Lors de la transmission de données discrètes sur les canaux de communication, deux types de base de codage physique sont utilisés - basés sur un signal de support sinusoïdal et sur la base d'une séquence d'impulsions rectangulaires. La première façon est souvent appelée aussi modulationou alors modulation analogique,soulignant le fait que le codage est effectué en modifiant les paramètres du signal analogique. La deuxième façon est généralement appelée codage numérique.Ces méthodes se distinguent par la largeur du spectre du signal résultant et la complexité de l'équipement nécessaire à leur mise en œuvre.

Lorsque vous utilisez des impulsions rectangulaires, le spectre du signal résultant est obtenu assez large. Il n'est pas surprenant que vous vous rappeliez que le spectre de l'impulsion parfaite a une largeur infinie. L'utilisation de sinusoïdes conduit à un spectre d'une largeur beaucoup plus petite à la même vitesse de transmission d'informations. Cependant, la mise en œuvre de la modulation sinusoïdale nécessite un instrument plus complexe et plus coûteux que de mettre en œuvre des impulsions rectangulaires.

Actuellement, les données, ayant à l'origine une forme analogique - la parole, l'image de télévision, sont transmises à travers les canaux de communication sous une forme discrète, c'est-à-dire en tant que séquence d'unités et de zéros. Le processus de représentation des informations analogiques sous forme discrète est appelé modulation discrète.Les termes "modulation" et "codage" sont souvent utilisés comme synonymes.

2.2.1. Modulation analogique

La modulation analogique est utilisée pour transmettre des données discrètes sur des canaux avec une bande de bande étroite, dont un représentant typique est canal de fréquence tonaleréseaux téléphoniques publics fournis aux utilisateurs. La fréquence de fréquence typique de l'amplitude du canal de fréquence tonale est illustrée à la Fig. 2.12. Ce canal transmet des fréquences comprises entre 300 et 3400 Hz, sa largeur de bande est donc de 3100 Hz. Bien que la voix humaine ait un spectre beaucoup plus large - d'environ 100 Hz à 10 kHz, -Pour la qualité de transmission de la voix acceptable de 3100 Hz est une bonne solution. La limitation strictement de la bande passante du canal de tonalité est associée à l'utilisation d'un joint de canal et d'un équipement de commutation dans des réseaux téléphoniques.

2.2. Méthodes de transmission de données discrètes au niveau physique 133

Un dispositif qui effectue les fonctions de modulation de la sinusoïde de support sur le côté émetteur et la démodulation du côté de la réception, est appelée modem(démodulateur de modulateur).

Méthodes de modulation analogique

La modulation analogique est de cette manière codée physique, dans laquelle les informations sont codées en modifiant l'amplitude, la fréquence ou la phase du signal de fréquence de support sinusoïdal. Les principales méthodes de la modulation analogique sont illustrées à la Fig. 2.13. Dans le diagramme (Fig. 2.13, mais)la séquence des informations initiales est indiquée, représentée par des potentiels de haut niveau pour une unité logique et le potentiel de niveau zéro pour zéro logique. Cette méthode de codage s'appelle un code potentiel, qui est souvent utilisé pour transmettre des données entre les blocs d'ordinateur.

Pour la modulation d'amplitude(Fig. 2.13, 6) pour une unité logique, un niveau de l'amplitude des sinusoïdes de fréquence porteuse est sélectionné et pour le zéro logique - l'autre. Cette méthode est rarement utilisée dans sa forme pure dans la pratique en raison d'une immunité à faible bruit, mais est souvent utilisée conjointement avec une autre modulation de type de modulation.

Pour modulation de fréquence(Fig. 2.13, C) Les valeurs 0 et 1 des données initiales sont transmises par des sinusoïdes avec des fréquences différentes - FO et FI. Cette méthode de modulation ne nécessite pas de circuits complexes en modems et est généralement utilisé dans des modems à basse vitesse fonctionnant à 300 ou 1200 bits / s vitesses.

Pour modulation de phase(Fig. 2.13, D) Les valeurs de données 0 et 1 correspondent aux signaux de la même fréquence, mais avec des phases différentes, par exemple 0 et 180 degrés ou 0,90 180 et 270 degrés.

Dans les modems à grande vitesse, des méthodes de modulation combinées sont souvent utilisées, en règle générale, d'amplitude en combinaison avec la phase.

Chapitre 2. Principes de base de la transmission de données discrètes

Spectre du signal modulé

Le spectre du signal modulé résultant dépend du type de modulation et du taux de modulation, c'est-à-dire le taux de transmission souhaité des bits des informations source.

Considérons d'abord le spectre du signal avec codage potentiel. Laissez l'unité logique codée par le potentiel positif et le zéro logique - le potentiel négatif de la même valeur. Pour simplifier les calculs, supposons que les informations consistent en une séquence infinie d'unités alternées et de zéros, comme illustré à la Fig. 2.13, mais.Notez que dans ce cas, les valeurs du DBO et des bits sont coïncides par seconde.

Pour le codage potentiel, le spectre est directement obtenu à partir de formules de Fourier pour une fonction périodique. Si des données discrètes sont transmises au débit bit n bit / s, le spectre consiste en un composant constant de la fréquence zéro et une gamme infinie d'harmoniques avec des fréquences fo, 3fo, 5fo, 7fo, ..., où fo \u003d n / 2 . Les amplitudes de ces harmoniques diminuent assez lentement - avec des coefficients de 1/3, 1 / 5,1 / 7, ... de l'amplitude de l'harmonica fo (Fig. 2.14, mais).En conséquence, le spectre du code potentiel nécessite une large bande passante pour une transmission de haute qualité. De plus, il est nécessaire de considérer que le spectre réel du signal change constamment en fonction desquels les données sont transmises sur la ligne de communication. Par exemple, le transfert d'une longue séquence de zéros ou d'unités déplace le spectre vers les basses fréquences, et dans le cas extrême, lorsque les données transmises ne consistent que d'unités (ou uniquement à partir de zéros), le spectre est constitué de fréquence zéro harmonique. Lorsque vous transférez des unités alternées et des zéros, le composant constant est absent. Par conséquent, le spectre du signal résultant du code potentiel au cours de la transmission de données arbitraires occupe une bande d'une certaine quantité proche de 0 Hz, à environ 7fo (harmoniques avec des fréquences supérieures à 7FO peut être négligée en raison de leur petite contribution à la personne résultante. signal). Pour un canal de fréquence de tonalité, la limite supérieure du codage potentiel est obtenue pour le débit de données de 971 bits, et le fond est inacceptable pour toutes les vitesses, car la largeur de bande de canal commence par 300 Hz. En conséquence, les codes potentiels sur les canaux de fréquence tonale ne sont jamais utilisés.

2.2. Méthodes de transmission de données discrètes au niveau physique 135

Avec modulation d'amplitude, le spectre est constitué des sinusoïdes de la fréquence porteuse FC et de deux harmoniques latérales: (FC + FM) et (FC - FM), où FM est la fréquence de modification du paramètre d'information de la sinusoïde, qui coïncide avec le Taux de transfert de données lors de l'utilisation de deux niveaux d'amplitude (Fig. 2.14, 6). Fréquence F m Spécifie la largeur de bande de la ligne sur cette méthode de codage. Avec une petite fréquence de modulation, la largeur du spectre de signal sera également petite (égale à 2f m), de sorte que les signaux ne seront pas déformés par la ligne si sa bande passante est supérieure ou égale à 2f m. Pour un canal de canal de tonalité, cette méthode de modulation est acceptable à un taux de transfert de données inférieur à 3100/2 \u003d 1550 bits. Si 4 niveaux d'amplitude sont utilisés pour représenter des données, la bande passante du canal augmente à 3100 bits / s.

Avec la modulation de phase et de fréquence, le spectre des signaux est obtenu plus complexe que lorsque la modulation de l'amplitude, car les harmoniques latérales sont formées ici plus de deux, mais elles sont également positionnées symétriquement par rapport à la fréquence principale du support et leurs amplitudes diminuent rapidement. Par conséquent, ces types de modulation conviennent également bien à la transmission de données sur le canal de la fréquence tonale.

Les méthodes de modulation combinées sont utilisées pour augmenter le taux de transfert de données. Les méthodes sont les plus courantes modulation d'amplitude en quadrature (modulation d'amplitude de la quadrature, QAM).Ces méthodes sont basées sur une combinaison de modulation de phase avec 8 valeurs de valeurs de déphasage et de modulation d'amplitude avec 4 niveaux d'amplitude. Cependant, toutes les combinaisons de signaux de 32 possibles sont utilisées. Par exemple, dans les codes Trellisales combinaisons toutes les 6, 7 ou 8 sont autorisées à représenter les données source et les combinaisons restantes sont interdites. Une telle redondance codante est nécessaire pour la reconnaissance par le modem des signaux erronés, qui sont une conséquence de la distorsion due à des interférences, qui sur les canaux téléphoniques, en particulier commutées, sont très importantes sur l'amplitude et le temps durable.

2.2.2. Codage numérique

Avec le codage numérique des informations discrètes, des codes potentiels et impulsionnels sont utilisés.

Dans les codes potentiels pour représenter des unités logiques et des zéros, seule la valeur du potentiel de signal est utilisée et ses différentiels qui forment des impulsions complètes ne sont pas pris en compte. Les codes d'impulsion permettent des données binaires par des impulsions d'une certaine polarité ou une partie de l'impulsion - la chute du potentiel d'une certaine direction.

Conditions requises pour les méthodes de codage numérique

Lorsque vous utilisez des impulsions rectangulaires pour transmettre des informations discrètes, il est nécessaire de choisir cette méthode de codage, ce qui permettrait simultanément plusieurs objectifs:

Avait la plus petite largeur du signal résultant au même débit de bits;

Synchronisation fournie entre l'émetteur et le récepteur;

Possédait la capacité de reconnaître les erreurs;

Il possédait un faible coût de mise en œuvre.

136 Chapitre 2 Principes de base de la transmission de données discrète

Un spectre plus étroit de signaux permet une seule et même ligne (de la même bande passante) d'atteindre un taux de transfert de données plus élevé. De plus, la nécessité de l'absence d'un composant constant est souvent présentée au spectre du signal, c'est-à-dire la présence de courant continu entre l'émetteur et le récepteur. En particulier, l'utilisation de divers systèmes de transformateur jonction galvaniqueempêche le passage de DC.

La synchronisation de l'émetteur et du récepteur est nécessaire de manière à ce que le récepteur sache exactement à quel moment il est nécessaire de lire de nouvelles informations à partir de la ligne de communication. Ce problème dans les réseaux est plus compliqué que lors de l'échange de données entre appareils étroitement localisés, par exemple, entre les blocs de l'ordinateur ou entre l'ordinateur et l'imprimante. Dans de petites distances, un schéma est basé sur une ligne de tacting séparée (Fig. 2.15), de sorte que les informations sont retirées de la ligne de données uniquement au moment de l'impulsion d'horloge. Dans les réseaux, l'utilisation de ce régime provoque des difficultés dues à l'inhomogénéité des caractéristiques des conducteurs des câbles. À de longues distances, l'inégalation du taux de propagation de signal peut entraîner le fait que l'impulsion d'horloge atteindra une fois plus tard ou plus tôt que le signal de données correspondant que les bits de données manquez ou lisez à nouveau. Une autre raison pour laquelle les réseaux refusent d'utiliser des impulsions de tacting permet d'économiser des conducteurs dans des câbles coûteux.

Par conséquent, les soi-disant réseaux sont utilisés dans les réseaux. codes auto-synchronisants,les signaux dont sont portés sur l'émetteur de l'indication dont il est nécessaire de reconnaître le bit suivant (ou plusieurs bits, si le code est orienté par plus de deux états de signal). Tout différentiel de signal acéré est la soi-disant avant - peut servir de bonne indication pour synchroniser le récepteur avec l'émetteur.

Lors de l'utilisation d'une sinusoïde comme signal de support, le code résultant a une propriété de synchronisation auto-synchronisation, car la modification de l'amplitude de la fréquence de support permet au récepteur de déterminer le moment de l'apparition du code d'entrée.

La reconnaissance et la correction des données déformées sont difficiles à mettre en œuvre les outils de couche physique, de sorte que les protocoles sous-jacents à ces travaux sont le plus souvent pris: canal, réseau, transport ou appliqué. D'autre part, la reconnaissance d'erreur au niveau physique sauve du temps, car le récepteur n'attend pas un cadre complet sur le tampon et le rejette immédiatement lors de la reconnaissance des bits erronés à l'intérieur du cadre.

Les exigences relatives aux méthodes de codage sont mutuellement contradictoires. Par conséquent, chacune des méthodes populaires de codage numérique à l'examen ci-dessous présente ses avantages et ses inconvénients par rapport aux autres.

______________________________2.2. Méthodes de transmission de données discret mais physique_______137

Code potentiel sans retourner à zéro

En figue. 2.16, et déjà mentionné une méthode antérieure de codage potentiel, également appelée codage sans retourner à zéro (sans retour à zéro, NRZ).Ce dernier nom reflète le fait que lors de la transmission de la séquence d'unités, le signal ne revient pas à zéro pendant l'horloge (comme nous le verrons ci-dessous, dans d'autres méthodes de codage, le retour à zéro dans ce cas se produit). La méthode NRZ est facile à mettre en œuvre, a une bonne erreur reconnaissable (en raison de deux potentiels nettement différents), mais n'a pas la propriété de Self-Cry. Lors du transfert d'une longue séquence d'unités ou de zéros, le signal de la ligne ne change pas, le récepteur est donc privé de la possibilité de déterminer l'heure à laquelle vous devez lire les données. Même avec la présence d'un générateur d'horloge de haute précision, le récepteur peut être confondu avec le moment de l'élimination des données, car les fréquences de deux générateurs ne sont jamais complètement identiques. Par conséquent, à grande vitesse d'échange de données et de séquences longues d'unités ou de zéros, une petite inadéquation des fréquences d'horloge peut entraîner une erreur dans une horloge entière et, en conséquence, la lecture des bits incorrects.

Un autre inconvénient sérieux de la méthode NRZ est la présence d'un composant basse fréquence, qui s'approche de zéro lors de la transmission de longues séquences d'unités ou de zéros. À cause de cela, de nombreux canaux de communication, ne fournissant pas

138 Chapitre 2 Principes de base de la transmission de données discrète

la connexion galvanique directe entre le récepteur et la source n'est pas prise en charge par ce type de codage. En conséquence, sous une forme pure, le code NRZ dans les réseaux n'est pas utilisé. Néanmoins, ses diverses modifications sont utilisées, dans lesquelles elles sont éliminées à la fois une faible auto-aluminisation du code NRZ et la présence d'un composant constant. L'attractivité du code NRZ, en raison de laquelle il est logique de l'améliorer, consiste en une fréquence suffisamment basse de l'harmonique principal, qui est égal à N / 2 Hz, comme indiqué dans la section précédente. D'autres méthodes de codage, telles que Manchester, l'harmonique principal a une fréquence plus élevée.

Méthode de codage bipolaire avec inversion alternative

L'une des modifications de la méthode NRZ est la méthode inversion d'alternance bipolaire, AMI).Dans cette méthode (Fig. 2.16, 6) trois niveaux de potentiel sont utilisés - négatif, zéro et positif. Pour coder un zéro logique, un potentiel zéro est utilisé et l'unité logique est codée soit par potentiel positif, soit négative, tandis que le potentiel de chaque nouvelle unité est opposé au potentiel de la précédente.

Le code AMI élimine partiellement les problèmes du composant constant et l'absence de synchronisation auto-synchronisée inhérente au code NRZ. Cela se produit lors de la transmission de longues séquences d'unités. Dans ces cas, le signal sur la ligne est une séquence d'impulsions gerculaires avec le même spectre que le code NRZ transmettant des zéros et des unités alternatifs, c'est-à-dire sans composant constant et avec le harmonique principal de N / 2 Hz (où n est le débit binaire). Les séquences de Zeros longues sont également dangereuses pour le code AMI, quant au code NRZ, le signal est dégénéré dans le potentiel constant d'une amplitude zéro. Par conséquent, le code AMI nécessite une amélioration supplémentaire, bien que la tâche soit simplifiée - il reste à gérer uniquement avec les séquences de zéros.

En général, pour diverses combinaisons de bits sur la ligne, l'utilisation d'un code AMI conduit à un spectre plus étroit du signal que pour le code NRZ, ce qui signifie que la largeur de bande la plus élevée de la ligne. Par exemple, lors du transfert d'unités alternées et de zéros, la principale harmonique de FO a une fréquence de N / 4 Hz. Le code AMI fournit également certaines possibilités de reconnaissance des signaux erronés. Ainsi, la violation de la stricte alternance de la polarité des signaux parle d'une fausse impulsion ou de disparition de la ligne de la bonne impulsion. Le signal avec une polarité incorrecte est appelé signal interdit (violation du signal).

Dans le code AMI, pas deux, mais trois niveaux du signal sur la ligne sont utilisés. Le niveau supplémentaire nécessite une augmentation de la puissance de l'émetteur d'environ 3 dB afin de fournir la même fiabilité des bits sur la ligne, qui est un inconvénient commun de codes avec plusieurs états du signal par rapport aux codes qui distinguent seulement deux états.

Code potentiel avec inversion pour l'unité

Il existe un code similaire à AMI, mais seulement avec deux niveaux de signal. Lors de la transmission de zéro, il transmet le potentiel installé dans le tact précédent (c'est-à-dire qui ne le change pas) et lorsque l'unité est transmise, le potentiel est inversé à l'opposé. Ce code est appelé code potentiel avec inversion à un

2.2. Méthodes de transmission de données discrètes au niveau physique 139

(Non retour à zéro avec ONS inversé, NRZI).Ce code est pratique dans les cas où l'utilisation d'un troisième niveau de signal est très indésirable, par exemple, dans des câbles optiques, où deux états de signal sont reconnus de manière stable - lumière et obscurité. Pour améliorer les codes potentiels similaires à AMI et NRZI, deux méthodes sont utilisées. La première méthode est basée sur l'ajout d'un excès de bits au code source contenant des unités logiques. Évidemment, dans ce cas, les séquences de zéros longues sont interrompues et le code devient auto-synchronisant pour toutes les données transmises. Le composant constant disparaît, ce qui signifie que le spectre du signal est encore plus rétréci. Mais cette méthode réduit la largeur de bande de la ligne utile, car les unités excédentaires d'informations utilisateur ne sont pas effectuées. Une autre méthode est basée sur l'agitation préliminaire des informations source de manière à ce que la probabilité de l'apparition des unités et des zéros sur la ligne soit proches. Les périphériques ou les blocs qui effectuent une telle opération sont appelés scramblera(Scramble - Dump, Assemblée erratique). Dans le litige en brouillage, un algorithme bien connu est utilisé, donc le récepteur, ayant reçu des données binaires, les transmet à deskelectler,qui restaure la séquence de lots initiale. L'excès de bits ne sont pas transmis sur la ligne. Les deux méthodes font référence à la codage logique et non physique, car la forme de signaux sur la ligne n'est pas définie. De plus en détail, ils sont étudiés dans la section suivante.

Code pouls bipolaire

Outre les codes potentiels des réseaux, des codes d'impulsion sont utilisés lorsque les données sont représentées par une impulsion complète ou une partie de celui-ci à l'avant. Le cas le plus simple de cette approche est code pouls bipolairedans lequel l'unité est représentée par une impulsion d'une polarité et zéro - une autre (Fig. 2.16, dans).Chaque impulsion dure la moitié de l'horloge. Ce code a d'excellentes propriétés auto-synchronisantes, mais le composant constant peut être présent, par exemple, lors de la transmission d'une séquence longue d'unités ou de zéros. De plus, le spectre est plus large que celui des codes potentiels. Ainsi, lors de la transmission de zéros ou de tous les unités, la fréquence du harmonique principal du code sera égale à N Hz, qui est deux fois supérieure à la harmonique de base du code NRZ et quatre fois supérieure à l'harmonique de base du code AMI. pendant la transmission d'unités alternées et de zéros. En raison du spectre trop large, le code pouls bipolaire est rarement utilisé.

Code Manchester

Dans les réseaux locaux, jusqu'à récemment, la méthode de codage la plus courante était la soi-disant code Manchester(Fig. 2.16, D). Il est utilisé dans les technologies de l'anneau Ethernet et de jeton.

Dans le code de Manchester pour les unités de codage et les zéros, une différence de potentiel est utilisée, c'est-à-dire le front d'impulsion. Avec le codage Manchester, chaque tact est divisé en deux parties. Les informations sont codées par des gouttes potentielles survenant au milieu de chaque tact. L'unité est codée par une chute d'un niveau de signal bas à une différence élevée et inverse zéro. Au début de chaque horloge, une différence de service peut se produire si vous devez présenter plusieurs unités ou zéros d'affilée. Étant donné que le signal change au moins une fois par tact de transfert d'un bit de données, le code de Manchester a bien

140 Chapitre 2 Principes de base de la transmission de données discrète_____________________________________________

propriétés auto-synchronisantes. La bande de transmission du code de Manchester est déjà égale à celle d'une impulsion bipolaire. Il n'a pas non plus de composant constant et le principal harmonique dans le pire des cas (lors de la transmission d'une séquence d'unités ou de zéros) a une fréquence de N Hz, et dans le meilleur (lors de la transmission d'unités alternatives et de zéros), il est égal à N / 2 Hz, ainsi que des codes AMI ou NRZ. En moyenne, la largeur de la bande de codes Manchester est d'une fois et demie déjà que celle d'un code d'impulsion bipolaire, et l'harmonique principal fluctue près de la valeur de 3N / 4. Le code Manchester a un autre avantage sur un code pouls bipolaire. Dans ces derniers, trois niveaux du signal sont utilisés pour transférer des données et à Manchester - deux.

Code potentiel 2b1q.

En figue. 2.16, rÉ.le code potentiel est affiché avec quatre niveaux de signal pour codage de données. Ce code 2b1q.le nom qui reflète son essence - tous les deux bits (2b) sont transmis en une horloge par un signal comportant quatre états (1q). La paire de bits 00 correspond au potentiel de -2,5 V, la paire de bits 01 correspond au potentiel -0.833 V, paire et - potentiel +0,833 V et paire 10 - potentiel +2,5 V. Dans ce cas, La méthode de codage nécessite des mesures supplémentaires pour lutter contre de longues séquences de paires de bits identiques, car le signal se transforme en un composant constant. En cas d'alternance accidentelle, le spectre du signal est déjà déjà supérieur à celui du code NRZ, car avec la même vitesse de bit, la durée de l'horloge est doublée. Ainsi, en utilisant le code 2V1Q, il est possible de transmettre des données de la même ligne deux fois plus rapidement que d'utiliser un code AMI ou NRZI. Toutefois, pour sa mise en œuvre, la puissance de l'émetteur devrait être plus élevée de sorte que quatre niveaux varient clairement par le récepteur sur le fond des interférences.

2.2.3. Codage logique

Le codage logique est utilisé pour améliorer les codes potentiels d'AMI, NRZI ou 2Q1B. Le codage logique doit remplacer les séquences longues du bit, entraînant un potentiel constant, des unités de branchement. Comme indiqué ci-dessus, deux méthodes sont caractérisées pour le codage logique - les codes redondants et le décalage.

Codes en excès

Codes en excèsbasé sur la partition de la séquence initiale des bits sur des portions, qui sont souvent appelées symboles. Ensuite, chaque symbole de source est remplacé par un nouveau, ce qui a un montant supérieur à la source. Par exemple, le code logique 4V / 5b utilisé dans FDDI et Fast Ethernet Technologies remplace les symboles source de 4 bits d'une longueur de 5 bits. Étant donné que les caractères résultants contiennent des bits redondants, le nombre total de combinaisons de bits est supérieur à celui de la source. Ainsi, dans Code 4B / 5V, les caractères résultants peuvent contenir des combinaisons 32 bits, tandis que les caractères source ne sont que 16. Par conséquent, dans le code résultant, 16 combinaisons de ces combinaisons peuvent être sélectionnées ne contenant pas de grand nombre de zéros et de la du repos codes interdits (violation du code).En plus d'éliminer le composant constant et de donner le code de synchronisation auto-synchronisation, des codes redondants permettent

2.2. Méthodes de transmission de données discrètes au niveau physique 141

le récepteur reconnaît des bits déformés. Si le récepteur accepte le code interdit, cela signifie que le signal s'est produit sur la ligne.

La conformité des codes de 4b / 5b résultants et résultants est présentée ci-dessous.

Le code 4B / 5V est ensuite transmis sur la ligne à l'aide de codage physique selon l'une des méthodes de codage potentiel, sensible uniquement aux séquences de zéros longues. Symboles de code 4B / 5B 5 bits Rassemblez qu'avec toute combinaison de la ligne, plus de trois zéros sont dans une rangée.

La lettre du nom du code signifie que le signal élémentaire a 2 états - de l'anglais binaire - binaire. Il existe également des codes et trois états du signal, par exemple, dans Code 8B / 6T pour coder 8 bits d'informations source, utilisent le code de B de signaux B, chacun ayant trois états. La redondance du code 8B / 6T est supérieure à 4B / 5b Code, car 256 codes source représentent 3 6 \u003d 729 caractères résultant.

L'utilisation de la table de transcodage est une opération très simple. Cette approche ne complique pas les adaptateurs réseau et les blocs d'interface des commutateurs et des routeurs.

Pour assurer la largeur de bande spécifiée de la ligne, l'émetteur utilisant le code en excès devrait fonctionner avec une fréquence d'horloge accrue. Ainsi, pour le transfert de codes 4B / 5V à une vitesse de 100 Mo / s, l'émetteur doit fonctionner avec une fréquence d'horloge de 125 MHz. Dans le même temps, le spectre du signal sur la ligne est en expansion par rapport au cas lorsque la ligne est transmise, pas en surpoids. Néanmoins, le spectre de l'excès de code potentiel est déjà le spectre du code de Manchester, qui justifie la phase supplémentaire de codage logique, ainsi que le fonctionnement du récepteur et de l'émetteur à une fréquence d'horloge accrue.

Brouillage

Mélanger les données par Scrambler avant de les transmettre à une ligne à l'aide d'un code potentiel est une autre façon de coder logique.

Les méthodes de brouillage doivent bombarder le code résultant basé sur les bits du code source et le bit résultant du code résultant obtenu dans des horloges précédentes. Par exemple, Scrambler peut implémenter le ratio suivant:

BI-AI 8 BI-Z F BI. cinq ,

où BI est un chiffre binaire du code résultant obtenu sur la I-M du travail Scrambler, un chiffre binaire du code source entrant dans le tactage I-M

142 Chapitre 2 Principes de base de la transmission de données discrète

entrée de Scrumbler, B ^ Z et B T.5 - Les chiffres binaires du code résultant obtenu sur les séances d'entraînement des brouillants précédents, respectivement, 3 et 5 fois l'horloge actuelle, 0 est une opération excluant ou (addition au module 2).

Par exemple, pour la séquence d'origine de 110110000001, le tableau d'affichage donnera le code résultant suivant:

bI \u003d AI - 1 (les trois premiers chiffres du code résultant coïncideront avec l'original, comme il n'y a pas besoin de chiffres précédents)

Ainsi, une séquence de 110001101111 apparaîtra à la sortie du bois d'affichage, dans laquelle il n'y a pas de séquence de six zéros présents dans le code source.

Après avoir reçu la séquence résultante, le récepteur le transmet au Descrambler, qui restaure la séquence initiale en fonction de la relation inverse:

Différents algorithmes de brouillage se distinguent par le nombre de termes donnant un chiffre du code résultant et le décalage entre les termes. Ainsi, dans les réseaux RNIS, lors du transfert de données du réseau vers l'abonné, il est utilisé pour convertir avec des décalages dans des positions 5 et 23 et lorsque le transfert de données de l'abonné au réseau - avec des positions de 18 et 23.

Il existe également des méthodes simples de lutte contre les séquences d'unités, également imputables à la classe de décalage.

Pour améliorer le code AMI bipolaire, deux méthodes sont utilisées en fonction de la distorsion artificielle de la séquence de zéros de caractères interdites.

En figue. 2.17 Affiche l'utilisation de la méthode B8ZS (Bipolaire avec substitution de 8 zéros) et la méthode HDB3 (bipolaire haute densité 3-zeros) pour ajuster le code AMI. Le code source consiste en deux longues séquences de zéros: dans le premier cas - sur 8 et dans la seconde sur 5.

Le code B8ZS ne corrige que des séquences composées de 8 zéros. Pour ce faire, après les trois premiers zéros, au lieu des cinq derniers zéros insère cinq chiffres: V-1 * -0-V-1 *. V Ici note une unité d'unité pour un tacle de polarité donné, c'est-à-dire un signal qui ne modifie pas la polarité de l'unité précédente, 1 * - l'unité de signal de la polarité correcte et le signe d'étoile note que

2.2. Méthodes de transmission de données discrètes au niveau physique 143

le fait que dans le code source de ce tact n'était pas une unité, mais zéro. En conséquence, sur 8 punaises, le récepteur observe 2 distorsion - il est très peu probable que cela soit arrivé à cause de bruit sur la ligne ou d'autres défaillances de transmission. Par conséquent, le récepteur considère que ces violations avec un codage de 8 zéros consécutifs et après réception leur remplace aux 8 zéros initiaux. Le code B8ZS est construit de sorte que son composant constant soit zéro avec toutes les séquences de chiffres binaires.

Le code HDB3 corrige chaque zéro consécutif dans la séquence d'origine. Les règles de formation du code HDB3 sont plus complexes que le code B8ZS. Chaque point zéro est remplacé par quatre signaux dans lesquels il y a un signal V. Pour supprimer le composant constant de la polarité du signal V alternatif avec des remplacements consécutifs. De plus, deux échantillons de codes à quatre temps sont utilisés pour remplacer. Si le code source contient un nombre impair d'unités, la séquence OOV est utilisée et si le nombre d'unités était même - séquence 1 * OOV.

Les codes potentiels améliorés ont une bande passante assez étroite pour toutes les séquences d'unités et de zéros que l'on trouve dans les données transmises. En figue. 2.18 Affiche les spectres des signaux de différents codes obtenus lors de la transmission de données arbitraires dans lesquelles diverses combinaisons de zéros et d'unités dans le code source sont également bien. Lorsque vous construisez des graphiques, le spectre moyenné pour tous les ensembles possibles de séquences source. Naturellement, les codes résultants peuvent également avoir une distribution différente de zéros et d'unités. De la Fig. 2.18 On peut voir que le code NRZ potentiel a un bon spectre avec un inconvénient - il a un composant constant. Les codes obtenus éventuellement par codage logique ont un spectre plus étroit que Manchester, même avec une fréquence d'horloge accrue (sur la figure, le spectre de code 4B / 5b doit être à peu près coïntement avec le code B8ZS, mais il a déplacé

144 Bases GLOVO2 de la transmission de données discrète

dans la zone de fréquence supérieure, la fréquence d'horloge est augmentée de 1/4 par rapport à d'autres codes). Ceci explique l'utilisation de codes potentiels redondants et de brouillage dans les technologies modernes telles que FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, RNIS, etc. au lieu de la codage de Manchester et du pouls bipolaire.

2.2.4. Modulation discrète des signaux analogiques

L'une des principales tendances du développement des technologies de réseau est le transfert de données discrètes et analogiques sur un réseau sur un réseau. Les sources de données discrètes sont des ordinateurs et d'autres périphériques informatiques, et les sources de données analogiques sont des périphériques tels que des téléphones, des caméscopes, des équipements de reproduction de son et de vidéos. Aux premières étapes consistant à résoudre ce problème dans des réseaux territoriaux, tous les types de données ont été transmis sous forme analogique, tandis que discret à travers leurs données informatiques de caractère a été convertie en une forme analogique à l'aide de modems.

Toutefois, en tant que technique de retrait et de transmission de données analogiques, il s'est avéré que la transmission d'entre elles sous forme analogique n'améliore pas la qualité des données prises à l'autre extrémité si elles sont considérablement déformées pendant la transmission. Le signal analogique lui-même ne donne aucune instruction sur laquelle la distorsion est survenue, ni comment le réparer, car le formulaire de signal peut être tout, comprenant de la même manière que le récepteur enregistré. L'amélioration de la qualité des lignes, en particulier de la territoriale, nécessite des efforts et des investissements énormes. Par conséquent, une technique numérique est venue remplacer la technique analogique de l'enregistrement et de la transmission du son et de l'image. Cette technique utilise la soi-disant modulation discrète des processus analogiques continus initiaux à l'époque.

Les méthodes de modulation discrete sont basées sur la discrétisation de processus continus à la fois par amplitude et par temps (Fig. 2.19). Considérer les principes de la modulation des tentatives sur l'exemple modulation de code d'impulsion, IRM (modulation d'amplitude d'impulsion, cadres),qui est largement utilisé dans la téléphonie numérique.

L'amplitude de la fonction continue initiale est mesurée avec une période donnée - due à cet échantillonnage de temps. Ensuite, chaque mesure est présentée sous la forme d'un nombre binaire de certains bits, ce qui signifie un échantillonnage par les valeurs de la fonction - l'ensemble continu de valeurs d'amplitude possibles est remplacé par un ensemble discrète de ses valeurs. Un périphérique qui effectue une telle fonction est appelé convertisseur analogique-numérique (ADC).Après cela, les mesures sont transmises sur des canaux de communication sous la forme d'une séquence d'unités et de zéros. Dans ce cas, les mêmes méthodes de codage sont utilisées comme dans le cas de la transmission initialement des informations discrètes, c'est-à-dire des méthodes basées sur le code B8ZS ou 2B1Q.

Sur le côté de la réception des codes de ligne sont convertis en séquence initiale du bit et de l'équipement spécial, appelé convertisseur analogique numérique (CAD),démodulation d'amplitudes numérisées d'un signal continu, rétablissant la fonction continue d'origine du temps.

La modulation discrète est basée sur théorie d'affichage Nyquist - Kotel-Nikova.Conformément à cette théorie, la fonction continue analogique transmise en tant que séquence de ses valeurs discrètes par temps peut être restaurée avec précision si la fréquence d'échantillonnage était de deux fois supérieure ou plus supérieure à la fréquence du harmonique le plus élevé de la fonction source.

Si cette condition n'est pas respectée, la fonction restaurée diffère de manière significative de la source.

L'avantage des méthodes d'enregistrement numérique, de la lecture et de la transmission des informations analogiques est la possibilité de surveiller la fiabilité des données du support ou des données obtenues. Pour ce faire, vous pouvez appliquer les mêmes méthodes utilisées pour les données informatiques (et sont considérées plus en détail ci-dessous), - Calcul de la somme de contrôle, réédirez les cadres déformés, l'utilisation de codes de correction automatique.

Pour une transmission vocale de haute qualité dans la méthode ICM, la fréquence de quantification de l'amplitude d'oscillations sonores dans 8 000 Hz est utilisée. Cela est dû au fait que la plage de 300 à 3400 Hz a été sélectionnée dans la téléphonie analogique pour transférer la voix, ce qui transfère suffisamment toutes les harmoniques principales des interlocuteurs. Selon théorème Nyquist - Koteltekovapour une transmission vocale de haute qualité

146 Chapitre 2 Principes de base de la transmission de données discrète

il suffit de choisir la fréquence d'échantillonnage, deux fois plus haut harmonique du signal continu, c'est-à-dire 2 x 3400 \u003d 6800 Hz. En réalité, la fréquence de discrétisation de 8000 Hz fournit une marge de qualité. Dans la méthode ICM, le code 7 ou 8 bits est généralement utilisé pour représenter l'amplitude d'une mesure. En conséquence, il donne 127 ou 256 gradations du signal sonore, qui est tout à fait suffisante pour une transmission vocale de haute qualité. Lorsque vous utilisez la méthode ICM, une bande passante de 56 ou 64 Kbps est nécessaire pour transmettre un canal vocal, en fonction de la présentation de chaque mesure. Si à ces fins est utilisé

7 bits, puis avec la fréquence des mesures de mesures de 8000 Hz nous obtenons:

8000 x 7 \u003d 56000 BPS ou 56 Kbps; Et pour le cas de 8 bits:

8000 x 8 - 64000 bits / s ou 64 kbps.

La norme est une chaîne numérique de 64 kbps, qui est également appelée channel élémentaire des réseaux téléphoniques numériques.

La transmission du signal continu sous une forme discrète nécessite les réseaux de conformité rigides de l'intervalle de temps de 125 μs (correspondant à une fréquence d'échantillonnage de 8 000 Hz) entre les mesures adjacentes, qui nécessite une transmission de données synchrone entre les nœuds du réseau. Si la synchronisation des mesures commerciales n'est pas comparée, le signal initial est rétabli de manière incorrecte, ce qui entraîne une distorsion de voix, d'images ou d'autres informations multimédia transmises par des réseaux numériques. Ainsi, la distorsion de synchronisation de 10 ms peut entraîner l'effet de "écho" et les déplacements entre les mesures de 200 mme conduisent à la perte de mots prononcés. Dans le même temps, la perte d'une mesure lorsque le synchronisme est observé entre les autres mesures, il n'affecte pratiquement pas le son. Cela est dû aux dispositifs de lissage des convertisseurs analogiques numériques, qui sont basés sur la propriété de l'inertie de tout signal physique - l'amplitude d'oscillations sonores ne peut pas changer instantanément à une grande quantité.

Sur la qualité du signal après que le DAC affecte non seulement la synchronisation du produit de son entrée de mesures, mais également l'erreur de l'échantillonnage des amplitudes de ces mesures.

8 NYQUIST - Théorème Kotelnikov, il est supposé que les amplitudes de la fonction sont mesurées avec précision, en même temps, l'utilisation de ces amplitudes pour stocker des nombres binaires avec des décharges limitées. En conséquence, un signal continu restauré est déformé, ce qui est appelé bruit d'échantillonnage (par amplitude).

Il existe d'autres méthodes de modulation discrète permettant de présenter des voix à une forme plus compacte, par exemple, sous la forme d'une séquence de nombres à 4 bits ou 2 bits. Dans ce cas, un canal vocal nécessite moins de bande passante, par exemple 32 Kbps, 16 Kbps ou même moins. Depuis 1985, une vérification vocale CCITT est appliquée, appelée modulation de code d'impulsion différentielle adaptative (ADPCM). Les codes ADPCM sont basés sur les différences entre les mesures de voix cohérentes, qui sont ensuite transmises sur le réseau. Dans le code ADPCM pour stocker une différence, 4 bits sont utilisés et la voix est transmise à une vitesse de 32 Kbps. Une méthode plus moderne, le codage prédictif linéaire (LPC) permet de mesurer la fonction source plus rarement, mais utilise des méthodes permettant de prédire la direction du changement de l'amplitude du signal. En utilisant cette méthode, vous pouvez réduire le taux de voix allant jusqu'à 9600 bps.

2.2. Méthodes de transmission de données discrètes au niveau physique 147

Les données continues présentées sous forme numérique peuvent être facilement transmises via un réseau informatique. Pour ce faire, il suffit de placer plusieurs mesures dans un cadre de toute technologie de réseau standard, afin de fournir un cadre de la bonne adresse de destination et d'envoyer la destination. Le destinataire doit être retiré des mesures du cadre et les soumettre à la fréquence de quantification (pour la voix - avec une fréquence de 8 000 Hz) sur un convertisseur analogique numérique. Comme les cadres suivants arrivent avec des mesures vocales, l'opération doit être répétée. Si les cadres arriveront suffisamment de manière synchrone, la qualité de la voix peut être assez élevée. Cependant, comme nous le savons déjà, des cadres dans des réseaux informatiques peuvent retarder les deux dans les nœuds d'extrémité (en attendant l'accès au support partagé) et dans des dispositifs de communication intermédiaires - ponts, commutateurs et routeurs. Par conséquent, la qualité vocale lorsqu'elle est transmise sous forme numérique via des réseaux informatiques est généralement faible. Pour une transmission de haute qualité de signaux continus numérisés - Voices, images - utilisez aujourd'hui des réseaux numériques spéciaux, tels que des réseaux de télévision ISDN, ATM et de télévision numérique. Néanmoins, pour le transfert de conversations téléphoniques intra-entreprises aujourd'hui se caractérise par le réseau de relais de trame, les retards dans le transfert des cadres sont empilés dans les limites admissibles.

2.2.5. Transmission asynchrone et synchrone

Lors du partage des données au niveau physique, une unité d'informations est un peu, de sorte que les niveaux physiques prennent toujours en charge la synchronisation par lots entre le récepteur et l'émetteur.

Le niveau de canal fonctionne avec des cadres de données et fournit une synchronisation entre le récepteur et l'émetteur au niveau du cadre. Les fonctions du récepteur incluent la reconnaissance du début du premier octet du cadre, reconnaissant les limites des champs de cadre et la reconnaissance du signe de la fin du cadre.

Il suffit généralement de fournir une synchronisation sur les deux niveaux - des bits et des cadres - de sorte que l'émetteur et le récepteur puissent fournir un échange d'informations constant. Cependant, avec une mauvaise qualité de la ligne de communication (désigne généralement les canaux d'accès téléphonique) pour réduire l'équipement et augmenter la fiabilité du transfert de données, des niveaux supplémentaires de synchronisation de synchronisation sont introduits.

Un tel mode d'opération est appelé asynchroneou alors commencer arrêter.Une autre raison d'utiliser un tel mode de fonctionnement est la présence de périphériques générant des octets de données à des moments de temps aléatoires. Donc, le clavier d'affichage ou un autre terminal, à partir duquel une personne entre des données pour les traiter avec un ordinateur.

En mode asynchrone, chaque octet de données est accompagné de signaux spéciaux "Démarrer" et "Stop" (Fig. 2.20, mais).L'affectation de ces signaux est de, d'abord, notifier le récepteur à l'arrivée des données et, d'autre part, pour donner suffisamment de temps à un récepteur pour effectuer certaines fonctions associées à la synchronisation avant l'arrivée de l'octet suivant. Le signal "Démarrer" a une durée d'un intervalle d'horloge et le signal "Stop" peut durer un, un et demi ou deux horloges, il est donc dit que l'un, un et demi ou deux bits sont utilisés comme arrêt signal, bien que les bits d'utilisateur ne représentent pas ces signaux.

Asynchrone, le mode décrit est appelé car chaque octet peut être quelque peu déplacé dans le temps par rapport aux horloges billantes de la précédente.

148 Chapitre 2 Principes de base de la transmission de données discrète

octet. Un tel asynchronisme de la transmission d'octets n'affecte pas l'exactitude des données prises, car au début de chaque octet, une synchronisation supplémentaire du récepteur a une source en raison des bits "Démarrer". Des tolérances temporaires plus «gratuites» déterminent le faible coût de l'équipement du système asynchrone.

Avec le mode de transmission synchrone, les bits de démarrage entre chaque paire d'octets sont manquants. Les données personnalisées sont collectées dans un cadre précédé d'octets de synchronisation (Fig. 2.20, b).L'octet de synchronisation est un octet contenant un code pré-connue, par exemple 0111110, qui notifie le récepteur à l'arrivée du cadre de données. Lorsqu'il le reçoit, le récepteur doit saisir le synchronisme d'octet avec l'émetteur, c'est-à-dire de comprendre correctement le début de l'octet suivant du cadre. Parfois, plusieurs synchrobytes sont utilisés pour assurer une synchronisation plus fiable du récepteur et de l'émetteur. Depuis lors du transfert d'un cadre long sur le récepteur, des problèmes peuvent avoir des problèmes de synchronisation des bits, puis dans ce cas, les codes de soi-même sont utilisés.

"Lors de la transmission de données discrètes sur un canal de fréquence tonale à bande étroite utilisée en téléphonie, les moyens les plus appropriés de modulation analogique sont les plus appropriés, dans lesquels la sinusoïde de la porteuse est modulée par la séquence d'origine de chiffres binaires. Cette opération est effectuée par des appareils modem spéciaux.

* Pour le transfert de données à basse vitesse, une modification de la fréquence de la sinusoïde de la porteuse est appliquée. Les modems à grande vitesse fonctionnent sur des modèles combinés de modulation d'amplitude en quadrature (QAM), pour lesquels 4 niveaux d'amplitude des sinusoïdes porteurs et 8 niveaux de phase sont caractérisés. Toutes les combinaisons de 32 possibles de la méthode QAM ne sont pas utilisées pour transmettre des données, les combinaisons interdites vous permettent de reconnaître les données déformées au niveau physique.

* Sur les canaux de communication à large bande, les méthodes de codage potentielle et d'impulsion sont utilisées, dans laquelle les données sont représentées par divers niveaux du potentiel permanent du signal ou des polarités de l'impulsion ou de son avant.

* Lorsque vous utilisez des codes potentiels, la tâche de synchronisation d'un récepteur avec un émetteur est particulièrement importante, car lors de la transmission de séquences longues de zéros ou d'unités, le signal à l'entrée du récepteur ne change pas et le récepteur est difficile pour déterminer le moment de l'élimination de le prochain bit de données.

___________________________________________2.3. Méthodes de réunion du niveau de canal inférieur_______149

* Le code potentiel le plus simple est le code sans retourner à zéro (NRZ), mais il n'est pas auto-synchronisant et crée un composant constant.

»Le code d'impulsion le plus populaire est un code Manchester dans lequel les informations portent la direction du signal chute au milieu de chaque tacté. Le code Manchester est utilisé dans les technologies de l'anneau Ethernet et de jeton.

»Pour améliorer les propriétés du code NRZ potentiel, des méthodes de codage logique excluent des séquences de zérules longues. Ces méthodes sont basées:

Sur l'introduction de bits redondants aux données source (codes 4b / 5b);

Données de sources de brouillage (types 2B1Q codes).

»Les codes potentiels améliorés ont un spectre plus étroit que le pouls. Ils sont donc utilisés dans des technologies à grande vitesse, telles que FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Deux types de base de codage physique sont utilisés - basés sur un signal de support sinusoïdal (modulation analogique) et sur la base d'une séquence d'impulsions rectangulaires (codage numérique).

Modulation analogique - Transmettre des données discrètes via un canal avec une bande passante étroite - réseaux téléphoniques d'un canal de fréquence de tonalité (bande passante de 300 à 3400 Hz) qui effectue la modulation et la démodulation - modem.

Méthodes de modulation analogique

n modulation d'amplitude (immunité à faible bruit, souvent utilisée conjointement avec la modulation de la phase);

n Modulation de fréquence (implémentation technique complexe, est généralement utilisée dans des modems à basse vitesse).

n modulation de phase.

Spectre du signal modulé

Code potentiel - Si des données discrètes sont transmises à une vitesse de n bits par seconde, le spectre consiste en un composant constant de la fréquence zéro et une gamme infinie d'harmoniques avec une fréquence F0, 3F0, 5F0, 7F0, ..., où F0 \u003d N / 2. Les amplitudes de ces harmoniques diminuent lentement - avec 1/3, 1/5 coefficients, 1/7, ... d'amplitude f0. Le spectre du signal résultant du code potentiel lors de la transmission de données arbitraires prend la bande d'une certaine valeur proche de 0, à environ 7f0. Pour un canal de fréquence de tonalité, la limite supérieure du débit de transmission est obtenue pour le débit de données de 971 bits par seconde, et la baisse est inacceptable pour toutes les vitesses, car la largeur de bande de canal commence par 300 Hz. C'est-à-dire que les codes potentiels ne sont pas utilisés sur les canaux de fréquence de tonalité.

La modulation d'amplitude - le spectre est constitué des sinusoïdes de la fréquence porteuse FC et de deux harmoniques latéraux FC + FM et FC-FM, où FM est la fréquence du changement de paramètre d'information de la sinusoïde, qui coïncide avec le taux de transfert de données lors de l'utilisation de deux niveaux d'amplitude. La fréquence FM détermine la largeur de bande de la ligne sur cette méthode de codage. Avec une petite modulation Chopotote, la largeur du spectre de la plage sera enregistrée petit (égale à 2fm) et les signaux ne déforment pas les lignes si la largeur de bande est supérieure ou égale à 2 mm. Pour un canal de canal de tonalité, cette méthode est acceptable à un débit de données non supérieur à 3100/2 \u003d 1550 bits par seconde.

Modulation de phase et de fréquence - Le spectre est plus complexe, mais symétrique, avec un grand nombre d'harmoniques réduisant rapidement. Ces méthodes conviennent à la transmission à travers le canal de la fréquence tonale.

Modulation de l'amplitude quadrate (modulation d'amplitude quadrate) - Modulation de phase avec 8 valeurs de valeurs de déphasage et d'amplitude avec 4 valeurs d'amplitude. Toutes les 32 combinaisons de signaux sont pas utilisées.

Codage numérique

Codes potentiels - Seule la valeur du potentiel de signal est utilisée pour représenter des unités logiques et des zéros, et ses décharges formulent des impulsions finies ne sont pas prises en compte.

Codes d'impulsion - représenter des données binaires soit par impulsions d'une certaine polarité, soit une partie de l'impulsion - la chute du potentiel d'une certaine direction.

Conditions requises pour la méthode de codage numérique:

J'ai eu la plus petite largeur du signal résultant au même débit binaire (un spectre plus étroit du signal permet de réaliser une vitesse de transfert de données plus élevée, l'exigence de l'absence d'un composant constant est également faite. , la présence de DC entre l'émetteur et le récepteur);

Synchronisation fournie entre l'émetteur et le récepteur (le récepteur doit savoir exactement à quel point à temps pour lire les informations nécessaires à partir de la ligne, dans les systèmes locaux - les lignes de tacting, dans les réseaux - les codes auto-synchronisants, dont les signaux sont transportés à l'émetteur de l'indication sur quel moment vous devez mettre en œuvre la reconnaissance du prochain bit);

Possédait la capacité de reconnaître les erreurs;

Il possédait un faible coût de mise en œuvre.

Code potentiel sans retourner à zéro.NRZ (non rougeur à zéro). Le signal ne retourne pas à zéro pendant l'horloge.

Facile à mettre en œuvre, contient de bonnes erreurs reconnaissables en raison de deux signaux distinctifs qui ne distinguent pas, mais ne dispose pas de la propriété de synchronisation. Lors de la transmission d'une longue séquence de zéros ou d'unités, le signal de signal ne change pas, le récepteur ne peut donc pas déterminer lorsque les données doivent être relues à nouveau. Un autre inconvénient est la présence d'un composant basse fréquence, qui s'approche de zéro lors de la transmission de longues séquences d'unités et de zéros. Selon leur forme pure, le code est rarement utilisé, des modifications sont utilisées. Attractivité - Basse fréquence de l'harmonique principal F0 \u003d N / 2.

Méthode de codage bipolaire avec inversion alternative. (Inversion d'alternance bipolaire, AMI), modification de la méthode NRZ.

Pour le codage nul, le potentiel zéro est utilisé, l'unité logique est codée soit un potentiel positif, soit négatif, tandis que le potentiel de chaque unité suivante est opposé au potentiel de la précédente. Élimine partiellement les problèmes du composant constant et l'absence de synchronisation de soi. Dans le cas de la transmission d'une longue séquence d'unités - une séquence d'impulsions relaxissantes avec le même spectre que le code NRZ transmettant la séquence d'impulsions alternées, c'est-à-dire sans composant constant et le principal harmonique n / 2. En général, l'utilisation de l'AMI conduit à un spectre plus étroit que la NRZ, et donc à une bande passante plus élevée de la ligne. Par exemple, lors de la transmission de zéro et des unités alternées, le F0 harmonique principal a une fréquence N / 4. Il est possible de reconnaître les transmissions erronées, mais d'assurer la précision de la réception, il est nécessaire d'augmenter la puissance d'environ 3 dB, car le niveau de signal est utilisé.

Code potentiel avec inversion pour l'unité. (Non retour à zéro avec ceux inversés, NRZI) AMI similaire au signal avec deux niveaux de signal. Lorsque la transmission de zéro est transmise par le potentiel de l'horloge précédente, et lorsque l'unité est transmise, le potentiel est inversé à l'opposé. Le code est pratique lors de l'utilisation du troisième niveau n'est pas souhaitable (câble optique).

Pour améliorer AMI, NRZI utilise deux méthodes. Le premier est d'ajouter au code des unités excédentaires. La propriété auto-synchronisation apparaît, le composant constant disparaît et le spectre est réduit, mais la largeur de bande utile est réduite.

Une autre méthode consiste à "mélanger" des informations source de manière à ce que la probabilité de l'apparition des unités et des zéros sur la ligne devienne proches - Scrapper. Les deux méthodes sont codées logiques, car la forme de signaux sur la ligne n'est pas déterminée.

Code pouls bipolaire. L'unité est représentée par une impulsion d'une polarité et zéro est différente. Chaque impulsion dure la moitié de l'horloge.

Le code dispose d'excellentes propriétés de synchronisation de soi, mais lors de la transmission de la longue séquence de zéros ou d'unités peut être présente du composant constant. Le spectre est plus large que les codes potentiels.

Code Manchester. Le code le plus courant utilisé dans les réseaux Ethernet, la bague de jeton.

Tout le monde est divisé en deux parties. Les informations sont codées par des gouttes potentielles survenant au milieu du tact. L'unité est codée par une chute d'un niveau de signal bas à une différence élevée et inverse zéro. Au début de chaque tact, le signal peut survenir, Elsi doit être soumis plusieurs unités ou zéros d'affilée. Le code a d'excellentes propriétés auto-synchronisantes. La bande passante est déjà que dans une impulsion bipolaire, il n'y a pas de composant constant et le principal harmonique dans le pire des cas a une fréquence de N, et dans le meilleur - N / 2.

Code potentiel 2b1q.. Tous les deux bits sont transmis à un peu de tact avec un signal comportant quatre états. 00 - -2,5 V, 01 - 0,833 V, 11 - +0,833 V, 10 - +2,5 V. nécessite des moyens supplémentaires pour lutter contre de longues séquences de paires identiques de bits. En cas d'alternance aléatoire, le spectre de bits est déjà déjà supérieur à celui de la NRZ, car avec la même vitesse de bit, la durée de l'horloge est doublée, c'est-à-dire qu'il est possible de transmettre des données sur la même ligne deux fois plus rapidement qu'avec Ami, Nrzi mais vous avez besoin d'une grande puissance de l'émetteur.

Codage logique

Il est destiné à améliorer les codes potentiels des codes AMI, NRZI, 2B1Q, remplacement des séquences longues du bit, entraînant un potentiel constant, des unités injectables. Deux méthodes sont utilisées - un excès de codage et de brouillage.

Codes en excès Basé sur la partition de la séquence initiale des bits sur des portions, qui sont souvent appelées symboles, après quoi chaque caractère source est remplacé par une nouvelle, ce qui a une plus grande quantité que l'original.

Le code 4b / 5b remplace les séquences de 4 bits avec des séquences de 5 bits. Ensuite, au lieu de 16 combinaisons de 16 bits, il s'avère 32. Parmi ceux-ci, 16 sont sélectionnés, ce qui ne contient pas de zéro grand nombre de zéros, les autres sont considérés comme des codes interdits (violation du code). En plus d'éliminer le composant constant et de donner le code de pleurer de soi, des codes en excès permettent au récepteur de reconnaître des bits déformés. Si le récepteur accepte le code interdit, le signal s'est produit sur la ligne.

Ce code est transmis sur la ligne à l'aide de codage physique selon l'une des méthodes de codage potentiel, sensible uniquement aux séquences de zéros longues. Le code veille à ce qu'il n'y aura plus de trois zéros d'affilée sur la ligne. Il existe d'autres codes, par exemple 8B / 6T.

Pour assurer une bande passante donnée, l'émetteur doit fonctionner avec une fréquence d'horloge accrue (pour 100 Mo / s - 125 MHz). Le spectre du signal est en expansion par rapport à l'initiale, mais le spectre du code de Manchester reste.

Brouillage - mélange de données par Scrambler avant de transférer de la ligne.

Les procédés de brouillage consistent en un calcul par disconférence du code résultant basé sur le bit source du code source et le bit résultant du code résultant obtenu dans les horloges précédentes. Par example,

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

où B i est un chiffre binaire du code résultant obtenu sur le travail Scrambler I-Ohm, un chiffre i-binaire du code source entrant dans l'I-Ohm à l'entrée du Scrambler, B i -3 et B i -5 - Chiffres binaires du code résultant obtenu sur des stands de travail antérieurs.

Pour la séquence de 110110000001, le Scrambler donnera 110001101111, c'est-à-dire les séquences des six zéros consécutifs ne seront pas.

Après avoir reçu la séquence résultante, le récepteur le transmettra au Descrambler, qui appliquera la transformation inverse.

Avec i \u003d to i xor b i-3 xor b i-5

Divers systèmes de décalage diffèrent dans le nombre de composants et se déplacent entre eux.

Il existe des méthodes plus simples pour la lutte contre les séquences de zéros ou d'unités, qui font également référence aux méthodes de brouillage.

Pour améliorer Bipolar AMI utilisé:

B8ZS (bipolaire avec substitution de 8 zéros) - fixe uniquement des séquences composées de 8 zéros.

Pour cela, après les trois premiers zéros, au lieu des cinq derniers inserts cinq signaux V-1 * -0-V-1 *, où v désigne un signal pour une seule tact de polarité, c'est-à-dire un signal qui ne change pas la Polarité de l'unité précédente, 1 * - Unité de signal de polarité correcte et le signe STAR note le fait que dans le code source de ce tact, ce n'était pas une unité, mais zéro. En conséquence, sur 8 punaises, le récepteur observe 2 distorsion - il est très peu probable que cela soit arrivé à cause du bruit de la ligne. Par conséquent, le récepteur considère ces violations avec un codage de 8 zéros consécutifs. Dans ce code, le composant constant est égal à zéro avec des séquences de chiffres binaires.

Le code HDB3 corrige chaque zéro consécutif dans la séquence d'origine. Chaque point zéro est remplacé par quatre signaux dans lesquels il y a un signal V. Pour supprimer le composant constant de la polarité du signal V alternatif avec des remplacements consécutifs. De plus, deux échantillons de codes à quatre temps sont utilisés pour remplacer. Si le code source contient un nombre impair d'unités, la séquence 000V est utilisée et si le nombre d'unités était même - séquence 1 * 00v.

Les codes potentiels améliorés ont une bande passante assez étroite pour toutes les séquences de zéros et des unités que l'on trouve dans les données transmises.

Lors de la transmission de données discrètes sur les canaux de communication, deux types principaux de codage physique sont utilisés - basés sur signal de support sinusoïdal et basé sur une séquence d'impulsions rectangulaires. La première méthode est souvent appelée modulation ou modulation analogique, soulignant que le codage est effectué en modifiant les paramètres du signal analogique. La deuxième méthode est généralement appelée codage numérique. Ces méthodes se distinguent par la largeur du spectre du signal résultant et la complexité de l'équipement nécessaire à leur mise en œuvre.
Modulation analogique Il est utilisé pour transmettre des données discrètes via des canaux avec une bande étroite de fréquences, dont une représentante typique est un canal de fréquence tonale fournie aux utilisateurs de réseaux téléphoniques publics. La fréquence de fréquence typique de l'amplitude du canal de fréquence tonale est illustrée à la Fig. 2.12. Ce canal transmet des fréquences comprises entre 300 et 3400 Hz, sa largeur de bande est donc de 3100 Hz. Le dispositif qui effectue les fonctions de modulation de la sinusoïde porteuse sur le côté émetteur et la démodulation du côté de la réception est appelé modem (modulateur - démodulateur).
Méthodes de modulation analogique
La modulation analogique est de cette manière codée physique, dans laquelle les informations sont codées en modifiant l'amplitude, la fréquence ou la phase du signal de fréquence de support sinusoïdal.
Le diagramme (Fig. 2.13, A) montre la séquence du bit d'informations initial, représentée par des potentiels de haut niveau pour une unité logique et le potentiel de niveau zéro pour un zéro logique. Cette méthode de codage s'appelle un code potentiel, qui est souvent utilisé pour transmettre des données entre les blocs d'ordinateur.
Avec modulation d'amplitude (Fig. 2.13, B), un niveau de l'amplitude des sinusoïdes de fréquence porteuse est sélectionné pour l'unité logique et pour zéro logique - l'autre. Cette méthode est rarement utilisée dans sa forme pure dans la pratique en raison d'une immunité à faible bruit, mais est souvent utilisée conjointement avec une autre modulation de type de modulation.
Lorsque la modulation de fréquence (figure 2.13, C), les valeurs de 0 et 1 des données initiales sont transmises par des sinusoïdes avec des fréquences différentes - F0 et F1. Cette méthode de modulation ne nécessite pas de circuits complexes en modems et est généralement utilisé dans des modems à basse vitesse fonctionnant à 300 ou 1200 bits / s vitesses.
Avec la modulation de phase, les valeurs de données 0 et 1 correspondent aux signaux de la même fréquence, le nez de différentes phases, par exemple 0 et 180 degrés ou 0,90, 180 et 270 degrés.
Dans les modems à grande vitesse, des méthodes de modulation combinées sont souvent utilisées, en règle générale, d'amplitude en combinaison avec la phase.
Lorsque vous utilisez des impulsions rectangulaires pour transmettre des informations discrètes, il est nécessaire de choisir cette méthode de codage, ce qui permettrait simultanément plusieurs objectifs:
· J'avais à la même vitesse la plus petite largeur du signal résultant;
· Synchronisation fournie entre l'émetteur et le récepteur;
· Avoir la capacité de reconnaître les erreurs;
· Avoir un faible coût de mise en œuvre.
Un spectre plus étroit de signaux permet une seule et même ligne (de la même bande passante) d'atteindre un taux de transfert de données plus élevé. De plus, la nécessité de l'absence d'un composant constant est souvent présentée au spectre du signal, c'est-à-dire la présence de courant continu entre l'émetteur et le récepteur. En particulier, l'utilisation de divers circuits de galvanoplastie de transformateur empêche le passage de DC.
La synchronisation de l'émetteur et du récepteur est nécessaire de manière à ce que le récepteur sache exactement à quel moment il est nécessaire de lire de nouvelles informations à partir de la ligne de communication.
La reconnaissance et la correction des données déformées sont difficiles à mettre en œuvre les outils de couche physique, de sorte que les protocoles sous-jacents à ces travaux sont le plus souvent pris: canal, réseau, transport ou appliqué. D'autre part, la reconnaissance d'erreur au niveau physique sauve du temps, car le récepteur n'attend pas un cadre complet sur le tampon et le rejette immédiatement lors de la reconnaissance des bits erronés à l'intérieur du cadre.
Les exigences relatives aux méthodes de codage sont mutuellement contradictoires. Par conséquent, chacune des méthodes populaires de codage numérique à l'examen ci-dessous présente ses avantages et ses inconvénients par rapport aux autres.

Les informations transmises par ligne sont généralement soumises à un codage spécial, ce qui contribue à accroître la fiabilité du transfert. Dans le même temps, des coûts matériels supplémentaires pour le codage et le décodage sont inévitables et le coût des adaptateurs de réseau augmente.

Le codage des informations transmis sur le réseau est lié au rapport du débit de transmission maximum autorisé et de la bande passante du milieu de transmission. Par exemple, avec différents codes, le débit de transmission limite d'un seul et du même câble peut différer deux fois. Du code sélectionné, la complexité de l'équipement de réseau et la fiabilité du transfert d'informations dépend également directement.

Pour la transmission de données discrètes sur les canaux de communication, deux méthodes d'encodage physique des données discrètes de la source sont utilisées - sur la base d'un signal de support sinusoïdal et sur la base d'une séquence d'impulsions rectangulaires. La première façon est souvent appelée modulation analogique,parce que Le codage est effectué en modifiant les paramètres d'un signal analogique (amplitude, phases, fréquences). La deuxième méthode est appelée codage numérique. Actuellement, les données ayant une forme analogique (parole, image de télévision) sont transmises sur des canaux de communication sous une forme discrète. Le processus de représentation des informations analogiques sous forme discrète est appelé modulation discrète.

5.1Modulation analogique

La présentation de données discrètes sous la forme d'un signal sinusoïdal est appelée modulation analogique. La modulation analogique vous permet de soumettre des informations sous forme de signal sinusoïdal avec différents niveaux d'amplitude ou de phase, ou de fréquences. Vous pouvez également utiliser des combinaisons de paramètres changeants - amplitude et fréquence, phase d'amplitude. Par exemple, si vous formez un signal sinusoïdal avec quatre niveaux d'amplitude et quatre niveaux de fréquence, il donnera 16 états du paramètre d'information, puis 4 bits d'informations pour un changement.

Trois principales méthodes de modulation analogique sont distinguées:

amplitude

la fréquence

Modulation d'amplitude. (AM)Lorsque la modulation d'amplitude, une unité logique est sélectionnée un niveau de l'amplitude des sinusoïdes de fréquence porteuse et pour un zéro logique - l'autre (voir fig. 5.1). La fréquence du signal reste constante. Cette méthode est rarement utilisée sous forme pure dans la pratique en raison d'une immunité à faible bruit, mais est souvent utilisée en combinaison avec une autre modulation de type de modulation.

Figure. 5.1 Types de modulation différents

Modulation de fréquence. ( Fm.) Lorsque la modulation de fréquence, la valeur logique de la logique 0 et la logique 1 des données initiales est transmise par des sinusoïdes avec des fréquences différentes - F 1 et F 2 (voir Fig. 5.1). L'amplitude du signal reste constante. Cette méthode de modulation ne nécessite pas de circuits complexes en modems et est généralement utilisé dans des modems à basse vitesse.

Modulation de phase. (FM)Avec la modulation de phase, les valeurs de la logique 0 et 1 correspondent aux signaux de la même fréquence, mais avec des phases différentes (inversées), par exemple 0 et 180 degrés ou 0,90 180 et 270 degrés. Le signal résultant est similaire à la séquence de sinusoïde inversé (voir fig. 5.1). L'amplitude et la fréquence du signal restent constantes.

Pour augmenter le taux de transmission (augmenter le nombre de bits pour une tact du paramètre d'information), des méthodes de modulation combinées sont utilisées. Les méthodes sont les plus courantes modulation d'amplitude quadrature (Q.uadrature. Amplitude Modulation, QAM). Ces méthodes utilisent une telle modulation de phase combinée avec 8 valeurs de valeurs de déphasage et de modulation d'amplitude avec 4 niveaux d'amplitude. Avec cette méthode, 32 combinaisons de signaux sont possibles. Et du moins tout le monde n'est pas utilisé, mais la vitesse est toujours importante, et que la redondance, des erreurs peuvent être contrôlées lors de la transmission de données. Par exemple, dans certains codes, seules les combinaisons de 6,7 ou 8 sont autorisées à représenter les données source et les combinaisons restantes sont interdites. Une telle redondance codante est nécessaire pour la reconnaissance par le modem des signaux erronés, qui sont une conséquence de la distorsion due à des interférences, qui sur les canaux téléphoniques, en particulier commutées, sont très importantes sur l'amplitude et le temps durable.

Nous définissons sur quelle modulation analogique de lignes peut fonctionner et dans quelle mesure cette méthode satisfait la bande passante d'une ligne de transmission donnée pour laquelle nous considérons le spectre des signaux résultants. Par exemple, prenez la méthode de modulation d'amplitude. Le spectre du signal résultant pendant la modulation d'amplitude consistera en des sinusoïdes de la fréquence porteuse f. de et deux harmoniques latérales:

(F. de - F. m. ) et (F. de + F. m. ), où f. m. - Fréquence de modulation (modifications du paramètre d'information de la sinusoïde), qui coïncide avec le taux de transfert de données si vous utilisez deux niveaux d'amplitude.

Figure. 5.2 Spectacle de signal avec modulation d'amplitude

La fréquence f. m. Spécifie la largeur de bande de la ligne sur cette méthode de codage. Avec une petite fréquence de modulation, la largeur du spectre du signal sera également petite (égale 2f. m. Voir la figure 5.2), les signaux ne seront donc pas déformés par la ligne si sa bande passante est supérieure ou égale 2f. m. .

Ainsi, avec modulation d'amplitude, le signal résultant a un spectre étroit.

Avec la modulation de phase et de fréquence, le spectre des signaux est obtenu plus complexe que lorsque la modulation de l'amplitude, car les harmoniques latérales sont formées ici plus de deux, mais elles sont également positionnées symétriquement par rapport à la fréquence principale du support et leurs amplitudes diminuent rapidement. Par conséquent, ces types de modulation sont également bien adaptés pour transmettre des données sur des lignes avec une bande passante étroite. Un représentant typique de telles lignes est le canal de fréquence tonale fournie aux utilisateurs de réseaux téléphoniques publics.

À partir de la réponse typique de fréquence d'amplitude du canal de fréquence de tonalité, on peut voir que ce canal transmet des fréquences comprises entre 300 et 3400 Hz, puis sa largeur de bande est de 3100 Hz (voir Fig. 5.3).

Figure. 5.3 Fréquence tonale de canal HCH

Bien que la voix humaine ait un spectre beaucoup plus large - d'environ 100 Hz à 10 kHz, - pour la qualité acceptable de la transmission de la parole, la gamme de 3100 Hz est une bonne solution. La limitation strictement de la bande passante du canal de tonalité est associée à l'utilisation d'un joint de canal et d'un équipement de commutation dans des réseaux téléphoniques.

Ainsi, pour un canal de fréquence de tonalité, la modulation d'amplitude fournit un taux de transfert de données maximum de 3100/2 \u003d 1550bit / s. Si vous utilisez plusieurs niveaux de paramètre d'information (4 niveaux d'amplitude), la bande passante du canal de fréquence de ton augmente deux fois.

Le plus souvent, le codage analogique est utilisé lors de la transmission d'informations via un canal avec une largeur de bande étroite, par exemple sur des lignes téléphoniques dans les réseaux mondiaux. Dans les réseaux locaux, il est rarement appliqué en raison de la complexité élevée et de la valeur des équipements de codeur et de décodage.

Actuellement, presque tous les équipements qui fonctionnent avec des signaux analogiques sont développés sur la base de chips coûteux DSP (processeur de signal numérique). Dans le même temps, après la modulation et la transmission du signal, il est nécessaire de démoduler lors de la prise, ce qui est à nouveau un équipement coûteux. Pour effectuer la fonction de modulation de la sinusoïde de support sur le côté de la transmission et la démodulation sur le côté de la réception, un dispositif spécial est utilisé, appelé modem (démodulateur de modulateur). Le modem est de 56 000 bits / s coûte 100 $ et une carte réseau est de 100 Mbps de coûts de 10 $.

En conclusion, nous présentons la dignité et les lacunes de la modulation analogique.

La modulation analogique a de nombreux paramètres d'information différents: amplitude, phase, fréquence. Chacun de ces paramètres peut prendre plusieurs états pour un changement du signal de support. Et, par conséquent, le signal résultant peut transmettre un grand nombre de bits par seconde.

La modulation analogique fournit un signal résultant avec un spectre étroit et c'est donc bon où vous devez travailler sur des lignes de mauvaise qualité (avec une bande passante étroite), il est capable de fournir un taux de transmission élevé. La modulation analogique est capable de travailler sur de bonnes lignes, il est particulièrement important pour un autre avantage de la modulation analogique - la possibilité de déplacer le spectre dans la zone souhaitée, en fonction de la largeur de bande de la ligne utilisée.

La modulation analogique est difficile à mettre en œuvre l'équipement qui est engagé dans cela très cher.

La modulation analogique est utilisée lorsqu'elle est impossible à faire sans elle, mais d'autres méthodes de codage sont utilisées dans les réseaux locaux, pour la mise en oeuvre de laquelle des équipements simplement et peu coûteux ont besoin. Par conséquent, le plus souvent dans les réseaux locaux lors de la transmission de données dans des lignes de communication, la deuxième méthode de codage physique est utilisée - codage numérique

5. 2. CODING TYPRIC

Codage numérique- Présentation des informations avec des impulsions rectangulaires. Pour une utilisation du codage numérique potentielet impulsioncodes.

Codes potentiels.Dans les codes potentiels pour représenter des unités logiques et des zéros, seule la valeur du potentiel de signal pendant la période de tact est utilisée et ses gouttes qui forment des impulsions complètes ne sont pas prises en compte. Il est important que la seule valeur pendant la période de tact ait un signal résultant.

Codes d'impulsion.Les codes d'impulsion représentent un zéro logique et une unité logique ou des impulsions d'une certaine polarité, ou une partie de l'impulsion - la différence dans le potentiel d'une certaine direction. La valeur de code d'impulsion comprend toute la pouls avec ses gouttes.

Déterminez les exigences en matière de codage numérique. Par exemple, nous devons transmettre des données discrètes (une séquence de zéros logiques et unités) à partir de la sortie d'un ordinateur - la source - à l'entrée d'un autre ordinateur - le récepteur sur la ligne de communication.

1. Pour le transfert de données, nous avons des liens qui ne manquent pas toutes les fréquences, elles ont certaines largeuses en fonction de leur type. Par conséquent, lors de l'encodage des données, il est nécessaire de prendre en compte que la "ligne de communication est transmise dans les données codées.

2. Les séquences de données discrètes doivent être coder comme une impulsion numérique d'une certaine fréquence. Dans le même temps, bien sûr, il est préférable d'atteindre:

a) Les fréquences des signaux codés étaient faibles pour assurer la conformité généralement des bandes de bande passante.

b) afin que les signaux codés garantissent une vitesse de transmission élevée.

Ainsi, un bon code devrait avoir moins Hertz et plus de bits par seconde.

3. Les données qui doivent être transmises changent de manière imprévisible des zéros logiques et des unités.

Laissez-nous citer ces données avec les impulsions numériques d'une certaine manière, comment déterminons-nous quelle fréquence du signal résultant? Afin de déterminer la fréquence maximale du code numérique, il suffit de prendre en compte le signal résultant lors de la codage de séquences privées telles que:

séquence de zérule logique

séquence d'unités logiques

séquence alternée de zéros logiques et d'unités

Ensuite, il est nécessaire de décomposer le signal par la méthode de Fourier, de trouver le spectre, de déterminer les fréquences de chaque harmonique et de trouver la fréquence du signal total. Il est important que le spectre principal du signal tombe dans la bande passante. Pour ne pas faire tous ces calculs, il suffit d'essayer de déterminer l'harmonique de base du spectre du signal, car il est nécessaire de deviner la première sinusoïde sous la forme du signal, qui répète son contour de sa forme. , puis trouvez la période de ce sinusoïde. La période est la distance entre les deux modifications du signal.. Ensuite, vous pouvez déterminer la fréquence du harmonique principal du spectre du signal comme F \u003d 1 / toù F.- la fréquence, T.- Période de signalisation. Pour la commodité des nouveaux calculs, nous allons prendre que le taux de bits du signal est égal à N..

De tels calculs peuvent être effectués pour chaque méthode de codage numérique pour déterminer la fréquence résultante. Le signal résultant de l'encodage numérique est une certaine séquence d'impulsions rectangulaires. Pour présenter une séquence d'impulsions rectangulaires sous la forme d'une somme sinusoïde pour trouver le spectre, un grand nombre de sinusoïdes est nécessaire. Le spectre de la séquence de signaux rectangulaires, dans le cas général, sera considérablement plus large, comparé aux signaux modulés.

Si vous appliquez un code numérique pour transmettre des données sur un canal de fréquence tonale, la limite supérieure avec un codage potentiel est obtenue pour le débit de données de 971 bps, et le fond est inacceptable pour toutes les vitesses, car la largeur de bande de canal commence par 300 Hz. .

donc codes numériques les canaux de fréquence de tonalité ne sont tout simplement jamais utilisés. Mais ils fonctionnent très bien dans les réseaux locaux qui n'utilisent pas de lignes téléphoniques pour la transmission de données.

De cette façon, le codage numérique nécessite une large transmission une large bande passante.

4. Lorsque vous transmettez des informations sur les lignes de communication à partir du nœud source au nœud hôte, il est nécessaire de fournir un tel mode de transmission dans lequel le récepteur saura toujours exactement à quel moment il prend des données de la source, c'est-à-dire est nécessaire de fournir synchronisationsource et récepteur. Dans les réseaux, le problème de synchronisation est plus compliqué que lors de l'échange de données entre les blocs à l'intérieur de l'ordinateur ou entre l'ordinateur et l'imprimante. Dans de petites distances, un schéma est basé sur une ligne de tacting séparée. Dans un tel schéma, les informations sont retirées de la ligne de données uniquement au moment de l'arrivée de l'impulsion d'horloge (voir Fig. 5.4).

Figure. 5.4 Synchronisation du récepteur et de l'émetteur à de courtes distances

Cette option de synchronisation ne convient absolument à aucun réseau en raison de l'inhomogénéité des caractéristiques des conducteurs dans les câbles. À de longues distances, l'inégalation du taux de propagation de signal peut entraîner le fait que l'impulsion d'horloge atteindra une fois plus tard ou plus tôt que le signal de données correspondant que les bits de données manquez ou lisez à nouveau. Une autre raison pour laquelle dans les réseaux refusez d'utiliser des impulsions de tacting - sauvegarde des conducteurs dans des câbles coûteux. Par conséquent, les soi-disant réseaux sont utilisés dans les réseaux. codes samosynchronisés.

Codes samosynchronisés- des signaux qui portent pour un récepteur indiquent à quel moment il est nécessaire de reconnaître le bit suivant (ou plusieurs bits, si le code est orienté par plus de deux états de signal). Toute différence aiguë du signal est la soi-disant de face- Il peut servir de bonne indication pour synchroniser le récepteur avec un émetteur. Un exemple de code d'autochronisation peut être un sinusoïde. Étant donné que la modification de l'amplitude de la fréquence porteuse permet au récepteur de déterminer le moment de l'apparition du code d'entrée. Mais cela concerne la modulation analogique. En codage numérique, il existe également des méthodes qui créent des codes de soi-crunch, mais c'est plus tard.

De cette façon, un bon code numérique devrait fournir la synchronisation

Ayant examiné les conditions requises pour un bon code numérique, nous nous tournons vers la prise en compte des méthodes de codage numérique.

5. 2.1 Codepotentiel code sans retour à zéro nrz

Ce code a reçu un tel nom car lorsque la séquence des unités est transmise, le signal ne revient pas à zéro pendant l'horloge (comme nous le verrons ci-dessous, dans d'autres méthodes de codage, le retour à zéro dans ce cas se produit).

Code NRZ (sans retour à zéro)- Sans remboursement à zéro, il s'agit du code le plus simple à deux niveaux. Le signal résultant a deux niveaux de potentiel:

Zéro correspond au niveau inférieur, unité - supérieure. Les transitions d'informations se produisent lors de bits de bits.

Considérons trois codes de transmission de données particuliers Nrz.: Séquence alternée de zéros et d'unités, une séquence de zéros et une séquence d'unités (voir la figure 5.5, a).

Figure. 5.5 Code NRZ.

Nous allons essayer de déterminer si ce code est satisfait des exigences énumérées. Pour ce faire, il est nécessaire de déterminer l'harmonique de base du spectre avec un codage potentiel dans chacun des cas présentés afin de déterminer plus précisément que le code NRZ a les exigences de la ligne de communication.

Le premier cas est des informations transmises constituées d'une séquence infinie d'unités alternées et de zéros (voir la figure 5.5, B).

Ce dessin montre que lors de l'alternance d'unités et de zéros pour une horloge, deux bits 0 et 1. avec la forme de sinusoïdes représentés sur la Fig. 4.22, B quand N.- Le débit binaire de la période de transmission de ce sinusoïde est égal T \u003d 2n.. Fréquence harmonique de base dans ce cas est égale à f. 0 \u003d N / 2.

Comme vous pouvez le constater, avec une telle séquence de ce code, le débit de données est deux fois la fréquence du signal.

Lors de la transmission de séquences de zéros et d'unités, le signal résultant - courant permanent de la fréquence de changement de signal est zéro f. 0 = 0 .

Le spectre du signal réel change constamment en fonction desquels les données sont transmises sur la ligne de communication et que les engrenages de séquences longues de zéros ou d'unités doivent être craintifs qui changèrent le spectre du signal vers les basses fréquences. Parce que le code NRZ au cours de la transmission de longues séquences de zéros ou d'unités a un composant permanent.

À partir de la théorie des signaux, on sait que le spectre du signal transmis en plus des exigences de largeur, une autre exigence très importante est proposée - manque de composant constant(présence de DC entre le récepteur et l'émetteur), car l'utilisation de divers transformateur junitesdans la ligne de communication ne manquent pas de courant permanent.

Par conséquent, certaines informations seront simplement ignorées par cette ligne de communication. Par conséquent, dans la pratique, ils essaient toujours de se débarrasser de la présence d'un composant constant dans le spectre du signal de support à la phase de codage.

Ainsi, nous avons identifié une autre exigence pour un bon code numérique. le code numérique ne doit pas avoir de composant constant.

Un autre inconvénient de la NRZ est - pas de synchronisation. Dans ce cas, seules des méthodes de synchronisation supplémentaires seront aidées, nous en parlerons plus tard.

L'un des principaux avantages du code NRZ est la simplicité. Afin de générer des impulsions rectangulaires, deux transistors sont nécessaires et des puces complexes sont nécessaires pour la modulation analogique. Le signal potentiel ne doit pas être codé et décodé, car la même méthode s'applique aux données à l'intérieur de l'ordinateur.

À la suite de ce qui précède, nous ferons plusieurs conclusions qui nous aideront et lorsque vous envisagez d'autres méthodes d'encodage numérique:

NRZ est très facile à mettre en œuvre, a une bonne erreur reconnaissable (en raison de deux potentiels plus gravement différents).

NRZ a un composant constant lors de la transmission de zéros et d'unités, ce qui rend impossible la transmission en lignes avec des jonctions de transformateur.

NRZ n'est pas un code auto-synchronisé et complique son transfert à n'importe quelle ligne.

L'attractivité du code NRZ, en raison de laquelle il est logique de le renforcer, consiste en une fréquence suffisamment basse de l'harmonique principale de FO, qui est N / 2 Hz, comme indiqué ci-dessus. Donc le code Nrz.fonctionne à des basses fréquences de 0 à N / 2 Hz.

En conséquence, sous une forme pure, le code NRZ dans les réseaux n'est pas utilisé. Néanmoins, ses diverses modifications sont utilisées dans lesquelles le succès est éliminé à la fois une mauvaise synchronisation auto-synchronisée du code NRZ et la présence d'un composant constant.

Les méthodes de codage numérique suivantes ont été développées afin d'améliorer la possibilité d'un code NRZ.

5. 2.2. Méthode de codage bipolaire avec inversion AMI alternative

Méthode de codage bipolaire avec inversion alternative (inversion de marque bipolaire alternative, AMI)c'est une modification de la méthode NRZ.

Dans cette méthode, trois niveaux de potentiel sont utilisés - négatif, zéro et positif. Trois niveaux de signal sont un manque de code car il est nécessaire de distinguer trois niveaux. Le meilleur rapport signal à bruit est requis pour le récepteur. Le niveau supplémentaire nécessite une augmentation de la puissance de l'émetteur d'environ 3 dB afin d'assurer la même fiabilité des bits de la ligne, qui est un inconvénient commun des codes avec plusieurs états du signal par rapport aux codes à deux niveaux. Dans le code d'un code de codage zéro logique, un potentiel zéro est utilisé, l'unité logique est codée avec un potentiel positif ou négatif, tandis que le potentiel de chaque nouvelle unité est opposé au potentiel de la précédente.

Figure. 5.6 Code AMI

Une telle méthode de codage élimine partiellement les problèmes du composant constant et l'absence d'auto-synchronisation inhérente au code NRZ lors du transfert de longues séquences d'unités. Mais il reste pour cela le problème de la composante constante dans la transmission des séquences de zéros (voir Fig. 5.6).

Considérons des cas privés du code et nous définissons l'harmonique de base du résultat du signal résultant pour chacun d'eux. Avec une séquence de zéros - un signal - un courant constant - FO \u003d 0 (Fig. 5.7, A)

Figure. 5.7 Détermination des principales fréquences du spectre pour AMI

Pour cette raison, le code AMI nécessite également une amélioration supplémentaire. Lorsque la séquence d'unités est transmise, le signal de signal est une séquence d'impulsions détendues avec le même spectre que le code NRZ transmettant des zéros et des unités alternatifs, c'est-à-dire sans composant constant et avec l'harmonique principal fo \u003d N / 2 Hz.

Lors du transfert d'unités alternées et de zéros, le principal harmonique de l'harmonique FO \u003d N / 4 HCCTO est deux fois inférieur à celui du code NRZ.

En général, pour diverses combinaisons de bits sur la ligne, l'utilisation d'un code AMI conduit à un spectre plus étroit du signal que pour le code NRZ, ce qui signifie que la largeur de bande la plus élevée de la ligne. Le code AMI fournit également certaines possibilités de reconnaissance des signaux erronés. Ainsi, la violation de la stricte alternance de la polarité des signaux parle d'une fausse impulsion ou de disparition de la ligne de la bonne impulsion. Le signal avec une polarité incorrecte est appelé signal interdit. (violation du signal).

Vous pouvez dessiner les conclusions suivantes:

AMI élimine le composant constant de la transmission de la séquence d'unités;

AMI a un spectre étroit - de N / 4 - N / 2;

AMI élimine partiellement les problèmes de synchronisation

AMI n'utilise pas deux, mais trois niveaux du signal sur la ligne et c'est son inconvénient, mais il était possible d'éliminer la méthode suivante.

5. 2.3 Code potentiel avec inversion avec unité NRZI

Ce code est complètement similaire au code AMI, mais n'utilise que deux niveaux de signal. Lors de la transmission de zéro, il transmet le potentiel installé dans le tact précédent (c'est-à-dire qui ne le change pas) et lorsque l'unité est transmise, le potentiel est inversé à l'opposé.

Ce code est appelé code potentiel avec une inversion de l'unité (sans retour à zéro avec ONS inversé, NRZI).

Il est pratique lorsque l'utilisation du troisième niveau de signal est très indésirable, par exemple, dans des câbles optiques, où deux états du signal sont reconnus de manière stable, de lumière et d'obscurité.

Figure. 5.8 Code NRZI

Le code est nrziotil sur la forme du signal résultant du code AMI, mais si vous calculez les harmoniques principales, pour chaque cas, il s'avère que ce sont les mêmes. Pour la séquence d'unités alternées et de zéros, la fréquence principale du signal fo \u003d n / 4.(Voir Fig. 5.9, a). Pour la séquence d'unités - fo \u003d n / 2.Avec une séquence de zéros, la même faille fo \u003d 0.- Courant permanent dans la ligne.

Figure. 5.9 Détermination des principales fréquences du spectre pour NRZI

Les résultats sont les suivants:

NRZI - assure les mêmes caractéristiques que le code AMI, mais n'utilise que deux niveaux de signal pour le faire et donc plus acceptables pour une amélioration supplémentaire. Les inconvénients de NRZI sont le composant constant avec une séquence zérule et le manque de synchronisation lors de la transmission. Le code NRZI est devenu le principal dans le développement de méthodes de codage plus améliorées à des niveaux plus élevés.

5. 2.4 Code MLT3

Le code de transmission à trois niveaux MLT-3 (transmission multi-niveaux - 3)il a beaucoup en commun avec le code NRZI. La différence la plus importante est de trois niveaux du signal.

L'unité correspond à la transition d'un niveau de signal à un autre. La modification du niveau du signal linéaire ne se produit que si l'unité se présente à l'entrée, contrairement au code NRZI, l'algorithme de formation est choisi de manière à ce que deux changements voisins ont toujours des directions opposées.

Figure. 5.10 Code potentiel MLT-3

Considérons des cas privés, comme dans tous les exemples précédents.

Lorsque vous transmettez des zéros, il a également un composant constant, le signal ne change pas - fo \u003d 0.Hz. (Voir Fig. 5.10). Lors de la transmission de toutes les unités, les transitions d'informations sont fixées sur la bordure de bits et un cycle de signal peut accueillir quatre bits. Dans ce cas fo \u003d n / 4 HZ - Fréquence maximale de code MLT-3. lors du transfert de toutes les unités (fig.5.11, a).

Figure. 5.11 Détermination des principales fréquences du spectre pour MLT-3.

Dans le cas d'un code de séquence alternatif MLT-3.a la fréquence maximale égale fo \u003d n / 8Ce qui est deux fois inférieur à celui du code NRZI, ce code a donc une bande passante plus étroite.

Comme vous le souhaitez, le manque de code MLT-3, comme le code NRZI - pas de synchronisation. Ce problème est résolu par une conversion de données supplémentaire, qui élimine les séquences de Zeros longues et la possibilité de sollicité. La conclusion générale peut être effectuée ce qui suit - l'utilisation d'un codage à trois niveaux MLT-3.vous permet de réduire la fréquence d'horloge du signal linéaire et augmentez ainsi le taux de transfert.

5. 2.5 Code d'impulsion bipolaire

Outre les codes potentiels, des codes d'impulsion sont utilisés lorsque les données sont représentées par une impulsion complète ou une partie de celle-ci devant.

Le cas le plus simple de cette approche est code pouls bipolairedans lequel l'unité est représentée par une impulsion d'une polarité et zéro est différente. Chaque élan dure la moitié de l'horloge (Fig. 5.12). Code pouls bipolaire - Code à trois niveaux. Considérez les signaux résultants lors du transfert de données sur le codage bipolaire dans les mêmes cas particuliers.

Figure. 5.12 Code d'impulsion bipolaire

La caractéristique du code est que dans le centre du bit, il y a toujours une transition (positive ou négative). Par conséquent, chaque bit est indiqué. Le récepteur peut mettre en évidence une synchroplex (stroboscope) ayant une fréquence d'impulsion d'impulsions du signal lui-même. La liaison est faite à chaque bit, ce qui garantit la synchronisation du récepteur avec l'émetteur. Ces codes portant une porte et un appel auto-synchronisation. Considérez le spectre des signaux pour chaque cas (Fig. 5.13). Lorsque vous transférez tous les zéros ou les unités, la fréquence du code harmonique principal fo \u003d n HzC'est deux fois plus élevé que l'harmonique de base du code NRZ et quatre fois plus élevé que l'harmonique de base du code AMI. Lorsque vous transférez des unités alternées et des zéros - fo \u003d n / 2

Figure. 5.13 Détermination des fréquences principales du spectre du code pouls bipolaire.

Cette déficience du code ne donne pas de taux gagnant et indique explicitement que les codes impulsionnels sont plus lents que le potentiel.

Par exemple, pour la transmission de données sur une ligne avec une vitesse de 10 Mbps, une fréquence porteuse est requise 10 MHz. Lorsque la séquence d'alternance de zéros et d'unités, la vitesse augmente, mais pas beaucoup, car la fréquence du harmonique principal du code FO \u003d N / 2 Hz.

Le code d'impulsion bipolaire a un grand avantage, comparé aux codes précédents, est auto-synchronisante.

Le code d'impulsion bipolaire a une large gamme de signaux et donc plus lentement.

Le code pouls bipolaire utilise trois niveaux.

5. 2.6 Code Manchester

Code Manchesteril a été développé comme un code d'impulsion bipolaire amélioré. Le code de Manchester concerne également les codes à pleurer, mais contrairement au code bipolaire n'a pas trois, mais seulement deux niveaux, ce qui offre une meilleure immunité de bruit.

Dans le code de Manchester pour les unités de codage et les zéros, une différence de potentiel est utilisée, c'est-à-dire le front d'impulsion. Avec le codage Manchester, chaque tact est divisé en deux parties. Les informations sont codées par des gouttes potentielles survenant au milieu de chaque tact. Cela se produit comme suit:

L'unité est codée par une chute d'un niveau de signal bas à une différence élevée et inverse zéro. Au début de chaque horloge, une différence de service peut se produire si vous devez présenter plusieurs unités ou zéros d'affilée.

Considérons des cas de codage privés (séquences d'alternance de zéros et d'unités, seules zéros, une unités), puis nous définirons les harmoniques principales pour chacune des séquences (voir Fig. 5.14). Dans tous les cas, on peut noter qu'avec le codage de Manchester, le changement de signal au centre de chaque bit vous permet de sélectionner facilement une synchronisation. Par conséquent, le code Manchester a de bonnes propriétés auto-synchronisantes.

Figure. 5.14 Code Manchester

La samosynchronisation permet toujours de transférer de grandes paquets d'informations sans perte en raison des différences de fréquence d'horloge de l'émetteur et du récepteur.

Nous définissons donc la fréquence principale lors du transfert uniquement des unités ou uniquement des zéros.

Figure. 5.15 Détermination des fréquences principales du spectre du code de Manchester.

Comme on peut le voir lorsqu'il est transmis sous forme de zéros et d'unités, le composant constant est absent. Fréquence de l'harmonique principal fO \u003d N. Hz, ainsi que dans le codage bipolaire. Grâce à cela, la galvanoplastation des signaux dans les lignes de communication peut être effectuée par les moyens les plus simples, par exemple en utilisant des transformateurs pulsés. Lorsque vous transmettez des unités alternées et des zéros, la fréquence harmonique principale est égale à fo \u003d n / 2Hz.

Ainsi, le code de Manchester est un code bipolaire amélioré, amélioré en utilisant des données pour seulement deux niveaux de signal, et dans pas trois, comme dans bipolaire. Mais ce code reste toujours lent par rapport à NRZI, qui est deux fois plus rapide.

Considérer un exemple. Prendre pour la ligne de transfert de données avec la bande passante 100 MHzet vitesse 100 mbit. Si vous avez déjà défini le taux de transfert de données à une fréquence donnée, nous devons maintenant déterminer la fréquence du signal à une vitesse de ligne donnée. Basé sur cela, nous définissons cela pour transmettre des données au code NRZI, nous sommes suffisants de fréquence à partir de N / 4-N / 2 la fréquence de 25 -50 MHz, ces fréquences sont incluses dans la largeur de bande de notre ligne - 100 MHz. Pour le code de Manchester, nous avons besoin d'une gamme de fréquences de N / 2 à N - Ce sont des fréquences de 50 à 100 MHz, dans cette gamme, il existe des harmoniques de base du spectre du signal. Pour le code de Manchester, il ne satisfasse pas à la bande passante de notre ligne, et une telle ligne de signalisation sera donc transmise avec de grandes distorsions (ce code ne peut pas être utilisé sur cette ligne).

5.2.7Différentiel Manchester (Différentiel Manchester) Code.

Code Différentiel Manchesterc'est une variété de codage de Manchester. Il utilise le milieu de l'intervalle d'horloge du signal linéaire uniquement pour la synchronisation et le niveau de signal est montré dessus. Logique 0 et 1 sont transmis par la présence ou l'absence d'un décalage de niveau de signal au début de l'intervalle d'horloge, respectivement (Fig. 5.16)

Figure. 5.16 Code de Manchester différentiel

Ce code a les mêmes avantages et inconvénients que Manchester. Mais, en pratique, c'est précisément le code de Manchester différentiel.

Ainsi, le code de Manchester plus tôt (lorsque des lignes à grande vitesse étaient un grand luxe pour le réseau local) était très activement utilisée dans les réseaux locaux, en raison de son auto-cracieuse et de l'absence d'un composant constant. Il est maintenant largement utilisé dans les réseaux de fibres optiques et électriquement conducteurs. Toutefois, récemment, les développeurs ont conclu qu'il vaut mieux appliquer le codage potentiel, éliminant ses lacunes à l'aide de la soi-disant codage logique.

5.2.8Code potentiel 2b1q.

Code 2b1q.- Code potentiel avec quatre niveaux de signal pour codage de données. Son nom reflète son essence - tous les deux bits (2b)transmis pour un signal de tact ayant quatre états (1q).

Pender 00 conforme à un potentiel (-2.5 V), paire bit 01 conforme à un potentiel (-0 833 c), pare 11 - Potentiel (+0 833 b)et un pareil 10 - potentiel ( +2.5 V).

Figure. 5.17 Code potentiel 2b1q

Comme on peut le voir sur la figure 5.17, cette méthode de codage nécessite des mesures supplémentaires pour lutter contre les séquences longues des mêmes paires de bits, car le signal se transforme en un composant constant. Par conséquent, lorsque des zéros et des unités fo \u003d 0.Hz.Lorsque des unités alternées et des zéros, le spectre du signal est déjà déjà supérieur à celui du code Nrz., depuis, avec la même vitesse de bit, la durée de l'horloge est doublée - fo \u003d n / 4 Hz.

Ainsi, en utilisant le code 2B1Q, vous pouvez transférer des données de la même ligne deux fois plus rapidement que d'utiliser le code AMI ou NRZI. Toutefois, pour sa mise en œuvre, la puissance de l'émetteur doit être plus élevée à quatre niveaux de potentiel (-2,5V, -0,833 V, + 0,833 V, +2,5 V) différaient clairement par le récepteur sur l'arrière-plan d'interférences.

5. 2.9 Code PAM5

Tous les schémas de codage ci-dessus considérés par nous étaient un peu. Lors du codage de morsure, chaque bit correspond à la valeur du signal défini par la logique du protocole.

Avec le codage octet, le niveau de signal est défini sur deux bits et plus. En code à cinq niveaux PAM 5.5 niveaux de tension (amplitude) et codage de deux bits sont utilisés. Pour chaque combinaison, le niveau de tension est défini. Avec un codage à deux bits, quatre niveaux sont nécessaires pour transférer des informations (deux au deuxième degré - 00, 01, 10, 11 ). Le transfert de deux bits fournit simultanément une diminution de la fréquence de changement de signal. Le cinquième niveau est ajouté pour créer une redondance de code utilisée pour corriger les erreurs. Cela donne une réserve supplémentaire du rapport signal / bruit.

Figure. 5.18 PAM 5 Code

5. 3. codage logique

Codage logique fourni avant codage physique.

Au stade de codage logique, la forme de signaux n'est plus formée et les lacunes de méthodes de codage numérique physiques sont éliminées, telles que l'absence de synchronisation, la présence d'un composant constant. Ainsi, d'abord à l'aide d'outils de codage logique sont générés par les séquences corrigées des données binaires, qui utilisent plus tard les méthodes de codage physique sont transmises sur des lignes de communication.

Codage logique implique le remplacement des bits d'informations initiales par une nouvelle séquence du bit, portant les mêmes informations, mais avec une possession de propriétés supplémentaires, telles que la possibilité pour la partie de réception de détecter des erreurs dans des données reçues. Accompagnant chaque octet d'informations source d'un bit paritaire est un exemple de méthode de codage logique très fréquemment utilisé lors de la transmission de données à l'aide de modems.

Séparez deux méthodes de codage logique:

Codes en excès

Brouillage.

5. 3.1 Codes en excès

Codes en excèsbasé sur la partition de la séquence initiale des bits sur des portions, qui sont souvent appelées symboles. Ensuite, chaque symbole de source est remplacé par un nouveau, ce qui a un montant supérieur à la source. Un exemple explicite de code redondant est le code logique 4b / 5b.

Code logique 4b / 5v remplace les symboles source de 4 bits longs sur des symboles de 5 bits longs. Étant donné que les caractères résultants contiennent des bits redondants, le nombre total de combinaisons de bits est supérieur à celui de la source. Ainsi, le diagramme cinq bits donne 32 (2 5) caractères alphanumériques à deux chiffres ayant une valeur en code décimal de 00 à 31. Bien que les données initiales ne contiennent que quatre bits ou 16 (2 4) caractères.

Par conséquent, dans le code résultant, 16 combinaisons de telles combinaisons peuvent être sélectionnées, qui ne contiennent pas un grand nombre de zéros et le reste codes interdits (violation du code).Dans ce cas, des séquences de zéros longues sont interrompues et le code devient auto-synchronisant pour toutes les données transmises. Le composant constant disparaît, ce qui signifie que le spectre du signal est encore plus rétréci. Mais cette méthode réduit la largeur de bande de la ligne utile de la ligne, car les unités excessives d'informations utilisateur ne sont pas portées et seulement "Occuper le temps d'antenne". Les codes en excès permettent au récepteur de reconnaître des bits déformés. Si le récepteur accepte le code interdit, cela signifie que le signal s'est produit sur la ligne.

Alors, envisagez le travail code logique 4b / 5V. Le signal transformé a 16 valeurs pour le transfert d'informations et 16 valeurs redondantes. Dans le décodeur du récepteur, cinq bits sont déchiffrés comme des signaux d'information et de service.

Neuf caractères sont alloués aux signaux de service, sept caractères sont exclus.

Les combinaisons avec plus de trois zéros sont exclues (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000 ) . Ces signaux sont interprétés par le symbole. V.et récepteur d'équipe Violation.- Échec. La commande désigne la présence d'une erreur due à un niveau élevé de défaillance d'interférence ou d'émetteur. La seule combinaison de cinq zéros (00 - 00000 ) fait référence aux signaux de service signifie symbole Q.et a le statut Calmer.- Manque de signal en ligne.

Ce codage de données résout deux tâches - synchronisation et amélioration de l'immunité de bruit. La synchronisation se produit en raison de l'exclusion d'une séquence de plus de trois zéros et une immunité de bruit élevée est obtenue par le récepteur de données à un intervalle de cinq bits.

Le prix de ces avantages avec cette méthode de codage de données est de réduire le taux d'informations utiles. Par exemple, à la suite de l'ajout d'un bit redondant en quatre informations, l'efficacité de l'utilisation de la bande de fréquence dans les protocoles de code MLT-3.et codage des données 4b / 5b.diminue de 25%, respectivement.

Schéma de codage 4V / 5V.présenté dans la table.

Code binaire 4v.	Code résultant 5v.

Donc, en conséquence, cette table est formée de code 4V / 5V., puis transmis sur la ligne à l'aide de codage physique selon l'une des méthodes de codage potentiel, sensible uniquement aux séquences de zéros longues - par exemple, à l'aide du code numérique NRZI.

Symboles de code 4B / 5B 5 bits Rassemblez qu'avec toute combinaison de la ligne, plus de trois zéros sont dans une rangée.

Lettre DANSle nom du code signifie que le signal élémentaire a 2 états - de l'anglais binaire.- binaire. Il existe également des codes et trois états du signal, par exemple dans le code 8V / 6T.pour encoder 8 bits d'informations sources, le code de 6 signaux est utilisé, chacun d'entre eux possède trois états. Redondance 8V / 6T.au-dessus du code 4V / 5V.Depuis 256 codes source, représentez 3 6 \u003d 729 caractères résultant.

Comme nous l'avons dit, le codage logique survient au physique, il est donc effectué par l'équipement du niveau de réseau de canaux: adaptateurs réseau et blocs d'interface des commutateurs et des routeurs. Depuis comment vous étions convaincus, l'utilisation de la table de transcodage est une opération très simple, la méthode de codage logique avec des codes redondants ne complique pas les exigences fonctionnelles de cet équipement.

La seule exigence est de fournir une bande passante donnée de la ligne de transmetteur utilisant un code excédentaire doit fonctionner avec une fréquence d'horloge accrue. Donc, pour la transmission de codes 4V / 5V.avec la vitesse 100 Mo / sl'émetteur doit fonctionner avec une fréquence d'horloge 125 MHz. Dans le même temps, le spectre du signal sur la ligne est en expansion par rapport au cas lorsque la ligne est transmise, pas en surpoids. Néanmoins, le spectre de l'excès de code potentiel est déjà le spectre du code de Manchester, qui justifie la phase supplémentaire de codage logique, ainsi que le fonctionnement du récepteur et de l'émetteur à une fréquence d'horloge accrue.

Ainsi, vous pouvez dessiner la conclusion suivante:

Fondamentalement, les réseaux locaux sont plus faciles, fiables, meilleurs, plus rapides - utilisent la codage logique des données à l'aide de codes redondants, qui élimineront les séquences de zéros longues et assureront la synchronisation du signal, puis au niveau physique à utiliser pour la transmission d'un code numérique rapide. Nrzi., plutôt que pas de codage logique préalable pour utiliser des données lentes, mais auto-synchronisante code Manchester.

Par exemple, pour transmettre des données sur une ligne avec une bande passante de 100 m bit / s et une bande passante de 100 mHz, le code NRZI nécessite une fréquence de 25 à 50 MHz, ce n'est pas un codage 4B / 5V. Et si appliqué à Nrzi.alternativement de codage 4b \u200b\u200b/ 5V, la bande de fréquence se développera de 31,25 à 62,5 MHz. Néanmoins, cette gamme reste des "veines" dans la bande passante de la ligne. Et pour le code de Manchester, sans utiliser de codage supplémentaire, des fréquences sont requises de 50 à 100 MHz, ce sont les fréquences du signal principal, mais elles ne seront plus ignorées avec une ligne de 100 MHz.

5. 3.2 brouillage

Une autre méthode de codage logique est basée sur la "agitation" préliminaire des informations source afin que la probabilité de l'apparition des unités et des zéros sur la ligne soit proches.

Les périphériques ou les blocs qui effectuent une telle opération sont appelés scramblers (Scramble - Poupée.

Pour brouillageles données sont mélangées à l'aide d'un algorithme et d'un récepteur spécifique, recevant des données binaires, les transfère à deskemlectlerqui restaure la séquence initiale des bits.

L'excès de bits ne sont pas transmis sur la ligne.

L'essence du brouillage est facile de modifier les données passant via le système de flux de données. Presque la seule opération utilisée dans les bramles est Xor - "Breaking, à l'exclusion ou", ou aussi dire - Ajout module 2.. Avec l'ajout de deux unités, à l'exclusion ou à l'écartation de l'unité supérieure et le résultat est enregistré - 0.

La méthode de la chaîne est très simple. Premièrement venir avec Sceler. En d'autres termes, inventer les bits dans la séquence initiale à l'aide de "à l'exclusion ou" sont inventées par quelle relation. Ensuite, selon ce rapport, les valeurs de certains décharges sont sélectionnées dans la séquence actuelle du bit et ajoutent Xor.entre elles. Dans ce cas, tous les décharges sont décalés d'ici 1 bit et la valeur obtenue ("0" ou "1") est placée dans la libération de la plus jeune décharge. La valeur qui était dans l'ancienne décharge avant le décalage est ajoutée à la séquence de codage, devenant un autre peu. Ensuite, cette séquence est émise dans une ligne, où l'utilisation des méthodes de codage physique est transmise au nœud destinataire, à l'entrée de laquelle ce bureau de séquence est étroitement basé sur la relation inverse.

Par exemple, Scrambler peut implémenter le ratio suivant:

où BI- chiffre binaire du code résultant obtenu sur la I-M des travaux du Scramblembel, Ai- chiffre binaire du code source entrant dans le tact I-M sur l'entrée du Scrambler, B. i-3. et B. i-5. - Chiffres binaires du code résultant obtenu sur les séances d'entraînement des brouillants précédents, respectivement, de 3 et 5 fois l'horloge actuelle, fonctionnant à l'exclusion ou (addition par module 2).

Maintenant, déterminons la séquence codée, par exemple, pour une telle séquence initiale. 110110000001 .

Scrambler, défini ci-dessus, donnera le code résultant suivant:

B 1 \u003d A 1 \u003d 1 (les trois premiers chiffres du code résultant coïncideront avec l'original, comme il n'y a pas besoin de chiffres précédents)

Ainsi, une séquence apparaîtra à la sortie du tableau d'affichage 110001101111 . Dans lequel il n'y a pas de séquence de six zéros présents dans le code source.

Après avoir reçu la séquence résultante, le récepteur le transmet au description, qui restaure la séquence initiale en fonction de la relation inverse.

Il existe d'autres algorithmes de brouillage différents, ils diffèrent par le nombre de termes donnant le chiffre du code résultant et le décalage entre les termes.

Le principal problème du codage basé sur scramblers - Synchronisation des dispositifs de transmission (codeur) et de réception (décodage). Lorsque vous passez ou erronez l'insertion, au moins un bit, toutes les informations transmises sont irréversiblement perdues. Par conséquent, dans les systèmes de codage basés sur des brouillards, une attention particulière est portée aux méthodes de synchronisation. .

Dans la pratique, à ces fins, une combinaison de deux méthodes est généralement appliquée:

a) Ajout d'informations aux informations des bits de synchronisation à l'avance, à l'avance du côté de la réception bien connu, ce qui lui permet de commencer activement à rechercher la synchronisation avec l'expéditeur de commencer activement à suivre un tel peu.

b) L'utilisation de générateurs d'impulsions de temps de haute précision, ce qui permet aux moments de la perte de synchronisation de décoder les bits d'informations reçues "par mémoire" sans synchronisation.

Il existe également des méthodes simples de lutte contre les séquences d'unités, également imputables à la classe de décalage.

Pour améliorer le code Bipolaire AMIdeux méthodes basées sur une distorsion artificielle des caractères interdits de la séquence de zéros sont utilisés.

Figure. 5. Codes B8ZS et HDB3

Cette figure montre l'utilisation de la méthode. B8ZS (bipolaire avec substitution de 8 zéros)et méthode HDB3 (bipolaire haute densité 3-zeros)pour ajuster le code AMI. Le code source se compose de deux longues séquences de zéros (8- dans le premier cas et 5 dans la seconde).

Code B8ZScorrige uniquement les séquences composées de 8 zéros. Pour cela, après les trois premiers zéros, au lieu des cinq derniers zéros insère cinq chiffres: V-1 * -0-V-1 *.V.ici indique un signal d'une unité interdite pour cette tact de polarité, c'est-à-dire un signal qui ne modifie pas la polarité de l'unité précédente, 1 * - Unités de signalisation de polarité correcte et le signe d'étoile note le fait que, dans le code source de ce tact, il n'était pas une unité, mais zéro. En conséquence, sur 8 punaises, le récepteur observe 2 distorsion - il est très peu probable que cela soit arrivé à cause de bruit sur la ligne ou d'autres défaillances de transmission. Par conséquent, le récepteur considère que ces violations avec un codage de 8 zéros consécutifs et après réception leur remplace aux 8 zéros initiaux.

Le code B8ZS est construit de sorte que son composant constant soit zéro avec toutes les séquences de chiffres binaires.

Code HDB3corrige toutes 4 gratter consécutives dans la séquence d'origine. Les règles de formation du code HDB3 sont plus complexes que le code B8ZS. Chaque quatre zéro est remplacé par quatre signaux dans lesquels il y a un signal V. Pour supprimer le composant constant de la polarité du signal V.alterne avec des remplacements cohérents.

De plus, deux échantillons de codes à quatre temps sont utilisés pour remplacer. Si le code source contient un nombre impair d'unités, la séquence est utilisée. 000v.et si le nombre d'unités était même - séquence 1 * 00v..

Ainsi, l'utilisation du codage logique ainsi que le codage potentiel donne les avantages suivants:

Les codes potentiels améliorés ont une bande passante assez étroite pour toutes les séquences d'unités et de zéros que l'on trouve dans les données transmises. En conséquence, les codes obtenus à partir du trajet potentiel du codage logique ont un spectre plus étroit que Manchester, même avec une fréquence d'horloge accrue.

Sujet 2. Niveau physique

Plan

Bases de transmission théoriques de données

Les informations peuvent être transmises par des fils en modifiant toute quantité physique, telle que la tension ou le courant. Représentant la tension ou la valeur actuelle sous la forme d'une fonction de temps sans ambiguïté, vous pouvez simuler le comportement du signal et l'exposer à une analyse mathématique.

Fourier rangées

Au début du XIXe siècle, le mathématicien français Jean-Baptiste Fourier (Jeanbaptiste Fourier) a prouvé que toute fonction périodique avec une période de T peut être décomposée en rangée (éventuellement infinie), constituée de sommes de sinus et de cosinus:
(2.1)
où est la fréquence principale (harmoniques) et - les amplitudes des sinus et de la cosinus de la n-ème harmonique, et c est une constante. Une telle décomposition est appelée près de Fourier. La fonction déployée dans une rangée peut être restaurée par les éléments de cette série, c'est-à-dire si la période T et l'amplitude des harmoniques sont connues, la fonction initiale peut être restaurée avec la somme de la plage (2.1).
Un signal d'information qui a une durée finie (toutes les signaux d'information a une durée finie) peut être décomposé dans une série de Fourier, si vous imaginez que tout le signal est répété infiniment répété et encore (c'est-à-dire l'intervalle de T à 2T complètement répété. l'intervalle de 0 à t, etc.).
Les amplitudes peuvent être calculées pour une fonction donnée. Pour ce faire, multipliez le côté gauche et droit de l'équation (2.1) sur, puis d'intégrer de 0 à T. Depuis:
(2.2)
un seul membre de la série reste. Un nombre disparaît complètement. De même, en multipliant l'équation (2.1) sur et en intégrant le temps de 0 à t, vous pouvez calculer les valeurs. Si vous intégrez les deux parties de l'équation sans le changer, vous pouvez obtenir la valeur de la constante. de. Les résultats de ces actions seront les suivants:
(2.3.)

Informations sur les médias contrôlés

La nomination du niveau physique du réseau est le transfert du flux non traité des bits d'une machine à une autre. Pour la transmission, divers supports d'information physique peuvent également être utilisés, également appelés support de distribution de signal. Chacun d'entre eux a un ensemble caractéristique de bande passante, de retards, de prix et de facilité d'installation et d'utilisation. Les supports peuvent être divisés en deux groupes: support contrôlé, tel qu'un câble de fil de cuivre et de fibre optique, et ingérable, tel que la communication radio et la transmission le long d'une faisceau laser sans câble.

Transporteurs magnétiques

L'un des moyens les plus faciles de transférer des données d'un ordinateur à un autre est de les enregistrer sur une bande magnétique ou un autre support amovible (par exemple, un DVD réinscriptible), pour transférer physiquement ces bandes et ces disques à destination et les lire là-bas.
Bande passante élevée. Cassette standard avec caisse de ruban Ultrium 200 Go. Environ 1000 cassettes de ce type sont placées dans une boîte de 60x60x60, qui donne une capacité totale de 1600 Tbit (1,6 PBB). Une boîte avec des cassettes peut être livrée aux États-Unis dans les 24 heures par le Service Express fédéral ou une autre société. La largeur de bande effective avec une telle transmission est de 1600 TBIT / 86 400 S, ou 19 GB / s. Si la destination ne représente qu'une heure de conduite, la bande passante sera supérieure à 400 Go / s. Aucun réseau informatique n'est toujours capable de se rapprocher de ces indicateurs.
Efficacité. Le prix de gros de la cassette est d'environ 40 $. La boîte avec des rubans coûtera 4 000 $, tandis que l'une et la même bande peuvent utiliser des dizaines de fois. J'ajoute 1000 $ pour le transport (et en fait, beaucoup moins) et nous obtenons environ 5 000 $ pour le transfert de 200 To ou 3 cents par gigaoctet.
Désavantages. Bien que le taux de transfert de données utilisant des bandes magnétiques soit excellent, la valeur du délai dans une telle transmission est très importante. Le temps de transmission est mesuré en minutes ou en heures, pas de millisecondes. Pour de nombreuses applications, une réaction instantanée du système distant est requise (en mode connecté).

Tordu para

La paire torsadée se compose de deux fils de cuivre isolés, dont le diamètre habituel est de 1 mm. Les fils se tournent autour de l'autre sous la forme d'une spirale. Cela vous permet de réduire l'interaction électromagnétique de plusieurs couples à proximité.
Application - ligne téléphonique, réseau informatique. Il peut transmettre un signal sans l'atténuation de la puissance à une distance constituant plusieurs kilomètres. À des distances plus longues, des répéteurs sont nécessaires. Combiné dans le câble, avec un revêtement protecteur. Dans la paire de câbles de fils, suite, pour éviter la superposition de signal. Peut être utilisé pour transmettre des données analogiques et numériques. La bande passante dépend du diamètre et de la longueur du fil, mais dans la plupart des cas, une vitesse de plusieurs mégabits par seconde peut être obtenue à une distance de plusieurs kilomètres par seconde. Grâce à une bande passante assez élevée et à un petit prix, des paires torsadées sont répandues et, très probablement, seront populaires à l'avenir.
Les paires torsadées sont utilisées dans plusieurs versions, dont deux sont particulièrement importantes dans le domaine des réseaux informatiques. Les paires de catégorie 3 torsadées (chat 3) se composent de deux fils isolés, destinés les uns avec les autres. Quatre paires de telles paires sont généralement placées dans une coque en plastique.
Les paires torsadées de la catégorie 5 (Cat 5) sont similaires à des paires torsadées de la troisième catégorie, mais ont un plus grand nombre de tours sur le centimètre de la longueur du fil. Cela rend encore plus fort de réduire les astuces entre différents canaux et de fournir une qualité de signal améliorée sur de longues distances (Fig. 1).

Figure. 1. UTP Catégorie 3 (a), UTP Catégorie 5 (B).
Tous ces types de composés sont souvent appelés UTP (paire torsadée non blindée - paire torsadée non blindée)
Les câbles blindés des paires de Vatima de IBM Corporation ne sont pas devenus populaires en dehors de la société IBM.

Câble coaxial

Un autre moyen de transfert de données commun est un câble coaxial. Il est mieux blindé que la vapeur torsadée, il peut donc fournir une transmission de données pour des distances plus longues avec des vitesses plus élevées. Deux types de câbles sont largement utilisés. L'un d'entre eux, 50 ohm, est généralement utilisé pour transmettre des données exclusivement numériques. Un autre type de câble, 75 ohm, est souvent utilisé pour transférer des informations analogiques, ainsi que dans la télévision par câble.
Le type de câble dans la section est illustré à la figure 2.

Figure. 2. Câble coaxial.
La conception et le type spécial de blindage de câble coaxial offrent une large bande passante et une excellente immunité de bruit. La largeur de bande maximale dépend de la qualité, de la longueur et du rapport signal à bruit de la ligne. Les câbles modernes ont une bande passante d'environ 1 GHz.
Application - Systèmes téléphoniques (autoroutes), télévision par câble, réseaux régionaux.

La fibre optique

La technologie actuelle des fibres optiques peut développer le taux de transfert de données jusqu'à 50 000 Gbps (50 Tbit / s) et, en même temps, de nombreux spécialistes sont utilisés à la recherche de matériaux plus avancés. La présente limite pratique actuelle de 10 Gbps est due à l'incapacité de convertir rapidement des signaux électriques en optique et en arrière, bien que le laboratoire a déjà atteint la vitesse de 100 GB / S sur une seule fibre.
Le système de transmission de données à fibre optique comprend trois composants principaux: la source de lumière, le support sur lequel le signal de lumière est distribué et le récepteur de signal ou le détecteur. L'impulsion lumineuse est prise par unité et l'absence d'impulsion - pour zéro. La lumière se propage dans une fibre de verre ultralong. Si sur elle, le détecteur de lumière génère une impulsion électrique. En connectant la source de lumière à une extrémité de la fibre optique et que le détecteur est un système de transfert de données unidirectionnel.
Lorsque vous transférez le signal lumineux, la réflexion et la réfraction de la lumière sont utilisées lors de la déplacement de 2 environnements. Ainsi, lorsque la lumière est appliquée à un certain angle, le faisceau lumineux est complètement réfléchi sur la limite du support et se verrouille dans la fibre (Fig. 3).

Figure. 3. La propriété de la réfraction de la lumière.
Il existe 2 types de câbles à fibres optiques: Multi-Member - transmet un faisceau de lumière, la mince mince à la limite de plusieurs longueurs d'onde, agit presque comme un guide d'ondes, la lumière se déplace en ligne droite sans réflexion. Les lignes de fibres à montage unique d'aujourd'hui peuvent fonctionner à une vitesse de 50 Gbps à une distance allant jusqu'à 100 km.
Dans les systèmes de communication, trois gammes de longueur d'onde sont utilisées: 0,85, 1,30 et 1,55 μm, respectivement.
La structure du câble à fibre optique est similaire à la structure du fil coaxial. La seule différence est qu'il n'y a pas de grille de blindage dans la première.
Au centre de la fibre optique, il y a un noyau en verre, qui couvre la lumière. Dans la fibre optique multimode, le diamètre du noyau est de 50 μm, qui est approximativement égal à l'épaisseur des cheveux humains. Le noyau dans une fibre à sens unique a un diamètre de 8 à 10 microns. Le noyau est recouvert d'une couche de verre inférieure à celle du noyau, l'indice de réfraction. Il est conçu pour faire une prévention plus fiable de la prise de lumière au-delà du noyau. La couche extérieure est la gaine en plastique protégeant le vitrage. Les veines de fibres optiques sont généralement regroupées en faisceaux protégés par une coque extérieure. La figure 4 montre un câble à trois cœurs.

Figure. 4. Câble à fibres optiques à trois noyau.
Lors de la découpe, la connexion des segments de câble peut être effectuée de trois manières:

Un connecteur spécial peut être fixé à l'extrémité du câble, avec lequel le câble est inséré dans la sortie optique. Perte - 10-20% de la puissance légère, mais cela facilite la modification de la configuration du système.
Épissage - Deux extrémités soigneusement tranchées du câble posé côte à côte et serrent une embrayage spéciale. L'amélioration du passage de la lumière est obtenue en alignant les extrémités du câble. Perte - 10% du pouvoir léger.
Couler. La perte est pratiquement absente.

Deux types de source de lumière peuvent être utilisés pour transmettre un signal sur un câble à fibre optique: diodes électroluminescentes (LED, diode électroluminescentes) et lasers semi-conducteurs. Leur caractéristique comparative est indiquée dans le tableau 1.

Tableau 1.
Tableau comparatif du laser LED et semi-conducteur
L'extrémité de réception du câble optique est une photodiode générant une impulsion électrique lorsque la lumière tombe dessus.

Caractéristiques comparatives du câble à fibres optiques et du fil de cuivre.

La fibre optique a un certain nombre d'avantages:

Grande vitesse.
Moins d'affaiblissement du signal, la conclusion est moins répétée (une sur 50 km et pas 5)
Inerert sur le rayonnement électromagnétique externe, chimiquement neutre.
Plus léger en poids. 1000 paires torsadées en cuivre de 1 km de long pesent environ 8000 kg. Une paire de câbles à fibres optiques ne pèse que 100 kg avec une plus grande bande passante
Frais de joints bas

Désavantages:

Complexité et compétence lors de l'installation.
Fragilité
Cuivre plus coûteux.
transmission en mode Simplex, entre les réseaux nécessitent un minimum de 2 veines.

Connexion sans fil

Spectre électromagnétique

Le mouvement électronique génère des ondes électromagnétiques pouvant être distribuées dans l'espace (même sous vide). Le nombre d'oscillations d'oscillations électromagnétiques par seconde est appelé fréquence et est mesurée en hertz. La distance entre deux maxima (ou minima) consécutives est appelée longueur d'onde. Cette valeur est traditionnellement notée par la lettre grecque (Lambda).
Si vous incluez une antenne d'une taille appropriée dans un circuit électrique, les ondes électromagnétiques peuvent être prises avec succès par le récepteur à une certaine distance. Dans ce principe, tous les systèmes de communication sans fil sont basés.
Dans Vacuo, toutes les ondes électromagnétiques s'appliquent à la même vitesse, quelle que soit leur fréquence. Cette vitesse s'appelle la vitesse de la lumière, - 3 * 108 m / s. En cuivre ou en verre, la vitesse de la lumière est d'environ 2/3 de cette valeur, en outre, cela dépend légèrement de la fréquence.
Valeurs de communication et:

Si la fréquence () est mesurée en MHz et la longueur d'onde () en mètres alors.
La combinaison de toutes les ondes électromagnétiques forme le dossier solide de rayonnement électromagnétique (Fig. 5). La radio, le micro-ondes, les bandes infrarouges, ainsi que les lumières visibles peuvent être utilisées pour transmettre des informations à l'aide d'une amplitude, d'une fréquence ou d'une modulation de phase d'ondes. Les rayons ultraviolets, rayons X et gamma seraient même mieux grâce à leurs hautes fréquences, mais ils sont difficiles à générer et à moduler, ils passent mal à travers des bâtiments et, en outre, ils sont dangereux pour tous les êtres vivants. Le nom officiel des gammes est présenté dans le tableau 6.

Figure. 5. Spectrum électromagnétique et son utilisation en connexion.
Tableau 2.
Noms officiels des gammes de l'UIT
La quantité d'informations pouvant porter l'onde électromagnétique est associée à la plage de fréquences du canal. Les technologies modernes vous permettent de coder plusieurs bits sur Hertz à basses fréquences. Dans certaines conditions, ce nombre peut augmenter huit en haute fréquence.
Connaissant la largeur de la plage de longueurs d'onde, vous pouvez calculer la plage de fréquences correspondante et le taux de transfert de données.

Exemple: Pour 1,3 microns, le câble à fibre optique est obtenu, puis. Ensuite, à 8 bits / s, il est possible d'obtenir un taux de transfert de 240 Tbit / s.

Radio

Les ondes radio sont faciles à générer, surmonter de longues distances, traversent les murs, améliorent les bâtiments, distribués dans toutes les directions. La propriété des ondes radio dépend de la fréquence (figure 6). Lorsque vous travaillez à basse fréquences, la radio radio passe à travers les obstacles, mais la puissance du signal dans l'air tombe fortement en suppression de l'émetteur. Le rapport de puissance et de distance de la source est approximativement comme suit: 1 / R2. À des hautes fréquences, les ondes radio ont généralement tendance à se propager exclusivement en ligne droite et à réfléchir aux obstacles. De plus, ils sont absorbés, par exemple, la pluie. Les signaux radio de toutes les fréquences sont sensibles aux interférences des moteurs avec des brosses étincelantes et d'autres équipements électriques.

Figure. 6. Les vagues de VLF, LF, des bandes MF sont d'énormes irrégularités de la surface de la Terre (A), les ondes des bandes HF et VHF sont reflétées de l'ionosphère, le sol est absorbé (B).

Communication au micro-ondes

Aux fréquences supérieures à 100 MHz, les ondes radio s'appliquent presque en ligne droite, elles peuvent donc être concentrées sur des faisceaux étroits. La concentration d'énergie sous la forme d'un faisceau étroit à l'aide d'une antenne parabolique (comme une plaque de télévision satellite bien connue) conduit à une amélioration du rapport signal à bruit, cependant, pour une telle connexion, les antennes de transmission et de réception doit être très précisément dirigé l'un à l'autre.
Contrairement aux ondes radio avec des fréquences inférieures, les micro-ondes passent mal à travers des bâtiments. Les communications radio à micro-ondes sont devenues si largement utilisées dans la téléphonie longue distance, les téléphones portables, la radiodiffusion de la télévision et d'autres domaines que le manque de largeur du spectre est devenu fortement ressenti.
Cette relation présente plusieurs avantages sur la fibre. L'essentiel est qu'il n'est pas nécessaire de poser le câble, respectivement, vous n'avez pas besoin de payer la location de terres sur le chemin du signal. Il suffit d'acheter de petites parcelles de terre toutes les 50 km et de fixer une tour de relais sur eux.

Ondes infrarouges et millimètres

Le rayonnement infrarouge et millimètre sans l'utilisation du câble est largement utilisé pour la communication à courte distance (un exemple de télécommandes distantes). Ils sont relativement dirigés, pas cher et facilement installés, mais ne pas passer à travers des objets solides.
La connexion infrarouge est appliquée dans les systèmes informatiques de bureau (par exemple, pour communiquer des ordinateurs portables avec des imprimantes), mais ne joue toujours pas un rôle important dans les télécommunications.

Satellites de communication

Les types de satellites de Satellites sont utilisés: GEO (GEO), MEDIVAL (MEO) et LOW-BIT (LEO) (Fig. 7).

Figure. 7. Satellites de communication et leurs propriétés: la hauteur de l'orbite, le délai, le nombre de satellites nécessaires pour couvrir toute la surface du globe.

Réseau de téléphone public chantable

Structure du système téléphonique

La structure d'une voie téléphonique typique pour des distances moyennes est présentée à la figure 8.

Figure. 8. Route de communication typique à une distance moyenne entre les abonnés.

Lignes de communication locales: modems, ADSL, communication sans fil

Étant donné que l'ordinateur fonctionne avec un signal numérique et la ligne téléphonique locale est la transmission d'un signal analogique pour effectuer la conversion numérique sur l'analogique et le dos du périphérique est un modem, et le processus lui-même est appelé modulation / démodulation (Fig. 9 ).

Figure. 9. Utilisation d'une ligne téléphonique lors de la transmission d'un signal numérique.
Il y a 3 méthodes de modulation (Fig. 10):

modulation d'amplitude - 2 amplitudes de signal différentes sont utilisées (pour 0 et 1),
fréquence - plusieurs fréquences de signal différentes sont utilisées (pour 0 et 1),
les quarts de phase de phase sont utilisés lors de la commutation entre les unités logiques (0 et 1). Angles de décalage - 45, 135, 225, 180.

En pratique, des systèmes de modulation combinés sont utilisés.

Figure. 10. Signal binaire (A); modulation d'amplitude (B); modulation de fréquence (B); Modulation de phase.
Tous les modems modernes permettent aux données de transmettre des données dans les deux sens, un tel mode de fonctionnement s'appelle duplex. La connexion avec la possibilité de transmission alternée est appelée moitié duplex. Les connexions dans lesquelles seulement dans une direction est appelée simplex.
Le mode maximum de modems pouvant être atteint à l'heure actuelle est de 56 kb / s. Standard V.90.

Lignes d'abonné numérique. Technologie XDSL.

Une fois que la vitesse des modems a atteint ses limites, les compagnies de téléphone ont commencé à rechercher une sortie de cette situation. Ainsi, de nombreuses propositions sont apparues sous le nom général de XDSL. XDSL (ligne de souscription numérique) - ligne d'abonnés numériques, où x. Pourrait être d'autres lettres. La technologie la plus célèbre de ces propositions est ADSL (asymétrique DSL).
La raison de la limite de vitesse des modems était qu'ils utilisaient la gamme de transmission de la parole humaine - 300Hz à 3400 Hz. En collaboration avec des fréquences frontalières, la bande passante n'était pas de 3100 Hz, mais 4000 Hz.
Bien que la ligne téléphonique locale elle-même soit de 1 100.
La première offre de la technologie ADSL a utilisé toute la gamme de lignes téléphoniques locales, divisées en 3 plages:

Pots - gamme d'un réseau téléphonique régulier;
portée sortante;
gamme entrante.

La technologie dans laquelle différentes fréquences sont utilisées à des fins différentes est appelée joint de fréquence ou multiplexage de fréquence.
Méthode alternative appelée modulation multitone discrète, DMT (Discrete Multitone) consiste à séparer l'ensemble du spectre de la ligne locale 1.1 MHz large sur 256 canaux indépendants de 4312,5 Hz dans chacun. Canal 0 est des pots. Les canaux de 1 à 5 ne sont pas utilisés de manière à ce que le signal vocal n'a pas la capacité d'interférer avec des informations. Dans les 250 canaux restants, il est engagé à contrôler le transfert vers le fournisseur, en direction de l'utilisateur, et tous les autres sont disponibles pour le transfert de données utilisateur (Fig. 11).

Figure. 11. Opération ADSL à l'aide de la modulation multitonéale discrète.
La norme ADSL vous permet de prendre jusqu'à 8 Mo / s et d'envoyer à 1 Mo / s. ADSL2 + - Sortant à 24 Mo / C, entrant à 1,4 MB / s.
La configuration matérielle ADSL typique contient:

DSLAM - Multiplexeur d'accès DSL;
NID - un réseau de jumelage avec un réseau, partage la propriété d'une compagnie de téléphone et d'abonné.
Le séparateur (séparateur) est le séparateur de fréquence séparant la bande de pots et les données ADSL.

Figure. 12. Configuration typique de l'équipement ADSL.

Streams et joints

Les économies de ressources jouent un rôle important dans le système téléphonique. Le coût de la pose et de la maintenance d'une ligne de haute capacité et de haute qualité est également la même (c'est-à-dire que la part du lion de ce coût passe à creuser des tranchées, et non au câble de cuivre ou de fibre optique).
Pour cette raison, les compagnies de téléphone ont développé conjointement plusieurs systèmes de transmission de plusieurs conversations sur un câble physique. Les régimes de multiplexage (scellement) peuvent être divisés en deux catégories principales FDM (multiplexage de la partition de la division de fréquence - TDM (multiplexage de la division Time - Multiplexing avec joint temporaire) (figure 13).
Si l'étanchéité de fréquence, le spectre de fréquence est divisé entre les canaux logiques de RI, chaque utilisateur reçoit son sous-bande en possession exceptionnelle. Lors du multiplexage avec un étanchéité temporaire, les utilisateurs prennent des virages (cycliquement) utilisent le même canal, et chacun en une courte période est fournis avec toutes les largeurs de bande de canal.
Dans les canaux de fibres optiques, une variante spéciale du joint de fréquence est utilisée. C'est ce qu'on appelle le sceau spectral (WDM, multiplexage de division de longueur d'onde).

Figure. 13. Un exemple d'étanchéité de fréquence: SPECTRES SOURCE 1 Signaux (A), Spectres décalés dans la fréquence (B), Channel compacté (B).

Commutation

Du point de vue de l'ingénieur téléphonique moyen, le système téléphonique est composé de deux parties: équipement externe (lignes téléphoniques locales et autoroutes, hors tension) et équipements internes (commutateurs) situés sur l'échange téléphonique.
Tous les réseaux de communication supportent une méthode de commutation (communication) de leurs abonnés entre eux. Il est presque impossible de fournir à chaque paire d'abonnés en interaction de leur propre ligne de communication physique non-contractueuse, qu'ils pourraient surmonter de manière monopolitaire "propre" pendant une longue période. Par conséquent, tout réseau de commutation d'abonné est toujours utilisé sur n'importe quel réseau, ce qui garantit la disponibilité des canaux physiques disponibles en même temps pour plusieurs sessions de communication entre les abonnés réseau.
Deux réceptions différentes sont utilisées dans les systèmes téléphoniques: canaux de commutation et commutation de paquets.

Canaux de commutation

La commutation de canal implique la formation d'un canal physique composé continu à partir de canaux individuels connectés séquentiellement pour la transmission directe de données entre les nœuds. Dans le réseau commuté du réseau, avant de transférer des données, il est toujours nécessaire d'effectuer une procédure composée dans le processus dont le canal composite est créé (Fig. 14).

Packs de commutation

Lors de la commutation de paquets, tous les messages transmis par l'utilisateur sont cassés dans le nœud source pour des pièces relativement petites, appelées packages. Chaque paquet est fourni avec le titre, ce qui indique les informations d'adresse requises pour délivrer le package de nœuds de destination, ainsi que le numéro de colis à utiliser par le nœud de destination pour créer un message. Les packages sont transportés dans le réseau sous forme de blocs d'information indépendants. Les commutateurs de réseau prennent des paquets de nœuds finaux et sur la base d'informations d'adresse les transmettent les uns aux autres, et finalement - le nœud de destination (Fig. 14).
etc.................