Prilikom prijenosa diskretnih podataka o komunikacijskim kanalima, koriste se dvije glavne vrste fizičkog kodiranja - na temelju sinusoidnog signala nosača i na temelju slijeda pravokutnih impulsa. 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, su - na čelu komunikacijskih kanala u diskretnom obliku, odnosno u obliku sekvence jedinica i nula. Pozivan je proces predstavljanja analognih informacija u diskretnom obliku diskretna modulacija.Uvjeti "modulacija" i "kodiranje" često se koriste kao sinonimi.

Za digitalni kodiranjediskretne 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 prikazivanje binarnih podataka ili impulsima određenog polariteta ili dijela pulsa peripada određenog smjera.

Kada se koristi pravokutni impulsi za prenošenje diskretnih informacija, potrebno je odabrati ovu metodu kodiranja, koja je istovremeno postigla nekoliko svrha: imala je najmanju širinu dobivenog signala na istoj brzini prijenosa; Pod uvjetom sinkronizaciju između odašiljača i prijemnika;

Posjeduje sposobnost prepoznavanja pogrešaka; Imao je nisku cijenu provedbe.

Mreže koriste tzv 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 pad signala takozvani front-može poslužiti kao dobar pokazatelj za sinkronizaciju prijemnika s odašiljačem. 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 okvira u međuspremniku i odbacuje ga odmah kada je to moguće. Znak pogrešnog dijela unutar okvira.

Potencijalni kod bez povratka na nulu, metoda potencijalne kodiranja, koja se naziva i kodiranje bez povratka na nulu (Ne. Povratak. do. Nula., 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). Metoda NRZProst u provedbi ima dobru prepoznatljivu pogrešku (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.

Metoda bipolarnog kodiranja s alternativnom inverzijom. Jedna od izmjena metoda N jestoka metoda bipolarni kodiranje s alternativnim obrnutim (Bipolarni. Alternativni. Ocjena. Inverzija., Ami). Ova metoda koristi tri razine potencijalne negativne, nule i pozitivne. 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. Dakle, kršenje stroge izmjene polariteta signala govori o lažnom pulsu ili nestanku od linije ispravnog impulsa. Zove se signal s netočnim polaritetom zabranjeni signal (signal. kršenje.). U kodeami se ne koriste dvije, ali tri razine signala na liniji. Dodatna razina zahtijeva povećanje snage odašiljača od oko 3DB kako bi se osigurala ista pouzdanost prijema bitova na liniji, što je uobičajeni nedostatak kodova s \u200b\u200bviše stanja signala u usporedbi s kodovima koji se razlikuju samo u dva stanja ,

Potencijalni kod s inverzijom u jednom. 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 za jedan (Ne. Povratak. do. Nula. s. one. Obrnuti., Nrzi.). Ovaj kod je zgodan u slučajevima kada je uporaba treće razine signala vrlo nepoželjna, na primjer, u optičkim kabelima, gdje su stabilno priznate dvije stanja signala i tame.

Bipolarni pulsni kodOsim potencijalnih kodova u mrežama, pulsni kodovi koriste se kada su podaci predstavljeni kompletnim pulsom ili dijelom. Najjednostavniji slučaj ovog pristupa je bipolarni pulsni kodu kojoj je jedinica predstavljena pulsom jednog polariteta i nula-druge . 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. Dakle, prilikom prijenosa svih nula ili jedinica, učestalost glavnog harmonika koda bit će jednaka NGZ-u, koja je dva puta veća od glavnog harmonika NRZ koda četiri puta veće od osnovnog harmonika codamimi prijenosa izmjeničnih Jedinice i nule. Zbog prešire spektra, bipolarni impulsni kod se rijetko koristi.

Manchester kod.U lokalnim mrežama, do nedavno, najčešća metoda kodiranja bila je tzv. manchester kod.Koristi se u tehnološkom dvorištu. 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 s padom s niske razine signala do visoke i ispuštanja nula. Na početku svakog sata može se dogoditi razlika u servisima ako trebate predstaviti nekoliko jedinica ili nule u nizu. Budući da se signal mijenja najmanje jednom po taktu prijenosa jednog dijela podataka, manchester kod ima dobre samo-sinkronizirajuća svojstva. Prijenosna pojasa koda Manchestera već je od bipolarnog impulsa. 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 potonje, tri razine signala koriste se za prijenos podataka, au manchesteru.

Potencijalni kod 2b 1q. Potencijalni kod s četiri razine signala za kodiranje podataka. Ovaj kod 2 u 1P:, naziv koji odražava njegovu suštinu - svaka dva bita (2b) prenose se u jedan sat signalom koji ima četiri stanja (1Q). Par od bitova potencijal od -2,5V, par bitova 01, sastoji se od potencijala-0.833V, par 11 -potential + 0.833v, i par 10 -potential + 2.5V. U tom slučaju, metoda kodiranja zahtijeva dodatne mjere za borbu protiv dugih 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, pomoću koda 2b 1Q može jedan i isti linijski prijenos podataka dva puta brže od korištenja codaminrzja. Međutim, za njegovu provedbu, moć odašiljača treba biti veća tako da se četiri razine jasno razlikovale od strane prijemnika na pozadini smetnji.

Logički kodiranjeLogička kodiranje se koristi za poboljšanje potencijalnih Typeami, NRZII 2Q.1B kodova. Logička kodiranje treba zamijeniti duge sekvence malo, što dovodi do stalnog potencijala, priključivanja jedinica. Kao što je već gore navedeno, dvije metode su karakteristične za logičnu kodiranje -. Višak kodova i scrapping.

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.

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 odašiljačem 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.

Kodiranje. 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:

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. Obično je dovoljna da se sinkronizacija na dvije razine - bit i okvir, odašiljač i prijemnik bili su u stanju 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.U asinkronom načinu rada svaki podatkovni bajt je popraćen posebnim signalima "Start" i "Stop". 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.

Uz sinkroni način prijenosa, nedostaju start-stop bita između svakog para bajtova. zaključci

Prilikom prijenosa diskretnih podataka na uskopojasni tonski frekvencijski kanal koji se koristi u telefoniji, najprikladniji je najprikladniji modulacijske metode u kojima je nosač sinusoid moduliran izvorni slijed binarnih znamenki. Ova operacija provodi se posebni uređaji - modeli.

Za prijenos podataka s niskom brzinom primjenjuje se promjena učestalosti nosača sinusoida. Više modema velike brzine djeluju na kombiniranim modelima modulacije kvadraturne amplitude (qam), za koje je karakteristična 4 razina amplitude nosača sinusoida i 8 razina faze. Nisu sve moguće 32-struke metode se koriste za prijenos podataka, zabranjene kombinacije omogućuju vam prepoznavanje iskrivljenih podataka na fizičkoj razini.

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

Kada koristite potencijalne kodove, 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 podaci.

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

Najpopularniji impulsni kod je manchester kod u kojem informacije snosi smjer pada signala u sredini svakog takta. Manchester Kod se koristi u EthernetItokenging tehnologijama.

Da bi se poboljšala svojstva potencijalnog koda, koriste se logičke metode kodiranja koje isključuju duge zerule sekvence. Te se metode temelje:

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

Kodiranje izvornih podataka (2B kodove tip 1Q).

Poboljšani potencijalni kodovi imaju uži spektar od impulsa, tako da se koriste u tehnologijama velike brzine, kao što je FDDI, najčvršći, gigabitethernet.

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.

Izvorne informacije koje treba prenositi preko komunikacijske linije mogu biti diskretne (izlaz računala) ili analogni (govor, televizijska slika).

Diskretni prijenos podataka temelji se na korištenju dvije vrste fizičkog kodiranja:

a) analogna modulacija pri kodiranju se provodi promjenom parametara sinusoidnog nosača signala;

b) digitalni kodiranje mijenjanjem razine slijeda pravokutnih informacija o informacijama.

Analogna modulacija dovodi do spektra dobivenog signala mnogo manji širine nego s digitalnim kodiranjem, na istoj brzini prijenosa informacija, međutim, zahtijeva složeniji i skupim instrumentom.

