ЛЕКЦИИ ОУАД / ЛЕКЦИЯ №1.2_ Методы передачи

11

Методы передачи сигналов в оконечных устройствах абонентского доступа

Оконечные устройства устанавливаются в пунктах возникновения и потребления информации.

Передатчики и приемники дискретных сообщений рассчитаны на работу двоичными сигналами постоянного тока, т.е. сигналов, которые могут принимать одно из двух возможных состояний. Двоичные сигналы можно разделить на две группы: однополюсные и двухполюсные.

Однополюсные сигналы имеют две значащие позиции: наличие постоянного тока и его отсутствие. Поэтому единичные элементы (т.е. сигналы наименьшей длительности) в однополюсном режиме могут быть токовыми и бестоковыми.

Двухполюсные сигналы имеют две токовые значащие позиции, отличающиеся полярностью сигнала. Единичные элементы двухполюсных сигналов могут быть положительными и отрицательными.

Форма однополюсных и двухполюсных двоичных сигналов показана на рис. 1.

Соотношение между значащими позициями однополюсного и двухполюсного сигналов, а также форма их математической записи регламентированы. Значению «единица» соответствует токовый элемент в однополюсном режиме и положительный элемент в двухполюсном режиме, значению «нуль» – бестоковый элемент в однополюсном режиме и отрицательный элемент в двухполюсном режиме.

В настоящее время в оконечных устройствах используются разнообразные способы передачи дискретных сигналов: последовательный способ, паралель -ный способ, синхронная передача , аинхронная передача , стартстопная передача.

При последовательном способе передачи сигналов единичные элементы передаются последовательно во времени. При этом элементы информации могут передаваться один за другим без перерыва или с перерывом, но они никогда не передаются одновременно. Такой способ применяется при передаче информации по каналам связи и позволяет более экономично использовать дорогостоящие каналы, хотя и усложняет схему оконечных устройств (структупная схема) .

При паралельном способе передачи сигналов одновременно передается определенное число единичных элементов по нескольким независимым цепям, число которых определяется количеством элементов в кодовой комбинации. Для этого способа требуется большее число каналов, но обеспечивается большая, чем при последовательном способе скорость передачи информации. Такой способ используется в основном для передачи информации между отдельными узлами одного и того же устройства передачи информации, например, между узлами ЭВМ (структупная схема).

Рассмотрим способы передачи информации в зависимости от возможной структуры сигналов. Самым общим типом сигнала является сигнал, состоящий из двоичных элементов произвольной длины. Сигналы такого типа используются в телеметрии, а также в устройствах документальной электросвязи при взаимодействии между узлами коммутации в процессе установления соединения.

Сигналы, элементы которых могут иметь любую длительность, но не менее _min , и отстают один от другого на произвольные расстояния, получили название анизохронных. Противоположным типом сигнала является изохронный сигнал, элементы которого имеют одинаковую длительность и следуют через равные интервалы времени. Промежуточными между анизохронными и изохронными являются сигналы известной структуры.

Передача дискретной информации по каналам связи может осуществляться, в зависимости от структуры сигналов, синхронным, асинхронным или стартстопным способом [30].

Синхронная передача – это способ передачи изохронными сигналами, при котором, между двумя значащими позициями, всегда имеется целое число единичных элементов.

Передача дискретных сигналов перечисленными способами поясняется на рис. 2.2.

При передаче дискретной информации используются равномерные первичные коды, имеющие одинаковое количество единичных элементов в любой кодовой комбинации и, следовательно, реализуется синхронный способ передачи.

Асинхронная передача характеризуется тем, что:

• между любыми двумя значащими моментами в одной и той же кодовой комбинации всегда имеется целое число единичных интервалов;

• число единичных интервалов между двумя значащими моментами, расположенными в различных кодовых комбинациях, не всегда является целым числом.

Примером использования асинхронного метода и анизохронных сигналов является аппарат Морзе.

