3. Передача сигналов в дискретной форме. Манчестерское кодирование.
Дискретная ф-ма сигнала плохо приспособлена для передачи по ЛС, тк дискретный сигнал быстро меняет форму и амплитуду и положение на временной оси, поэтому удобная для компа дискретная ф-ма используется при передачи на короткие расстояния (100-500м.). Кроме искажений сигналов, вносимых внутренними физическими параметрами линии связи, существуют и внешние помехи. Эти помехи создают различные электрические двигатели, эл устр-ва, атм. явления. Несмотря на защитные меры, полностью компенсировать влияние внешних помех не удается. Поэтому сигналы на выходе линии связи обычно имеют сложную форму по которой иногда трудно понять, какая дискретная информация была подана на вход линии.
Потенциальное кодирование, также называется кодированием без возвращения к нулю (NRZ). При передаче последовательности единиц, сигнал, в отличие от других методов кодирования, не возвращается к нулю в течение такта.
Достоинства метода NRZ:Простота реализации, Метод обладает хорошей распознаваемостью ошибок (благодаря наличию двух резко отличающихся потенциалов).
Недостатки метода NRZ:Метод не обладает свойством самосинхронизации. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответственно, считыванию некорректного значения бита; наличие низкочастотной составляющей, которая приближается к постоянному сигналу при передаче длинных последовательностей единиц и нулей.
В локальных сетях до недавнего времени самым распространенным методом кодирования был так называемый манчестерский код (рис). Он применяется в технологиях Ethernet и Token Ring.
В манчестерском коде для кодирования единиц и нулей используется перепад потенциала, то есть фронт импульса. При манчестерском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими 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 хорошими самосинхронизирующими свойствами.
Экзаменационный билет № 8
1. |
Технология АТМ. Достоинства технологии. Основные принципы. Совмещение компьютерного и мультимедийного трафика. Классы трафиков. Параметры качества услуг. |
2. |
Преобразователи силы. Силовоспринимающая деталь, селектор. Защита от перегрузки. |
3. |
Протокол IP. |
1. Технология АТМ. Достоинства технологии. Основные принципы. Совмещение компьютерного и мультимедийного трафика. Классы трафиков. Параметры качества услуг.
Технологи АТМ (Asynchronous Transfer Model)
Технология АТМ является дальнейшим развитием идей предварительного резервировании пропускной способности виртуального канала, реализуемая в технологии frame relay. Кроме того, достоинством технологии АТМ является то, что она поддерживает основные виды трафика, существующего у абонентов разного типа:
Трафик с постоянной битовой скоростью CBR, характерный для телефонных сетей и сетей передачи изображения.
трафик с переменной битовой скоростью VBR, характерный для компьютерных сетей и для передачи компрессированного голоса и изображения.
Для каждого типа трафика пользователь моде заказать у сети несколько значений параметров качества обслуживания:
Максимальную битовую скорость PCR.
Среднюю битовую скорость SCR.
Максимальный уровень пульсации MRS,
Параметры контроля времени соотношений между передатчиком и приемником, важных для трафика, чувствительного к задержкам.
Так как параметры контроля времени соотношений между передатчиком и приемником выбраны в качестве транспортной основы широкополосных цифровых сетей с интеграцией услуг B-ISDN, которые должны заменить ISDN. Неоднородность трафика присуща любой крупной вычислительной сети, поэтому системные интеграторы и администраторы тратят большую часть своего времени на согласование разнородных компонентов. В связи с этим, любое средство, способствующее уменьшению неоднородности сети вызывает интерес у специалистов.
Технология АТМ разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг. Кроме указанных выше достоинств АТМ обеспечивает:
Скорость передачи данных от десятков Мбит до нескольких Гбит с гарантированной пропускной способностью.
Обеспечение использования общих транспортных протоколов для локальных и глобальных сетей.
Сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физических протоколов T1/E1, T3/E3, SDNSTM-n, FDDI.
Взаимодействие с уже установленными протоколами локальных и глобальных сетей ip, SNA, Ethernet, ISDN.
Технология АТМ совмещает в себе подходы двух технологий:
Коммутация пакетов.
Коммутация каналов.
От первой она взяла передачу данных в виде адресуемых пакетов, а от второй – использование пакетов небольшого и фиксированного набора. В результате этого задержки в сети становятся более предсказуемыми.
АТМ в сравнении с другими технологиями достаточно сложная, поэтому хотя основные стандарты приняты в 1993 году, она пока не получила широкого распространения.
Основные принципы технологии АТМ
Сеть АТМ имеет классическую структуру крупной территориальной сети. Конечные узлы соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами нижнего уровня, которые в свою очередь соединяются с коммутаторами более высоких уровней.
Коммутаторы АТМ осуществляют маршрутизацию на основе VCI. Для частных сетей определён протокол PNNI (Privat NNI), с помощью которого коммутаторы строят таблицы маршрутизации автоматически.
Для увеличения скорости соединения в больших сетях используется понятие «виртуальный путь», он объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети АТМ общий маршрут, между исходными и конечными узлами или общую часть маршрута между коммутаторами.
Идентификаторы «виртуального пути» VPI (Virtual Path Identifier) является старшей частью адреса и представляет собой общий префикс для иск-го количества виртуальных каналов.
Таким образом идея унификации адресов применена на двух уровнях:
а) на уровне адресов конечных узлов (работает на стадии установления соединения VCI).
б) на уровне номеров виртуальных каналов (работает при передаче данных по имеющемуся виртуальному каналу VCI).
Особенность технологии АТМ заключается в качественном обслуживании разнородного трафика в одних и тех же каналах связи и в одном и том же коммутативном образовании, таким образом чтобы каждый абонент получил требуемый ему уровень обслуживания и не рассматривался как второстепенный.
Трафик вычисления сетей имеет ярко-выраженный пульсирующий характер, т.к. компьютер посылает пакеты в сеть в случайные моменты времени.
Чувствительность
данного трафика к потере данных высокая
и данные можно восстановить за счёт
повторной передачи. Такой трафик
характеризуется низким коэффициентом
пульсации, высокой чувствительностью
к задержкам передачи данных, отражается
на качестве воспроизводимого сигнала
и низкой чувствительности к потере
данных.
Из-за инерционности физических процессов, потере отдельных замеров голоса или кадров изображения может компенсировать на основании предыдущих и последующих значений. На возможность совмещения этих двух видов трафика указывает объём комплексного пакета.
Поэтому в технологии АТМ любой вид трафика передаётся пакетами фиксированной и малой длины 53 байта. Эти пакеты называются ячейками, поле данных в них занимает 48 байт, а заголовок 5 байт.
На выбор размера ячейки большое влияние оказало допустимое время задержки пакетизации – это время, в течении которого первый замер голоса ждёт окончание форматирование пакета и отправки его по сети. При размере поля данных 48 байт, одна ячейка АТМ обычно переносит 48 замеров голосов, которые делятся с интервалом 125 мкс, поэтому первый замер должен ожидать примерно 6 мс прежде, чем ячейка будет сформирована и отправлена в сеть. Именно 6 мс это задержка близкая к пределу, за который начинаются нарушения качества передачи голоса. Выбор размера ячейки ещё не решает задачу совмещения разнородного трафика в одной сети, а создаёт предпосылки для её решения. Для полного решения задачи технология АТМ развивает возможность заказа пропускной способности и качество обслуживания. В результате определено 5 классов трафика, отличающихся по следующим характеристикам:
Наличие или отсутствие пульсации
Требование синхронизации данных между передающими и принимающими станциями.
Тип протокола, с помощью которого, передаются данные (с участием соединения или без участия соединения).
Класс трафика Характеристика
А 1) Постоянная битовая скорость (CBR);
2) Требуется соблюдать время соотношения
между принимаемыми и передаваемыми
данными;
3) С устранением соединения.
Пример: голосовой трафик, трафик телевизионного изображения.
В 1) Переменная битовая скорость (VBP);
2) Требуется соблюдать временные
соотношения между принимаемыми и
передаваемыми данными;
3) С устранением соединения.
Пример: компресованный голос, изображение.
С 1) Переменная битовая скорость (VBP);
2) Не требуется соблюдать временные
соотношения между принимаемыми и
передаваемыми данными;
3) С устранением соединения.
Пример: компьютерный трафик, в котором конечные узлы работают с устранением соединений: frame relay x.25, UC2, TCP.
D 1) Переменная битовая скорость (VBP);
2) Не требуется соблюдать временные
соотношения между принимаемыми и
передаваемыми данными;
3) Без устранения соединения.
Пример: трафик компьютерных сетей, которых конечные узлы работают без устранения соединений ( IP, ETHERNET).
Х Тип трафика и его параметры определяет
пользователь
Технология АТМ придерживается следующих количественных характеристик параметров качества услуг:
Скорость передачи данных изменяется в ячеек/с.
Максимальный размер пульсации (задает количество ячеек, которые приложение может передать с максимальной скоростью в сравнении со средней заданной скоростью)
Доля потерянных ячеек: отношение количества потерянных ячеек к общему количеству ячеек, переданных по данному виртуальному каналу.
Так как виртуальные каналы, как правило, дуплексные, то показатели
качества для каждого направления могут различаться.
Технология АТМ привлекательна тем, что декларирует всеобщность и гибкость транспорта, на основании которого могут строиться другие сети. Хотя технология может использоваться для транспортировки сообщений по протоколам прикладного уровня, но пока она чаще переносит пакеты других протоколов, сосуществуя с ними, а не заменяя их.