Манчестерский код

В локальных сетях до недавнего времени самым распространенным методом кодирования был Манчестерский код. Манчестерский для кодирования единиц и нулей используется перепад потенциала, то есть фронт импульса. Каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, про-исходящими в середине каждого такта. Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль — обратным перепадом. В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд. Так как сигнал изменяется по крайней мере один раз за такт передачи одного бита данных, то манчестерский код обладает самосинхронизацией. У него также нет постоянной составляющей. Манчестерский код используется в сетях Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с (спецификация 10Bаsе-Т).

В настоящее время разработчики пришли к выводу, что во многих случаях рациональнее применять потенциальное кодирование, ликвидируя его недостатки с помощью так называемого логического кодирования

10. Кодирование двоичных сигналов. Основные критерии выбора способа кодирования. Избыточный код 4B/5B.

Все виды данных в компьютерном мире представляют собой бинарный код. Каждый метод кодирования устанавливает, по какому правилу данные будут представлены в виде сигналов. В случае электрических линий передачи каждому набору бит будет приведён в соответствие определённый набор уровней электрического сигнала. Некоторые методы кодирования обладают свойством самосинхронизации, что позволяет упростить процесс декодирования. Также имеет большое значение то, какое количество данных может быть передано по физическому каналу. При выборе способа кодирования необходимо руководствоваться несколькими целями: 1) минимизировать ширину спектра сигнала 2) обеспечить синхронизацию между передатчиком и приёмником. 3) обеспечить устойчивость к шумам 4) обнаруживать и по возможности исправлять битовые ошибки. 5) минимизировать мощность передатчика

Избыточный код 4b/5b

Для улучшения потенциальных кодов используются избыточный коды, относящиеся к логическим кодам.

Избыточный код 4В/5В заменяет исходные группы (слова) длиной 4 бита словами длиной 5 бит. В результате, общее количество возможных битовых комбинаций 25=32 больше, чем для исходных групп 24=16. В кодовую таблицу включают 16 кодовых слов, которые не содержат более двух нулей подряд, и используют их для передачи данных. Код гарантирует, что при любом сочетании кодовых слов на линии не могут встретиться более трех нулей подряд.

Остальные комбинации кода используются для передачи служебных сигналов (синхронизация передачи, начало блока данных, конец блока данных, управление передачей). Неиспользуемые кодовые слова могут быть задействованы приемником для обнаружения ошибок в потоке данных. Цена за полученные достоинства при таком способе кодирования данных - снижение скорости передачи полезной информации на 25%

11. Скремблирование.

Скремблирование представляет собой "перемешивание" исходной последовательности данных таким образом, чтобы вероятность появления единиц и нулей на линии становилась близкой 0,5. Устройства (или программные модули), выполняющие такую операцию, называются скремблерами (scramble - свалка, беспорядочная сборка).

Скремблер в передатчике выполняет преобразование структуры исходного цифрового потока. Дескремблер в приемнике восстанавливает исходную последовательность бит. Практически единственной операцией, используемой в скремблерах и дескремблерах, является XOR - "побитное исключающее ИЛИ" (сложение по модулю 2).

12. Характеристики качества транспортных услуг сети. Классификация характеристик в соответствии с временной шкалой. Примеры характеристик.

Все множество характеристик качества транспортных услуг сети можно отнести к одной из следующих групп:

• производительность;

• надежность;

• безопасность;

• характеристики, интересные только поставщику услуг.

Первые три группы соответствуют трем наиболее важным для пользователя характеристикам транспортных услуг – возможности без потерь и перерывов в обслуживании (надежность) передавать с заданной скоростью (производительность) защищенную от несанкционированного доступа и подмены информацию (безопасность). В четвертой группе собраны характеристики качества, которые интересуют только поставщика услуг. Примером такой характеристики может служить масштабируемость, то есть способность сети работать качественно при значительном увеличении числа пользователей без изменения применяемой в этой сети технологии.

Рассмотрим еще один способ классификации характеристик – в соответствии с временной шкалой, на которой эти характеристики определяются.

Долговременные характеристики определяются на промежутках времени от нескольких месяцев до нескольких лет. Их можно назвать характеристиками проектных решений. Примерами таких характеристик являются набор моделей и количество коммутаторов в сети, топология и пропускная способность линий связи. Эти параметры сети прямо влияют на характеристики качества услуг сети.

Среднесрочные характеристики определяются на интервалах времени от нескольких секунд до нескольких дней. Примерами характеристик этого диапазона являются средние скорости потоков трафика или средние значения задержек пакетов, определяемые на достаточно продолжительном промежутке времени, который включает обслуживание большого количества пакетов. Примером методов, влияющих на среднесрочные характеристики, являются методы определения маршрутов трафика. Маршруты трафика могут быть неизменными в течение часов или дней, если топология сети и параметры трафика остаются постоянными, а каналы и коммутаторы сети не отказывают.

Краткосрочные характеристики относятся к темпу обработки отдельных пакетов и измеряются в микросекундном и миллисекундном диапазонах. Например, время буферизации или время пребывания пакета в очереди коммутатора или маршрутизатора являются характеристиками этой группы.

13. Идеальная и реальная сеть.

Будем считать, что сеть работает идеально, если она передает каждый бит информации с постоянной задержкой, равной скорости распространения света в физической среде.

Пусть каналы идеальной сети обладают некоторой конечной (а не бесконечной, как хотелось бы) пропускной способностью, поэтому источник информации передает пакет в сеть не мгновенно, а за некоторое конечное время (которое равно частному от деления объема пакета в битах на пропускную способность канала доступа в сеть).

Результат передачи пакетов такой идеальной сетью иллюстрирует рисунок 1. На верхней оси показаны значения времени поступления пакетов в сеть от узла отправителя, а на нижнем – значения времени поступления пакетов в узел назначения. Другими словами, можно сказать, верхняя ось показывает предложенную нагрузку сети, а нижняя – результат передачи этой нагрузки через сеть. Отсчитываем значения времени отправления и поступления от момента попадания первого бита пакета в сеть или в узел назначения соответственно.

Как видно из рисунка, идеальная сеть доставляет все пакеты узлу назначения:

• не потеряв ни один из них (и не исказив информацию ни в одном из них);

• в том порядке, в котором они были отправлены;

• с одной и той же и минимально возможной задержкой (d₁ = d₂ и т.д.).

Важно, что все интервалы между соседними пакетами сеть сохраняет в неизменном виде. Например, если интервал между первым и вторым пакетами составляет при отправлении τ₁ секунд, а между вторым и третьим – τ₂, то такими же интервалы останутся в узле назначения.

Надежная доставка всех пакетов с минимально возможной задержкой и сохранением временн́ых интервалов между ними удовлетворит любого пользователя сети независимо от того, трафик какого приложения он передает по сети – веб-сервиса или IP-телефонии.