Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети (1053870), страница 24
Текст из файла (страница 24)
10 % эффективнее, чем по MNP7.2.3. Методы и технологии передачи данныхВиды связи и режимы передачи данныхПри передаче данных между двумя взаимодействующими объектами возможны три вида связи:симплексный - используется, когда передача данных должна осуществляться только в одном направлении, например в системах контроля, в которых информация с датчиков передается в управляющий компьютер через регулярныепромежутки времени;полудуплексный - применяется, когда два взаимодействующих объекта хотят обмениваться информащ1ей поочередно, т.е.
канал используется поочереднодля передачи данных в обоих направлениях. Ясно, в таком режиме каждыйобъект должен иметь возможность переключаться от состояния передачи ксостоянию приема;дуплексный - используется для обмена данными между двумя взаимодейст-вующими объектами (устройствами) в обоих направлениях одновременно,например, когда пропускная способность канала позволяет потоку данных осуществляться в обоих направлениях независимо.При обмене данными на физическом уровне единицей информации являетсябит, поэтому средства физического уровня всегда поддерживают побитовуюсинхронизацию между приемником и передатчиком.
Чтобы приемник мог правильно декодировать и интерпретировать получаемый набор битов, он должензнать:скорость передачи битов, определяемую интервалом времени, вьщеляемымна один битовый разряд;начало и конец каждого элемента (символа или байта);начало и конец каждого полного блока сообщения или кадра.Эти три фактора называют соответственно побитной или тактовой синхронизацией, побайтной или посимвольной синхронизацией и поблочной или покадровой синхронизацией.Канальный уровень оперирует кадрами данных и обеспечивает синхронизацию между приемником и передатчиком на уровне кадров. В обязанности приемника входит распознавание начала первого байта кадра, границ полей кадраи признака окончания кадра.
Обычно достаточно обеспечить синхронизациюна указанных двух уровнях - битовом и кадровом, - чтобы передатчик и приемник обеспечили устойчивый обмен информацией. Однако при плохом качестве линии связи (как правило это относится к телефонным коммутируемым1072. ОсновыНаправление передачи< :телекоммуникации8-битный символ3Младший биту"1 001010ОС>Время^Приемникобнаруживаетначало новогосимволаСтартовый бит1; 1,5 или 2 стоп-битаобеспечивают отрицательныйфронт в начале каждого новогосимволаРис. 2.19. Асинхронная передачаканалам) для удешевления аппаратуры и повьппения надежности передачи данных вводят дополнительные средства синхронизации на уровне байт.
Такой режим работы называется асинхронным или старт-стопным. Использованиетакого режима работы обусловлено наличием устройств, которые генерируютбайты данных в случайные моменты времени. Так работает клавиатура дисплея или другого терминального устройства, с которого человек вводит данныедля обработки их компьютером.В асинхронном режиме каждый байт данных сопровождается специальными сигналами «старт»-стартовый бит и «стоп»-стоповый(ые) бит(ы) (рис. 2.19/Назначение этих сигналов состоит в том, чтобы, во-первых, известить приемник о приходе данных и, во-вторых, чтобы дать приемнику достаточно времени для вьшолнения некоторых функций, связанных с синхронизацией, до поступления следующего байта.
Сигнал «старт» имеет продолжительность в одинтактовый интервал, а сигнал «стоп» может длиться один, полтора или два такта, поэтому говорят, что используется один, полтора или два бита в качествестопового сигнала, хотя эти сигналы не несут информации. Асинхронным данный режим называют потому, что каждый байт может быть несколько смещенво времени относительно побитовых тактов предьщущего байта. Такая асинхронность передачи байт не влияет на корректность принимаемых данных, таккак в начале каждого байта происходит дополнительная синхронизация приемника с источником за счет стартового бита. Более «свободные» временныедопуски определяют низкую стоимость оборудования асинхронной системы.При синхронном режиме передачи старт-стопные биты между каждой парой байт отсутствуют и весь блок или кадр данных передается как одна цепочка битов без каких-либо задержек между 8-битными элементами. Чтобы приемник обеспечивал различные уровни синхронизации, необходимо вьпюлнениеследующих требований:1082.3.
Методы и технологии передачиданных3 Направление передачиПередаваемый кадрСинхроСтарговый(ые)байты или байт(ы) кадрасимволыпростояСинхроКонечный(ые) байш илибайт(ы) кадра символыпростояРис. 2.20. Синхронная передача• передаваемая цепочка битов должна быть закодирована так, чтобы приемник мог осуществлять побитовую синхронизацию;• каждому кадру должен предшествовать один или более зарезервированных байтов или символов, благодаря чему приемник может надежно разделить полученную цепочку битов по границам байтов или символов (побайтнаяили посимвольная синхронизация);• содержимое каждого кадра обрамляется парой зарезервированных байтов или символов.Благодаря последнему требованию приемник оповещается о поступлениикадра данных и об окончании кадра (рис.
2.20). При наличии промежутков времени между передачей двух последовательных кадров в этот период либо непрерывно передаются синхробайты бездействия (простоя), что позволяет приемнику поддерживать побитную или побайтную синхронизацию, либо каждомукадру предшествует один или несколько специальных синхронизирующих байтов или символов, например 01111110, что позволяет приемнику вновь войти вбайтовый синхронизм с передатчиком.Для обеспечения побитовой синхронизации используют самосинхронизирующиеся коды.Методы передачи данных канального уровняКанальный уровень обеспечивает передачу пакетов данных, поступающихот протоколов верхних уровней, узлу назначения, адрес которого также указывает протокол верхнего уровня.
Протоколы канального уровня оформляют переданные им пакеты в кадры собственного формата, помещая указанный адрес назначения в одно из полей такого кадра, а также сопровождая кадрконтрольной суммой. Протокол канального уровня предназначен для доставки1092. Основы телекоммуникациикадров данных, как правило, в пределах сетей с простой топологией связей иоднотипной или близкой технологией. Другой областью действия протоколовканального уровня являются связи типа «точка-точка» глобальных сетей, когда протокол канального уровня ответственен за доставку кадра непосредственному соседу.
Адрес в этом случае не имеет принципиального значения, а напервый план выходит способность протокола восстанавливать искаженные иутерянные кадры, так как плохое качество территориальных каналов, особеннокоммутируемых телефонных, часто требует выполнения подобных действий.Основными характеристиками метода передачи, работающего на канальном уровне, являются следующие:• асинхронный/синхронный;• байт-ориентированный/бит-ориентированный;• с предварительным установлением соединения/дейтаграммный;• с обнаружением искаженных данных/без обнаружения;• с обнаружением потерянных данных/без обнаружения;• с восстановлением искаженных и потерянных данных/без восстановления;• с поддержкой динамической компрессии данньгх/без поддержки.Многие из них характерны не только для протоколов канального уровня, но идля протоколов более высоких уровней.Асинхронные протоколыАсинхронные протоколы представляют собой один из первых способов связи.
Эти протоколы оперируют не с кадрами, а с отдельными символами, которые представлены байтами со старт-стоповым обрамлением.В асинхронных протоколах применяются стандартные наборы символов,чаще всего ASCII или EBCDIC. Первые 32 или 27 кодов в этих наборах являются специальными.
Они не отображаются на дисплее или принтере и используются асинхронными протоколами для управления режимом обмена данными. В самих пользовательских данных, которые представляют собой буквы,цифры, а также такие знаки, как @, %, $ и т. п., специальные символы никогдане встречаются, так что проблемы их отделения от пользовательских данныхне существует.Постепенно асинхроьшые протоколы усложнялись и стали наряду с отдельными символами использовать целые блоки данных, т.
е. кадры. Примерамиасинхронных протоколов являются популярный протокол X MODEM, которыйпередает файлы между двумя компьютерами по асинхронному модему и протокол коррекции ошибок в модемной связи MNP2. В этих протоколах частьуправляющих операций выполняется посылкой в асинхронном режиме отдельных символов, а часть данных - блоками, что более характерно для синхронных протоколов.ПО2.3. Методы и технологии передачи данныхБайт-ориентированные и бит-ориентированные протоколыВ синхронных протоколах между пересылаемыми символами (байтами) нетстартовьпс и стоповых сигналов, поэтому отдельные символы в этих протоколах пересылать нельзя.
Все обмены данными осуществляются кадрами, которые имеют в общем случае заголовок, поле данных и концевик. Все биты кадра передаются непрерьшным синхронным потоком, что значительно ускоряетпередачу данных. Так как байты в этих протоколах не отделяются друг отдруга служебными сигналами, то прежде всего приемник должен распознатьграницы байт. Затем приемник должен найти начало и конец кадра, а такжеопределить границы каждого поля кадра - адреса назначения, адреса источника, служебных полей заголовка, поля данных и контрольной суммы, если онаимеется.Большинство протоколов допускает использование в кадре поля да1шых переменной длины. Иногда и заголовок может быть переменной длины. Обьршопротоколы определяют максимальное значение длины поля данных - максимальную eduHuify передачи данных (MTU - Maximiun transfer Unit).
В некоторых протоколах задается также минимальное значение длины поля данных.Например, протокол Ethernet требует, чтобы поле данных содержало не менее46 байт данных (если приложение хочет отправить меньшее количество байт,то оно обязано дополнить их до 46 байт любыми значениями). Другие протоколы разрешают использовать поле данных нулевой длины, например FDDI.Существуют протоколы с кадрами фиксированной длины, например, в сетяхATM кадры имеют фиксированный размер 53 байт, включая служебную информацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
