8.1. Протоколи фізичного рівня.
Физические средства – совокупность линий связи и аппаратных и программных средств. Является основой на которой строится физические средства передачи данных.
Физический уровень состоит из двух подуровней:
- подуровень стыковки со средой,
- подуровень преобразования.
Физический уровень обеспечивает физический интерфейс с каналом передачи данных, описывает процедуры передачи сигналов и получение сигналов. На физическом уровне определены электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для реализации физической связи.
Механические и электрические свойства среды на физическом уровне включают:
- типы кабелей и разъёмы,
- разводку контактов,
- схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.
Физический уровень выполняет:
- установление и разрыв физического соединения,
- передача и прием сигналов последовательным кодом в синхронном и асинхронном режимах,
- прослушивание каналов связи,
- идентификация каналов,
- оповещение о появлении неисправностей канала.
Протоколы физического уровня включают в себя:
1.Основные характеристики каналов линий связи:
• затухание
• шумы
• пропускная способность
• полоса пропускания
• удельная стоимость
• волновое сопротивление
• амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
• помехоустойчивость
• достоверность передачи данных
2.Основные характеристики сигналов, передаваемых по сети:
• тип кодировки сигнала
• параметры импульсов
Протоколы физического уровня содержат описание типов разъемов и назначение каждого конкретного контакта в данном разъеме.
Примером протокола физического уровня может служить спецификация 100Base-TX технологии Ethernet, которая определяет в качестве среды передачи данных неэкранованую крученную пару категории 5 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.
8.2. Характеристика лінійних сигналів, що використовуються в комп’ютерних мережах.
В компьютерных сетях передаются видеоимпульсы. Для передачи используется 9 типов сигнала
Основные требования к сигналам:
1) спектр сигнала должен быть компактным, сосредоточенным, чтобы уменьшить влияние одного сигнала на другой.
2) при передаче по сети используют трансформаторы, конденсаторы, которые не передают постоянную составляющую сигнала, поэтому постоянная составляющая в спектре должна быть близка к 0.
3)для синхронного приема на приемной стороне необходимы тактовые импульсы, строго согласованные с принимаемыми сигналами, поэтому необходимо, чтобы спектр сигнала содержал составляющую тактовой частоты.
4)помехоустойчивость должна быть по возможности максимальной. Вероятность ошибки определяется средней мощностью разностного сигнала
5)необходимо, чтобы отсутствовал эффект размножения ошибок.
Коды, использующие сигналы первого и второго типа, относят к потенциальным кодам. Разновидностью такого кода называется относительный потенциальный код. У этого кода при передаче 1 потенциал меняется, при передаче 0 потенциал не меняется. При передаче каждой единицы потенциал меняется, но в зависимость от того, что было раньше. Этот код троичный. Достоинства этого кода по сравнению с предыдущими является лучшее качество выделения тактовой частоты. При передаче последовательности 1 и 0 большая вероятность отсутствия составляющей тактовой частоты. Для устранения этого недостатка используют код чередования последовательности импульсов (ЧПИ).
ЧПИ(код чередования полярности). Полярность импульсов в линейном тракте чередует полярность информационной последовательности.
Лучшие условия создаются при использовании так называемого биимпульсного кода, в котором каждый символ передается двумя импульсами. Различают абсолютно биимпульсный код или сигнал АБС и относительно биимпульсный сигнал ОБС.
MLT-3 (Код трехуровневой передачи). Единице соответствует переход с одного уровня сигнала на другой. При передаче нулей сигнал не меняется. Информационные переходы совпадают с границей битов. Максимальной частоте сигнала соответствует передача последовательности единиц. Важнейшая характеристика кода MLT-3 — наличие трех уровней сигнала. Изменение уровня сигнала происходит последовательно, с учетом предыдущего перехода. При такой схеме один цикл сигнала вмещает в себя четыре бита.
2B1Q потенциальный код с четырьмя уровнями сигнала для кодирования данных. Это код 2B1Q, название которого отражает его суть - каждые два бита (2В) передаются за один такт сигналом, имеющим четыре состояния (1Q), Паре бит 00 соответствует потенциал -2,5 В, паре бит 01 соответствует потенциал-0,833 В, паре 11-потенциал +0,833 В, а паре 10-потенциал +2,5 В.
АБС(абсолютно биимпульсный код).информационный импульс 1 комбинацией +1-1, а информационный импульс 0 комбинацией -1+1.
ОБС(Относительный биимпульсный код). Начальное состояние совпадает с кодом АБС. Информационные импульсы передаются биимпульсными элементами -1+1 или +1-1. полярность биимпульсного элемента по сравнению с предыдущим меняется при появлении информационного 0, и не меняется при появлении информационной 1.
Разновидность кода – MLT-3
КВП-3(квазитроичный код). Каждая группа из четырех последовательных нулей заменяется кодовой комбинацией В00V или 000V, где В-импульс отвечающий по правилу чередования полярности логических 1, V-импульс, нарушающий правило чередования полярности единиц. Выбор комбинаций производится с таким расчетом, чтобы число импульсов вида В между соседними импульсами вида V было нечетным.
ПИТ(парно-избирательный троичный код). Информационная последовательность разбивается попарно и преобразуется в импульсы троичного кода в соответствии с правилом: 11->+10(или 0-1), 01->-1+1,00->0+1(или -10). Выбор кодовой комбинации определяется исходя из принципа минимизации цифровой суммы символов кода в линейном тракте(минимизации постоянной составляющей)
B3Z2(модифицированный квазитроичный код). Каждая группа из трех последовательных нулей заменяется кодовой комбинацией B0V или 00V, где В –импульс, отвечающий правилу чередования полярности логических 1, V –импульс, нарушающий правило чередования полярности единиц. Выбор комбинаций производится с таким расчетом, чтобы число импульсов вида В между соседними импульсами вида V было нечетным.
Структура кода
8.3. Технологія Ithernet. =))
Ethernet - пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов, вытеснив такие устаревшие технологи: FDDI и Token ring.
Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet используется манчестерский код.
Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD. Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает питание от компьютера. Следовательно, она прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора.
Данный протокол в настоящее время широко распространен в локальных llc сетях, имеет разные модификации в зависимости от функциональной среды. Наиболее часто используется коаксиальный кабель, скорость передачи 10мбит\с. Мах длина шины = 5 км., которая делится на сегменты (500м). Количество пользователей в одном сегменте не более 100, мах количество пользователей = 1024. Протокол предусматривает кадры переменной длины.
Стандарты семейства 802.х охватывают только 2 нижних уровней- физический и канальный. Специфика сети нашла свое отображение в разделении канального уровня на 2 подуровня: - управление доступом к сети(mac) - логической передачи данных(llc).
Протоколы уровней mac и llc взаимно независимы. Каждый протокол mac- уровня может применятся с любым протоколом Llc-уровня и наоборот. Стандарт 802 имеет несколько разделов:
802.1-понятия, определения, характеристики, требования к локальным сетям.
802.2- определяет подуровень управления Llc
802.3-802.5- указывает спецификации протоколов доступа к mac и их связь с llc
Для каждого из этих стандартов определены спецификации физического уровня, определяют среду передачи, ее параметры, метод кодирования информации для передачи по данной среде.
Характеристики Ethernet
- Основная топология - шина
- Другие топологии - звезда-шина
- Тип передачи - узкополосная
- Метод доступа - CSMA/CD
- Спецификация - IEEE 802.3
- Скорость передачи данных - 10 и 100 Мбит/с
- Кабельная система - толстый и тонкий COAX, UTP
Формат кадра протокола Ethernet:
