Prilikom prijenosa diskretnih podataka preko komunikacijskih kanala koriste se dvije osnovne vrste fizičkog kodiranja - na temelju sinusoidnog nosača i na temelju slijeda pravokutnih mahunarki. Prvi način često se naziva i modulacijaili analogna modulacija,naglašavanje činjenice da se kodiranje provodi promjenom parametara analognog signala. Drugi način se obično naziva digitalni kodiranje.Ove metode se odlikuju širinom spektra dobivenog signala i složenosti opreme potrebne za njihovu implementaciju.

Kada koristite pravokutne impulse, spektar dobivenog signala dobiva se vrlo širok. Nije iznenađujuće ako se sjećate da je spektar savršenog pulsa ima beskonačnu širinu. Korištenje sinusoida dovodi do spektra mnogo manje širine na istoj brzini prijenosa informacija. Međutim, provedba sinusoidne modulacije zahtijeva složeniji i skupim instrumentom nego da implementira pravokutne impulse.

Trenutno, podaci, izvorno imaju analogni oblik - govor, televizijsku sliku, prenose se putem komunikacijskih kanala u diskretnom obliku, to jest, kao slijed jedinica i nula. Pozivan je proces predstavljanja analognih informacija u diskretnom obliku diskretna modulacija.Uvjeti "modulacija" i "kodiranje" često se koriste kao sinonimi.

2.2.1. Analogna modulacija

Analogna modulacija se koristi za prijenos diskretnih podataka na kanalima s uskom pojasom, od kojih je tipičan predstavnik tonalni frekvencijski kanaljavne telefonske mreže pružene korisnicima. Tipična amplituda-frekvencija karakteristika tonskog frekvencijskog kanala prikazana je na Sl. 2.12. Ovaj kanal prenosi frekvencije u rasponu od 300 do 3400 Hz, tako njegov propusnost je 3100 Hz. Iako ljudski glas ima mnogo šireg spektra - od oko 100 Hz do 10 kHz, -Za prihvatljivu kvalitetu rasporeda prijenosa glasa od 3100 Hz je dobro rješenje. Strogo ograničavanje propusnosti tonskog kanala povezana je s uporabom brtve kanala i opreme za uključivanje u telefonskim mrežama.

2.2. Metode prijenosa diskretnih podataka na fizičkoj razini 133

Uređaj koji obavlja funkcije modulacije nosača sinusoida na strani prijenosa i demodulacije na strani primanja, zove se modem(demodulator modulatora).

Metode analogne modulacije

Analogna modulacija je na ovaj način fizičkog kodiranja, u kojem se informacije kodiraju mijenjanjem amplitude, učestalosti ili faze sinusoidnog frekvencijskog signala nosača. Glavne metode analogne modulacije prikazane su na Sl. 2.13. U dijagramu (sl. 2.13, ali)prikazuje se slijed početnih informacija, predstavljenih potencijalima na visokoj razini za logičku jedinicu i potencijal nulte razine za logičku nulu. Ova metoda kodiranja naziva se potencijalni kod, koji se često koristi u prijenosu podataka između blokova računala.

Za modulacija amplitude(Sl. 2.13, 6) za logičnu jedinicu odabrana je jedna razina amplitude sinusoida frekvencije nosača i za logičku nulu - drugu. Ova metoda se rijetko koristi u čistom obliku u praksi zbog niskog imuniteta buke, ali se često koristi u kombinaciji s drugom modulacijom modulacije - faze.

Za modulacija frekvencije(Sl. 2.13, c) vrijednosti 0 i 1 početnih podataka se prenose sinusoidima s različitim frekvencijama - za i fi. Ova metoda modulacije ne zahtijeva složene krugove u modemima i obično se koristi u modemima s niskim brzinama koje rade na 300 ili 1200 bitova / s brzine.

Za fazna modulacija(Sl. 2.13, d) vrijednosti podataka 0 i 1 odgovaraju signalima iste frekvencije, ali s različitim fazama, na primjer 0 i 180 stupnjeva ili 0,90,180 i 270 stupnjeva.

U modemima velike brzine često se koriste metode modulacije, u pravilu, amplituda u kombinaciji s fazom.

2. Poglavlje. Osnove prijenosa diskretnih podataka

Spektar moduliranog signala

Spektar rezultirajućeg moduliranog signala ovisi o vrsti modulacije i brzini modulacije, tj. Željenoj brzini prijenosa bitova izvornih informacija.

Prvo razmislite o spektru signala s potencijalnim kodiranjem. Neka logička jedinica kodira pozitivan potencijal, a logička nula - negativni potencijal iste vrijednosti. Pojednostaviti izračune, pretpostavimo da se informacije sastoje od beskonačnog slijeda izmjeničnih jedinica i nula, kao što je prikazano na Sl. 2.13, ali.Imajte na umu da se u ovom slučaju vrijednosti BOD-a i bita podudaraju se u sekundi.

Za potencijalne kodiranje, spektar se izravno dobiva iz Fourier formula za periodičnu funkciju. Ako se diskretni podaci prenose na brzinu bita N bit / s, spektar se sastoji od stalne komponente nulte frekvencije i beskonačnog raspona harmonika s frekvencijama FO, 3FO, 5FO, 7FO, ..., gdje fo \u003d n / 2 , Amplitude ovih harmonika se sasvim polako smanjuju - s koeficijentima 1/3, 1 / 5.1 / 7, ... iz amplitude harmonike za (sl. 2.14, ali).Kao rezultat toga, spektar potencijalnog koda zahtijeva široku propusnost za visokokvalitetan prijenos. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir da se stvarni spektar signala stalno mijenja ovisno o tome koji se podaci prenose preko komunikacijske linije. Na primjer, prijenos dugog slijeda nula ili jedinica pomiče spektar prema niskim frekvencijama, au ekstremnom slučaju, kada se preneseni podaci sastoje samo jedinice (ili samo iz nula), spektar se sastoji od harmonijske nulte frekvencije. Prilikom prijenosa izmjenjivih jedinica i nula, stalna komponenta je odsutna. Stoga, spektar rezultirajućeg signala potencijalnog koda tijekom prijenosa proizvoljnih podataka zauzima traku iz određenog iznosa blizu 0 Hz, na oko 7FO (harmonici s frekvencijama iznad 7Fo može se zanemariti zbog svog malog doprinosa signal). Za tonski frekvencijski kanal, gornja granica za potencijalnu kodiranje se postiže za brzinu prijenosa podataka od 971 bita, a dno je neprihvatljivo za bilo kakve brzine, jer širina pojasa kanala počinje s 300 Hz. Kao rezultat toga, nikada se ne koriste potencijalni kodovi na kanalima tonskih frekvencija.

2.2. Metode za prijenos diskretnih podataka na fizičkoj razini 135

Uz amplitudnu modulaciju, spektar se sastoji od sinusoida frekvencije nosača FC i dva bočna harmonika: (FC + FM) i (FC - FM), gdje je FM frekvencija mijenjanja informacijskog parametra sinusoida, koji se podudara s brzina prijenosa podataka pri korištenju dvije razine amplitude (Sl. 2.14, 6). Frekvencija F M određuje propusnost linije na ovoj metodi kodiranja. Uz malu frekvenciju modulacije, širina signalnog spektra također će biti mala (jednaka 2F m), tako da signali neće biti iskrivljeni linijom ako je njegova propusnost veća ili jednaka 2F m. Za kanal ton kanala, ova metoda modulacije je prihvatljiva na brzini prijenosa podataka ne više od 3100/2 \u003d 1550 bitova. Ako se razina 4 amplitude koristi za predstavljanje podataka, širina pojasa kanala raste do 3100 bitova / s.

S modulacijom faze i frekvencije, signalni spektar je dobiven složeniji nego kada se modulacija amplitude, budući da se bočni harmonici ovdje formiraju više od dva, ali su također simetrično postavljeni u odnosu na glavnu frekvenciju nosača, a njihove amplitude se brzo smanjuju. Stoga su ove vrste modulacije također prikladni za prijenos podataka preko kanala tonske frekvencije.

Kombinirane metode modulacije koriste se za povećanje brzine prijenosa podataka. Metode su najčešći modulacija kvadraturne amplitude (modulacija kvadraturne amplitude, qam).Ove metode temelje se na kombinaciji faze modulacije s 8 vrijednosti faznim promjenama vrijednosti i amplitude modulacije s 4 razine amplitude. Međutim, ne koriste se sve od mogućih 32 kombinacija signala. Na primjer, u kodovima Rešetkasvih 6, 7 ili 8 kombinacija je dopušteno predstavljati izvorne podatke, a preostale kombinacije su zabranjene. Takvo kodiranje je potrebna za prepoznavanje modema pogrešnih signala, koji su posljedica izobličenja zbog smetnji, koji na telefonskim kanalima, posebno uključeni, vrlo su značajni tijekom amplitude i trajnog vremena.

2.2.2. Digitalni kodiranje

Uz digitalne kodiranje diskretne informacije koriste se potencijalni i impulsni kodovi.

U potencijalnim kodovima predstavljaju logičke jedinice i nule, koristi se samo vrijednost signalnog potencijala, a njegove razlike koje čine kompletne impulse se ne uzimaju u obzir. Pulsni kodovi omogućuju binarne podatke ili impulsima određenog polariteta ili dijela pulsa - pad potencijala određenog smjera.

Zahtjevi za digitalne metode kodiranja

Kada koristite pravokutni impulsi za prenošenje diskretnih informacija, potrebno je odabrati ovu metodu kodiranja, što bi istovremeno postiglo nekoliko ciljeva:

Imala je najmanju širinu nastalog signala na istoj brzini prijenosa;

Pod uvjetom sinkronizaciju između odašiljača i prijemnika;

Posjeduje sposobnost prepoznavanja pogrešaka;

Imao je nisku cijenu provedbe.

136 Poglavlje 2 Osnove diskretnog prijenosa podataka

Už spektar signala omogućuje jednoj i istoj liniji (iz iste propusnosti) kako bi se postigla viša brzina prijenosa podataka. Osim toga, često je zahtjev odsutnosti stalne komponente predstavljen na signalni spektar, odnosno prisutnost DC između odašiljača i prijemnika. Konkretno, korištenje različitih transformatorskih shema galvanski spojsprječava prolaz DC-a.

Potrebno je sinkronizacija odašiljača i prijemnika tako da prijemnik zna točno u kojem trenutku potrebno je čitati nove informacije iz komunikacijske linije. Ovaj problem u mrežama je složeniji nego prilikom razmjene podataka između usko smještenih uređaja, na primjer, između blokova unutar računala ili između računala i pisača. Na malim udaljenostima, shema je dobro na temelju zasebne taktičke linije (sl. 2.15), tako da se informacije uklanjaju iz linije podataka samo u vrijeme sata pulsa. U mrežama, korištenje ove sheme uzrokuje poteškoće zbog nehomogenosti karakteristika vodiča u kabelima. Na velikim udaljenostima, neravnomjernosti stope širenja signala može dovesti do činjenice da će sat puls doći tako kasnije ili ranije od odgovarajućih podatkovnih signala da će se podatkovni bitovi propustiti ili ponovno pročitati. Drugi razlog za koji u mrežama odbijaju koristiti taktiranje impulsa spadaju vodiči u skupim kablovima.

Stoga se takozvane mreže koriste u mrežama. samo-sinkronizacijski kodovi,signali od kojih se prenose na odašiljač naznake čiji je u kojem trenutku potrebno prepoznati sljedeći bit (ili nekoliko bitova, ako je kod orijentiran s više od dva stanja signala). Bilo koji oštri diferencijalni signal je tzv. Front - može poslužiti kao dobar pokazatelj za sinkronizaciju prijemnika s odašiljačem.

Kada koristite sinusoidni signal nosača, rezultirajući kod ima samo-sinkronizaciju imovine, budući da promjena amplitude frekvencije nosača omogućuje prijemniku da odredi trenutak izgleda ulaznog koda.

Priznavanje i ispravljanje iskrivljenih podataka teško je implementirati alate fizičkog sloja, tako da su protokoli koji se temeljili na ovom radu najčešće uzimaju: kanal, mreža, prijevoz ili primijenjeni. S druge strane, prepoznavanje pogrešaka na fizičkoj razini štedi vrijeme, budući da prijemnik ne čeka puni okvir za međuspremnik i odbija ga odmah pri prepoznavanju pogrešnih bitova unutar okvira.

Zahtjevi za metode kodiranja međusobno su kontradiktorni, stoga svaki od popularnih metoda digitalnog kodiranja koji se razmatra u nastavku ima svoje prednosti i njezine nedostatke u usporedbi s drugima.

______________________________2.2. Diskretne metode prijenosa podataka, ali fizički_______137

Potencijalni kod bez povratka na nulu

Na sl. 2.16, a već spomenuta ranija metoda potencijalnog kodiranja, koja se naziva i kodiranje bez povratka na nulu (ne povratak na nulu, NRZ).Potonji naziv odražava činjenicu da prilikom prijenosa slijeda jedinica, signal se ne vraća na nulu tijekom sata (kao što ćemo vidjeti u nastavku, u drugim metodama kodiranja, povratak na nulu u ovom slučaju dolazi). NRZ metoda je jednostavna za implementaciju, ima dobru pogrešku prepoznatljivu (zbog dva oštro različita potencijala), ali nema imovinu samoplaka. Prilikom prijenosa dugog slijeda jedinica ili nula, signal na liniji se ne mijenja, tako da je prijemnik lišen sposobnosti određivanja vremena kada trebate ponovno pročitati podatke još jednom. Čak i uz prisutnost velikog preciznog sata generatora, prijemnik se može zamijeniti s trenutnim uklanjanjem podataka, budući da frekvencije dvaju generatora nikada nisu potpuno identične. Stoga, pri velikim brzinama razmjene podataka i dugim sekvencama jedinica ili nula, mala neusklađenost frekvencija mogu rezultirati pogreškom u cijelom satu i, u skladu s tim, čitanje netočnih bitova.

Još jedan ozbiljan nedostatak NRZ metode je prisutnost niskofrekventne komponente, koja se približava nuli prilikom prijenosa dugih sekvenci jedinica ili nula. Zbog toga, mnogi komunikacijski kanali, ne pružaju

138 Poglavlje 2 Osnove diskretnog prijenosa podataka

izravna galvanska veza između prijemnika i izvora nije podržana ovom vrstom kodiranja. Kao rezultat toga, u čistom obliku, NRZ kod u mrežama se ne koristi. Ipak, koriste se razne izmjene, u kojima se uklanjaju i loše samo-aluminiranje NRZ kod i prisutnost stalne komponente. Atraktivnost NRZ koda, zbog čega ga ima smisla poboljšati, sastoji se u dovoljno niskoj učestalosti glavnog harmonika za, koja je jednaka N / 2 Hz, kao što je prikazano u prethodnom dijelu. Ostale metode kodiranja, kao što je Manchester, glavni harmonik ima veću frekvenciju.

Metoda bipolarnog kodiranja s alternativnom inverzijom

Jedna od izmjena metoda NRZ-a je metoda bipolarna alternativna oznaka inverzija, AMI).U ovoj metodi (sl. 2.16, 6) koriste se tri razine potencijala - negativna, nula i pozitivna. Kodiranje logičke nule koristi se nulti potencijal, a logička jedinica kodirana je ili pozitivnim potencijalom ili negativnim, dok je potencijal svake nove jedinice suprotan potencijalu prethodnog.

AMI kod djelomično eliminira probleme stalne komponente i odsutnosti samoinkronizacije svojstvenog NRZ koda. To se događa prilikom prijenosa dugih sekvenci jedinica. U tim slučajevima, signal na liniji je slijed atolarnih impulsa s istim spektrom kao i NRZ kod koji prenosi izmjene nula i jedinice, to jest, bez stalne komponente i s glavnim harmonikom N / 2 Hz (gdje n je n brzina prijenosa). Duge nule sekvence su također opasne za AMI kod, kao i za NRZ kod, signal se degenerira u stalni potencijal nule amplitude. Stoga AMI kodeks zahtijeva daljnje poboljšanje, iako je zadatak pojednostavljen - ostaje da se nositi samo s sekvencama nula.

Općenito, za različite kombinacije bitova na liniji, korištenje AMI koda dovodi do užeg spektra signala nego za NRZ kod, što znači da je viša propusnost linije. Na primjer, prilikom prijenosa izmjenjivih jedinica i nula, glavni harmonični fo ima frekvenciju N / 4 Hz. AMI kod također pruža neke mogućnosti za prepoznavanje pogrešnih signala. Dakle, kršenje stroge izmjene polariteta signala govori o lažnom pulsu ili nestanku od linije ispravnog impulsa. Zove se signal s netočnim polaritetom zabranjeni signal (kršenje signala).

U AMI kodu, ne dva, ali se koriste tri razine signala na liniji. Dodatna razina zahtijeva povećanje snage odašiljača od oko 3 dB kako bi se osigurala ista pouzdanost bitova na liniji, što je uobičajeni nedostatak kodova s \u200b\u200bvišestrukim stanjima signala u usporedbi s kodovima koji razlikuju samo dvije stanja.

