1.Аналоговое кодирование в локальных вычислительных сетях
Коды NRZ, RZ, Манчестер 2 , Манчестер 2 (вариант) предусматривают непосредственную передачу в сеть цифровых двух или трёх уровневых прямоугольных импульсов, однако иногда в сетях используется модуляция информационными импульсами высокочастотного аналогового сигнала. Такое аналоговое кодирование позволяет при переходе на широкополосную передачу существенно увеличить пропускную способность канала. К тому же при прохождении аналогового сигнала по каналу связи не искажается форма сигнала, а только уменьшается его амплитуда в отличие от цифрового т.е.
0
1
АМ(амплитудное)
Ч
М(частотное)
Ф
М(фазовое)
Чаще всего аналоговое кодирование применяется при передаче по каналам с узкой полосой пропускания (телефонные линии в глобальных сетях). В локальных сетях применяются редко из-за высокой стоимости кодирующего и декодирующего оборудования.
Для ознакомления коды:
Кодирование передаваемой инф-ии имеет непоср. отношение к соотношению max допустимой скорости передачи данных и пропускной способности используемой среды передачи. Напр., при разных кодах предельная скорость передачи инф-ии по одному и тому же кабелю может отличаться в 2 раза. От выбранного кода напрямую зависят сложность сетевой аппаратуры и надежность передачи инф-ии.
NRZ
NRZ – простейший код, представляющий собой практически обычный цифровой сигнал, который имеет возможность преобразования на обратную полярность или изменение уровней, соответствующих 0 или1.
К достоинствам кода NRZ относят:
Его простую реализацию (исходный сигнал не надо ни кодировать на передающем конце, ни декодировать на принимающем)
Min среди др. кодов пропускная способность линии связи, требуемая при данной скорости передачи.
Пример: наиболее частое изменение сигнала в сетях будет при чередовании 1 и 0, т.е. при последовательности 101010…, следоват. при скорости передачи данных , равной 10 Мбит/с(длительность одного бита 100 наносекунд), частота изменения сигнала и соответственно требуемая пропускная способность линии составит 1/200*10-9=5МГц(1/Т)
Пропускная способность – метрическая характеристика, показывающая соотношение количества проходящих единиц информации в единицу времени ч/з канал передачи данных.
Самым большим недостатком кода NRZ явл. возможность потери синхронизации приемника при приеме слишком длинных блоков инф-ии(пакетов). Приемник может привязывать момент начала приема только к 1-ому (стартовому) биту пакета. А в течении приема пакета он вынужден пользоваться только собственным внутренним тактовым генератором. Если часы передатчика и приемника расходятся, то временной сдвиг к концу приема пакета может превысить длительность одного или нескольких бит, в результате произойдет потеря переданных данных. Так при длине пакета 10 кбит, допустимое расхождение часов не более 0,01%
Следоват., код NRZ используется для передачи короткими пакетами, обычно до одного кбита. Для синхронизации начала приема пакета используется стартовый служебный вид, чей уровень отличается от пассивного состоянием линии связи (пассивное состояние линии 0, стартовый бит - 1)
Наиболее известное применение кода NRZ – стандарт RS-232-C, т.е последовательный код персонального компьютера – COM-порт. Передача инф-ии в нем ведется по 8 бит, сопровождаемыми стартовыми и стоповыми битами.
Кодирование в локальных вычислительных сетях. Код RZ
Код
RZ(Return
to
Zero-с
возвратом к 0)-это трёхуровневый код,
получил такое название потому что после
значащего уровня сигнала первой половине
передаваемого бита информации следует
возврат к некоему “нулевому” уровню.
Переход к нему происходит в середине
каждого бита. Логическому 0 таким образом
соответствует положительный импульс,
логической единице-отрицательный(или
наоброт) первой половине битового
интервала. Особенностью
кода является
то,что в центре бита всегда есть
переход(полож. или отр.),следовательно
из этого кода приёмник может выделить
синхро-импульс(страб). В данном случаи
возможна временная привязка не только
к началу пакета, как в случаи с NRZ,но
и к каждому отдельному биту, потому
потери синхронизации не произойдёт при
любой длине пакета. Такие коды, несущие
в себе страб, получили название
самосинхронизирующихся. Недостаток
кода RZ
состоит в том, что для него требуется
вдвое больше полоса пропускания канала
при той же скорости передачи данных по
сравнению с NRZ(т.к
в нем на один бит приходится 2 уровня
изменения напряжения). Например, для
скорости передачи информации 10Мбит/с,
требуется пропускная способность линии
связи 10 МГц. Код RZ
применяется не только в сетях на основе
электрического кабеля,но и оптоволоконных.
Поскольку у них не существует полож .
и отр. уровня сигнала, используют
следующих 3 уровня:-отсутствие
света;-“средний” свет;-“сильный” свет.
Данный код выгодно использовать в
оптоволоконных сетях, т.к при отсутствии
передачи какой-либо информации, свет в
кабеле присутствует, что может служить
источником информации о его целостности.
Кодирование в локальных вычислительных сетях. Код Манчестер 2
К
од
Манчестер 2 (манчестерский код) получил
наибольшее распространение в вычислительных
сетях. Он относится к самосинхронизирующимся
кодам, но в отличие от кода RZ
имеет не 3, а 2 уровня, что способствует
его улучшенной помехозащищенности.
Логический 0 соответствует положительному
переходу в центре бита т.е. первая
половина битового интервала низкий
уровень, вторая – высокий. Логическая
1 – отрицательный переход в центре бита
(или наоборот). Обязательное наличие
перехода в центре бита позволяет
приемнику в центре бита 2 легко выделить
из пришедшего сигнала синхросигнал,
что дает возможность передавать
информацию большими пакетами без потерь
из-за рассинхронизации.Допустимое
расхождение приемника и передатчика
может достигать 25%. Как и в случае кода
RZ
пропускная способность линии требуется
в 2 раза выше, чем при использовании
простейшего NRZ
т.е. для скорости передачи 10 Мбит/с
требуется полоса пропускания 10 МГц. Код
Манчестер 2 используется как в электрических
кабелях, так и в оптоволоконных (1 уровень
соответствует отсутствию света, другой
– его наличию).
Достоинством Кода Манчестер 2 является отсутствие постоянных составляющих сигнала (сигнал половину времени положительный, вторую половину – отрицательный).
Если один из уровней сигналов при манчестеровском коде нулевой, то величина постоянной составляющей в течении передачи будет примерно равна половине амплитуды сигнала. Это позволяет фиксировать столкновения пакетов в сети (коллизий) по отклонению величины постоянной составляющей за установленные пределы.Частотный спектр сигнала при манчестеровском кодировании включает в себя две частоты: при скорости передачи 10 Мбит/с это 10 МГц (передача только 0 или 1), 5 МГц (соответствует чередующейся последовательности из 0 и 1). Отсюда следует, с помощью простейших полосовых фильтров можно отфильтровать все другие частоты (помехи, шумы). Так же как и в случае кода RZ при манчестеровском кодировании легко определить занятость сети (обнаружить несущую частоту). Достаточно контролировать происходит ли изменение сигнала в течении i-го интервала. Обнаружение несущей частоты необходимо для определения момента начала и конца принимаемого пакета, а также для предотвращения начала передачи в случае занятости сети.
Код Манчестер 2 (вариант).Манчестеровский код имеет несколько вариантов. Данный код, в отличии от классического манчестеровский код имеет несколько вариантов, не зависит от перемены двух проводов местами. Это применяется, когда для связи используется витая пара. Этот код используется в Token-Ring под IBM.
Принцип кода: в начале каждого битового интервала сигнал меняет уровень на противоположный, а в середине единичных битовых интервалов уровень меняется еще раз. Таким образом в начале битового интервала всегда есть переход, который используется для самосинхронизации. В частотном спектре этого кода присутствуют две частоты: при скорости10Мбит/с – 10МГц (передача только 1) и 5 МГц (последовательность 0).
Бод – кол-во изменений ур-ня сигнала в секунду.
2. 7-ми уровневая модель OSI. Понятие, назначение.
Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и ПО международная организация по стандартизации (International Organization for Standartization) разработала базовую модель связи открытых систем (Open System Connection - OSI). Эта модель (OSI) описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеансов связи. Осн. элементами модели являются уровни, прикладные процессы (Прикладной процесс - процесс, выполняющий обработку данных для нужд пользователей.) и физические средства соединения.
-
Пользователи
ПРИКЛАДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
7 Прикладной
6 Представительный
5 Сеансовый
4 Транспортный
3 Сетевой
2 Канальный
1 Физический
ФИЗИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СОЕДИНЕНИЯ
Модель (OSI) описывает только системные средства приложения, не касаясь моделей конечных пользователей. Приложение реализует свои собственные протоколы, обращаясь к системным средствам. Т.е. если приложение может взять на себя функции некот. приложений OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функцию оставшихся нижних уровней модели (OSI).
Модель (OSI): -Горизонтальная: модель на базе протокола, обеспечивающая механизм взаимодействия программ и процессов на различных уровнях. -Вертикальная: модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.
Каждый уровень компа-отправителя взаимодействует с каждым уровнем компа-получателя , как будто они связаны напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной. В действительности – взаимодействие осуществляется между уровнями одного компа.
Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты (единицы инф., передаваемые между станциями по сети). При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется инф. данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети.