4. Способы кодирования информации
1. Потенциальное кодирование (значимым является уровень сигнала в течении такта):
Название кода |
Диаграмма |
Принцип кодирования |
NRZ |
|
0 – высокий уровень напряжения, 1 – низкий уровень |
NRZI |
|
1 – смена уровня сигнала при передаче, 0 – нет смены напряжен. |
AMI |
|
0 – низкий уровень напряжения, 1 – отрицательным или положительным напряжением |
Достоинства: простая реализация, распознаваемость ошибок, малое затухание сигналов, низкая частота.
Недостатки: отсутствие самосинхронизации, появление длинной постоянной составляющей.
2. Импульсное кодирование (значимым является не уровень сигнала в течение такта, а его изменение за такт)
Название кода |
Диаграмма |
Принцип построения |
Манчестерский |
|
Каждый такт делится пополам. 0 – перепад напряжения вниз, 1 – обратный перепад |
Биполярный импульсный |
|
Каждый такт делится пополам. Бит 0 представляется перепадом -U→0, а бит 1 +U→0 |
Достоинства: самосинхронизация, отсутствие постоянной составляющей.
Недостатки: высокая частота
3. Улучшенные потенциальные коды
Код 2В1Q: четыре допустимых уровня сигнала и каждые 2 бита информации (00,01,10,11) кодируются одним из 4 уровней напряжения. Его недостатки состоят в том, что наличие постоянной составляющей требует дополнительной обработки, да и реализация этого кода более сложная.
Код 2B1Q передает пару бит за один битовый интервал. Каждой возможной паре в соответствие ставится свой уровень потенциала. Паре 00 соответствует потенциал −2.5 В, 01 соответствует −0.833 В, 11 — +0.833 В, 10 — +2.5 В.
с помощью 2B1Q-кода можно по одной и той же линии передавать данные в два раза быстрее.
Недостаток метода 2B1Q: Реализация этого метода требует более мощного передатчика и более сложного приемника, который должен различать четыре уровня.
4. Скремблирование
Скремблирование – модификация исходной кодовой последовательности путём побитового вычисления результирующего кода на основании соответствующих бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода (например, для подавления постоянной составляющей)
5. Модуляция – изменение характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала.
5. Канальный уровень: mac и llc
Канальный уровень. Он проверяет доступность среды передачи. Упаковывает биты в кадры, дополняя их контрольной суммой. Когда кадр придет получателю, то снова вычисляется контрольная сумма и если она совпадет, то кадр принимается, а если нет, то отбрасывается и происходит повторная передача кадра (либо исправление кадра, если кадр закодирован кодом, исправляющим ошибки). Канальный уровень обеспечивает доставку данных для тех топологий, для которых он разработан (звезда, шина, кольцо, точка-точка), а также соединенных базовых топологий посредством мостов и коммутаторов. Протоколы канального уровня реализуются программно с помощью драйверов и сетевых адаптеров.
Подуровень LLC (Logical Link Control) предназначен для управления потоком данных, обработки ошибок передачи, и отвечает за связь с вышестоящими протоколами стека (мультиплексирование и демультиплексирование).
Модуль данных LLC
Флаг (ограничитель) = 0111 1110
DSAP, SSAP (Destination Service Access point, Source SAP) – идентификатор протокола верхнего уровня получателя/отправителя
старший бит DSAP задает тип адреса: индивидуальный или групповой
старший бит SSAP задает флаг: команда или ответ
Control (управление) – обозначение типа кадра (первый байт):
информационный (кадр данных)
управляющий (команды REJ, Receiver Not Ready, RR в LLC2)
ненумерованный (установление/разрыв соединения, диагностика)
и номеров кадров (второй байт, только в LLC2)
Data – данные верхнего уровня
Подуровень MAC (Media Access Control) регулирует доступ к среде передачи, дополняет модуль данных LLC контрольной суммой и информацией об адресах и формирует кадр MAC, выявляет ошибки и отклоняет ошибочные кадры. Лежит ниже LLC. Зависит от протокола канального уровня, т.е. от топологии (Ethernet, Talking Ring, FDDI).
Пример для Ethernet:
Преамбула (ограничитель) – синхронизация
10101010 … 10101010 10101011
DA, SA (Destination Address, Source Address) – MAC адреса получателя/отправителя
EtherType (тип кадра) – тип протокола верхнего (сетевого) уровня (аналог DSAP/SSAP)
Data – данные верхнего уровня
FCS (Frame check sequence) – контрольная сумма по CRC32
6 вопрос Алгоритм CSMA\CD
Когда у станции появляются данные для передачи, она сначала прослушивает канал, проверяя свободен ли он. Если канал занят, то станция ждет когда он освободится. Если произошло столкновение, т.е. одновременно 2 или более станций начали передавать данные, то станция ждет в течение случайного периода времени, а затем снова пытается передать кадр. Протоколы CSMA подразделяют на 3 категории: настойчивый – станция сразу начинает передачу, как только обнаружит что канал свободен; ненастойчивый – станция прослушивает линию не всегда, а в определенные – дискретные периоды времени; с настойчивостью p – если канал свободен, она с вероятностью p начинает передачу.
Если 2 станции одновременно начали передачу данных, то они почти сразу заметят это (в отличие от других станций). Или один узел начинает передачу раньше другого, но его сигналы не успевают достигнуть второго узла до того, как и он также начинает передачу.
Межкадровый интервал в Ethernet составляет 9,6 мкс. Необходим для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние и предотвращения монопольного захвата сети одной станцией.
Для усиления коллизии узел, обнаруживший коллизию передает в сеть jam-последовательность для того чтобы ее смогли заметить все другие станции, вовлеченные в коллизию. Ее длина от 32 до 47 бит включительно.
Случайная пауза необходима для предотвращения повторных коллизий. Ее величина составляет (от 0 до 2^N)*512 мкс, где N-номер попытки. После 10 попытки ее величина остается постоянной 52,4 мкс.
Домен коллизий (collision domain) – это область сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой области коллизия возникла
Возникшая коллизия не распространяется за рамки соответствующего домена коллизий
Чем больше количество доменов коллизий, тем менее заметны последствия каждой коллизии
Для разбиения сети на домены коллизий применяют коммутаторы