Стартстопная передача является разновидностью асинхронной передачи, при которой каждой кодовой комбинации предшествует стартовый (пуск) сигнал, а после каждой кодовой комбинации следует стоповый сигнал. Стартстопная комбинация служит для подготовки приемника к приему и записи сигнала, а стоповый сигнал для приведения приемника в состояние покоя.

Асинхронность передачи в данном случае выражается в том, что длительность стопового сигнала принята равной 1,5 единичного элемента для телеграфного кода МТК-2. Стартстопный способ передачи сигналов применяется во всех оконечных устройствах ввода-вывода при ручном вводе информации.

В зависимости от способа передачи сигналов источников разделяют каналы на асинхронные и синхронные. В синхронных каналах приемник строго синхронизирован с передатчиком, и ввод каждого единичного интервала производится в строго определенные моменты времени. Длительность единичного элемента при этом должна быть равна или кратна 1/В, где

В – скорость модуляции. Каналы, по которым могут передаться только сигналы определенной структуры, получили название непрозрачных.

В отличие от синхронных каналов, асинхронные каналы являются прозрачными, так как обеспечивают передачу анизохронных сигналов, т.е. сигналов произвольной структуры с элементами сигнала произвольной длительности, но не менее _мин, определяемой физическими свойствами канала. Естественно, что по асинхронному каналу могут передаваться также изохронные сигналы и сигналы известной структуры, откуда и название «прозрачный».

Передача дискретных сообщений, в частности телеграфных, факсимильных, может быть построена по одной из следующих схем (рис. 2.3): симплексная, полудуплексная и дуплексная.

Симплексная схема (рис. а) предусматривает наличие на станции А передатчика, а на станции Б – приемника. Эти устройства соединены между собой односторонним (симплексным) каналом. При симплексной схеме передачу информации можно вести только в одну сторону, от станции А – к станции Б. В настоящее время симплексная передача используется крайне редко, так как всегда существует обратный поток информации.

Полудуплексная схема (рис. б) позволяет осуществлять передачу поочередно в обоих направлениях. При этом на каждой станции устанавливается передатчик и приемник. Контроль передаваемой информации осуществляется приемником той же станции, с которой в данный момент ведется передача.

В настоящее время полудуплексная схема связи является основной на телеграфных сетях общего пользования и абонентского телеграфа.

Дуплексная схема связи (рис. в) позволяет осуществлять передачу информации одновременно в обоих направлениях. По существу это две симплексные односторонние связи, каждая из которых используется для передачи в своем направлении (А – Б и Б – А). Контроль передаваемой информации ведется так же, как и при полудуплексной схеме. Двухсторонняя одновременная передача применяется в основном на магистральных связях с большим обменом.

Устройства ввода-вывода дискретных сообщений подключаются к системам передачи, ЭВМ и каналам связи с помощью системы унифицированных связей – интерфейсов ввода–вывода.

Коды и форматы канального уровня

На канальном уровне используются процедуры управления обмена данными между двумя или несколькими устройствами, взаимодействующими через канал связи. Передача данных может вестись асинхронным (стартстопным) либо синхронным методом. Скорость передачи в асинхронном режиме может быть 50, 100, 200, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 Бод, а в синхронном – до 7200 Бод (кроме перечисленных применяются скорости 48 000, 56 000, 64 000, 72 000). В некоторых модемах скорость передачи устанавливается автоматически в зависимости от качества канала связи или скорости, установленной на передаче. Длина передаваемых кодовых комбинаций может быть 5, 7 и 8 рабочих элементов. В стартстопном режиме можно задать длину стопового элемента, равную одному, двум либо полутора единичным элементам. Форматы блоков данных в синхронном режиме передачи зависят от используемого протокола. Применяется байт- и бит-ориентированная процедуры. При разработке интерфейсов стремятся создать универсальные устройства, которые могут быть установлены на любой протокол и код данных.

Форматы данных при стартстопной передаче приведены на рис. 2.6. В начале каждой передаваемой комбинации располагается стартовый элемент с уровнем «логического 0», далее следуют рабочие элементы, за ними может следовать проверочный элемент. В конце комбинации следует один, два либо полтора стоповых элемента с уровнем «логической 1». При отсутствии передачи в линии связи устанавливается уровень, соответствующий стоповому элементу. Этот уровень удерживается до поступления стартового элемента, указывающего на начало передачи следующей комбинации. В результате каждый последовательный знак синхронизируется индивидуально с помощью стопового и стартового бита. Накопившееся расхождение фаз приемника и передатчика всегда устраняется в конце приема кодовой комбинации благодаря простою приемника в течение длительности хотя бы одного или двух стартовых элементов.

Промежуток времени между двумя последовательными знаками до начала стартового элемента может принимать любое значение от нуля до некоторой величины, называемой периодом тайм-аута. Тайм-ауты используют в канальных протоколах для разделения и контроля завершения отдельных этапов и операций процессов передачи по каналу связи.

Для скорости стартстопной передачи 50 и 100 Бод используют

5-битовый код международного телеграфного алфавита № 2 – МТА-2. Длина стартстопной комбинации составляет 7,5 элементов, в комбинации содержатся один стартовый и полтора стоповых бита. Код применяется, главным образом, для обмена данными с телеграфными аппаратами и по телеграфным каналам в соответствии с требованиями ГОСТ 15607-84.

Для обмена с оконечными устройствами и каналами, которые должны работать со скоростью 100 и 200 Бод, устанавливается режим работы в коде МТК-5: количество рабочих элементов – 7; один проверочный элемент для проверки на четность либо нечетность: количество стоповых элементов –

1 или 2; общая длительность цикла передатчика составляет 10 либо 11 элементов на знак. На высоких скоростях длительность кодовой комбинации выбирают равной 10 элементам.

При работе с восьмиэлементными кодами для проверки правильности передачи можно использовать одну из двух видов проверок: на четность числа единиц и нечетность числа единиц в комбинации.

В вычислительных системах предпочтительна проверка на нечетность числа единиц. Такой код обнаруживает отсутствие питания на платах и обрыв шин данных, например при выключении разъемов. В аппаратуре связи удобнее применять защиту дополнением до четного числа единиц в комбинации, а обрыв цепи обнаруживается при отсутствии или нарушении стопового элемента.

При синхронной передаче каждый передаваемый знак состоит из восьми битов кода МТК-5 (КОИ-7 плюс бит четности) КОИ-8 либо ДКОИ. Стартовые и стоповые биты отсутствуют. Последние два кода используются в некоторых ЭВМ.

Кодовые комбинации первичного кода МТА-2

Номер комби-нации	Кодовая комбина-ция	Регистры			Номер комби-нации	Кодовая комби-нация	Регистры
		Л А Т	Р У С	Ц И Ф			Л А Т	Р У С	Ц И Ф
1	11000	А	А	-	17	11101	Q	Я	1
2	10011	B	Б	?	18	01010	R	Р	4
3	01110	C	Ц	:	19	10100	S	С	‘(апф)
4	10010	D	Д	#	20	00001	T	Т	5
5	10000	E	Е	3	21	11100	U	У	7
6	10110	F	Ф	Э	22	01111	V	Ж	=
7	01011	G	Г	Ш	23	11001	W	В	2
8	00101	H	Х	Щ	24	10111	X	Ь	/
9	01100	I	И	8	25	10101	Y	Ы	6
10	11010	J	Й	Ю	26	10001	Z	З	+
11	11110	K	К	(зв)	27	00010	Возврат каретки <
12	01001	L	Л	(	28	01000	Перевод строки =
13	00111	M	М	)	29	11111	Латинский регистр
14	00110	N	Н	. (тчк)	30	11011	Цифровой регистр
15	00011	O	О	, (зпт)	31	00100	Пробел
16	01101	P	П	9	32	00000	Русский регистр

Кодовая таблица КОИ-7. Русский регистр

Кодовая таблица КОИ-7. Латинский регистр