Potencijalni kod s inverzijom za jedinicu

Postoji kod sličan AMI, ali samo s dvije razine signala. Prilikom prijenosa nule, prenosi potencijal koji je instaliran u prethodnom taktu (to jest, ne mijenja se), a kada se jedinica prenese, potencijal je invertiran na suprotno. Ovaj se kôd zove potencijalni kod s inverzijom na jednom

2.2. Metode prijenosa diskretnih podataka na fizičkoj razini 139

(Ne povratak na nulu s OSS obrnutim, NRZI).Ovaj kod je zgodan u slučajevima kada je uporaba treće razine signala vrlo nepoželjna, na primjer, u optičkim kabelima, gdje su dva signalna stanja stabilno prepoznata - svjetlo i tama. Kako bi se poboljšali potencijalni kodovi slični AMI i NRZI, koriste se dvije metode. Prva metoda se temelji na dodavanju viška bitova na izvorni kod koji sadrži logičke jedinice. Očito, u ovom slučaju, duge nule sekvence se prekidaju i kod postaje samoinkronizacija za bilo kakve prenosive podatke. Stalna komponenta nestaje, što znači da je spektar signala još više suženi. No, ova metoda smanjuje korisnu propusnost linije, budući da se ne prenose višak informacija o korisnicima. Druga metoda temelji se na preliminarnom "miješanju" izvorne informacije tako da vjerojatnost izglede jedinica i nula na liniji postane blizu. Uređaji ili blokovi koji obavljaju takav rad nazivaju se scramblera(Scramble - Dump, Neress Skupština). U SCOMMBLE-parnicama se koristi dobro poznati algoritam, tako da je prijemnik koji je dobio binarne podatke, prenosi ih desklelecter,koji vraća početnu skupnu sekvencu. Višak bitova se ne prenose preko linije. Obje metode odnose se na logičnu, a ne fizičku kodiranje, budući da se oblik signala na liniji ne određuju. Detaljnije, oni su proučavani u sljedećem odjeljku.

Bipolarni pulsni kod

Osim potencijalnih kodova u mrežama, pulsni kodovi se koriste kada su podaci predstavljeni kompletnim pulsom ili dijelom ispred. Najjednostavniji slučaj ovog pristupa je bipolarni pulsni kodu kojoj je jedinica predstavljena pulsom jednog polariteta, i nula - drugi (sl. 2.16, u).Svaki impuls traje pola sata. Takav kod ima izvrsnu samonamjerni svojstva, ali stalna komponenta može biti prisutna, na primjer, prilikom prijenosa duge sekvence jedinica ili nula. Osim toga, spektar je širi od potencijalnih kodova. Prema tome, prilikom prijenosa svih nula ili jedinica, učestalost glavnog harmonika koda bit će jednaka n Hz, koja je dva puta veća od osnovnog harmonika NRZ koda i četiri puta veće od osnovnog harmonika AMI koda Tijekom prijenosa izmjeničnih jedinica i nula. Zbog prešire spektra, bipolarni impulsni kod se rijetko koristi.

Manchester

U lokalnim mrežama, do nedavno, najčešća metoda kodiranja bila je tzv. manchester(Sl. 2.16, d). Koristi se u Ethernet i token Ring Technologies.

U manchesteru kodeksu za kodiranje jedinica i nula koristi se potencijalna razlika, tj. Prednji puls. S kodiranjem Manchestera, svaki je takt podijeljen u dva dijela. Informacije su kodirane potencijalnim kapima koje se pojavljuju u sredini svakog takta. Jedinica je kodirana padom s niske razine signala na visoku razliku i nultu obrnutu razliku. Na početku svakog sata može se dogoditi razlika u servisima ako trebate predstaviti nekoliko jedinica ili nule u nizu. Budući da se signal mijenja barem jednom po taktu prijenosa jednog podatkovnog dijela, manchester kod ima dobar

140 Poglavlje 2 Osnove diskretnog prijenosa podataka_____________________________________________

svojstva samo-sinkronizacije. Prijenosna pojasa koda Manchestera već je od bipolarnog impulsa. Također nema stalnu komponentu, a glavni harmonik u najgorem slučaju (prilikom prijenosa slijeda jedinica ili nula) ima frekvenciju n Hz, a u najboljem (prilikom prijenosa izmjenjivih jedinica i nula) jednaka je N / 2 Hz, kao i AMI kodovi ili NRZ. U prosjeku, širina manchester kodne trake je jedan i pol puta već od bipolarnog koda impulsa, a glavni harmonični fluktuira u blizini vrijednosti 3N / 4. Manchester kod ima još jednu prednost u odnosu na bipolarni pulsni kod. U potonjem se koriste tri razine signala za prijenos podataka, au Manchesteru - dva.

Potencijalni kod 2B1Q.

Na sl. 2.16, d.potencijalni kôd prikazan je s četiri razine signala za kodiranje podataka. Ovaj kod 2B1q.naziv koji odražava njegovu suštinu - svaka dva bita (2b) prenose se u jedan sat signalom koji ima četiri stanja (1Q). Par Bit 00 odgovara potencijalu -2,5 V, par bita 01 odgovara potencijalu -0.833 V, par i - potencijala +0.833 V i par 10 - potencijal +2.5 V. u ovom slučaju, Metoda kodiranja zahtijeva dodatne mjere za borbu protiv dugih sekvenci identičnih parova bitova, budući da se signal pretvara u stalnu komponentu. U slučaju slučajne izmjene, signalni spektar je već dva puta već od NRZ kod, budući da je s istom brzinom, trajanje sata udvostručeno. Prema tome, koristeći 2V1Q kod, moguće je prenositi podatke iz iste linije dva puta brže od korištenja AMI ili NRZI kod. Međutim, za njegovu provedbu, moć odašiljača treba biti veća tako da se četiri razine jasno razlikovale od strane prijemnika na pozadini smetnji.

2.2.3. Logički kodiranje

Logičko kodiranje se koristi za poboljšanje AMI, NRZI ili 2Q1B potencijalnih kodova. Logička kodiranje treba zamijeniti duge sekvence malo, što dovodi do stalnog potencijala, priključivanja jedinica. Kao što je gore navedeno, dvije metode su karakterizirane za logičke kodiranje - suvišne kodove i ukidanje.

Višak kodova

Višak kodovana temelju podjele početne sekvence bitova na dijelovima, koji se često nazivaju simbolima. Zatim svaki simbol izvora zamijenjen je novom, koji ima veći iznos od izvora. Na primjer, logički kod 4v / 5b koji se koristi u FDDI i FAST Ethernet tehnologija zamjenjuje izvorne simbole 4 bita s duljinom 5 bitova. Budući da rezultirajući likovi sadrže suvišne bitove, ukupni broj bitnih kombinacija u njima je veći nego u izvoru. Prema tome, u kodu 4b / 5V, dobiveni znakovi mogu sadržavati 32-bitne kombinacije, dok su izvorni znakovi samo 16. Stoga, u dobivenom kodu mogu se odabrati 16 takvih kombinacija koje ne sadrže veliki broj nula i odmor zabranjeni kodovi (kršenje koda).Osim uklanjanja stalne komponente i dati kod samo-sinkronizacije, dopuštaju redundantne kodove

2.2. Metode prijenosa diskretnih podataka na fizičkoj razini 141

prijemnik prepoznaje iskrivljene bitove. Ako prijemnik prihvati zabranjeni kod, to znači da se signal dogodio na liniji.

U nastavku je prikazana sukladnost početnih i rezultirajućih 4B / 5B kodova.

4B / 5V kôd se zatim prenosi preko linije koristeći fizički kodiranje prema jednom od metoda potencijalnog kodiranja, osjetljivih samo na duge nule sekvence. 4B / 5b simboli kod 5 bitova dugim osiguravaju da s bilo kojom kombinacijom linije, više od tri nule je u nizu.

Pismo u nazivu koda znači da elementarni signal ima 2 stanja - od engleskog binarnog - binarne. Tu su i kodovi i tri stanja signala, na primjer, u kodu 8b / 6T za kodiranje 8 bita izvora informacija, koristi kod od B signala B, od kojih svaki ima tri stanja. Redundancija koda 8b / 6T je viša od 4b / 5b koda, budući da 256 izvornih kodova čini 3 6 \u003d 729 rezultirajućim znakovima.

Korištenje tablice transkoziranja je vrlo jednostavan rad, tako da ovaj pristup ne komplicira mrežne prilagodnike i sučelje blokova prekidača i usmjerivača.

Kako bi se osigurala određena propusnost linije, odašiljač koji koristi višak koda treba raditi s povećanom frekvencijom sata. Dakle, za prijenos 4b / 5V koda pri brzini od 100 MB / s, odašiljač treba raditi s frekvencijom sata od 125 MHz. U isto vrijeme, spektar signala na liniji se širi u odnosu na slučaj kada se linija prenosi, a ne prekomjerna težina. Ipak, spektar viška potencijalnog koda već je spektar manchester koda, koji opravdava dodatnu fazu logičkog kodiranja, kao i operaciju prijemnika i odašiljača pri povećanoj frekvenciji sata.

Kotrljanje

Miješanje podataka scramblerom prije nego što ih prođete u liniju koristeći potencijalni kod je drugi način logičkog kodiranja.

Metode kodiranja se bombardiraju dobiveni kod na temelju bitova izvornog koda i rezultirajućeg dijela dobivenog koda dobivenog u prethodnim satovima. Na primjer, scrambler može implementirati sljedeći omjer:

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

gdje je Binarna znamenka dobivenog koda dobivenog na I-M od scrambler rada, ai - binarna znamenka izvornog koda koji ulazi u I-M takt

142 Poglavlje 2 Osnove diskretnog prijenosa podataka

scrumbler je ulaz, B ^ Z i B T.5 - Binarne znamenke dobivenog koda dobivenog na prethodnim vježbama scrambler, za 3 i 5 puta više od trenutni sat, 0 je operacija isključujući ili (dodatak modula 2).

Na primjer, za izvorni slijed od 110110000001, scrembler će dati sljedeći rezultat:

bI \u003d AI - 1 (prve tri znamenke rezultirajućeg koda će se podudarati s original, jer nema potrebnih prethodnih brojeva)

Dakle, slijed od 1100011011111 će se pojaviti na izlazu scremblera, u kojem nema sekvence od šest nula prisutnih u izvornom kodu.

Nakon primitka rezultirajućeg slijeda, prijemnik ga prenosi na dekoder, koji obnavlja početnu sekvencu na temelju obrnutog odnosa:

Različiti algoritmi za kodiranje razlikuju se brojem pojmova dajući znamenku rezultirajućeg koda i pomak između uvjeta. Dakle, u ISDN mrežama, prilikom prijenosa podataka iz mreže na pretplatnika, koristi se za pretvaranje s promjenama u 5 i 23 mjesta, te kada prijenos podataka iz pretplatnika na mrežu - s promjenama 18 i 23 mjesta.

Postoje i jednostavnije metode suzbijanja sekvenci jedinica, također se mogu pripisati klasi otkaz.

Kako bi se poboljšao bipolarni AMI kod, koriste se dvije metode na temelju umjetnog izobličenja ZEROS sekvenca zabranjenih znakova.

Na sl. 2.17 prikazuje upotrebu metode B8zs (bipolarni s supstitucijom od 8 zerosa) i HDB3 metodom (bipolarni 3-nuros visoke gustoće) za podešavanje AMI koda. Izvorni kod se sastoji od dvije duge sekvence Zerosa: u prvom slučaju - od 8, au drugom - od 5.

B8ZS kod ispravlja samo sekvence koje se sastoje od 8 nula. Da biste to učinili, nakon prve tri nule, umjesto preostalih pet nula umeće pet znamenki: V-1 * -0-V-1 *. V Ovdje označava jedinicu jedinice za određeni taktiranje polariteta, odnosno signal koji ne mijenja polaritet prethodne jedinice, 1 * - signalnu jedinicu ispravnog polariteta, a znatno značenje zvijezda

2.2. Metode prijenosa diskretnih podataka na fizičkoj razini 143

Činjenica da u izvornom kodu u ovom taktu nije bila jedinica, ali nula. Kao rezultat toga, na 8 kotača, prijemnik promatra 2 izobličenja - vrlo je malo vjerojatno da se to dogodilo zbog buke na liniju ili drugim propustima prijenosa. Stoga primatelj smatra takve povrede s kodiranjem 8 uzastopnih nula i nakon primitka zamjenjuje ih na početne 8 nula. B8ZS kod je konstruiran tako da je njegova stalna komponenta nula s bilo kojim sekvencama binarnih znamenki.

HDB3 kod ispravlja sva četiri uzastopna nula u izvornom redoslijedu. Pravila za formiranje HDB3 koda su složeniji od B8ZS koda. Svaka četiri nula zamjenjuje se s četiri signala u kojima postoji jedan signal V. za suzbijanje stalne komponente polariteta signala V naizmjenično s uzastopnim zamjenama. Osim toga, za zamjenu se koriste dva uzorka četverotaktnih kodova. Ako izvorni kod sadrži neparni broj jedinica, koristi se OOV sekvenca, a ako je broj jedinica bio čak i slijed 1 * oov.

Poboljšani potencijalni kodovi imaju prilično usku propusnost za bilo kakve sekvence jedinica i nule koje se nalaze u prenesenim podacima. Na sl. 2.18 prikazuje spektar signala različitih kodova dobivenih prilikom prijenosa proizvoljnih podataka u kojima su različite kombinacije nula i jedinica u izvornom kodu jednako dobro. Prilikom izgradnje grafikona, spektar je prosječan za sve moguće skupove izvornih sekvenci. Naravno, dobiveni kodovi mogu također imati različitu raspodjelu nula i jedinica. Od sl. 2.18 Može se vidjeti da potencijalni NRZ kod ima dobar spektar s jednim nedostatkom - ima stalnu komponentu. Kodovi dobiveni od potencijalno logičkim kodiranjem imaju uže spektar od manchestera, čak i uz povećanu frekvenciju sata (na slici, spektar koda 4b / 5b treba biti grubo poklopilo s B8ZS kodom, ali se pomaknuo

144 Glovo2 Osnove diskretnog prijenosa podataka

u području viših frekvencija, budući da je njegova frekvencija sata povećana za 1/4 u usporedbi s drugim kodovima). To objašnjava korištenje potencijalnih suvišnih i kodiranja kodova u modernim tehnologijama kao što su FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ISDN, itd. Umjesto manchestera i bipolarnog pulsa kodiranja.

2.2.4. Diskretna modulacija analognih signala

Jedan od glavnih trendova u razvoju mrežnih tehnologija je prijenos diskretnih i analognih podataka u jednoj mreži u jednoj mreži. Izvori diskretnih podataka su računala i drugi računalni uređaji, a izvori analognih podataka su uređaji kao što su telefoni, kamkorderi, oprema za reprodukciju zvuka i videozapisa. U najranijim fazama rješavanja ovog problema u teritorijalnim mrežama, svi su tipovi podataka preneseni u analognom obliku, dok su diskretni kroz svoje podatke računalne podatke pretvoreni u analogni oblik pomoću modema.

Međutim, kao tehnika uklanjanja i prijenosa analognih podataka, pokazalo se da se prijenos u analognom obliku ne poboljšava kvalitetu podataka snimljenih na drugom kraju ako su značajno iskrivljeni tijekom prijenosa. Sam analogni signal ne daje nikakve upute koje je došlo do izobličenja ili kako to popraviti, budući da je signalni obrazac može biti bilo koji, uključujući i da je zabilježen prijemnik. Poboljšanje kvalitete linija, posebno teritorijalni, zahtijeva ogromne napore i ulaganja. Stoga je digitalna tehnika došla zamijeniti analognu tehniku \u200b\u200bsnimanja i prijenosa zvuka i slike. Ova tehnika koristi takozvanu diskretnu modulaciju početnih kontinuiranih analognih procesa u to vrijeme.

Diskretne metode modulacije temelje se na diskretizaciji kontinuiranih procesa i amplitudom i vremenom (sl. 2.19). Razmotrite principe obrubljene modulacije na primjeru modulacija impulsa, IRM (modulacija amplitude impulsa, okviri),koji se široko koristi u digitalnoj telefoniji.

Amplituda početne kontinuirane funkcije se mjeri s određenim razdobljem - zbog toga se događa vrijeme uzorkovanja. Zatim se svako mjerenje prikazuje u obliku binarnog broja određenog dijela, što znači uzorkovanje vrijednostima funkcije - kontinuirani skup mogućih vrijednosti amplituda zamjenjuje se diskretnim skupom njegovih vrijednosti. Nazvan je uređaj koji obavlja takva funkcija analogno-to-digitalni pretvarač (ADC).Nakon toga se mjerenja prenose preko komunikacijskih kanala u obliku sekvence jedinica i nula. U tom slučaju, iste metode kodiranja koriste se kao u slučaju prijenosa u početku diskretne informacije, odnosno, na primjer, metode na temelju B8ZS ili 2B1Q kod.

Na primarnoj strani linijskih kodova pretvaraju se u početnu sekvencu bita i posebnu opremu, nazvan digitalni analogni pretvarač (DAC),demodulacija digitaliziranih amplituda kontinuiranog signala, obnavljanje izvorne kontinuirane funkcije vremena.

Diskretna modulacija se temelji na nyquist prikaza teorija - Kotel-Nikova.U skladu s ovom teorijom, analogna kontinuirana funkcija koja se prenosi kao sekvenca njegovih diskretnih vrijednosti prema vremenu može se točno obnoviti ako je stopa uzorkovanja bila dva ili više puta veća od učestalosti najviše harmonika izvorne funkcije.

Ako se ovo stanje ne poštuje, obnovljena funkcija će se značajno razlikovati od izvora.

Prednost digitalnih metoda snimanja, reprodukcija i prijenos analognih informacija je mogućnost praćenja pouzdanosti podataka iz medija ili dobivenih podataka. Da biste to učinili, možete primijeniti iste metode koje se koriste za računalne podatke (i razmatraju se detaljnije u nastavku), - izračunavanje kontrolnog zbroja, ponovno prijenos iskrivljenih okvira, korištenje samopravljivih kodova.

Za visokokvalitetan glasovni prijenos u ICM metodi koristi se učestalost kvantizacije amplitude zvučnih oscilacija u 8000 Hz. To je zbog činjenice da je raspon od 300 do 3400 Hz odabran u analognoj telefoniji za prijenos glasa, koji dovoljno prenosi sve glavne harmonike sugovornika. U skladu s teorem Nyquist - Koteltekovaza visokokvalitetan glasovni prijenos

146 Poglavlje 2 Osnove diskretnog prijenosa podataka

dovoljno je odabrati frekvenciju uzorkovanja, dvostruko više harmonika kontinuiranog signala, tj. 2 x 3400 \u003d 6800 Hz. U stvarnosti, frekvencija diskretizacije od 8000 Hz pruža kvalitetnu maržu. U metodi ICM-a, 7 ili 8 bitni kod se obično koristi za predstavljanje amplitude jednog mjerenja. Prema tome, daje 127 ili 256 gradacija zvučnog signala, što je vrlo dovoljno za visokokvalitetan prijenos glasa. Kada koristite ICM metodu, potrebna je propusnost od 56 ili 64 kbps za prijenos jednog glasovnog kanala, ovisno o tome kako je svako mjerenje prikazano. Ako se u te svrhe koristi

7 bita, a zatim s učestalošću mjerenja mjerenja od 8000 Hz dobivamo:

8000 x 7 \u003d 56000 bps ili 56 kbps; I za slučaj 8 bitova:

8000 x 8 - 64000 bitova / s ili 64 kbps.

Standard je digitalni kanal 64 kbps, koji se također naziva osnovni kanal digitalnih telefonskih mreža.

Prijenos kontinuiranog signala u diskretnom obliku zahtijeva strogoj mreže usklađenosti vremenskog intervala od 125 μs (što odgovara 8000 Hz uzorkovanja frekvencije) između susjednih mjerenja, to jest, zahtijeva sinkroni prijenos podataka između mrežnih čvorova. Ako se sinkronizacija komercijalnih mjerenja ne uspoređuje, početni signal je nepravilno obnovljen, što dovodi do izobličenja glasa, slika ili drugih multimedijskih informacija koje se prenose digitalnim mrežama. Prema tome, izobličenje sinkronizacije 10 ms može dovesti do učinka "echo", a pomaci između mjerenja od 200 ms dovode do gubitka prepoznavanja izraženih riječi. U isto vrijeme, gubitak jednog mjerenja kada se uoče sinkronizam između drugih mjerenja, praktički ne utječe na zvuk. To je zbog zaglavljivanja uređaja u digitalnim analognim pretvaračima, koji se temelje na imovini inercije bilo kojeg fizičkog signala - amplituda zvučnih oscilacija ne može se odmah promijeniti u veliku količinu.

Na kvaliteti signala nakon što DAC ne utječe samo na sinkronizaciju prihoda na njegovom ulazu mjerenja, već i pogreška uzorkovanja amplituda tih mjerenja.

8 Nyquist - Kotelnikov Terem Pretpostavlja se da se amplitudi funkcije mjere točno, u isto vrijeme, korištenje tih amplituda za pohranjivanje binarnih brojeva s ograničenim ispuštanjem. Prema tome, obnovljeni kontinuirani signal je iskrivljen, koji se naziva buka uzorkovanja (amplitudom).

Postoje i druge metode diskretne modulacije koje omogućuju prikazivanje glasova za kompaktniji oblik, na primjer, u obliku sekvence 4-bitnih ili 2-bitnih brojeva. U tom slučaju, jedan glasovni kanal zahtijeva manje propusnosti, na primjer 32 kbps, 16 kbps ili čak manje. Od 1985. primjenjuje se glas koji okružuje CCITT, nazvan prilagodljivom diferencijalnom pulsnom kodom (ADPCM). ADPCM kodovi temelje se na razlikama između konzistentnih mjerenja glasova, koji se zatim prenose preko mreže. U ADPCM kodu za pohranjivanje jedne razlike, koriste se 4 bita i glas se prenosi brzinom od 32 kbps. Modernija metoda, linearni prediktivni kodiranje (LPC), čini mjerenje izvorne funkcije rjeđe, ali koristi metode za predviđanje smjera promjene amplitude signala. Koristeći ovu metodu možete sniziti glasovnu brzinu do 9600 bps.

2.2. Metode prijenosa diskretnih podataka na fizičkoj razini 147

Kontinuirani podaci prikazani u digitalnom obliku mogu se jednostavno prenositi putem računalne mreže. Da biste to učinili, dovoljno je postaviti nekoliko mjerenja u okvir bilo koje standardne mrežne tehnologije, kako bi se osigurao okvir desne adrese odredišta i pošaljite odredište. Primijetitelj se mora ukloniti iz mjerenja okvira i poslati ih na frekvenciju kvantizacije (za glas - s frekvencijom od 8000 Hz) na digitalnom analognom pretvaraču. Kako slijedeći okviri stižu s glasovnim mjerenjima, rad se treba ponoviti. Ako će okviri stići dovoljno sinkrono, kvaliteta glasa može biti prilično visoka. Međutim, kao što već znamo, okviri u računalnim mrežama mogu odgoditi i na kraju čvorova (dok čekaju pristup zajedničkom mediju) iu srednjim komunikacijskim uređajima - mostovima, prekidačima i usmjerivačima. Stoga je kvaliteta glasa pri prenošenju u digitalnom obliku putem računalnih mreža obično je niska. Za kvalitetan prijenos digitaliziranih kontinuiranih signala - glasova, slika - danas koriste posebne digitalne mreže, kao što su ISDN, bankomat i digitalne televizijske mreže. Ipak, za prijenos intra-korporativnih telefonskih razgovora danas je karakteriziran mrežom releja okvira, kašnjenja u prijenosu okvira od kojih su slaganje u dopuštene granice.

2.2.5. Asinkroni i sinkroni prijenos

Prilikom dijeljenja podataka na fizičkoj razini je malo informacija, tako da fizička razina uvijek podržava seriju sinkronizaciju između prijemnika i odašiljača.

Razina kanala radi s okvirima podataka i pruža sinkronizaciju između prijemnika i odašiljača na razini okvirnog okvira. Dužnosti prijemnika uključuju priznavanje početka prvog bajta okvira, prepoznajući granice okvira i prepoznavanje znaka kraja okvira.

Obično je dovoljno pružiti sinkronizaciju na dvije razine - bitove i okvire - tako da odašiljač i prijemnik mogu osigurati stalnu razmjenu informacija. Međutim, uz lošu kvalitetu komunikacijske linije (obično se odnosi na telefonske dial-up kanale) kako bi se smanjila oprema i povećala pouzdanost prijenosa podataka, uvedene su dodatne razine sinkronizacije.

Takav način rada se zove asinkroniili start Stop.Drugi razlog za korištenje takav način rada je prisutnost uređaja koji generiraju bajtove podataka na slučajnim trenucima vremena. Dakle, zaslon tipkovnicu ili drugi terminalski uređaj, iz kojeg osoba ulazi u podatke da ih obradite s računalom.

U asinkronom načinu rada svaki podatkovni bajt je popraćen posebnim signalima "Start" i "Stop" (Sl. 2.20, ali).Prijenos tih signala je, prvo, obavijestiti prijemnik na dolasku podataka i, drugo, dati primatelja dovoljno vremena za obavljanje nekih funkcija povezanih s sinkronizacijom prije dolaska sljedećeg bajta. "Start" signal ima trajanje jednog sata intervala, a "stop" signal može trajati jedan, jedan i pol ili dva sata, stoga se kaže da se jedan i pol ili dva bita koriste kao zaustavljanje signal, iako korisnički bitovi ne predstavljaju te signale.

Asinkroni, opisan način se zove jer svaki bajt može biti pomalo premješten u vremenu u odnosu na kucked satove prethodnog

148 Poglavlje 2 Osnove diskretnog prijenosa podataka

bajt. Takav asinkronizam prijenosa bajta ne utječe na ispravnost podataka koji se uzimaju, jer na početku svakog bajta postoji dodatna sinkronizacija prijemnika s izvorom zbog "start" bitova. Više "slobodne" privremene tolerancije određuju niske cijene opreme asinkronog sustava.

Uz sinkroni način prijenosa, nedostaju start-stop bita između svakog para bajtova. Prilagođeni podaci se prikupljaju u okviru koji prethodi sinkronizacijskim bajtovima (Sl. 2.20, b).Sinkronizacija Byte je bajt koji sadrži unaprijed poznati kod, na primjer 0111110, koji obavještava prijemnik na dolasku okvira podataka. Kada ga primi, prijemnik mora ući u sinkronizam bajta s odašiljačem, to jest, ispravno razumjeti početak sljedećeg bajta okvira. Ponekad se koristi nekoliko sinkronizacija za osiguravanje pouzdanijeg sinkronizacije prijemnika i odašiljača. Budući da se prijenos dugog okvira na prijemnik, problemi mogu imati problema s sinkronizacijom bitova, tada u ovom slučaju se koriste samo-crunch kodovi.

"Prilikom prijenosa diskretnih podataka na uskopojasni tonski frekvencijski kanal koji se koristi u telefoniji, najprikladniji načini analogne modulacije su najprikladniji, u kojem je nosač sinusoid moduliran izvorni slijed binarnih znamenki. Ova operacija provodi se posebnim modemskim uređajima.

* Za prijenos podataka s niskom brzinom primjenjuje se promjena učestalosti nosača sinusoida. High-speed modemi rade na kombiniranim modelima kvadraturne amplitude modulacije (qam), za koji se karakterizira 4 razina amplitude nosača sinusoida i 8 faza razina. Nisu sve moguće 32 kombinacije QAME metode se koriste za prijenos podataka, zabranjene kombinacije omogućuju vam da prepoznajete iskrivljene podatke na fizičkoj razini.

* Na širokopojasnim komunikacijskim kanalima, korištene su potencijalne i impulsne metode kodiranja, u kojima su podaci predstavljeni različitim razinama stalnog potencijala signala ili polariteta pulsa ili prednje strane.

* Kada koristite potencijalne šifre, zadatak sinkronizacije prijemnika s odašiljačem je posebno važan, jer prilikom prijenosa dugih sekvenci nula ili jedinica, signal na ulazu prijemnika ne mijenja i prijemnik je teško odrediti trenutak uklanjanja sljedeći dio podataka.

___________________________________________2.3. Metode susreta na razini donjeg kanala_______149

* Najjednostavniji potencijalni kod je kod bez povratka na nulu (NRZ), ali to nije samo-sinkroniziranje i stvara stalnu komponentu.

»Najpopularniji pulsni kod je manchester kod u kojem informacije snosi smjer pada signala u sredini svakog takta. Manchester Code se koristi u Ethernet i token Ring Technologies.

»Kako bi se poboljšala svojstva potencijalnog NRZ kod, koriste se logičke metode kodiranja koje isključuju duge zerule sekvence. Te se metode temelje:

Na uvođenju suvišnih bitova na izvorne podatke (4b / 5b kodove);

Kodiranja izvora (tip 2B1Q).

»Poboljšani potencijalni kodovi imaju uži spektar od pulsa, tako da se koriste u tehnologijama velike brzine, kao što su FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Koriste se dvije osnovne vrste fizičkog kodiranja - na temelju sinusoidnog signala nosača (analogna modulacija) i na temelju slijeda pravokutnih impulsa (digitalno kodiranje).

Analogni modulacija - prenositi diskretne podatke putem kanala s uskim propusnim mrežama - telefonske mreže kanala frekvencije tona (propusnost od 300 do 3400 Hz) uređaja koji obavlja modulaciju i demodulaciju - modem.

Metode analogne modulacije

n modulacija amplitude (nizak imunitet buke, često se koristi u kombinaciji s modulacijom faze);

n Modulacija frekvencija (složena tehnička implementacija, općenito se koristi u modemima s niskom brzinom).

n fazna modulacija.

Spektar moduliranog signala

Potencijalni kod - ako se diskretni podaci prenose po stopi od N bitova u sekundi, spektar se sastoji od stalne komponente nulte frekvencije i beskonačnog raspona harmonika s frekvencijom F0, 3F0, 5F0, 7F0, ..., gdje je F0 \u003d N / 2. Amplitude ovih harmonika polako se smanjuju - s 1/3, 1/5 koeficijenti, 1/7, ... iz amplitude F0. Spektar rezultirajućeg signala potencijalnog koda tijekom prijenosa proizvoljnih podataka uzima traku od određene vrijednosti blizu 0, na oko 7F0. Za tonski frekvencijski kanal, gornja granica brzine prijenosa se postiže za brzinu prijenosa podataka od 971 bita u sekundi, a donji je neprihvatljiv za bilo kakve brzine, budući da širina pojasa kanala počinje s 300 Hz. To jest, potencijalni kodovi se ne koriste na frekvencijskim kanalima tona.

Modulacija amplitude - Spektar se sastoji od sinusoida frekvencije nosača fc i dva bočna harmonika FC + FM i FC-FM, gdje je FM frekvencija promjene informativnog parametra sinusoida, koji se podudara s brzinom prijenosa podataka pri korištenju dvije razine amplitude. FM frekvencija određuje propusnost linije na ovoj metodi kodiranja. Uz malu modulaciju kohotota, širina spektra raspona bit će mala (jednaka 2FM), a signali neće iskriviti linije ako je propusnost veća ili jednaka 2FM. Za kanal kanala tona, ova metoda je prihvatljiva na brzini prijenosa podataka koja nije viša od 3100/2 \u003d 1550 bitova u sekundi.

Modulacija faze i frekvencije - Spektar je složeniji, ali simetričan, s velikim brojem brzog smanjenja harmonika. Ove metode su prikladne za prijenos kroz kanal tonske frekvencije.

Qudrate amplitunt modulacija (uvodna amplituda modulacija) - modulacija faze s 8 vrijednosti vrijednosti faznih pomaka i amplitude s 4 vrijednosti amplituda. Ne koriste se svih 32 kombinacija signala.

Digitalni kodiranje

Potencijalni kodovi - Samo se vrijednost signalnog potencijala koristi za predstavljanje logičkih jedinica i nula, a njegove ispuštanja koje formuliraju gotove impulse se ne uzimaju u obzir.

Pulsni kodovi - predstavljaju binarne podatke po impulsima određenog polariteta ili dijela pulsa - pad potencijala određenog smjera.

Zahtjevi za digitalnu metodu kodiranja:

Imao sam najmanju širinu nastalog signala na istoj brzini prije, (uže spektar signala omogućuje istoj liniji kako bi se postigla viša brzina prijenosa podataka, također je napravljen i zahtjev odsutnosti stalne komponente, tj. , prisutnost DC između odašiljača i prijemnika);

Pod uvjetom da sinkronizaciju između odašiljača i prijemnika (prijemnik bi trebao znati točno u kojem trenutku vremena za čitanje potrebnih informacija iz linije, u lokalnim sustavima - tanching linije, u mrežama - samo-sinkronizirajuće kodove, čije se signali provode na odašiljač indikacije na temelju vremena morate provesti prepoznavanje sljedećeg bita);

Posjeduje sposobnost prepoznavanja pogrešaka;

Imao je nisku cijenu provedbe.

Potencijalni kod bez povratka na nulu.NRZ (bez retre na nulu). Signal se ne vraća na nulu tijekom sata.

Jednostavan za implementaciju, ima dobre pogreške prepoznatljive zbog dva oštro razlikovna signala, ali nema imovine sinkronizacije. Prilikom prijenosa duge sekvence nula ili jedinica, signal signala se ne mijenja, tako da prijemnik ne može odrediti kada se podaci ponovno čitaju. Drugi nedostatak je prisutnost niskofrekventne komponente, koja se približava nuli prilikom prijenosa dugih sekvenci jedinica i nula. U svom čistom obliku, Kôd se rijetko koristi, koriste se izmjene. Atraktivnost - niska frekvencija glavnog harmonika F0 \u003d n / 2.

