СИГНАЛИ ТА КОДИ КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ
Структурна схема ланки передавання даних. Означення каналу зв'язку. Кодування та модуляція. Види модуляції в KM. Форми передавання даних у KM. Проблема синхронізації. Синхронне та асинхронне передавання. Передавання з автоналаштуванням. Кодування. Пристрій спряження.
4.1. Структурна схема ланки передавання даних
4.2. Форми передавання даних у каналах KM
4.3. Синхронізація
4.4. Пристрій спряження
4.1. Структурна схема ланки передавання даних
Сукупність засобів фізичного та канального рівнів утворює певну систему, яку називають ланкою, або каналом передавання даних (рис. 4.1). Канал передавання даних складається з таких елементів:
фізичного середовища передавання та відповідних роз'єднувачів (фізичного каналу);
засобів перетворення цифрових даних, які виробляє комп'ютер, у форму, прийнятну для передавання фізичним каналом (сигнал даних) та навпаки. Такі засоби називають пристроями спряження (Media Access Unit (MAU));
засоби керування ланкою даних.
Конкретніше каналом передавання даних називають сукупність програмно-технічних засобів та фізичного середовища передавання, призначених для передавання сигналу даних.
З погляду користувача головна характеристика каналу зв'язку - кількісні та якісні параметри сервісу, які надає його продавець. Сьогодні визначено багато загальноприйнятих типів каналів. Наприклад, служба Switched 56 - це канал з перепускною здатністю 56 Кбіт/с. Канал ТІ - має перепускну здатність 1.544 Мбіт/с, а канал ТЗ -45 Мбіт/с. Каналам ТІ, ТЗ, які діють у США, у Європі відповідають канали Е1 та ЕЗ з перепускною здатністю 2.048 та 34.368 Мбіт/с. Залежно від перепускної здатності канали утворюють ієрархії. Традиційні телефонні ІКМ-канали мають плезіохронну ієрархію. Перепускна здатність каналів мереж SDH утворює синхронну ієрархію (див. Д.4.1).
За напрямами розрізняють такі передавання даних у каналі зв'язку:
симплексне - передавання в одному напрямі;
напівдуплексне — передавання по черзі в прямому та зворотному напрямах;
дуплексне - передавання одночасно в прямому та зворотному напрямах.
Пристрій спряження виконує дві головні функції: кодування (декодування) та модуляцію (демодуляцію). Кодування - це певне перетворення цифрового коду, що надходить від комп'ютера, для збільшення його завадостійкості та зручності передавання. Схеми кодування можна також використовувати для збільшення швидкості передавання та зменшення ЕМВ. Сьогодні для побудови швидкісних локальних мереж застосовують нові схеми кодування.
Модуляцією називають процес переходу від кодового сигналу до сигналу даних. Як звичайно, для цього використовують сигнал-носій, деякі параметри якого змінюються відповідно до зміни кодового сигналу. У системах зв'язку найпоширенішими є модуляція гармонічних коливань та імпульсна модуляція.
У випадку модуляції гармонічних коливань носіями є гармонічні коливання струму або напруги. Залежно від того, який параметр гармонічного коливання змінюється, розрізняють амплітудну, фазову та частотну модуляції. У комп'ютерних мережах переважно використовують фазову або частотну модуляції. Амплітудну модуляцію, порівняно з іншими, більше спотворюють завади. (Загасання сигналу призводить до зменшення його амплітуди).
В імпульсній модуляції носієм є послідовність імпульсів. Залежно від параметрів цієї послідовності, які змінюються відповідно до кодового сигналу, розрізняють амплітудно-імпульсну, широтно-імпульсну, фазово-імпульсну та частотно-імпульсну модуляції. Для передавання даних магістральними телефонними каналами найчастіше застосовують імпульсно-кодову модуляцію (ІКМ) (див. Д.4.3).
Для передавання даних в аналоговій формі у глобальних мережах (найчастіше телефонним каналом) використовують модеми, у локальних - спеціальні адаптери, які значно збільшують швидкість передавання і можуть передавати дані як в аналоговій, так і в цифровій формах, а також лінійні контролери, які передають дані в цифровій формі.
На фізичний канал передавання даних впливають завади, які спотворюють сигнал та призводять до виникнення помилок. З впливом завад борються на фізичному та канальному рівнях протоколу, у тому числі засобами керування каналом передавання даних.
4.2. Форми передавання даних у каналах KM
Передавання цифрових даних у KM відбувається послідовно бітами, чим суттєво відрізняється від передавання між пристроями одного комп'ютера, де воно відбувається, як звичайно, паралельно'. Фізично біти передаються у вигляді сигналів. Є два головні типи сигналів -аналогові та цифрові. Під час роботи з аналоговими сигналами використовують модульований сигнал синусоїдного вигляду, а для роботи з цифровими сигналами - дво або n-рівневий (дискретний) сигнал. Аналогові сигнали менш чутливі до спотворень та загасання, але потребують апаратури для модуляції та демодуляції (рис. 4.2).
Менша завадостійкість цифрового сигналу призводить до того, що цифрове передавання між терміналом та комп'ютером обмежене відстанню 20-300 м залежно від типу кабелю (конденсаторний ефект, вплив подовжинної індуктивності).
З типом передавання сигналу тісно пов'язані поняття вузько- та широкосмугового передавання.
Вузькосмугове передавання (baseband) є цифровим. У цьому випадку передавання та приймання відбуваються одночасно, задіяна вся смуга перепускання кабелю. Для підсилення сигналу такого передавання застосовують повторювані.
Широкосмугове передавання (broadband) є аналоговим. Смуга перепускання каналу поділена на окремі діапазони частот, що їх використовують різні канали. Для поновлення сигналу застосовують підсилювачі.
Передавання цифрових даних відбувається без модуляції. У цьому випадку використовують метод за формою сигналу без повернення до нуля (Non Return to Zero) (рис. 4.3).
Як видно з рис. 4.3, визначити, де починаються і закінчуються логічні 0 та 1, важко. Для розпізнавання моментів закінчення та початку логічних сигналів використовують синхронізацію.
4.3. Синхронізація
Проблему синхронізації можна вирішити кількома способами. Один з них полягає у виділенні спеціальної лінії, якою передається сигнал тактової частоти - синхросигнал. У скрученій парі або коаксіальному кабелі такою лінією є другий дріт. У цьому випадку передавання називають синхронним (рис. 4.4).
Синхронним передавання може бути і без окремої лінії. У цьому випадку синхросигнал передається разом з даними, а також у проміжках між їхнім передаванням. Якщо ж у проміжках між передаванням даних синхросигнал не передається, то таке передавання називають асинхронним, або з автоналаштуванням. За низьких швидкостей ефективнішим є асинхронне передавання, за високих — з автоналаштуванням