|
29а. Передача данных по сети. Основные понятия сетей (линии, каналы связи, последовател и парал каналы, синхронные и асинхронные линии) Компьютерная сеть (Computer Network) – это множество компьютеров, соединенных линиями связи и работающих под управлением специального программного обеспечения. Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи. Линии, каналы связи - Технические устройства и физическая среда (провод, волокно), обеспечивающие передачу данных. В некоторых случаях канал состоит из нескольких линий (как последовательно, так и параллельно). Каналы могут вкладываться друг в друга (групповой канал). Каналы можно разделить на непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые). Кроме этого, каналы связи бывают выделенные и коммутируемые. 1. Выделенные - каналы связи, закрепленные за сетью связи или специально созданные для нее. В отличие от коммутируемых каналов являются двух и четырех проводными. 2. Коммутируемые - Каналы связи общего назначения, которые используются, конкретной сетью только на момент связи. Коммутируемые каналы являются низкоскоростными в отличие от выделенных каналов. Основной характеристикой канала является его пропускная способность. Канал связи может быть: - симплексный, то есть допускающей передачу данных только в одном направлении, пример — радиотрансляция, телевидение; - полудуплексный, то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях поочерёдно; - дуплексным, то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях одновременно, пример — телефон Информационные сигналы передаются по физическим линиям связи последовательно. В случае, если между передающей и принимающей сторонами параллельно существуют более одной линии, например, проложено несколько кабелей, то оказывается возможным одновременно (параллельно) передавать несколько сигналов. Если эти сигналы представляют различные биты передаваемых данных, то повышается скорость информационного обмена. Если же сигналы представляют один и тот же бит данных - то повышается надежность взаимодействия. Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная передача. Передача данных - в широком смысле - процесс передачи данных по каналу связи от источника к приемнику. Различают синхронную и асинхронную передачу данных. |
Методы последовательной передачи: 1. Асинхронная передача данных - передача данных, при которой интервалы времени между направляемыми блоками данных не являются постоянными. Д ля выделения в потоке данных блоков в начале и конце каждого из них записываются старт/стопные биты. При асинхронной передаче передатчик и приемник данных работают не зависимо друг от друга. При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности =1, если количество единиц в символе нечетно, и 0, в противном случае). Последний бит -стоп бит - сигнализирует об окончании передачи. - несложная отработанная система; - недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование. - третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; - при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации. Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. 2. Синхронная передача данных - передача данных, базирующаяся на согласовании таймеров передающего и принимающего устройств. При этом биты передаются кадрами. Для начала синхронизации и периодической проверки ее точности используются специальные символы. Передача прекращается по окончании блока и начинается при поступлении нового блока. При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется ЦиклическийИзбыточный Код Обнаружения Ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации. - высокая эффективность передачи данных; - высокие скорости передачи данных; - надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.
|
|
30. Способы кодирования сигнала, виды модуляции сигнала. Кодирование/декодирование данных. Как известно, данные, обрабатываемые компьютером, представляются в двоичном виде - как последовательность нулей и единиц. Однако понятия "нуль" и "единица" являются логическими понятиями, обозначающими электрические сигналы, отличающиеся друг от друга физическими параметрами и использующиеся для представления информации в различных устройствах, например, оперативной памяти или центральном процессоре. В силу различных технических причин эти сигналы не всегда могут передаваться по физическим каналам связи. Поэтому они должны быть преобразованы. Процесс преобразования сигналов, "удобных для компьютера", в сигналы, которые могут быть переданы по сети, называется физическим кодированием, а обратное преобразование - декодированием. В общем случае под кодированием понимается процесс отождествления элементов (или групп элементов) одного множества с элементами (или группами элементов) другого множества. Необходимость кодирования обуславливается потребностью "приспособить" сообщение для хранения и обработки каким-либо устройством или для передачи по каналам связи. Так, например, для отправки по телеграфным каналам информационное сообщение, состоящее из последовательности букв (элементов множества "Алфавит русского языка"), преобразуется с помощью телеграфного кода Морзе в определенную комбинацию электрических импульсов (элементов множества "Электрические импульсы различной длительности"). 1. Физическое кодирование - процесс преобразования сигналов, использующихся для представления цифровых данных в устройствах компьютера, например, оперативной памяти, в сигналы, которые могут быть переданы по сети. Способ физического кодирования определяется техническими характеристиками среды передачи. Наиболее известным и часто используемым способом является модуляция. Суть модуляции состоит в том, что по физическому каналу передается непрерывный синусоидальный сигнал (называемый несущим или опорным), физические параметры которого изменяются в соответствии со значениями информационного сигнала, представляющего данные. Модуляция используется, как правило, при передаче данных по каналам, специально не предназначенным для построения компьютерных сетей (например, телефонным). Виды модуляции связаны с типом сигнала-носителя: - Фиксированный уровень - В качестве сигнала-носителя может выступать, например, значение напряжения. В этом случае возможна только Прямая модуляция, при которой изменение уровня напряжения означает передачу того или иного сигнала. - Колебания - Он характеризуется тремя информационными параметрами – амплитудой, частотой и фазой, поэтому возможны три вида модуляции: |
Амплитудная - связана с изменением амплитуды колебаний, при которой незатухающие колебания изменяются по амплитуде в соответствии с модулирующими его колебаниями более низкой частоты. Частотная - связана с изменением частоты колебаний, при которой несущая частота сигнала изменяется в соответствии с модулирующим колебанием Фазовая - передача дискретного сигнала связана со сменой фазы. - Импульсы - Аналогично колебаниям этот вид сигнала позволяет выполнять три вида модуляции: амплитудно-импульсную, частотно-испульсную, время-импульсную. Импульсная модуляция (ИМ) не является в действительности каким-то особым типом модуляции. Этот термин характеризует скорее вид модулирующего сигнала. Далее различают импульсную амплитудную и импульсную частотную модуляции. Здесь учитывают то, каким образом информация представлена — с помощью импульса или ряда импульсов. 2. Наряду с модуляцией для передачи данных могут использоваться различные виды цифрового кодирования, основанные на изменении уровня напряжения или полярности электрического сигнала. Поскольку сигналы, используемые для такого кодирования данных, достаточно легко искажаются под воздействием помех, то этот метод используется в каналах, специально предназначенных для построения именно компьютерных сетей и обладающих должными техническими характеристиками. При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса - перепадом потенциала определенного направления. Важной проблемой передачи данных является проблема затухания сигналов. Проходя определенное конечное расстояние, сигналы ослабевают до такой степени, что не могут быть правильно восприняты устройствами. В связи с этим для любой физической среды передачи существует ограничение на максимальное расстояние передачи данных. (см. разделы "Кабельные системы" и "Беспроводные технологии") В случае, если необходимо организовать передачу данных на расстояние, превышающее ограничение среды передачи, при построении канала связи применяются специальные промежуточные устройства, позволяющие усиливать и восстанавливать сигналы. Устройства такого рода, использующиеся при прокладке кабельных систем, называются повторителями (repeater). |