Технологии физического уровня
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.93 [7 Голоса (ов)]

Канал связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина канал связи (channel) является термин линия связи (line).

Канал связи

В зависимости от физической среды передачи данных линии связи можно разделить на:

  • проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток; 
  • кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели; 
  • беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.65 [17 Голоса (ов)]

Аналоговые каналы связи

Аналоговый канал

Аналоговые каналы связи являются наиболее распространенными по причине длительной истории их развития и простоты реализации. Типичным примером аналогового канала является канал тональной частоты (телефония).

Необходимость в модуляции аналоговой информации возникает, когда нужно передавать низкочастотный аналоговый сигнал через канал, находящийся в высокочастотной области спектра.

Примерами такой ситуации является передача голоса по радио и телевидению. Голос имеет спектр шириной примерно в 10кГц, а радиодиапазоны включают гораздо более высокие частоты, от 30кГц до 300МГц. Еще более высокие частоты используются в телевидении. Очевидно, что непосредственно голос через такую среду передать нельзя.

Модуляцией называется преобразование сигнала, заключающееся в изменении какого-либо его информационного параметра в соответствии с передаваемым сообщением.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.69 [8 Голоса (ов)]

Когда данные передаются по существующим канал связи (линиям связи), то узла-источника до узла-назначения, то необходим руководствоваться таким способом передачи, чтобы приемник (узел-назначения) всегда точно знал, что именно в этот момент времени он будет принимать данные от узла-источника, другими словами требуется организовать синхронизацию источника и приемника. Одной из главный преимуществ вычислительных сетей - это передача информации на большие расстояния и как следствие, проблема синхронизации осуществляется сложнее, чем, например, при передаче данных на небольшие расстояния (USB, COM - порты) или между блоками внутри ЭВМ. На небольшой отдаленности как правило работает схема, в основе которой лежит использование отдельной тактирующей линии. То есть узел-назначения считывает данные только тогда, когда приходит тактирующий импульс.

Вариант использования отдельной тактирующей линии абсолютно не подходит для вычислительных сетей по той причине, что идеальных характеристик проводов кабелей не существует и на больших расстояниях рассинхронизация скорости распространения сигнала приводит к тому, что тактовый сигнал поступает позже или раньше соответствующего сигнала данных. И возможны ситуации, что один и тот же бит будет прочитан дважды или вообще пропущен. Еще одна немаловажная причина, из-за которой отказались использовать тактирующие линии, - банальная экономия количества проводов в кабеле. По этим причинам в вычислительных сетях используются самосинхронизирующиеся коды.

Самосинхронизирующиеся коды - специальные коды, которые предоставляют узлу-назначения информацию о том, когда именно необходимо выполнить распознавание очередного бита (или порции бит, если код ориентирован более чем на два состояния сигнала). Любой резкий перепад уровня сигнала - так называемый фронт - может служить хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком. Отдаленной иллюстрацией самосинхронизирующегося кода может быть обычная синусоида, Так изменение амплитуды несущей частоты предоставляет приемнику возможность вычислить момент прихода входной последовательности бит. Но это относится как правило к аналоговой модуляции. В цифровом кодировании также существуют методы, которые создают самосинхронизирующиеся коды.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.72 [9 Голоса (ов)]

Логическое кодирование употребляется для совершенствования потенциальных кодов на подобии:

  • Потенциальный код с инверсией при единице NRZI; 
  • Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией AMI;
  • Потенциальный код 2B1Q.

Логическое кодирование используется для уменьшения длинных последовательностей одинаковых бит, приводящие к неизменному потенциалу, вставками бинарных единиц.

Для логического кодирования разработаны два основных способа уменьшения длинных последовательностей одинаковых бит:

  • избыточные коды;
  • скремблирование.

Избыточные коды

Избыточные коды базируются на разделение начальной последовательности бит на порции, которые нередко именуют символами. После чего, исходный символ подменяют на новый, содержащий наибольшее количество бит нежели исходный.

В свою очередь логический код 4В/5В, применяющийся в технологиях локальных сетей: FDDI и FastEthernet, заменяет подряд идущие 4 бита исходной последовательности на 5 бит. Из-за чего размер передаваемых данных увеличивается. В результате, вместо 16 битовых комбинаций, получаем 32 битовых комбинации, в которых можно выбрать такие комбинации бит, которые будут содержать наименьшее количество подрят идущих одиннаковых последовательностей бит. А оставшиеся 16 комбинаций пометить как запрещенные, что придает избыточному коду свойство распозновать искаженные биты. Если поступила запрещенная комбинация - сигнал исказился.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.89 [28 Голоса (ов)]

В связи с тем, что вычислительные сети используются для передачи данных на большие расстояния, то стремятся минимизировать количество проводов в кабеле, в целях экономии. Поэтому разрабатывались технологии, которые позволяют передавать, по одному и тому же каналу связи, сразу несколько потоков данных.

Мультиплексирование (англ. multiplexing, muxing)— это процесс уплотнение канала связи, другими словами, передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу связи, с использованием специального устройства, называемого мультиплексором.

Мультиплексор (MUX) — комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Может быть реализован как аппаратно так и программно.

Демультиплексор (DMX) выполняет обратную функцию мультиплексора.

Мультиплексирование

В настоящее время, для уплотнения канала связи, в основном используют:

  • Временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing, TDM)
  • Частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing, FDM)
  • Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM)
  • Множественный доступ с кодовым разделением (CodeDivisionMultipleAccess, CDMA) - каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала.