Лекция 7
7. Методы кодирования в локальных сетях
7.1 Коды без возврата к нулю nrz
Код NRZ (Non Return to Zero) — без возврата к нулю — это простейший двухуровневый код и представляет собой обычный цифровой сигнал (может быть только изменена полярность уровня сигнала). Нулю соответствует нижний уровень, единице — верхний. Информационные переходы происходят на границе битов. Вариант кода NRZI (Non Return to Zero Inverted) соответствует обратной полярности.
Несомненное достоинство кода — простота. Сигнал не надо кодировать и декодировать. Кроме того, скорость передачи данных вдвое превышает частоту. Наибольшая частота будет фиксироваться при чередовании единиц и нулей. При частоте 1 ГГц обеспечивается передача двух битов. Для других комбинаций частота будет меньше. При передаче последовательности одинаковых битов частота изменения сигнала равна нулю.
Код NRZ (NRZI) не имеет синхронизации. Это является самым большим его недостатком. Если тактовая частота приемника отличается от частоты передатчика, теряется синхронизация, биты преобразуются, данные теряются.
Рисунок.7.1 Двухуровневый код NRZ.
Для синхронизации начала приема пакета используется стартовый служебный бит, например, единица. Наиболее известное применение кода NRZI — стандарт ATM155. Самый распространенный протокол RS232, применяемый для соединений через последовательный порт ПК, также использует код NRZ. Передача информации ведется байтами по 8 бит, сопровождаемыми стартовыми и стоповыми битами.
Достоинства кода NRZ:
простота реализации;
при заданной скорости передачи требуется минимальная полоса пропускания.
Недостаток кода NRZ:
отсутствие синхросигнала, который позволил бы синхронизировать передачу и прием.
Если частота на приеме отличается от частоты на передаче, то приемник выбирает данные для регистрации не в нужный момент. Можно ввести ещё одну линию, по которой будут передаваться только синхросигналы, или ввести служебные биты в передаваемую информацию.
В первом случае длина линии станет больше в 2 раза.
Во втором случае, вводятся дополнительные биты (старт - стоповые, указывают на начало и конец передачи), передача ведется байтами, скорость передачи малая.
2. вторым серьёзным недостатком метода, является наличие низкочастотной составляющей, которая приближается к постоянному сигналу при передаче длинных последовательностей единиц и нулей. Из-за этого многие линии связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приёмником и источником, этот вид кодирования не поддерживают. Поэтому в сетях код NRZ в основном используется в виде различных его модификаций, в которых устранены как плохая самосинхронизация кода, так и проблемы постоянной составляющей
7.2 Коды с возвратом к нулю rz
Код RZ — это трехуровневый код, обеспечивающий возврат к нулевому уровню после передачи каждого бита информации. Его так и называют кодирование с возвратом к нулю (Return to Zero). Логическому нулю соответствует положительный импульс, логической единице — отрицательный.
Рисунок.7.2 Трехуровневый код RZ.
Информационный переход осуществляется в начале бита, возврат к нулевому уровню — в середине бита. Особенностью кода RZ является то, что в центре бита всегда есть переход (положительный или отрицательный). Следовательно, каждый бит обозначен. Приемник может выделить синхроимпульс (строб), имеющий частоту следования импульсов, из самого сигнала. Привязка производится к каждому биту, что обеспечивает синхронизацию приемника с передатчиком. Такие коды, несущие в себе строб, называются самосинхронизирующимися.
Достоинство кода RZ:
RZ – самосинхронизирующийся код, так как в середине бита всегда есть переход. Приемник привязывается к этому переходу, и рассинхронизация между приемником и передатчиком не происходит, даже если передается большой объем информации.
Недостаток кода RZ:
требуется вдвое больше полоса пропускания при той же скорости передачи, по сравнению с кодом NRZ, так как на один бит приходится два изменения уровня сигнала.
код не дает выигрыша в скорости передачи данных. Для передачи со скоростью10 Мбит/с требуется частота несущей 10 ММГц. Кроме того, для различения трех уровней необходимо лучшее соотношение сигнал / шум на входе в приемник, чем для двухуровневых кодов.
Наиболее часто код RZ используется в оптоволоконных сетях. При передаче света не существует положительных и отрицательных сигналов, поэтому используют три уровня мощности световых импульсов.