Metoda bipolarnog kodiranja s alternativnom inverzijom, (Bipolarna alternativna oznaka inverzija, AMI), modifikacija NRZ metode.

Za nula kodiranja se koristi nulti potencijal, logička jedinica kodirana je ili pozitivan potencijal ili negativan, dok je potencijal svake sljedeće jedinice suprotan potencijalu prethodnog. Djelomično eliminira probleme stalne komponente i odsutnost samo-sinkronizacije. U slučaju prijenosa dugog slijeda jedinica - niz opuštanja s istim spektrom kao i NRZ kod koji prenosi slijed izmjeničnih impulsa, to jest, bez stalne komponente i glavne harmonijske N / 2. Općenito, korištenje AMI dovodi do užeg spektra od NRZ-a, i stoga, na višu propusnost linije. Na primjer, prilikom prijenosa izmjenične nule i jedinice, glavni harmonički F0 ima frekvenciju n / 4. Moguće je prepoznati pogrešne prijenose, ali kako bi se osigurala točnost prijema, potrebno je povećati snagu od oko 3 dB, budući da se razina signala koristi.

Potencijalni kod s inverzijom za jedinicu, (Ne povratak na nulu s onima obrnutim, NRZI) AM sličnim signalom s dvije razine signala. Kada se prijenos nule prenosi potencijalom prethodnog sata, a kada se jedinica prenese, potencijal je obrnut u suprotnoj strani. Kod je prikladan kada koristite treću razinu nije poželjna (optički kabel).

Kako bi se poboljšao AMI, NRZI koristi dvije metode. Prvi dodaje kodu viška jedinica. Self-sinkronizacija se pojavljuje, stalna komponenta nestaje i spektar se sužava, ali je korisna propusnost smanjena.

Druga metoda je "miješanje" izvorne informacije tako da vjerojatnost izglede jedinica i nula na liniji postane bliski. Obje metode su logično kodiranje, budući da oblik signala na liniji nisu definirani.

Bipolarni pulsni kod, Jedinica je predstavljena pulsom jednog polariteta, a nula je različita. Svaki impuls traje pola sata.

Kod ima izvrsne svojstva samo-sinkronizacije, ali tijekom prijenosa duge sekvence nula ili jedinica može biti prisutna konstantna komponenta. Spektar je širi od potencijalnih kodova.

Manchester, Najčešći kod koji se koristi u Ethernet mrežama, token prsten.

Svi su podijeljeni u dva dijela. Informacije su kodirane potencijalnim kapima koje se pojavljuju u sredini takta. Jedinica je kodirana padom s niske razine signala na visoku razliku i nultu obrnutu razliku. Na početku svakog takta može se pojaviti signal, ELSI treba podnijeti nekoliko jedinica ili nula u nizu. Kod ima izvrsne samo-sinkronizirajuća svojstva. Širina pojasa je već u bipolarnom impulsu, ne postoji stalna komponenta, a glavni harmonik u najgorem slučaju ima frekvenciju N, i u najboljem - n / 2.

Potencijalni kod 2B1Q., Svaka dva bita se prenose na neki takt s signalom koji ima četiri stanja. 00 - -2,5 V, 01-0,833 V, 11- +0,833 V, 10 - +2,5 V. zahtijeva dodatna sredstva za borbu protiv dugih sekvenci identičnih parova bitova. U slučaju slučajne izmjene, bitni spektar je dva puta već od NRZ-a, budući da je s istom brzinom bit, trajanje sata udvostručeno, to jest, moguće je prenositi podatke na istoj liniji dva puta brže nego s Ami, Nrzi, ali trebaš veliku snagu odašiljača.

Logički kodiranje

Namjera je poboljšati potencijalne kodove AMI, NRZI, 2B1Q kodove, zamjenjujući duge sekvence bita, što dovodi do stalnog potencijala, jedinice za ubrizgavanje. Koriste se dvije metode - višak kodiranja i kodiranja.

Višak kodova Na temelju podjele početne sekvence bitova na dijelovima, koji se često nazivaju simbolima, nakon čega se svaki izvorni znak zamjenjuje s novom, koji ima veći iznos od izvornika.

4b / 5b koda zamjenjuje sekvence 4 bita s sekvencama od 5 bitova. Zatim, umjesto 16-bitnih kombinacija, ispada 32. Od njih je odabrano 16, koji ne sadrže velik broj nuroga, preostali se smatraju zabranjenim kodovima (kršenje koda). Osim uklanjanja stalne komponente i dati kod samo-plače, višak kodova dopustiti prijemniku da prepozna iskrivljene bitove. Ako prijemnik prihvati zabranjeni kôd, tada se signal dogodio na liniji.

Ovaj kôd se prenosi preko linije koristeći fizički kodiranje prema jednom od metoda potencijalnog kodiranja, osjetljivih samo na duge nule sekvence. Kod osigurava da neće biti više od tri nule u nizu na liniji. Postoje i drugi kodovi, na primjer 8b / 6t.

Da bi se osigurala određena propusnost, odašiljač treba raditi s povećanom frekvencijom sata (za 100 MB / S - 125 MHz). Spektar signala se širi u usporedbi s početnim, ali i dalje je spektar koda Manchestera.

Kodiranje - miješanje podataka scramblerom prije prijenosa na liniju.

Metode za kodiranje se sastoje od izračunavanja koda rezultirajućeg koda na temelju izvora izvornog koda i rezultirajućeg dijela dobivenog koda dobivenog u prethodnim satovima. Na primjer,

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

gdje je b i je binarna znamenka rezultirajućeg koda dobivenog na poslu i-ohm scrembleru, i - binarna znamenka izvornog koda koji ulazi u I-ohm na ulaz scrambler, B i -3 i B I -5 - Binarne figure dobivenog koda dobivenog na prethodnim kabinama rada.

Za sekvencu od 110110000001, scrambler će dati 1100011011111, to jest, sekvence šest uzastopnih nula neće biti.

Nakon primitka rezultirajućeg slijeda, prijemnik će ga prenijeti na dekombler, koji će primijeniti obrnutu transformaciju

S i \u003d do XOR B I-3 XOR B I-5

Različiti sustavi za otkazivanje razlikuju se u broju komponenti i pomak između njih.

Postoje jednostavnije metode za borbu protiv sekvenci nula ili jedinica, koje se također odnose na metode kodiranja.

Za poboljšanje bipolarnog AMI-a:

B8ZS (bipolarni s 8 zeros supstitut) - popravlja samo sekvence koje se sastoje od 8 nula.

Za to, nakon triju prvog nula, umjesto preostalih pet umetnutih pet signala V-1 * -0-V-1 *, gdje V označava signal za jedan taktik polariteta, to jest, signal koji ne mijenja Polaritet prethodne jedinice, 1 * - Signalna jedinica ispravnog polariteta, a znak zvijezde primjećuje činjenicu da u izvornom kodu u ovom taktu nije bila jedinica, već nula. Kao rezultat toga, na 8 kotača, prijemnik promatra 2 izobličenja - vrlo je malo vjerojatno da se to dogodilo zbog buke na liniji. Stoga prijemnik smatra takve povrede s kodiranjem 8 uzastopnih nula. U ovom kodu, stalna komponenta je nula s bilo kojim sekvencama binarnih znamenki.

HDB3 kod ispravlja sva četiri uzastopna nula u izvornom redoslijedu. Svaka četiri nula zamjenjuje se s četiri signala u kojima postoji jedan signal V. za suzbijanje stalne komponente polariteta signala V naizmjenično s uzastopnim zamjenama. Osim toga, za zamjenu se koriste dva uzorka četverotaktnih kodova. Ako izvorni kod sadrži neparan broj jedinica, tada se koristi sekvenca 000V, a ako je broj jedinica bio ravnomjeran - slijed 1 * 00V.

Poboljšani potencijalni kodovi imaju prilično usku propusnost za bilo kakve nule sekvence i jedinice koje se nalaze u prenesenim podacima.

Prilikom prijenosa diskretnih podataka o komunikacijskim kanalima, koriste se dvije glavne vrste fizičkog kodiranja - na temelju sinusoidni signal nosača i na temelju niza pravokutnih impulsa. Prva metoda se često naziva modulacija ili analogna modulacija, naglašavajući činjenicu da se kodiranje provodi promjenom parametara analognog signala. Druga metoda se obično naziva digitalnim kodiranjem. Ove metode se odlikuju širinom spektra dobivenog signala i složenosti opreme potrebne za njihovu implementaciju.
Analogna modulacija Koristi se za prijenos diskretnih podataka putem kanala s uskim trakama frekvencija, čiji je tipični predstavnik koji je tonski frekvencijski kanal koji se pruža korisnicima javnih telefonskih mreža. Tipična amplituda-frekvencija karakteristika tonskog frekvencijskog kanala prikazana je na Sl. 2.12. Ovaj kanal prenosi frekvencije u rasponu od 300 do 3400 Hz, tako njegov propusnost je 3100 Hz. Uređaj koji obavlja funkcije modulacije nosača sinusoida na strani prijenosa i demodulacije na strani s primanjem, naziva se modem (modulator - demodulator).
Metode analogne modulacije
Analogna modulacija je na ovaj način fizičkog kodiranja, u kojem se informacije kodiraju mijenjanjem amplitude, učestalosti ili faze sinusoidnog frekvencijskog signala nosača.
Dijagram (sl. 2.13, a) prikazuje slijed početnih informacija bit, predstavljenih potencijalima na visokoj razini za logičku jedinicu i potencijal nulte razine za logičku nulu. Ova metoda kodiranja naziva se potencijalni kod, koji se često koristi u prijenosu podataka između blokova računala.
Uz amplitudnu modulaciju (sl. 2.13, b), jedna razina amplitude nosača frekvencije sinusoida odabrana je za logičku jedinicu i za logičku nulu - drugu. Ova metoda se rijetko koristi u čistom obliku u praksi zbog niskog imuniteta buke, ali se često koristi u kombinaciji s drugom modulacijom modulacije - faze.
Kada se modulacija frekvencije (sl. 2.13, c), vrijednosti 0 i 1 početnih podataka prenose se sinusoidima s različitim frekvencijama - F0 i F1. Ova metoda modulacije ne zahtijeva složene krugove u modemima i obično se koristi u modemima s niskim brzinama koje rade na 300 ili 1200 bitova / s brzine.
Uz faznu modulaciju, vrijednosti podataka 0 i 1 odgovaraju signalima iste frekvencije, nos različite faze, na primjer 0 i 180 stupnjeva ili 0,90,180 i 270 stupnjeva.
U modemima velike brzine često se koriste metode modulacije, u pravilu, amplituda u kombinaciji s fazom.
Kada koristite pravokutni impulsi za prenošenje diskretnih informacija, potrebno je odabrati ovu metodu kodiranja, što bi istovremeno postiglo nekoliko ciljeva:
· Imao sam na istoj brzini od najmanja širina nastalog signala;
· Dali su sinkronizaciju između odašiljača i prijemnika;
· Imati sposobnost prepoznavanja pogrešaka;
· Imati niske cijene provedbe.
Už spektar signala omogućuje jednoj i istoj liniji (iz iste propusnosti) kako bi se postigla viša brzina prijenosa podataka. Osim toga, često je zahtjev odsutnosti stalne komponente predstavljen na signalni spektar, odnosno prisutnost DC između odašiljača i prijemnika. Konkretno, upotreba raznih transformacijskih strujnih krugova sprječava prolaz DC.
Potrebno je sinkronizacija odašiljača i prijemnika tako da prijemnik zna točno u kojem trenutku potrebno je čitati nove informacije iz komunikacijske linije.
Priznavanje i ispravljanje iskrivljenih podataka teško je implementirati alate fizičkog sloja, tako da su protokoli koji se temeljili na ovom radu najčešće uzimaju: kanal, mreža, prijevoz ili primijenjeni. S druge strane, prepoznavanje pogrešaka na fizičkoj razini štedi vrijeme, budući da prijemnik ne čeka puni okvir za međuspremnik i odbija ga odmah pri prepoznavanju pogrešnih bitova unutar okvira.
Zahtjevi za metode kodiranja međusobno su kontradiktorni, stoga svaki od popularnih metoda digitalnog kodiranja koji se razmatra u nastavku ima svoje prednosti i njezine nedostatke u usporedbi s drugima.

Informacije koje se prenose po liniji obično podvrgavaju posebnom kodiranju, što pomaže povećati pouzdanost prijenosa. U isto vrijeme, dodatni troškovi hardvera za kodiranje i dekodiranje su neizbježni, a troškovi mrežnih adaptera se povećavaju.

Kodiranje informacija koje se prenose putem mreže odnosi se na omjer maksimalne dopuštene brzine prijenosa i propusnost prijenosnog medija. Na primjer, s različitim kodovima, brzina ograničenja prijenosa jednog i istog kabela može se dvaput razlikovati. Od odabranog koda, složenost mrežne opreme i pouzdanost prijenosa informacija također izravno ovisi.

Za prijenos diskretnih podataka preko komunikacijskih kanala koriste se dvije metode fizičkog kodiranja izvora diskretnih podataka - na temelju sinusoidnog signala nosača i na temelju slijeda pravokutnih impulsa. Prvi način često se zove analogna modulacija,jer Kodiranje se provodi promjenom parametara analognog signala (amplituda, faze, frekvencije). Druga metoda se zove digitalni kodiranje, Trenutno, podaci koji imaju analogni obrazac (govor, televizijsku sliku) prenosi se preko komunikacijskih kanala u diskretnom obliku. Pozivan je proces predstavljanja analognih informacija u diskretnom obliku diskretna modulacija.

5.1Analogna modulacija

Prezentacija diskretnih podataka u obliku sinusoidnog signala naziva se analogna modulacija. Analogna modulacija omogućuje vam da pošaljete informacije kao sinusoidni signal s različitim razinama amplitude, ili faze ili frekvencije. Također možete koristiti kombinacije promjenjivih parametara - amplituda i frekvencije, a amplitude faze. Na primjer, ako formirate sinusoidni signal s četiri razine amplitude i četiri frekvencije, ona će dati 16 stanja informativnog parametra, a zatim 4 bita informacija za jednu promjenu.

Razlikuju se tri glavne metode analogne modulacije:

amplituda

frekvencija

Modulacija amplitude. (AM)Kada se modulacija amplitude, logična jedinica odabire jednu razinu amplitude nosača frekvencije sinusoida, a za logičku nulu - drugu (vidi sliku 5.1). Frekvencija signala ostaje konstantna. Ova metoda se rijetko koristi u čistom obliku u praksi zbog niskog imuniteta buke, ali se često koristi u kombinaciji s drugom modulacijskom modulacijom faze.

Sl. 5.1 Različiti tipovi modulacije

Modulacija frekvencije. ( Fm.) Kada se modulacija frekvencije, logička vrijednost logike 0 i logička 1 početnih podataka prenosi sinusoidi s različitim frekvencijama - F 1 i F 2 (vidi sl. 5.1). Amplituda signala ostaje konstantna. Ova metoda modulacije ne zahtijeva složene krugove u modemima i obično se koristi u modemima s niskom brzinom.

Fazna modulacija. (FM)S modulacijom faze, vrijednosti logike 0 i 1 odgovaraju signalima iste frekvencije, ali s različitim fazama (obrnutim), na primjer, 0 i 180 stupnjeva ili 0,90,180 i 270 stupnjeva. Rezultirajući signal je sličan sekvenci obrnutog sinusoida (vidi sliku 5.1). Amplituda i učestalost signala ostaju konstantna.

Da biste povećali brzinu prijenosa (povećanje broja bitova za jedan takt informacijskog parametra), koriste se kombinirane metode modulacije. Metode su najčešći modulacija kvadraturne amplitude (P:uadrutura. Amplituda Modulacija, Qam), Ove metode koriste takvu kombinaciju - faznu modulaciju s 8 vrijednosti faznih promjena vrijednosti i amplitude modulacije s 4 razine amplitude. S ovom metodom moguća je 32 kombinacija signala. I barem se ne koriste svi, ali još uvijek se brzina značajno povećava, a zbog redundancije, pogreške se mogu kontrolirati tijekom prijenosa podataka. Na primjer, u nekim kodovima dopušteno je samo 6,7 ili 8 kombinacija da predstavljaju izvorne podatke, a preostale kombinacije su zabranjene. Takvo kodiranje je potrebna za prepoznavanje modema pogrešnih signala, koji su posljedica izobličenja zbog smetnji, koji na telefonskim kanalima, posebno uključeni, vrlo su značajni tijekom amplitude i trajnog vremena.

Definiramo na koje linije analogna modulacija može raditi, a u kojoj mjeri ova metoda zadovoljava propusnost dane prijenosne linije za koju smatramo spektar rezultata rezultirajućih signala. Na primjer, pogledajte metodu modulacije amplitude. Spektar dobivenog signala tijekom modulacije amplitude sastoji se od sinusoida frekvencije nosača f. iz i dvije strane harmonike:

(F. iz - F. m. ) i (F. iz + F. m. ), gdje f. m. - Frekvencija modulacije (promjene informiranja parametra sinusoida), koje će se podudarati s brzinom prijenosa podataka ako koristite dvije amplitudne razine.

Sl. 5.2 Spektar signala s modulacijom amplitude

Frekvencija f. m. Određuje propusnost linije na ovoj metodi kodiranja. S malom frekvencijom modulacije, širina signalnog spektra također će biti mali (jednak 2f. m. Pogledajte sl. 5.2), tako da signali neće biti iskrivljeni linijom ako je njegova propusnost veća ili jednaka 2f. m. .

Dakle, s modulacijom amplitude, rezultirajući signal ima uski spektar.

S modulacijom faze i frekvencije, signalni spektar je dobiven složeniji nego kada se modulacija amplitude, budući da se bočni harmonici ovdje formiraju više od dva, ali su također simetrično postavljeni u odnosu na glavnu frekvenciju nosača, a njihove amplitude se brzo smanjuju. Stoga su ove vrste modulacije također prikladni za prijenos podataka o linijama u uskom propusnost. Tipični predstavnik takvih linija je tonski frekvencijski kanal koji se pruža korisnicima javnih telefonskih mreža.

Od tipičnog amplituda-frekvencijskog odgovora frekvencijskog kanala ton, može se vidjeti da ovaj kanal prenosi frekvencije u rasponu od 300 do 3400 Hz, a time i njegov propusnost je 3100 Hz (vidi sl. 5.3).

Sl. 5.3 HCH kanala Tonska frekvencija

Iako ljudski glas ima mnogo šireg spektra - od oko 100 Hz do 10 kHz, - za prihvatljivu kvalitetu prijenosa govora, raspon od 3100 Hz je dobro rješenje. Strogo ograničavanje propusnosti tonskog kanala povezana je s uporabom brtve kanala i opreme za uključivanje u telefonskim mrežama.

Prema tome, za kanal frekvencije tonova, modulacija amplitude osigurava brzinu prijenosa podataka od najviše 3100/2 \u003d 1550bit / s. Ako koristite nekoliko razina informativnog parametra (4 razine amplitude), propusnost frekvencijskog kanala ton raste dvaput.

Najčešće se analogno kodiranje koristi prilikom prijenosa informacija putem kanala s uskom propusnošću, na primjer, na telefonskim linijama u globalnim mrežama. U lokalnim mrežama rijetko se primjenjuje zbog visoke složenosti i vrijednosti obje enkodera i opreme za dekodiranje.

Trenutno, gotovo sva oprema koja radi s analognim signalima razvija se na temelju skupih žetona DSP (digitalni procesor signala), U isto vrijeme, nakon modulacije i prijenosa signala, potrebno je demodulirati prilikom uzimanja, a to je opet skupa oprema. Za izvođenje funkcije modulacije nosača sinusoida na strani prijenosa i demodulacije na strani prijemnika, koristi se poseban uređaj, koji se zove modem (demodulator modulatora). Modem je 56.000 bitova / s košta 100 dolara, a mrežna kartica je 100 Mbps košta 10 dolara.

U zaključku predstavljamo dostojanstvo i nedostatke analogne modulacije.

Analogni modulacija ima mnogo različitih informacija parametara: amplituda, faza, frekvencija. Svaki od ovih parametara može uzeti nekoliko država za jednu promjenu signala nosača. I, posljedično, rezultirajući signal može prenositi veliki broj bitova u sekundi.

Analognu modulaciju daje nastali signal s uskim spektrom, i stoga je dobro gdje trebate raditi na lošim linijama (s uskom propusnošću), to je sposobni pružati visoku brzinu prijenosa. Analogna modulacija je sposobna raditi na dobrim linijama, posebno je važno za još jednu prednost analogne modulacije - sposobnost prebacivanja spektra na željeno područje, ovisno o propusnosti korištenog linije.

Analognu modulaciju je teško implementirati opremu koja se bavi ovim vrlo skupim.

Analogna modulacija se koristi tamo gdje je nemoguće bez njega, ali druge metode kodiranja koriste se u lokalnim mrežama, za provedbu čiji je jednostavna i jeftina oprema. Stoga se najčešće u lokalnim mrežama tijekom prijenosa podataka u komunikacijskim linijama koristi druga metoda fizičkog kodiranja - digitalni kodiranje

5. 2. Typric kodiranje

Digitalni kodiranje- prezentacija informacija s pravokutnim impulsima. Za digitalnu kodiranje potencijali pulskodovi.

Potencijalni kodovi.U potencijalnim kodovima predstavljaju logičke jedinice i nule, koristi se samo vrijednost signalnog potencijala tijekom taktičnog razdoblja, a njegove kapi koje čine kompletne impulse se ne uzimaju u obzir. Važno je da samo vrijednost tijekom taktičkog razdoblja ima rezultirajući signal.

Pulsni kodovi.Pulsni kodovi predstavljaju logičnu nulu i logičnu jedinicu ili impulse određenog polariteta ili dijela pulsa - razlika u potencijalu određenog smjera. Vrijednost impulsa uključuje cijeli puls zajedno sa svojim kapi.

Odredite zahtjeve za digitalni kodiranje. Na primjer, moramo prenositi diskretne podatke (slijed logičkih nula i jedinica) iz izlaza jednog računala - izvor - na ulaz drugog računala - prijemnik na komunikacijskoj liniji.

1. Za prijenos podataka imamo veze koje ne propuštaju sve frekvencije, oni imaju određene propusnosti ovisno o njihovom tipu. Stoga, prilikom kodiranja podataka, potrebno je uzeti u obzir da se "Linte komunikacije prenosi u kodirane podatke.

2. Sekve diskretnih podataka moraju se kodirati kao digitalni puls određene frekvencije. U isto vrijeme, naravno, najbolje je postići:

a) frekvencijama kodiranih signala bili su niski kako bi se osigurala općenito usklađenost s pojasa.

b) tako da kodirani signali osiguravaju visoku brzinu prijenosa.

Dakle, dobar kod bi trebao imati manje herc i više bitova u sekundi.

3. Podaci koji se moraju prenositi je nepredvidivo mijenjanje logičkih nula i jedinica.

Neka navodemo ove podatke s digitalnim impulsima na određeni način, onda kako određujemo kakvu frekvenciju dobivenog signala? Kako bi se odredila maksimalna učestalost digitalnog koda, dovoljno je uzeti u obzir rezultirajući signal pri kodiranju privatnih sekvenci kao što su:

sekvenca logičke zerule

slijed logičkih jedinica

naizmjenično slijed logičkih nula i jedinica

Zatim je potrebno razgraditi signal hrabrom metodom, pronaći spektar, odrediti frekvencije svakog harmonika i pronaći ukupnu frekvenciju signala. Važno je da glavni spektar signala pada u propusnost. Da ne bi učinili sve te izračune, dovoljno je pokušati odrediti osnovni harmonik spektra signala, za to je potrebno pogoditi prvi sinusoid u obliku signala, koji ponavlja svoju konturu svog oblika , zatim pronađite razdoblje ovog sinusoida. Razdoblje je udaljenost između dvije promjene u signalu., Tada možete odrediti frekvenciju glavnog harmonika signalnog spektra kao F \u003d 1 / tgdje F.- frekvencija, T.- razdoblje signala. Za praktičnost daljnjih izračuna, pretpostavit ćemo da je brzina prijenosa signala jednaka N..

Takvi izračuni mogu se provesti za svaki način digitalnog kodiranja za određivanje rezultirajuće frekvencije. Rezultirajući signal u digitalnom kodiranju je određeni slijed pravokutnih impulsa. Predstaviti slijed pravokutnih impulsa u obliku sinusoidnog suma za pronalaženje spektra, potreban je veliki broj takvog sinusoida. Spektar slijeda pravokutnih signala, u općem slučaju, bit će značajno širi, u usporedbi s moduliranim signalima.

Ako primijenite digitalni kôd za prijenos podataka na tonski frekvencijski kanal, tada se gornja granica s potencijalnim kodiranjem postiže za brzinu prijenosa podataka od 971 bps, a dno je neprihvatljivo za bilo kakve brzine, budući da širina pojasa kanala počinje s 300 Hz ,

stoga digitalni kodovi na tonu frekvencijski kanali jednostavno se nikada ne koriste. Ali oni dobro rade u lokalnim mrežama koje ne koriste telefonske linije za prijenos podataka.

Na ovaj način, digitalni kodiranje zahtijeva širok prijenos široku propusnost.

4. Prilikom prijenosa informacija o komunikacijskim linijama iz izvornog čvora do čvora domaćina, potrebno je osigurati takav način prijenosa u kojem će prijemnik uvijek znati točno u kojem trenutku kada je potrebno podatke iz izvora, tj. potrebno je osigurati sinkroniziratiizvor i prijemnik. U mrežama je problem sinkronizacije složeniji nego prilikom razmjene podataka između blokova unutar računala ili između računala i pisača. Malim udaljenostima, shema je dobro na temelju zasebne taktičke linije. U takvoj shemi, informacije se uklanjaju s podatkovne linije samo u vrijeme dolaska pulsa sata (vidi sl. 5.4).

Sl. 5.4 Sinkronizacija prijemnika i odašiljača na kratkim udaljenostima

Ova opcija sinkronizacije apsolutno nije prikladna za bilo koju mrežu zbog nehomogenosti karakteristika vodiča u kabelima. Na velikim udaljenostima, neravnomjernosti stope širenja signala može dovesti do činjenice da će sat puls doći tako kasnije ili ranije od odgovarajućih podatkovnih signala da će se podatkovni bitovi propustiti ili ponovno pročitati. Drugi razlog zašto u mrežama odbijaju koristiti taktiranje impulsa - spremanje vodiča u skupim kablovima. Stoga se takozvane mreže koriste u mrežama. samosinkronizirani kodovi.

Samosinkronizirani kodovi- signali koji nose prijemnik koji označavaju u kojem trenutku potrebno je prepoznati sljedeći dio (ili nekoliko bitova, ako je kod orijentiran s više od dva stanja signala). Svaka oštra razlika signala je tzv. ispred- Može poslužiti kao dobar pokazatelj za sinkronizaciju prijemnika s odašiljačem. Primjer samo-sinkronizacijskog koda može biti sinusoidan. Budući da promjena amplitude frekvencije nosača omogućuje prijemnik da odredi trenutak pojave ulaznog koda. Ali to se odnosi na analognu modulaciju. U digitalnom kodiranju postoje i metode koje stvaraju samo-crunch kodove, ali to je kasnije.

Na ovaj način, dobar digitalni kod trebao bi osigurati sinkronizaciju

Uzimajući u obzir zahtjeve za dobar digitalni kod, obraćamo se razmatranju metoda digitalnog kodiranja

5. 2.1potencijalni kod bez povratka na nulu NRZ

Ovaj je kod primio takvo ime jer kada se prenosi slijed jedinica, signal se ne vraća na nulu tijekom sata (kao što ćemo vidjeti u nastavku, u drugim metodama kodiranja, povratak na nulu u ovom slučaju dolazi).

NRZ kod (ne povratak na nulu)- Bez povrata na nulu, ovo je najjednostavniji kod s dvije razine. Rezultirajući signal ima dvije razine potencijala:

Zero odgovara nižoj razini, jedinicu - gornji. Informacijski prijelazi pojavljuju se na komadićima bitova.

Razmotrite tri pojedine slučajeve prijenosa podataka kod Nrz.: Naizmjenična sekvenca nula i jedinica, niz nula i slijed jedinica (vidi sliku 5.5, a).

Sl. 5.5 Kod NRZ.

Pokušat ćemo odrediti je li ovaj kod zadovoljan navedenim zahtjevima. Da biste to učinili, potrebno je odrediti osnovni harmonik spektra s potencijalnim kodiranjem u svakom od slučajeva prikazanih kako bi se točnije odredio koji NRZ kod ima zahtjeve za komunikacijsku liniju.

Prvi slučaj se prenosi informacije koje se sastoje od beskonačnog slijeda izmjeničnih jedinica i nula (vidi sl. 5.5, b).

Ovaj crtež pokazuje da pri izmjeničnim jedinicama i nulama za jedan sat, dva bita 0 i 1. s oblikom sinusoida prikazanih na Sl. 4.22, b kada N.- Bitka brzina prijenosa ovog sinusoida je jednaka T \u003d 2n., Osnovni harmonik u ovom slučaju jednak je f. 0 \u003d N / 2.

Kao što možete vidjeti, s takvim nizom ovog koda, brzina prijenosa podataka je dvostruka učestalost signala.

Prilikom prijenosa sekvenci nula i jedinica rezultirajući signal - trajna struja frekvencije promjene signala je nula f. 0 = 0 .

Spektar realnog signala stalno se mijenja ovisno o tome koji se podaci prenose preko komunikacijske linije i zupčanici dugih sekvenci nula ili jedinica trebaju biti strah koji je pomaknuo signalni spektar prema niskim frekvencijama. Jer nRZ kod tijekom prijenosa dugih sekvenci nula ili jedinica ima stalnu komponentu.

Iz teorije signala je poznato da je spektar prenosećeg signala uz zahtjeve širine, još jedan vrlo važan zahtjev nedostatak stalne komponente(prisutnost DC između prijemnika i odašiljača), jer je uporaba raznih transformator junitu komunikacijskoj liniji ne propušta stalna struja.

Prema tome, neke informacije će se jednostavno zanemariti ovom prinosom komunikacije. Stoga se u praksi uvijek pokušavaju riješiti prisutnosti stalne komponente u spektru signala nosača na fazi kodiranja.

Dakle, identificirali smo još jedan zahtjev za dobar digitalni kod. digitalni kôd ne smije imati stalnu komponentu.

Još jedan nedostatak NRZ-a je - nema sinkronizacije, U tom slučaju, pomoći će se samo dodatne metode sinkronizacije, razgovarat ćemo o kasnije.

Jedna od glavnih prednosti NRZ koda je jednostavnost. Kako bi se generirali pravokutni impulsi, potrebne su dva tranzistora, a potrebni su složeni čipovi za analognu modulaciju. Potencijalni signal ne smije biti kodiran i dekodiran, jer se ista metoda primjenjuje na podatke unutar računala.

Kao rezultat gore navedenog, donijet ćemo nekoliko zaključaka koji će nam pomoći i pri razmatranju drugih metoda digitalnog kodiranja:

NRZ je vrlo jednostavan za implementaciju, ima dobru pogrešku prepoznatljivu (zbog dva oštro različita potencijala).

NRZ ima stalnu komponentu prilikom prijenosa nula i jedinica, što ga čini nemogućim za prijenos u linijama transformatorskih spojnica.

NRZ nije samo-sinkronizirani kôd i komplicira svoj prijenos na bilo koju liniju.

Atraktivnost NRZ koda, zbog čega ga ima smisla poboljšati, sastoji se u dovoljno niskoj frekvenciji glavnog harmonika za, koji je N / 2 Hz, kao što je prikazano gore. Dakle, kod Nrz.radi na niskim frekvencijama od 0 do N / 2 Hz.

Kao rezultat toga, u čistom obliku, NRZ kod u mrežama se ne koristi. Ipak, koriste se razne izmjene u kojima se uspjeh eliminira i loše samoinkronizacije NRZ kod i prisutnost stalne komponente.

Razvijene su sljedeće metode digitalne kodiranja kako bi se nekako poboljšali mogućnost NRZ kod.

5. 2.2. Metoda bipolarnog kodiranja s alternativnim ami inverzija

Metoda bipolarnog kodiranja s alternativnom inverzijom (bipolarna alternativna inverzija, AMI)to je modifikacija NRZ metode.

U ovoj metodi koriste se tri razine potencijala - negativna, nula i pozitivna. Tri razine signala su nedostatak koda jer je potrebno razlikovati tri razine. Najbolji omjer signala do šuma potreban je za prijemnik. Dodatna razina zahtijeva povećanje snage odašiljača od oko 3 dB kako bi se osigurala ista pouzdanost bitova linije, koja je uobičajeni nedostatak kodova s \u200b\u200bvišestrukim stanjima signala u usporedbi s kodovima na dvije razine. U kodu logičkog nultog kodiranja kodiranja koristi se nulti potencijal, logička jedinica kodirana je ili s pozitivnim potencijalom ili negativnim, dok je potencijal svake nove jedinice suprotan potencijalu prethodnog.

Sl. 5.6 AMI kod

Takva metoda kodiranja djelomično eliminira probleme konstantne komponente i odsutnost samo-sinkronizacije svojstvenog NRZ koda prilikom prijenosa dugih sekvenci jedinica. Ali ostaje za to problem stalne komponente u prijenosu nulejskih sekvenci (vidi sl. 5.6).

Razmotrite privatne slučajeve koda i definiramo osnovni harmoničan rezultat rezultirajućeg signala za svaku od njih. S nizom nula - signal - konstantna struja - za \u003d 0 (sl. 5.7, a)

Sl. 5.7 Određivanje glavnih frekvencija spektra za AMI

Iz tog razloga, AMI kod također zahtijeva daljnje poboljšanje. Kada se prenosi redoslijed jedinica, signal signala je slijed opuštenih impulsa s istim spektrom kao i NRZ kod koji prenosi izmjene nula i jedinice, to jest, bez stalne komponente i s glavnim harmoničnim fo \u003d N / 2 Hz.

