούτου, το φάσμα του προκύπτοντος σήματος του πιθανού κώδικα κατά τη διάρκεια της μετάδοσης αυθαίρετων δεδομένων καταλαμβάνει μια λωρίδα από ένα ορισμένο ποσό κοντά στο 0 Hz, σε περίπου 7fo (αρμονικά με συχνότητες πάνω από 7fo μπορεί να παραμεληθεί λόγω της μικρής συμβολής τους στην προκύπτιση σήμα). Για ένα κανάλι και το ανώτερο όριο για την πιθανή κωδικοποίηση επιτυγχάνεται για τον ρυθμό δεδομένων των 971 bit και ο πυθμένας είναι απαράδεκτος για τυχόν ταχύτητες, καθώς το εύρος ζώνης καναλιού ξεκινά με 300 Hz. Ως αποτέλεσμα, οι πιθανοί κώδικες για τα κανάλια συχνότητας τόνων δεν χρησιμοποιούνται ποτέ.

2.2. Μέθοδοι μετάδοσης διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο 135

Με τη διαμόρφωση του εύρους, το φάσμα αποτελείται από τα ημιτοειδή της συχνότητας φορέα FC και δύο πλευρικές αρμονικές: (FC + FM) και (FC-FM), όπου η FM είναι η συχνότητα αλλαγής της παραμέτρου των πληροφοριών του ημιτοειδούς, η οποία συμπίπτει με το Ποσοστό μεταφοράς δεδομένων όταν χρησιμοποιείτε δύο επίπεδα πλάτους (Εικ. 2.14, 6). Συχνότητα F M Καθορίζει το εύρος ζώνης της γραμμής σε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης. Με μια μικρή συχνότητα διαμόρφωσης, το πλάτος φάσματος σήματος θα είναι επίσης μικρό (ίσο με 2F m), έτσι ώστε τα σήματα να μην παραμορφώνονται από τη γραμμή εάν το εύρος ζώνης του είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 2F m. Για ένα κανάλι τόνων καναλιού, αυτή η μέθοδος διαμόρφωσης είναι αποδεκτή με ρυθμό μεταφοράς δεδομένων που δεν υπερβαίνει τα 3100/2 \u003d 1550 bits. Εάν χρησιμοποιούνται 4 επίπεδα πλάτους για να αντιπροσωπεύουν δεδομένα, το εύρος ζώνης καναλιού αυξάνεται στα 3100 bits / s.

Με τη διαμόρφωση φάσεων και συχνότητας, το φάσμα σήματος λαμβάνεται πιο περίπλοκο από ό, τι όταν διαμορφώνεται η πλευρική αρμονική, καθώς οι πλευρικές αρμονικές σχηματίζονται εδώ περισσότερες από δύο, αλλά είναι επίσης συμμετρικά τοποθετημένες σε σχέση με την κύρια συχνότητα φορέα και τα πλάτη τους μειώνεται ταχέως. Επομένως, αυτοί οι τύποι διαμόρφωσης είναι επίσης κατάλληλοι για τη μετάδοση δεδομένων μέσω του καναλιού της tonal συχνότητας.

Χρησιμοποιούνται συνδυασμένες μέθοδοι διαμόρφωσης για την αύξηση του ρυθμού μεταφοράς δεδομένων. Οι μέθοδοι είναι οι πιο συνηθισμένες Διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού (διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού, QAM).Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται σε ένα συνδυασμό διαμόρφωσης φάσης με 8 τιμές τιμών μετατόπισης φάσης και διαμόρφωσης πλάτους με 4 επίπεδα πλάτους. Ωστόσο, δεν χρησιμοποιούνται όλοι από πιθανούς συνδυασμούς σημάτων 32. Για παράδειγμα, σε κωδικούς ΠορείαΌλοι οι 6, 7 ή 8 συνδυασμοί επιτρέπεται να αντιπροσωπεύουν τα δεδομένα προέλευσης και οι υπόλοιποι συνδυασμοί απαγορεύονται. Μια τέτοια πλεονασμός κωδικοποίησης απαιτείται για την αναγνώριση από το μόντεμ των εσφαλμένων σημάτων, οι οποίες αποτελούν συνέπεια της παραμόρφωσης λόγω παρεμβολών, η οποία σε τηλεφωνικά κανάλια, ειδικά μετατρέπει, είναι πολύ σημαντικά πάνω από το εύρος και το χρόνο διαρκούς χρόνου.

2.2.2. Ψηφιακή κωδικοποίηση

Με ψηφιακές διακριτικές πληροφορίες που κωδικοποιούν, χρησιμοποιούνται δυναμικοί και κωδικοί ώθησης.

Σε πιθανούς κωδικούς που αντιπροσωπεύουν λογικές μονάδες και μηδενικά, χρησιμοποιούνται μόνο η τιμή του δυναμικού σήματος και οι διαφορές του που σχηματίζουν πλήρεις παρορμήσεις δεν λαμβάνονται υπόψη. Οι κώδικες παλμών επιτρέπουν δυαδικά δεδομένα είτε από όσπρια μιας ορισμένης πολικότητας, είτε μέρος του παλμού - την πτώση του δυναμικού μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης.

Απαιτήσεις για μεθόδους ψηφιακής κωδικοποίησης

Όταν χρησιμοποιείτε ορθογώνιους παλμούς για τη μετάδοση διακριτών πληροφοριών, είναι απαραίτητο να επιλέξετε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης, η οποία θα επιτύχει ταυτόχρονα αρκετούς στόχους:

Είχε το μικρότερο πλάτος του προκύπτοντος σήματος με τον ίδιο ρυθμό bit.

Παρείχε συγχρονισμό μεταξύ του πομπού και του δέκτη ·

Διέθετε τη δυνατότητα αναγνώρισης σφαλμάτων.

Έλαβε χαμηλό κόστος εφαρμογής.

136 Κεφάλαιο 2 Βασικά στοιχεία διακριτής μετάδοσης δεδομένων

Ένα στενότερο φάσμα σημάτων επιτρέπει μία και την ίδια γραμμή (από το ίδιο εύρος ζώνης) για να επιτευχθεί υψηλότερο ποσοστό μεταφοράς δεδομένων. Επιπροσθέτως, συχνά η απαίτηση της απουσίας ενός σταθερού συστατικού παρουσιάζεται στο φάσμα σήματος, δηλαδή η παρουσία του DC μεταξύ του πομπού και του δέκτη. Συγκεκριμένα, η χρήση διαφόρων συστημάτων μετασχηματιστή Γαλβανική διασταύρωσηαποτρέπει τη διέλευση του DC.

Ο συγχρονισμός του πομπού και του δέκτη απαιτείται έτσι ώστε ο δέκτης να γνωρίζει ακριβώς σε ποιο χρονικό σημείο είναι απαραίτητο να διαβάσετε νέες πληροφορίες από τη γραμμή επικοινωνίας. Αυτό το πρόβλημα στα δίκτυα είναι πιο περίπλοκη από ό, τι κατά την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των στενά τοποθετημένων συσκευών, για παράδειγμα, μεταξύ των μπλοκ μέσα στον υπολογιστή ή μεταξύ του υπολογιστή και του εκτυπωτή. Σε μικρές αποστάσεις, ένα σχήμα βασίζεται καλά με βάση μια ξεχωριστή γραμμή τακτικής (εικ. 2.15), έτσι ώστε οι πληροφορίες να αφαιρεθούν από τη γραμμή δεδομένων μόνο κατά τη στιγμή του παλμού ρολογιού. Στα δίκτυα, η χρήση αυτού του καθεστώτος προκαλεί δυσκολίες λόγω της ανομοιογένειας των χαρακτηριστικών των αγωγών σε καλώδια. Σε μεγάλες αποστάσεις, η ανώμαλη ποσοστό διάδοσης σήματος μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι ο παλμός ρολογιού θα έρθει τόσο αργότερα ή νωρίτερα από το αντίστοιχο σήμα δεδομένων που θα χαθούν ή θα διαβαστούν ξανά τα κομμάτια δεδομένων. Ένας άλλος λόγος για τον οποίο τα δίκτυα αρνούνται να χρησιμοποιήσουν παλμούς τακτικής σώζουν αγωγούς σε ακριβά καλώδια.

Ως εκ τούτου, τα λεγόμενα δίκτυα χρησιμοποιούνται σε δίκτυα. αυτο-συγχρονίζοντας κωδικούς,Τα σήματα των οποίων μεταφέρονται στον πομπό της ένδειξης της οποίας σε ποιο χρονικό σημείο είναι απαραίτητο να αναγνωριστεί το επόμενο bit (ή αρκετά bit, εάν ο κώδικας προσανατολίζεται από περισσότερες από δύο καταστάσεις σήματος). Οποιοδήποτε διαφορικό σήμα είναι το λεγόμενο μπροστινό - μπορεί να χρησιμεύσει ως μια καλή ένδειξη για να συγχρονίσει τον δέκτη με τον πομπό.

Όταν χρησιμοποιείτε ένα sinusoid ως σήμα φορέα, ο προκύπτων κώδικας έχει ιδιότητα αυτο-συγχρονισμού, καθώς η αλλαγή στο πλάτος της συχνότητας φορέα επιτρέπει στον δέκτη να καθορίσει τη στιγμή της εμφάνισης του κώδικα εισόδου.

Η αναγνώριση και η διόρθωση των παραμορφωμένων δεδομένων είναι δύσκολο να εφαρμοστούν τα εργαλεία φυσικής στρώσης, οπότε τα πρωτόκολλα που υποστηρίζουν αυτή τη δουλειά λαμβάνονται συχνότερα: κανάλι, δίκτυο, μεταφορά ή εφαρμοστεί. Από την άλλη πλευρά, η αναγνώριση σφαλμάτων στο φυσικό επίπεδο εξοικονομεί χρόνο, αφού ο δέκτης δεν περιμένει ένα πλήρες πλαίσιο στο buffer και το απορρίπτει αμέσως όταν αναγνωρίζει εσφαλμένα κομμάτια μέσα στο πλαίσιο.

Οι απαιτήσεις για τις μεθόδους κωδικοποίησης είναι αμοιβαία αντιφατικές, επομένως κάθε μία από τις δημοφιλείς μεθόδους ψηφιακής κωδικοποίησης που εξετάζεται κατωτέρω έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του σε σύγκριση με άλλους.

______________________________2.2. Διακριτές μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων αλλά φυσικά_______137

Πιθανός κώδικας χωρίς επιστροφή στο μηδέν

Στο ΣΧ. 2.16, και ήδη αναφέρθηκε προηγούμενη μέθοδος πιθανής κωδικοποίησης, που ονομάζεται επίσης κωδικοποίηση Χωρίς επιστροφή στο μηδέν (μη επιστροφή στο μηδέν, NRZ).Το τελευταίο όνομα αντανακλά το γεγονός ότι κατά τη μετάδοση της ακολουθίας μονάδων, το σήμα δεν επιστρέφει στο μηδέν κατά τη διάρκεια του ρολογιού (όπως θα δούμε παρακάτω, σε άλλες μεθόδους κωδικοποίησης, εμφανίζεται η επιστροφή στο μηδέν στην περίπτωση αυτή). Η μέθοδος NRZ είναι εύκολη στην εφαρμογή, έχει καλό λάθος αναγνωρίσιμο (λόγω δύο απότομα διαφορετικών δυνατοτήτων), αλλά δεν έχει την ιδιότητα της αυτοκαταστροφής. Όταν μεταφέρετε μια μακρά ακολουθία μονάδων ή μηδενικών, το σήμα στη γραμμή δεν αλλάζει, οπότε ο δέκτης στερείται της δυνατότητας προσδιορισμού του χρόνου όταν πρέπει να διαβάσετε τα δεδομένα για άλλη μια φορά. Ακόμη και με την παρουσία γεννήτριας ρολογιού υψηλής ακρίβειας, ο δέκτης μπορεί να είναι λάθος με τη στιγμή της αφαίρεσης δεδομένων, καθώς οι συχνότητες δύο γεννητριών δεν είναι ποτέ εντελώς πανομοιότυπες. Επομένως, σε υψηλές ταχύτητες ανταλλαγής δεδομένων και μεγάλες ακολουθίες μονάδων ή μηδενικών, μια μικρή αναντιστοιχία των συχνοτήτων ρολογιού μπορεί να οδηγήσει σε σφάλμα σε ένα ολόκληρο ρολόι και, κατά συνέπεια, διαβάζοντας τα λανθασμένα bits.

Ένα άλλο σοβαρό μειονέκτημα της μεθόδου NRZ είναι η παρουσία συστατικού χαμηλής συχνότητας, η οποία προσεγγίζει το μηδέν όταν μεταδίδει μεγάλες ακολουθίες μονάδων ή μηδενικών. Εξαιτίας αυτού, πολλά κανάλια επικοινωνίας, που δεν παρέχουν

138 Κεφάλαιο 2 Βασικά στοιχεία της διακριτής μετάδοσης δεδομένων

Η άμεση γαλβανική σύνδεση μεταξύ του δέκτη και της πηγής δεν υποστηρίζεται από αυτόν τον τύπο κωδικοποίησης. Ως αποτέλεσμα, σε καθαρή μορφή, ο κωδικός NRZ σε δίκτυα δεν χρησιμοποιείται. Παρ 'όλα αυτά, χρησιμοποιούνται διάφορες τροποποιήσεις της, στις οποίες εξαλείφονται τόσο την κακή αυτοτραμαλίαση του κώδικα NRZ όσο και την παρουσία ενός σταθερού συστατικού. Η ελκυστικότητα του κώδικα NRZ, λόγω του οποίου έχει νόημα η ενίσχυση της, συνίσταται σε επαρκώς χαμηλή συχνότητα της κύριας αρμονικής, το οποίο είναι ίσο με το Ν / 2 Hz, όπως φαίνεται στην προηγούμενη ενότητα. Άλλες μέθοδοι κωδικοποίησης, όπως ο Μάντσεστερ, η κύρια αρμονική έχει υψηλότερη συχνότητα.

Διπολική μέθοδος κωδικοποίησης με εναλλακτική αναστροφή

Μία από τις τροποποιήσεις της μεθόδου NRZ είναι η μέθοδος bipolar εναλλακτική αναστροφή, AMI).Σε αυτή τη μέθοδο (Εικ. 2.16, 6) Χρησιμοποιούνται τρία επίπεδα δυνατοτήτων - αρνητικά, μηδέν και θετικά. Για την κωδικοποίηση ενός λογικού μηδενικού, χρησιμοποιείται μηδενικό δυναμικό και η λογική μονάδα κωδικοποιείται είτε με θετικό δυναμικό ή αρνητικό, ενώ το δυναμικό κάθε νέας μονάδας είναι απέναντι από το δυναμικό του προηγούμενου.

Ο κώδικας AMI εξαλείφει εν μέρει τα προβλήματα της σταθερής συνιστώσας και την απουσία αυτο-συγχρονισμού που είναι εγγενής στον κωδικό NRZ. Αυτό συμβαίνει όταν μεταδίδετε μεγάλες ακολουθίες μονάδων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το σήμα στη γραμμή είναι μια αλληλουχία των atolar παλμών με το ίδιο φάσμα με τον κωδικό NRZ που μεταδίδει εναλλασσόμενα μηδενικά και μονάδες, δηλαδή χωρίς σταθερό συστατικό και με το κύριο αρμονικό του N / 2 Hz (όπου n είναι το ρυθμό bit). Οι μακρές αλληλουχίες μηδενικής μηδενικής είναι επίσης επικίνδυνες για τον κώδικα AMI, όπως και για τον κωδικό NRZ, το σήμα εκφυλίζεται στο σταθερό δυναμικό του μηδενικού πλάτους. Ως εκ τούτου, ο κώδικας AMI απαιτεί περαιτέρω βελτίωση, αν και η εργασία απλοποιείται - παραμένει η αντιμετώπιση μόνο με τις αλληλουχίες των μηδενικών.

Γενικά, για διάφορους συνδυασμούς δυαδικών ψηφίων στη γραμμή, η χρήση του κώδικα AMI οδηγεί σε ένα στενότερο φάσμα του σήματος παρά για τον κωδικό NRZ, πράγμα που σημαίνει ότι το υψηλότερο εύρος ζώνης της γραμμής. Για παράδειγμα, όταν μεταφέρετε εναλλασσόμενες μονάδες και μηδενικά, η κύρια αρμονική fo έχει συχνότητα N / 4 Hz. Ο κώδικας AMI παρέχει επίσης ορισμένες δυνατότητες αναγνώρισης εσφαλμένων μηνυμάτων. Έτσι, η παραβίαση της αυστηρής εναλλαγής της πολικότητας των σημάτων μιλάει για έναν ψεύτικο παλμό ή εξαφάνιση από τη γραμμή της σωστής ώθησης. Το σήμα με εσφαλμένη πολικότητα ονομάζεται Απαγορευμένο σήμα (παραβίαση σήματος).

Στον κώδικα AMI, όχι δύο, αλλά χρησιμοποιούνται τρία επίπεδα του σήματος στη γραμμή. Το πρόσθετο επίπεδο απαιτεί αύξηση της ισχύος του πομπού περίπου 3 dB για να παρέχει την ίδια αξιοπιστία των δυαδικών ψηφίων στη γραμμή, η οποία αποτελεί κοινό μειονέκτημα των κωδικών με πολλαπλές καταστάσεις του σήματος σε σύγκριση με τους κωδικούς που διακρίνουν μόνο δύο κράτη.

Πιθανός κωδικός με αναστροφή για μονάδα

Υπάρχει ένας κωδικός παρόμοιος με το AMI, αλλά μόνο με δύο επίπεδα σήματος. Όταν μεταδίδει μηδέν, μεταδίδει το δυναμικό που εγκαταστάθηκε στην προηγούμενη τακτική (δηλαδή, δεν το αλλάζει) και όταν μεταδοθεί η μονάδα, το δυναμικό ανεστραμμένο στο αντίθετο. Αυτός ο κωδικός καλείται πιθανός κώδικας με αναστροφή σε ένα

2.2. Μέθοδοι μετάδοσης διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο 139

(Μη επιστροφή στο μηδέν με Ons ανεστραμμένο, NRZI).Αυτός ο κώδικας είναι βολικός στις περιπτώσεις όπου η χρήση ενός τρίτου επιπέδου σήματος είναι πολύ ανεπιθύμητη, για παράδειγμα, σε οπτικά καλώδια, όπου δύο καταστάσεις σήματος αναγνωρίζονται σταθερά - το φως και το σκοτάδι. Για τη βελτίωση των πιθανών κωδίκων παρόμοια με τα AMI και NRZI, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι. Η πρώτη μέθοδος βασίζεται στην προσθήκη υπερβολικών δυαδικών ψηφίων στον πηγαίο κώδικα που περιέχει λογικές μονάδες. Προφανώς, στην περίπτωση αυτή, διακόπτονται οι μακρές αλληλουχίες μηδενικού μηδενικού και ο κώδικας γίνεται αυτο-συγχρονισμός για οποιαδήποτε μεταδιδόμενα δεδομένα. Το σταθερό συστατικό εξαφανίζεται, πράγμα που σημαίνει ότι το φάσμα του σήματος είναι ακόμη πιο στενός. Αλλά αυτή η μέθοδος μειώνει το χρήσιμο εύρος ζώνης της γραμμής, καθώς δεν μεταφέρονται περίσσεια πληροφοριών χρήστη. Μια άλλη μέθοδος βασίζεται στην προκαταρκτική "ανακατεύθυνση" των πληροφοριών προέλευσης, έτσι ώστε να κλείσει η πιθανότητα εμφάνισης μονάδων και μηδενικών στη γραμμή. Συσκευές ή μπλοκ που εκτελούν μια τέτοια λειτουργία καλούνται Σκουραμική(Scramble - χωματερή, ασταθής συναρμολόγηση). Στην διαχείριση του αγώνα, χρησιμοποιείται ένας πολύ γνωστός αλγόριθμος, οπότε ο δέκτης, έχοντας λάβει δυαδικά δεδομένα, τα μεταφέρει deskelectler,Η οποία αποκαθιστά την αρχική ακολουθία παρτίδας. Τα περίσσεια bit δεν μεταδίδονται μέσω της γραμμής. Και οι δύο μέθοδοι αναφέρονται σε λογικό και όχι φυσική κωδικοποίηση, καθώς η μορφή σημάτων στη γραμμή δεν ορίζονται. Σε περισσότερες λεπτομέρειες, μελετίζονται στην επόμενη ενότητα.

Διπολικός κώδικας παλμού

Εκτός από τους πιθανούς κωδικούς σε δίκτυα, οι κώδικες παλμών χρησιμοποιούνται όταν τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από έναν πλήρη παλμό ή μέρος του μπροστά. Η απλούστερη περίπτωση αυτής της προσέγγισης είναι Διπολικός κώδικας παλμούστην οποία η μονάδα αντιπροσωπεύεται από έναν παλμό μιας πολικότητας και μηδέν - ένα άλλο (Εικ. 2.16, σε).Κάθε ώθηση διαρκεί το μισό ρολόι. Αυτός ο κώδικας έχει εξαιρετικές αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες, αλλά το σταθερό συστατικό μπορεί να υπάρχει, για παράδειγμα, όταν μεταδίδει μια μακρά αλληλουχία μονάδων ή μηδενικών. Επιπλέον, το φάσμα είναι ευρύτερο από αυτό των πιθανών κωδίκων. Έτσι, κατά τη μετάδοση όλων των μηδενικών ή μονάδων, η συχνότητα του κύριου αρμονικού του κώδικα θα είναι ίση με το n Hz, το οποίο είναι δύο φορές υψηλότερο από το βασικό αρμονικό του κώδικα NRZ και τέσσερις φορές υψηλότερη από τη βασική αρμονική του κώδικα AMI Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικών. Λόγω του πολύ φαρδιού φάσματος, ο διπολικός παλμικός κώδικας χρησιμοποιείται σπάνια.

Κωδικός Μάντσεστερ

Στα τοπικά δίκτυα, μέχρι πρόσφατα, η πιο κοινή μέθοδος κωδικοποίησης ήταν η λεγόμενη Κωδικός Μάντσεστερ(Εικ. 2.16, D). Χρησιμοποιείται σε τεχνολογίες δακτυλίων Ethernet και Token.

Στον κώδικα Manchester για κωδικοποίηση μονάδων και μηδενικά, χρησιμοποιείται μια πιθανή διαφορά, δηλαδή το εμπρόσθιο παλμό. Με την κωδικοποίηση του Μάντσεστερ, κάθε tact χωρίζεται σε δύο μέρη. Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται από πιθανές σταγόνες που εμφανίζονται στη μέση κάθε τακτικής. Η μονάδα κωδικοποιείται από μια πτώση από χαμηλό επίπεδο σήματος σε υψηλή και μηδενική αντίστροφη διαφορά. Στην αρχή κάθε ρολογιού, ενδέχεται να προκύψει διαφορά υπηρεσίας εάν χρειαστεί να παρουσιάσετε αρκετές μονάδες ή μηδενικά στη σειρά. Δεδομένου ότι το σήμα αλλάζει τουλάχιστον μία φορά ανά τακμή της μεταφοράς ενός bit δεδομένων, ο κώδικας του Μάντσεστερ έχει καλή

140 Κεφάλαιο 2 Βασικά στοιχεία διακριτής μετάδοσης δεδομένων_____________________________________________

Αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες. Η ζώνη μετάδοσης του κώδικα του Μάντσεστερ είναι ήδη από αυτή μιας διπολικής ώθησης. Επίσης, δεν έχει σταθερό συστατικό και η κύρια αρμονική στη χειρότερη περίπτωση (κατά τη μετάδοση μιας ακολουθίας μονάδων ή μηδενικών) έχει συχνότητα του n Hz και στο καλύτερο (κατά τη μετάδοση εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικά) είναι ίση με N / 2 Hz, καθώς και κωδικούς AMI ή NRZ. Κατά μέσο όρο, το πλάτος της ταινίας κώδικα του Μάντσεστερ είναι μία και μισή φορές ήδη από αυτή ενός διπολικού κώδικα παλμού και η κύρια αρμονική κυμαίνεται κοντά στην τιμή του 3N / 4. Ο κώδικας του Μάντσεστερ έχει ένα άλλο πλεονέκτημα έναντι ενός διπολικού παλμού κώδικα. Στο τελευταίο, χρησιμοποιούνται τρία επίπεδα σήματος για τη μεταφορά δεδομένων και στο Μάντσεστερ - δύο.

Πιθανός κωδικός 2b1q.

Στο ΣΧ. 2.16, ΡΕ.Ο πιθανός κώδικας παρουσιάζεται με τέσσερα επίπεδα σήματος για την κωδικοποίηση δεδομένων. Αυτός ο κώδικας 2b1q.Το όνομα του οποίου αντανακλά την ουσία της - κάθε δύο δυαδικά ψηφία (2b) μεταδίδονται σε ένα ρολόι με ένα σήμα που έχει τέσσερα κράτη (1q). Το ζεύγος bit 00 αντιστοιχεί στο δυναμικό -2,5 V, το ζεύγος bit 01 αντιστοιχεί στο δυναμικό -0,833 V, ζεύγος και - δυνητικό +0,833 V και ζεύγος 10 - δυνητικό +2,5 V. Στην περίπτωση αυτή, Η μέθοδος κωδικοποίησης απαιτεί πρόσθετα μέτρα για την καταπολέμηση μεγάλων αλληλουχιών ταυτόσημων ζευγών δυαδικών ψηφίων, καθώς το σήμα μετατρέπεται σε ένα σταθερό συστατικό. Σε περίπτωση τυχαίας εναλλαγής, το φάσμα σήματος είναι δύο φορές ήδη από εκείνο του κώδικα NRZ, αφού με την ίδια ταχύτητα bit, η διάρκεια του ρολογιού διπλασιάζεται. Έτσι, χρησιμοποιώντας τον κώδικα 2V1Q, είναι δυνατό να μεταδίδουμε δεδομένα από την ίδια γραμμή δύο φορές πιο γρήγορα από τη χρήση του κώδικα AMI ή NRZI. Ωστόσο, για την εφαρμογή της, η ισχύς του πομπού πρέπει να είναι υψηλότερη, έτσι ώστε τα τέσσερα επίπεδα να διαφέρουν σαφώς από τον δέκτη στο πλαίσιο παρεμβολών.

2.2.3. Λογική κωδικοποίηση

Χρησιμοποιείται λογική κωδικοποίηση για τη βελτίωση των κωδίκων AMI, NRZI ή 2Q1B. Η λογική κωδικοποίηση θα πρέπει να αντικαταστήσει τις μεγάλες ακολουθίες του bit, οδηγώντας σε σταθερό δυναμικό, μονάδες σύνδεσης. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, δύο μέθοδοι χαρακτηρίζονται για λογικές κωδικοποιήσεις - απολύτως κωδικούς και διάλυση.

Υπερβολικά κώδικες

Υπερβολικά κώδικεςΜε βάση το διαμέρισμα της αρχικής ακολουθίας των δυαδικών ψηφίων σε τμήματα, τα οποία συχνά ονομάζονται σύμβολα. Στη συνέχεια, κάθε σύμβολο πηγής αντικαθίσταται με ένα νέο, το οποίο έχει μεγαλύτερο ποσό από την πηγή. Για παράδειγμα, ο λογικός κωδικός 4V / 5B που χρησιμοποιείται σε τεχνολογίες FDDI και γρήγορου Ethernet αντικαθιστά τα σύμβολα προέλευσης 4 bits με μήκος 5 bits. Δεδομένου ότι οι χαρακτήρες που προκύπτουν περιέχουν πλεονάζοντα δυαδικά ψηφία, τότε ο συνολικός αριθμός συνδυασμών δυαδικών ψηφίων σε αυτά είναι μεγαλύτερος από ό, τι στην πηγή. Έτσι, στον κώδικα 4b / 5V, οι χαρακτήρες που προκύπτουν ενδέχεται να περιέχουν συνδυασμούς 32 bit, ενώ οι χαρακτήρες πηγής είναι μόνο 16. Συνεπώς, στον προκύπτον κώδικα, 16 τέτοιοι συνδυασμοί μπορούν να επιλεγούν που δεν περιέχουν μεγάλο αριθμό μηδενικών και το υπόλοιπο Απαγορευμένους κωδικούς (παραβίαση κώδικα).Εκτός από την εξάλειψη της σταθερής συνιστώσας και θα δώσει τον κώδικα αυτο-συγχρονισμού, οι απολυμένοι κωδικοί επιτρέπουν

2.2. Μέθοδοι μετάδοσης διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο 141

Ο δέκτης αναγνωρίζει τα παραμορφωμένα bits. Εάν ο δέκτης δέχεται τον απαγορευμένο κώδικα, σημαίνει ότι το σήμα έχει συμβεί στη γραμμή.

Η συμμόρφωση των αρχικών και προκύπτουσας κωδίκων 4β / 5β παρουσιάζεται παρακάτω.

Ο κώδικας 4β / 5V στη συνέχεια μεταδίδεται μέσω της γραμμής χρησιμοποιώντας φυσική κωδικοποίηση σύμφωνα με μία από τις μεθόδους πιθανής κωδικοποίησης, ευαίσθητων μόνο σε μεγάλες αλληλουχίες μηδενισμού. 4B / 5β Κωδικός Σύμβολα 5 Bits Μεγάλο Βεβαιωθείτε ότι με οποιονδήποτε συνδυασμό της γραμμής, περισσότεροι από τρεις μηδενικοί είναι σε μια σειρά.

Η επιστολή στο όνομα κώδικα σημαίνει ότι το στοιχειώδες σήμα έχει 2 κράτη - από το αγγλικό δυαδικό - δυαδικό. Υπάρχουν επίσης κωδικοί και τρεις καταστάσεις του σήματος, για παράδειγμα, στον κώδικα 8b / 6t για την κωδικοποίηση 8 bits των πληροφοριών πηγής, χρησιμοποιεί κώδικα από τα σήματα Β, καθένα από τα οποία έχει τρία κράτη. Η πλεονασμός του κώδικα 8b / 6t είναι υψηλότερη από τον κωδικό 4b / 5b, από 256 κωδικούς πηγής λογαριασμού για 3 6 \u003d 729 χαρακτήρες που προκύπτουν.

Η χρήση του πίνακα transcoding είναι μια πολύ απλή λειτουργία, οπότε αυτή η προσέγγιση δεν περιπλέκει τους προσαρμογείς δικτύου και τα μπλοκ διασύνδεσης των διακοπτών και των δρομολογητών.

Για να εξασφαλίσετε το καθορισμένο εύρος ζώνης της γραμμής, ο πομπός που χρησιμοποιεί υπερβολικό κώδικα θα πρέπει να λειτουργεί με αυξημένη συχνότητα ρολογιού. Έτσι, για τη μεταφορά κωδικών 4B / 5V με ταχύτητα 100 MB / s, ο πομπός θα πρέπει να λειτουργεί με συχνότητα ρολογιού 125 MHz. Ταυτόχρονα, το φάσμα του σήματος στη γραμμή επεκτείνεται σε σύγκριση με την περίπτωση που η γραμμή μεταδίδεται, όχι υπέρβαρα. Παρ 'όλα αυτά, το φάσμα του υπερβολικού δυναμικού κώδικα είναι ήδη το φάσμα του κώδικα του Μάντσεστερ, το οποίο δικαιολογεί το πρόσθετο στάδιο της λογικής κωδικοποίησης, καθώς και τη λειτουργία του δέκτη και του πομπού με αυξημένη συχνότητα ρολογιού.

Κρυπτογράφηση

Η ανάμειξη δεδομένων από τον Scrambler πριν τα περάσετε σε μια γραμμή χρησιμοποιώντας έναν πιθανό κώδικα είναι ένας άλλος τρόπος λογικής κωδικοποίησης.

Οι μέθοδοι κρυπτογράφησης πρόκειται να βομηθούν στον προκύπτον κώδικα με βάση τα κομμάτια του πηγαίου κώδικα και το προκύπτον κομμάτι του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνεται σε προηγούμενα ρολόγια. Για παράδειγμα, ο Scrambler μπορεί να εφαρμόσει τον ακόλουθο λόγο:

BI - AI 8 BI-Z F BI. πέντε,

όπου η BI είναι ένα δυαδικό ψηφίο του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνεται στο I-m του έργου Scrambler, Ai - δυαδικό ψηφίο του πηγαίου κώδικα που εισέρχεται στο tact i-m

142 Κεφάλαιο 2 Βασικά στοιχεία διαφορικής μετάδοσης δεδομένων

Η είσοδος του Scrumbler, B ^ Z και B T.5 - Δυαδικά ψηφία του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνεται σε προηγούμενες προπονήσεις Scrambler, αντίστοιχα, κατά 3 και 5 φορές το τρέχον ρολόι, το 0 είναι μια ενέργεια που εξαιρείται ή (προσθήκη στη μονάδα 2).

Για παράδειγμα, για την αρχική ακολουθία του 110110000001, το surembler θα δώσει τον ακόλουθο προκύπτον κώδικα:

bI \u003d AI - 1 (τα πρώτα τρία ψηφία του προκύπτοντος κώδικα θα συμπίπτουν με το πρωτότυπο, καθώς δεν υπάρχουν προηγούμενοι αριθμοί)

Έτσι, μια ακολουθία 110001101111 θα εμφανιστεί στην έξοδο του surembler, στην οποία δεν υπάρχει ακολουθία έξι μηδενικών που υπάρχει στον πηγαίο κώδικα.

Μετά τη λήψη της προκύπτουσας ακολουθίας, ο δέκτης μεταδίδει στο descrambler, το οποίο αποκαθιστά την αρχική ακολουθία με βάση την αντίστροφη σχέση:

Διάφοροι αλγόριθμοι συντροφιάς διακρίνονται από τον αριθμό των όρων που δίνουν ένα ψηφίο του προκύπτοντος κώδικα και τη μετατόπιση μεταξύ των όρων. Έτσι, στα δίκτυα ISDN, κατά τη μεταφορά δεδομένων από το δίκτυο στον συνδρομητή, χρησιμοποιείται για τη μετατροπή με μετατοπίσεις σε 5 και 23 θέσεις και όταν η μεταφορά δεδομένων από τον συνδρομητή στο δίκτυο - με μετατοπίσεις 18 και 23 θέσεις.

Υπάρχουν επίσης απλούστερες μέθοδοι καταπολέμησης των ακολουθιών μονάδων, που οφείλονται επίσης στην κατηγορία διάλυσης.

Για να βελτιωθεί ο διπολικός κώδικας AMI, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι με βάση την τεχνητή παραμόρφωση των απαγορευμένων χαρακτήρων της αλληλουχίας μηδενισμού.

Στο ΣΧ. 2.17 δείχνει τη χρήση της μεθόδου B8ZS (διπολική υποκατάσταση 8-μηδενικών) και τη μέθοδο HDB3 (διπολική 3-μηδενική πυκνότητα) για να ρυθμίσει τον κώδικα AMI. Ο πηγαίος κώδικας αποτελείται από δύο μεγάλες ακολουθίες μηδενικών: στην πρώτη περίπτωση από τις 8, και στο δεύτερο προς τα 5.

Ο κώδικας B8ZS διορθώνει μόνο αλληλουχίες που αποτελούνται από 8 μηδενικά. Για να το κάνετε αυτό, μετά τα τρία πρώτα μηδενικά, αντί των υπόλοιπων πέντε Zeros εισάγετε πέντε ψηφία: V-1 * -0-V-1. V Εδώ δηλώνει μια μονάδα μονάδας για μια δεδομένη τακτική πολικότητα, δηλαδή ένα σήμα που δεν αλλάζει την πολικότητα της προηγούμενης μονάδας, 1 * - τη μονάδα σήματος της σωστής πολικότητας και το σήμα αστέρι σημειώνει αυτό

2.2. Μέθοδοι μετάδοσης διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο 143

Το γεγονός ότι στον πηγαίο κώδικα σε αυτή την τακτική δεν ήταν μονάδα, αλλά μηδέν. Ως αποτέλεσμα, σε 8 καρφιά, ο δέκτης παρατηρεί 2 στρέβλωση - είναι πολύ απίθανο ότι συνέβη λόγω του θορύβου στη γραμμή ή άλλες αποτυχίες μετάδοσης. Ως εκ τούτου, ο δέκτης θεωρεί τέτοιες παραβιάσεις με κωδικοποίηση 8 διαδοχικών μηδενικών και μετά την παραλαβή τους αντικαθιστά στα αρχικά 8 μηδενικά. Ο κώδικας B8ZS κατασκευάζεται έτσι ώστε το σταθερό συστατικό του να είναι μηδέν με οποιεσδήποτε αλληλουχίες δυαδικών ψηφίων.

Ο κώδικας HDB3 διορθώνει τυχόν τέσσερα διαδοχικά μηδέν στην αρχική αλληλουχία. Οι κανόνες για τη διαμόρφωση του κώδικα HDB3 είναι πιο πολύπλοκες από τον κώδικα B8ZS. Κάθε τέσσερα μηδέν αντικαθίσταται με τέσσερα σήματα στα οποία υπάρχει ένα σήμα V. Για την καταστολή του σταθερού συστατικού της πολικότητας του σήματος V εναλλακτικό με διαδοχικές αντικαταστάσεις. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται δύο δείγματα κωδικών τεσσάρων διαδρομών για την αντικατάσταση. Εάν ο πηγαίος κώδικας περιέχει έναν περίεργο αριθμό μονάδων, χρησιμοποιείται η αλληλουχία OOV και εάν ο αριθμός των μονάδων ήταν ομοιόμορφος - ακολουθία 1 * oov.

Οι βελτιωμένοι πιθανοί κώδικες έχουν ένα αρκετά στενό εύρος ζώνης για τυχόν αλληλουχίες μονάδων και μηδενικά που βρίσκονται στα μεταδιδόμενα δεδομένα. Στο ΣΧ. 2.18 Εμφανίζει τα φάσματα σημάτων διαφορετικών κωδικών που λαμβάνονται κατά τη μετάδοση αυθαίρετων δεδομένων στα οποία οι διάφοροι συνδυασμοί μηδενικών και μονάδων στον πηγαίο κώδικα είναι εξίσου καλά. Όταν κατασκευάζετε γραφήματα, το φάσμα κατά μέσο όρο για όλα τα πιθανά σύνολα αλληλουχιών πηγής. Φυσικά, οι προκύπτοντοι κωδικοί μπορούν επίσης να έχουν διαφορετική κατανομή των μηδενικών και μονάδων. Από το ΣΧ. 2.18 Μπορεί να φανεί ότι ο πιθανός κωδικός NRZ έχει ένα καλό φάσμα με ένα μειονέκτημα - έχει ένα σταθερό συστατικό. Οι κωδικοί που λαμβάνονται από δυνητικά με λογική κωδικοποίηση έχουν ένα στενότερο φάσμα από το Μάντσεστερ, ακόμη και με αυξημένη συχνότητα ρολογιού (στο σχήμα, το φάσμα κώδικα 4β / 5Β πρέπει να συμπίπτει κατά προσέγγιση με τον κώδικα B8ZS, αλλά μετατοπίστηκε

144 Βασικά στοιχεία GLOVO2 της διακριτής μετάδοσης δεδομένων

Στην περιοχή υψηλότερης συχνότητας, καθώς η συχνότητα του ρολογιού αυξάνεται κατά 1/4 σε σύγκριση με άλλους κωδικούς). Αυτό εξηγεί τη χρήση δυνητικών κωδίκων περιττών και κρυπτογράφησης σε σύγχρονες τεχνολογίες όπως το FDDI, το γρήγορο Ethernet, το Gigabit Ethernet, το ISDN κ.λπ. αντί του Manchester και Bipolar Pulse κωδικοποίηση.

2.2.4. Διακεκριμένη διαμόρφωση αναλογικών σημάτων

Μία από τις κύριες τάσεις στην ανάπτυξη των τεχνολογιών δικτύου είναι η μεταφορά τόσο των διακριτών όσο και των αναλογικών δεδομένων σε ένα δίκτυο σε ένα δίκτυο. Οι πηγές διακριτών δεδομένων είναι υπολογιστές και άλλες υπολογιστικές συσκευές και οι πηγές αναλογικών δεδομένων είναι συσκευές όπως τηλέφωνα, βιντεοκάμερες, εξοπλισμό αναπαραγωγής ήχου και βίντεο. Στα πρώτα στάδια της επίλυσης αυτού του προβλήματος στα εδαφικά δίκτυα, όλοι οι τύποι δεδομένων μεταδόθηκαν σε αναλογική μορφή, ενώ διακριτού μέσω των δεδομένων του υπολογιστή τους μετατράπηκαν σε μια αναλογική μορφή χρησιμοποιώντας μόντεμ.

Ωστόσο, ως τεχνική απομάκρυνσης και μετάδοσης αναλογικών δεδομένων, αποδείχθηκε ότι η μετάδοση τους σε αναλογική μορφή δεν βελτιώνει την ποιότητα των δεδομένων που λαμβάνονται στο άλλο άκρο εάν διαστρεβλώνεται σημαντικά κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Το ίδιο το αναλογικό σήμα δεν παρέχει οδηγίες ότι εμφανίστηκαν παραμόρφωση ή πώς να το διορθώσουν, καθώς η μορφή σήματος μπορεί να είναι οποιαδήποτε, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου που καταγράφηκε ο δέκτης. Η βελτίωση της ποιότητας των γραμμών, ιδιαίτερα της εδαφικής, απαιτεί τεράστιες προσπάθειες και επενδύσεις. Επομένως, μια ψηφιακή τεχνική ήρθε να αντικαταστήσει την αναλογική τεχνική της εγγραφής και της μετάδοσης του ήχου και της εικόνας. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί τη λεγόμενη διακριτή διαμόρφωση των αρχικών συνεχών αναλογικών διεργασιών τη στιγμή.

Οι διακριτές μέθοδοι διαμόρφωσης βασίζονται σε διακριτοποίηση συνεχών διεργασιών τόσο με πλάτος και χρόνο (Εικ. 2.19). Εξετάστε τις αρχές της διαμόρφωσης του Sprawling στο παράδειγμα Διαμόρφωση κώδικα παλμού, IRM (διαμόρφωση πλάτους παλμού, πλαίσια),Που χρησιμοποιείται ευρέως στην ψηφιακή τηλεφωνία.

Το πλάτος της αρχικής συνεχούς συνάρτησης μετράται με μια δεδομένη περίοδο - λόγω αυτής της χρονικής δειγματοληψίας. Στη συνέχεια, κάθε μέτρηση παρουσιάζεται με τη μορφή δυαδικού αριθμού ορισμένων bit, πράγμα που σημαίνει δειγματοληψία με τις τιμές της λειτουργίας - το συνεχές σύνολο πιθανών τιμών εύρους αντικαθίσταται από ένα διακριτό σύνολο των τιμών του. Μια συσκευή που εκτελεί μια τέτοια λειτουργία καλείται Αναλογικός σε-ψηφιακός μετατροπέας (ADC).Μετά από αυτό, οι μετρήσεις μεταδίδονται σε κανάλια επικοινωνίας με τη μορφή αλληλουχίας μονάδων και μηδενικών. Στην περίπτωση αυτή, οι ίδιες μέθοδοι κωδικοποίησης χρησιμοποιούνται όπως στην περίπτωση της μετάδοσης αρχικά διακριτές πληροφορίες, δηλαδή, για παράδειγμα, μεθόδους με βάση τον κώδικα B8Z ή 2B1Q.

Στην πλευρά λήψης των κωδικών γραμμής μετατρέπονται στην αρχική ακολουθία του bit, και ο ειδικός εξοπλισμός, που ονομάζεται Ψηφιακός αναλογικός μετατροπέας (DAC),Η αποδιαμόρφωση των ψηφιοποιημένων πλάτη ενός συνεχούς σήματος, η αποκατάσταση της αρχικής συνεχούς λειτουργίας του χρόνου.

Η διακεκριμένη διαμόρφωση βασίζεται nyquist θεωρία οθόνης - Kotel-Nikova.Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η αναλογική συνεχής λειτουργία που μεταδίδεται ως μια αλληλουχία των διακριτών του τιμών κατά το χρόνο μπορεί να αποκατασταθεί με ακρίβεια εάν ο ρυθμός δειγματοληψίας ήταν δύο ή περισσότερες φορές υψηλότερη από τη συχνότητα της υψηλότερης αρμονικής της λειτουργίας της πηγής.

Εάν η κατάσταση αυτή δεν τηρηθεί, τότε η αποκατεστημένη λειτουργία θα διαφέρει σημαντικά από την πηγή.

Το πλεονέκτημα των μεθόδων ψηφιακής εγγραφής, της αναπαραγωγής και της μετάδοσης αναλογικών πληροφοριών είναι η δυνατότητα παρακολούθησης της αξιοπιστίας των δεδομένων από το μέσο ή τα ληφθέντα δεδομένα. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να εφαρμόσετε τις ίδιες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για δεδομένα υπολογιστών (και θεωρούνται λεπτομερέστερα κατωτέρω), - υπολογίζοντας το άθροισμα ελέγχου, μεταδίδοντας τα παραμορφωμένα πλαίσια, τη χρήση αυτο-διορθωτικών κωδίκων.

Για τη μετάδοση φωνής υψηλής ποιότητας στη μέθοδο ICM, χρησιμοποιείται η συχνότητα της ποσοτικοποίησης του εύρους των ταλαντώσεων ήχου σε 8000 Hz. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η κλίμακα των 300 έως 3400 Hz επιλέχθηκε στην αναλογική τηλεφωνία για τη μεταφορά της φωνής, η οποία μεταφέρει επαρκώς όλες τις κύριες αρμονικές των συνομιλητών. Συμφωνώς προς Θεώρημα Nyquist - KoteltekovaΓια τη μετάδοση φωνής υψηλής ποιότητας

146 Κεφάλαιο 2 Βασικά στοιχεία της διακριτής μετάδοσης δεδομένων

Αρκεί να επιλέξετε τη συχνότητα δειγματοληψίας, δύο φορές την υψηλότερη αρμονική του συνεχούς σήματος, δηλαδή, 2 x 3400 \u003d 6800 Hz. Στην πραγματικότητα, η συχνότητα διακριτοποίησης των 8000 Hz παρέχει κάποιο ποιοτικό περιθώριο. Στη μέθοδο ICM, ο κωδικός 7 ή 8 bit χρησιμοποιείται συνήθως για να αντιπροσωπεύει το πλάτος μιας μέτρησης. Συνεπώς, δίδει 127 ή 256 διαβαθμίσεις του ηχητικού σήματος, το οποίο είναι αρκετά επαρκές για τη φωνητική μετάδοση υψηλής ποιότητας. Όταν χρησιμοποιείτε τη μέθοδο ICM, απαιτείται ένα εύρος ζώνης 56 ή 64 kbps για τη μετάδοση ενός φωνητικού καναλιού, ανάλογα με τον τρόπο παρουσίασης κάθε μέτρησης. Εάν χρησιμοποιείται για τους σκοπούς αυτούς

7 bits, στη συνέχεια με τη συχνότητα των μετρήσεων των μετρήσεων των 8000 Hz παίρνουμε:

8000 x 7 \u003d 56000 bps ή 56 kbps. Και για την περίπτωση 8 bits:

8000 x 8 - 64000 bit / s ή 64 kbps.

Το πρότυπο είναι ένα ψηφιακό κανάλι 64 kbps, το οποίο ονομάζεται επίσης Στοιχειώδες κανάλι ψηφιακών τηλεφωνικών δικτύων.

Η μετάδοση του συνεχούς σήματος σε μια διακριτή μορφή απαιτεί τα άκαμπτα δίκτυα συμμόρφωσης του χρονικού διαστήματος 125 μs (που αντιστοιχούν σε συχνότητα δειγματοληψίας 8000 Hz) μεταξύ γειτονικών μετρήσεων, δηλαδή, απαιτεί συγχρονισμένη μετάδοση δεδομένων μεταξύ κόμβων δικτύου. Εάν ο συγχρονισμός των εμπορικών μετρήσεων δεν συγκρίνεται, το αρχικό σήμα αποκαθίσταται εσφαλμένα, γεγονός που οδηγεί σε στρέβλωση φωνής, εικόνων ή άλλων πληροφοριών πολυμέσων που μεταδίδονται από ψηφιακά δίκτυα. Έτσι, η στρέβλωση του συγχρονισμού των 10 ms μπορεί να οδηγήσει στην επίδραση της "ECHO" και οι μετατοπίσεις μεταξύ των μετρήσεων των 200 ms οδηγούν στην απώλεια αναγνωρίσεων των προφορικών λέξεων. Ταυτόχρονα, η απώλεια μιας μέτρησης όταν παρατηρείται συγχρονισμός μεταξύ των άλλων μετρήσεων, πρακτικά δεν επηρεάζει τον ήχο. Αυτό οφείλεται στην εξομάλυνση των συσκευών σε ψηφιακούς αναλογικούς μετατροπείς, οι οποίοι βασίζονται στην ιδιότητα της αδράνειας οποιουδήποτε φυσικού σήματος - το εύρος των ταλαντώσεων ήχου δεν μπορεί να αλλάξει άμεσα σε ένα μεγάλο ποσό.

Σχετικά με την ποιότητα του σήματος αφού η DAC επηρεάζει όχι μόνο τον συγχρονισμό των εσόδων στην είσοδο των μετρήσεων, αλλά και το σφάλμα της δειγματοληψίας των ενισχύσεων αυτών των μετρήσεων.

8 Nyquist - Το θεώρημα Kotelnikov θεωρείται ότι τα πλάτη της λειτουργίας μετριέται με ακρίβεια, ταυτόχρονα, τη χρήση αυτών των ενισχυτών για την αποθήκευση δυαδικών αριθμών με περιορισμένες απορρίψεις. Συνεπώς, ένα αναστατωμένο συνεχές σήμα παραμορφώνεται, ο οποίος ονομάζεται θόρυβος δειγματοληψίας (με πλάτος).

Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι διακριτής διαφοροποίησης που καθιστούν δυνατή την παρουσίαση φωνών σε πιο συμπαγή μορφή, για παράδειγμα, με τη μορφή αλληλουχίας αριθμών 4-bit ή 2-bit. Σε αυτή την περίπτωση, ένα φωνητικό κανάλι απαιτεί λιγότερο εύρος ζώνης, για παράδειγμα 32 kbps, 16 kbps ή ακόμα λιγότερο. Από το 1985 εφαρμόζεται μια φωνητική CCATT CCATT, που ονομάζεται προσαρμοστική διαφοροποιημένη διαφοροποίηση κώδικα παλμού (ADPCM). Οι κωδικοί ADPCM βασίζονται στις διαφορές μεταξύ των συνεκτικών μετρήσεων φωνητών, οι οποίες στη συνέχεια μεταδίδονται μέσω του δικτύου. Στον κωδικό ADPCM για την αποθήκευση μιας διαφοράς, χρησιμοποιούνται 4 bits και η φωνή μεταδίδεται με ταχύτητα 32 kbps. Μια πιο σύγχρονη μέθοδος, γραμμική πρόβλεψη κωδικοποίησης (LPC), καθιστά τη μέτρηση της λειτουργίας της πηγής πιο σπάνια, αλλά χρησιμοποιεί μεθόδους για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης της αλλαγής του πλάτους του σήματος. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, μπορείτε να μειώσετε το ρυθμό φωνής μέχρι 9600 bps.

2.2. Μέθοδοι μετάδοσης διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο 147

Τα συνεχόμενα δεδομένα που παρουσιάζονται σε ψηφιακή μορφή μπορούν εύκολα να μεταδοθούν μέσω δικτύου υπολογιστών. Για να το κάνετε αυτό, αρκεί να τοποθετήσετε αρκετές μετρήσεις σε ένα πλαίσιο οποιασδήποτε τυπικής τεχνολογίας δικτύου, για να δώσετε ένα πλαίσιο της σωστής διεύθυνσης προορισμού και να στείλετε τον προορισμό. Ο παραλήπτης πρέπει να αφαιρεθεί από τις μετρήσεις πλαισίου και να τις υποβάλει στη συχνότητα κβαντισμού (για τη φωνή - με συχνότητα 8000 Hz) σε έναν ψηφιακό-αναλογικό μετατροπέα. Καθώς τα ακόλουθα πλαίσια φτάνουν με φωνητικές μετρήσεις, η λειτουργία πρέπει να επαναληφθεί. Εάν τα πλαίσια θα φτάσουν αρκετά συγχρόνως, η ποιότητα της φωνής μπορεί να είναι αρκετά υψηλή. Ωστόσο, όπως ήδη γνωρίζουμε, τα πλαίσια στα δίκτυα υπολογιστών μπορούν να καθυστερήσουν και τους δύο στους τελικούς κόμβους (ενώ περιμένουν την πρόσβαση στο κοινόχρηστο μέσο) και στις ενδιάμεσες συσκευές επικοινωνίας - γέφυρες, διακόπτες και δρομολογητές. Επομένως, η ποιότητα της φωνής κατά τη μεταδίδεται σε ψηφιακή μορφή μέσω δικτύων υπολογιστών είναι συνήθως χαμηλή. Για τη μετάδοση υψηλής ποιότητας των ψηφιοποιημένων συνεχών σημάτων - φωνές, εικόνες - σήμερα χρησιμοποιούν ειδικά ψηφιακά δίκτυα, όπως ISDN, ATM και ψηφιακά τηλεοπτικά δίκτυα. Παρ 'όλα αυτά, για τη μεταφορά των ενδοκοινοτικών τηλεφωνικών συνομιλιών σήμερα χαρακτηρίζεται από το δίκτυο ρελέ πλαισίου, τις καθυστερήσεις στη μεταφορά πλαισίων των οποίων στοιβάζονται στα επιτρεπόμενα όρια.

2.2.5. Ασύγχρονη και συγχρονισμένη μετάδοση

Κατά την κοινή χρήση δεδομένων στο φυσικό επίπεδο, μια μονάδα πληροφοριών είναι λίγο, οπότε τα φυσικά επίπεδα υποστηρίζουν πάντα το συγχρονισμό της παρτίδας μεταξύ του δέκτη και του πομπού.

Το επίπεδο καναλιού λειτουργεί με πλαίσια δεδομένων και παρέχει συγχρονισμό μεταξύ του δέκτη και του πομπού σε επίπεδο πλαισίου. Τα καθήκοντα του παραλήπτη περιλαμβάνουν την αναγνώριση της έναρξης της πρώτης byte του πλαισίου, αναγνωρίζοντας τα όρια των πεδίων πλαισίου και την αναγνώριση του σημείου του τέλους του πλαισίου.

Είναι συνήθως αρκετό να παρέχει συγχρονισμό στα δύο επίπεδα - τα bits και τα πλαίσια - έτσι ώστε ο πομπός και ο δέκτης να μπορούν να παρέχουν σταθερή ανταλλαγή πληροφοριών. Ωστόσο, με την κακή ποιότητα της γραμμής επικοινωνίας (συνήθως αναφέρεται σε τηλεφωνικά κανάλια μέσω τηλεφώνου) για τη μείωση του εξοπλισμού και να αυξηθεί η αξιοπιστία της μεταφοράς δεδομένων, εισάγονται πρόσθετα επίπεδα συγχρονισμού tote.

Ένας τέτοιος τρόπος λειτουργίας καλείται ασύγχρονοςή Ξεκίνα σταμάτα.Ένας άλλος λόγος για τη χρήση ενός τέτοιου τρόπου λειτουργίας είναι η παρουσία συσκευών που δημιουργούν bytes δεδομένων σε τυχαίες στιγμές χρόνου. Έτσι, το πληκτρολόγιο οθόνης ή άλλη τερματική συσκευή, από την οποία ένα άτομο εισάγει δεδομένα για να τα επεξεργαστεί με έναν υπολογιστή.

Σε ασύγχρονη λειτουργία, κάθε byte δεδομένων συνοδεύεται από ειδικά σήματα "Έναρξη" και "STOP" (Εικ. 2.20, αλλά).Η ανάθεση αυτών των σημάτων είναι, πρώτον, ενημερώνει τον δέκτη κατά την άφιξη δεδομένων και, δεύτερον, να δώσει αρκετό χρόνο για να εκτελέσει ορισμένες λειτουργίες που σχετίζονται με το συγχρονισμό πριν φτάσει η επόμενη byte. Το σήμα "Έναρξη" έχει διάρκεια ενός διαστήματος ρολογιού και το σήμα "Stop" μπορεί να διαρκέσει ένα, ένα και μισό ή δύο ρολόγια, επομένως λέγεται ότι ένα, ένα και μισό ή δύο κομμάτια χρησιμοποιούνται ως στάση σήμα, αν και τα κομμάτια χρήστη δεν αντιπροσωπεύουν αυτά τα σήματα.

Ασύγχρονη, η περιγραφείσα λειτουργία καλείται επειδή κάθε byte μπορεί να μετατοπιστεί κάπως σε σχέση με τα βασικά ρολόγια του προηγούμενου

148 Κεφάλαιο 2 Βασικά στοιχεία διακριτής μετάδοσης δεδομένων

ψηφιόλεξη. Ένας τέτοιος ασύγχρονας της μετάδοσης των byte δεν επηρεάζει την ορθότητα των δεδομένων που λαμβάνονται, καθώς στην αρχή κάθε byte υπάρχει ένας πρόσθετος συγχρονισμός του δέκτη με μια πηγή λόγω των bits "Έναρξη". Περισσότερο "ελεύθερες" προσωρινές ανοχές καθορίζουν το χαμηλό κόστος του εξοπλισμού του ασύγχρονου συστήματος.

Με τη σύγχρονη λειτουργία μετάδοσης, λείπουν τα δυαδικά ψηφία ανάμεσα σε κάθε ζεύγος bytes. Τα προσαρμοσμένα δεδομένα συλλέγονται σε ένα πλαίσιο που προηγείται από τα bytes συγχρονισμού (Εικ. 2.20, σι).Το Byte συγχρονισμού είναι ένα byte που περιέχει έναν πιο γνωστό κώδικα, για παράδειγμα το 0111110, το οποίο ειδοποιεί τον δέκτη κατά την άφιξη του πλαισίου δεδομένων. Όταν το λάβει, ο δέκτης πρέπει να εισάγει συγχρονισμό byte με τον πομπό, δηλαδή σωστά κατανοώντας την αρχή του επόμενου byte του πλαισίου. Μερικές φορές πολλά syncrobytes χρησιμοποιούνται για να εξασφαλιστεί πιο αξιόπιστος συγχρονισμός του δέκτη και του πομπού. Δεδομένου ότι όταν μεταφέρετε ένα μακρύ πλαίσιο στον δέκτη, τα προβλήματα μπορεί να έχουν προβλήματα με το συγχρονισμό των δυαδικών ψηφίων, στη συνέχεια σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούνται οι κώδικες αυτο-κρίσης.

"Κατά τη μετάδοση διακριτών δεδομένων σε ένα κανάλι συχνοτήτων στενής ζώνης που χρησιμοποιείται στην τηλεφωνία, οι πλέον κατάλληλοι τρόποι αναλογικής διαμόρφωσης είναι οι πλέον κατάλληλες, στις οποίες ο φορέας ημιτονοειδούς διαμορφώνεται με την αρχική αλληλουχία δυαδικών ψηφίων. Αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται από ειδικές συσκευές μόντεμ.

* Για τη μεταφορά δεδομένων χαμηλής ταχύτητας, εφαρμόζεται μια μεταβολή της συχνότητας του φορέα ημιτονοειδούς. Τα μόντεμ υψηλής ταχύτητας λειτουργούν σε συνδυασμένα μοντέλα διαμόρφωσης τετραγωνικής διαμόρφωσης (QAM), για τα οποία χαρακτηρίζονται 4 επίπεδο πλάτους των ημιτονοειδών φορέων και 8 επίπεδα φάσης. Δεν χρησιμοποιούνται όλοι οι πιθανοί 32 συνδυασμοί της μεθόδου QAM για τη μετάδοση δεδομένων, οι απαγορευμένοι συνδυασμοί σας επιτρέπουν να αναγνωρίζετε τα παραμορφωμένα δεδομένα στο φυσικό επίπεδο.

* Σε ευρυζωνικά κανάλια επικοινωνίας, οι δυνατότητες και οι μέθοδοι κωδικοποίησης παλμών χρησιμοποιούνται, στις οποίες τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από διάφορα επίπεδα του μόνιμου δυναμικού του σήματος ή των πολικών του παλμού ή του εμπρός.

* Όταν χρησιμοποιείτε τους πιθανούς κωδικούς, το έργο του συγχρονισμού ενός δέκτη με έναν πομπό είναι ιδιαίτερα σημαντικό, αφού κατά τη μετάδοση μεγάλων αλληλουχιών μηδενικών ή μονάδων, το σήμα στην είσοδο του δέκτη δεν αλλάζει και ο δέκτης είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η στιγμή της αφαίρεσης του το επόμενο κομμάτι των δεδομένων.

___________________________________________2.3. Μέθοδοι συνάντησης του κάτω μέρους καναλιού_______149

* Ο απλούστερος πιθανός κώδικας είναι ο κώδικας χωρίς να επιστρέψει στο μηδέν (NRZ), αλλά δεν είναι αυτο-συγχρονισμός και δημιουργεί ένα σταθερό συστατικό.

»Ο πιο δημοφιλής κώδικας παλμού είναι ένας κώδικας του Μάντσεστερ στην οποία οι πληροφορίες φέρουν την κατεύθυνση της πτώσης σήματος στη μέση κάθε τακτικής. Ο κώδικας του Μάντσεστερ χρησιμοποιείται σε τεχνολογίες δακτυλίων Ethernet και Token.

»Για να βελτιωθούν οι ιδιότητες του δυναμικού κώδικα NRZ, χρησιμοποιούνται λογικές μέθοδοι κωδικοποίησης που αποκλείουν μεγάλες αλληλουχίες Zerule. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται:

Σχετικά με την εισαγωγή πλεονάζων δυαδικών ψηφίων στα δεδομένα πηγής (κωδίκους 4β / 5β) ·

Παράγοντας δεδομένα πηγής (κωδικοί τύπου 2B1Q).

»Οι βελτιωμένοι πιθανοί κωδικοί έχουν ένα στενότερο φάσμα από το παλμό, ώστε να χρησιμοποιούνται σε τεχνολογίες υψηλής ταχύτητας, όπως το FDDI, το Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Χρησιμοποιούνται δύο βασικοί τύποι φυσικής κωδικοποίησης - με βάση ένα ημιτονοειδές σήμα φορέα (αναλογική διαμόρφωση) και με βάση μια αλληλουχία ορθογώνιων παλμών (ψηφιακή κωδικοποίηση).

Αναλογική διαμόρφωση - Για να μεταδώσετε διακριτά δεδομένα μέσω ενός καναλιού με ένα στενό εύρος ζώνης - τηλεφωνικά δίκτυα ενός καναλιού συχνότητας τόνου (εύρος ζώνης από 300 έως 3400 Hz) διάταξη που εκτελεί διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση - μόντεμ.

Μέθοδοι αναλογικής διαμόρφωσης

n Διαμόρφωση πλάτους (χαμηλή ανοσία θορύβου, που χρησιμοποιείται συχνά σε συνδυασμό με διαμόρφωση φάσεων).

n Διαμόρφωση συχνότητας (πολύπλοκη τεχνική υλοποίηση, χρησιμοποιείται γενικά σε μόντεμ χαμηλής ταχύτητας).

n Διαμόρφωση φάσεων.

Φάσμα του διαμορφωμένου σήματος

Πιθανός κώδικας - Εάν μεταδίδονται διακριτά δεδομένα με ρυθμό n bits ανά δευτερόλεπτο, το φάσμα αποτελείται από ένα σταθερό συστατικό της μηδενικής συχνότητας και ένα άπειρο φάσμα αρμονικών με συχνότητα F0, 3F0, 5F0, 7F0, ..., όπου F0 \u003d N / 2. Τα πλάτη αυτών των αρμονικών μειώνονται αργά - με 1/3, 1/5 συντελεστές, 1/7, ... από το πλάτος F0. Το φάσμα του προκύπτοντος σήματος του πιθανού κώδικα κατά τη διάρκεια της μετάδοσης αυθαίρετων δεδομένων παίρνει τη λωρίδα από μια συγκεκριμένη τιμή κοντά σε 0, περίπου 7F0. Για ένα κανάλι συχνότητας τόνου, το ανώτατο όριο του ρυθμού μετάδοσης επιτυγχάνεται για τον ρυθμό δεδομένων των 971 δυαδικών ψηφίων ανά δευτερόλεπτο και το χαμηλότερο είναι απαράδεκτο για τυχόν ταχύτητες, καθώς το εύρος ζώνης καναλιού ξεκινά με 300 Hz. Δηλαδή, οι πιθανοί κώδικες δεν χρησιμοποιούνται σε κανάλια συχνότητας τόνου.

Διαμόρφωση εύρους - Το φάσμα αποτελείται από τα ημιτονοειδή της συχνότητας φορέα FC και δύο πλευρικών αρμονικών FC + FM και FC-FM, όπου το FM είναι η συχνότητα αλλαγής της παραμέτρου των πληροφοριών του ημιτονοειδούς, η οποία συμπίπτει με τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων όταν χρησιμοποιεί δύο επίπεδα του πλάτους. Η συχνότητα FM καθορίζει το εύρος ζώνης της γραμμής σε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης. Με μια μικρή διαμόρφωση της Chopotote, το πλάτος του φάσματος της περιοχής θα κολληθεί μικρό (ίσο με 2FM) και τα σήματα δεν θα στρεβλώσουν τις γραμμές εάν το εύρος ζώνης είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 2FM. Για ένα κανάλι τσαγιού τόνου, αυτή η μέθοδος είναι αποδεκτή με ρυθμό δεδομένων που δεν είναι υψηλότερο από 3100/2 \u003d 1550 bits ανά δευτερόλεπτο.

Διαμόρφωση φάσεων και συχνότητας - Το φάσμα είναι πιο περίπλοκο, αλλά συμμετρικό, με μεγάλο αριθμό ταχέως μειώνοντας τους αρμονικούς. Αυτές οι μέθοδοι είναι κατάλληλες για μετάδοση μέσω του καναλιού της tonal συχνότητας.

Διαμόρφωση τετραγωνικού πλάτους (τετραγωνική διαμόρφωση πλάτους) - Διαμόρφωση φάσεων με 8 τιμές των τιμών μετατόπισης φάσης και πλάτος με τιμές 4 εύρους. Δεν χρησιμοποιούνται όλοι οι 32 συνδυασμοί σήματος.

Ψηφιακή κωδικοποίηση

Πιθανοί κώδικες - Χρησιμοποιείται μόνο η τιμή του δυναμικού σήματος για να αντιπροσωπεύει λογικές μονάδες και μηδενικά και δεν λαμβάνονται υπόψη οι απορρίψεις που σχηματίζουν τελικούς παλμούς.

Κώδικες παλμών - αντιπροσωπεύουν δυαδικά δεδομένα είτε με παρορμήσεις μιας ορισμένης πολικότητας ή μέρος του παλμού - την πτώση του δυναμικού μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης.

Απαιτήσεις για ψηφιακή μέθοδο κωδικοποίησης:

Είχα το μικρότερο πλάτος του προκύπτοντος σήματος με τον ίδιο ρυθμό bit (ένα στενότερο φάσμα του σήματος επιτρέπει στην ίδια γραμμή για να επιτευχθεί υψηλότερος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων, γίνεται επίσης η απαίτηση της απουσίας σταθερής συνιστώσας, δηλαδή , την παρουσία DC μεταξύ του πομπού και του δέκτη).

Παρέχεται συγχρονισμός μεταξύ του πομπού και του δέκτη (ο δέκτης πρέπει να γνωρίζει ακριβώς σε ποιο χρονικό σημείο για να διαβάσει τις απαραίτητες πληροφορίες από τη γραμμή, στα τοπικά συστήματα - τις γραμμές τακτικής, σε δίκτυα - αυτο-συγχρονισμένους κώδικες, τα σήματα των οποίων μεταφέρονται στον πομπό της ένδειξης σε ποιο χρονικό σημείο πρέπει να εφαρμόσετε την αναγνώριση του επόμενου bit).

Διέθετε τη δυνατότητα αναγνώρισης σφαλμάτων.

Έλαβε χαμηλό κόστος εφαρμογής.

Πιθανός κώδικας χωρίς επιστροφή στο μηδέν.NRZ (μη ρίζα στο μηδέν). Το σήμα δεν επιστρέφει στο μηδέν κατά τη διάρκεια του ρολογιού.

Εύκολο στην εφαρμογή, έχει καλά λάθη αναγνωρίσιμα λόγω δύο απότομων διακριτικών σημάτων, αλλά δεν έχει την ιδιότητα συγχρονισμού. Κατά τη μετάδοση μακράς ακολουθίας μηδενικών ή μονάδων, το σήμα σήματος δεν αλλάζει, οπότε ο δέκτης δεν μπορεί να καθορίσει πότε τα δεδομένα θα πρέπει να διαβάζονται ξανά. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι η παρουσία συστατικού χαμηλής συχνότητας, η οποία προσεγγίζει το μηδέν όταν μεταδίδει μεγάλες ακολουθίες μονάδων και μηδενικών. Στην καθαρή τους μορφή, ο κώδικας χρησιμοποιείται σπάνια, χρησιμοποιούνται τροποποιήσεις. Ελκυστικότητα - χαμηλή συχνότητα του κύριου αρμονικού F0 \u003d N / 2.

Διπολική μέθοδος κωδικοποίησης με εναλλακτική αναστροφή. (Διπολική εναλλακτική σήμανση αναστροφής, AMI), τροποποίηση της μεθόδου NRZ.

Για μηδενική κωδικοποίηση, χρησιμοποιείται μηδενικό δυναμικό, η λογική μονάδα κωδικοποιείται είτε θετικό δυναμικό, είτε αρνητικό, ενώ το δυναμικό κάθε επόμενης μονάδας είναι αντίθετη από το δυναμικό του προηγούμενου. Εξαλείφει μερικώς τα προβλήματα της σταθερής συνιστώσας και την απουσία αυτο-συγχρονισμού. Στην περίπτωση μετάδοσης μιας μακράς αλληλουχίας μονάδων - μια αλληλουχία χαλαρωτικών παλμών με το ίδιο φάσμα με τον κωδικό NRZ που μεταδίδει την αλληλουχία εναλλασσόμενων παλμών, δηλαδή χωρίς σταθερό συστατικό και το κύριο αρμονικό N / 2. Γενικά, η χρήση του AMI οδηγεί σε ένα στενότερο φάσμα από το NRZ και ως εκ τούτου, σε υψηλότερο εύρος ζώνης της γραμμής. Για παράδειγμα, κατά τη μετάδοση εναλλασσόμενου μηδέν και μονάδες, το κύριο αρμονικό F0 έχει μια συχνότητα N / 4. Είναι δυνατή η αναγνώριση των εσφαλμένων μεταδόσεων, αλλά για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια της υποδοχής, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η ισχύς περίπου 3 dB, δεδομένου ότι χρησιμοποιείται το επίπεδο σήματος.

Πιθανός κωδικός με αναστροφή για μονάδα. (Μη επιστροφή στο μηδέν με αυτά ανεστραμμένα, NRZI) AMI παρόμοια με το σήμα με δύο επίπεδα σήματος. Όταν η μετάδοση του μηδέν μεταδίδεται από τη δυνατότητα του προηγούμενου ρολογιού και όταν μεταδοθεί η μονάδα, το δυναμικό ανεστραμμένο στο αντίθετο. Ο κώδικας είναι κατάλληλος όταν η χρήση του τρίτου επιπέδου δεν είναι επιθυμητό (οπτικό καλώδιο).

Για να βελτιωθεί η AMI, η NRZI χρησιμοποιεί δύο μεθόδους. Το πρώτο είναι η προσθήκη στον κώδικα περίσσειας μονάδων. Εμφανίζεται η ιδιότητα αυτο-συγχρονισμού, το σταθερό συστατικό εξαφανίζεται και το φάσμα στενεύει, αλλά μειώνεται το χρήσιμο εύρος ζώνης.

Μια άλλη μέθοδος είναι η "ανάμειξη" των πληροφοριών προέλευσης έτσι ώστε η πιθανότητα εμφάνισης μονάδων και μηδενικών στη γραμμή να γίνεται στενή διάλυση. Και οι δύο μέθοδοι είναι λογικές κωδικοποιητικές, από τη μορφή σημάτων στη γραμμή που δεν προσδιορίζονται.

Διπολικός κώδικας παλμού. Η μονάδα αντιπροσωπεύεται από έναν παλμό μιας πολικότητας και το μηδέν είναι διαφορετικό. Κάθε ώθηση διαρκεί το μισό ρολόι.

Ο κώδικας έχει εξαιρετικές ιδιότητες αυτο-συγχρονισμού, αλλά κατά τη διάρκεια της μετάδοσης της μακράς αλληλουχίας των μηδενικών ή των μονάδων μπορεί να υπάρχει σταθερή συνιστώσα. Το φάσμα είναι ευρύτερο από τους πιθανούς κωδικούς.

Κωδικός Μάντσεστερ. Ο πιο συνηθισμένος κώδικας που χρησιμοποιείται στα δίκτυα Ethernet, δαχτυλίδι διακριτικού.

Όλοι χωρίζονται σε δύο μέρη. Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται από πιθανές σταγόνες που εμφανίζονται στη μέση της τακτικής. Η μονάδα κωδικοποιείται από μια πτώση από χαμηλό επίπεδο σήματος σε υψηλή και μηδενική αντίστροφη διαφορά. Στην αρχή κάθε τακτικής, το σήμα μπορεί να συμβεί, η Elsi θα πρέπει να υποβληθεί διάφορες μονάδες ή μηδενικά στη σειρά. Ο κώδικας έχει εξαιρετικές αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες. Το εύρος ζώνης είναι ήδη ότι σε διπολική ώθηση, δεν υπάρχει σταθερό συστατικό και η κύρια αρμονική στη χειρότερη περίπτωση έχει συχνότητα n, και στο καλύτερο - N / 2.

Πιθανός κωδικός 2b1q.. Κάθε δύο κομμάτια μεταδίδονται για κάποια τακτική με ένα σήμα που έχει τέσσερα κράτη. 00 - -2,5 V, 01- -0,833 V, 11 - +0,833 V, 10 - +2,5 V. Απαιτεί πρόσθετα μέσα για την καταπολέμηση μακρών αλληλουχιών ταυτόσημων ζευγών δυαδικών ψηφίων. Σε περίπτωση τυχαίας εναλλαγής, το φάσμα δυαδικών ψηφίων είναι δύο φορές ήδη από εκείνο του NRZ, αφού με την ίδια ταχύτητα δυαδικών ψηφίων, η διάρκεια του ρολογιού διπλασιάζεται, δηλαδή, είναι δυνατή η μετάδοση δεδομένων στην ίδια γραμμή δύο φορές πιο γρήγορα από το Ami, Nrzi, αλλά χρειάζεστε μεγάλη δύναμη του πομπού.

Λογική κωδικοποίηση

Προορίζεται να βελτιώσει τους πιθανούς κωδικούς των κωδίκων AMI, NRZI, 2B1Q, αντικαθιστώντας τις μακρές αλληλουχίες του bit, οδηγώντας σε σταθερό δυναμικό, μονάδες έγχυσης. Χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι - υπερβολική κωδικοποίηση και κρυπτογράφηση.

Υπερβολικά κώδικες Με βάση το διαμέρισμα της αρχικής αλληλουχίας των δυαδικών ψηφίων σε τμήματα, τα οποία συχνά ονομάζονται σύμβολα, μετά την οποία κάθε χαρακτήρας πηγής αντικαθίσταται με ένα νέο, το οποίο έχει μεγαλύτερο ποσό από το πρωτότυπο.

Ο κώδικας 4β / 5Β αντικαθιστά αλληλουχίες 4 bits με αλληλουχίες 5 bits. Στη συνέχεια, αντί για συνδυασμούς 16 bit, αποδεικνύεται 32. από αυτά, τα 16 επιλέγονται, τα οποία δεν περιέχουν μεγάλο αριθμό μηδενικών, τα υπόλοιπα θεωρούνται απαγορευμένα κωδικούς (παραβίαση κώδικα). Εκτός από την εξάλειψη του σταθερού συστατικού και θα δώσει τον κώδικα αυτο-κλάμα, οι υπερβολικοί κωδικοί επιτρέπουν στον δέκτη να αναγνωρίσει τα παραμορφωμένα δυαδικά ψηφία. Εάν ο δέκτης δέχεται απαγορευμένο κώδικα, τότε το σήμα έχει συμβεί στη γραμμή.

Αυτός ο κώδικας μεταδίδεται μέσω της γραμμής χρησιμοποιώντας φυσική κωδικοποίηση σύμφωνα με μία από τις μεθόδους πιθανής κωδικοποίησης, ευαίσθητων μόνο σε μεγάλες αλληλουχίες μηδενισμού. Ο κώδικας εξασφαλίζει ότι δεν θα υπάρχουν περισσότεροι από τρεις μηδενικοί στη σειρά στη γραμμή. Υπάρχουν άλλοι κωδικοί, για παράδειγμα 8B / 6T.

Για να εξασφαλίσετε ένα δεδομένο εύρος ζώνης, ο πομπός θα πρέπει να λειτουργεί με αυξημένη συχνότητα ρολογιού (για 100 MB / S - 125 MHz). Το φάσμα του σήματος επεκτείνεται σε σύγκριση με το αρχικό, αλλά το φάσμα του κώδικα του Μάντσεστερ παραμένει.

Ανακατεύοντας - ανάμειξη δεδομένων από το scrambler πριν μεταφερθούν από τη γραμμή.

Οι μέθοδοι κρυπτογράφησης συνίστανται σε έναν παρτίδες υπολογισμό του προκύπτοντος κώδικα που βασίζεται στο bit πηγής του πηγαίου κώδικα και το προκύπτον κομμάτι του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνεται σε προηγούμενα ρολόγια. Για παράδειγμα,

B i \u003d a xor b i -3 xor b i -5

όπου το b i i είναι ένα δυαδικό ψηφίο του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνεται στη δουλειά του i-ohm, ένα i - δυαδικό ψηφίο του πηγαίου κώδικα που εισέρχεται στο i-ohm στην είσοδο του scrambler, b i -3 και b i -5 - Δυαδικά στοιχεία του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνονται σε προηγούμενους θαλάμους εργασίας.

Για την ακολουθία του 110110000001, ο Scrambler θα δώσει 110001101111, δηλαδή, οι αλληλουχίες των έξι διαδοχικών μηδενικών δεν θα είναι.

Μετά τη λήψη της προκύπτουσας ακολουθίας, ο δέκτης θα το μεταδώσει στο descrambler, το οποίο θα εφαρμόσει τον αντίστροφο μετασχηματισμό

Με i \u003d στο i xor b i-3 xor b i-5

Διάφορα συστήματα διάλυσης διαφέρουν στον αριθμό των εξαρτημάτων και τη μετατόπιση μεταξύ τους.

Υπάρχουν απλούστερες μέθοδοι για την καταπολέμηση των ακολουθιών μηδενικών ή μονάδων, οι οποίες αναφέρονται επίσης στις μεθόδους κρυπτογράφησης.

Για να βελτιωθεί το διπολικό AMI που χρησιμοποιείται:

B8ZS (διπολικό με υποκατάσταση 8-μηδενικών) - διορθώνει μόνο αλληλουχίες που αποτελούνται από 8 μηδενικά.

Για αυτό, μετά τα τρία πρώτα μηδενικά, αντί για τα υπόλοιπα πέντε ένθετα πέντε σημάδια V-1 * -0-V-1 *, όπου το v υποδηλώνει ένα σήμα για μια σωστή πολικότητα, δηλαδή ένα σήμα που δεν αλλάζει το σήμα που δεν αλλάζει το σήμα που δεν αλλάζει το σήμα Πολιτικότητα της προηγούμενης μονάδας, 1 * - Μονάδα σήματος της σωστής πολικότητας και το σήμα αστέρι σημειώνει το γεγονός ότι στον πηγαίο κώδικα σε αυτή τηct δεν ήταν μονάδα, αλλά μηδέν. Ως αποτέλεσμα, σε 8 καρφιά, ο δέκτης παρατηρεί 2 παραμόρφωση - είναι πολύ απίθανο ότι συνέβη λόγω του θορύβου στη γραμμή. Επομένως, ο δέκτης θεωρεί τέτοιες παραβιάσεις με κωδικοποίηση 8 διαδοχικών μηδενικών. Σε αυτόν τον κώδικα, το σταθερό συστατικό είναι μηδέν με οποιεσδήποτε αλληλουχίες δυαδικών ψηφίων.

Ο κώδικας HDB3 διορθώνει τυχόν τέσσερα διαδοχικά μηδέν στην αρχική αλληλουχία. Κάθε τέσσερα μηδέν αντικαθίσταται με τέσσερα σήματα στα οποία υπάρχει ένα σήμα V. Για την καταστολή του σταθερού συστατικού της πολικότητας του σήματος V εναλλακτικό με διαδοχικές αντικαταστάσεις. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται δύο δείγματα κωδικών τεσσάρων διαδρομών για την αντικατάσταση. Εάν ο πηγαίος κώδικας περιέχει έναν περίεργο αριθμό μονάδων, τότε χρησιμοποιείται η αλληλουχία 000V και εάν ο αριθμός των μονάδων ήταν ομοιόμορφος - αλληλουχία 1 * 00v.

Οι βελτιωμένοι πιθανοί κωδικοί έχουν ένα αρκετά στενό εύρος ζώνης για τυχόν αλληλουχίες και μονάδες μηδενισμού που βρίσκονται στα μεταδιδόμενα δεδομένα.

Όταν μεταδίδουν διακριτά δεδομένα σχετικά με τα κανάλια επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται δύο κύριοι τύποι φυσικής κωδικοποίησης - με βάση Σημαντικό σήμα ημιτονοειδούς φορέα και με βάση μια αλληλουχία ορθογώνια παλμών. Η πρώτη μέθοδος ονομάζεται συχνά διαμόρφωση ή αναλογική διαμόρφωση, με έμφαση στο γεγονός ότι η κωδικοποίηση πραγματοποιείται με την αλλαγή των παραμέτρων του αναλογικού σήματος. Η δεύτερη μέθοδος συνήθως ονομάζεται ψηφιακή κωδικοποίηση. Αυτές οι μέθοδοι διακρίνονται από το πλάτος του φάσματος του προκύπτοντος σήματος και την πολυπλοκότητα του απαραίτητου εξοπλισμού για την εφαρμογή τους.
Αναλογική διαμόρφωση Χρησιμοποιείται για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων μέσω καναλιών με μια στενή λωρίδα συχνοτήτων, ένας τυπικός εκπρόσωπος του οποίου είναι ένα κανάλι συχνοτήτων τόνων που παρέχεται στους χρήστες δημόσιων τηλεφωνικών δικτύων. Το τυπικό χαρακτηριστικό συχνότητας πλάτους του καναλιού συχνότητας του τόνερ φαίνεται στο ΣΧ. 2.12. Αυτό το κανάλι μεταδίδει συχνότητες στην περιοχή από 300 έως 3400 Hz, έτσι το εύρος ζώνης του είναι 3100 Hz. Η συσκευή που εκτελεί τις λειτουργίες διαμόρφωσης του φτερωδιού φορέα στην πλευρά μετάδοσης και την αποδιαμόρφωση στην πλευρά υποδοχής, ονομάζεται μόντεμ (διαμορφωτής - αποδιαμορφωτής).
Μέθοδοι αναλογικής διαμόρφωσης
Η αναλογική διαμόρφωση είναι με αυτόν τον τρόπο φυσικής κωδικοποίησης, στην οποία οι πληροφορίες κωδικοποιούνται αλλάζοντας το πλάτος, τη συχνότητα ή τη φάση του ημιτονοειδούς σήματος συχνοτήτων φορέα.
Το διάγραμμα (Σχήμα 2.13, Α) δείχνει την αλληλουχία του αρχικού bit πληροφοριών, που αντιπροσωπεύεται από δυναμικά υψηλού επιπέδου για μια λογική μονάδα και το δυναμικό μηδενικού επιπέδου για ένα λογικό μηδέν. Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης ονομάζεται πιθανός κώδικας, ο οποίος χρησιμοποιείται συχνά για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ των μπλοκ υπολογιστή.
Με τη διαμόρφωση πλάτους (Εικ. 2.13, B), επιλέγεται ένα επίπεδο πλάτους των ημιτονοειδών συχνότητας φορέα για τη λογική μονάδα και για το λογικό μηδέν - το άλλο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σπάνια στην καθαρή του μορφή στην πράξη λόγω της χαμηλής ανοσίας θορύβου, αλλά συχνά χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλη διαμόρφωση φάσης τύπου διαμόρφωσης.
Όταν η διαμόρφωση συχνότητας (Σχήμα 2.13, γ), οι τιμές των 0 και 1 των αρχικών δεδομένων μεταδίδονται από ημιτονοειδή με διαφορετικές συχνότητες - F0 και F1. Αυτή η μέθοδος διαμόρφωσης δεν απαιτεί πολύπλοκα κυκλώματα σε μόντεμ και χρησιμοποιείται συνήθως σε μόντεμ χαμηλής ταχύτητας που λειτουργούν σε 300 ή 1200 bits / s ταχύτητες.
Με τη διαμόρφωση φάσεων, οι τιμές δεδομένων 0 και 1 αντιστοιχούν στα σήματα της ίδιας συχνότητας, τη μύτη διαφόρων φάσεων, για παράδειγμα 0 και 180 μοίρες ή 0,90,180 και 270 μοίρες.
Σε μόντεμ υψηλής ταχύτητας, οι συνδυασμένες μέθοδοι διαμόρφωσης χρησιμοποιούνται συχνά, κατά κανόνα, πλάτος σε συνδυασμό με φάση.
Όταν χρησιμοποιείτε ορθογώνιους παλμούς για τη μετάδοση διακριτών πληροφοριών, είναι απαραίτητο να επιλέξετε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης, η οποία θα επιτύχει ταυτόχρονα αρκετούς στόχους:
· Είχα την ίδια ταχύτητα bit το μικρότερο πλάτος του προκύπτοντος σήματος.
· Παροχή συγχρονισμού μεταξύ του πομπού και του δέκτη.
· Να έχετε τη δυνατότητα να αναγνωρίζουν λάθη.
· Να έχετε χαμηλό κόστος εφαρμογής.
Ένα στενότερο φάσμα σημάτων επιτρέπει μία και την ίδια γραμμή (από το ίδιο εύρος ζώνης) για να επιτευχθεί υψηλότερο ποσοστό μεταφοράς δεδομένων. Επιπροσθέτως, συχνά η απαίτηση της απουσίας ενός σταθερού συστατικού παρουσιάζεται στο φάσμα σήματος, δηλαδή η παρουσία του DC μεταξύ του πομπού και του δέκτη. Συγκεκριμένα, η χρήση διαφόρων κυκλωμάτων ηλεκτρολυτικής μετασχηματιστή εμποδίζει τη διέλευση του DC.
Ο συγχρονισμός του πομπού και του δέκτη απαιτείται έτσι ώστε ο δέκτης να γνωρίζει ακριβώς σε ποιο χρονικό σημείο είναι απαραίτητο να διαβάσετε νέες πληροφορίες από τη γραμμή επικοινωνίας.
Η αναγνώριση και η διόρθωση των παραμορφωμένων δεδομένων είναι δύσκολο να εφαρμοστούν τα εργαλεία φυσικής στρώσης, οπότε τα πρωτόκολλα που υποστηρίζουν αυτή τη δουλειά λαμβάνονται συχνότερα: κανάλι, δίκτυο, μεταφορά ή εφαρμοστεί. Από την άλλη πλευρά, η αναγνώριση σφαλμάτων στο φυσικό επίπεδο εξοικονομεί χρόνο, αφού ο δέκτης δεν περιμένει ένα πλήρες πλαίσιο στο buffer και το απορρίπτει αμέσως όταν αναγνωρίζει εσφαλμένα κομμάτια μέσα στο πλαίσιο.
Οι απαιτήσεις για τις μεθόδους κωδικοποίησης είναι αμοιβαία αντιφατικές, επομένως κάθε μία από τις δημοφιλείς μεθόδους ψηφιακής κωδικοποίησης που εξετάζεται κατωτέρω έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του σε σύγκριση με άλλους.

Οι πληροφορίες που μεταδίδονται ανά γραμμή συνήθως υποβάλλονται σε ειδική κωδικοποίηση, η οποία συμβάλλει στην αύξηση της αξιοπιστίας της μεταφοράς. Ταυτόχρονα, το πρόσθετο κόστος υλικού για την κωδικοποίηση και την αποκωδικοποίηση είναι αναπόφευκτη και το κόστος των προσαρμογέων δικτύου αυξάνεται.

Η κωδικοποίηση των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου σχετίζεται με τον λόγο του μέγιστου επιτρεπόμενου ρυθμού μετάδοσης και του εύρους ζώνης του μέσου μετάδοσης. Για παράδειγμα, με διαφορετικούς κώδικες, ο ρυθμός μετάδοσης ορίου ενός και του ίδιου καλωδίου μπορεί να διαφέρει δύο φορές. Από τον επιλεγμένο κώδικα, η πολυπλοκότητα του εξοπλισμού δικτύου και η αξιοπιστία της μεταφοράς πληροφοριών εξαρτάται επίσης άμεσα.

Για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων μέσω των καναλιών επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι φυσικής κωδικοποίησης των διακριτών δεδομένων πηγής - με βάση ένα ημιτονοειδές σήμα φορέα και βασίζεται σε μια αλληλουχία ορθογώνιων παλμών. Ο πρώτος τρόπος ονομάζεται συχνά Αναλογική διαμόρφωση,Επειδή Η κωδικοποίηση πραγματοποιείται με την αλλαγή των παραμέτρων ενός αναλογικού σήματος (πλάτος, φάσεις, συχνότητες). Η δεύτερη μέθοδος καλείται Ψηφιακή κωδικοποίηση. Επί του παρόντος, τα δεδομένα που έχουν αναλογική μορφή (ομιλία, τηλεοπτική εικόνα) μεταδίδονται σε κανάλια επικοινωνίας σε μια διακριτή φόρμα. Η διαδικασία εκπροσώπησης αναλογικών πληροφοριών σε διακριτική φόρμα ονομάζεται διακριτή διαμόρφωση.

5.1Αναλογική διαμόρφωση

Η παρουσίαση διακριτών δεδομένων με τη μορφή ημιτονοειδούς σήματος ονομάζεται Αναλογική διαμόρφωση. Η αναλογική διαμόρφωση σάς επιτρέπει να υποβάλετε πληροφορίες ως ημιτονοειδές σήμα με διαφορετικά επίπεδα πλάτους ή φάση ή συχνότητες. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε συνδυασμούς μεταβαλλόμενων παραμέτρων - εύρος και συχνότητα, φάση πλάτους. Για παράδειγμα, εάν σχηματίζετε ένα ημιτονοειδές σήμα με τέσσερα επίπεδα πλάτους και τέσσερα επίπεδα συχνότητας, θα δώσει 16 καταστάσεις της παραμέτρου των πληροφοριών και στη συνέχεια 4 κομμάτια πληροφοριών για μία αλλαγή.

Διακρίνονται τρεις κύριες μέθοδοι αναλογικής διαφοροποίησης:

εύρος

συχνότητα

Διαμόρφωση εύρους. (Am)Όταν η διαμόρφωση του πλάτους, μια λογική μονάδα επιλέγεται ένα επίπεδο πλάτους των ημιτονοειδών συχνότητας φορέα και για ένα λογικό μηδέν - το άλλο (βλέπε σχήμα 5.1). Η συχνότητα σήματος παραμένει σταθερή. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σπάνια σε καθαρή μορφή στην πράξη λόγω της χαμηλής ανοσίας θορύβου, αλλά συχνά χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλη διαμόρφωση τύπου τύπου διαμόρφωσης.

Σύκο. 5.1 Διαφορετικοί τύποι διαμόρφωσης

Διαμόρφωση συχνότητας. ( Fm.) Όταν η διαμόρφωση συχνότητας, η λογική τιμή της λογικής 0 και η λογική 1 από τα αρχικά δεδομένα μεταδίδονται με ημιτονοειδή με διαφορετικές συχνότητες - F1 και F2 (βλέπε σχήμα 5.1). Το πλάτος του σήματος παραμένει σταθερό. Αυτή η μέθοδος διαμόρφωσης δεν απαιτεί πολύπλοκα κυκλώματα σε μόντεμ και χρησιμοποιείται συνήθως σε μόντεμ χαμηλής ταχύτητας.

Διαμόρφωση φάσεων. (FM)Με τη διαμόρφωση φάσεων, οι τιμές της λογικής 0 και 1 αντιστοιχούν στα σήματα της ίδιας συχνότητας, αλλά με διαφορετικές φάσεις (ανεστραμμένες), για παράδειγμα, 0 και 180 μοίρες ή 0,90,180 και 270 μοίρες. Το προκύπτον σήμα είναι παρόμοιο με την αλληλουχία του ανεστραμμένου ημιτοειδούς (βλέπε σχήμα 5.1). Το πλάτος και η συχνότητα του σήματος παραμένουν σταθερά.

Για να αυξηθεί ο ρυθμός μετάδοσης (αυξάνεται ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων για μία κατηγορία της παραμέτρου των πληροφοριών), χρησιμοποιούνται συνδυασμένες μέθοδοι διαμόρφωσης. Οι μέθοδοι είναι οι πιο συνηθισμένες Διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού (Q.uadreature. Εύρος Διαμόρφωση, QAM). Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιούν μια τέτοια διαμόρφωση φάσης συνδυασμού με 8 τιμές τιμών μετατόπισης φάσης και διαμόρφωσης πλάτους με 4 επίπεδα πλάτους. Με αυτή τη μέθοδο, είναι δυνατές 32 συνδυασμοί σήματος. Και τουλάχιστον όχι όλοι δεν χρησιμοποιούνται, αλλά η ταχύτητα αυξάνεται σημαντικά και λόγω πλεονασμού, τα σφάλματα μπορούν να ελεγχθούν κατά τη διάρκεια της μετάδοσης δεδομένων. Για παράδειγμα, σε ορισμένους κωδικούς, επιτρέπεται μόνο 6,7 ή 8 συνδυασμοί να αντιπροσωπεύουν τα δεδομένα προέλευσης και οι υπόλοιποι συνδυασμοί απαγορεύονται. Μια τέτοια πλεονασμός κωδικοποίησης απαιτείται για την αναγνώριση από το μόντεμ των εσφαλμένων σημάτων, οι οποίες αποτελούν συνέπεια της παραμόρφωσης λόγω παρεμβολών, η οποία σε τηλεφωνικά κανάλια, ειδικά μετατρέπει, είναι πολύ σημαντικά πάνω από το εύρος και το χρόνο διαρκούς χρόνου.

Ορίζουμε σε ποιες γραμμές η αναλογική διαμόρφωση μπορεί να λειτουργήσει και σε ποιο βαθμό αυτή η μέθοδος ικανοποιεί το εύρος ζώνης μιας δεδομένης γραμμής μετάδοσης για το οποίο θεωρούμε το φάσμα των προκύπτοντων σημάτων. Για παράδειγμα, πάρτε τη μέθοδο της διαμόρφωσης πλάτους. Το φάσμα του προκύπτοντος σήματος κατά τη διάρκεια της διαμόρφωσης πλάτους θα αποτελείται από ημιτοειδή συχνότητα φορέα ΦΑ. από και δύο πλευρικές αρμονικές:

(ΦΑ. από - F. Μ. ) και (ΦΑ. από + F. Μ. ), Οπου ΦΑ. Μ. - Συχνότητα διαμόρφωσης (αλλαγές της παραμέτρου των πληροφοριών του sinusoid), η οποία θα συμπέσει με τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων εάν χρησιμοποιείτε δύο επίπεδα πλάτους.

Σύκο. 5.2 Φάσμα σήματος με διαμόρφωση εύρους

Συχνότητα ΦΑ. Μ. Καθορίζει το εύρος ζώνης της γραμμής σε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης. Με μια μικρή συχνότητα διαμόρφωσης, το πλάτος του φάσματος σήματος θα είναι επίσης μικρό (ίσο 2f. Μ. Βλέπε εικ. 5.2), έτσι τα σήματα δεν θα παραμορφωθούν από τη γραμμή εάν το εύρος ζώνης του είναι μεγαλύτερο ή ίσο 2f. Μ. .

Έτσι, με τη διαμόρφωση πλάτους, το προκύπτον σήμα έχει ένα στενό φάσμα.

Με τη διαμόρφωση φάσεων και συχνότητας, το φάσμα σήματος λαμβάνεται πιο περίπλοκο από ό, τι όταν διαμορφώνεται η πλευρική αρμονική, καθώς οι πλευρικές αρμονικές σχηματίζονται εδώ περισσότερες από δύο, αλλά είναι επίσης συμμετρικά τοποθετημένες σε σχέση με την κύρια συχνότητα φορέα και τα πλάτη τους μειώνεται ταχέως. Επομένως, αυτοί οι τύποι διαμόρφωσης είναι επίσης κατάλληλοι για τη μετάδοση δεδομένων σε γραμμές με στενό εύρος ζώνης. Ένας τυπικός εκπρόσωπος αυτών των γραμμών είναι το κανάλι συχνοτήτων τονωτικό που παρέχεται στους χρήστες δημόσιων τηλεφωνικών δικτύων.

Από την τυπική απόκριση συχνότητας πλάτους του καναλιού συχνότητας τόνου, μπορεί να φανεί ότι αυτό το κανάλι μεταδίδει συχνότητες στην περιοχή από 300 έως 3400 Hz και έτσι το εύρος ζώνης του είναι 3100 Hz (βλέπε εικ. 5.3).

Σύκο. 5.3 Τόνωση καναλιού HCH

Αν και η ανθρώπινη φωνή έχει ένα πολύ ευρύτερο φάσμα - από περίπου 100 Hz έως 10 kHz, - για την αποδεκτή ποιότητα της μετάδοσης της ομιλίας, το εύρος 3100 Hz είναι μια καλή λύση. Ο αυστηρός περιορίζει το εύρος ζώνης του καναλιού τόνου σχετίζεται με τη χρήση εξοπλισμού σφραγίδων καναλιών και μεταγωγής σε τηλεφωνικά δίκτυα.

Έτσι, για ένα κανάλι της συχνότητας τόνου, η διαμόρφωση εύρους παρέχει ρυθμό μεταφοράς δεδομένων όχι περισσότερο από 3100/2 \u003d 1550bit / s. Εάν χρησιμοποιείτε διάφορα επίπεδα της παραμέτρου πληροφοριών (επίπεδα πλάτους 4), το εύρος ζώνης του κανάλι συχνότητας τόνου αυξάνεται δύο φορές.

Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιείται αναλογική κωδικοποίηση όταν μεταδίδει πληροφορίες μέσω ενός καναλιού με ένα στενό εύρος ζώνης, για παράδειγμα, σε τηλεφωνικές γραμμές σε παγκόσμια δίκτυα. Στα τοπικά δίκτυα, σπάνια εφαρμόζεται λόγω της υψηλής πολυπλοκότητας και της αξίας τόσο του εξοπλισμού κωδικοποιητή όσο και του εξοπλισμού αποκωδικοποίησης.

Επί του παρόντος, σχεδόν όλο ο εξοπλισμός που λειτουργεί με αναλογικά σήματα αναπτύσσεται με βάση τις ακριβές μάρκες DSP (ψηφιακός επεξεργαστής σήματος). Ταυτόχρονα, μετά τη διαμόρφωση και τη μετάδοση σήματος, είναι απαραίτητο να αποδιαμορφώσετε κατά τη λήψη και αυτό είναι και πάλι ακριβό εξοπλισμό. Για να εκτελέσετε τη λειτουργία διαμόρφωσης του φορεσιού του φορέα Sinusoid στην πλευρά μετάδοσης και την αποδιαμόρφωση στην πλευρά υποδοχής, χρησιμοποιείται μια ειδική συσκευή, η οποία ονομάζεται modem (αποδιαμορφωτής διαμορφωτή). Το μόντεμ είναι 56.000 bits / s κοστίζει $ 100 και μια κάρτα δικτύου είναι 100 Mbps κοστίζει $ 10.

Συμπερασματικά, παρουσιάζουμε την αξιοπρέπεια και τις ελλείψεις της αναλογικής διαφοροποίησης.

Η αναλογική διαμόρφωση έχει πολλές διαφορετικές παραμέτρους πληροφοριών: εύρος, φάση, συχνότητα. Κάθε μία από αυτές τις παραμέτρους μπορεί να πάρει διάφορες καταστάσεις για μία αλλαγή του σήματος φορέα. Και, κατά συνέπεια, το προκύπτον σήμα μπορεί να μεταδώσει μεγάλο αριθμό δυαδικών ψηφίων ανά δευτερόλεπτο.

Η αναλογική διαμόρφωση παρέχει ένα προκύπτον σήμα με ένα στενό φάσμα και επομένως είναι καλό όπου πρέπει να εργαστείτε σε κακές γραμμές (με ένα στενό εύρος ζώνης), είναι σε θέση να παρέχει υψηλό ρυθμό μετάδοσης. Η αναλογική διαμόρφωση είναι ικανή να εργάζεται σε καλές γραμμές, είναι ιδιαίτερα σημαντικό για ένα άλλο πλεονέκτημα της αναλογικής διαμόρφωσης - την ικανότητα μετατόπισης του φάσματος στην επιθυμητή περιοχή, ανάλογα με το εύρος ζώνης της χρησιμοποιούμενης γραμμής.

Η αναλογική διαμόρφωση είναι δύσκολο να εφαρμοστεί ο εξοπλισμός που ασχολείται με αυτό το πολύ ακριβό.

Χρησιμοποιείται αναλογική διαμόρφωση όπου είναι αδύνατο να γίνει χωρίς αυτό, αλλά άλλες μέθοδοι κωδικοποίησης χρησιμοποιούνται σε τοπικά δίκτυα, για την εφαρμογή των οποίων απαιτείται απλά και φθηνά εξοπλισμό. Επομένως, συχνότερα στα τοπικά δίκτυα κατά τη διάρκεια της μετάδοσης δεδομένων στις γραμμές επικοινωνίας, χρησιμοποιείται η δεύτερη μέθοδος φυσικής κωδικοποίησης - ψηφιακή κωδικοποίηση

5. 2. Typric Κωδικοποίηση

Ψηφιακή κωδικοποίηση- Παρουσίαση πληροφοριών με ορθογώνιους παλμούς. Για τη χρήση ψηφιακής κωδικοποίησης Δυνητικόςκαι Σφυγμόςκωδικούς.

Πιθανούς κωδικούς.Σε δυνητικούς κωδικούς που αντιπροσωπεύουν λογικές μονάδες και μηδενικά, χρησιμοποιούνται μόνο η τιμή του δυναμικού σήματος κατά τη διάρκεια της περιόδου διακανονισμού και οι σταγόνες που σχηματίζουν πλήρεις παρορμήσεις δεν λαμβάνονται υπόψη. Είναι σημαντικό μόνο για μια τιμή κατά τη διάρκεια της περιόδου διακανονισμού έχει ένα προκύπτον σήμα.

Κώδικες παλμών.Οι κώδικες παλμών αντιπροσωπεύουν ένα λογικό μηδέν και μια λογική μονάδα ή παλμούς μιας ορισμένης πολικότητας ή μέρος του παλμού - τη διαφορά στο δυναμικό μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης. Η τιμή κώδικα παλμού περιλαμβάνει ολόκληρο τον παλμό μαζί με τις σταγόνες του.

Προσδιορίστε τις απαιτήσεις για ψηφιακή κωδικοποίηση. Για παράδειγμα, πρέπει να μεταδώσουμε διακριτά δεδομένα (μια ακολουθία λογικών μηδενικών και μονάδων) από την έξοδο ενός υπολογιστή - την πηγή - στην είσοδο ενός άλλου υπολογιστή - ο δέκτης στη γραμμή επικοινωνίας.

1. Για τη μεταφορά δεδομένων, έχουμε συνδέσμους που δεν λείπουν όλες τις συχνότητες, έχουν ορισμένα εύρος ζώνης ανάλογα με τον τύπο τους. Επομένως, κατά την κωδικοποίηση δεδομένων, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι το "Linte of Communication μεταβιβάζεται στα κωδικοποιημένα δεδομένα.

2. Οι ακολουθίες διακριτών δεδομένων πρέπει να κωδικοποιούν ως ψηφιακό παλμό μιας συγκεκριμένης συχνότητας. Την ίδια στιγμή, φυσικά, είναι καλύτερο να επιτευχθεί:

α) Οι συχνότητες των κωδικοποιημένων σημάτων ήταν χαμηλές για να παρέχουν γενικά τη συμμόρφωση με τις ζώνες εύρους ζώνης.

β) έτσι ώστε τα κωδικοποιημένα σήματα να εξασφαλίζουν υψηλή ταχύτητα μετάδοσης.

Έτσι, πρέπει να έχει ένας καλός κώδικας Λιγότερο Hertz και περισσότερα κομμάτια ανά δευτερόλεπτο.

3. Τα δεδομένα που πρέπει να μεταδοθούν είναι απρόβλεπτα μεταβαλλόμενα λογικά μηδενικά και μονάδες.

Ας αναφέρουμε αυτά τα δεδομένα με τους ψηφιακούς παλμούς με κάποιο τρόπο, τότε πώς προσδιορίζουμε ποια συχνότητα του προκύπτοντος σήματος; Προκειμένου να προσδιοριστεί η μέγιστη συχνότητα του ψηφιακού κώδικα, αρκεί να εξεταστεί το προκύπτον σήμα κατά την κωδικοποίηση ιδιωτικών αλληλουχιών όπως:

Ακολουθία λογικής Zerule

Ακολουθία λογικών μονάδων

Εναλλακτική ακολουθία λογικών μηδενικών και μονάδων

Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να αποσυντεθεί το σήμα με τη μέθοδο Fourier, να βρούμε το φάσμα, να καθορίσει τις συχνότητες κάθε αρμονικής και να βρουν τη συνολική συχνότητα σήματος. Είναι σημαντικό το κύριο φάσμα του σήματος να πέσει στο εύρος ζώνης. Για να μην κάνουμε όλους αυτούς τους υπολογισμούς, αρκεί να προσπαθήσουμε να προσδιορίσετε το βασικό αρμονικό του φάσματος του σήματος, γι 'αυτό είναι απαραίτητο να μαντέψετε το πρώτο ημιτοειδή με τη μορφή του σήματος, το οποίο επαναλαμβάνει το περίγραμμα του σχήματος του , στη συνέχεια, βρείτε την περίοδο αυτού του sinusoid. Η περίοδος είναι η απόσταση μεταξύ των δύο αλλαγών στο σήμα.. Στη συνέχεια, μπορείτε να προσδιορίσετε τη συχνότητα της κύριας αρμονικής του φάσματος σήματος ως F \u003d 1 / tόπου ΦΑ.- συχνότητα, Τ.- Περίοδος σήματος. Για την ευκολία περαιτέρω υπολογισμών, θα λάβουμε ότι ο ρυθμός bit του σήματος είναι ίσος με Ν..

Τέτοιοι υπολογισμοί μπορούν να διεξαχθούν για κάθε μέθοδο ψηφιακής κωδικοποίησης για τον προσδιορισμό της συχνότητας που προκύπτει. Το προκύπτον σήμα στην ψηφιακή κωδικοποίηση είναι μια ορισμένη αλληλουχία ορθογώνιων παλμών. Για να παρουσιάσει μια αλληλουχία ορθογώνια παλμών με τη μορφή ενός ημιτονοειδούς ποσού για την εξεύρεση του φάσματος, απαιτείται ένας μεγάλος αριθμός τέτοιου ημιτονοειδούς. Το φάσμα της ακολουθίας ορθογωνικών σημάτων, στη γενική περίπτωση, θα είναι σημαντικά ευρύτερη, σε σύγκριση με τα διαμορφωμένα σήματα.

Εάν εφαρμόζετε έναν ψηφιακό κώδικα για τη μετάδοση δεδομένων σε ένα κανάλι συχνοτήτων τόνων, τότε το ανώτατο όριο με πιθανή κωδικοποίηση επιτυγχάνεται για τον ρυθμό δεδομένων 971 bps και ο πυθμένας είναι απαράδεκτος για τυχόν ταχύτητες, καθώς το εύρος ζώνης καναλιού ξεκινά με 300 Hz .

ως εκ τούτου Ψηφιακοί κώδικες Σε κανάλια συχνότητας τόνου απλά δεν χρησιμοποιούνται ποτέ. Αλλά λειτουργούν πολύ καλά στα τοπικά δίκτυα που δεν χρησιμοποιούν τηλεφωνικές γραμμές για τη μετάδοση δεδομένων.

Με αυτόν τον τρόπο, Η ψηφιακή κωδικοποίηση απαιτεί ένα ευρύ μετάδοσης ένα ευρύ εύρος ζώνης.

4. Κατά τη μετάδοση πληροφοριών σχετικά με τις γραμμές επικοινωνίας από τον κόμβο πηγής στον κόμβο κεντρικού υπολογιστή, είναι απαραίτητο να παρέχετε μια τέτοια λειτουργία μετάδοσης στην οποία ο δέκτης θα γνωρίζει πάντα ακριβώς σε ποιο χρονικό σημείο παίρνει δεδομένα από την πηγή, δηλαδή, αυτό είναι απαραίτητο να παρασχεθεί συγχρονίζωΠηγή και δέκτη. Σε δίκτυα, το πρόβλημα συγχρονισμού είναι πιο περίπλοκο από το κατά την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των μπλοκ μέσα στον υπολογιστή ή μεταξύ του υπολογιστή και του εκτυπωτή. Σε μικρές αποστάσεις, ένα σχήμα βασίζεται καλά με βάση μια ξεχωριστή γραμμή τακτικής. Σε ένα τέτοιο σύστημα, οι πληροφορίες αφαιρούνται από τη γραμμή δεδομένων μόνο κατά τη στιγμή της άφιξης παλμού ρολογιού (βλέπε εικ. 5.4).

Σύκο. 5.4 Συγχρονισμός του δέκτη και του πομπού σε μικρές αποστάσεις

Αυτή η επιλογή συγχρονισμού δεν είναι απολύτως κατάλληλη για οποιοδήποτε δίκτυο λόγω της ανομοιογένειας των χαρακτηριστικών των αγωγών σε καλώδια. Σε μεγάλες αποστάσεις, η ανώμαλη ποσοστό διάδοσης σήματος μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι ο παλμός ρολογιού θα έρθει τόσο αργότερα ή νωρίτερα από το αντίστοιχο σήμα δεδομένων που θα χαθούν ή θα διαβαστούν ξανά τα κομμάτια δεδομένων. Ένας άλλος λόγος για τον οποίο τα δίκτυα αρνούνται να χρησιμοποιήσουν παλμούς τακτικής - εξοικονόμησης αγωγών σε ακριβά καλώδια. Ως εκ τούτου, τα λεγόμενα δίκτυα χρησιμοποιούνται σε δίκτυα. Σαμοζυνχρονισμένοι κώδικες.

Σαμοζυνχρονισμένοι κώδικες- Σήματα που διενεργούν έναν δέκτη για να υποδείξουν σε ποιο χρονικό σημείο είναι απαραίτητο να αναγνωριστεί το επόμενο bit (ή πολλά bits, εάν ο κώδικας είναι προσανατολισμένος κατά περισσότερο από δύο καταστάσεις σήματος). Οποιαδήποτε αιχμηρή διαφορά του σήματος είναι η λεγόμενη εμπρός- Μπορεί να χρησιμεύσει ως καλή ένδειξη να συγχρονίσει τον δέκτη με έναν πομπό. Ένα παράδειγμα ενός αυτο-συγχρονισμού κώδικα μπορεί να είναι ένα ημιτονοειδές. Εφόσον η αλλαγή του πλάτους της συχνότητας φορέα επιτρέπει στον δέκτη να καθορίσει τη στιγμή της εμφάνισης του κώδικα εισόδου. Αλλά αυτό αφορά την αναλογική διαμόρφωση. Στην ψηφιακή κωδικοποίηση, υπάρχουν επίσης μέθοδοι που δημιουργούν κώδικες αυτο-κρίσης, αλλά αυτό είναι αργότερα.

Με αυτόν τον τρόπο, Ο καλός ψηφιακός κώδικας πρέπει να παρέχει συγχρονισμό

Έχοντας εξετάσει τις απαιτήσεις για έναν καλό ψηφιακό κώδικα, στρέφουμε την εξέταση των μεθόδων ψηφιακής κωδικοποίησης

5. 2.1 παραδεκτό κώδικα χωρίς επιστροφή στο μηδέν NRZ

Αυτός ο κώδικας έλαβε ένα τέτοιο όνομα επειδή όταν μεταδίδεται η ακολουθία μονάδων, το σήμα δεν επιστρέφει στο μηδέν κατά τη διάρκεια του ρολογιού (όπως θα δούμε παρακάτω, σε άλλες μεθόδους κωδικοποίησης, εμφανίζεται η επιστροφή στο μηδέν στην περίπτωση αυτή).

Κωδικός NRZ (μη επιστροφή στο μηδέν)- χωρίς επιστροφή στο μηδέν, αυτός είναι ο απλούστερος κώδικας δύο επιπέδων. Το προκύπτον σήμα έχει δύο επίπεδα δυναμικού:

Το μηδέν αντιστοιχεί στο κατώτερο επίπεδο, μονάδα - ανώτερη. Οι μεταβάσεις πληροφοριών εμφανίζονται στα bits των bits.

Εξετάστε τρεις συγκεκριμένους κώδικες διατήρησης δεδομένων Nrz.: Εναλλακτική αλληλουχία μηδενικών και μονάδων, αλληλουχία μηδενικών και αλληλουχίας μονάδων (βλέπε σχήμα 5.5, α).

Σύκο. 5.5 κωδικός NRZ.

Θα προσπαθήσουμε να προσδιορίσουμε εάν ο κωδικός αυτός είναι ικανοποιημένος με τις αναφερόμενες απαιτήσεις. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η βασική αρμονική του φάσματος με πιθανή κωδικοποίηση σε κάθε μία από τις περιπτώσεις που παρουσιάζονται προκειμένου να προσδιοριστεί με μεγαλύτερη ακρίβεια ποιος κωδικός NRZ έχει τις απαιτήσεις για τη γραμμή επικοινωνίας.

Η πρώτη περίπτωση μεταδίδεται πληροφορίες που αποτελούνται από μια άπειρη αλληλουχία εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικών (βλέπε σχήμα 5.5, β).

Αυτό το σχέδιο δείχνει ότι όταν εναλλασσόμενες μονάδες και μηδενικά για ένα ρολόι, δύο bits 0 και 1. με τη μορφή sinusoids που φαίνονται στο ΣΧ. 4.22, B Πότε Ν.- το ρυθμό μετάδοσης bit της περιόδου μεταφοράς αυτού του sinusoid είναι ίσο T \u003d 2n.. Η συχνότητα βασική αρμονική στην περίπτωση αυτή είναι ίση με ΦΑ. 0 \u003d N / 2.

Όπως μπορείτε να δείτε, με μια τέτοια ακολουθία αυτού του κώδικα, ο ρυθμός δεδομένων είναι διπλάσιος από τη συχνότητα του σήματος.

Όταν μεταδίδουν αλληλουχίες μηδενικών και μονάδων, το προκύπτον σήμα - μόνιμο ρεύμα της συχνότητας αλλαγής σήματος είναι μηδέν ΦΑ. 0 = 0 .

Το φάσμα του πραγματικού σήματος αλλάζει διαρκώς ανάλογα με το ποια δεδομένα μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας και τα γρανάζια μεγάλων αλληλουχιών μη μηδενικών ή μονάδων πρέπει να είναι ο φόβος που μετατοπίστηκε το φάσμα σήματος προς τις χαμηλές συχνότητες. Επειδή Ο κωδικός NRZ κατά τη διάρκεια της μετάδοσης μακρών αλληλουχιών μη μηδενικών ή μονάδων έχει μόνιμο στοιχείο.

Από τη θεωρία των σημάτων είναι γνωστό ότι το φάσμα του μεταδιδόμενου σήματος εκτός από τις απαιτήσεις πλάτους, τίθεται μια άλλη πολύ σημαντική απαίτηση - Έλλειψη σταθερού συστατικού(παρουσία DC μεταξύ δέκτη και πομπού), επειδή η χρήση διαφόρων Μετασχηματιστής junitesΣτη γραμμή επικοινωνίας δεν παραλείπει το μόνιμο ρεύμα.

Κατά συνέπεια, μερικές από τις πληροφορίες απλώς θα αγνοηθούν από αυτή τη γραμμή επικοινωνίας. Επομένως, στην πράξη, προσπαθούν πάντα να απαλλαγούν από την παρουσία ενός σταθερού συστατικού στο φάσμα του σήματος φορέα στο στάδιο κωδικοποίησης.

Έτσι, έχουμε εντοπίσει μια άλλη απαίτηση για έναν καλό ψηφιακό κώδικα. Ο ψηφιακός κώδικας δεν πρέπει να έχει σταθερό στοιχείο.

Ένα άλλο μειονέκτημα του NRZ είναι - Δεν υπάρχει συγχρονισμός. Στην περίπτωση αυτή, θα βοηθηθούν μόνο οι πρόσθετες μέθοδοι συγχρονισμού, θα μιλήσουμε για αργότερα.

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα του κώδικα NRZ είναι η απλότητα. Προκειμένου να δημιουργηθούν ορθογώνιοι παλμοί, χρειάζονται δύο τρανζίστορ, και απαιτούνται πολύπλοκες μάρκες για αναλογική διαμόρφωση. Το πιθανό σήμα δεν πρέπει να κωδικοποιείται και να αποκωδικοποιηθεί, καθώς η ίδια μέθοδος ισχύει για δεδομένα εντός του υπολογιστή.

Ως αποτέλεσμα των παραπάνω, θα κάνουμε πολλά συμπεράσματα που θα μας βοηθήσουν και κατά την εξέταση άλλων μεθόδων ψηφιακής κωδικοποίησης:

Το NRZ είναι πολύ εύκολο στην εφαρμογή, έχει καλό σφάλμα αναγνωρίσιμο (λόγω δύο διαφορετικών δυνατοτήτων).

Το NRZ έχει ένα σταθερό συστατικό κατά τη μετάδοση μηδενικών και μονάδων, γεγονός που καθιστά αδύνατη τη μετάδοση σε γραμμές με διασταυρώσεις μετασχηματιστή.

Το NRZ δεν είναι αυτο-συγχρονισμένος κώδικας και περιπλέκει τη μεταφορά της σε οποιαδήποτε γραμμή.

Η ελκυστικότητα του κώδικα NRZ, λόγω της οποίας έχει νόημα η ενίσχυση της, συνίσταται σε επαρκώς χαμηλή συχνότητα της κύριας αρμονικής για το οποίο είναι Ν / 2 Ηζ, όπως φαίνεται παραπάνω. Έτσι ο κώδικας Nrz.Λειτουργεί σε χαμηλές συχνότητες από 0 έως N / 2 Hz.

Ως αποτέλεσμα, σε καθαρή μορφή, ο κωδικός NRZ σε δίκτυα δεν χρησιμοποιείται. Παρ 'όλα αυτά, χρησιμοποιούνται διάφορες τροποποιήσεις της, στις οποίες η επιτυχία εξαλείφεται τόσο ο κακός αυτο-συγχρονισμός του κώδικα NRZ όσο και η παρουσία ενός σταθερού συστατικού.

Οι ακόλουθες μέθοδοι ψηφιακής κωδικοποίησης αναπτύχθηκαν προκειμένου να βελτιωθεί με κάποιο τρόπο τη δυνατότητα του κωδικού NRZ.

5. 2.2. Διπολική μέθοδος κωδικοποίησης με εναλλακτική αναστροφή AMI

Διπολική μέθοδος κωδικοποίησης με εναλλακτική αντιστροφή (διπολική εναλλακτική σήμανση, AMI)Είναι μια τροποποίηση της μεθόδου NRZ.

Σε αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούνται τρία επίπεδα δυνατοτήτων - αρνητικά, μηδέν και θετικά. Τρία επίπεδα σήματος είναι η έλλειψη κώδικα επειδή είναι απαραίτητο να διακρίνονται τρία επίπεδα. Ο καλύτερος λόγος σήματος προς θόρυβο απαιτείται για τον δέκτη. Το πρόσθετο επίπεδο απαιτεί αύξηση της ισχύος του πομπού περίπου 3 dB για να εξασφαλιστεί η ίδια αξιοπιστία των δυαδικών ψηφίων της γραμμής, η οποία αποτελεί κοινό μειονέκτημα των κωδικών με πολλαπλές καταστάσεις του σήματος σε σύγκριση με κωδικούς δύο επιπέδων. Στον κώδικα ενός λογικού μηδενικού κώδικα κωδικοποίησης, χρησιμοποιείται μηδενικό δυναμικό, η λογική μονάδα κωδικοποιείται είτε με θετικό δυναμικό ή αρνητικό, ενώ το δυναμικό κάθε νέας μονάδας είναι αντίθετη από το δυναμικό του προηγούμενου.

Σύκο. 5.6 Κωδικός AMI

Μία τέτοια μέθοδος κωδικοποίησης εξαλείφει εν μέρει τα προβλήματα του σταθερού συστατικού και την απουσία αυτο-συγχρονισμού που είναι εγγενής στον κωδικό NRZ κατά τη μεταφορά μεγάλων αλληλουχιών μονάδων. Αλλά παραμένει για αυτό το πρόβλημα της σταθερής συνιστώσας στη μετάδοση αλληλουχιών μηδενικών (βλέπε σχήμα 5.6).

Εξετάστε τις ιδιωτικές περιπτώσεις του κώδικα και ορίζουμε τη βασική αρμονική του αποτελέσματος του προκύπτοντος σήματος για καθένα από αυτά. Με μια αλληλουχία μηδενισμού - ένα σήμα - ένα σταθερό ρεύμα - fo \u003d 0 (Εικ. 5.7, α)

Σύκο. 5.7 Προσδιορισμός των κύριων συχνοτήτων του φάσματος για το AMI

Για το λόγο αυτό, ο κώδικας AMI απαιτεί επίσης περαιτέρω βελτίωση. Όταν μεταδίδεται η αλληλουχία των μονάδων, το σήμα σήματος είναι μια αλληλουχία χαλαρών παλμών με το ίδιο φάσμα με τον κωδικό NRZ που μεταδίδει εναλλασσόμενα μηδενικά και μονάδες, δηλαδή χωρίς σταθερό συστατικό και με το κύριο αρμονικό FO \u003d N / 2 Hz.

Όταν μεταφέρετε εναλλασσόμενες μονάδες και μηδενικά, το κύριο αρμονικό FO \u003d N / 4 HCCTO είναι δύο φορές μικρότερη από εκείνη του κωδικού NRZ.

Γενικά, για διάφορους συνδυασμούς δυαδικών ψηφίων στη γραμμή, η χρήση του κώδικα AMI οδηγεί σε ένα στενότερο φάσμα του σήματος παρά για τον κωδικό NRZ, πράγμα που σημαίνει ότι το υψηλότερο εύρος ζώνης της γραμμής. Ο κώδικας AMI παρέχει επίσης ορισμένες δυνατότητες αναγνώρισης εσφαλμένων μηνυμάτων. Έτσι, η παραβίαση της αυστηρής εναλλαγής της πολικότητας των σημάτων μιλάει για έναν ψεύτικο παλμό ή εξαφάνιση από τη γραμμή της σωστής ώθησης. Το σήμα με εσφαλμένη πολικότητα ονομάζεται απαγορευμένο σήμα. (Παραβίαση σήματος).

Μπορείτε να σχεδιάσετε τα ακόλουθα συμπεράσματα:

Η AMI εξαλείφει το σταθερό συστατικό στη μετάδοση της ακολουθίας μονάδων.

Το AMI έχει ένα στενό φάσμα - από το N / 4 - N / 2.

Η AMI εξαλείφει εν μέρει τα προβλήματα συγχρονισμού

Το AMI δεν χρησιμοποιεί δύο, αλλά τρία επίπεδα του σήματος στη γραμμή και αυτό είναι το μειονέκτημα του, αλλά ήταν δυνατόν να εξαλειφθεί η ακόλουθη μέθοδος.

5. 2.3 Δυνητικός κωδικός με αναστροφή με μονάδα NRZI

Αυτός ο κώδικας είναι εντελώς παρόμοιος με τον κώδικα AMI, αλλά χρησιμοποιεί μόνο δύο επίπεδα του σήματος. Όταν μεταδίδει μηδέν, μεταδίδει το δυναμικό που εγκαταστάθηκε στην προηγούμενη τακτική (δηλαδή, δεν το αλλάζει) και όταν μεταδοθεί η μονάδα, το δυναμικό ανεστραμμένο στο αντίθετο.

Αυτός ο κωδικός καλείται Πιθανός κώδικας με αναστροφή μονάδας (μη επιστροφή στο μηδέν με ons ανεστραμμένο, nrzi).

Είναι βολικό όταν χρησιμοποιείτε το τρίτο επίπεδο σήματος είναι πολύ ανεπιθύμητο, για παράδειγμα, σε οπτικά καλώδια, όπου δύο καταστάσεις του σήματος αναγνωρίζονται σταθερά, το φως και το σκοτάδι.

Σύκο. 5.8 Κωδικός NRZI

Ο κώδικας είναι ο Nrziotil κατά τη μορφή του προκύπτοντος σήματος από τον κώδικα AMI, αλλά εάν υπολογίσετε τις κύριες αρμονικές, για κάθε περίπτωση, αποδεικνύεται ότι είναι το ίδιο. Για την ακολουθία εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικών, η κύρια συχνότητα του σήματος fo \u003d n / 4.(Βλ. Εικ. 5.9, α). Για την ακολουθία μονάδων - fo \u003d n / 2.Με μια ακολουθία μηδενικών, το ίδιο ελάττωμα fo \u003d 0.- Μόνιμο ρεύμα στη γραμμή.

Σύκο. 5.9 Προσδιορισμός των κύριων συχνοτήτων του φάσματος για το NRZI

Τα ευρήματα έχουν ως εξής:

NRZI - εξασφαλίζει τα ίδια χαρακτηριστικά με τον κώδικα AMI, αλλά χρησιμοποιεί μόνο δύο επίπεδα σήματος για να το κάνει αυτό και ως εκ τούτου πιο αποδεκτό για περαιτέρω βελτίωση. Τα μειονεκτήματα του NRZI είναι το σταθερό συστατικό με μια αλληλουχία Zerule και η έλλειψη συγχρονισμού κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Ο κώδικας NRZI έχει γίνει ο κύριος στην ανάπτυξη πιο βελτιωμένων μεθόδων κωδικοποίησης σε υψηλότερα επίπεδα.

5. 2.4 Κωδικός MLT3

Ο κώδικας της μετάδοσης τριών επιπέδων MLT-3 (μετάδοση πολλαπλών επιπέδων - 3)Έχει πολλά κοινά με τον κωδικό NRZI. Η πιο σημαντική διαφορά είναι τρία επίπεδα του σήματος.

Η μονάδα αντιστοιχεί στη μετάβαση από ένα επίπεδο σήματος στο άλλο. Η αλλαγή στο επίπεδο του γραμμικού σήματος συμβαίνει μόνο εάν η μονάδα έρχεται στην είσοδο, ωστόσο, σε αντίθεση με τον κωδικό NRZI, ο αλγόριθμος σχηματισμού επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε δύο γειτονικές αλλαγές να έχουν πάντα αντίθετες κατευθύνσεις.

Σύκο. 5.10 Δυναμικός κωδικός MLT-3

Εξετάστε τις ιδιωτικές περιπτώσεις, όπως σε όλα τα προηγούμενα παραδείγματα.

Όταν μεταδίδει μηδενικά, έχει επίσης ένα σταθερό συστατικό, το σήμα δεν αλλάζει - fo \u003d 0.Hz. (Βλ. Εικ. 5.10). Κατά τη μετάδοση όλων των μονάδων, οι μεταβάσεις πληροφοριών καθορίζονται στα σύνορα των δυαδικών ψηφίων και ένας κύκλος σήματος φιλοξενεί τέσσερα δυαδικά ψηφία. Σε αυτήν την περίπτωση fo \u003d n / 4 Hz - μέγιστη συχνότητα κώδικα MLT-3. Κατά τη μεταφορά όλων των μονάδων (εικ. 5.11, α).

Σύκο. 5.11 Προσδιορισμός των κύριων συχνοτήτων του φάσματος για MLT-3.

Στην περίπτωση ενός κώδικα εναλλασσόμενης ακολουθίας MLT-3.έχει τη μέγιστη συχνότητα ίση fo \u003d n / 8Η οποία είναι δύο φορές λιγότερο από εκείνη του κώδικα NRZI, επομένως, αυτός ο κώδικας έχει ένα στενότερο εύρος ζώνης.

Καθώς παρατηρείτε, η έλλειψη κώδικα MLT-3, όπως ο κωδικός NRZI - χωρίς συγχρονισμό. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται από μια πρόσθετη μετατροπή δεδομένων, η οποία εξαλείφει τις μεγάλες αλληλουχίες μηδενικού ζέρου και την πιθανότητα του ηλιουσαμισμού. Γενικά συμπέρασμα μπορεί να γίνει τα εξής - η χρήση κωδικοποίησης τριών επιπέδων MLT-3.Σας επιτρέπει να μειώσετε τη συχνότητα ρολογιού του γραμμικού σήματος και έτσι να αυξήσετε το ρυθμό μεταφοράς.

5. 2.5 διπολικός κώδικας παλμού

Εκτός από τους πιθανούς κωδικούς, οι κώδικες παλμών χρησιμοποιούνται όταν τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από έναν πλήρη παλμό ή μέρος του μπροστά.

Η απλούστερη περίπτωση αυτής της προσέγγισης είναι Διπολικός κώδικας παλμούΣτην οποία η μονάδα αντιπροσωπεύεται από έναν παλμό μιας πολικότητας και το μηδέν είναι διαφορετικό. Κάθε ορμή διαρκεί το μισό ρολόι (Εικ. 5.12). Bipolar κώδικας παλμού - κώδικας τριών επιπέδων. Εξετάστε τα προκύπτοντα σήματα κατά τη μεταφορά δεδομένων σε διπολική κωδικοποίηση στις ίδιες συγκεκριμένες περιπτώσεις.

Σύκο. 5.12 Bipolar κώδικας παλμού

Το χαρακτηριστικό του κώδικα είναι ότι στο κέντρο του bit υπάρχει πάντα μια μετάβαση (θετική ή αρνητική). Κατά συνέπεια, κάθε κομμάτι υποδεικνύεται. Ο δέκτης μπορεί να επισημάνει ένα συγχρονισμό (στροβοσκόπιο) που έχει συχνότητα παλμών παλμών από το ίδιο το σήμα. Η δέσμευση γίνεται σε κάθε κομμάτι, το οποίο εξασφαλίζει τον συγχρονισμό του δέκτη με τον πομπό. Τέτοιοι κωδικοί που φέρουν μια πύλη και κλήση αυτο-συγχρονιστικός. Εξετάστε το φάσμα των σημάτων για κάθε περίπτωση (Εικ. 5.13). Κατά τη μεταφορά όλων των μηδενικών ή μονάδων τη συχνότητα του κύριου αρμονικού κώδικα fo \u003d n hzΑυτό είναι δύο φορές υψηλότερο από το βασικό αρμονικό του κώδικα NRZ και τέσσερις φορές υψηλότερο από το βασικό αρμονικό του κώδικα AMI. Κατά τη μεταφορά εναλλασσόμενων μονάδων και μηδενικά - fo \u003d n / 2

Σύκο. 5.13 Προσδιορισμός των κύριων συχνοτήτων του φάσματος για τον διπολικό κώδικα παλμού.

Αυτή η ανεπάρκεια του κώδικα δεν δίνει ρυθμό νίκης και δείχνει ρητά ότι οι κωδικοί ώθησης είναι βραδύτεροι από τις δυνατότητες.

Για παράδειγμα, για τη μετάδοση δεδομένων σε μια γραμμή με ταχύτητα 10 Mbps, απαιτείται συχνότητα φορέα 10 MHz. Όταν η ακολουθία εναλλασσόμενων μηδενικών και μονάδων, η ταχύτητα αυξάνεται, αλλά όχι πολύ, επειδή η συχνότητα του κύριου αρμονικού του κώδικα FO \u003d N / 2 Hz.

Ο διπολικός κώδικας παλμού έχει μεγάλο πλεονέκτημα, σε σύγκριση με τους προηγούμενους κωδικούς, είναι αυτο-συγχρονισμός.

Ο διπολικός κώδικας παλμού έχει ένα ευρύ φάσμα σήματος και επομένως πιο αργά.

Ο διπολικός κώδικας παλμού χρησιμοποιεί τρία επίπεδα.

5. 2.6 Κωδικός Μάντσεστερ

Κωδικός ΜάντσεστερΑναπτύχθηκε ως ένας βελτιωμένος διπολικός κώδικας παλμού. Ο κώδικας του Μάντσεστερ σχετίζεται επίσης με κωδικούς αυτο-κλάμα, αλλά σε αντίθεση με τον διπολικό κώδικα δεν έχει τρία, αλλά μόνο δύο επίπεδα, τα οποία παρέχουν καλύτερη ανοσία θορύβου.

Στον κώδικα Manchester για κωδικοποίηση μονάδων και μηδενικά, χρησιμοποιείται μια πιθανή διαφορά, δηλαδή το εμπρόσθιο παλμό. Με την κωδικοποίηση του Μάντσεστερ, κάθε tact χωρίζεται σε δύο μέρη. Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται από πιθανές σταγόνες που εμφανίζονται στη μέση κάθε τακτικής. Αυτό συμβαίνει ως εξής:

Η μονάδα κωδικοποιείται από μια πτώση από χαμηλό επίπεδο σήματος σε υψηλή και μηδενική αντίστροφη διαφορά. Στην αρχή κάθε ρολογιού, ενδέχεται να προκύψει διαφορά υπηρεσίας εάν χρειαστεί να παρουσιάσετε αρκετές μονάδες ή μηδενικά στη σειρά.

Εξετάστε τις ιδιωτικές περιπτώσεις κωδικοποίησης (αλληλουχίες εναλλασσόμενων μηδενικών και μονάδων, μόνο μηδενικά, μία μονάδες) και στη συνέχεια θα ορίσουμε τις κύριες αρμονικές για κάθε μία από τις αλληλουχίες (βλέπε εικ. 5.14). Σε όλες τις περιπτώσεις, μπορεί να σημειωθεί ότι με την κωδικοποίηση του Μάντσεστερ, η αλλαγή σήματος στο κέντρο κάθε bit σάς επιτρέπει να επιλέξετε εύκολα έναν συγχρονισμό. Ως εκ τούτου, ο κώδικας του Μάντσεστερ έχει καλές αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες.

Σύκο. 5.14 Κωδικός Μάντσεστερ

Η Samosynchronization καθιστά πάντα δυνατή τη μεταφορά μεγάλων πακέτων πληροφοριών χωρίς απώλεια λόγω των διαφορών στη συχνότητα του ρολογιού του πομπού και του δέκτη.

Έτσι, ορίζουμε την κύρια συχνότητα κατά τη μεταφορά μόνο μονάδων ή μόνο μηδενικά.

Σύκο. 5.15 Καθορισμός των κύριων συχνοτήτων του φάσματος για τον κώδικα του Μάντσεστερ.

Όπως μπορεί να φανεί όταν μεταδίδεται ως μηδενικά και μονάδες, το σταθερό συστατικό απουσιάζει. Συχνότητα του κύριου αρμονικού fo \u003d n. Hz, καθώς και σε διπολική κωδικοποίηση. Λόγω αυτού, η ηλεκτρολυτική σήματα στις γραμμές επικοινωνίας μπορεί να πραγματοποιηθεί με τους απλούστερους τρόπους, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας παλμικές μετασχηματιστές. Όταν μεταδίδουν εναλλασσόμενες μονάδες και μηδενικά, η κύρια αρμονική συχνότητα είναι ίση με fo \u003d n / 2Hz.

Έτσι, ο κώδικας Manchester είναι ένας βελτιωμένος διπολικός κώδικας, βελτιωμένος με τη χρήση δεδομένων μόνο για δύο επίπεδα σήματος και όχι τρία, όπως σε διπολική. Αλλά αυτός ο κώδικας παραμένει αργός σε σύγκριση με το NRZI, το οποίο είναι δύο φορές πιο γρήγορα.

Εξετάστε ένα παράδειγμα. Πάρτε τη γραμμή μεταφοράς δεδομένων με το εύρος ζώνης 100 MHzκαι την ταχύτητα 100 mbit. Εάν προηγουμένως, ορίσαμε τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων σε μια δεδομένη συχνότητα, τώρα πρέπει να προσδιορίσουμε τη συχνότητα του σήματος με μια δεδομένη ταχύτητα γραμμής. Με βάση αυτό, ορίζουμε ότι για τη μετάδοση δεδομένων στον κώδικα NRZI, επαρκούς εύρους συχνοτήτων από το N / 4-N / 2 είναι η συχνότητα των 25 -50 MHz, αυτές οι συχνότητες περιλαμβάνονται στο εύρος ζώνης της γραμμής μας - 100 MHz. Για τον κώδικα του Μάντσεστερ, χρειαζόμαστε μια περιοχή συχνοτήτων από το N / 2 έως το N - αυτές είναι συχνότητες από 50 έως 100 MHz, σε αυτό το εύρος υπάρχουν βασικές αρμονικές του φάσματος σήματος. Για τον κώδικα του Μάντσεστερ, δεν ικανοποιεί το εύρος ζώνης της γραμμής μας και επομένως μια τέτοια γραμμή σήματος θα μεταδοθεί με μεγάλες στρεβλώσεις (αυτός ο κώδικας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη γραμμή).

5.2.7Διαφορικός κώδικας Manchester (Διαφορικός Μάντσεστερ).

Διαφορικός κώδικας ΜάντσεστερΠρόκειται για μια ποικιλία από κωδικοποίηση του Μάντσεστερ. Χρησιμοποιεί το μέσο του διαστήματος ρολογιού του γραμμικού σήματος μόνο για συγχρονισμό και το επίπεδο σήματος εμφανίζεται σε αυτό. Το λογικό 0 και 1 μεταδίδεται με την παρουσία ή την απουσία μετατόπισης επιπέδου σήματος στην αρχή του διαστήματος ρολογιού, αντίστοιχα (Εικ. 5.16)

Σύκο. 5.16 Διαφορικός κώδικας Μάντσεστερ

Αυτός ο κώδικας έχει τα ίδια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ως Μάντσεστερ. Αλλά, στην πράξη, ακριβώς ο διαφορικός κώδικας του Μάντσεστερ.

Έτσι, ο κώδικας του Μάντσεστερ νωρίτερα (όταν οι μεγάλες γραμμές υψηλής ταχύτητας ήταν μια μεγάλη πολυτέλεια για το τοπικό δίκτυο) χρησιμοποιήθηκε πολύ ενεργά σε τοπικά δίκτυα, λόγω της αυτοτραρυγκονισμό της και της απουσίας ενός σταθερού συστατικού. Τώρα χρησιμοποιείται ευρέως σε οπτικά ίνες και ηλεκτρικά αγώγιμα δίκτυα. Ωστόσο, πρόσφατα, οι προγραμματιστές έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι είναι προτιμότερο να εφαρμόζουμε ακόμα πιθανή κωδικοποίηση, εξαλείφοντας τις ελλείψεις της με τη βοήθεια των λεγόμενων Λογική κωδικοποίηση.

5.2.8Πιθανός κωδικός 2b1q.

Κωδικός 2B1Q.- πιθανός κώδικας με τέσσερα επίπεδα σήματος για κωδικοποίηση δεδομένων. Το όνομά του αντικατοπτρίζει την ουσία της - κάθε δύο bits (2β)μεταδίδεται για ένα σήμα τακτικής που έχει τέσσερα κράτη (1q).

Φακό 00 Συμμορφώνεται με το δυναμικό (-2,5 V), ζεύγος 01 Συμμορφώνεται με το δυναμικό (-0,833 v), pare 11 - Δυνητικός (+0,833 β), και ένα pare 10 - δυνητικός ( +2.5 v).

Σύκο. 5.17 Δυνητικός κωδικός 2B1Q

Όπως μπορεί να φανεί στο Σχήμα 5.17, αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης απαιτεί πρόσθετα μέτρα για την καταπολέμηση μακρών αλληλουχιών των ίδιων ζευγών δυαδικών ψηφίων, καθώς το σήμα μετατρέπεται σε σταθερή συστατική. Κατά συνέπεια, όταν τα εργαλεία, τα δύο μηδενικά και οι μονάδες fo \u003d 0.Hz.Όταν εναλλασσόμενες μονάδες και μηδενικά, το φάσμα σήματος είναι δύο φορές ήδη από αυτό του κώδικα Nrz., Δεδομένου ότι, με την ίδια ταχύτητα δυαδικών ψηφίων, η διάρκεια του ρολογιού διπλασιάζεται - fo \u003d n / 4 Hz.

Έτσι, χρησιμοποιώντας τον κωδικό 2B1Q, μπορείτε να μεταφέρετε δεδομένα από την ίδια γραμμή δύο φορές πιο γρήγορα από τη χρήση του κώδικα AMI ή NRZI. Ωστόσο, για την εφαρμογή του, η ισχύς του πομπού πρέπει να είναι υψηλότερη σε τέσσερα επίπεδα πιθανών (-2,5V, -0,833 V, +0.833 V, +2.5 V) σαφώς διαφορετικά από τον δέκτη στο φόντο της παρεμβολής.

5. 2.9 Κωδικός PAM5

Όλα τα παραπάνω προγράμματα κωδικοποίησης που θεωρούνται από εμάς ήταν λίγο. Όταν η κωδικοποίηση δαγκώματος, κάθε bit αντιστοιχεί στην τιμή σήματος που ορίζεται από τη λογική του πρωτοκόλλου.

Με την κωδικοποίηση Byte, το επίπεδο σήματος ρυθμίζεται δύο δυαδικά ψηφία και πολλά άλλα. Σε κώδικα πέντε επιπέδων Pam 5.Χρησιμοποιούνται επίπεδα τάσης (πλάτος) και κωδικοποίηση δύο bit. Για κάθε συνδυασμό, το επίπεδο τάσης έχει οριστεί. Με κωδικοποίηση δύο bit, απαιτούνται τέσσερα επίπεδα για τη μεταφορά πληροφοριών (δύο έως το δεύτερο βαθμό - 00, 01, 10, 11 ). Η μεταφορά δύο δυαδικών ψηφίων παρέχει ταυτόχρονα μια μείωση της συχνότητας αλλαγής σήματος. Το πέμπτο επίπεδο προστίθεται για να δημιουργηθεί μια πλεονασμό κώδικα που χρησιμοποιείται για τη διόρθωση σφαλμάτων. Αυτό δίνει ένα πρόσθετο αποθεματικό του λόγου σήματος / θορύβου.

Σύκο. 5.18 PAM 5 Κωδικός

5. 3. Λογική κωδικοποίηση

Λογική κωδικοποίηση Πριν από Φυσική κωδικοποίηση.

Στο στάδιο της λογικής κωδικοποίησης, η μορφή των σημάτων δεν σχηματίζεται πλέον και οι ελλείψεις των φυσικών ψηφιακών μεθόδων κωδικοποίησης εξαλείφονται, όπως η έλλειψη συγχρονισμού, η παρουσία ενός σταθερού συστατικού. Έτσι, πρώτα με τη βοήθεια των λογικών εργαλείων κωδικοποίησης παράγονται από τις διορθωμένες αλληλουχίες των δυαδικών δεδομένων, οι οποίες αργότερα χρησιμοποιώντας τις μεθόδους φυσικής κωδικοποίησης μεταδίδονται σε γραμμές επικοινωνίας.

Η λογική κωδικοποίηση συνεπάγεται την αντικατάσταση των αρχικών εντολών πληροφοριών με μια νέα ακολουθία του bit, που φέρει τις ίδιες πληροφορίες, αλλά με την κατοχή, επιπρόσθετα, πρόσθετες ιδιότητες, όπως η δυνατότητα λήψης του μέρους παραλαβής στα ληφθέντα δεδομένα. Το συνοδευτικό κάθε byte πηγής byte με ένα bit ισοτιμίας είναι ένα παράδειγμα μιας πολύ συχνά χρησιμοποιούμενης μεθόδου λογικής κωδικοποίησης κατά τη διάρκεια της μετάδοσης δεδομένων χρησιμοποιώντας μόντεμ.

Διαχωρίστε δύο μέθοδοι λογικής κωδικοποίησης:

Υπερβολικά κώδικες

Κρυπτογράφηση.

5. 3.1 Υπερβολικοί κώδικες

Υπερβολικά κώδικεςΜε βάση το διαμέρισμα της αρχικής ακολουθίας των δυαδικών ψηφίων σε τμήματα, τα οποία συχνά ονομάζονται σύμβολα. Στη συνέχεια, κάθε σύμβολο πηγής αντικαθίσταται με ένα νέο, το οποίο έχει μεγαλύτερο ποσό από την πηγή. Ένα ρητό παράδειγμα περιττό κώδικα είναι ο λογικός κώδικας 4b / 5b.

Λογικός κωδικός 4B / 5V Αντικαθιστά τα σύμβολα προέλευσης 4 bits μακρά σε σύμβολα σε 5 bits μακρύ. Δεδομένου ότι οι χαρακτήρες που προκύπτουν περιέχουν πλεονάζοντα δυαδικά ψηφία, τότε ο συνολικός αριθμός συνδυασμών bit σε αυτά είναι μεγαλύτερος από ό, τι στην πηγή. Έτσι, το διάγραμμα πέντε bit δίνει 32 (2 5) διψήφιους αλφαριθμητικούς χαρακτήρες που έχουν τιμή σε δεκαδικό κώδικα από 00 έως 31. Ενώ τα αρχικά δεδομένα ενδέχεται να περιέχουν μόνο τέσσερα bits ή 16 (2 4) χαρακτήρες.

Επομένως, στον προκύπτον κώδικα, μπορούν να επιλεγούν 16 τέτοιοι συνδυασμοί, οι οποίοι δεν περιέχουν μεγάλο αριθμό μηδενικών και τα υπόλοιπα Απαγορευμένους κωδικούς (παραβίαση κώδικα).Σε αυτή την περίπτωση, διακόπτονται οι μακρές αλληλουχίες μηδενικού μέτρου και ο κώδικας γίνεται αυτο-συγχρονισμός για οποιαδήποτε μεταδιδόμενα δεδομένα. Το σταθερό συστατικό εξαφανίζεται, πράγμα που σημαίνει ότι το φάσμα του σήματος είναι ακόμη πιο στενός. Αλλά αυτή η μέθοδος μειώνει το χρήσιμο εύρος ζώνης της γραμμής, καθώς δεν μεταφέρονται υπερβολικές μονάδες πληροφοριών χρηστών και μόνο "καταλαμβάνουν". Οι υπερβολικοί κωδικοί επιτρέπουν στον δέκτη να αναγνωρίσει τα παραμορφωμένα δυαδικά ψηφία. Εάν ο δέκτης δέχεται τον απαγορευμένο κώδικα, σημαίνει ότι το σήμα έχει συμβεί στη γραμμή.

Έτσι, σκεφτείτε την εργασία 4B λογικός κωδικός / 5V. Το μετασχηματισμένο σήμα έχει 16 τιμές για τη μεταφορά πληροφοριών και 16 περιττές τιμές. Στον αποκωδικοποιητή του δέκτη, πέντε κομμάτια αποκρυπτογραφούνται ως ενημερωτικά και σήματα εξυπηρέτησης.

Εννέα χαρακτήρες κατανέμονται για σήματα σέρβις, αποκλείονται επτά χαρακτήρες.

Οι συνδυασμοί με περισσότερα από τρία μηδενικά αποκλείονται (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000 ) . Τέτοια σήματα ερμηνεύονται από το σύμβολο. V.και τον δέκτη ομάδας Παράβαση.- Αποτυχία. Η εντολή σημαίνει την παρουσία ενός σφάλματος λόγω υψηλού επιπέδου αποτυχίας παρεμβολής ή διακοπής του πομπού. Ο μόνος συνδυασμός πέντε μηδενικών (00 - 00000 ) αναφέρεται σε σήματα σέρβις σημαίνει σύμβολο Q.και έχει την κατάσταση Ησυχια.- Έλλειψη σήματος στη γραμμή.

Τέτοια κωδικοποίηση δεδομένων λύνει δύο εργασίες - συγχρονισμό και βελτίωση της ανοσίας του θορύβου. Ο συγχρονισμός συμβαίνει λόγω του αποκλεισμού μιας αλληλουχίας περισσότερων από τρία μηδενικά και η ανοσία υψηλού θορύβου επιτυγχάνεται από τον δέκτη δεδομένων σε ένα διάστημα πέντε bit.

Η τιμή για αυτά τα πλεονεκτήματα με αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης δεδομένων είναι η μείωση του ποσοστού χρήσιμων πληροφοριών. Για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα της προσθήκης ενός περιλαίμιου bit σε τέσσερις πληροφορίες, η αποτελεσματικότητα της χρήσης της ζώνης συχνοτήτων στα πρωτόκολλα κώδικα MLT-3.και κωδικοποίηση δεδομένων 4b / 5β.μειώνεται κατά 25%, αντίστοιχα.

Σχέδιο κωδικοποίησης 4V / 5V.Που παρουσιάζονται στον πίνακα.

Δυαδικός κωδικός 4V.	Προκύπτουσα κωδικό 5V.

Έτσι, κατά συνέπεια, ο πίνακας αυτός σχηματίζεται κώδικας 4V / 5V., στη συνέχεια μεταδίδεται πάνω από τη γραμμή χρησιμοποιώντας φυσική κωδικοποίηση σύμφωνα με μία από τις μεθόδους πιθανής κωδικοποίησης, ευαίσθητων μόνο σε μεγάλες αλληλουχίες μηδενισμού - για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τον ψηφιακό κώδικα NRZI.

4B / 5β Κωδικός Σύμβολα 5 Bits Μεγάλο Βεβαιωθείτε ότι με οποιονδήποτε συνδυασμό της γραμμής, περισσότεροι από τρεις μηδενικοί είναι σε μια σειρά.

Γράμμα ΣΕΤο όνομα του κώδικα σημαίνει ότι το στοιχειώδες σήμα έχει 2 κράτη - από τα αγγλικά δυάδικος.- Δυαδική. Υπάρχουν επίσης κωδικοί και τρεις καταστάσεις του σήματος, για παράδειγμα, στον κώδικα 8V / 6T.Για την κωδικοποίηση 8 bits των πληροφοριών πηγής, χρησιμοποιείται κώδικας από 6 σήματα, καθένα από τα οποία έχει τρία κράτη. Κωδικός πλεονασμού 8V / 6T.πάνω από τον κώδικα 4V / 5V.Από 256 κωδικοί πηγής Λογαριασμός για 3 6 \u003d 729 χαρακτήρες που προκύπτουν.

