- •1. Принципы организации связи в телекоммуникационных системах.
- •Сообщения, сигналы и методы их модуляции
- •1.1.1. Сообщения и принципы их передачи
- •1.1.2. Качество передачи сообщения.
- •1.1.3. Спектральное представление электрического сигнала.
- •1.1.4 Представление непрерывных сигналов дискретными
- •1.1.5 Аналоговые и цифровые сигналы
- •1.1.6 Модуляция и демодуляция электрического сигнала.
- •Непрерывные виды модуляции.
- •Импульсные виды модуляции.
- •Импульсно-кодовая модуляция (икм).
- •Частота дискретизации электрического сигнала.
- •Квантование амплитуды электрического сигнала.
- •Цифровая система передачи.
- •1.2. Импульсно-кодовая модуляция - основа построения цифровых систем передачи.
- •Система икм.
- •Система синхронизации.
- •Группообразование системы икм.
- •1.2.4 Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- •L.3. Асинхронные методы передачи.
- •1.3.1 Метод передачи пакетов
- •Физический уровень
- •Канальный уровень.
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Представительный уровень
- •Прикладной уровень
- •1.3.2 Асинхронный метод передачи
- •1.4 Основные принципы построения телекоммуникационных сетей.
- •1.4.1 Системы передачи информации
- •1.4.2 Системы распределения информации
- •2. Маршрутизация в каналах связи сетевой уровень
- •2.1. Коммутация информациооных потоков в сетях
- •2.2 Маршрутизация в информационных сетях
- •2.2.1. Проблема маршрутизации в информационных сетях.
- •2.2.2. Методы маршрутизации, основанные на выборе кратчайшего пути.
- •2.2.3 Централизованные алгоритмы нахождения кратчайшего пути
- •2.2.4 Распределенный асинхронный алгоритм Беллмана-Форда.
- •Исходный граф сети
- •2.2.5 Адаптивная маршрутизация, основанная на кратчайших путях.
- •2.2.6. Волновые методы маршрутизации
- •3. Физические основы передачи (процессы физического 1-го уровня)
- •3.1 Электрические линии как передаточные элементы
- •Влияние длины проводника на передачу высокочастотных сигналов
- •3.2 Уравнения линий связи
- •3.3 Передаточные характеристики электрических линий
- •3.3.1 Статический коэффициент передачи
- •3.3.2. Свойства проводника, потерями в котором можно пренебречь
- •3.3.3. Свойства проводника, потерями в котором нельзя пренебречь
- •3.4 Передача сигналов по световодам
- •3.4.1 Принцип действия оптических передающих систем
- •3.4.2 Передаточные свойства световода
- •Удобно, однако, пользоваться этой формулой в виде:
- •3.4.3 Источники и детекторы светового излучения
- •4. Передача данных на физическом уровне.
- •4.1 Спектр модулированного сигнала.
- •4.2 Цифровое кодирование.
- •4.2.1 Требования к методам цифрового кодирования.
- •Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией.
- •Потенциальный код с инверсией при единице.
- •Биполярный импульсный код.
- •Манчестерский код.
- •4.3 Логическое кодирование
- •4.4 Интерфейсы физического уровня
- •5. Методы доступа к сети
- •5.1. Система опроса/выбора.
- •5.3. Множественный доступ с временным разделением (tdma)
- •5.4. Протокол bsc.
- •5.4.1. Форматы bsc и управляющие коды.
- •5.4.2. Режимы канала
- •5.4.3. Управление каналом
- •5.4.4. Проблемы, связанные с bsc
- •5.5. Протокол hdlc.
- •5.5.1. Формат кадра hdlc
- •5.5.2. Кодонезависимость и синхронизация hdlc
- •5.5.3. Управляющее поле hdlc
- •5.5.4. Команды и ответы
- •5.5.5. Процесс передачи в протоколе hdlc
- •5.5.6. Подмножества hdlc
- •6. Организация мультиплексных каналов последовательной передачи информации
- •6.1. Мультиплексная линия передачи информации.
- •6.2. Виды сообщений при организации обмена информацией по млпи.
- •6.3. Форматы слов при организации обмена информацией.
- •6.4. Обобщенная логическая структура оконечного устройства.
- •6.5. Примеры применения принципов мультиплексирования в бортовом оборудовании летательных аппаратов.
- •6.6. Недостатки мкио, реализованного по стандарту мil-std-1553в.
- •7. Волоконно-оптические каналы связи для организации обмена информацией между элементами комплекса
- •8. Помехоустойчивость и кодирование.
- •9. Криптографическая защита данных.
- •9.1. Криптографические системы с открытым ключом. Метод rsa.
- •9.1.1. Алгоритм метода.
- •9.1.2. Пример работы метода.
- •9.1.3. Характеристика метода.
- •9.1.4. Программа демонстрации работы метода шифровании rsa.
- •Порядок выполнения программы.
6.1. Мультиплексная линия передачи информации.
В качестве линий передачи информации используются: а — проводные линии в виде скрученных экранированных пар проводников (рис. 2) пли коаксиальных кабелей (рис. 3); б — волоконно-оптические линии (рис. 4); в — волноводные линии. Указанные линии передачи обладают различными характеристиками: пропускной способностью, помехоустойчивостью, стоимостью. Тип линии передачи влияет и на мощность, потребляемую подсоединенными системами. Экранированные скрученные пары проводов применяются в каналах с пропускной способностью до 10 Мбит/с, а коаксиальные кабели — в каналах с пропускной способностью до 10 Мбит/с. Волоконно-оптические линии позволяют достичь сверхвысокой пропускной способности каналов, достигающей 10 — 100 Мбит/с. Волноводы обеспечивают высокую скорость передачи данных, но они громоздки, дороги, малоустойчивы к механическим воздействиям и поэтому применяются значительно реже других типов линий передачи.
Рис. 2. Система с линией передачи, выполненной в виде экранированной скрученной пары проводов: R — согласующий резистор
Рис. 3. Система с линией передачи на основе коаксиального кабеля:
R — согласующий резистор
Рис. 4. Система с линией передачи на основе ВОЛС
Пропускная способность линий передачи, как проводных, так и волоконно-оптических, уменьшается примерно пропорционально их длине, т. е. с увеличением длины линии на порядок приблизительно на порядок снижается и пропускная способность. К концам проводных линий передачи данных подсоединяются согласующие резисторы, как это показано на рис. 2 и 3.
В соответствии с указанным стандартом длина магистральной линии устанавливается не более 100 м, длина соединителей не более 6 м. К магистральной линии можно подсоединить не более 32 шлейфов.
Линии передачи информации различаются также режимом работы и подразделяются на симплексные, дуплексные и полудуплексные. В симплексных, или однонаправленных, линиях информация передается только в одном направлении. Симплексный режим работы в последовательных интерфейсах используется чрезвычайно редко, так как требует большого числа линий связи. В дуплексных линиях связи информация передается в двух направлениях одновременно; в полудуплексных — в обоих направлениях, но с разделением по времени (попеременно). При дуплексном режиме работы для передачи данных и управляющих сигналов используются, как правило, отдельные линии связи. С точки зрения экономии линий связи предпочтительным является полудуплексный режим.
Мультиплексные линии передачи информации по организации управления подразделяются на одно- и многоуровневые. В одноуровневых линиях передачи все оконечные устройства связаны друг с другом только одним каналом. Многоуровневые линии объединяют группы оконечных устройств по отдельным линиям связи. Причем эти группы могут управляться независимо друг от друга, каждая по своей линии, или система линий образует иерархическую структуру, при которой линии нижнего уровня подчинены по управлению линиям верхнего уровня.
Для повышения надежности и отказоустойчивости МКИО линии передачи, а также контроллеры и оконечные устройства могут быть резервированы (двукратно и даже четырехкратно).
Оконечные устройства, подключаемые к мультиплексной линии передачи информации. Наибольшее распространение получили два способа подсоединения оконечных устройств к мультиплексной линии передачи информации: непосредственный и трансформаторный. При непосредственном способе подключения (рис. 2 и 3) обеспечиваются высокая помехозащищенность, простота электрического согласования устройств, но для гальванической развязки между устройствами необходимо применение элементов с тремя устойчивыми состояниями. Чаше применяется трансформаторный способ подсоединения, обеспечивающий гальваническую развязку, но вызывающий необходимость передачи сигналов, не имеющих постоянной составляющей. Кроме того, в обоих способах должна быть решена проблема синхронизации принимаемых по МЛПИ сигналов. Схемы МЛПИ с трансформаторным способом подключения оконечных устройств представлены на рис. 5.
