15. Избыточные коды, скремблирование.

Известно, что каналы, по которым передается информация, практически никогда не бывают идеальными (каналами без помех). В них почти всегда присутствуют помехи. Отличие лишь в уровне помех и их спектральном составе. Помехи в каналах образуются по различным причинам, но результат воздействия их на передаваемую информацию всегда один – информация теряется (искажается).

          Для предотвращения потерь информации в канале были придуманы избыточные коды (коды с избыточностью). Преимущество избыточного кода в том, что при приеме его с искажением (количество искаженных символов зависит от степени избыточности и структуры кода) информация может быть восстановлена на приемнике.

Существуют избыточные коды с обнаружением (они только обнаруживают ошибку) и коды с исправлением (эти коды обнаруживают место ошибки и исправляют ее).

Для различных помех в канале существуют различные по своей структуре и избыточности коды. Обычно избыточность кодов находится в пределах 10…60% или чуть больше. Избыточность 1/4  (25%) применяется при записи информации на лазерные диски и в системах цифрового спутникового ТВ.

Скремблирование (англ. scramble — перемешивать) — разновидность кодирования информации, для передачи по каналам связи и хранения, улучшающая спектральные и статиcтические характеристики.

Технология скремблирования

Наиболее распространённый способ скремблирования — смешивание сигнала с генератором псевдослучайных чисел. Аппаратные реализации скремблирования часто используют ГСЧ на сдвиговом регистре с линейной обратной связью.

Применение скремблирования

Скремблирование применяется практически во всех современных средствах передачи информации и носителях. В частности, скремблирование используют:

• модем;

• жёсткий диск;

• компакт-диск и DVD.

С развитием телевизионного вещания возникает необходимость передачи программ для ограниченного круга телезрителей и как следствие – трансляция программ с маскированием информации. Для предотвращения просмотра программ платного телевидения абонентами, их не оплачивающими, передаваемый сигнал подвергают скремблированию (перемешиванию). Методы скремблирования относятся к маскированию связи. Для восстановления сигнала у абонента необходимы декодеры. Декодер устанавливается на приемной стороне (у телезрителя) в разрыв антенной линии или встраивается в телевизионный приемник. В последнем случае гарантии на телевизионный приемник принимает на себя тот, кто устанавливает декодер.

16. Первичные сети pdh, sdh, dwdm.

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры, с помощью которой можно достаточно быстро и гибко организовать постоянный канал с двухточечной то­пологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. В пер­вичных сетях используется техника коммутации каналов. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают наложенные компьютерные или телефонные сети. Каналы, пре­доставляемые первичными сетями своим пользователям, отличаются высокой пропускной спо­собностью — обычно от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Cуществует три поколения технологий первичных сетей:

-плезиохронная цифровая иерархия (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH);

-синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH), которой в Америке соот­ветствует стандарт SONET;

-уплотненное волновое мультиплексирование (DWDM).

Первые две технологии (PDH и SDH) для разделения высокоскоростного канала используют временное мультиплексирование (TDM) и передают данные в цифровой форме. Каждая из них поддерживает иерархию скоростей, так что пользователь может выбрать подходящую ему ско­рость для каналов, с помощью которых он будет строить наложенную сеть.

Технология SDH обеспечивает более высокие скорости, чем PDH, так что при построении круп­ной первичной сети ее магистраль строится на технологии SDH, а сеть доступа — на техноло­гии PDH.

Сети DWDM представляют собой последнее достижение в области создания высокоскорост­ных каналов. Они уже не являются цифровыми, так как предоставляют своим пользователям выделенную волну для передачи информации, которую те могут задействовать по своему ус­мотрению — модулировать или кодировать. Технология DWDM вытесняет сегодня технологию SDH из протяженных магистралей на периферию сети, превращая SDH в технологию сетей доступа.

Три различные технологии коммутации и мультиплексирования позволяют создать гибкую и масштабируемую первичную сеть, способную обслуживать большое количество компьютер­ных и телефонных сетей.

Технология PDH была разработана в конце 60-х годов компанией AT&T для ре­шения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Линии связи FDM, применяемые ранее для решения этой задачи, исчерпали свои возможности по организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. В технологии FDM для одновременной передачи данных 12 або­нентских каналов использовалась витая пара, а для повышения скорости связи приходилось прокладывать кабели с большим количеством пар проводов или бо­лее дорогие коаксиальные кабели.

В результате длительной работы ITU-T и ETSI удалось разработать междуна­родный стандарт SDH (Synchronous Digital Hierarchy — синхронная цифровая иерархия). Кроме того, стандарт SONET был доработан так, чтобы аппаратура и сети SDH и SONET являлись совместимыми и могли мультиплексировать вход­ные потоки практически любого стандарта PDH — и американского, и европей­ского.

В стандарте SDH все уровни скоростей (и, соответственно, форматы кадров для этих уровней) имеют общее название STM-N (Synchronous Transport Module level N — синхронный транспортный модуль уровня N). В технологии SONET существует два обозначения для уровней скоростей: STS-N (Synchronous Trans­port Signal level N — синхронный транспортный сигнал уровня N), употребляе­мое в случае передачи данных электрическим сигналом, и OC-N (Optical Carrier level N — оптоволоконная линия связи уровня N), употребляемое в случае пере­дачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Далее для упрощения изложе­ния сосредоточимся на технологии SDH.

Кадры STM-N имеют достаточно сложную структуру, позволяющую агрегиро­вать в общий магистральный поток потоки SDH и PDH различных скоростей, а также выполнять операции ввода-вывода без полного демультиплексирования магистрального потока

Технология уплотненного волнового мультиплексирования (Dense Wave Divi­sion Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Такой революционный скачок производительности обеспечивает принципиаль­но иной, нежели у SDH, метод мультиплексирования — информация в оптиче­ском волокне передается одновременно большим количеством световых волн — лямбд — термин возник в связи с традиционным для физики обозначением дли­ны волны X.

Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая све­товая волна представляет собой отдельный спектральный канал и несет собст­венную информацию.

Оборудование DWDM не занимается непосредственно проблемами передачи дан­ных на каждой волне, то есть способом кодирования информации и протоколом ее передачи. Его основными функциями являются операции мультиплексирова­ния и демультиплексирования, а именно — объединение различных волн в одном световом пучке и выделение информации каждого спектрального канала из об­щего сигнала. Наиболее развитые устройства DWDM могут также коммутиро­вать волны.

Технология DWDM является революционной не только потому, что в десятки раз повы­шает верхний предел скорости передачи данных по оптическому волокну. Она также открывает новую эру в технике мультиплексирования и коммутации, выполняя эти опера­ции над световыми сигналами без преобразования их в электрическую форму. Все другие типы технологий, которые также используют световые сигналы для передачи информации по оптическим волокнам, например SDH и Gigabit Ethernet, обязательно преобразуют све­товые сигналы в электрические и только потом могут их мультиплексировать и коммути­ровать.

Первым применением технологии DWDM были протяженные магистрали, пред­назначенные для связи двух сетей SDH. При такой простейшей двухточечной топологии способность устройств DWDM выполнять коммутацию волн являет­ся излишней, однако по мере развития технологии и усложнения топологии се­тей DWDM эта функция становится востребованной.