Prilikom prijenosa izmjenjivih jedinica i nula, glavni harmonijski fo \u003d 4 HCCTO je dva puta manje od onoga što je NRZ kod.

Općenito, za različite kombinacije bitova na liniji, korištenje AMI koda dovodi do užeg spektra signala nego za NRZ kod, što znači da je viša propusnost linije. AMI kod također pruža neke mogućnosti za prepoznavanje pogrešnih signala. Dakle, kršenje stroge izmjene polariteta signala govori o lažnom pulsu ili nestanku od linije ispravnog impulsa. Signal s netočnim polaritetom naziva se zabranjeni signal. (povreda signala).

Možete izvući sljedeće zaključke:

AMI eliminira stalnu komponentu u prijenosu slijeda jedinica;

Ami ima uski spektar - od N / 4 - n / 2;

AMI djelomično eliminira probleme sinkronizacije

AMI koristi ne dva, već tri razine signala na liniji i to je njegov nedostatak, ali je moguće eliminirati sljedeću metodu.

5. 2.3 Potencijalni kod s inverzijom s NRZI jedinicom

Ovaj je kod potpuno sličan AMI kodu, ali koristi samo dvije razine signala. Prilikom prijenosa nule, prenosi potencijal koji je instaliran u prethodnom taktu (to jest, ne mijenja se), a kada se jedinica prenese, potencijal je invertiran na suprotno.

Ovaj se kôd zove potencijalni kod s inverzijom jedinice (ne povratak na nulu s ONS obrnutim, NRZI).

To je prikladno kada se koristi treća razina signala je vrlo nepoželjna, na primjer, u optičkim kabelima, gdje su dva stanja signala stabilno prepoznata, svjetlo i tama.

Sl. 5.8 NRZI kod

Kod je Nrziotil preko oblika dobivenog signala iz AMI koda, ali ako izračunava glavne harmonike, za svaki slučaj, ispostavilo se da su isti. Za slijed izmjeničnih jedinica i nula, glavna učestalost signala fo \u003d n / 4.(Vidi sl. 5.9, a). Za slijed jedinica - fo \u003d n / 2.S nizom nula, istu manu fo \u003d 0.- trajna struja u liniji.

Sl. 5.9 Određivanje glavnih frekvencija spektra za NRZI

Nalazi su sljedeći:

NRZI - osigurava iste značajke kao AMI kod, ali koristi samo dvije razine signala za to i stoga prihvatljivije za daljnje poboljšanje. Nedostaci NRZI su stalna komponenta sa zerule sekvencom i nedostatak sinkronizacije tijekom prijenosa. NRZI kod postao je glavni u razvoju poboljšanih metoda kodiranja na višim razinama.

5. 2,4 mlt3 kod

Kodeks prijenosa od tri razine MLT-3 (više razina prijenosa - 3)ima mnogo zajedničkog s NRZI kodom. Najvažnija razlika je tri razine signala.

Jedinica odgovara prijelazu s jedne razine signala na drugu. Promjena razine linearnog signala javlja se samo ako jedinica dođe na ulaz, međutim, za razliku od NRZI koda, algoritam formacije je odabrano na takav način da dvije susjedne promjene uvijek imaju suprotne smjerove.

Sl. 5.10 Potencijalni kod MlT-3

Razmotrite privatne slučajeve, kao iu svim prethodnim primjerima.

Prilikom prijenosa nurosa također ima stalnu komponentu, signal se ne mijenja - fo \u003d 0.Hz. (Vidi sl. 5.10). Prilikom prijenosa svih jedinica, informirani prijelazi su fiksirani na granicu bitova, a jedan signalni ciklus prihvaća četiri bita. U ovom slučaju fo \u003d n / 4 Hz - maksimalna frekvencija koda MLT-3. prilikom prijenosa svih jedinica (slika 5.11, a).

Sl. 5.11 Određivanje glavnih frekvencija spektra za MLT-3.

U slučaju izmjeničnog slijeda MLT-3.je li maksimalna frekvencija jednaka fo \u003d n / 8Što je dva puta manje od NRZI koda, dakle, ovaj kod ima uži propusnost.

Kao što primijetite, nedostatak koda MlT-3, kao što je NRZI kod - nema sinkronizacije. Taj se problem rješava dodatna konverzija podataka, koja eliminira duge nule sekvence i mogućnost sunčanja. Opći zaključak može se izvršiti sljedeće - korištenje kodiranja s tri razine MLT-3.omogućuje vam da smanjite frekvenciju satova linearnog signala i time povećati brzinu prijenosa.

5. 2.5 Bipolarni pulsni kod

Osim potencijalnih kodova, kada se podaci koriste podaci koji predstavljaju potpuni puls ili dio njega ispred.

Najjednostavniji slučaj ovog pristupa je bipolarni pulsni kodU kojoj je jedinica predstavljena pulsom jednog polariteta, a nula je različita. Svaki zamah traje pola sata (slika 5.12). Bipolarni pulsni kod - kôd s tri razine. Razmotrite rezultirajuće signale prilikom prijenosa podataka na bipolarni kodiranje u istim posebnim slučajevima.

Sl. 5.12 Bipolarni pulsni kod

Značajka koda je u tome što u središtu bitova uvijek postoji tranzicija (pozitivna ili negativna). Posljedično, svaki bitak je naznačen. Prijemnik može označiti sinkropiju (strobe) koji ima frekvenciju impulsa od samog signala. Vezanje se vrši svakom bit, što osigurava sinkronizaciju prijemnika s odašiljačem. Takvi kodovi koji nose vrata i pozivaju samoinkronizacija, Razmotrite spektar signala za svaki slučaj (sl. 5.13). Prilikom prijenosa svih nula ili jedinica frekvencija glavnog harmoničnog koda fo \u003d n hzTo je dva puta veća od osnovnog harmonika NRZ koda i četiri puta veće od osnovnog harmonika AMI koda. Prilikom prijenosa izmjenjivih jedinica i nula - fo \u003d n / 2

Sl. 5.13 Određivanje glavnih frekvencija spektra za bipolarni pulsni kod.

Ovaj nedostatak Kodeksa ne daje pobjedničku stopu i izričito ukazuje na to da su impulsni kodovi sporiji od potencijala.

Na primjer, za prijenos podataka preko retka brzinom od 10 Mbps, potrebna je frekvencija nosača 10 MHz. Kada se slijed izmjeničnih nula i jedinica, brzina povećava, ali ne mnogo, jer frekvencija glavnog harmonika koda fo \u003d n / 2 Hz.

Bipolarni pulsni kod ima veliku prednost, u usporedbi s prethodnim kodovima, je samoinkronizacija.

Bipolarni pulsni kod ima širok raspon signala, a time i sporiji.

Bipolarni pulsni kod koristi tri razine.

5. 2.6 Kod Manchestera

Manchesterrazvijen je kao poboljšan bipolarni kod impulsa. Manchester Code se odnosi i na samo-plače kodove, ali za razliku od bipolarnog koda nema tri, već samo dvije razine, što osigurava bolji imunitet buke.

U manchesteru kodeksu za kodiranje jedinica i nula koristi se potencijalna razlika, tj. Prednji puls. S kodiranjem Manchestera, svaki je takt podijeljen u dva dijela. Informacije su kodirane potencijalnim kapima koje se pojavljuju u sredini svakog takta. To se događa kako slijedi:

Jedinica je kodirana padom s niske razine signala na visoku razliku i nultu obrnutu razliku. Na početku svakog sata može se dogoditi razlika u servisima ako trebate predstaviti nekoliko jedinica ili nule u nizu.

Razmotrite privatne slučajeve kodiranja (sekvence naizmjenične nule i jedinice, same nule, jednu jedinicu), a zatim ćemo definirati glavne harmonike za svaku od sekvenci (vidi sl. 5.14). U svim slučajevima, može se primijetiti da s manchester kodiranjem, promjena signala u središtu svakog bita omogućuje jednostavno odabir sinkronizacije. Stoga, Manchester Code ima dobre samo-sinkronizirajuća svojstva.

Sl. 5.14 manchester kod

Samosinkronizacija uvijek omogućuje prijenos velikih informacijskih paketa bez gubitka zbog razlika u frekvenciji sata odašiljača i prijemnika.

Dakle, definiramo glavnu frekvenciju prilikom prijenosa samo jedinica ili samo nule.

Sl. 5.15 Određivanje glavnih frekvencija spektra za manchester kod.

Kao što se može vidjeti kada se prenose kao nule i jedinice, stalna komponenta je odsutna. Učestalost glavnog harmonika fo \u003d n. Hz, kao iu bipolarnom kodiranju. Zbog toga se elektroništivanje signala u komunikacijskim linijama može izvesti najjednostavniji način, na primjer, korištenjem pulsiranih transformatora. Prilikom prijenosa izmjenjivih jedinica i nula, glavna harmonijska frekvencija je jednaka fo \u003d n / 2Hz.

Dakle, Manchester Code je poboljšani bipolarni kod, poboljšan korištenjem podataka za samo dvije razine signala, a ne tri, kao u bipolarnom. Ali ovaj kod i dalje ostaje spor u usporedbi s NRZI, koji je dvostruko brži.

Razmotrite primjer. Uzmite za prijenos podataka s propusnom pojasom 100 mhzi brzina 100 Mbit, Ako smo ranije definirali brzinu prijenosa podataka na određenoj frekvenciji, sada moramo odrediti frekvenciju signala u određenoj brzini. Na temelju toga definiramo da za prijenos podataka na NRZI kod, mi dovoljno frekvencijski raspon od N / 4-N / 2 je frekvencija od 25 -50 MHz, ove frekvencije su uključene u propusnost naše linije - 100 MHz. Za manchester koda trebamo frekvencijski raspon od N / 2 do N - to su frekvencije od 50 do 100 MHz, u tom rasponu postoje osnovni harmonici signalnog spektra. Za manchester koda ne zadovoljava propusnost naše linije, pa će se takva signalna linija prenositi s velikim poremećajima (ovaj se kod ne može koristiti na ovoj liniji).

5.2.7Diferencijal manchester (diferencijalni manchester) kod.

Diferencijalni manchester kodto je raznih manchestera kodiranja. Ona koristi sredinu intervala sata od linearni signal samo za sinkronizaciju, a na njoj se prikazuje razina signala. Logično 0 i 1 se prenose prisutnošću ili odsustvom promjene razine signala na početku intervala sata (sl. 5.16)

Sl. 5.16 Diferencijalni manchester kod

Ovaj kod ima iste prednosti i nedostatke kao Manchester. Ali, u praksi, upravo je diferencijalni manchester kod.

Dakle, manchester Kodeks ranije (kada su velike brzine bile veliki luksuz za lokalnu mrežu) vrlo se aktivno koristi u lokalnim mrežama, zbog svoje samo-krinkinglizacija i odsutnosti stalne komponente. Sada se široko koristi u optičkim i električnim vodljivim mrežama. Međutim, nedavno su programeri došli do zaključka da je bolje još uvijek primijeniti potencijalne kodiranje, eliminirajući svoje nedostatke uz pomoć tzv. logički kodiranje.

5.2.8Potencijalni kod 2B1Q.

Kod 2B1q.- potencijalni kod s četiri razine signala za kodiranje podataka. Njegovo ime odražava svoju suštinu - svaka dva bita (2b)prenosi se za jedan taktički signal koji ima četiri stanja (1Q).

Pare 00 u skladu s potencijalom (-2,5 v), par 01 u skladu s potencijalom (-0,833 c), pare 11 - potencijal (+0,833 b)i pare 10 - potencijal ( +2,5 v).

Sl. 5.17 Potencijalni kod 2B1Q

Kao što se može vidjeti na slici 5.17, ova metoda kodiranja zahtijeva dodatne mjere za borbu protiv dugih sekvenci istih bitova, budući da se signal pretvara u stalnu komponentu. Prema tome, kada je zupčanik, nule i jedinice fo \u003d 0.Hz.Kod izmjeničnih jedinica i nula, signalni spektar je dva puta već od one koda Nrz., budući da, s istom brzinom, trajanje sata se udvostručuje - fo \u003d n / 4 Hz.

Prema tome, koristeći 2B1Q kod, možete prenijeti podatke iz iste linije dva puta brže od korištenja AMI ili NRZI kod. Međutim, za njegovu provedbu, moć odašiljača mora biti veća na četiri razine potencijala (-2,5v, -0.833 V, +0.833 V, +2.5 v) jasno razlikovan pomoću prijemnika na pozadini smetnji.

5. 2.9 kôd Pam5

Sve navedene sheme kodiranja koje smo smatrali bitni. Kada kodiranje ugriza, svaki bit odgovara vrijednosti signala koja je definirana logikom protokola.

S bajtom kodiranjem, razina signala postavljena je dva dijela i još mnogo toga. U kôdu s pet razina Pam 5.koristi se 5 naponskih razina (amplituda) i dva-bitna kodiranja. Za svaku kombinaciju postavljena je razina napona. S dva-bitna kodiranje, četiri razine su potrebne za prijenos informacija (dva do drugog stupnja - 00, 01, 10, 11 ). Prijenos dva dijela istovremeno osigurava smanjenje učestalosti promjene signala. Doda se peta razina kako bi se stvorio redundancija koda koristi za ispravljanje pogrešaka. To daje dodatnu rezervu omjera signala / buke.

Sl. 5.18 Pam 5 koda

5. 3. Logički kodiranje

Logički kodiranje prije fizički kodiranje.

Na logičkoj kodiranje fazi, oblik signala više ne formira, a nedostaci fizičkih digitalnih metoda kodiranja su eliminirani, kao što je nedostatak sinkronizacije, prisutnost stalne komponente. Dakle, prvo uz pomoć logičkih alata za kodiranje generiraju se ispravljene sekvence binarnih podataka, koji se kasnije koriste metode fizičkog kodiranja prenose se tijekom linija komunikacije.

Logička kodiranje podrazumijeva zamjenu početnih informacijskih bitova novom sekvencom malo, noseći iste informacije, ali s posjedovanjem, dodatno, dodatna svojstva, kao što je mogućnost za prijemnu stranku za otkrivanje pogrešaka u primljenim podacima. Prateći svaki izvor informacijskog bajta po jednom paritetnom bitu primjer je vrlo često korištene metode logičkog kodiranja tijekom prijenosa podataka pomoću modema.

Odvojite dvije logičke metode kodiranja:

Višak kodova

Kodiranje.

5. 3.1 višak kodova

Višak kodovana temelju podjele početne sekvence bitova na dijelovima, koji se često nazivaju simbolima. Zatim svaki simbol izvora zamijenjen je novom, koji ima veći iznos od izvora. Izricijski primjer redundantnog koda je logički kod 4b / 5b.

Logički kod 4b / 5V zamjenjuje simbole izvora 4 bita na simbolima u 5 bitova. Budući da rezultirajući likovi sadrže suvišne bitove, ukupni broj bitnih kombinacija u njima je veći nego u izvoru. Dakle, pet-bitni dijagram daje dvoznamenkastih alfanumeričkih znakova 32 (2 5) koji imaju vrijednost u decimalnom kodu od 00 do 31., dok početni podaci mogu sadržavati samo četiri bita ili 16 (2 4) znakova.

Stoga se u dobivenom kodu mogu odabrati 16 takvih kombinacija, koje ne sadrže veliki broj nula, a ostatak zabranjeni kodovi (kršenje koda).U tom slučaju, duge nule sekvence se prekidaju, a kod postaje samoinkronizacija za bilo kakve prenosive podatke. Stalna komponenta nestaje, što znači da je spektar signala još više suženi. No, ova metoda smanjuje korisnu propusnost linije, budući da se ne prenose prekomjerne jedinice korisničkih informacija, i samo "zauzimaju vrijeme." Višak kodova omogućuje prijemniku da prepozna iskrivljene bitove. Ako prijemnik prihvati zabranjeni kod, to znači da se signal dogodio na liniji.

Dakle, razmislite o radu 4b logički kod / 5V, Transformirani signal ima 16 vrijednosti za prijenos informacija i 16 redundantnih vrijednosti. U dekoderu prijemnika pet bitova dešifriraju kao informativni i servisni signali.

Devet znakova se dodjeljuje za servisne signale, isključeno je sedam znakova.

Kombinacije s više od tri nule su isključene (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000 ) , Takvi signali se interpretiraju simbolom. Vlani primatelj tima Kršenje.- neuspjeh. Naredba znači prisutnost pogreške zbog visoke razine smetnji ili odašiljača. Jedina kombinacija pet nula (00 - 00000 ) odnosi se na signale usluge znači simbol P:i ima status Miran.- nedostatak signala u redu.

Takve kodiranje podataka rješava dva zadatka - sinkronizacija i poboljšanje imuniteta buke. Sinkronizacija se događa zbog isključenja slijeda više od tri nule, a imunitet visoke buke postiže se primamnik podataka na pet-bitni interval.

Cijena ovih prednosti s ovom metodom kodiranja podataka je smanjenje stope korisnih informacija. Na primjer, kao rezultat dodavanja jednog redundantnog bit u četiri informacije, učinkovitost korištenja frekvencijskog pojasa u protokolima koda MLT-3.i kodiranje podataka 4b / 5b.smanjuje se za 25%, odnosno.

Shema kodiranja 4V / 5V.u tablici.

Binarni kod 4v.	Rezultirajući kod 5v.

Dakle, u skladu s tim, ta se tablica formira kod 4V / 5V., zatim se prenose preko linije koristeći fizički kodiranje prema jednom od metoda potencijalne kodiranja, osjetljive samo na duge nule sekvence - na primjer, koristeći NRZI digitalni kôd.

4B / 5b simboli kod 5 bitova dugim osiguravaju da s bilo kojom kombinacijom linije, više od tri nule je u nizu.

Pismo Unaziv kodeksa znači da elementarni signal ima 2 stanja - s engleskog jezika binarni.- Binarno. Postoje i kodovi i tri stanja signala, na primjer, u kodu 8V / 6t.za kodiranje 8 bita izvornih informacija, koristi se kod od 6 signala, od kojih svaki ima tri stanja. Širodstvo 8V / 6t.iznad koda 4V / 5V.Od 256 izvornih kodova čini 3 6 \u003d 729 rezultirajućim znakovima.

Kao što smo rekli, logički kodiranje se javlja na fizičko, stoga se provodi oprema na razini mreže kanala: mrežni adapteri i blokovi sučelja prekidača i usmjerivača. Budući kako ste sami bili uvjereni, korištenje tablice transkoziranja je vrlo jednostavan rad, tako da metoda logičkog kodiranja s redundantnim kodovima ne komplicira funkcionalne zahtjeve za ovu opremu.

Jedini uvjet je pružiti određenu propusnost linije odašiljača koja koristi višak koda treba raditi s povećanom frekvencijom sata. Dakle, za prijenos kodova 4V / 5V.s brzinom 100 MB / sodašiljač mora raditi s frekvencijom sata 125 mhz. U isto vrijeme, spektar signala na liniji se širi u odnosu na slučaj kada se linija prenosi, a ne prekomjerna težina. Ipak, spektar viška potencijalnog koda već je spektar manchester koda, koji opravdava dodatnu fazu logičkog kodiranja, kao i operaciju prijemnika i odašiljača pri povećanoj frekvenciji sata.

Dakle, možete nacrtati sljedeći zaključak:

U osnovi, lokalne mreže su lakše, pouzdanije, bolje, brže - koristiti logičke podatke kodiranje pomoću redundantnih kodova, koji će eliminirati duge nule sekvence i osigurati sinkronizaciju signala, zatim na fizičkoj razini za korištenje za prijenos brzog digitalnog koda Nrzi., umjesto da ne postane logički kodiranje za korištenje sporih podataka, već samo-sinkroniziranje manchester.

Na primjer, za prijenos podataka preko crte sa 100 m bit / s propusnosti i 100 MHz propusnosti, NRZI kod zahtijeva frekvenciju od 25-50 MHz, to nije 4B / 5V kodiranje. I ako se primjenjuje na Nrzi.alternativno 4B / 5V kodiranje, sada će se frekvencijski pojas proširiti s 31,25 do 62,5 MHz. Ipak, ovaj raspon je još uvijek "vene" u propusnosti linije. A za manchester koda, bez uporabe bilo kakvih dodatnih kodiranja, frekvencije su potrebne od 50 do 100 MHz, a to su frekvencije glavnog signala, ali se više neće preskočiti s linijom od 100 MHz.

5. 3.2

Druga metoda logičkog kodiranja temelji se na preliminarnom "miješanju" izvorne informacije tako da vjerojatnost izglede jedinica i nula na liniji postane blizu.

Uređaji ili blokovi koji obavljaju takav rad nazivaju se scramblers (scramble - lutka.

Za kotrljanjepodaci se miješaju pomoću specifičnog algoritma i prijemnika, koji primaju binarne podatke, prenosi ih na desclecterlerkoji vraća početnu sekvencu bitova.

Višak bitova se ne prenose preko linije.

Suština kodiranja je lako promijeniti podatke koji prolaze kroz sustav prijenosa podataka. Gotovo jedina operacija koja se koristi u scramblerima je XOR - "Prekid isključivanje ili"ili također reci - dodatak modul 2., Uz dodavanje dviju jedinica isključujući ili odbacuje višu jedinicu i rezultat je zabilježen - 0.

Metoda za otkazivanje je vrlo jednostavna. Prvo dođite do Screlera. Drugim riječima, izmislite bitove u početno slijed uz pomoć "isključujući ili" su izmislili kojima je odnos. Zatim, prema ovom omjeru, vrijednosti određenih ispuštanja odabrane su od trenutne sekvence bitova i dodavanja XOR.između sebe. U ovom slučaju, sva ispuštanja se pomaknu 1 bit, a dobivena vrijednost ("0" ili "1") se stavlja u oslobođen najmlađi iscjedak. Vrijednost koja je bila u starijem pražnjenje prije pomicanja dodaje se u sekvencu kodiranja, postaje još jedan bit. Zatim se ovaj slijed izdaje u retku, gdje se upotreba metode fizičke kodiranja prenose na primljetni čvor, na ulazu od kojih se ovaj slijed deskre temelji na obrnutom odnosu.

Na primjer, scrambler može implementirati sljedeći omjer:

gdje DVO- binarna znamenka rezultirajućeg koda, dobivenih na I-M rada skramkroma, Ai- binarna znamenka izvornog koda koji ulazi u I-M takt na unosu scrambler, B. i-3. i B. i-5. - Binarne figure dobivenog koda dobivenog na prethodnim vježbama scrambler, odnosno, za 3 i 5 puta više od trenutnog sata, -rad isključivanja ili (dodatak modulom 2).

Sada ćemo odrediti kodiranu sekvencu, na primjer, za takav početni slijed 110110000001 .

Scrambler, definiran gore, dat će sljedeći rezultat:

B 1 \u003d A 1 \u003d 1 (prve tri znamenke dobivenog koda poklanjat će se s izvornim, jer nema potrebnih prethodnih brojeva)

Dakle, slijed će se pojaviti na izlazu scremblera 110001101111 , U kojem nema niza šest nula prisutnih u izvornom kodu.

Nakon primitka rezultirajućeg slijeda, prijemnik ga prenosi na desi, koji obnavlja početnu sekvencu na temelju obrnutog odnosa.

Postoje i drugi različiti algoritmi za kodiranje, razlikuju se u broju pojmova daju znamenku rezultirajućeg koda i pomak između uvjeta.

Glavni problem kodiranja na temelju scramblers - sinkronizacija prijenosa (kodera) i primanje (dekodiranje) uređaja, Kada prođete ili pogrešite umetanje, barem jedan bit, sve prenesene informacije su nepovratno izgubljene. Stoga, u sustavima kodiranja na temelju scramblera, vrlo se pažnja posvećuje metode sinkronizacije. .

U praksi, u te svrhe se obično primjenjuje kombinacija dviju metoda:

a) dodavanje informacija informacijama o sinkronizacijskim bitovima unaprijed, prije poznate primljene strane, koji omogućuje da se aktivno početi tražiti sinkronizaciju s pošiljačem aktivno početi slijediti takav malo

b) korištenje visoko preciznih vremenskih pulsnih generatora, koji omogućuje u trenucima gubitka sinkronizacije za dekodiranje primljenih bitova informacija "memorijom" bez sinkronizacije.

Postoje i jednostavnije metode suzbijanja sekvenci jedinica, također se mogu pripisati klasi otkaz.

Za poboljšanje koda Bipolarni amikoriste se dvije metode temeljene na umjetnoj izobličenju nule zabranjenih znakova.

Sl. 5. 19 B8ZS i HDB3 kodova

Ova slika prikazuje uporabu metode. B8ZS (bipolarni s supstitucijom od 8 nula)i metoda HDB3 (visoka gustoća bipolarni 3-nuros)za podešavanje AMI koda. Izvorni kod se sastoji od dvije duge sekvence nula (8- u prvom slučaju i 5 u drugoj).

B8ZS kodispravlja samo sekvence koje se sastoje od 8 nula. Za to, nakon prve tri nule, umjesto preostalih pet nula umeće pet znamenki: V-1 * -0-V-1 *.Vlanovdje označava signal jedinice koja je zabranjena za ovaj takt polaritet, to jest, signal koji ne mijenja polaritet prethodne jedinice, 1 * - Signalne jedinice ispravnog polariteta, a Zznačni znak bilježi činjenicu da u izvornom kodu u ovom taktu nije bila jedinica, ali nula. Kao rezultat toga, na 8 kotača, prijemnik promatra 2 izobličenja - vrlo je malo vjerojatno da se to dogodilo zbog buke na liniju ili drugim propustima prijenosa. Stoga primatelj smatra takve povrede s kodiranjem 8 uzastopnih nula i nakon primitka zamjenjuje ih na početne 8 nula.

B8ZS kod je konstruiran tako da je njegova stalna komponenta nula s bilo kojim sekvencama binarnih znamenki.

HDB3 kodpopravlja svaku 4 uzastopnu ogrebotinu u izvornom redoslijedu. Pravila za formiranje HDB3 koda su složeniji od B8ZS koda. Svaka četiri nula zamjenjuje se s četiri signala u kojima postoji jedan signal V. za suzbijanje stalne komponente signala polariteta Vlanizmjenjuju se s dosljednim zamjenama.

Osim toga, za zamjenu se koriste dva uzorka četverotaktnih kodova. Ako izvorni kod sadrži neparan broj jedinica, tada se koristi slijed. 000V., i ako je broj jedinica bio čak i slijed 1 * 00v..

Dakle, korištenje logičkog kodiranja zajedno s potencijalnim kodiranjem daje sljedeće prednosti:

Poboljšani potencijalni kodovi imaju prilično usku propusnost za bilo kakve sekvence jedinica i nule koje se nalaze u prenesenim podacima. Kao rezultat toga, kodovi dobiveni od potencijalnog puta logičkog kodiranja imaju uži spektar od manchestera, čak i uz povećanu frekvenciju sata.

Tema 2. Fizička razina

Plan

Teorijske baze podataka prijenosa podataka

Informacije se mogu prenositi žice promjenom bilo koje fizičke količine, kao što je napon ili struja. Predstavljajući napon ili trenutnu vrijednost u obliku nedvosmislene funkcije, možete simulirati ponašanje signala i razotkriti ga matematičkoj analizi.

Fourieri redovi

Na početku XIX.
(2.1)
gdje je glavna frekvencija (harmonici), a - amplitude sinusa i kosine N-TH harmonika, a C je konstanta. Takva se raspadanja naziva u blizini Fouriera. Funkcija se odvijala u nizu može se obnoviti elementima ove serije, odnosno, ako je poznato razdoblje T i amplituda harmonika, početna funkcija može se obnoviti sa zbrojem raspona (2.1).
Informacijski signal koji ima konačno trajanje (svi informacijski signali imaju konačno trajanje) može se razgraditi u Fourier seriji, ako zamislite da je cijeli signal beskonačno ponovljen opet i opet (to jest, interval od t do 2t u potpunosti ponavlja interval od 0 do t, i itd.).
Amplitude se mogu izračunati za bilo koju funkciju. Da biste to učinili, pomnožite lijevu i desnu stranu jednadžbe (2.1) uključeno, a zatim se integrirajte s 0 do T. Od:
(2.2)
ostaje samo jedan član serije. Broj potpuno nestaje. Slično tome, umnožavanje jednadžbe (2.1) na i integriranje vremena od 0 do t, možete izračunati vrijednosti. Ako integrirate oba dijela jednadžbe bez mijenjanja, onda možete dobiti vrijednost konstante iz, Rezultati ovih akcija bit će sljedeći:
(2.3.)

Informacije o kontroliranim medijima

Imenovanje fizičke razine mreže je prijenos netretiranog protoka bitova iz jednog stroja na drugi. Za prijenos se također mogu koristiti različiti nositelji fizičkih informacija, koji se nazivaju i medij za distribuciju signala. Svaki od njih ima karakterističan skup propusnosti, kašnjenja, cijena i jednostavnost instalacije i uporabe. Mediji se mogu podijeliti u dvije skupine: kontrolirani mediji, kao što su bakrena žica i optički kabel, i ne upravljati, kao što je radio komunikacija i prijenos duž laserske zrake bez kabela.

Magnetski nosači

Jedan od najjednostavnijih načina za prijenos podataka s jednog računala na drugi je da ih bilježi na magnetskoj vrpci ili drugom izmjenjivom mediju (na primjer, DVD), da fizički prenosi ove trake i diskove do odredišta i da ih pročitamo tamo.
Visoka propusnost. Standardna kaseta s ultrium vrpcom možete smjestiti 200 GB. Oko 1000 takvih kazeta stavljeno je u kutiju od 60x60x60, što daje ukupni kapacitet od 1600 Tbit (1,6 pbb). Kutija s kasetima može se dostaviti u SAD-u u roku od 24 sata od strane savezne usluge Express ili druge tvrtke. Učinkovita propusnost s takvim prijenosom je 1600 Tbit / 86 400 s, ili 19 GB / s. Ako je odredište samo sat vožnje, tada će propusnost biti više od 400 GB / s. Nijedna računalna mreža se još uvijek može približiti takvim pokazateljima.
Učinkovitost. Veleprodaja cijena kasete je oko $ 40. Kutija s vrpcima koštat će 4000 dolara, dok jedna i ista vrpca može koristiti desetke puta. Dodajem $ 1000 za prijevoz (i zapravo, mnogo manje) i dobivamo oko 5.000 dolara za prijenos 200 tb ili 3 centa po gigabajtu.
Nedostaci. Iako je stopa prijenosa podataka pomoću magnetskih traka izvrsna, ali vrijednost kašnjenja u takvom prijenosu je vrlo velika. Vrijeme prijenosa mjeri se minute ili sati, a ne milisekundi. Za mnoge aplikacije potrebna je trenutna reakcija udaljenog sustava (u spojenom stanju).

Upletena para

Upleteni par se sastoji od dvije izolirane bakrene žice, čiji je uobičajeni promjer od 1 mm. Žice se okreću oko druge u obliku spirale. To vam omogućuje da smanjite elektromagnetsku interakciju nekoliko obližnjih parova.
Aplikacija - telefonska linija, računalna mreža. Može prenositi signal bez prigušenja snage na daljinu koja čini nekoliko kilometara. Uz više udaljenosti, potrebni su repetitori. U kombinaciji u kabelu, sa zaštitnim premazom. U kabelskim par žica, apartmana, kako bi se izbjeglo prekrivanje signala. Može se koristiti za prijenos i analognih i digitalnih podataka. Širina pojasa ovisi o promjeru i duljini žice, ali u većini slučajeva, brzina od nekoliko megabita u sekundi može se postići na udaljenosti od nekoliko kilometara u sekundi. Zahvaljujući prilično visoku propusnost i malu cijenu, upleteni parovi su rasprostranjeni i, najvjerojatnije će biti popularni u budućnosti.
Upleteni parovi se koriste u nekoliko verzija, od kojih su dva posebno važna u području računalnih mreža. Twisted Kategorija 3 para (Cat 3) se sastoje od dvije izolirane žice, sudbinu jedna s drugom. Četiri takve parove obično se postavljaju zajedno u plastičnu ljusku.
Upleteni parovi kategorije 5 (Cat 5) slični su upletenim parovima treće kategorije, ali imaju veći broj okretaja na centimetru dužine žice. To ga čini još jačim da smanji savjete između različitih kanala i osigurati poboljšanu kvalitetu signala na velike udaljenosti (sl. 1).

Sl. 1. UTP kategorija 3 (a), UTP kategorija 5 (b).
Sve ove vrste spojeva često se nazivaju UTP (neoklopljeni upleteni par - neoklopljeni upleteni par)
Oklopljeni kabeli iz Vatima parova IBM Corporation nisu postali popularni izvan IBM tvrtke.

Koaksijalni kabel

Još jedan zajednički prijenos podataka je koaksijalni kabel. To je bolje zaštićeno od uvrnut pare, stoga može osigurati prijenos podataka za više udaljenosti s višim brzinama. Naširoko se koriste dvije vrste kabela. Jedan od njih, 50-ohm, obično se koristi za prijenos isključivo digitalnih podataka. Još jedan tip kabela, 75-ohm, često se koristi za prijenos analognih informacija, kao i na kabelsku televiziju.
Vrsta kabela u odjeljku prikazana je na slici 2.

Sl. 2. Koaksijalni kabel.
Dizajn i posebna vrsta koaksijalnog zaštitnog kabela pružaju visoku propusnost i izvrstan imunitet buke. Maksimalna propusnost ovisi o omjeru kvalitete, duljine i signala i sigurnosti linije. Moderni kabeli imaju propusnost od oko 1 GHz.
Aplikacija - telefonski sustavi (autoceste), kabelska televizija, regionalne mreže.

Optička vlakna

Trenutačna optička tehnologija može razviti brzinu prijenosa podataka do 50.000 GBPS (50 Tbit / e), a istovremeno se mnogi stručnjaci koriste u potrazi za naprednijim materijalima. Sadašnja praktična granica od 10 Gbps posljedica je nemogućnosti brzog pretvaranja električnih signala u optički i leđa, iako je laboratorij već postigao brzinu od 100 GB / s na jednom vlaknu.
Sustav prijenosa podataka optičkog optičkog motora sastoji se od tri glavne komponente: izvor svjetla, nosač na kojem se distribuira svjetlosni signal, a signalni prijemnik ili detektor. Puls svjetlo se uzima po jedinici i odsutnost impulsa - za nulu. Svjetlo propagira u ultralong staklenim vlaknima. Ako na njemu, detektor svjetla generira električni impuls. Spajanjem izvora svjetlosti na jedan kraj optičkih vlakana, a detektor je jednosmjerni sustav prijenosa podataka.
Prilikom prijenosa signala svjetla, refleksija i refrakcija svjetla koristi se prilikom premještanja iz 2 okruženja. Dakle, kada se svjetlo nanosi na određeni kut, svjetlosna zraka se u potpunosti odražava na granici medija i brava u vlakna (Sl. 3).

Sl. 3. vlasništvo refrakcije svjetla.
Postoje 2 vrste optičkih kabela: više članova - prenosi snop svjetla, jedan ili-tanki - tanak do granice nekoliko valnih duljina, djeluje gotovo poput valovoda, svjetlo se pomiče u ravnoj liniji bez razmišljanja. Današnje linije vlakana s jednim načinima mogu raditi brzinom od 50 Gbps na udaljenosti do 100 km.
U komunikacijskim sustavima koriste se tri valna duljina: 0,85, 1,30 i 1,55 um, respektivno.
Struktura optičkog kabela je slična strukturi koaksijalne žice. Jedina razlika je u tome što u prvom ne postoji zaštitni rešetka.
U središtu optičke vene nalazi se staklena jezgra, koja pokriva svjetlo. U multimodnom optičkom vlaknu, promjer jezgre je 50 uM, koji je približno jednak debljini ljudske kose. Jezgra u jednosmjernom vlaknu ima promjer od 8 do 10 mikrona. Jezgra je prekrivena slojem stakla s nižim od onog od jezgre, indeks loma. Dizajniran je za pouzdanu prevenciju svjetlosne utičnice izvan jezgre. Vanjski sloj je plastični omotač koji štiti ostakljenje. Vlakna optičke vene su obično grupirane u grede zaštićene vanjskom ljuskom. Slika 4 prikazuje tri-core kabel.

Sl. 4. Optički kabel od tri jezgre.
Kada se razbija, priključak segmenata kabela može se provesti na tri načina:

Poseban konektor može se pričvrstiti na kraj kabela, s kojim je kabel umetnut u optičku utičnicu. Gubitak - 10-20% svjetlosti, ali olakšava promjenu konfiguracije sustava.
Spajanje - dva uredno narezana kraj kabela položenog jedan do drugog i stezaljku posebnu spojku. Poboljšanje prolaska svjetlosti postiže se poravnavanjem krajeva kabela. Gubitak - 10% svjetlosti.
Teći. Gubitak je praktički odsutan.

Dvije vrste izvora svjetlosti mogu se koristiti za prijenos signala preko optičkog kabela: Diode koje emitiraju svjetlo (LED, svjetlo za emitiranje) i poluvodički laseri. Njihova komparativna karakteristika prikazana je u tablici 1.

Stol 1.
Usporedna tablica LED-a i poluvodičkog lasera
Konji kraj optičkog kabela je fotodiode stvarajući električni impuls kada svjetlo pada na njega.

Usporedne karakteristike optičkog kabela i bakrene žice.

Optička vlakna ima niz prednosti:

Velike brzine.
Manje slabljenja signala, zaključak se manje ponavlja (jedan na 50 km, a ne 5)
Inertno za vanjsko elektromagnetsko zračenje, kemijski neutralno.
Lakše. 1000 bakrenih upletenih parova od 1 km dugo teži oko 8000 kg. Par vlakana optičkih kabela teži samo 100 kg s većom propusnosti
Niske troškove brtve

Nedostaci:

Složenost i kompetentnost prilikom instaliranja.
Krhkost
Skuplji bakar.
prijenos u simplex načinu rada, između mreža zahtijeva minimalne 2 vene.

Bežična veza

Elektromagnetski spektar

Pokret elektrona generira elektromagnetski valove koji se mogu distribuirati u prostoru (čak iu vakuumu). Broj oscilacija elektromagnetskih oscilacija u sekundi naziva se frekvencija i mjeri se u Hertzu. Udaljenost između dvije uzastopne maksime (ili minimalne) naziva se valna duljina. Ova vrijednost tradicionalno označava grčko pismo (Lambda).
Ako uključite antenu odgovarajuće veličine u električnom krugu, elektromagnetski valovi se mogu uspješno uzeti na nekoj udaljenosti. U ovom načelu temelje se svi bežični komunikacijski sustavi.
U vakuumu, svi elektromagnetski valovi primjenjuju se na istu brzinu, bez obzira na njihovu frekvenciju. Ova brzina se zove brzina svjetla, - 3 x 108 m / s. U bakra ili staklu, brzina svjetlosti je približno 2/3 ove vrijednosti, dodatno ovisi o frekvenciji lagano.
Komunikacijske vrijednosti i:

Ako se frekvencija () mjeri u MHz, i valna duljina () u metrima tada.
Kombinacija svih elektromagnetskih valova tvori takozvani kruti spektar elektromagnetskog zračenja (sl. 5). Radio, mikrovalna pećnica, infracrvene trake, kao i vidljiva svjetla mogu se koristiti za prijenos informacija pomoću amplitude, frekvencije ili faze modulacije valova. Ultraljubičasto, rendgenski i gama zračenje bi još bolje zahvaljujući svojim visokim frekvencijama, ali ih je teško generirati i modulirati, oni slabo prolaze kroz zgrade i, štoviše, oni su opasni za sve žive stvari. Službeni naziv raspona prikazano je u tablici 6.

Sl. 5. Elektromagnetski spektar i njegova uporaba u vezi.
Tablica 2.
Službena imena ITU-a
Količina informacija koja može nositi elektromagnetski val povezan je s frekvencijskim rasponom kanala. Moderne tehnologije omogućuju vam da kodirate nekoliko bitova na HERTZ-u na niskim frekvencijama. Pod nekim uvjetima ovaj broj može povećati osam u visokim frekvencijama.
Znajući širinu raspona valne duljine, možete izračunati odgovarajući frekvencijski raspon i brzinu prijenosa podataka.

Primjer: Za 1,3 mikrona, tada se dobiva optički kabel. Zatim, na 8 bitova, moguće je dobiti brzinu prijenosa od 240 Tbit / s.

Radio

Radio valovi lako se stvaraju, prevladaju velike udaljenosti, prolaze kroz zidove, poboljšavaju zgrade, distribuirane u svim smjerovima. Imovina radio valova ovisi o frekvenciji (sl. 6). Kada radite na niskim frekvencijama, radio val prolazi kroz prepreke, ali signalna snaga u zraku oštro padne dok se uklanja iz odašiljača. Odnos snage i udaljenosti od izvora je otprilike na sljedeći način: 1 / R2. Na visokim frekvencijama, radio valovi obično imaju tendenciju da se šire isključivo u ravnoj liniji i razmišljaju o preprekama. Osim toga, oni se apsorbiraju, na primjer, kiša. Radio signali bilo kakvih frekvencija su osjetljivi na smetnje motora s pjenušavim četkima i drugim električnim opremom.

Sl. 6. Valovi VLF-a, LF, MF bendovi su ogromne nepravilnosti Zemlje površine (a), valovi HF i VHF bendova se odražavaju iz ionosfere, tlo se apsorbira (B).

Komunikacija u mikrovalnoj pećnici

Na frekvencijama iznad 100 MHz, radio valovi se primjenjuju gotovo u ravnoj liniji, tako da se mogu usredotočiti na uske grede. Koncentracija energije u obliku uskog snopa upotrebom paraboličke antene (kao dobro poznati satelitska ploča) dovodi do poboljšanja u omjeru signala i šuma, međutim, za takvu vezu, prijenos i primanje antena mora biti vrlo precizno usmjeren jedni drugima.
Za razliku od radiovalova s \u200b\u200bnižim frekvencijama, mikrovalovi se slabo prolaze kroz zgrade. Mikrovalna radio komunikacija postala je tako široko korištena u telefoniji na daljinu, mobitele, televizijsko emitiranje i druga područja koja je nedostatak širine spektra postala snažno osjetiti.
Ovaj odnos ima nekoliko prednosti nad vlaknima. Glavna stvar je da nije potrebno položiti kabel, ne morate platiti za iznajmljivanje zemljišta na signalnom putu. Dovoljno je kupiti male parcele svakih 50 km i postaviti toranj relej na njih.

Infracrveni i milimetarski valovi

Infracrveno i milimetarsko zračenje bez uporabe kabela naširoko se koristi za komunikaciju na kratkim udaljenostima (primjer daljinskih upravljača). Oni su relativno usmjereni, jeftini i lako instalirani, ali ne prolaze kroz čvrste predmete.
Infracrvena veza se primjenjuje na računalnim sustavima desktop (na primjer, za komunikaciju prijenosnih računala s pisačima), ali još uvijek ne igra značajnu ulogu u telekomunikacijama.

Komunikacijski sateliti

Koriste se e-vrste satelita: Geo (geo), srednjovjekovni (meo) i nisko-bitni (LEO) (sl. 7).

Sl. 7. Komunikacijski sateliti i njihova svojstva: visina orbite, kašnjenja, broj satelita potrebnih za pokrivanje cijele površine globusa.

Usluga javne telefonske mreže

Struktura telefonskog sustava

Struktura tipičnog telefonskog puta za srednje udaljenosti prikazana je na slici 8.

Sl. 8. Tipična ruta komunikacije na prosječnoj udaljenosti između pretplatnika.

Lokalne komunikacijske linije: modemi, ADSL, bežična komunikacija

Budući da računalo radi s digitalnim signalom, a lokalna telefonska linija je prijenos analognog signala za obavljanje digitalne konverzije u analogni i natrag uređaj je modem, a sam proces se naziva modulacija / demodulacija (sl. 9 ).

Sl. 9. Korištenje telefonske linije prilikom prijenosa digitalnog signala.
Postoje 3 načina modulacije (sl. 10):

modulacija amplitude - koriste se 2 različita amplitude signala (za 0 i 1),
frekvencija - koristi se nekoliko različitih frekvencija signala (za 0 i 1),
faze - fazni pomaci se koriste pri prebacivanju između logičkih jedinica (0 i 1). Pojedinačni kutovi - 45, 135, 225, 180.

U praksi se koriste kombinirani sustavi modulacije.

Sl. 10. binarni signal (a); modulacija amplitude (b); modulacija frekvencije (b); Fazna modulacija.
Svi moderni modemi omogućuju podacima da prenose podatke u oba smjera, takav način rada naziva se dupleks. Veza s mogućnošću alternativnog prijenosa naziva se pola dupleksa. Priključci u kojima se samo u jednom smjeru naziva simplex.
Maksimalni način modema koji se mogu postići u trenutno vrijeme iznosi 56KB / s. Standard V.90.

Digitalne pretplatničke linije. Tehnologija XDSL.

Nakon što je brzina kroz modeme dosegla svoje granice, telefonske tvrtke počele su tražiti izlaz iz ove situacije. Tako se mnogi prijedlozi pojavili pod općim nazivom XDSL. XDSL (digitalna pretplatna linija) - digitalna pretplatnička linija, gdje umjesto toga x. Mogu biti druga slova. Najpoznatija tehnologija iz ovih prijedloga je ADSL (asimetrični DSL).
Razlog ograničenja brzine modema bio je da su koristili raspon prijenosa ljudskog govora - 300Hz do 3400 Hz. Zajedno s frekvencijama granica, propusnost nije bila 3100 Hz, već 4000 Hz.
Iako je sama lokalna telefonska linija 1.100.
Prva ponuda ADSL tehnologije koristila je cijeli raspon lokalne telefonske linije, koji je podijeljen u 3 raspona:

Lonci - raspon redovne telefonske mreže;
odlazni raspon;
dolazni raspon.

Tehnologija u kojoj se različite frekvencije koriste za različite namjene nazivaju se frekvencijskim brtvom ili multipleksiranje frekvencije.
Alternativna metoda koja se naziva diskretna multitona modulacija, DMT (diskretna multitona) sastoji se u odvajanju cjelokupnog spektra lokalnog linije 1.1 MHz široko na 256 neovisnih kanala od 4312,5 Hz u svakoj. Kanal 0 je lonci. Kanali od 1 do 5 se ne koriste tako da glasovni signal nema mogućnost ometanja informacija. Od preostalih 250 kanala, jedan se bavi kontroliranjem prijenosa prema davatelju, jedan - prema korisniku, a sve ostale dostupne su za prijenos korisničkih podataka (Sl. 11).

Sl. 11. ADSL operacija pomoću diskretne multitonealne modulacije.
ADSL standard omogućuje vam da se do 8 MB / s, i poslati na 1 MB / s. ADSL2 + - odlazni do 24 MB / C, dolazni na 1,4 MB / s.
Tipična ADSL konfiguracija hardvera sadrži:

DSLAM - DSL Access Multiplexer;
NID - mreža uparivanja s mrežom, dijeli vlasništvo telefonske tvrtke i pretplatnika.
Razdjelnik (razdjelnik) je separator frekvencije odvajanje posuda i ADSL podataka.

Sl. 12. Tipična konfiguracija ADSL opreme.

Glasnoils i brtve

Uštede resursa igra važnu ulogu u telefonskom sustavu. Trošak polaganja i održavanja visokog kapaciteta visokih kapaciteta i niske kvalitete linije također je isti (tj. Udio lavova u ovom trošku ide na kopanje rovova, a ne na optički kabel od bakra ili vlaknima).
Iz tog razloga, telefonske tvrtke zajednički su razvili nekoliko prijenosnih shema nekoliko razgovora na jednom fizičkom kabelu. Multipleksiranje (brtvljenje) sheme se mogu podijeliti u dvije glavne kategorije FDM (multipleksing multipleksing-particijski multipleksing-particijski multipleksing - TDM (multipleksiranje vremenskog podjela - multipleksiranje s privremenom brtvom) (Sl. 13).
Ako je frekvencijski brtvljenje, frekvencijski spektar je podijeljen između logičkih kanala RI-a, svaki korisnik prima svoj subband u iznimnom posjedu. Kada multipleksiranje s privremenim brtvljenjem, korisnici se izmjenjuju (ciklički) koriste isti kanal, a svaki u kratkom vremenskom razdoblju pruža sa svim kanalnim propusnim sredstvima.
U optičkim kanalima koristi se posebna varijanta brtve frekvencije. To se zove spektralna brtva (WDM, multipleksiranje podjele valne duljine).

Sl. 13. Primjer frekvencijskog pečata: Signali izvora 1 (a), spektri se pomaknuli u frekvenciji (B), zbijenom kanalu (B).

Prebacivanje

Sa stajališta prosječnog telefonskog inženjera, telefonski sustav se sastoji od dva dijela: vanjske opreme (lokalne telefonske linije i autoceste, izvan prekidača) i unutarnje opreme (prekidačima) na telefonskoj razmjeni.
Sve komunikacijske mreže podržavaju određenu metodu prebacivanja (komunikaciju) njihovih pretplatnika među sobom. Gotovo je nemoguće osigurati svaki par interakcijskih pretplatnika vlastitu nekommuted fizičku komunikacijsku liniju, koju bi mogli dugo vremena "vlastiti". Stoga se svaka mreža pretplatničkih prebacivanja uvijek koristi na bilo kojoj mreži, koja osigurava dostupnost dostupnih fizičkih kanala u isto vrijeme za nekoliko komunikacijskih sesija između mrežnih pretplatnika.
U telefonskim sustavima koriste se dva različita prijeme: prebacivanje kanala i prebacivanje paketa.

Prebacivanje kanala

Prebacivanje kanala podrazumijeva formiranje kontinuiranog fizičkog kanala iz sekvencijalno povezanih pojedinačnih kanala za izravni prijenos podataka između čvorova. U mrežnoj mreži, prije prijenosa podataka uvijek je potrebno izvršiti složeni postupak u procesu od kojih se stvara kompozitni kanal (slika 14).

Prebacivanje paketa

Prilikom prebacivanja paketa, sve korisničke poruke su razbijene u izvornom čvoru za relativno male dijelove, nazvane paketi. Svaki paket se isporučuje s naslovom, što ukazuje na informacije o adresi potrebne za isporuku odredišnog čvora paket, kao i broj paketa koji će se koristiti odredišni čvor za izgradnju poruke. Paketi se transportiraju u mreži kao neovisni informacijski blokovi. Mrežni prekidači uzimaju pakete od završnih čvorova i na temelju informacija o adresi koje ih prenose jedni drugima, a na kraju - odredišni čvor (sl. 14).
itd .................