Μέθοδοι για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων στο φυσικό επίπεδο. Δίκτυα υπολογιστών διαλέξεων. Φυσικές θεωρητικές βάσεις δεδομένων
Κατά τη μετάδοση διακριτών δεδομένων μέσω των καναλιών επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται δύο κύριοι τύποι φυσικής κωδικοποίησης - με βάση ένα ημιτονοειδές σήμα φορέα και βασίζεται σε 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 έχουν αναλογική μορφή - ομιλία, τηλεοπτική εικόνα, έχουν εξουδετερωθεί από κανάλια επικοινωνίας σε μια διακριτή μορφή, δηλαδή, με τη μορφή μιας ακολουθίας μονάδων και μηδενικών. Η διαδικασία εκπροσώπησης αναλογικών πληροφοριών σε διακριτική φόρμα ονομάζεται διακριτή διαμόρφωση.Οι όροι "διαμόρφωση" και "κωδικοποίηση" χρησιμοποιούνται συχνά ως συνώνυμα.
Για Ψηφιακή κωδικοποίησηΟι διακριτές πληροφορίες 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 καθιστούν δυνατή την παρουσίαση δυαδικών δεδομένων είτε από όσπρια μιας ορισμένης πολικότητας, είτε μέρος του παλμού του peripad μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης.
Όταν χρησιμοποιείτε ορθογώνιους παλμούς για να μεταδώσουν διακριτά στοιχεία, είναι απαραίτητο να επιλέξετε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης, η οποία ταυτόχρονα πέτυχε αρκετούς σκοπούς: 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.
Τα δίκτυα χρησιμοποιούν το λεγόμενο 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). Οποιαδήποτε απότομη πτώση σήματος που ονομάζεται μπροστά-μπορεί να χρησιμεύσει ως καλή ένδειξη για να συγχρονίσει τον δέκτη με έναν πομπό. 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 του πλαισίου στο ρυθμιστικό διάλυμα και το απορρίπτει αμέσως όταν είναι δυνατόν. Σημάδι του λανθασμένου bit στο πλαίσιο.
Πιθανός κώδικας χωρίς επιστροφή στη μηδενική, πιθανή μέθοδος κωδικοποίησης, που ονομάζεται επίσης κωδικοποίηση χωρίς επιστροφή στο μηδέν (Μη. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ. προς την. 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 NRZPROST στην εφαρμογή, έχει καλό σφάλμα αναγνωρίσιμο (λόγω δύο 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.
Τη μέθοδο διπολικής κωδικοποίησης με εναλλακτική αναστροφή. Μία από τις τροποποιήσεις της μεθόδου που η μέθοδος είναι η μέθοδος διπολική κωδικοποίηση με εναλλακτικές αναστολείς (Διπολικός. Εναλλακτικό. Σημάδι. Αναστροφή., Ami.). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τρία επίπεδα δυνητικού, μηδενικού και θετικού. 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. 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 (Σήμα Παράβαση.). Στο Codeami δεν χρησιμοποιούνται δύο, αλλά τρία επίπεδα του σήματος στη γραμμή. Ένα πρόσθετο επίπεδο απαιτεί αύξηση της ισχύος του πομπού σχετικά με το 3DB για να εξασφαλιστεί η ίδια αξιοπιστία της λήψης των δυαδικών ψηφίων στη γραμμή, η οποία αποτελεί κοινό μειονέκτημα των κωδικών με πολλαπλές καταστάσεις του σήματος σε σύγκριση με τους κωδικούς που διαφέρουν μόνο σε δύο κράτη .
Πιθανός κώδικας με αναστροφή σε ένα. 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 για ένα (Μη. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ. προς την. Μηδέν. Με. Αυτά. 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 του σήματος και το σκοτάδι αναγνωρίζονται σταθερά.
Διπολικός κώδικας παλμούΕκτός από τους πιθανούς κωδικούς σε δίκτυα, οι κώδικες παλμών χρησιμοποιούνται όταν τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από έναν πλήρη παλμό ή μέρος του. Η απλούστερη περίπτωση αυτής της προσέγγισης είναι Διπολικός κώδικας παλμούστην οποία η μονάδα αντιπροσωπεύεται από έναν παλμό μιας πολικότητας και μηδενικού άλλου . 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 διαβίβαση όλων των μηδενικών ή μονάδων, η συχνότητα του κύριου αρμονικού του κώδικα θα είναι ίση με το NGZ, το οποίο είναι δύο φορές υψηλότερο από το κύριο αρμονικό του κωδικού NRZ τέσσερις φορές υψηλότερη από τη βασική αρμονική μετάδοση Codamimi μονάδες και μηδενικά. 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.Χρησιμοποιείται στην τεχνολογία. 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 με μια σταγόνα από χαμηλό επίπεδο σήματος σε υψηλή και μηδενική πτώση. 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 μετάδοσης ενός δυαδικών ψηφίων, ο κώδικας του Μάντσεστερ έχει καλές αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες. Η ζώνη μετάδοσης του κώδικα του Μάντσεστερ είναι ήδη από αυτή μιας διπολικής ώθησης. 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 του σήματος για τη μετάδοση δεδομένων και στο Manchester-Like.
Πιθανός κωδικός 2b 1q. Πιθανός κώδικας με τέσσερα επίπεδα σήματος για κωδικοποίηση δεδομένων. Αυτός ο κώδικας 2 σε 1Q., 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 των δυαδικών ψηφίων του -2,5V, το ζεύγος των δυαδικών ψηφίων 01, αποτελείται από το δυναμικό-0,833V, ζεύγος 11-παρατεταμένο + 0,833V και το ζεύγος 10 -Potential + 2.5V. Σε αυτή την περίπτωση, η μέθοδος κωδικοποίησης απαιτεί πρόσθετα μέτρα για την καταπολέμηση των μεγάλων αλληλουχιών των ίδιων 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 κωδικό 2b 1q μπορεί μία και την ίδια γραμμή να μεταδίδει δεδομένα δύο φορές πιο γρήγορα από τη χρήση codaminrzi. 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.
Λογική κωδικοποίησηΧρησιμοποιείται λογική κωδικοποίηση για τη βελτίωση των πιθανών κωδικών TENDEAMI, NRZII 2Q.1B. Η λογική κωδικοποίηση θα πρέπει να αντικαταστήσει τις μεγάλες ακολουθίες του bit, οδηγώντας σε σταθερό δυναμικό, μονάδες σύνδεσης. Όπως ήδη σημειώθηκε παραπάνω, δύο μέθοδοι είναι χαρακτηριστικές της λογικής κωδικοποίησης -. Υπερβολείς κωδικοί και διάλυση.
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 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 μετάδοση κωδικών 4B / 5V με ταχύτητα 100MB / με έναν πομπό 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:
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. Είναι συνήθως αρκετό να παρέχεται συγχρονισμός στα δύο επίπεδα και το πλαίσιο, ο πομπός και ο δέκτης ήταν σε θέση 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.Σε ασύγχρονη λειτουργία, κάθε byte δεδομένων συνοδεύεται από ειδικά σήματα "Έναρξη" και "STOP". 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.
Με τη σύγχρονη λειτουργία μετάδοσης, λείπουν τα δυαδικά ψηφία ανάμεσα σε κάθε ζεύγος bytes. συμπεράσματα
Κατά τη μετάδοση διακριτών δεδομένων στο κανάλι στενής συχνοτήτων στενής ζώνης που χρησιμοποιείται στην τηλεφωνία, οι πλέον κατάλληλες είναι οι πλέον κατάλληλες μέθοδοι διαμόρφωσης στις οποίες ο φορέας ημιτονοειδούς διαμορφώνεται με την αρχική αλληλουχία δυαδικών ψηφίων. Αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται από ειδικές συσκευές - μοντέλα.
Για τη μεταφορά δεδομένων χαμηλής ταχύτητας, εφαρμόζεται μια αλλαγή στη συχνότητα του φορέα sinusoid. Περισσότερα μόντεμ υψηλής ταχύτητας λειτουργούν σε συνδυασμένα μοντέλα διαμόρφωσης τετραγωνικής διαμόρφωσης (QAM), για τα οποία το 4 επίπεδο του πλάτους του φορέα ημιτονοειδούς και 8 επίπεδα της φάσης είναι χαρακτηριστική. Δεν χρησιμοποιούνται όλες οι πιθανές 32 φορές μεθόδους για τη μεταφορά δεδομένων, οι απαγορευμένοι συνδυασμοί σας επιτρέπουν να αναγνωρίζετε τα παραμορφωμένα δεδομένα στο φυσικό επίπεδο.
Στα κανάλια ευρυζωνικής επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται οι δυνατότητες, οι δυνατότητες και οι μέθοδοι κωδικοποίησης ώθησης χρησιμοποιούνται, στα οποία τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από διάφορα επίπεδα του μόνιμου δυναμικού του σήματος ή των πολικών του παλμού ή τουΕμπρός.
Όταν χρησιμοποιείτε πιθανούς κωδικούς, το έργο του συγχρονισμού του 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 κατάργησης του Επόμενο BIPT δεδομένων.
Ο πιο απλός 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 ώθησης είναι ένας κωδικός του Μάντσεστερ στην οποία οι πληροφορίες φέρουν την κατεύθυνση της πτώσης σήματος στη μέση κάθε τακτικής. Ο κώδικας του Μάντσεστερ χρησιμοποιείται σε τεχνολογίες EtherneTeKenging.
Για να βελτιωθούν οι ιδιότητες του δυνητικού κώδικα, χρησιμοποιούνται οι μέθοδοι λογικής κωδικοποίησης που αποκλείουν μεγάλες αλληλουχίες Zerule. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται:
Σχετικά με την εισαγωγή πλεονάζων δυαδικών ψηφίων στα δεδομένα πηγής (κωδίκους 4β / 5β) ·
Κλείστε τα δεδομένα πηγής (κωδίκους τύπου 2B τύπου 1q).
Οι βελτιωμένοι πιθανοί κώδικες έχουν ένα στενότερο φάσμα από την ώθηση, ώστε να χρησιμοποιούνται σε τεχνολογίες υψηλής ταχύτητας, όπως το FDDI, το Fasthernet, Gigabitethernet.
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 πηγής που πρέπει να μεταδοθούν μέσω της γραμμής επικοινωνίας μπορούν να είναι είτε διακριτές (εξόδου υπολογιστών) είτε αναλογική (εικόνα, τηλεοπτική εικόνα).
Η διακεκριμένη μετάδοση δεδομένων βασίζεται στη χρήση δύο τύπων φυσικής κωδικοποίησης:
α) αναλογική διαμόρφωση κατά την κωδικοποίηση πραγματοποιείται με την αλλαγή των παραμέτρων του ημιτονοειδούς σήματος φορέα.
β) Ψηφιακή κωδικοποίηση αλλάζοντας τα επίπεδα μιας ακολουθίας ορθογωνικών παλμών πληροφοριών.
Η αναλογική διαμόρφωση οδηγεί σε ένα φάσμα του προκύπτοντος σήματος ένα πολύ μικρότερο πλάτος παρά με την ψηφιακή κωδικοποίηση, με την ίδια ταχύτητα της μετάδοσης πληροφοριών, ωστόσο απαιτεί ένα πιο περίπλοκο και ακριβό όργανο.
Επί του παρόντος, τα αρχικά δεδομένα που έχουν ένα αναλογικό σχήμα μεταδίδονται όλο και περισσότερο μέσω διαύλων επικοινωνίας σε μια διακριτή μορφή (ως ακολουθία μονάδων και μηδενικών), δηλ. Διεξάγεται διακριτή διαμόρφωση αναλογικών σημάτων.
Αναλογική διαμόρφωση. Χρησιμοποιείται για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων μέσω καναλιών με μια στενή ταινία ζώνης, ένας τυπικός εκπρόσωπος του οποίου είναι ένα κανάλι συχνοτήτων τόνων που παρέχεται στους χρήστες του τηλεφώνου δικτύου. Σε αυτό το κανάλι, τα σήματα μεταδίδονται με συχνότητα 300 έως 3400 Hz, δηλ. Το εύρος ζώνης του είναι 3100 Hz. Μια τέτοια λωρίδα είναι αρκετά επαρκής για τη μετάδοση ομιλίας με αποδεκτή ποιότητα. Ο περιορισμός του εύρους ζώνης του τμήματος τόνου συνδέεται με τη χρήση σφραγίδων καναλιών και εξοπλισμού μεταγωγής σε τηλεφωνικά δίκτυα.
Πριν από τη μετάδοση διακριτών δεδομένων σχετικά με τη μεταδίδοντας πλευρά χρησιμοποιώντας έναν διαμορφωτή αποδιαμορφωτή (μόντεμ), γίνεται η διαμόρφωση των ημιτονοειδών φορέων της αρχικής αλληλουχίας των δυαδικών ψηφίων. Η αντίστροφη μετασχηματισμός (αποδιαμορφοποίηση) εκτελείται από το μόντεμ λήψης.
Τρεις τρόποι για τη μετατροπή ψηφιακών δεδομένων σε μια αναλογική μορφή ή τρεις μεθόδους αναλογικής διαμόρφωσης είναι δυνατές:
Διαμόρφωση εύρους, όταν μόνο το πλάτος των ημιτονοειδών ταλαντώσεων φορέα αλλάζει σύμφωνα με την αλληλουχία των μεταδιδόμενων ψηφίων πληροφοριών: για παράδειγμα, όταν μεταφέροντας τη μονάδα εύρους ταλάντωσης είναι μεγάλη και όταν το μηδέν αλλαζόταν - μικρό, ή το σήμα φορέα γενικά απουσιάζει ?
Διαμόρφωση συχνότητας, όταν, υπό τη δράση των διαμορφώσεων σημάτων (bits που μεταδίδονται), αλλάζει μόνο η συχνότητα των ημιτονοειδών ταλαντώσεων φορέα: για παράδειγμα, όταν μεταφέρεται μηδέν - χαμηλή και όταν η μονάδα μεταδίδεται - υψηλή.
Διαμόρφωση φάσεων, όταν, σύμφωνα με την αλληλουχία των μεταδιδόμενων ψηφίων πληροφοριών, μόνο η φάση των μεταφορικών ημιτονοειδών ταλαντώσεων: όταν μεταβεί από σήμα 1 στο σήμα 0 ή αντίστροφα, η φάση ποικίλλει 180 °. Στην καθαρή μορφή της, η διαμόρφωση πλάτους στην πράξη σπάνια χρησιμοποιείται λόγω της χαμηλής ανοσίας του θορύβου. Η διαμόρφωση συχνότητας δεν απαιτεί πολύπλοκα κυκλώματα σε μόντεμ και χρησιμοποιείται συνήθως σε μόντεμ χαμηλής ταχύτητας που λειτουργούν σε 300 ή 1.200 bits / s. Η αύξηση του ρυθμού μεταφοράς δεδομένων εξασφαλίζεται με τη χρήση μεθόδων συνδυασμένης διαμόρφωσης, πιο συχνά πλάτος σε συνδυασμό με φάση.
Αναλογική μέθοδος για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων παρέχει την ευρυζωνική μετάδοση χρησιμοποιώντας διαφορετικές συχνότητες φορέα σε ένα κανάλι. Αυτό εγγυάται την αλληλεπίδραση ενός μεγάλου αριθμού συνδρομητών (κάθε ζεύγος συνδρομητών λειτουργεί στη συχνότητα της).
Ψηφιακή κωδικοποίηση. Με ψηφιακές διακριτικές πληροφορίες κωδικοποίησης, χρησιμοποιούνται δύο τύποι κωδίκων:
α) πιθανοί κώδικες όταν εφαρμόζεται μόνο η αξία του δυναμικού σήματος για την εκπροσώπηση μονάδων πληροφόρησης και μηδενικά και οι διαφορές του δεν λαμβάνονται υπόψη ·
β) Κωδικοί παλμών όταν τα δυαδικά δεδομένα αντιπροσωπεύονται από τους παλμούς μιας ορισμένης πολικότητας ή του δυναμικού μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης.
Για τις μεθόδους ψηφιακής κωδικοποίησης διακριτών πληροφοριών κατά τη χρήση ορθογώνιων παλμών, τέτοιες απαιτήσεις παρουσιάζονται για να αντιπροσωπεύουν δυαδικά σήματα:
Εξασφαλίζοντας συγχρονισμό μεταξύ του πομπού και του δέκτη.
Εξασφαλίζοντας το μικρότερο πλάτος του αποτελέσματος του προκύπτοντος σήματος με την ίδια ταχύτητα bit (δεδομένου ότι το επιτρέπει ένα στενότερο φάσμα σημάτων
Έρευνα από το ίδιο εύρος ζώνης για την επίτευξη υψηλότερης ταχύτητας
μετάδοση δεδομένων) ·
Την ικανότητα αναγνώρισης σφαλμάτων στα μεταδιδόμενα δεδομένα ·
Σχετικά χαμηλό κόστος εφαρμογής.
Τα εργαλεία φυσικής στρώσης αναγνωρίζουν μόνο τα παραμορφωμένα δεδομένα (ανίχνευση σφαλμάτων), η οποία σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε χρόνο, αφού ο δέκτης, χωρίς να περιμένετε το πλήρες δωμάτιο του ληφθέντος πλαισίου στο buffer, το απορρίπτει αμέσως όταν αναγνωρίζει εσφαλμένα κομμάτια στο πλαίσιο. Μια πιο πολύπλοκη λειτουργία είναι μια διόρθωση των παραμορφωμένων δεδομένων - που εκτελούνται από πρωτόκολλα υψηλότερου επιπέδου: κανάλι, δίκτυο, μεταφορά ή εφαρμοστεί.
Ο συγχρονισμός του πομπού και του δέκτη είναι απαραίτητος για να γνωρίζει ο δέκτης ακριβώς σε ποιο σημείο πρέπει να διαβαστούν τα εισερχόμενα δεδομένα. Τα σήματα συγχρονισμού ρυθμίζουν τον δέκτη στο μήνυμα που μεταδίδεται και στηρίζει το συγχρονισμό του δέκτη με τα κομμάτια δεδομένων λήψης. Το πρόβλημα συγχρονισμού επιλύεται εύκολα κατά τη μετάδοση πληροφοριών για μικρές αποστάσεις (μεταξύ μπλοκ μέσα στον υπολογιστή, μεταξύ του υπολογιστή και του εκτυπωτή) χρησιμοποιώντας ένα ξεχωριστό σύνδεσμο tecture: οι πληροφορίες διαβάζονται μόνο κατά τη στιγμή του επόμενου παλμού ρολογιού. Στα δίκτυα υπολογιστών, αρνούνται να χρησιμοποιήσουν παλμούς τακτικής για δύο λόγους: Για χάρη των αγωγών εξοικονόμησης σε ακριβά καλώδια και λόγω της ανομοιογένειας των χαρακτηριστικών των αγωγών σε καλώδια (σε μεγάλες αποστάσεις, η ανώμαλη ποσοστό διάδοσης σήματος μπορεί να οδηγήσει στο Απόσταση των παλμών ρολογιού στη γραμμή τακτικής και τις παρορμήσεις πληροφοριών στην κύρια γραμμή, ως αποτέλεσμα, το bit δεδομένων θα παραλειφθεί ή θα διαβαστεί ξανά).
Επί του παρόντος, ο συγχρονισμός του πομπού και του δέκτη σε δίκτυα επιτυγχάνεται με τη χρήση αυτο-συγχρονιστικών κωδίκων (SC). Η κωδικοποίηση των μεταδιδόμενων δεδομένων χρησιμοποιώντας το SC είναι η παροχή κανονικών και συχνών αλλαγών (μεταβάσεις) των επιπέδων σήματος πληροφοριών στο κανάλι. Κάθε μετάβαση στάθμης σήματος από ψηλά έως χαμηλά ή αντίστροφα χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του δέκτη. Το καλύτερο θεωρείται ότι είναι ένα τέτοιο IC, το οποίο παρέχει μια μετάβαση επιπέδου σήματος τουλάχιστον μία φορά το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να λάβετε ένα κομμάτι πληροφοριών. Όσο πιο συχνά η μεταβάσεις του επιπέδου σήματος, τόσο πιο αξιόπιστα ο συγχρονισμός του δέκτη πραγματοποιείται και ο προσδιορισμός των ληφθέντων δυαδικών ψηφίων δεδομένων προσδιορίζεται πιο σίγουρος.
Αυτές οι απαιτήσεις για τις μεθόδους κωδικοποίησης ψηφιακών διακριτών πληροφοριών είναι σε κάποιο βαθμό αμοιβαία αντιφατικές, οπότε κάθε μία από τις υπό εξέταση μεθόδους κωδικοποίησης έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του σε σύγκριση με άλλους.
Αυτο-συγχρονισμένους κωδικούς. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα ακόλουθα SC:
Πιθανός κώδικας χωρίς να επιστρέψει στο μηδέν (NRZ - μη επιστροφή στο μηδέν).
Bipolar κώδικας παλμού (κωδικός RZ);
Κωδικός Μάντσεστερ.
Διπολικό κώδικα με αναστροφή εναλλασσόμενου επιπέδου.
Στο ΣΧ. 32 Εμφανίζει τα συστήματα κωδικοποίησης του μηνύματος 0101100 χρησιμοποιώντας αυτές τις SC.
Για τα χαρακτηριστικά και τη συγκριτική αξιολόγηση του Ηνωμένου Βασιλείου, χρησιμοποιούνται τέτοιοι δείκτες:
Επίπεδο (ποιότητα) συγχρονισμού.
Αξιοπιστία (εμπιστοσύνη) αναγνώρισης και κατανομής των ληφθέντων εντολών πληροφοριών.
Ο απαιτούμενος ρυθμός αλλαγής ταχύτητας στη γραμμή επικοινωνίας όταν χρησιμοποιείτε το SC, εάν έχει καθοριστεί το εύρος ζώνης της γραμμής.
Η πολυπλοκότητα (και, κατά συνέπεια, το κόστος) του εξοπλισμού που εφαρμόζει το SC.
Ο κωδικός NRZ χαρακτηρίζεται από απλότητα της κωδικοποίησης και χαμηλής αξίας κόστους. Έλαβε αυτό το όνομα, διότι κατά τη μετάδοση της σειράς των ίδιων ονομάτων του ίδιου ονόματος (μονάδες ή μηδενικά), το σήμα δεν επιστρέφει στο μηδέν κατά τη διάρκεια του ρολογιού, όπως συμβαίνει με άλλες μεθόδους κωδικοποίησης. Το επίπεδο σήματος παραμένει αμετάβλητο για κάθε σειρά, η οποία μειώνει σημαντικά την ποιότητα του συγχρονισμού και της αξιοπιστίας της αναγνώρισης των ληφθέντων δυαδικών ψηφίων (η αναντιστοιχία του χρονοδιακόπτη του δέκτη μπορεί να συμβεί σε σχέση με το εισερχόμενο σήμα και την καθυστερημένη έρευνα των γραμμών).
Για το S ^-CODE υπάρχει αναλογία
όπου το VI είναι η ταχύτητα αλλαγής στο επίπεδο σήματος στη γραμμή επικοινωνίας (BOD).
U2 - εύρος ζώνης επικοινωνίας (bit / s).
Εκτός από το γεγονός ότι ο κώδικας αυτός δεν έχει την ιδιότητα του αυτο-συγχρονισμού, έχει επίσης ένα διαφορετικό σοβαρό μειονέκτημα: η παρουσία συστατικού χαμηλής συχνότητας, η οποία προσεγγίζει το μηδέν όταν μεταδίδει μακρά σειρά μονάδων ή μηδενικών. Ως αποτέλεσμα, ο κωδικός NRZ σε καθαρή μορφή σε δίκτυα δεν χρησιμοποιείται. Οι διάφορες τροποποιήσεις του εφαρμόζονται, οι οποίες εξαλείφουν την κακή αυτοεπιπεδούμενη του κώδικα και την παρουσία ενός σταθερού συστατικού.
Ο κώδικας RZ ή ο διπολικός κώδικας παλμού (κώδικας με επιστροφή στο μηδέν), διακρίνεται από το γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της μετάδοσης ενός bit πληροφοριών, το επίπεδο σήματος αλλάζει δύο φορές, ανεξάρτητα από το αν μεταδίδεται η σειρά των δυαδικών ψηφίων του ίδιου ονόματος ή εναλλακτικά μεταβαλλόμενα κομμάτια. Η μονάδα αντιπροσωπεύεται από έναν παλμό μιας πολικότητας και το μηδέν είναι διαφορετικό. Κάθε ώθηση διαρκεί το μισό ρολόι. Αυτός ο κώδικας έχει εξαιρετικές αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες, αλλά το κόστος της εφαρμογής του είναι αρκετά υψηλό, καθώς είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί ο λόγος
Το φάσμα στον κώδικα RZ είναι ευρύτερο από αυτό των πιθανών κωδίκων. Λόγω του πολύ φαρδιού φάσματος, σπάνια χρησιμοποιείται.
Ο κώδικας του Μάντσεστερ παρέχει μια αλλαγή στο επίπεδο σήματος κατά την παρουσίαση κάθε bit και κατά τη μετάδοση της σειράς των ίδιων ονομάτων - διπλής αλλαγής. Όλοι χωρίζονται 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. Ο λόγος των ταχυτήτων για αυτόν τον κώδικα είναι:
Ο κώδικας του Μάντσεστερ έχει καλές αυτο-συγχρονιστικές ιδιότητες, καθώς το σήμα αλλάζει τουλάχιστον μία φορά ανά τακτική της μετάδοσης μιας παρτίδας δεδομένων. Το εύρος ζώνης του είναι ήδη από τον κώδικα RZ (κατά μέσο όρο ενάμισι φορές). Σε αντίθεση με έναν διπολικό κώδικα παλμού, όπου τα τρία επίπεδα του σήματος χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων (η οποία είναι μερικές φορές πολύ ανεπιθύμητη, για παράδειγμα, μόνο δύο καταστάσεις και το σκοτάδι αναγνωρίζονται σταθερά στα οπτικά καλώδια), σε κώδικα Μάντσεστερ - δύο επίπεδα.
Ο κώδικας του Μάντσεστερ χρησιμοποιείται ευρέως σε τεχνολογίες δακτυλίων Ethernet και Token.
Ο διπολικός κώδικας με εναλλακτικό επίπεδο αναστροφής (κωδικός AMI) είναι μία από τις τροποποιήσεις του κωδικού NRZ. Χρησιμοποιεί τρία επίπεδα πιθανών - αρνητικών, μηδέν και θετικών. Η μονάδα κωδικοποιείται ή θετικό δυναμικό ή αρνητικό. Η μηδενική κωδικοποίηση χρησιμοποιεί μηδενικό δυναμικό. Ο κώδικας έχει καλές ιδιότητες συγχρονισμού κατά τη μετάδοση της σειράς μονάδων, καθώς το δυναμικό κάθε νέας μονάδας είναι αντίθετο από το δυναμικό του προηγούμενου. Κατά τη διέλευση μιας σειράς μηδενικών, λείπει ο συγχρονισμός. Ο κωδικός AMI είναι σχετικά εύκολο να εφαρμοστεί. Για εκείνον 
Κατά τη μετάδοση διαφόρων συνδυασμών δυαδικών ψηφίων στη γραμμή, η χρήση του κώδικα AMI οδηγεί σε ένα στενότερο φάσμα του σήματος παρά για τον κωδικό NRZ και επομένως, σε υψηλότερο εύρος ζώνης της γραμμής.
Σημειώστε ότι οι βελτιωμένοι πιθανοί κωδικοί (εκσυγχρονισμένοι κώδικας του Μάντσεστερ και ο κώδικας AMI) έχουν ένα στενότερο φάσμα από το παλμικό, ώστε να χρησιμοποιούνται σε τεχνολογίες υψηλής ταχύτητας, για παράδειγμα, το FDDI, το Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.
