ОКР Моделирование
.pdf
сигналах нуля и единицы импульсы одинаковой полярности имеют одинаковую площадь, в спектре такого линейного сигнала отсутствует постоянная составляющая.
То обстоятельство, что в середине каждого битового интервала обязательно присутствует переход, значительно облегчает формирование синхросигналов на приемной стороне. Это же обстоятельство решает и проблему оперативного контроля над ошибками непосредственно при приеме из линии, поскольку отсутствие очередного перепада через время битового интервала после последнего выявленного перепада свидетельствует об ошибке.
Кодер манчестерского кода имеет простую техническую реализацию. Действительно, код Манчестер можно получить, если на один вход сумматора по модулю два подать код NRZ, а на второй — синхросигналы в виде меандра с периодом, равным периоду кода NRZ, и синфазный с ним.
Реализация декодера несколько сложнее.
Недостатком манчестерского кода является то, что требуемая полоса частот для его передачи вдвое превышает полосу частот исходной двоичной последовательности. Еще одно ограничение на применение манчестерского кода состоит в том, что сигнал, соответствующий единице, является негативной копией сигнала, представляющего нуль. То есть имеет место ситуация, аналогичная указанной ранее для фазовой манипуляции с теми же последствиями, т.е. возможностью обратной работы.
Метод устранения возможности обратной работы используется тот же и называется относительным кодированием (рис. 3.5). Так, например, в стандарте С1-И символу «1» входной последовательности соответствует биимпульс 10 или 01, совпадающий с предыдущим, а символу «0» — биимпульс 10 или 01, инверсный по отношению к предыдущему биимпульсу. При обратном преобразовании (т.е. декодировании) определяется состояние сигнала (направление перехода) в каждом тактовом интервале и сравнивается с предыдущим интервалом. Если произошли изменения, то фиксируется 0, если изменений нет
— 1.
26.Оптические модемы. Пакетные радиомодемы. Модемы для сотовых систем связи.
1. Оптические модемы
Оптические модемы являются важной составляющей высокоскоростных интернетсоединений, предоставляя возможности передачи данных по оптоволоконным сетям. Основное их преимущество — способность быстро передавать данные благодаря высокой пропускной способности оптического кабеля, долговечности и безопасности. Оптоволокно защищено от помех и подавляет шумы, обеспечивая надежность при передаче, особенно для тяжелых данных, таких как видео и аудио.
Ключевые преимущества оптического кабеля:
1.Долговечность и высокая пропускная способность. Оптоволоконные линии выдерживают большие объемы данных, способствуя высокой скорости передачи.
2.Безопасность данных. Оптоволокно позволяет оперативно обнаруживать попытки несанкционированного доступа, затрудняя перехват информации.
3.Защищенность от помех и шумов. Структура оптоволокна исключает многие виды внешних помех, что делает его идеальным для стабильной связи.
4.Высокая скорость передачи данных. Благодаря особенностям конструкции скорость передачи значительно превышает показатели коаксиального кабеля.
5.Поддержка дополнительных функций. Оптоволокно может использоваться для видеонаблюдения и других вспомогательных сервисов.
Главное достоинство оптоволоконного кабеля — это отсутствие ограничений по длине соединения, что позволяет соединять объекты на больших расстояниях. После установки оптоволокна требуется подключение терминального оборудования, обычно это Wi-Fi маршрутизатор с оптическим модемом. Терминал оснащен портами для подключения различных устройств — компьютеров, телефонов и телевизоров.
2. Пакетные радиомодемы
Радиомодемы, работающие на пакетной основе, используют радиоканалы для передачи данных, что зачастую оказывается экономичнее, чем использование коммутируемых каналов. Радиомодемы обслуживают пользователей в радиусе до нескольких сотен километров в зависимости от типа приемопередатчиков (например, УКВ или КВ диапазоны). Типичная станция пакетной связи состоит из компьютера, радиомодема (или пакетного контроллера) и радиостанции.
Отличия радиомодемов:
1.Работа в общем радиоканале — используется среда передачи общего доступа, что напоминает моноканальные локальные сети с архитектурой шины.
2.Распределенное управление доступом. Каждая станция анализирует состояние канала и самостоятельно определяет возможность передачи данных, что повышает устойчивость сети.
3.Методы доступа к каналу. Пакетные радиомодемы применяют свободный доступ к каналу с проверкой на столкновения, что предотвращает конфликты при одновременной передаче данных.
3. Модемы для сотовых систем связи
Сотовые модемы разработаны специально для использования в сотовых сетях и характеризуются компактностью и поддержкой протоколов, защищающих передачу данных в условиях высоких помех. Сотовая связь организуется по ячеистой структуре, где сеть делится на ячейки, обслуживаемые базовыми станциями. Основные элементы сотовой системы включают центр коммутации, базовые и подвижные станции (абонентские устройства).
Особенности сотовых систем:
1.Метод транкинга — предоставление ресурсов базовой станции по запросу абонентов, что обеспечивает равноправный доступ.
2.Кодовое разделение каналов (CDMA). Современные сети второго поколения используют CDMA, что позволяет передавать одновременно несколько сигналов, закодированных в шумоподобные широкополосные потоки.
CDMA-кодирование делает сигналы доступными для декодирования только при знании ключа, что обеспечивает высокую помехоустойчивость и увеличивает пропускную способность сети.
27.Оконечные устройства. Сетевые среды. Промежуточные устройства. Построение сети с использованием коммутатора. Построение сети с использованием маршрутизатора.
Оконечные устройства
Оконечные устройства (или конечные узлы) — это устройства, которые непосредственно взаимодействуют с сетью для получения или передачи данных. Они могут инициировать и участвовать в обмене информацией. Оконечные устройства включают в себя компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты, сервера, а также смарт-устройства, такие как холодильники с функцией подключения к интернету. Все эти устройства играют роль отправителей или получателей данных в сети, выполняя запросы от пользователя или автоматически обмениваясь данными с другими устройствами.
Сетевые среды
Сетевые среды — это физическая или беспроводная среда, которая обеспечивает передачу данных между устройствами в сети. Сетевые среды бывают:
1.Проводные среды — медная витая пара, коаксиальные кабели, стекловолокно (оптоволокно).
2.Беспроводные среды — «воздушные» сети, такие как Wi-Fi, Bluetooth, 4G, LTE, где данные передаются через радиоволны.
Сетевые среды позволяют создавать соединения между устройствами, будь то проводные или беспроводные сети.
Промежуточные устройства
Промежуточные устройства служат для объединения оконечных устройств и обеспечения их взаимодействия в рамках локальных или глобальных сетей. В отличие от оконечных устройств, промежуточные устройства не инициируют передачу данных, а только обрабатывают, перенаправляют и распределяют их. Примеры промежуточных устройств:
Коммутаторы (Switches) — управляют передачей данных между устройствами в локальной сети (LAN).
Маршрутизаторы (Routers) — соединяют разные сети, распределяют данные между ними, как правило, в более крупной сети (например, между домашней сетью и интернетом).
Концентраторы (Hubs) — менее «умное» устройство, которое просто передает сигнал, полученный от одного устройства, всем другим подключенным устройствам.
Модемы — обеспечивают передачу данных через кабельные сети, преобразуя сигналы.
Беспроводные точки доступа (Access Points) — обеспечивают соединение беспроводных устройств с локальной сетью.
Файерволы (Firewalls) — защищают сеть от несанкционированного доступа, фильтруя входящий и исходящий трафик.
Построение сети с использованием коммутатора
Для организации локальной сети (LAN) можно объединить несколько компьютеров через коммутатор. Коммутатор направляет данные между устройствами, находящимися в одной сети, обеспечивая высокую скорость и эффективность передачи. В данной сети все устройства соединены одним физическим устройством (коммутатором), которое контролирует передачу данных между оконечными устройствами. Коммутатор передает данные от одного устройства к другому, используя таблицу MAC-адресов, чтобы найти конкретный компьютер в сети.
Построение сети с использованием маршрутизатора
Если существует несколько локальных сетей (например, две сети из 10 компьютеров, каждый из которых подключен к своему коммутатору), их можно объединить с помощью
маршрутизатора. Маршрутизатор соединяет разные сети, позволяя передавать данные между ними. В такой топологии каждая сеть подключена к маршрутизатору через коммутатор, и маршрутизатор обеспечивает обмен данными между сетями.
Маршрутизаторы могут взаимодействовать между собой, обмениваясь таблицами маршрутизации для обновления информации о сети, однако они не инициируют передачу данных, а лишь выполняют функцию передачи трафика от одной сети к другой.
Примерная топология сети:
1.Две сети с коммутаторами соединяют оконечные устройства (например, компьютеры).
2.Коммутаторы подключены к маршрутизатору.
3.Маршрутизатор управляет обменом данными между двумя сетями, образуя единую большую сеть.
28.Сетевая технология Ethernet. Сервисы (сетевые услуги) и процессы. Основные компоненты сети.
1. Сетевая технология Ethernet
Ethernet — это наиболее распространенная технология для организации локальных сетей (LAN). Она описывает физический и канальный уровни сетевой модели OSI и используется для передачи данных в проводных сетях. Стандарты Ethernet включают:
Физический уровень — описывает проводные соединения и электрические сигналы, которые используются для передачи данных (например, медная витая пара, оптоволокно).
Канальный уровень — включает описание форматов блоков данных (кадров) и протоколы управления доступом к сети.
Ethernet использует концепцию "общего эфира" (broadcast), где каждый ПК в сети может посылать данные в этот общий эфир, но только тот ПК, которому предназначены эти данные, их обработает. Остальные устройства игнорируют данные, не предназначенные для них. Это похоже на работу радиостанций, где множество станций транслируют сигналы, но вы слушаете только ту, которую выбрали.
Плюсы Ethernet:
Отличное соотношение цена/скорость.
Возможность использовать внутренние ресурсы (например, в сети Ethernet скорость обычно не ограничена и не требует дополнительных оплат).
Легкость подключения нескольких устройств без дополнительных расходов на оборудование.
Высокоскоростные тарифы и гибкость в смене провайдера.
Минусы:
Необходимость прокладки дополнительных кабелей в помещении.
Сейчас Ethernet представляет собой не один стандарт, а целое семейство стандартов, каждый из которых имеет свои характеристики и предназначен для различных нужд.
2. Сервисы (сетевые услуги) и процессы
Сервисы
Сетевые сервисы — это программы, которые работают на серверах и обеспечивают выполнение различных задач в сети. Например:
HTTP-сервер — отвечает за обработку запросов от веб-браузеров, отправляет веб-страницы пользователям.
Mail-сервер — используется для обработки электронной почты. Когда вы проверяете свою почту, почтовый клиент отправляет запрос на сервер, а сервер в ответ отправляет информацию о новых письмах.
Процессы
Процессы — это программы, работающие на сетевом оборудовании (например, на маршрутизаторах, коммутаторах и точках доступа), которые выполняют различные служебные функции. Они часто работают невидимо для пользователя, но без их работы функционирование сети невозможно. Эти процессы обеспечивают:
Обработку запросов.
Безопасность сети.
Хранение и передачу данных.
Управление маршрутизацией и коммутацией данных.
3.Основные компоненты сети
Основные компоненты компьютерной сети включают как физические (аппаратные), так и программные (сетевые службы и процессы) элементы.
Оконечные устройства (end devices) — это устройства, которые напрямую взаимодействуют с сетью и обмениваются данными. Примеры: серверы, домашние компьютеры, смартфоны.
Промежуточные устройства (intermediary devices) — устройства, которые помогают соединить оконечные устройства и обеспечить надежную работу сети. Примеры: маршрутизаторы, коммутаторы, беспроводные точки доступа.
Среды передачи данных (media) — физическая среда, через которую данные передаются между устройствами. Это могут быть проводные соединения (медь, стекловолокно) или беспроводные технологии (Wi-Fi, Bluetooth).
Сервисы (services) — программы, которые предоставляют сетевые услуги, такие как веб-серверы (HTTP), почтовые серверы (Mail) и другие.
Процессы (processes) — это процессы, которые работают на сетевых устройствах и обеспечивают нормальное функционирование сети (например, обработка пакетов, управление трафиком, безопасность).
Таким образом, сеть состоит из множества компонентов, как физических (аппаратных), так и программных, и каждый из этих компонентов играет свою важную роль в обеспечении надежной работы сети.
29. Структура оконечного устройства – персонального компьютера (ПК).
Рис. 9.4. Подключение внешних устройств
Основное устройство ПК — материнская плата, которая определяет конфигурацию устройства. Все устройства подключаются к ней с помощью разъемов. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается через системную магистраль (шину), которая передает данные, адреса и управление.
Ядро ПК образуют:
Процессор (ЦП) — центральный микропроцессор.
Основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого ПЗУ (ППЗУ). ПЗУ предназначено для постоянного хранения данных.
Подключение внешних устройств (клавиатура, монитор, ЗУ, мышь, принтер и др.) обеспечивается через контроллеры, адаптеры и карты, которые имеют собственный процессор и память, являясь специализированными процессорами.
Микропроцессор
Центральный микропроцессор (ЦП) выполняет все вычисления и обработку информации. В компьютерах типа IBM PC используются процессоры фирмы Intel и совместимые с ними процессоры других производителей.
Компоненты микропроцессора:
1.АЛУ — выполняет логические и арифметические операции.
2.Устройство управления — управляет всеми устройствами ПК.
3.Регистры — для хранения данных и адресов.
4.Схема управления шиной и портами — обеспечивает подготовку устройств к обмену данными и управляет шиной адреса и управления.
Основные характеристики процессора:
1.Разрядность — количество двоичных разрядов, обрабатываемых одновременно при выполнении команды.
2.Тактовая частота — количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше частота, тем выше производительность.
3.Наличие встроенного математического сопроцессора.
4.Наличие и размер Кэш-памяти.
Оперативная память (ОЗУ)
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — область памяти для хранения информации на протяжении сеанса работы с ПК. ОЗУ выполнено в виде микросхем, из которых процессор считывает программы и данные для обработки.
Принцип работы ОЗУ:
Данные переносятся в регистры процессора для обработки.
Различают динамическую (микроконденсаторы) и статическую память (триггеры).
Основные параметры ОЗУ:
Емкость — объем данных, который можно хранить.
Время обращения — скорость доступа процессора к данным.
ОЗУ типа DDR SDRAM считается наиболее перспективным для ПК.
Кэш-память
Кэш-память — сверхоперативная память, ускоряющая доступ к данным. Данные из ОЗУ сначала записываются в Кэш, а затем в регистры процессора.