Лекция 7. Среда передачи. Кодирование.

На последующих лекциях мы будем говорить о дорогах. По дороге передается либо аналоговый сигнал либо цифровой. Когда мы передаем данные как аналоговый сигнал, мы используем параметры (фаза, амплитуда, модуляция). Цифровой сигнал передается импульсами. В ВЧ вся амплитуда меряется в дециБеллах.

. Есть преимущества передачи в аналоговых сигналах и в дискретных. Цифровые сигналы легко восстановить после передачи. В аналоговых сигналах выше точность передачи, еще он меньше страдает от затухания, чем цифровой.

Скорость передачи данных в битах, скорость передачи часов в ботах. Неизменяемая строка импульса — это часы. Чем быстрее время подъема импульса, тем быстрее передача.

Дороги нужны длинные, иначе данные никуда не будут переданы. Можно передавать эти импульсы при помощи различных кодов. Надо учитывать тип дороги.

TTL логика, CMOS логика — это один способ кодирования.

Линейное кодирование — кодирование сигнала для передачи по дорогам.

Самосинхронизирующие коды — это коды, в которых передаются в том числе и часы.

NRZI придумал Майкл Кодден (используется на оптоволокне), также придумал FDDI.

При этом методе кодирования передаче нуля соответствует уровень сигнала,

который был установлен в предыдущем битовом интервале (уровень сигнала не меняется),

а при передаче единицы - уровень изменяется на противоположный.

Код используется при передаче по оптоволоконным кабелям, где приемник устойчиво распознает 2 состояния сигнала: свет и темнота.

Manchester кодирование — смена сигнала идет в середине периода, раз в полпериода, часы передавать не надо, так как каждые полпериода мы отстукиваем.

Манчестерский код относится к самосинхронизирующимся кодам и имеет два

уровня, что обеспечивает хорошую помехозащищенность. Каждый битовый интервал

делится на две части. Информация кодируется перепадом уровня, происходящим в

Единица кодируется перепадом от высокого уровня сигнала к низкому, а ноль -

обратным перепадом. В начале каждого битового интервала может происходить

служебный перепад сигнала (при передаче несколько единиц или нулей подряд).

MLT3: 1- верх сигнала, середина периода — часы, отрицательный сигнал — 0.

Используются три уровня линейного сигнала: «-1», «0», «+1». Логической единице

соответствует обязательный переход с одного уровня сигнала на другой. При передаче

логического нуля изменение уровня линейного сигнала не происходит.

При передаче последовательности единиц период изменения уровня сигнала

PAM5 – кодирование для витой пары. 5 уровней сигнала за битовый период, часы 4 бита.

Группировка сигнала – это формирование слова. Слово – это единица адресации в памяти компьютера (память – это массив слов). Слово имеет начало и конец, сигнал передается в виде слов для синхронизации.

При всех вышеперечисленных кодированиях сигналы группируются: 4 бита группируются в 5 бит в 100 Мбит Ethernet, 8 в 10 в 1 Гбит Ethernet на волокне, 64 в 66 бит в высокоскоростных 10,40,100 Гбит Ethernet.

Модем преобразует импульсный сигнал в аналоговый при отдаче, при приеме происходит обратный процесс.

Если нам нужно соединить 2 компьютера на расстоянии 2 метров, нужен Null modem.

Узкополосная система (baseband) использует цифровой способ передачи сигнала.

Хотя цифровой сигнал имеет широкий спектр и теоретически занимает бесконечную

полосу частот, на практике ширина спектра передаваемого сигнала определяется

частотами его основных гармоник. Именно они дают основной энергетический вклад в

формирование сигнала. В узкополосной системе передача ведется в исходной полосе

частот, не происходит переноса спектра сигнала в другие частотные области. Именно в

этом смысле система называется узкополосной. Сигнал занимает практически всю полосу

пропускания линии. Для регенерации сигнала и его усиления в сетях передачи данных

используют специальные устройства - повторители (repeater, репитор)

Коаксиальный кабель пропускает 500 мГц. 6 мГц — передача одного ТВ канала.

Если мы делаем передачу на большие расстояния, то нужна либо регенерация, либо конвертация в аналоговый сигнал.

При широкополосной передаче Broadband мы передаем обычно в аналоговом виде. Чтобы передавать по одной и той же полосе эффективно, нам нужно много узкополосных сигналов передать в одном широкополосном – это и есть мультиплексирование.

Мультиплексирование бывает частотное, временное и волновое (FDM, TDM, WDM). В мультиплексорах мы передаем по временным слотам.

При частотном мультиплексировании каждому каналу выделяется своя аналоговая

несущая. При этом в FDM может применяться любой вид модуляции или их комбинация.

Например, в кабельном телевидении по коаксиальному кабелю с шириной полосы

пропускания 500 МГц обеспечивается передача 80 каналов по 6 МГц каждый. Каждый из

таких каналов в свою очередь получен мультиплексированием подканалов для передачи

При этом виде мультиплексирования низкоскоростные каналы объединяются

(сливаются) в один высокоскоростной, по которому передается смешанный поток данных,

образованный в результате агрегирования исходных потоков. Каждому низкоскоростному

каналу присваивается свой временной слот (отрезок времени) внутри цикла определенной

длительности. Данные представляются, как биты, байты или блоки бит или байт.

Например, каналу А отводятся первые 10 бит внутри временного отрезка заданной

длительности, каналу В - следующие 10 бит и т.д. Кроме бит данных фрейм включает

служебные биты для синхронизации передачи и других целей. Устройства сети, которые

выполняют мультиплексирование потоков данных низкоскоростных каналов (tributary,

компонентные потоки) в общий агрегированный поток (aggregate) для передачи по одному

физическому каналу, называются мультиплексорами (multiplexer, mux, мукс). Устройства,

выполняющие разделение агрегированного потока на компонентные потоки, называются

Синхронные мультиплексоры используют фиксированное разделение на временные

слоты. Данные, принадлежащие определенному компонентному потоку, имеют одну и ту

же длину и передаются в одном и том же временном слоте в каждом фрейме

мультиплексированного канала. Если от некоторого устройства информация не

передается, то его тайм слот остается пустым. Статистические мультиплексоры (stat

muxes) решают эту проблему, динамически присваивая свободный временной слот

WDM использует различные длины волн светового сигнала для организации

каждого канала. Фактически это особый вид частотного уплотнения на очень высоких

частотах. При этом виде мультиплексирования передающие устройства работают на

разных длинах волн (например, 820нм и 1300нм). Затем лучи объединяются и передаются

по одному оптоволоконному кабелю. Принимающее устройство разделяет передачу по

длинам волн и направляет лучи в разные приемники. Для слияния/разделения каналов по

длинам волн используются специальные устройства - каллеры (coupler)

Среди основных конструкций каплеров различают отражающие каплеры и центрально-симметричные отражающие каплеры (SCR). Отражающие каплеры представляют собой крошечные “перекрученные” в центре кусочки стекла в виде звезды. Количество выходных лучей соответствует количеству портов каплера. А число портов определяет количество устройств, передающих на разных длинах волн. Далее показаны два вида отражающих каплеров. Передающая звезда

Центрально-симметричный отражающий каплер использует отражение света от сферического зеркала. При этом поступающий луч разделяется на два луча симметрично центра изгиба сферы зеркала. При повороте зеркала меняется положение изгиба сферы и соответственно путь отраженного луча. Можно добавить третий оптоволоконный кабель (fiber) и перенаправить отраженный луч еще на один порт. На этой идее основана реализация WDM – мультиплексоров и оптоволоконных коммутаторов.

Основными факторами, определяющими возможности различных реализаций,

являются мешающие наводки и разделение каналов. Величина наводки определяет,

насколько хорошо разделены каналы, и, например, показывает, какая часть мощности 820-

нм луча оказалась на 1300-нм порту. Наводка в 20 ДБ означает, что 1 % сигнала появился

на непредназначенном порту. Чтобы обеспечить надежное разделение сигналов, длины

волн должны быть разнесены “широко”. Трудно распознать близкие длины волн,

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: