Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 1. Системы передачи данных (1130069), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Боде) 'Иногда ошибочно считают, что если скорость изменения значения ' ' Ьигнала составляет Ь бод, то это означает, что данные передаются со скоростью Ь бит/с. Это верно лишь в том случае, если могцность .:Мйожества значений сигнала равна двум. Многое при этом зависит 'б(те.способа кодирования сигнала: одно изменение значения может .кодировать сразу несколько бит. Если используется восемь значений ° (уровней) сигнала, то кажлое изменение его значения кодирует сразу 3 бит. Если используется только два значения сигнала, то скорость в ' гбйтах равна скорости в болах. При наличии линии с пропускной способностью Ь бит/с для передачи 8 бит данных потребуется 8/Ь с. Следовательно, частота первой гармоники будет Ь/8 Гц. Телефонная линия позволяет передавать , данные с максимальной частотой 3 000 Гц (это ее полоса пропуска' '-'ния). Максимальное число гармоник в этом случае может составлять 3'ООО. 8/Ь = 24 000/Ь Например, для передачи данных со скоростью 9 600 бит/с можно -,;„,„'использовать не более двух гармоник, т.е.
сигнал, показанный на , .Рис. 3.1, и, будет передаваться, как сигнал, показанный на рис. 3.1, с, -;,:что переводит проблему качественной передачи в область фокусов. ::.;. " ':: Заметим, что спектр частот, необходимых для передач сигнала, .При разных способах кодирования различный. .. 3.2. Представление данных на Физическом уровне 3.2. з. Общие сведения Как уже известно, способ представления данных сушественно „" .„Влияет на скорость их передачи. Ранее уже отмечалось, что данные б9 х(г) Аналаговые либо цифровые данные Аналоговые либо цифровые данные Рис.
3.3. Схемы цифровой (а) и анаюговой (б) передач могут быть представлены либо в аналоговой, либо в цифровой фор ме. На рис. З.З показаны схемы цифровой и аналоговой передач. Пр1 цифровой передаче данные нз источника я(г) преобразуются в циф ровой сигнал х(г). Причем данные я(г) могут быть как аналоговыми так и цифровыми. Форму сигнала х(г) должно обеспечивать опти мачьное использование возможности среды передачи. Например создание канала с максимальной пропускной способностью. Основой аналоговой передачи является непрерывный сигнал г постоянной частотой, который называется иесуи(им сигналом. Частоту несущего сигнала выбирают исходя из характеристик физической среды передачи.
Данные передают, изменяя параметры несущего сигнала, или, как говорят в этом случае, модулируя несущий сигнал. Процесс модуляции состоит в управляемом изменении трех основных параметров сигнала: частоты, амгщитуды н Фазы. Как видно из рис. З.З, на практике возможны следующие четыре комбинации данные — сигнал: ° цифровые данные — цифровой сигнал. Оборудование для преобразования данных и цифровой форме в цифровой сигнал дешевле и проще, чем оборудование для преобразования данных в аналоговой форме в цифровой сигнал; ° аналоговые данные — цифровой сигнал. Использование сигнала в цифровой форме позволяет использовать современные средства цифровой передачи, преимушества которой по сравнению с аналоговой отмечались ранее; ° цифровые данные — аналоговый сигнал.
Гакач комбинация возможна при необходимости подключения к аналоговому каналу передачи данных источника данных в цифровой Форме; 70 ""'::, аналоговые данные — аналоговый сигнал. Аналоговые данные : в эдектРической фоРме могут легко и дешево пеРедаватьсЯ с помо,. ~ью аналоговых сигналов. Хорошим примером здесь является теле,' фония (см. гл, 5), а также радиоканалы. -.:,: . Рассмотрим каждую из этих комбинаций. 3.2.2. Цифровые данные — цифровой сигнал ; Рассмотрим представление цифровых данных с помощью сигналов )--''в цифровой форме и то, как это представление влияет на передачу 'данных.
"Цифровой сигнал — это дискретная последовательность импуль:.,: 'сов напряжения, каждый из которых имеет ступенчатую форму. .::;.::,Влхгдый импульс — это единичный сигнал. В общем случае данные " 'в:)шоичной форме при передаче кодируются таким образом, чтобы , .:,:-':;бдин бит данных можно было отобразить несколькими единичными с))гналами. В простейшем случае это соответствие имеет однозначный хйрактер: один бит должен соответствовать одному единичному сиг,' 'нйлу. В примерах, приведенных ранее, как раз рассматривался имен-',.'НЬ этот простейший случай, когда двоичная 1 была представлена ,. 'ВЫсоким потенциалом, а двоичный 0 — низким. Здесь же мы рас;-'В(ьзотрим разные схемы кодирования данных на физическом уровне Если все единичные сигналы имеют одинаковую полярность (т. е ,',":=вве положительную или все отрицательную), то говорят, что сигнал -":, )дЗиполярный.
В противном случае логическую единицу представляют :."Пшгожительныы потенциалом, а логический нуль — отрицательным Скорость передачи данных — это количество бит информации в :.;.секунду, передаваемых с помощью сигналов. Эту скорость также на"зЗявают битовой скоростью Продолжительность (длина) бита — это интервал времени, не"','окбходимопз передатчику для передачи последовательности единичных -";;:.-'сигналов, соответствующей одному биту. При скорости передачи — данных К, бит/с, длина бита равна 1(Я. Напомним, что скорость ,'Модуляции, или сигнальная скорость, измеряемая в бодах, — это ; скорость изменения уровня сигнала. Очень многое при этом зависит ' от'способа кодирования данных. Как уже отмечалось в подразд. 3.1,3 ':;: Й.3.1.5, в зависимости от способа кодирования за одно изменение :...
'"Уровня сигнала можно передать несколько бит данных, Теперь рассмотрим, какие задачи должен решать приемник при ., ,Передаче данных, что хорошо иллюстрирует Рис. 3.2. Прежде всего, -: лриемник лолжен быть точно настроен на ллину бита: он должен ": 'аьгеть распознавать начало и конец передачи каждого бита, а также - „'Уз)олень сигнала — низкий или высокий. На рис. 3.2 эти задачи реШаются измерением уровня сигнала в середине длины бита и срав':, нением результата измерения с пороговым значением.
Из-за шума :,; йа линии при этом могут возникать ошибки, 71 Как уже отмечалось, есть три важных фактора, влияю1цих на правильность передачи: уровень шума, скорость передачи данных и ширина полосы пропускания канала. Кроме того, существует еще один фактор, влияющий на правильность передачи данных, — это способ представления (кодирования) данных на физическом уровне. Рассмотрим наиболее распространенные из этих способов (рис. 3.4). Основными критериями сравнения различных способов кодирования данных на физическом уровне являются: ° ширина спектра сигнала. Чем меньше высокочастотных составляющих в сигнале, тем уже полоса пропускания канала„требуемого для его передачи. Важно также отсутствие в сигнале постоянной составляющей, т.е.
гармоники с постоянными не изменяющимися параметрами. Появление такой гармоники приводит к появлению постоянного тока между приемником и передатчиком, что крайне нежелательно. Наконец, как уже отмечалось, ширина спектра влияет на искажение формы сигнала. Чем шире спектр, тем сильнее искажение; ° наличие синхронизации между приемником и передатчиком. Ранее уже отмечалась необходимость для приемника точно определять начало и конец битового интервала. На небольших расстояниях, например внутри компьютера или между компьютером и его периферийными устройствами, для этих целей используется дополнительная линия синхронизации.
По этой линии специальная такти- О 1 О О 1 1 О О О 1 1 О Потенциальный код 14 КХ Биполярный код 1ЧИЕ-1 Биполярный код АМ1 Манчестерский код Потенциальный код 2В11) дифференциальный манчестерский код Рис. 3.4. ПРимеры наиболее распространенных кодов 72 ~уюшая схема (часы) через строго определенные промежутки вре,Мени выдает синхроимпульсы. Приход такого импульса для прием''-Ийка означает начало битового интервала.
В сетях на больших расстояниях такое решение проблемы не годится по многим причинам. Решение проблемы в этом случае со- ::-::: стоит в создании так называемых самосинхронизируюшихся кодов. Йапример, наличие перепада в уровне сигнала (фронта) может слу- .;;.';вить признаком для приемника о начале битового интервала. От- .- ."сутствие фронта между битовыми интервалами существенно услож- ::;-з.ивет решение проблемы синхронизации, в случае если в сосслних ,:-ьбнтовых последовательностях требуется передать биты с одинаковыьчи значениями, возможность обиарузкевия ошибок.
Хотя методы обнаружения '::„"и'исправления ошибок располагаются па каналыюм уровне, кото'рЫй находится над физическим уровнем, тем не менее и на физиче"рком уровне весьма полезно иметь такие возможности, чувствительность к шуму. За счет надлежаших ухищрений ' в'схеме кодирования можно добиться высокой стойкости при пере- : ':даче данных даже при наличии очень высокого уровня шума; ° стоимость и скорость.
Несмотря на постоянное снижение т.::!'.стоимости цифровой аппаратуры, обгдая тенденция увеличения сиг, нальной скорости в целях увеличения битовой скорости ведет к по' дорожанию аппаратуры Все схемы кодирования подразделяются на потенциальные и им; пульсные. В потенциальных кодах значение бита передается удержа':нием потенциала сигнала на определенном уровне в течение битово- ' ' го интервала. В импульсных кодах значение бита передается перепадом ' (фронтом) уровня сигнала. Направление этого перепада с низкого на вмсокий или с высокого на низкий уровень определяет значение ;:бита Потенциальный ййЕ-код В схеме кодирования )чКУ.
(~)оп гетцгп 1о лего — без возврата К нулю на битовом интервале) логическому 0 и логической 1 сопо.:- ...сТавлены два устойчиво различаемых потенциала. К достоин;.'.ствам этого кода следует отнести простоту реализации, устойчивость .' ';:и'ошибкам и достаточно узкий частотный спектр сигнала. Основным недостатком этого кода является отсутствие синхрони-;''зации. На длинных последовательностях нулей или единиц, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