Διακεκριμένη διαμόρφωση αναλογικών σημάτων. Όπως ήδη σημειώθηκε, μία από τις τάσεις της ανάπτυξης των σύγχρονων δικτύων υπολογιστών είναι η ψηφιοποίηση τους, δηλ. Η μετάδοση στην ψηφιακή μορφή σημάτων οποιασδήποτε φύσης. Οι πηγές αυτών των σημάτων μπορούν να είναι υπολογιστές (για διακριτά δεδομένα) ή συσκευές όπως τηλέφωνα, βιντεοκάμερες, εξοπλισμό αναπαραγωγής βίντεο και ήχου (για αναλογικά δεδομένα). Μέχρι πρόσφατα (πριν από την εμφάνιση των δικτύων ψηφιακών επικοινωνιών) στα εδαφικά δίκτυα, όλοι οι τύποι δεδομένων μεταδόθηκαν σε αναλογική μορφή και τα δεδομένα διακριτού υπολογιστή από το μόντεμ μετατράπηκαν σε αναλογική μορφή.
Ωστόσο, η διαβίβαση πληροφοριών σε αναλογική μορφή δεν βελτιώνει την ποιότητα των δεδομένων που ελήφθησαν εάν υπήρξε η σημαντική τους παραμόρφωση κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Ως εκ τούτου, μια ψηφιακή τεχνολογία που χρησιμοποιεί τη διακριτή διαμόρφωση των αναλογικών σημάτων έχει αντικατασταθεί από αναλογική τεχνική για την εγγραφή και τη μετάδοση ήχου και εικόνας.
Η διακριτή διαμόρφωση βασίζεται στη δειγματοληψία συνεχών σημάτων τόσο με πλάτος και το χρόνο. Μία από τις εκτεταμένες μεθόδους μετατροπής αναλογικών σημάτων στην ψηφιακή είναι η διαμόρφωση κώδικα ώθησης (ICM) που προτείνεται το 1938 Α.Η. Rivis (ΗΠΑ).
Όταν χρησιμοποιείτε το IRM, η διαδικασία μετατροπής περιλαμβάνει τρία στάδια: χαρτογράφηση, ποσοτικοποίηση και κωδικοποίηση (Εικ. 33).
Το πρώτο στάδιο είναι η οθόνη. Το πλάτος του αρχικού συνεχούς σήματος μετράται σε μια δεδομένη περίοδο, λόγω της οποίας συμβαίνει δειγματοληψία. Σε αυτό το στάδιο, ένα αναλογικό σήμα μετατρέπεται σε σήματα διαμόρφωσης σήματος (EAM). Η εκτέλεση της σκηνής βασίζεται στη θεωρία της χαρτογράφησης Nyquist Kotelnikov, η κύρια θέση της οποίας ορίζει: Εάν εμφανιστεί ένα αναλογικό σήμα (δηλαδή, φαίνεται με τη μορφή μιας ακολουθίας των διακριτών τιμών του) σε ένα κανονικό διάστημα με ένα κανονικό διάστημα με ένα Συχνότητα τουλάχιστον δύο φορές υψηλότερη συχνότητα του υψηλότερου αρμονικού Το φάσμα του αρχικού συνεχούς σήματος, η χαρτογράφηση θα περιέχει πληροφορίες επαρκείς για την επαναφορά του σήματος προέλευσης. Στην αναλογική τηλεφωνία, επιλέγεται μια σειρά από 300 έως 3400 Hz στην αναλογική τηλεφωνία, η οποία αρκεί για τη μετάδοση υψηλής ποιότητας όλων των μεγάλων αρμονικών των συνομιλητών. Επομένως, στα ψηφιακά δίκτυα, όπου η μέθοδος ICM εφαρμόζεται για τη μετάδοση φωνής, η συχνότητα οθόνης γίνεται ίση με 8000 Hz (αυτό είναι περισσότερο από 6800 Hz, το οποίο παρέχει κάποιο περιθώριο ποιότητας).
Στο στάδιο της ποσοτικοποίησης, κάθε σήμα δίνεται μια ποσοτικοποιημένη τιμή που αντιστοιχεί στο πλησιέστερο επίπεδο κβαντισμού. Το όλο φάσμα των μεταβολών στο πλάτος των σημάτων του ΕΑΜ διαιρείται σε επίπεδα 128 ή 256 ποσοτικοποίησης. Τα περισσότερα επίπεδα κβαντισμού, τόσο ακριβέστερα το πλάτος του EAM - το σήμα φαίνεται να είναι ένα ποσοστό ποσοτικοποιημένο επίπεδο.
Στο στάδιο κωδικοποίησης, κάθε ποσοτικοποιημένη οθόνη ρυθμίζεται σε μια αλληλογραφία 7-bit (εάν ο αριθμός των επιπέδων ποσοτικοποίησης είναι 128) ή 8-bit (με δυαδικό κώδικα 256 βαθμίδων). Στο ΣΧ. Το 33 δείχνει τα σήματα δυαδικών κώδικα 8 στοιχείων 00101011 που αντιστοιχούν σε ένα ποσοστό σήμα με επίπεδο 43. Όταν κωδικοποιεί με κωδικούς 7 στοιχείων, ο ρυθμός δεδομένων καναλιού θα πρέπει να είναι 56 kbps (αυτό είναι ένα προϊόν της συχνότητας οθόνης στο δυαδικό κώδικα bit ) και κατά την κωδικοποίηση κωδικών 8-4-44 kbps. Το πρότυπο είναι το ψηφιακό κανάλι 64 kbps, το οποίο ονομάζεται επίσης το στοιχειώδες κανάλι ψηφιακών τηλεφωνικών δικτύων.
Η συσκευή που εκτελεί τα καθορισμένα στάδια μετατροπής της αναλογικής αξίας σε έναν ψηφιακό κώδικα ονομάζεται αναλογικός σε ψηφιακός μετατροπέας (ADC). Στην πλευρά λήψης χρησιμοποιώντας έναν ψηφιακό αναλογικό μετατροπέα (DAC) διεξάγεται αντίστροφο μετασχηματισμό, δηλαδή μία αποδιαμόρφωση ψηφιοποιημένων πλάτη του συνεχούς σήματος γίνεται, αποκαθιστώντας την αρχική λειτουργία συνεχούς χρόνου.
Στα σύγχρονα δίκτυα ψηφιακών επικοινωνιών, χρησιμοποιούνται άλλες μέθοδοι διακριτής διαμόρφωσης, οι οποίες καθιστούν δυνατή την παρουσίαση φωνών σε πιο συμπαγή μορφή, για παράδειγμα, υπό τη μορφή αλληλουχίας 4ψήφια αριθμών. Αυτή η έννοια της μετατροπής των αναλογικών σημάτων σε ψηφιακή, στην οποία καλούνται τα ίδια τα σήματα και στη συνέχεια κωδικοποιούνται, αλλά μόνο οι αλλαγές τους κωδικοποιούνται και ο αριθμός των επιπέδων κβαντισμού είναι αποδεκτός το ίδιο. Προφανώς, μια τέτοια ιδέα σας επιτρέπει να μετατρέψετε σήματα με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Οι ψηφιακές μέθοδοι εγγραφής, αναπαραγωγής και διαβίβασης αναλογικών πληροφοριών παρέχουν τη δυνατότητα ελέγχου της αξιοπιστίας των δεδομένων από τα μέσα ή τα δεδομένα που λαμβάνονται μέσω της γραμμής δεδομένων. Για το σκοπό αυτό, οι ίδιες μέθοδοι ελέγχου χρησιμοποιούνται όπως για τα δεδομένα του υπολογιστή (βλέπε σημείο 4.9).
Η μετάδοση του συνεχούς σήματος στη διακριτή μορφή τοποθετεί αυστηρές απαιτήσεις για τον συγχρονισμό του δέκτη. Σε περίπτωση μη συμμόρφωσης με τη συγχρονικότητα, το αρχικό σήμα αποκαθίσταται λανθασμένα, ο οποίος οδηγεί σε φωνές ή τη μεταδοτική εικόνα. Εάν τα πλαίσια με φωνητικές μετρήσεις (ή άλλο ανάλογο) θα φτάσουν συγχρόνως, τότε η ποιότητα της φωνής μπορεί να είναι αρκετά υψηλή. Ωστόσο, στα δίκτυα υπολογιστών, το προσωπικό μπορεί να καθυστερήσει τόσο στους τελικούς κόμβους όσο και στις ενδιάμεσες συσκευές μεταγωγής (γέφυρες, διακόπτες, δρομολογητές), οι οποίες επηρεάζουν αρνητικά την ποιότητα της φωνής. Ως εκ τούτου, για τη μετάδοση υψηλής ποιότητας των ψηφιοποιημένων συνεχιζόμενων σημάτων, χρησιμοποιούνται ειδικά ψηφιακά δίκτυα (ISDN, ATM, ψηφιακά τηλεοπτικά δίκτυα, αν και χρησιμοποιούνται δίκτυα ρελέ πλαισίου για τη μετάδοση ενδοκοινοτικών τηλεφωνικών συνομιλιών, δεδομένου ότι οι καθυστερήσεις μεταφοράς πλαισίου σε αυτά είναι ενεργοποιημένες όρια.
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.
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.
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
- 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.
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.
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.
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.................