Проверка ошибок.

Одной из простейших форм проверки ошибок являлся эхоплекс. Каждый посылаемый символ возвращается обратно в виде эха, на основании чего делается вывод о правильности передачи. Принимающее устройство знает, где начинается кадр и знает, где он заканчивается, однако при большом скоплении нулей или единиц, тяжело сказать, где начинается новый символ. Один из способов обнаружения ошибок – это добавление одного бита (контроль по паритету) к последовательность битов данных. Этот бит = 1, если число единиц нечетное, или 0 в другом случае. Циклически избыточный контроль (CRC) – это разновидность использования блочных кодов, широко применяется для контроля передачи данных. Данные обычно представляются в виде 2 блоков: блок информационной последовательности и блок поверочной последовательности. Например, в кадре Ethernet, содержащем 8192 бита, в качестве контрольной последовательности используется остаток от деления этого числа на известный делитель, представляющий собой порождающий полином. Обычно в качестве такого делителя выбирается 17 или 33-разрядное число, чтобы остаток от деления имел длину – 16 или 32 разряда. При получении кадра снова выделяется остаток от деления на тот же делитель, но при этом к данным добавляется и содержащаяся в нем контрольная сумма. Если остаток от деления на полином = 0, то велика вероятность того, что ошибки отсутствуют. В противном случае кадр считается искаженным. Метод циклического контроля обладает более высокой вычислительной сложностью, но его диагностические возможности гораздо выше, чем у методов контроля по паритету. Метод CRC обнаруживает все одиночные, двойные и ошибки в нечетном числе бит. Метод обладает невысокой степенью избыточности. Вычисления и использование кодаCRCпроисходит по следующим правилам:

1. к содержимому кадра добавляются нули, количество которых равно длине поля контрольной последовательности кадра.

2. образованное число делится на производящий полином, который содержит на один разряд больше, чем КПК и который в качестве старшего и младшего разрядов имеет единицу.

3. остаток от деления помещается в поле КПК и передается в приемник.

4. приемник все операции деления повторяет и если результаты деления и КПК совпадают, то велика вероятность того, что передача произошла без ошибок. D¹⁶ + D¹⁵ + D² + 1

С повышением частоты затухание увеличивается. Развитие событий после достижения сигналом конца линии зависит от импеданса нагрузки. Если импеданс приемника совпадает с импедансом линии, то вся энергия поглотится приемником. При несовпадении может возникнуть несколько ситуаций: часть или вся энергия отразится и пойдет к источнику, а если у источника отличный импеданс, то часть энергии опять отразится к пойдет к приемнику. Говорят, что линия звенит, то есть в ней есть сигнал. Те же процессы отражения происходят в точках, где имеется аномалия. Отражение сигнала приводит к искажениям приема. Таким образом, чрезвычайно важно, чтобы кабель был однородным. К аномалиям импеданса приводят нарушения геометрии проводников, например, резкие изгибы или передавливание, изменения в изоляции проводников. К этому же ведет и соединение отрезков кабеля с разными значениями импеданса.

Перекрестные помехи.

Наводятся за счет паразитных емкостных и индуктивных связей между парами проводов. Существенное влияние – это направление тока в парах. Задержка распространения сигнала – это время прохождения сигнала по кабелю определенной длины. Один из факторов, ограничивающих максимально допустимую длину для конкретной сетевой технологии. Перекос задержки – это разность между задержками распространения в разных парах в одном направлении.

Проводные линии связи.

Реализуются на основе телефонных и телеграфных проводов, они обладают крайне низкой пропускной способностью и помехоустойчивостью. Обычно используются в низкоскоростных и среднескоростных сетях. Кабельные линии связи реализуются на основе металлических и оптических кабелей. Кабель – сложное изделие, состоящее из совокупности проводников, слоев экрана, изоляции и защитного слоя. Кабели применяются для построения высокоскоростных сетей, характеризующихся следующими параметрами:

1. затухание – это потеря энергии сигнала при распространении его по линии связи (дБ/м) для определенной частоты.

2. перекрестные наводки на ближнем конце определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех. Когда электромагнитное поле сигнала по одной паре наводит помеховый сигнал в других парах. Чем меньше этот показатель, тем качественнее кабель.

3. Импеданс (волновое сопротивление) – полное, реактивное сопротивление (Ом) и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (для коаксиального – 50 Ом).

4. Активное сопротивление – сопротивление постоянному току, не зависит от частоты.

5. емкость – это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два проводника, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор. Емкость является нежелательной величиной, приводящей к искажению сигнала и ограничивающей полосу пропускания линии.

6. уровень внешнего электромагнитного излучения (электрический шум) – это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Шум бывает фоновый и импульсный, низко, средне и высокочастотный. Источниками являются линии электропередач, телефоны, ЛДС, средства вычислительной техники, телевизионные и радиопередатчики. Основными источниками импульсного шума являются электропереключатели, сварочные аппараты, электродвигатели. Измеряется в мВ.

7. диаметр или площадь сечения проводника (мм).

Для создания каналов связи телекоммуникационных сетей получили следующие типы кабелей: неэкранированные с витыми парами из медных проводников; экранированные с витыми парами из медных проводников; коаксиальные; оптоволокно. Кабели на основе неэкранированной витой пары UTPв зависимости от характеристик разделяются на пять категорий:

1. традиционный телефонный кабель – только для передачи речи.

2. четыре витых пары – скорость до 4 Мбит/с.

3. четыре витых пары, 9 витков на метр – до 16 Мбит/с.

4. четыре витых пары – до 20 Мбит/с.

5. до 100 Мбит/с.

Кабели фирмы IBM– 9 типов:

1. экранированная витая пара.

2. две витые пары.

3. для передачи речи – неэкранированные провода.

5. оптоволокно.

6. коммутационный кабель.

8. ковровый кабель.

9. пленумный (огнеупорный).

Коаксиальный представляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком, экранирующий и с защитными оболочками. Коаксиальный кабель для телекоммуникационных сетей делится на толстые и тонкие кабели. Толстый имеет наружный диаметр около 12 мм, и достаточно толстый внутренний проводник (2,17 мм).

Тонкий – 5 и 0,9 мм. Такой размер обеспечивает хорошие электрические и механические характеристики. Однако этот кабель очень жесткий, что затрудняет монтаж.

10 BASE5 – толстый.

10 BASE2 – тонкий.

10 BASEТ – витая пара.

10 BASEF– оптоволокно.

100 BASEТ4 – сдвоенная витая пара.

100 BASEFX– оптоволоконный кабель.

Витая пара используется почти во всех современных сетевых технологиях, а также во всех видах телефонии. Любые сети витой пары основаны на звездообразной физической топологии, которая при соответствующем активной оборудовании может служить основой для любой логической топологии. Основной фактор, сдерживающий использование витых пар, вызван скин-эффектом. По мере того, как растет скорость передачи данных, а, следовательно, и частота, ток, протекающий по проводам, тяготеет к наружной поверхности, используя таким образом меньшую часть поперечного сечения. Это приводит к повышению электрического сопротивления при высокочастотных сигналах, что вызывает дополнительное затухание сигналов. Кроме того, на высоких частотах возрастают потери мощности сигналов, вызванные эффектом радиации.

Оптоволоконный кабель.

Состоит из центрального проводника, окруженного слоем стекла, обладающим меньшим показателем преломления. Распространяясь по сердцевине, лучи света не должны выходить за её пределы, отражаясь от оболочки. В зависимости от распределения показателя преломления и величины диаметра сердечника различают многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления и одномодовое.

Х⁴+ Х²+ Х + 1 –> 10111

Х⁴+ Х + 1 –> 10011

(Х⁴+ Х²+ Х + 1) * Х⁴= 101110000

101110000 | 10011

1100 10100

101111100 | 10011

0000 10100

Приблизительно так работает алгоритм CRC. Однако остаток от деления может быть. Если он появляется, то это называют синдромом. Всякому ненулевому синдрому соответствует определенная конфигурация ошибок, которая и исправляется.

АСК – извещение.

NAC– отрицательное извещение.

Система телекоммуникаций основана на этих двух посылках.