Trenutno, početni podaci koji imaju analogni oblik sve više se prenose putem komunikacijskih kanala u diskretnom obliku (kao sekvenca jedinica i nula), tj. Diskretna modulacija analognih signala se izvodi.

Analogna modulacija. Koristi se za prenošenje diskretnih podataka kroz kanale s uskom pojasom, tipičnog predstavnika od kojih je tonski frekvencijski kanal koji se pruža korisnicima telefonske mreže. Na ovom kanalu, signali se prenose s frekvencijom od 300 do 3400 Hz, tj. Njegova propusnost je 3100 Hz. Takva traka je vrlo dovoljna za prijenos govora s prihvatljivom kvalitetom. Ograničenje propusnosti tonskog kanala povezana je s uporabom brtve kanala i opreme za uključivanje u telefonskim mrežama.

Prije prijenosa diskretnih podataka na strani prijenosa pomoću demodulatorskog modulatora (modem) je napravljen modulacija nosača sinusoida izvorne sekvence binarnih znamenki. Obrnuta transformacija (demodulacija) provodi se primamničkim modemom.

Tri načina za pretvaranje digitalnih podataka u analogni obrazac ili tri analogne metode modulacije su moguće:

Modulacija amplitude, kada se samo amplituda nosača sinusoidnih oscilacija mijenja u skladu s sekvencom prenesenih informacija bitova: na primjer, prilikom prijenosa jedinice amplitude oscilacije je velika, a kada je nula promijenjena - mala, ili je signal nosača općenito odsutan ;

Modulacija frekvencije, kada, pod djelovanjem moduliranja signala (prenesenih informacija bitova), samo frekvencija nosača sinusoidnih oscilacija se mijenja: na primjer, kada je nula prenesena - niska i kada se jedinica prenosi - visoka;

Fazno modulacija, kada, u skladu s slijedom prenesenih informacija bitova, mijenja se samo faza nosača sinusoidnih oscilacija: prilikom prebacivanja iz signala 1 na signal 0 ili obrnuto, faza varira za 180 °. U čistom obliku, modulacija amplitude u praksi rijetko se koristi zbog niskog imuniteta buke. Modulacija frekvencije ne zahtijeva složene krugove u modemima i obično se koristi u modemima s niskim brzinama koje rade na 300 ili 1.200 bitova / s. Povećanje brzine prijenosa podataka osigurava se pomoću kombiniranih metoda modulacije, češće amplitude u kombinaciji s fazom.

Analogni način za prijenos diskretnih podataka pruža širokopojasni prijenos korištenjem različitih frekvencija nosača u jednom kanalu. To jamči interakciju velikog broja pretplatnika (svaki par pretplatnika radi na svojoj frekvenciji).

Digitalni kodiranje. Uz digitalne kodiranje diskretnih informacija koriste se dvije vrste kodova:

a) potencijalne kodove kada se primjenjuje samo vrijednost signalnog potencijala za predstavljanje informacijskih jedinica i nula, a njezine razlike se ne uzimaju u obzir;

b) pulsni kodovi kada su binarni podaci predstavljeni ili impulsi određenog polariteta ili potencijala određenog smjera.

Na metode digitalnog kodiranja diskretnih informacija kada se koriste pravokutni impulsi, prikazani su takvi zahtjevi za predstavljanje binarnih signala:

Osiguravanje sinkronizacije između odašiljača i prijemnika;

Osiguravanje najmanja širina rezultata rezultirajućeg signala na istoj brzini bit (budući da dopušta uži spektar signala

istraživanje iz iste propusnosti za postizanje veće brzine

prijenos podataka);

Sposobnost prepoznavanja pogrešaka u prenesenim podacima;

Relativno niska cijena provedbe.

Provodi se samo alati za fizički sloj okvir. Složeniji rad je ispravak iskrivljenih podataka - protokola viših razina: kanal, mrežu, prijevoz ili primijenjeni.

Sinkronizacija odašiljača i prijemnika je neophodan kako bi prijemnik točno znao u kojem trenutku treba čitati dolazne podatke. Sinkronizirani signali postavljaju prijemnik na poruku prenesenu i podržavaju sinkronizaciju prijemnika s prijemnim podatkovnim bitovima. Problem sinkronizacije se lako rješava prilikom prijenosa informacija za kratke udaljenosti (između blokova unutar računala, između računala i pisača) pomoću zasebne taktičke veze: Informacije se čitaju samo u vrijeme sljedećeg sata pulsa. U računalnim mrežama, odbijte koristiti taktiranje impulsa iz dva razloga: radi uštede vodiča u skupim kablovima i zbog nehomogenosti karakteristika vodiča u kabelima (na velikim udaljenostima, neravnomjernosti stope propagacije signala može dovesti do toga Udaljenost od clock impulsa u taktičkoj liniji i informacija impulsi u glavnoj liniji, kao rezultat toga, bit će bit će biti preskočen ili ponovno pročitan).

Trenutno se sinkronizacija odašiljača i prijemnik u mrežama postiže korištenjem samo-sinkronizacijskih kodova (SC). Kodiranje prenesenih podataka pomoću SC je osigurati redovite i česte promjene (prijelaze) razine informacijskih signala u kanalu. Svaka prijelazna razina signala s visoke do niske ili obrnuto koristi se za podešavanje prijemnika. Najbolje se smatra takvom IC, koji osigurava prijelaz signala barem jednom tijekom vremenskog intervala potrebnog za primanje jednog podatka. Što je češće prijelaza signala, to se pouzdano provodi sinkronizacija prijemnika i identifikacija primljenih podataka je identificirana više samopouzdanja.

Ti zahtjevi za digitalne diskretne metode kodiranja informacija u određenoj su mjeri međusobno kontradiktorno, tako da svaka od metoda kodiranja koja se razmatraju ima svoje prednosti i nedostatke u usporedbi s drugima.

Samoskromni kodovi. Najčešći su sljedeći SC:

Potencijalni kod bez povratka na nulu (NRZ - ne povratak na nulu);

Bipolarni pulsni kod (RZ kod);

Manchester kod;

Bipolarni kod s inverzijom alternativne razine.

Na sl. 32 prikazuje sheme kodiranja poruke 0101100 pomoću ovih sc.

Za karakteristike i komparativnu procjenu Velike Britanije koriste se takve pokazatelje:

Razina (kvalitetna) sinkronizacija;

Pouzdanost (povjerenje) priznavanja i raspodjele primljenih informacija o informacijama;

Potrebnu brzinu promjene brzine u komunikacijskoj liniji pri korištenju SC, ako je određena propusnost linije;

Složenost (i, posljedično, cijena) opreme koja provodi SC.

NRZ kod karakterizira jednostavnost kodiranja i niske cijene. Primio je ovo ime jer prilikom prijenosa serija istih imena istog imena (jedinice ili nule), signal se ne vraća na nulu tijekom sata, kao što je slučaj u drugim metodama kodiranja. Razina signala ostaje nepromijenjena za svaku seriju, što značajno smanjuje kvalitetu sinkronizacije i pouzdanosti prepoznavanja primljenih bitova (može doći do neusklađenosti vremena prijemnika s obzirom na ulazni signal i kasno istraživanje linija).

Za s ^ -kode postoji omjer

gdje VI je brzina promjene razine signala u komunikacijskoj liniji (BOD);

U2 - Komunikacijski propusnost (bit / e).

Osim činjenice da ovaj kod nema imovinu samoinkronizacije, ona također ima drugačiji ozbiljan nedostatak: prisutnost niskofrekventne komponente, koja se približava nuli prilikom prijenosa duge nizove jedinica ili nula. Kao rezultat toga, NRZ kod u čistom obliku u mrežama se ne koristi. Primjenjuju se njezine različite izmjene, koje eliminiraju loše samo-izmiješavanje koda i prisutnost stalne komponente.

RZ koda ili bipolarni pulsni kod (kod s povratkom na nulu), odlikuje se činjenicom da se tijekom prijenosa jednog podatkovnog dijela, razina signala mijenja dvaput, bez obzira na to je li serija bitova istog imena prenosi ili naizmjenično mijenjanje bitova. Jedinica je predstavljena pulsom jednog polariteta, a nula je različita. Svaki impuls traje pola sata. Takav kod ima izvrsnu samosmjensku svojstva, ali trošak njegove provedbe je prilično visok, jer je potrebno osigurati omjer

Spektar na RZ kodu je širi od potencijalnih kodova. Zbog prešire spektra, rijetko se koristi.

Manchester Code pruža promjenu razine signala prilikom predstavljanja svaki bit i prilikom prijenosa niza istih imena - dvostruka promjena. Svi su podijeljeni 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. Omjer brzina za ovaj kod je:

Manchester Code ima dobre samo-sinkronizirajuća svojstva, budući da se signal mijenja barem jednom po taktu prijenosa jedne serije podataka. Njegova propusnost je već na RZ kod (u prosjeku jedan i pol puta). Za razliku od bipolarnog pulsnog koda, gdje se tri razine signala koriste za prijenos podataka (što je ponekad vrlo nepoželjno, na primjer, samo su dvije države i tama stabilno priznata u optičkim kabelima), u manchesteru - dvije razine.

Manchester Kod se široko koristi u Ethernet i token Ring Technologies.

Bipolarni kod s alternativnim invertiranjem (AMI kod) jedna je od izmjena NRZ koda. Koristi tri razine potencijalnih, negativnih, nula i pozitivnih. Jedinica je kodirana ili pozitivan potencijal ili negativan. Nula kodiranje koristi nula potencijal. Kod ima dobre sinkronizacijske svojstva prilikom prijenosa niza jedinica, budući da je potencijal svake nove jedinice suprotan potencijalu prethodnog. Prilikom prolaska niza nula, sinkronizacija nedostaje. AMI kod je relativno jednostavan za implementaciju. Za njega

Prilikom prijenosa različitih kombinacija bitova na liniji, uporaba AMI koda dovodi do užeg spektra signala nego za NRZ kod, i stoga, na višu propusnost linije.

Imajte na umu da poboljšani potencijalni kodovi (modernizirani manchester kod i AMI kod) imaju uži spektar od pulsira, tako da se koriste u tehnologijama velike brzine, na primjer, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Diskretna modulacija analognih signala. Kao što je već navedeno, jedan od trendova razvoja modernih računalnih mreža je njihova digitalizacija, tj. Prijenos u digitalnom obliku signala bilo koje prirode. Izvori tih signala mogu biti računala (za diskretne podatke) ili uređaje kao što su telefoni, kamkorderi, oprema za video i zvučno reprodukciju (za analogne podatke). Donedavno (prije pojave digitalnih komunikacijskih mreža) u teritorijalnim mrežama, sve vrste podataka su prenesene u analognom obliku, a diskretni računalni podaci iz modema pretvoreni su u analogni oblik.

Međutim, prijenos informacija u analognom obliku ne poboljšava kvalitetu podataka snimljenih ako je tijekom prijenosa došlo do njihovog značajnog izobličenja. Stoga digitalna tehnologija koja koristi diskretnu modulaciju analognih signala zamijenjena je analognom tehnikom za snimanje i prijenos zvuka i slike.

Diskretna modulacija temelji se na uzorkovanju kontinuiranih signala i amplitudom i vremenom. Jedna od rasprostranjenih metoda za pretvaranje analognih signala u digitalni je impulsna koda modulacija (ICM) predložena 1938. godine. Rivis (SAD).

Kada koristite IRM, proces pretvorbe uključuje tri faze: mapiranje, kvantizacija i kodiranje (sl. 33).

