Лекція 6. Канали передачі даних глобальних мереж

6.1. Структура каналів

Канал передачі даних (КПД) (рис. 6.1) — канал зв’язку, оснащений спеціальною апаратурою для передачі дискретних сигналів. До складу апаратури передачі даних (АПД) входять: автоматичні викличні пристрої, пристрої захисту від помилок і пристрої перетворення сигналів. В якості кінцевого устаткування даних (КУД) виступають сервери, абонентські системи (АС) та вузли комутації (ВК).

Рис. 6.1. Структура каналу передачі даних, де:

КУД – кінцеве устаткування даних; АПД – апаратура передачі даних

Автоматичні викличні пристрої потрібні в основному для встановлення з’єднання між серверами і абонентськими системами у разі використання телефонних каналів зв’язку, що комутуються. Насправді автономний викличний пристрій імітує роботу телефонного номеронабирача. Пристрої захисту від помилок застосовуються для виявлення помилок при передачі даних, а пристрої перетворення сигналів – для перетворення їх до вигляду, зручного для передачі каналами зв’язку.

Типи каналів

Однією з основних функцій апаратури передачі даних є перетворення сигналів до вигляду, зручного для передачі каналами зв’язку. У разі передачі даних телеграфними каналами зв’язку використовуються телеграфні пристрої перетворення сигналів, в яких однополярні сигнали постійного струму з амплітудою 12-15 В перетворюються в біполярні сигнали постійного струму з амплітудою 60 В.

Для передачі даних фізичними лініями зв’язку на відстані 10-15 км використовуються пристрої перетворення сигналів сполучних ліній, найпоширеніші з яких — пристрої перетворення сигналів низького рівня, в яких дискретні сигнали перетворюються в сигнали постійного струму низького рівня напруги (не вище 0,5 В), завдяки чому зменшується взаємний вплив сигналів.

Залежно від швидкості передачі розрізняють канали: низькошвидкісні (від 50 до 200 біт/с), середньошвидкісні (9600 біт/с), високошвидкісні (понад 19200 біт/с).

До низькошвидкісних належать телеграфні канали, інформація ними передається у вигляді імпульсів постійного струму. Низька швидкість передачі інформації та можливі амплітудні спотворення імпульсів обмежують використання телеграфних каналів у комп’ютерних мережах, де більш широкого застосування набули телефонні канали. Стандартні телефонні канали є середньошвидкісними каналами і орієнтовані на передачу аналогових сигналів з відносно вузьким частотним спектром (100 Гц – 10 кГц).

За можливістю зміни напрямку передачі інформації розрізняють канали: симплексні, що забезпечують передачу інформації тільки в одному напрямку; напівдуплексні, що дають можливість передавати почергово інформацію у двох напрямках; дуплексні, що передають інформацію одночасно в обох напрямках. Залежно від способу передачі даних розрізняють канали зв’язку з послідовною і паралельною передачею сигналів. У разі послідовної передачі розряди кожного символу передаються послідовно по одним і тим самим лініям зв’язку. При паралельній передачі всі розряди кожного символу передаються одночасно по окремим лініям зв’язку.

Часто фізичне з’єднання між передавачем і приймачем утворюється послідовним з’єднанням кількох каналів зв’язку в єдиний складений канал зв’язку. Така ситуація виникає під час передачі інформації на значні відстані з використанням існуючої телефонної мережі. Залежно від режиму використання складеного каналу зв’язку розрізняють некомутовані (орендовані) і комутовані канали. Некомутованим називається складений канал, який створюється й існує протягом певного інтервалу часу незалежно від того, передається інформація чи ні. На відміну від некомутованого, комутований канал створюється тільки на час передачі повідомлень, а поза цим — окремі канали зв’язку, з яких він складається, можуть використовуватися за іншим призначенням. У зв'язку із цим, вартість передачі інформації комутованими каналами є нижчою, проте вони мають певні недоліки: імовірність появи помилок під час передачі даних комутованими каналами на один-два порядки вища, ніж у разі передачі даних по некомутованих каналах; час комутації ліній зв’язку комутованих фізичних каналів у деяких випадках може перевищувати сеанс передачі інформації. Це, звичайно, обмежує можливість використання комутованих каналів у системах реального часу.

При використанні складеного каналу передачі даних його сегменти (ланки) об’єднуються між собою за допомогою проміжних вузлів комутації. При цьому процеси взаємодії ланки передачі даних з пристроями, що підключаються до неї, мають багато спільного і розглядаються відносно неї як кінцеве устаткування даних. Це узагальнене поняття необхідне для формалізації процесу передачі даних. Загалом до кінцевого устаткування даних належать: абонентські системи, сервери, підключені до каналів передачі даних, та проміжні вузли комутації.

Залежно від способу з’єднання розрізняють двокрапкове («точка-точка») і багатокрапкове підключення кінцевого устаткування даних до каналу передачі. На рис. 6.2 показано двокрапкове підключення пристроїв кінцевого устаткування даних, якими тут є сервер і абонентська система.

Рис. 6.2. Двокрапкове підключення пристроїв кінцевого устаткування даних, де:

АС – абонентська система; С – сервер

Якщо до одного каналу під’єднується більше двох пристроїв кінцевого устаткування даних, такий спосіб підключення називається багатокрапковим (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Багатокрапкове підключення пристроїв кінцевого устаткування даних, де:

АС – абонентська система; С – сервер

У даному разі кілька пристроїв кінцевого устаткування з’єднуються з швидкодіючим пристроєм кінцевого устаткування даних за допомогою загального каналу передачі даних. Це дає можливість ефективніше використовувати канали передачі. Ефективне функціонування каналів значною мірою залежить від процесів синхронізації, керування передачею даних і узгодження (стикування) апаратури каналу передачі даних з кінцевим устаткуванням даних.