Каналы связи
Основные характеристики:
пропускная способность
достоверность передачи данных
Пропускная способность оценивается предельным числом бит данных, передаваемых по КС за единицу времени.
Достоверность характеризуется вероятностью искажения бита, которая зависит от типов каналов связи, и без дополнительных средств защиты от ошибок системы примерно равна 10-1 - 10-6 искаженных бит в сек. Причина – помехи, источники которых грозы, шумы крупных городов (электросмог), случайные помехи – импульсные, имеют тенденцию к группированию, что может исказить целую группу бит данных. Радио каналы – самые наименее помехоустойчивые. Волоконно-оптические – не восприимчивы к помехам.
Скорость передачи данных по каналу стандартизована. В отечественных каналах связи: 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 24000, 48000, 96000 бит/секунду. В каналах до 300 бит – низкая скорость, от 600 до 4800 – средняя скорость, от 4800 и далее – высокоскоростные.
Данные в вычислительных системах представляются в виде последовательности прямоугольных импульсов. Для передачи прямоугольных импульсов по КС без искажений требуется полоса частот канала (полоса пропускания) от 0 до бесконечности. Это реально невозможно, но если с этой полосой не согласовать передаваемые данные, то они могут быть искажены до нераспознаваемости. Согласование производиться переносом данных в заданную полосу частот с помощью модема, при этом модулятор модема перемещает спектр первичного канала в окрестность несущей частоты канала, а демодулятор, выполняет над сигналом обратное преобразование. Перемещение производится с помощью использования частотной, фазовой и амплитудной модуляции.
При амплитудной модуляции производиться модуляция амплитуды несущей частоты первичным сигналом. При частотной модуляции значение 0 и 1 двоичного сигнала передаются сигналами разной несущей частоты f0 и f1. При фазовой модуляции значение сигнала в 0 и 1 соответствуют сигналы одной частоты, но передаваемые в разной фазе.
Модемы
Т
Г
– тактовый генератор
T, R
- первичный сигнал (двоичный)
ГНЧ – генератор несущей частоты St, Sr – сигнал синхронизации
БМ - блок модуляции
ПФ – полосовой фильтр
БДМ – блок демодуляции
РС – регенератор сигналов
СТГ – синхронизированный тактовый генератор
Передача каждого бита данных в канал производиться синхронно, с частотой St, которая соответствует скорости работы канала. Сигналы St формируются тактовым генератором. По каждому сигналу St в блок модуляции БМ вводится двоичный сигнал Т являющийся первичным сигналом. Несущая частота формируется ГНЧ. Модулированная сигналом Т амплитуда несущей частоты поступает в полосовой фильтр, ограничивающий полосу частот сингала в соответствии с нижней и верхней границами полосы пропускания канала связи. После этого сигнал подается по КС в демодулятор, где проходит через ПФ, выделяющий заданную полосу частот, и поступает в блок БДМ, на выходе которого формируются двоичные сигналы. Они используются также для выделения тактовой частоты, с которой передаются данные по каналу связи. Такая тактовая частота а демодуляторе формируется блоком СТГ, фаза и частота которого автоматически подстраиваются под частоту сигнала, поступающих с БДМ. РС формирует прямоугольные импульсы, которые являются точной копией первичных сигналов.
Модем является составной частью аппаратуры передачи данных АПД.
В зависимости от направления передачи данных, каналы связи делятся на:
симплексные – данные только в одном направлении, т.е. в этом случае один абонент системы только передает данные, а другой только принимает, причем этот канал можно устанавливать как в одном, так и другом противоположном направлении. Для организации взаимного обмена данными устанавливаются два симплексных канала, которые работают в противоположном направлении.
полудуплексные – данные в двух направлениях по очереди. При этом модемы на каждом конце канала устанавливаются в состояние приема или передачи данных с помощью сигналов управления. Управлением передачей данных и их доведением руководит аппаратура передачи данных (АПД), в составе которой входят и модемы.
дуплексный канал обеспечивает одновременную передачу данных в двух направлениях (либо за счет использования четырехпроводной линии связи, при которой два провода работают в одном направлении, а два в другом, либо 2х (4х) частот в радиоканале в случае фазовой или частотной модуляции соответственно).
Кроме них в АПД включаются, как правило, устройства защиты от ошибок. Индивидуально на канал УЗО (устройство защиты от ошибок), либо ГУЗО (групповые УЗО), обеспечивают обнаружение и исправление возникающих в канале связи ошибок. Либо например:
код Хемминга
полиномы различной степени
метод можеретирования путем передачи в канал нескольких одинаковых повторов данных и голосование их на приемном конце.
В отдельных случаях функции УЗО или ГУЗО могут возлагать на ЭВМ, однако в сетях ЭВМ или системах телеобработки такой способ не используется, т.к. в этом случае ЦЭВМ (при обслуживании каналов) отвлекается от основной своей работы (т.е. обработки данных) и таким образом существенно сокращается практическая её производительность. Поэтому в вышеуказанных системах устройства УЗО и ГУЗО используются как самостоятельные блоки аппаратуры. Кроме перечисленного на АПД возлагаются и функции установления связи, если АПД взаимодействует с коммутируемыми каналами. При этом каналы эти устанавливаются между абонентами полуавтоматическими и автоматическими методами. Для унификации некоторых технических средств страны вводят стандартизацию интерфейсов. Так, у нас например связи канал-модем гостированны ГОСТ Г4Г0.208., а связи модем-УЗО (ГУЗО), УЗО (ГУЗО) – МПД (УМПД) определяются либо рекомендациями международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ), либо разрабатываются для каждой сети как унифицированные, если рекомендации МККТТ по каким-либо причинам не удовлетворяют разработчика или заказчика сети.