6. Среда передачи информации и характеристики линии связи.

Среда передачи определяется требуемым быстродействием, длинной линии связи, особенностями размещения и эксплуатации приемопередающего оборудования, допустимой стоимостью.

Максимальное быстродействие при высокой стоимости обеспечивают оптоволоконные линии связи.

При затрудненном доступе к оборудованию, нежелании или невозможности применения проводных линий используют беспроводные каналы, к числу которых относятся инфракрасные (IrDA) и радиоканалы ( Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi).

В некоторых случаях использование радиоканала может привести к уменьшению затрат, например, при организации сетей на базе интерфейсов Wi-Fi.

При передаче на небольшие расстояния и низких требованиях по быстродействию возможно использование обычных проводов или экранированных.

В некоторых случаях в качестве среды передачи сигналов используют силовые линии передачи или линии питания, по которым информация передается частотно- или фазомодулированные сигналами.

Наиболее широкое распространение получили линии связи на основе экранированной или неэкранированной витой пары, которая обеспечивает наиболее приемлемое соотношение цены и быстродействия.

Для обеспечения высокоскоростного обмена может использоваться коаксиальный кабель.

Характеристиками линий связи являются:

• волновое сопротивление,

• погонная ёмкость и сопротивление для проводных систем,

• допустимая длина линий связи,

• число источников и передатчиков или число узлов для сетей,

• особенности согласования элементов последовательного интерфейса, возможность использования репитеров.

7. Характеристики электрических сигналов.

Характеристики электрических сигналов определяются используемой линией связи, требуемой скоростью обмена, помехозащищенностью, условиями эксплуатации.

В проводных линиях связи используются электрические сигналы в виде уровней напряжения или тока с различными типами модуляции.

Достоинством токовых сигналов является меньшее влияние параметров линий связи, т.к. источники токов имеют большое выходное сопротивление.

В целом ряде отраслей (химия, нефтяная отрасль и др.) применение источника тока обеспечивает большую взрывобезопасность, т.к. при закорачивании источника напряжения увеличивается значение тока, что может привести к возникновению искры, а при закорачивание источника тока - его значение остается неизменным.

При обмене информации могут использоваться потенциальные и дифференциальные сигналы.

В потенциальных сигналах значение напряжения измеряется относительно уровня «земли», что приводит к повышенному влиянию помех.

Значение дифференциальных сигналов

Преимущество дифференциальных сигналов:

• большая помехозащищённость,

• минимизация излучения при передачи сигналов (из-за применения витой пары),

• большая скорость преобразования.

В дифференциальных сигналах используется свойство дифференциальных усилителей и подавление синфазных сигналов.

Некоторый интерфейсы используют как потенциальные, так и дифференциальные сигналы (например, USB).

8. Средства обеспечения достоверности передаваемой информации.

К числу таких средств относится:

• битстаффинг,

• биты подтверждения приёма информации, формируемые внутри кадра (например, I2C),

• мониторинг линии передачи данных (одновременная передача и приём данных),

• использование timeout или сторожевого таймера,

• использование пакетов подтверждения,

• поле контроля.

Поле контроля присутствует во всех интерфейсах, длина этого поля может изменяться от 1 бита до 32 и выше. Чем больше разрядность поля контроля, тем более достоверной будет информация.

Простейшим способом поля контроля является бит паритета (например, RS-232), в более сложных случаях используется контрольная сумма. Контрольная сумма может формироваться на основании различных операций: арифметическое сложение, сумма по модулю 2, инверсия и т.д.

Недостатком такого способа формирования контрольной суммы является работа с байтами, что не исключает появления чётных ошибок.

Наиболее достоверный контроль передаваемой информации обеспечивает использование циклического избыточного кодирования CRC, в этом случае в формировании контрольной суммы учитывается каждый бит передаваемых данных. Контролируемая байтовая последовательность преобразуется в непрерывный битовый поток, над которым производится операция деления на характеристические полиномы определённого вида. Остаток от деления потока и есть контрольная сумма. Обычно поле CRC- 8, 16, 32.

При передачи последовательной информации используются самокорректирующиеся коды, среди которых самым распространенным является код Хевинга. При использовании его к информационным разрядам добавляется определённое количество битов чётности, которые формируются при передачи информации и контролируются на приёмном конце. Битовая последовательность измеряется, начиная с первого разряда (например, для семибитного кода нумерация будет такая: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11). Номера бит кратные степени 2 являются битами чётности, которые контролируют определённые группы разрядов.

Пример:

Бит11, 3, 5, 7, 9, 11.

Бит22, 3, 6, 7, 10, 11.

Бит44, 5, 6, 7.

Бит18, 9, 10, 11.

Поиск неправильного бита заключается в том, что контролируются биты паритета, сумма неправильных битов паритетов определяют разряды, значения которых следует ливертировать.

Например, если неправильный 2 и 4 бит, то следует инвертировать разряд.

Количество обнаруженных ошибок и количество неправильных бит определяется кодовым расстоянием.

Для того, чтобы избыточный код позволял обнаруживать ошибку кратности r, то кодовое расстояние dmin должно быть больше или меньше (r+1). Для исправления r- кратной ошибки dmin  2r+1.

Пример:

Для кода длиной n разрядов в состав которого входит m информационных разрядов составим таблицу 2:

n-mdmin

dmin	n	m	обеспечение	исправление
5 6 7	31 63 15	26 47 11	4 5 3	2 2 1

Таблица 2