- •Основы локальных сетей
- •Место и роль локальных сетей Немного истории компьютерной связи
- •Определение локальной сети
- •Топология локальных сетей
- •Топология шина
- •Топология звезда
- •Топология кольцо
- •Другие топологии
- •Многозначность понятия топологии
- •Кабели на основе витых пар
- •Коаксиальные кабели
- •Оптоволоконные кабели
- •Бескабельные каналы связи
- •Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи
- •Кодирование информации в локальных сетях
- •Код nrz
- •Манчестерский код
- •Бифазный код
- •Другие коды
- •Назначение пакетов и их структура
- •Адресация пакетов
- •Методы управления обменом
- •Управление обменом в сети с топологией звезда
- •Управление обменом в сети с топологией шина
- •Управление обменом в сети с топологией кольцо
- •Эталонная модель osi
- •Аппаратура локальных сетей
- •Стандартные сетевые протоколы
- •Стандартные сетевые программные средства
- •Одноранговые сети
- •Сети на основе сервера
- •Вступление
- •Сети Ethernet и Fast Ethernet
- •Сеть Token-Ring
- •Сеть Arcnet
- •Сеть fddi
- •Сеть 100vg-AnyLan
- •Сверхвысокоскоростные сети
- •Классификация средств защиты информации
- •Классические алгоритмы шифрования данных
- •Стандартные методы шифрования и криптографические системы
- •Программные средства защиты информации
- •Метод управления обменом csma/cd
- •Алгоритм доступа к сети
- •Оценка производительности сети
- •Использование помехоустойчивых кодов для обнаружения ошибок в сети
- •Способы снижения числа ошибок в принятой информации
- •Характеристики и разновидности помехоустойчивых кодов
- •Циклические коды (crc)
- •Аппаратура 10base5
- •Аппаратура 10base2
- •Аппаратура 10base-t
- •Аппаратура 10base-fl
- •Аппаратура 100base-tx
- •Аппаратура 100base-t4
- •Аппаратура 100base-fx
- •Автоматическое определение типа сети (Auto-Negotiation)
- •Адаптеры Ethernet и Fast Ethernet Характеристики адаптеров
- •Адаптеры с внешними трансиверами
- •Репитеры и концентраторы Ethernet и Fast Ethernet
- •Функции репитеров и концентраторов
- •Концентраторы класса I и класса II
- •Коммутаторы Ethernet и Fast Ethernet
- •Коммутаторы Cut-Through
- •Коммутаторы Store-and-Forward
- •Мосты и маршрутизаторы Ethernet и Fast Ethernet
- •Функции мостов
- •Функции маршрутизаторов
- •Выбор конфигурации Ethernet
- •Правила модели 1
- •Расчет по модели 2
- •Выбор конфигурации Fast Ethernet
- •Правила модели 1
- •Исходные данные
- •Выбор размера и структуры сети
- •Выбор оборудования
- •Выбор сетевых программных средств
- •Выбор с учетом стоимости
- •Проектирование кабельной системы
- •Оптимизация и поиск неисправностей в работающей сети
- •Формулы Шеннона для непрерывного и дискретного каналов
- •Типы линий передачи, в которых используются модемы (варианты решения проблемы «последней мили»)
- •Структура модема
- •Методы модуляции, используемые в высокоскоростных модемах
- •Особенности стандартов V.34, V.90 и V.92
- •Классификация модемов
- •Программные средства для модемов
Структура модема
Одна из возможных структурных схем модема показана на рис. 18.1. Она содержит типовые функциональные узлы обработки и преобразования сигналов, из числа которых намеренно исключены некоторые второстепенные узлы, предназначенные для организации синхронизации и обработки служебных сигналов. Далее узлы, осуществляющие прямое и обратное преобразования в передающей и приемной части модема, рассматриваются попарно.
Рис. 18.1.Структурная схема модема
Кодер/декодерпредназначены для защиты от ошибок и «сжатия» данных. Защита от ошибок предполагает включение в пакеты передаваемых данных избыточного циклического кода (CRC), как и в локальных компьютерных сетях (см. раздел «Использование помехоустойчивых кодов для обнаружения ошибок в сети» Лекции 10). При этом в качестве стандартных протоколов, более подробно описывающих форматы данных (в том числе число бит в коде CRC – 16 или 32), используются протоколы серии MNP (Microcom Networking Protocol компании Microcom) или V.42 / V.44 (международный стандарт ITU-T). Протокол V.42bis представляет собой протокол сжатия данных. Если нельзя увеличить пропускную способность линии передачи из-за ограничения, накладываемого теоремой Шеннона, то можно уменьшить избыточность передаваемой текстовой информации, используя свойство повторяемости цепочек символов в словах. Для этого на передающем и приемном конце линии модемы (точнее, ихкодерыи декодеры) организуют и поддерживают идентичные динамические словари в виде структур типа дерева с отдельными символами в качестве узлов (см.рис. 18.2). Достаточно передавать не сами слова, а, фактически, специальным образом описанные (в виде чисел) части словарей (пути в дереве), содержащие требуемые последовательности символов. Так, часть словаря нарис. 18.2позволяет описать строки символов A, B, BA, BAG, BAR, BI, BIN, C, D, DE, DO и DOG относительно соответствующих корневых узлов.
Рис. 18.2.Пример представления части словаря при работе протокола сжатия V.42bis
Скремблер/дескремблерпроизводят такое преобразование передаваемого и принятого сигналов, которое исключает влияние длинных цепочек из логический нулей или единиц, а также коротких повторяющихся последовательностей на надежность синхронизации в приемной части модема.Скремблерпри необходимости «разреживает» такие последовательности за счет принудительно вставляемых логических нулей или единиц, делая преобразованные данные псевдослучайными, а дескремблер удаляет лишние биты, восстанавливая исходный вид данных. Описанная проблема (зависимость качества синхронизации от вида передаваемых данных) существенна, конечно, не только при модемной связи, но и при любых видах обменов цифровыми данными по последовательной линии передачи, в которой не предусмотрена посылка отдельного синхросигнала. Такая ситуация характерна для компьютерных сетей, в которых для решения указанной проблемы вместо простых кодов передачи используются самосинхронизирующиеся коды (типа двухуровневых кодов Манчестер-2 или трехуровневых кодов с высокой плотностью единиц – КВП или BNZS в английском варианте названия).
Эквалайзервключается в приемной части модема и служит для компенсации зависимости группового времени запаздывания в линии от частоты. Для улучшения качества передачи речевых сигналов их спектральные составляющие на разных частотах должны приходить к удаленному модему с одинаковой задержкой. Идеальная компенсация показана нарис. 18.3. На практике в высокоскоростных модемах собственное групповое время запаздыванияэквалайзераподстраивается автоматически.
Рис. 18.3.Идеальная компенсация эквалайзером зависимости группового времени запаздывания в линии от частоты
В приемной части модемов, работающих в дуплексном режиме на обычной двухпроводной телефонной линии, требуется осуществлять также эхо-компенсацию. Соответствующий функциональный узел на рис. 18.1не показан. Проблема состоит в том, что при дуплексном обмене передающий модем может воспринять порожденный им же сигнал, отраженный от другого конца линии, как пришедший от удаленного модема. В стандартах для высокоскоростных модемов (в частности, в стандарте V.34) предусмотрена процедура эхо-компенсации и установлены ограничения на уровень отраженного сигнала (он должен быть меньше полезного сигнала не менее чем на 25...30 дБ) и его максимальную задержку (не более 200...300 мс). Практическая реализация эхо-компенсации в высокоскоростных модемах предусматривает автоматическое определение параметров отраженного сигнала (его амплитуды и задержки) на этапе установления соединения.
Фильтры и усилители на рис.18.1являются традиционными устройствами при обработке сигналов на фоне шумов и помех и не нуждаются в более подробном описании. В то же время модулятор и демодулятор в модемах реализуют специфические и достаточно сложныеметоды модуляции, которые рассматриваются в разделе «Методы модуляции, используемые в высокоскоростных модемах».
В современных модемах большая часть функций выполняется программой, управляющей работой цифрового сигнального процессора (ЦСП). Для исключения эффекта наложения спектров принципиально использование непрерывных аналоговых фильтров. Нужны также аналоговые усилители, АЦП и ЦАП для преобразования аналоговых сигналов в цифровые и обратно.