9.3. Принципы передачи данных в сетях Кодирование информации

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразуются в цепочку следующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью только лишь двух крайних состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помощью битовых комбинаций. Битовые комбинации располагают в определенной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков зависит от количества битов, используемых в коде: код из четырех битов может представить максимум 16 значений, 5-битовый код - 32 значения, 6-битовый код – 64 значения, 7-битовый – 128 значений и 8-битовый код – 256 алфавитно-цифровых знаков.

На международном уровне передача символьной информации осуществляется с помощью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строчные буквы английского алфавита, а также некоторые спец-символы. Национальные и специальные знаки с помощью 7-битового кода представить нельзя. Для представления национальных знаков применяют 8-битовый код.

Методы передачи информации

Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) – физический перенос данных(цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу передачи данных, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники.

1. При обмене данными между узлами обычно используются три метода передачи данных:

• симплексная (однонаправленная) передача (например, радио, телевидение);

• полудуплексная – прием/передача информации осуществляется поочередно;

• дуплексная (двунаправленная) – каждая станция одновременно передает и принимает данные.

2. Мультиплексирование.

Как в локальных, так и в крупномасштабных сетях имеются случаи, когда пропускная способность передающей среды превышает требуемую для передачи единичного сигнала. Экономичное использование высокоскоростного магистрального канала связи для одновременной передачи нескольких сигналов известно как мультиплексирование.

Использование мультиплексирования с разделением частот (Frequency Division Multiplexing – FDM) основывается на том, что общая полоса полезных частот одного высокоскоростного канала связи разделяется на несколько непересекающихся подполос, называемых каналами. В рамках каждого из каналов осуществляется взаимонезависимая передача только одного сигнала со своей несущей, а общее число одновременно передаваемых сигналов определяется количеством каналов.

Технология FDM, применяемая в оптоволоконных линиях, получила название разделения по длине волны (Wave Time Division Multiplexing – WDM).

Мультиплексирование с временным разделением (Time Division Multiplexing – TDM) основывается на том, что скорость передачи двоичных данных по магистральному каналу значительно превосходит требуемую скорость для передачи единичного дискретного сигнала. В этом случае порции нескольких дискретных сигналов могут поочередно передаваться по общей среде, тем самым совместно используя ее. Последовательность временных интервалов использования общей передающей среды определенным сигналом, по аналогии с FDM, называется каналом.

Технология TDM имеет и другое название – техника синхронного режима передачи (Synchronous Transfer Mode – STM).

Следует отметить, что существуют случаи совместного применения FDM и TDM. Общая полоса частот передающей среды может быть разбита на несколько отдельных частотных каналов, каждый из которых далее подразделяется на подканалы с помощью временного разделения.

3. Синхронная и асинхронная передача данных.

Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная передача. Широко используются следующие методы последовательной передачи: асинхронная и синхронная, которые позволяют получателю знать момент начала и временной период передачи каждого получаемого бита.

В асинхронной схеме данные передаются по одному символу за раз. Каждому передаваемому символу предшествует передача стартового кода (предупреждает приемник о начале передачи), затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности = 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0, в противном случае. Последний бит "стоп бит" сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.

Недостатки: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи.

При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется Циклический Избыточный Код Обнаружения Ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации.

Преимущества: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.

Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.