Όπως είπαμε, η λογική κωδικοποίηση συμβαίνει με τη φυσική, επομένως, διεξάγεται από τον εξοπλισμό του επιπέδου δικτύου καναλιών: προσαρμογείς δικτύου και μπλοκ διεπαφών διακόπτες και δρομολογητές. Εφόσον ο ίδιος ο ίδιος ήταν πεπεισμένος, η χρήση του πίνακα transcoding είναι μια πολύ απλή λειτουργία, οπότε η μέθοδος λογικής κωδικοποίησης με πλεονάζοντες κωδικούς δεν περιπλέκει τις λειτουργικές απαιτήσεις για αυτόν τον εξοπλισμό.

Η μόνη απαίτηση είναι να παράσχετε ένα δεδομένο εύρος ζώνης της γραμμής πομπού που χρησιμοποιεί υπερβολικό κώδικα θα πρέπει να λειτουργεί με αυξημένη συχνότητα ρολογιού. Έτσι, για τους κωδικούς μετάδοσης 4V / 5V.με ταχύτητα 100 MB / sΟ πομπός πρέπει να λειτουργεί με συχνότητα ρολογιού 125 MHz. Ταυτόχρονα, το φάσμα του σήματος στη γραμμή επεκτείνεται σε σύγκριση με την περίπτωση που η γραμμή μεταδίδεται, όχι υπέρβαρα. Παρ 'όλα αυτά, το φάσμα του υπερβολικού δυναμικού κώδικα είναι ήδη το φάσμα του κώδικα του Μάντσεστερ, το οποίο δικαιολογεί το πρόσθετο στάδιο της λογικής κωδικοποίησης, καθώς και τη λειτουργία του δέκτη και του πομπού με αυξημένη συχνότητα ρολογιού.

Έτσι, μπορείτε να επισημάνετε το ακόλουθο συμπέρασμα:

Βασικά, τα τοπικά δίκτυα είναι ευκολότερα, αξιόπιστα, καλύτερα, ταχύτερα, χρησιμοποιούν λογικά λογικά δεδομένα χρησιμοποιώντας πλεονάζοντες κωδικούς, οι οποίοι θα εξαλείψουν τις μεγάλες αλληλουχίες μηδενισμού και θα εξασφαλίσουν τον συγχρονισμό του σήματος, στη συνέχεια στο φυσικό επίπεδο που θα χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση ένας γρήγορος ψηφιακός κώδικας Nrzi., παρά δεν υπάρχει προηγούμενη λογική κωδικοποίηση για να χρησιμοποιήσετε αργά δεδομένα, αλλά αυτο-συγχρονισμός Κωδικός Μάντσεστερ.

Για παράδειγμα, για τη μετάδοση δεδομένων σε μια γραμμή με ένα εύρος ζώνης 100m bit / s και το εύρος ζώνης 100 MHz, ο κωδικός NRZI απαιτεί συχνότητα 25-50 MHz, αυτό δεν είναι κωδικοποίηση 4β / 5V. Και αν υποβληθεί αίτηση Nrzi.Εναλλακτικά, η κωδικοποίηση 4B / 5V, τώρα η ζώνη συχνοτήτων θα επεκταθεί από 31,25 έως 62,5 MHz. Παρ 'όλα αυτά, αυτό το εύρος είναι ακόμα "φλέβες" στο εύρος ζώνης γραμμής. Και για τον κώδικα του Μάντσεστερ, χωρίς τη χρήση οποιασδήποτε πρόσθετης κωδικοποίησης, απαιτούνται συχνότητες από 50 έως 100 MHz και αυτές είναι οι συχνότητες του κύριου σήματος, αλλά δεν θα παραδοθούν πλέον με μια γραμμή κατά 100 MHz.

5. 3.2 Ανασκόπηση

Μια άλλη μέθοδος λογικής κωδικοποίησης βασίζεται στην προκαταρκτική "ανάδευση" των πληροφοριών προέλευσης έτσι ώστε η πιθανότητα εμφάνισης μονάδων και μηδενικών στη γραμμή να κλείσει.

Συσκευές ή μπλοκ που εκτελούν μια τέτοια λειτουργία καλούνται scramblers (Scramble - Κούκλα.

Για ΚρυπτογράφησηΤα δεδομένα αναμιγνύονται χρησιμοποιώντας έναν συγκεκριμένο αλγόριθμο και δέκτη, λαμβάνοντας δυαδικά δεδομένα, τα μεταφέρουν descremlerllerη οποία αποκαθιστά την αρχική ακολουθία των δυαδικών ψηφίων.

Τα περίσσεια bit δεν μεταδίδονται μέσω της γραμμής.

Η ουσία της κρυπτογράφησης είναι εύκολο να αλλάξει τα δεδομένα που διέρχονται από το σύστημα ροής δεδομένων. Σχεδόν η μόνη λειτουργία που χρησιμοποιείται στους κωδικοποιητές είναι Xor - "σπάσιμο εκτός ή", ή επίσης να πω - προσθήκη Ενότητα 2.. Με την προσθήκη δύο μονάδων εξαιρουμένων ή απορρίψεων της ανώτερης μονάδας και το αποτέλεσμα καταγράφεται - 0.

Η μέθοδος διάλυσης είναι πολύ απλή. Αρχικά έρχονται με τον Screler. Με άλλα λόγια, εφεύρουν τα κομμάτια στην αρχική ακολουθία με τη βοήθεια "εξαιρουμένων ή" εφευρέθηκαν με ποια σχέση. Στη συνέχεια, σύμφωνα με αυτόν τον λόγο, οι τιμές ορισμένων απορρίψεων επιλέγονται από την τρέχουσα ακολουθία του bit και προστίθενται Xor.μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, όλες οι εκκενώσεις μετατοπίζονται κατά 1 bit και η τιμή που λαμβάνεται ("0" ή "1") τοποθετείται στην απελευθέρωση της μικρότερης απόρριψης. Η τιμή που ήταν στην παλαιότερη απόρριψη πριν από τη μετατόπιση προστίθεται στην κωδικοποιητική αλληλουχία, καθιστώντας ένα άλλο κομμάτι. Στη συνέχεια, αυτή η αλληλουχία εκδίδεται σε μια γραμμή, όπου η χρήση των φυσικών μεθόδων κωδικοποίησης μεταδίδεται στον κόμβο του παραλήπτη, στην είσοδο της οποίας αυτή η ακολουθία που βασίζεται στενά στην αντίστροφη σχέση.

Για παράδειγμα, ο Scrambler μπορεί να εφαρμόσει τον ακόλουθο λόγο:

Οπου Bi- δυαδικό ψηφίο του προκύπτοντος κώδικα, που ελήφθη στο I-m του έργου του scramblembrel, Όλα συμπεριλαμβάνονται- Δυαδικό ψηφίο του πηγαίου κώδικα που εισέρχεται στη δισκία I-M στην είσοδο του scrambler, ΣΙ. Ι-3. και Β. Ι-5. - Δυαδικά στοιχεία του προκύπτοντος κώδικα που λαμβάνονται σε προηγούμενες προπονήσεις Scrambler, αντίστοιχα, κατά 3 και 5 φορές το τρέχον ρολόι,  - λειτουργία του εξαιρουμένου ή (προσθήκη ανά μονάδα 2).

Τώρα ας προσδιορίσουμε την κωδικοποιημένη αλληλουχία, για παράδειγμα, για μια τέτοια αρχική ακολουθία 110110000001 .

Ο Scrambler, ορίζεται παραπάνω, θα δώσει τον ακόλουθο κωδικό που προκύπτει:

B 1 \u003d a 1 \u003d 1 (τα πρώτα τρία ψηφία του προκύπτοντος κώδικα θα συμπίπτουν με το πρωτότυπο, καθώς δεν χρειάζονται προηγούμενους αριθμούς)

Έτσι, μια ακολουθία θα εμφανιστεί στην έξοδο του surembler 110001101111 . Στην οποία δεν υπάρχει ακολουθία έξι μηδενικών παρών στον πηγαίο κώδικα.

Μετά την παραλαβή της προκύπτουσας αλληλουχίας, ο δέκτης μεταδίδει στο απολύτως, το οποίο αποκαθιστά την αρχική ακολουθία με βάση την αντίστροφη σχέση.

Υπάρχουν άλλοι διαφορετικοί αλγόριθμοι που ανακατεύουν, διαφέρουν στον αριθμό των όρων που δίνουν το ψηφίο του προκύπτοντος κώδικα και τη μετατόπιση μεταξύ των όρων.

Το κύριο πρόβλημα της κωδικοποίησης με βάση scramblers - Συγχρονισμός του μεταδόματος (κωδικοποιητή) και λήψης συσκευών (αποκωδικοποίησης). Όταν περνάτε ή εισάγετε την εισαγωγή, τουλάχιστον ένα κομμάτι, όλες οι μεταδιδόμενες πληροφορίες χαθούν ανεπανόρθωτα. Ως εκ τούτου, σε συστήματα κωδικοποίησης που βασίζονται σε κωδικοποιητές, μια πολύ μεγάλη προσοχή δίνεται στις μεθόδους συγχρονισμού. .

Στην πράξη, για τους σκοπούς αυτούς, εφαρμόζεται συνήθως ένας συνδυασμός δύο μεθόδων:

α) Προσθήκη πληροφοριών στις πληροφορίες του συγχρονισμού των δυαδικών ψηφίων εκ των προτέρων, εκ των προτέρων της γνωστής πλευράς υποδοχής, η οποία του επιτρέπει να αρχίζει να αναζητά το συγχρονισμό με τον αποστολέα με τον αποστολέα να αρχίσει να ακολουθεί ένα τέτοιο κομμάτι

β) Η χρήση γεννητριών παλμών χρόνου υψηλής ακριβείας, η οποία επιτρέπει στις στιγμές της απώλειας συγχρονισμού να αποκωδικοποιήσει τα ληφθέντα κομμάτια πληροφοριών "με μνήμη" χωρίς συγχρονισμό.

Υπάρχουν επίσης απλούστερες μέθοδοι καταπολέμησης των ακολουθιών μονάδων, που οφείλονται επίσης στην κατηγορία διάλυσης.

Για να βελτιωθεί ο κώδικας Διπολικό amiΧρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι με βάση την τεχνητή παραμόρφωση των απαγορευμένων χαρακτήρων αλληλουχίας μηδενισμού.

Σύκο. 5. 19 B8Zs και κωδικούς HDB3

Αυτό το σχήμα δείχνει τη χρήση της μεθόδου. B8zs (διπολική με υποκατάσταση 8-μηδενικών))και τη μέθοδο HDB3 (διπολική 3-μηδενική πυκνότητα)Για να ρυθμίσετε τον κωδικό AMI. Ο πηγαίος κώδικας αποτελείται από δύο μεγάλες ακολουθίες μηδενικών (8- στην πρώτη περίπτωση και 5 στο δεύτερο).

Κωδικός B8ZSΔιορθώνει μόνο αλληλουχίες που αποτελούνται από 8 μηδενικά. Για αυτό, μετά τα τρία πρώτα μηδενικά, αντί των υπόλοιπων πέντε μηδενικών εισάγει πέντε ψηφία: V-1 * -0-V-1 *.V.Εδώ δηλώνει ένα σήμα μιας μονάδας που απαγορεύεται για αυτή την τακτική πολικότητα, δηλαδή ένα σήμα που δεν αλλάζει την πολικότητα της προηγούμενης μονάδας, 1 * - Μονάδες σήματος της σωστής πολικότητας και το αστέρι σημειώνει το γεγονός ότι στον πηγαίο κώδικα σε αυτή τηct δεν ήταν μονάδα, αλλά μηδέν. Ως αποτέλεσμα, σε 8 καρφιά, ο δέκτης παρατηρεί 2 στρέβλωση - είναι πολύ απίθανο ότι συνέβη λόγω του θορύβου στη γραμμή ή άλλες αποτυχίες μετάδοσης. Ως εκ τούτου, ο δέκτης θεωρεί τέτοιες παραβιάσεις με κωδικοποίηση 8 διαδοχικών μηδενικών και μετά την παραλαβή τους αντικαθιστά στα αρχικά 8 μηδενικά.

Ο κώδικας B8ZS κατασκευάζεται έτσι ώστε το σταθερό συστατικό του να είναι μηδέν με οποιεσδήποτε αλληλουχίες δυαδικών ψηφίων.

Κωδικός HDB3Διορθώνει οποιαδήποτε 4 διαδοχική γρατσουνιά στην αρχική αλληλουχία. Οι κανόνες για τη διαμόρφωση του κώδικα HDB3 είναι πιο πολύπλοκες από τον κώδικα B8ZS. Κάθε τέσσερα μηδέν αντικαθίσταται με τέσσερα σήματα στα οποία υπάρχει ένα σήμα V. Για την καταστολή του σταθερού συστατικού της πολεότητας σήματος V.Εναλλακτικά με συνεπείς αντικαταστάσεις.

Επιπλέον, χρησιμοποιούνται δύο δείγματα κωδικών τεσσάρων διαδρομών για την αντικατάσταση. Εάν ο πηγαίος κώδικας περιέχει έναν περίεργο αριθμό μονάδων, τότε χρησιμοποιείται η ακολουθία. 000V., και εάν ο αριθμός των μονάδων ήταν ομοιόμορφος - ακολουθία 1 * 00v..

Έτσι, η χρήση λογικής κωδικοποίησης μαζί με πιθανή κωδικοποίηση δίνει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

Οι βελτιωμένοι πιθανοί κώδικες έχουν ένα αρκετά στενό εύρος ζώνης για τυχόν αλληλουχίες μονάδων και μηδενικά που βρίσκονται στα μεταδιδόμενα δεδομένα. Ως αποτέλεσμα, οι κωδικοί που λαμβάνονται από τη δυνητική διαδρομή της λογικής κωδικοποίησης έχουν ένα στενότερο φάσμα από το Μάντσεστερ, ακόμη και με αυξημένη συχνότητα ρολογιού.

Θέμα 2. Φυσικό επίπεδο

Σχέδιο

Θεωρικές βάσεις μετάδοσης δεδομένων

Οι πληροφορίες μπορούν να μεταδοθούν με καλώδια αλλάζοντας οποιαδήποτε φυσική ποσότητα, όπως τάση ή ρεύμα. Αντιπροσωπεύοντας την τάση ή την τρέχουσα τιμή με τη μορφή μιας σαφούς λειτουργίας χρόνου, μπορείτε να προσομοιώσετε τη συμπεριφορά του σήματος και να το εκθέσετε σε μαθηματική ανάλυση.

Fourier σειρές

Στην αρχή του 19ου αιώνα, ο γαλλικός μαθηματικός Jean-Baptiste Fourier (Jeanbaptise Fourier) απέδειξε ότι οποιαδήποτε περιοδική λειτουργία με μια περίοδο Τ μπορεί να αποσυντεθεί σε μια σειρά (ενδεχομένως άπειρη), που αποτελείται από τα ποσά της Sine και της Cosine:
(2.1)
Πού είναι η κύρια συχνότητα (αρμονική) και - τα πλάτη των ιγμίας και η συνημία του n-th αρμονικές και c είναι μια σταθερά. Μια τέτοια αποσύνθεση ονομάζεται κοντά στο Fourier. Η λειτουργία που ξεδιπλώνεται στη σειρά μπορεί να αποκατασταθεί από τα στοιχεία αυτής της σειράς, δηλαδή εάν η περίοδος Τ και το πλάτος των αρμονικών είναι γνωστές, η αρχική λειτουργία μπορεί να αποκατασταθεί με το άθροισμα του εύρους (2.1).
Ένα σήμα πληροφοριών που έχει μια πεπερασμένη διάρκεια (όλα τα σήματα πληροφοριών έχουν μια πεπερασμένη διάρκεια) μπορεί να αποσυντεθεί σε μια σειρά Fourier, εάν φανταστείτε ότι ολόκληρο το σήμα επαναλαμβάνεται απείρως ξανά και ξανά (δηλαδή, το διάστημα από το T έως 2T επαναλαμβάνει εντελώς το διάστημα από 0 έως t, κλπ.).
Τα πλάτη μπορούν να υπολογιστούν για οποιαδήποτε δεδομένη λειτουργία. Για να το κάνετε αυτό, πολλαπλασιάστε την αριστερή και δεξιά πλευρά της εξίσωσης (2.1) και στη συνέχεια ενσωματώστε από 0 έως T. Από:
(2.2)
Μόνο ένα μέλος της σειράς παραμένει. Ένας αριθμός εξαφανίζεται εντελώς. Ομοίως, πολλαπλασιάζοντας την εξίσωση (2.1) και η ενσωμάτωση του χρόνου από 0 έως t, μπορείτε να υπολογίσετε τις τιμές. Εάν ενσωματώσετε και τα δύο μέρη της εξίσωσης χωρίς να το αλλάξετε, τότε μπορείτε να πάρετε την αξία της σταθεράς από. Τα αποτελέσματα αυτών των ενεργειών θα είναι τα εξής:
(2.3.)

Ελεγχόμενες πληροφορίες μέσων

Ο διορισμός του φυσικού επιπέδου του δικτύου είναι η μεταφορά της μη επεξεργασμένης ροής των δυαδικών ψηφίων από ένα μηχάνημα στο άλλο. Για τη μετάδοση, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν διάφοροι φορέας φυσικής πληροφόρησης, που ονομάζεται επίσης το μέσο διανομής σήματος. Κάθε ένας από αυτούς έχει ένα χαρακτηριστικό σύνολο εύρους ζώνης, καθυστερήσεων, τιμών και ευκολίας εγκατάστασης και χρήσης. Τα μέσα μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: ελεγχόμενα μέσα, όπως ένα καλώδιο χαλκού και καλώδιο οπτικών ινών και μη εκπληκτικό, όπως η ραδιοφωνική επικοινωνία και μετάδοση κατά μήκος μιας δέσμης λέιζερ χωρίς καλώδιο.

Μαγνητικοί φορείς

Ένας από τους ευκολότερους τρόπους μεταφοράς δεδομένων από έναν υπολογιστή σε άλλο είναι να τα καταγράψετε σε μια μαγνητική ταινία ή ένα άλλο αφαιρούμενο μέσο (για παράδειγμα, ένα επανεγγράγων DVD), για να μεταφέρετε φυσικά αυτές τις ταινίες και τους δίσκους στον προορισμό και να τα διαβάσετε εκεί.
Υψηλό εύρος ζώνης. Η τυποποιημένη κασέτα με κορδέλα Ultrium φιλοξενεί 200 GB. Περίπου 1000 τέτοιες κασέτες τοποθετούνται σε ένα κουτί 60x60x60, το οποίο δίνει συνολική χωρητικότητα 1600 TBIT (1,6 PBB). Ένα κουτί με κασέτες μπορεί να παραδοθεί εντός των Ηνωμένων Πολιτειών εντός 24 ωρών από την υπηρεσία Federal Express ή άλλη εταιρεία. Το αποτελεσματικό εύρος ζώνης με ένα τέτοιο κιβώτιο ταχυτήτων είναι 1600 tbit / 86 400 s ή 19 gb / s. Εάν ο προορισμός είναι μόλις μια ώρα οδήγησης, τότε το εύρος ζώνης θα είναι πάνω από 400 gb / s. Κανένα δίκτυο υπολογιστών δεν είναι ακόμη σε θέση να πλησιάσει ακόμη και σε τέτοιους δείκτες.
Αποδοτικότητα. Η τιμή χονδρικής της κασέτας είναι περίπου $ 40. Το κουτί με κορδέλες θα κοστίσει 4.000 δολάρια, ενώ μία και η ίδια ταινία μπορεί να χρησιμοποιήσει δεκάδες φορές. Προσθέτω 1000 δολάρια για τη μεταφορά (και στην πραγματικότητα, πολύ λιγότερο) και έχουμε περίπου 5.000 δολάρια για τη μεταφορά 200 tb ή 3 σεντ ανά gigabyte.
Μειονεκτήματα. Αν και ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων χρησιμοποιώντας μαγνητικές ταινίες είναι εξαιρετική, ωστόσο, η αξία της καθυστέρησης σε μια τέτοια μετάδοση είναι πολύ μεγάλη. Ο χρόνος μετάδοσης μετριέται κατά λεπτά ή ώρες, όχι χιλιοστά του δευτερολέπτου. Για πολλές εφαρμογές, απαιτείται στιγμιαία αντίδραση του απομακρυσμένου συστήματος (στη συνδεδεμένη λειτουργία).

Στριμμένη παρ

Το στριμμένο ζεύγος αποτελείται από δύο απομονωμένα καλώδια χαλκού, η συνήθης διάμετρος του οποίου είναι 1 mm. Τα καλώδια περιστρέφονται γύρω από την άλλη με τη μορφή σπιράλ. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση αρκετών κοντινών ζευγαριών.
Εφαρμογή - τηλεφωνική γραμμή, δίκτυο υπολογιστών. Μπορεί να μεταδώσει ένα σήμα χωρίς εξασθένηση της ισχύος σε απόσταση που αποτελεί αρκετά χιλιόμετρα. Σε μεγαλύτερες αποστάσεις, απαιτούνται επαναλήπτες. Σε συνδυασμό στο καλώδιο, με προστατευτική επικάλυψη. Στο ζεύγος καλωδίων καλωδίων, σουίτα, για να αποφευχθεί η επικάλυψη του σήματος. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση τόσο των αναλογικών όσο και των ψηφιακών δεδομένων. Το εύρος ζώνης εξαρτάται από τη διάμετρο και το μήκος του καλωδίου, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις, μια ταχύτητα πολλών megabits ανά δευτερόλεπτο μπορεί να επιτευχθεί σε απόσταση αρκετών χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Χάρη σε ένα μάλλον υψηλό εύρος ζώνης και μια μικρή τιμή, τα στριμμένα ζεύγη είναι ευρέως διαδεδομένα και, κατά πάσα πιθανότητα, θα είναι δημοφιλές στο μέλλον.
Τα στριμμένα ζεύγη χρησιμοποιούνται σε διάφορες εκδόσεις, δύο από τα οποία είναι ιδιαίτερα σημαντικά στον τομέα των δικτύων υπολογιστών. Τα περιστρεφόμενα ζεύγη κατηγορίας 3 (CAT 3) αποτελούνται από δύο μονωμένα καλώδια, μοίρα μεταξύ τους. Τέσσερα τέτοια ζεύγη συνήθως τοποθετούνται μαζί σε ένα πλαστικό κέλυφος.
Τα στριμμένα ζεύγη της κατηγορίας 5 (CAT 5) είναι παρόμοια με τα στριμμένα ζεύγη της τρίτης κατηγορίας, αλλά έχουν μεγαλύτερο αριθμό περιστροφών στο εκατοστό του μήκους καλωδίου. Αυτό καθιστά ακόμη ισχυρότερο να μειωθούν οι συμβουλές μεταξύ διαφορετικών καναλιών και να παρέχουν βελτιωμένη ποιότητα σήματος σε μεγάλες αποστάσεις (Εικ. 1).

Σύκο. 1. UTP κατηγορίας 3 (α), UTP κατηγορίας 5 (β).
Όλοι αυτοί οι τύποι ενώσεων συχνά αποκαλούνται UTP (αποσυνδεδεμένο ζεύγος στριμμένα ζεύγος)
Τα θωρακισμένα καλώδια από τα ζεύγη Vatima της IBM Corporation δεν έγιναν δημοφιλή εκτός της εταιρείας IBM.

Ομοαξονικό καλώδιο

Ένα άλλο κοινό μέσο μεταφοράς δεδομένων είναι ένα ομοαξονικό καλώδιο. Είναι καλύτερο θωρακισμένο από το στριμμένο ατμό, επομένως μπορεί να παρέχει τη μετάδοση δεδομένων για μεγαλύτερες αποστάσεις με υψηλότερες ταχύτητες. Δύο τύποι καλωδίων χρησιμοποιούνται ευρέως. Ένας από αυτούς, 50-Ohm, χρησιμοποιείται συνήθως για τη μετάδοση αποκλειστικά ψηφιακά δεδομένα. Ένας άλλος τύπος καλωδίου, 75-ohm, χρησιμοποιείται συχνά για τη μεταφορά αναλογικών πληροφοριών, καθώς και στην καλωδιακή τηλεόραση.
Ο τύπος καλωδίου στην ενότητα παρουσιάζεται στο σχήμα 2.

Σύκο. 2. ομοαξονικό καλώδιο.
Ο σχεδιασμός και ο ειδικός τύπος θωράκισης ομοαξονικού καλωδίου παρέχουν υψηλό εύρος ζώνης και εξαιρετική ανοσία θορύβου. Το μέγιστο εύρος ζώνης εξαρτάται από την αναλογία ποιότητας, μήκους και σήματος προς θόρυβο της γραμμής. Τα σύγχρονα καλώδια έχουν ένα εύρος ζώνης περίπου 1 GHz.
Εφαρμογή - Τηλεφωνικά συστήματα (αυτοκινητόδρομοι), καλωδιακή τηλεόραση, περιφερειακά δίκτυα.

Οπτικές ίνες

Η τρέχουσα τεχνολογία οπτικών ινών μπορεί να αναπτύξει τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων μέχρι 50.000 Gbps (50 tbit / s) και ταυτόχρονα πολλοί ειδικοί απασχολούνται από την αναζήτηση για πιο προηγμένα υλικά. Το παρόν πρακτικό όριο των 10 Gbps οφείλεται στην αδυναμία να μετατρέψει γρήγορα ηλεκτρικά σήματα σε οπτική και πίσω, αν και το εργαστήριο έχει ήδη επιτύχει την ταχύτητα των 100 GB / s σε μία ίνα.
Το σύστημα μετάδοσης δεδομένων οπτικών ινών αποτελείται από τρία βασικά συστατικά: την πηγή φωτός, ο φορέας στον οποίο διανέμεται το ελαφρύ σήμα και τον δέκτη σήματος ή τον ανιχνευτή. Ο ελαφρύ παλμός λαμβάνεται ανά μονάδα και η απουσία ώθησης - για μηδέν. Το φως διαδίδεται σε μια ίνα γυαλιού Ultralong. Εάν σε αυτό, ο ανιχνευτής φωτός δημιουργεί έναν ηλεκτρικό παλμό. Συνδέοντας την πηγή φωτός στο ένα άκρο της οπτικής ίνας και ο ανιχνευτής είναι ένα μονόδρομο σύστημα μεταφοράς δεδομένων.
Κατά τη μεταφορά του φωτεινού σήματος, η αντανάκλαση και η διάθλαση του φωτός χρησιμοποιείται όταν μετακινείται από 2 περιβάλλοντα. Έτσι, όταν το φως εφαρμόζεται σε μια συγκεκριμένη γωνία, η δέσμη φωτός αντανακλάται πλήρως στο όριο του μέσου και κλειδαριώνεται στην ίνα (Εικ. 3).

Σύκο. 3. Η ιδιοκτησία της διάθλασης του φωτός.
Υπάρχουν 2 τύποι καλωδίου οπτικών ινών: multi-meets - μεταδίδει μια δέσμη φωτός, το ένα ή λεπτό - λεπτό στο όριο αρκετών μηκών κύματος, δρα σχεδόν σαν ένα κυματοδηγό, το φως κινείται σε μια ευθεία γραμμή χωρίς αντανάκλαση. Οι σημερινές γραμμές ινών μονής λειτουργίας μπορούν να λειτουργήσουν με ταχύτητα 50 GBP σε απόσταση έως 100 χιλιομέτρων.
Στα συστήματα επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται τρία τέκνα μήκους κύματος: 0,85, 1,30 και 1,55 μm, αντίστοιχα.
Η δομή του καλωδίου οπτικών ινών είναι παρόμοια με τη δομή του ομοαξονικού καλωδίου. Η μόνη διαφορά είναι ότι δεν υπάρχει πλέγμα θωράκισης στην πρώτη.
Στο κέντρο της φλέβας οπτικών ινών υπάρχει ένας γυάλινος πυρήνας, ο οποίος καλύπτει το φως. Σε οπτικές ίνες Multimode, η διάμετρος του πυρήνα είναι 50 μm, η οποία είναι περίπου ίση με το πάχος των ανθρώπινων μαλλιών. Ο πυρήνας σε μονές ίνες έχει διάμετρο 8 έως 10 μικρών. Ο πυρήνας καλύπτεται με ένα στρώμα από γυαλί με χαμηλότερο από αυτό του πυρήνα, τον δείκτη διάθλασης. Έχει σχεδιαστεί για να κάνει μια πιο αξιόπιστη πρόληψη του φωτός πέρα \u200b\u200bαπό τον πυρήνα. Το εξωτερικό στρώμα είναι πλαστικό περίβλημα που προστατεύει το τζάμι. Οι φλέβες οπτικών ινών συνήθως ομαδοποιούνται σε δοκούς που προστατεύονται από το εξωτερικό κέλυφος. Το σχήμα 4 δείχνει ένα καλώδιο τριών πυρήνων.

Σύκο. 4. Καλώδιο οπτικών ινών τριών πυρήνων.
Όταν σπάσιμο, η σύνδεση των τμημάτων καλωδίων μπορεί να πραγματοποιηθεί με τρεις τρόπους:

Ένας ειδικός σύνδεσμος μπορεί να συνδεθεί στο τέλος του καλωδίου, με το οποίο το καλώδιο εισάγεται στην οπτική πρίζα. Απώλεια - 10-20% της φωτεινής ισχύος, αλλά διευκολύνει την αλλαγή της διαμόρφωσης του συστήματος.
Splicing - Δύο τακτοποιημένα τεμαχισμένα τέλη του καλωδίου που βρίσκεται δίπλα στο άλλο και σφίξτε ένα ειδικό συμπλέκτη. Η βελτίωση της διέλευσης του φωτός επιτυγχάνεται με την ευθυγράμμιση των άκρων του καλωδίου. Απώλεια - 10% της φωτεινής ισχύος.
Ροή. Η απώλεια απουσιάζει πρακτικά.

Δύο τύποι φωτεινής πηγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση ενός σήματος πάνω από το καλώδιο οπτικών ινών: Δίοδοι εκπομπής φωτός (LED, δίοδος εκπομπής φωτός) και λέιζερ ημιαγωγών. Το συγκριτικό τους χαρακτηριστικό παρουσιάζεται στον Πίνακα 1.

Τραπέζι 1.
Συγκριτικός πίνακας LED και LASER SEMIConductor
Το άκρο λήψης του οπτικού καλωδίου είναι ένα φωτοδιωφόρο παράγει ένα ηλεκτρικό παλμό όταν το φως πέφτει.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά του καλωδίου οπτικών ινών και του καλωδίου χαλκού.

Οπτικές ίνες έχει πολλά οφέλη:

Υψηλή ταχύτητα.
Λιγότερο αποδυναμώσει το σήμα, το συμπέρασμα είναι λιγότερο επαναλαμβανόμενο (ένα σε 50 χιλιόμετρα και όχι 5)
Αδρανής στην εξωτερική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, χημικά ουδέτερη.
Ελαφρύτερο κατά βάρος. 1000 ζεύγη χάλκινα στριμμένα ζεύγη μήκους 1 χλμ. Ζυγίζονται περίπου 8000 κιλά. Ένα ζευγάρι καλωδίων οπτικών ινών ζυγίζει μόνο 100 κιλά με μεγαλύτερο εύρος ζώνης
Χαμηλό κόστος φλάντζας

Μειονεκτήματα:

Πολυπλοκότητα και ικανότητα κατά την εγκατάσταση.
Εύθραυστο
Πιο ακριβό χαλκό.
Η μετάδοση σε λειτουργία Simplex, μεταξύ δικτύων απαιτεί τουλάχιστον 2 φλέβες.

Ασύρματη σύνδεση

Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

Η κίνηση ηλεκτρονίων παράγει ηλεκτρομαγνητικά κύματα που μπορούν να διανεμηθούν στο διάστημα (ακόμη και υπό κενό). Ο αριθμός των ταλαντώσεων των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται συχνότητα και μετράται στο Hertz. Η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών μεγίστων (ή ελάχιστων) ονομάζεται μήκος κύματος. Αυτή η τιμή δηλώνεται παραδοσιακά από το ελληνικό γράμμα (λάμδα).
Εάν συμπεριλάβετε μια κεραία κατάλληλου μεγέθους σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, τότε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να ληφθούν επιτυχώς από τον δέκτη σε κάποια απόσταση. Στην αρχή αυτή, βασίζονται όλα τα συστήματα ασύρματων επικοινωνιακών.
Σε κενό, όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ισχύουν για την ίδια ταχύτητα, ανεξάρτητα από τη συχνότητά τους. Αυτή η ταχύτητα ονομάζεται ταχύτητα φωτός, - 3 * 108 m / s. Σε χαλκό ή γυαλί, η ταχύτητα του φωτός είναι περίπου 2/3 αυτής της τιμής, επιπλέον, εξαρτάται από τη συχνότητα ελαφρά.
Τιμές επικοινωνίας και:

Εάν η συχνότητα () μετράται στο MHz και το μήκος κύματος () σε μέτρα στη συνέχεια.
Ο συνδυασμός όλων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σχηματίζει το λεγόμενο στερεό φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (Σχήμα 5). Το ραδιόφωνο, τα φούρνο μικροκυμάτων, των υπέρυθρων ζώνες, καθώς και ορατά φώτα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση πληροφοριών χρησιμοποιώντας το πλάτος, τη συχνότητα ή τη διαμόρφωση φάσεων των κυμάτων. Η υπεριώδης ακτινογραφία και η ακτινοβολία γάμμα θα ήταν ακόμη καλύτερα χάρη στις υψηλές συχνότητές τους, αλλά είναι δύσκολο να δημιουργηθούν και να διαμορφώσουν, περνούν ελάχιστα μέσα από τα κτίρια και, επιπλέον, είναι επικίνδυνα για όλα τα ζωντανά πράγματα. Το επίσημο όνομα των σειρών παρουσιάζεται στον Πίνακα 6.

Σύκο. 5. Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και η χρήση του σε σύνδεση.
Πίνακας 2.
Επίσημα ονόματα των σειρών ITU
Η ποσότητα των πληροφοριών που μπορούν να μεταφέρουν το ηλεκτρομαγνητικό κύμα σχετίζονται με το εύρος συχνοτήτων του καναλιού. Οι σύγχρονες τεχνολογίες σας επιτρέπουν να κωδικοποιήσετε πολλά κομμάτια στο Hertz σε χαμηλές συχνότητες. Υπό ορισμένες συνθήκες, ο αριθμός αυτός μπορεί να αυξηθεί οκτώ σε υψηλές συχνότητες.
Γνωρίζοντας το πλάτος της περιοχής μήκους κύματος, μπορείτε να υπολογίσετε την αντίστοιχη περιοχή συχνοτήτων και τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων.

Παράδειγμα: Για 1,3 μικρά, λαμβάνεται το καλώδιο οπτικών ινών, τότε. Στη συνέχεια, σε 8 bits / s, είναι δυνατόν να επιτευχθεί ποσοστό μεταφοράς 240 tbit / s.

Ραδιόφωνο

Τα ραδιοκύματα είναι εύκολο να δημιουργηθούν, να ξεπεράσουν τις μεγάλες αποστάσεις, περνούν από τους τοίχους, ενισχύουν τα κτίρια, που διανέμονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Η ιδιότητα των ραδιοκυμάτων εξαρτάται από τη συχνότητα (Εικ. 6). Όταν εργάζεστε σε χαμηλές συχνότητες, το ραδιοκυμάτων περνάει μέσα από τα εμπόδια, αλλά η ισχύς σήματος στον αέρα πέφτει απότομα καθώς αφαιρεί από τον πομπό. Η αναλογία ισχύος και η απόσταση από την πηγή είναι περίπου ως εξής: 1 / R2. Σε υψηλές συχνότητες, τα ραδιοκύματα γενικά τείνουν να εξαπλώνονται αποκλειστικά σε ευθεία γραμμή και να αντανακλούν τα εμπόδια. Επιπλέον, απορροφώνται, για παράδειγμα, βροχή. Τα ραδιοφωνικά σήματα οποιασδήποτε συχνότητας είναι ευαίσθητα σε παρεμβολές από κινητήρες με αφρώδη βούρτσες και άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Σύκο. 6. Τα κύματα VLF, LF, ζώνες MF είναι τεράστιες ανωμαλίες της επιφάνειας της γης (Α), τα κύματα των ζωνών HF και VHF αντανακλώνται από την ιονόσφαιρα, το έδαφος απορροφάται (Β).

Επικοινωνία στο φούρνο μικροκυμάτων

Σε συχνότητες πάνω από 100 MHz, τα ραδιοκύματα ισχύουν σχεδόν σε ευθεία γραμμή, έτσι ώστε να μπορούν να επικεντρωθούν σε στενές δοκούς. Η συγκέντρωση της ενέργειας με τη μορφή στενής δέσμης χρησιμοποιώντας μια παραβολική κεραία (όπως μια πολύ γνωστή δορυφορική τηλεοπτική πλάκα) οδηγεί σε μια βελτίωση του λόγου σήματος προς θόρυβο, ωστόσο, για μια τέτοια σύνδεση, τις κεραίες μετάδοσης και λήψης πρέπει να κατευθύνεται αρκετά ακρίβεια ο ένας στον άλλο.
Σε αντίθεση με τα ραδιοκύματα με χαμηλότερες συχνότητες, τα μικροκύματα δεν περνούν ελάχιστα μέσα από τα κτίρια. Η ραδιοεπικοινωνία μικροκυμάτων έχει γίνει τόσο ευρέως χρησιμοποιούμενη σε τηλεφωνία μεγάλων αποστάσεων, κινητά τηλέφωνα, τηλεοπτικές εκπομπές και άλλες περιοχές που η έλλειψη πλάτους φάσματος έχει γίνει έντονα.
Αυτή η σχέση έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις ίνες. Το κύριο πράγμα είναι ότι δεν είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε το καλώδιο, αντίστοιχα, δεν χρειάζεται να πληρώσετε για την ενοικίαση γης στη διαδρομή σήματος. Αρκεί να αγοράσετε μικρά οικόπεδα κάθε 50 χιλιόμετρα και να ρυθμίσετε τον πύργο ρελέ πάνω τους.

Υπέρυθρες και χιλιοστά κύματα

Η ακτινοβολία υπέρυθρων και χιλιοστόμετρο χωρίς τη χρήση του καλωδίου χρησιμοποιείται ευρέως για επικοινωνία σε μικρές αποστάσεις (ένα παράδειγμα απομακρυσμένων τηλεχειρισμάτων). Είναι σχετικά κατευθυνόμενα, φθηνά και εύκολα εγκατεστημένα, αλλά δεν περνούν μέσω στερεών αντικειμένων.
Η υπέρυθρη σύνδεση εφαρμόζεται στα συστήματα επιτραπέζιων υπολογιστών (για παράδειγμα, για την επικοινωνία φορητών υπολογιστών με εκτυπωτές), αλλά εξακολουθεί να μην διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στις τηλεπικοινωνίες.

Δορυφόροι επικοινωνίας

Χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικοί τύποι δορυφόρων: geo (geo), μεσαιωνικό (meo) και χαμηλό-bit (Leo) (εικ. 7).

Σύκο. 7. Δορυφόροι επικοινωνίας και οι ιδιότητές τους: Το ύψος της τροχιάς, καθυστέρησης, ο αριθμός των δορυφόρων που απαιτούνται για την κάλυψη ολόκληρης της επιφάνειας του πλανήτη.

Μεστατιστικό δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο

Δομή τηλεφωνικού συστήματος

Η δομή μιας τυπικής οδού τηλεφώνου για μεσαίες αποστάσεις παρουσιάζεται στο Σχήμα 8.

Σύκο. 8. Τυπική οδός επικοινωνίας σε μέση απόσταση μεταξύ συνδρομητών.

Τοπικές γραμμές επικοινωνίας: μόντεμ, ADSL, ασύρματη επικοινωνία

Δεδομένου ότι ο υπολογιστής λειτουργεί με ένα ψηφιακό σήμα και η τοπική τηλεφωνική γραμμή είναι η μετάδοση ενός αναλογικού σήματος για να εκτελέσει την ψηφιακή μετατροπή στο αναλογικό και το πίσω μέρος της συσκευής είναι ένα μόντεμ και η ίδια η διαδικασία ονομάζεται διαμόρφωση / αποδίδοντας (Εικ. 9 ).

Σύκο. 9. Χρησιμοποιώντας μια τηλεφωνική γραμμή κατά τη μετάδοση ενός ψηφιακού σήματος.
Υπάρχουν 3 μέθοδοι διαμόρφωσης (Εικ. 10):

Διαμόρφωση πλάτους - 2 διαφορετικά πλάτη σήματος χρησιμοποιούνται (για 0 \u200b\u200bκαι 1),
Συχνότητα - Χρησιμοποιούνται αρκετές διαφορετικές συχνότητες σήματος (για 0 \u200b\u200bκαι 1),
Χρησιμοποιούνται μετατοπίσεις φάσης φάσης κατά την εναλλαγή μεταξύ λογικών μονάδων (0 και 1). Γωνίες μετατόπισης - 45, 135, 225, 180.

Στην πράξη χρησιμοποιούνται συστήματα συνδυασμένης διαμόρφωσης.

Σύκο. 10. Δυαδικό σήμα (α); Διαμόρφωση εύρους (β); Διαμόρφωση συχνότητας (β); Διαμόρφωση φάσεων.
Όλα τα σύγχρονα μόντεμ επιτρέπουν στα δεδομένα να μεταδίδουν δεδομένα και στις δύο κατευθύνσεις, ένας τέτοιος τρόπος λειτουργίας ονομάζεται διπλός. Η σύνδεση με τη δυνατότητα εναλλακτικής μετάδοσης ονομάζεται μισό διπλό. Οι συνδέσεις στις οποίες μόνο προς μία κατεύθυνση ονομάζονται απλό.
Ο μέγιστος τρόπος μόντεμ που μπορεί να επιτευχθεί κατά την τρέχουσα ώρα είναι 56kb / s. Πρότυπο V.90.

Ψηφιακές γραμμές συνδρομητών. Τεχνολογία XDSL.

Μετά την ταχύτητα μέσω μόντεμ έφτασαν στα όριά της, οι τηλεφωνικές εταιρείες άρχισαν να αναζητούν μια διέξοδο από αυτή την κατάσταση. Έτσι, πολλές προτάσεις εμφανίστηκαν με το γενικό όνομα του XDSL. XDSL (ψηφιακή γραμμή εγγραφής) - Γραμμή ψηφιακού συνδρομητή, όπου αντ 'αυτού Χ. Μπορεί να είναι άλλα γράμματα. Η πιο διάσημη τεχνολογία από αυτές τις προτάσεις είναι η ADSL (ασύμμετρη DSL).
Ο λόγος για το όριο ταχύτητας των μόντεμ ήταν ότι χρησιμοποίησαν το εύρος μετάδοσης της ανθρώπινης ομιλίας - 300Hz έως 3400 Hz. Μαζί με τις συνοριακές συχνότητες, το εύρος ζώνης δεν ήταν 3100 Hz, αλλά 4000 Hz.
Αν και η ίδια η τοπική τηλεφωνική γραμμή είναι 1.100.
Η πρώτη προσφορά τεχνολογίας ADSL χρησιμοποίησε όλο το φάσμα της τοπικής τηλεφωνικής γραμμής, η οποία χωρίζεται σε 3 σειρές:

Γλάστρες - φάσμα ενός κανονικού τηλεφωνικού δικτύου.
Εξερχόμενη περιοχή.
Εισερχόμενη περιοχή.

Η τεχνολογία στην οποία χρησιμοποιούνται διαφορετικές συχνότητες για διαφορετικούς σκοπούς ονομάζεται σφραγίδα συχνότητας ή πολυπλεξία συχνότητας.
Εναλλακτική μέθοδος που ονομάζεται διακεκριμένη διαμόρφωση πολλαπλών μηνών, η DMT (διακριτή πολλαπλή) συνίσταται στον διαχωρισμό ολόκληρου του φάσματος τοπικής γραμμής πλάτης 1.1 MHz σε 256 ανεξάρτητους κανάλους 4312,5 Hz σε κάθε μία. Το κανάλι 0 είναι γλάστρες. Τα κανάλια από 1 έως 5 δεν χρησιμοποιούνται έτσι ώστε το φωνητικό σήμα να μην έχει τη δυνατότητα να παρεμβαίνει στις πληροφορίες. Από τα υπόλοιπα 250 κανάλια, κάποιος ασχολείται με τον έλεγχο της μεταφοράς προς τον πάροχο, ένα - προς τον χρήστη και όλα τα άλλα είναι διαθέσιμα για τη μεταφορά δεδομένων χρηστών (Εικ. 11).

Σύκο. 11. Λειτουργία ADSL χρησιμοποιώντας διακριτή πολλαπλή διαμόρφωση.
Το πρότυπο ADSL σας επιτρέπει να χρειάζεστε έως και 8 MB / s και να στείλετε σε 1MB / s. ADSL2 + - Εξερχόμενα σε 24MB / C, εισερχόμενες έως 1,4 MB / s.
Τυπική διαμόρφωση υλικού ADSL περιέχει:

Dslam - πολυπλέκτης πρόσβασης DSL.
NID - ένα δίκτυο αντιστοίχισης με ένα δίκτυο, μοιράζεται την ιδιοκτησία μιας τηλεφωνικής εταιρείας και συνδρομητή.
Ο διαχωριστής (διαχωριστής) είναι ο διαχωριστής συχνοτήτων που διαχωρίζουν τη ζώνη γλάστρες και τα δεδομένα ADSL.

Σύκο. 12. Τυπική διαμόρφωση εξοπλισμού ADSL.

Mainstroils και σφραγίδες

Η εξοικονόμηση πόρων διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο τηλεφωνικό σύστημα. Το κόστος τοποθέτησης και διατήρησης μιας υψηλής χωρητικότητας υψηλής χωρητικότητας και γραμμής χαμηλής ποιότητας είναι επίσης το ίδιο (δηλαδή, το μερίδιο του λιονταριού αυτού του κόστους πηγαίνει σε σκάψιμο τάφρων και όχι στο χαλκό ή το καλώδιο οπτικών ινών).
Για το λόγο αυτό, οι τηλεφωνικές εταιρείες έχουν αναπτύξει από κοινού πολλά συστήματα μετάδοσης πολλών συνομιλιών σε ένα φυσικό καλώδιο. Τα συστήματα πολλαπλών (σφράγισης) μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες κατηγορίες FDM (πολυπλοκοποίηση κατανομής πολυπλεξίας πολυπλεξίας συχνοτήτων - TDM (πολυπλοκοποίηση χρόνου διαίρεσης χρόνου - πολυπλεξία με προσωρινή σφράγιση) (Εικ. 13).
Εάν η σφράγιση συχνότητας, το φάσμα συχνοτήτων κατανέμεται μεταξύ των λογικών διαύλων του RI, κάθε χρήστης λαμβάνει τη δευτερεύουσα ζώνη της σε εξαιρετική κατοχή. Όταν πολυπλεξία με προσωρινή σφράγιση, οι χρήστες χρειάζονται στροφές (κυκλικά) χρησιμοποιούν το ίδιο κανάλι και το καθένα σε σύντομο χρονικό διάστημα παρέχεται με το εύρος ζώνης καναλιού.
Στα κανάλια οπτικών ινών, χρησιμοποιείται μια ειδική παραλλαγή της σφραγίδας συχνότητας. Ονομάζεται φασματική σφράγιση (WDM, πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος).

Σύκο. 13. Ένα παράδειγμα σφραγίδας συχνότητας: σημάδια φάσματος πηγής 1 (α), τα φάσματα μετατοπίστηκαν σε συχνότητα (Β), συμπιεσμένο κανάλι (β).

Εναλλαγή

Από την άποψη του μέσου τηλεφωνικού μηχανικού, το τηλεφωνικό σύστημα αποτελείται από δύο μέρη: εξωτερικός εξοπλισμός (τοπικές τηλεφωνικές γραμμές και αυτοκινητόδρομους, εκτός διακόπτες) και εσωτερικός εξοπλισμός (διακόπτες) που βρίσκονται στην τηλεφωνική ανταλλαγή.
Οποιαδήποτε δίκτυα επικοινωνίας υποστηρίζουν κάποια μέθοδο μεταγωγής (επικοινωνία) των συνδρομητών τους μεταξύ τους. Είναι σχεδόν αδύνατο να παρασχεθούν σε κάθε ζεύγος αλληλεπιδράσεων συνδρομητών τη δική τους μη συμπιεσμένη φυσική γραμμή επικοινωνίας, την οποία θα μπορούσαν να μονοϊώθηκαν "δικά τους" για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επομένως, οποιοδήποτε δίκτυο εναλλαγής συνδρομητών χρησιμοποιείται πάντοτε σε οποιοδήποτε δίκτυο, το οποίο εξασφαλίζει τη διαθεσιμότητα διαθέσιμων φυσικών καναλιών ταυτόχρονα για αρκετές συνεδρίες επικοινωνίας μεταξύ συνδρομητών δικτύου.
Δύο διαφορετικές δεξιώσεις χρησιμοποιούνται στα τηλεφωνικά συστήματα: τα κανάλια μεταγωγής και η εναλλαγή πακέτων.

Μεταφορά καναλιών

Η εναλλαγή καναλιών συνεπάγεται το σχηματισμό ενός συνεχούς ένωσης φυσικού καναλιού από διαδοχικά συνδεδεμένα μεμονωμένα κανάλια για άμεση μετάδοση δεδομένων μεταξύ κόμβων. Στο δίκτυο διακόπτη δικτύου, πριν από τη μεταφορά δεδομένων, είναι πάντοτε απαραίτητο να διεξαχθεί μια διαδικασία ένωσης στη διαδικασία της οποίας δημιουργείται το σύνθετο κανάλι (Εικ. 14).

Πακέτα μεταγωγής

Όταν μεταφέρετε τα πακέτα, όλα τα μηνύματα που μεταδίδονται από το χρήστη έχουν σπάσει στον κόμβο πηγής για σχετικά μικρά μέρη, που ονομάζονται συσκευασίες. Κάθε πακέτο παρέχεται με τον τίτλο, το οποίο υποδεικνύει τις πληροφορίες διεύθυνσης που απαιτούνται για την παροχή του πακέτου κόμβου προορισμού, καθώς και τον αριθμό συσκευασίας που θα χρησιμοποιηθεί από τον κόμβο προορισμού για να δημιουργήσετε ένα μήνυμα. Τα πακέτα μεταφέρονται στο δίκτυο ως ανεξάρτητα μπλοκ πληροφοριών. Οι διακόπτες δικτύου λαμβάνουν πακέτα από τους τελικούς κόμβους και με βάση τις πληροφορίες διεύθυνσης να τα μεταδίδουν μεταξύ τους και τελικά - ο κόμβος προορισμού (Εικ. 14).
και τα λοιπά.................