Коды, используемые для передачи информации по МЛПИ. Коды, используемые для передачи сигналов по МЛПИ, называются последовательными линейными кодами. К этим кодам предъявляются требования обеспечения высокой пропускной способности, помехозащищенности, простоты синхронизации. Некоторые последовательные линейные коды изображены на рис. 6.
Рис. 5. Схема МКИО с трансформаторным способом подключения оконечных устройств:
а – без резервирования; б – с резервированием; R0 – 75Ом 5%; R1 – 56Ом 5%
-
а)
1
2
3
4
5
6
7
8
б)
1
0
0
1
1
1
0
1
1
в)
1
г)
1
д)
1
1
е)
1
ж)
1
Рис. 6. Некоторые линейные коды, используемые для передачи информации
а – номер бита информации; б – логические значения битов информации; в – униполярный линейный двоичный код NRZ; г – синхросигналы; д – биполярный линейный код без возвращения к нулю; е – биполярный линейный самосинхронизирующийся двоичный код с возвращением к нулю; ж – биполярный фазоманипулированный самосинхронизирующийся линейный код без возвращения к нулю – «Манчестер-2»
Схемотехнически наиболее просто реализуется униполярный двоичный последовательный код (рис. 6. в) без возврата к нулю (NRZ — Non return to zero), в котором передаваемому значению логической 1 соответствует высокий уровень напряжения, а значению логического 0 — уровень напряжения, близкий к нулю. Однако при его применении необходим дополнительный канал для передачи синхронизирующих сигналов (рис. 6. г), что снижает помехозащищенность и уменьшает скорость передачи данных. Помехозащищенность этого кода, однако, можно несколько повысить, если передавать значения логических 1 и 0 разнополярными уровнями напряжения (рис. 6, д), а дополнительный канал синхронизации убрать, используя принципы возвращения к нулю (рис. 6, е). Но в этих вариантах кодов присутствует постоянная составляющая, что ограничивает возможность применения удобной трансформаторной связи линии с оконечным оборудованием.
Лишен отмеченных недостатков биполярный фазоманипулированный самосинхронизирующийся линейный код без возвращения к нулю — МАНЧЕСТЕР-2, представленный на рис. 6, ж. Уровень логической 1 кодируется в этом коде отрицательным перепадом сигнала в середине битового интервала, уровень логического 0 — положительным перепадом. Он просто формируется. Как следует из рис. 6, сигнал в коде МАНЧЕСТЕР-2 образуется путем сложения no mod 2 сигналов NRZ и синхронизирующих сигналов (СС), т. е. сигнал в коде МАНЧЕСТЕР-2 принимает единичные значения на тех интервалах времени, на которых сигналы NRZ и СС имеют противоположные значения. Частота передачи логических значений сигналов в МIL-STD-1553 В принята равной 1 МГц.
Управление процессом обмена информацией по мультиплексной линии. Управление процессом передачи сообщений по мультиплексной линии осуществляется отдельным контроллером (в общем случае резервированным) либо группой контроллеров. Во втором случае управление каждым из контроллеров выполняется для данной мультиплексной линии лишь в определенные фиксированные промежутки времени. Каждая подключаемая к мультиплексной линии подсистема может включать в свой состав блоки, предназначенные для выполнения функций контроллера, а также и оконечные устройства (ОУ). В связи с этим в зависимости от внешней ситуации управление передается контроллеру одной из подсистем, которая на определенный промежуток времени становится активной подсистемой, тогда как другие подсистемы, подключенные к данной МЛПИ, выполняют роль пассивных оконечных устройств.
Передача управления активной подсистеме осуществляется циклически или в соответствии с заранее назначенными приоритетами. При этом в случае отсутствия необходимой для передачи информации осуществляется опрос ОУ с целью выявления среди них того оконечного устройства, которое готово принять на себя управление МЛПИ.