Prva faza je zaslon. Amplituda početnog kontinuiranog signala mjeri se u određenom razdoblju, zbog čega se dogodi vrijeme uzorkovanja. U ovoj fazi se analogni signal pretvara u signalne signalne signale modulacije (EAM). Izvršenje pozornice temelji se na teoriji mapiranja Nyquista Kotelnikova, glavnog položaja u kojem se navodi: ako se prikaže analogni signal (tj. Čini se da se čini u obliku slijeda njegovih diskretnih vrijednosti) u redovnom intervalu s a Učestalost najmanje dva puta veća učestalost najvišeg harmonika Spektar početnog kontinuiranog signala, mapiranje će sadržavati informacije dovoljne za vraćanje izvorni signal. U analognoj telefoniji, u analoškoj telefoniji odabran je raspon od 300 do 3400 Hz, koji je dovoljan za kvalitetan prijenos svih velikih harmonika sugovornika. Stoga, u digitalnim mrežama, gdje je ICM metoda implementirana za prijenos glasa, frekvencija zaslona je jednaka 8000 Hz (to je više od 6800 Hz, koji pruža kvalitetnu marginu).

Na fazi kvantizacije, svaki signal daje kvantiziranu vrijednost koja odgovara najbližoj razini kvantizacije. Cijeli raspon promjena u amplitudu signala EAM-a podijeljen je na razine od 128 ili 256 kvantizacije. Što je više razine kvantizacije, točnije amplitude EAM - čini se da je signal kvantiziranu razinu.

Na fazi kodiranja, svaki kvantizirani zaslon postavljen je na korespondenciju 7-bitni (ako je broj razina kvantizacije je 128) ili 8-bitni (s 256-stupanjskim kvantiranjem) binarni kod. Na sl. 33 prikazuje 8-elementa binarni kod signala 00101011 koji odgovara kvantiziranom signalu s razinom 43. Prilikom kodiranja sa 7-elemenata kodovima, brzina prijenosa kanala bi trebala biti 56 kbps (to je proizvod frekvencije zaslona na binarnom kodu ), i pri kodiranju 8-elemenata - 64 kbps. Standard je digitalni kanal 64 kbps, koji se također naziva elementarnim kanalom digitalnih telefonskih mreža.

Uređaj koji izvodi određene faze pretvaranja analogne vrijednosti u digitalni kôd naziva se analogni i digitalni pretvarač (ADC). Na strani s primanjem putem digitalnog analognog pretvarača (DAC) provodi se inverzna transformacija, tj. Demodulacija digitaliziranih amplituda kontinuiranog signala je napravljen, obnavljanje izvorne funkcije neprekidnog vremena.

U modernim digitalnim komunikacijskim mrežama se koriste i druge diskretne metode modulacije, što omogućuje prikazivanje glasova u kompaktnijem obliku, na primjer, u obliku sekvence 4-znamenkastih brojeva. Ovaj koncept konverzije analognih signala u digitalni, u kojima se nazivaju signali, a zatim su kodirani, ali samo su njihove promjene kodirane, a broj kvantizacijskih razina je prihvaćen isti. Očito, takav koncept omogućuje vam da transformirate signale s većom točnosti.

Digitalne metode za snimanje, reprodukciju i prijenos analognih informacija pružaju mogućnost kontrole pouzdanosti podataka iz medija ili podataka dobivenih preko podatkovne linije. U tu svrhu koriste se iste metode kontrole kao za računalne podatke (vidi stavak 4.9).

Prijenos kontinuiranog signala u diskretnom obliku stavlja stroge zahtjeve za sinkronizaciju prijemnika. U slučaju nepoštivanja sinkroniciteta, početni signal se pogrešno vraća, što dovodi do glasova ili prenosive slike. Ako se okviri s mjerenjem glasa (ili drugi analogni) stignu sinkrono, onda kvaliteta glasa može biti prilično visoka. Međutim, u računalnim mrežama, osoblje se može odgoditi i na završnim čvorovima iu srednjim sklopnim uređajima (mostovi, prekidači, usmjerivači), koji negativno utječu na kvalitetu glasa. Stoga, za kvalitetan prijenos digitaliziranih kontinuiranih signala, koriste se posebne digitalne mreže (ISDN, ATM, digitalne televizijske mreže, iako se koriste mreže releja okvira za prijenos intra-korporativnih telefonskih razgovora, budući da su kašnjenja prijenosa okvira u njima unutar prihvatljivog granice.

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 se oblik signala na liniji ne određuju.

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.

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 pakete. 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 .................