Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 1. Системы передачи данных (1130069), страница 18
Текст из файла (страница 18)
:::,:.когда потенциал на линии не изменяется, может произойти рассин,::Фонизация между приемником и передазч иком, что приведет к ошиб'.!-';Кам. Однако если исключить возможность появления длинных последовательностей нулей или единиц, то этот метод может быть ::"..:весьма эффективен. Обеспечивают отсутствие таких последователь,:-", Ностей специальные устройства, называемые скремблерами. 73 Модификацией ХКХ-кода и хорошим примером дифференциального кодирования является код ХКХ-1. Идея дифференциальных колов состоит в том, чтобы кодировать не абсолютное значение текущего бита, а разницу значений между предыдущим битом и текущим.
В случае использования кода 1ч КХ-1, если текущий бит — О, то он кодируется тем же потенциалом, что и предыдущий бит, если же текущий бит — 1, то он кодируется потенциалом, отличающимся от предыдущего потенциала. За счет этого код 1ч КХ-1 по сравнению с МКХ-кодом является более устойчивым к шуму. Биполярный код АМ! Другим примером потенциального кода является биполярный код с альтернативной инверсией (В1ро1аг А1тегпа1е Мага 1пчегяоп — АМ1).
В этом коде используются не два уровня сигналов, как в МКХ-кодах, а три; положительный, нуль и отрицательный. Значению О здесь соответствует нулевой потенциал на линии, а значению 1 — либо положительный, либо отрицательный потенциал. Причем потенциал каждой последующей единицы противоположен потенциалу предыдущей. У этого кода есть несколько существенных преимуществ по сравнению с ХКХ-кодами.
Ва-первых, в случае длинной последовательности единиц не происходит рассинхронизации. Поскольку каждая единица здесь сопровождается изменением потенциала, устойчиво распознаваемым приемником, не возникнет постоянной составляющей. Однако длинная последовательность нулей в этом коде остается проблемой, и требуется принятие дополнительных мер, позволяющих избежать ее появления. Ва-вторых, для различных комбинаций бит на линии использование кода АМ1 обеспечивает более узкий спектр сигнала, чем в коде МКХ, а значит, и более высокую пропускную способность линии. В-третьих, свойство чередования уровней позволяет обнаруживать единичные ошибки.
При использовании надлежащей техники скремблирования биполярные коды обладают лучшими характеристиками, чем ХКХ-коды. Однако это превосходство не бесплатное: каждый единичный сигнал здесь может иметь один из трех уровней, а поэтому он может нести 1о8,3 = 1,58 бит информации, из которых используется только один бит, т.е. информационная эффективность этого кода ниже. Кроме того, передатчик и приемник, необходимые для биполярного кода АМ1, сложнее, чем применяемые для ХКХ-кодов. Биполярные импульсные коды Существует другая группа методов кодирования, известных как биполярное импульсное кодирование.
Рассмотрим широко распространенные из этой группы манчестерский и дифференциальный манчестерский коды. В манчестерском коде (см. рис. 3.4) данные кодируются фронтами алов в середине битового интервала. Этим достигаются две цели ,";,:., "знхронизапия приемника и передатчика и передача данных (фронт ....' '-ерехода от низкого потенциала к высокому соответствует единице, . "В фронт перехода от высокого потенциала к низкому — нулю). В дифференциальном манчестерском коде сигнал может изменять : ' евой уровень дважды в течение битового интервала. В середине интервала обязательно происходит изменение уровня сигнала, и этот пгеРепад использУетсЯ длЯ синхРонизации, ПРи пеРедаче нУлЯ в на~де битового интервала также происходит перепад уровней сигнала, . д',цри передаче единицы такой перепад отсутствует Во всех биполярных импульсных колах происходит от одного до '.,~г((ухперепадов уровня сигнала за один битовый интервал, поэтому ,! 1()~ сигнальная скорость в два раза выше, чем у потенциальных кодов.
" 3~6 означает, что они требуют более широкой полосы пропускания, „'.„,'лам потенциальные коды. Однако они имеют несколько существен- ,йых преимуществ '«.самосинхронизация, т отсутствие постоянной составляющей; ,':: -возможность обнаружения единичных ошибок. Манчестерский и дифференциальный манчестерский коды ис- ;.;ЙвгЛьзуются, например, в широко распространенном стандарте ло- *-"'яайьных сетей Егйегпег. Далее будут более подробно рассмотрены "~~а)1изация данных кодов для стандарта 1ЕЕЕ 802.3 и коды, исполь- ;,;;~6мьге для высокоскоростных локальных сетей тазг Егйегпег и 018аЬ(г '~отггегпег Потенциальный код 231(2 В этом методе кодирования каждые два последовательных бита : (2В) информации передаются за один битовый интервал сигнала, "~вторый может иметь четыре состояния (1О).
Здесь 00 соответствует .цотенциал -2,5 В; 01 — потенциал — 0,833 В; П вЂ” потенциал +0,833 -','.о„'' 10 — потенциал +2,5 В З этом методе кодирования сигнальная скорость в два раза ниже, 'гий)й в кодах ХКУ и АМ1, а спектр сигнала в два раза уже, следова; тельно, с помощью кода 2В1() можно по одной и той же линии передайать данные в два раза быстрее. Однако реализация этого метода ,а)обует наличия более мощного передатчика и более сложною при,Фййика, который должен различать не два уровня сигнала, как у расеМбтренных ранее биполярных методов, а четыре Сигнальная скорость :,' Рассмотрим, как метод кодирования влияет на скорость передачи данных (битовую скорость) и сигнальную скорость.
5 бит=-5 мс 1 1 ! бит=одному единичному сигналу=1мс 1 бит=! мс Один единичный сигнал = 1мс Рис. 3.5. Соотношение сигнальных скоростей при разных методах кодиро- вания: а — код !ЧИХ-11 б — манчестерский код Как уже отмечалось, битовая скорость равна 1у'га, где га — длина бита.
Сигнальная скорость показывает скорость изменения уровня сигнала. Возьмем для примера манчестерский код. Минимальный размер единичного сигнала в нем равен половине битового интервала. Для последовательности из нулей или единиц будет генерироваться последовательность таких единичных сигналов, поэтому сигнальная скорость манчестерского кода равна 21!а.
На рис. 3.5 показано соотношение сигнальных скоростей при разных методах кодирования последовательности из единиц при битовой скорости, равной 1 Мбитггс. В общем случае сигнальная скорость г) = Я/Ь, где Я вЂ” битовая скорость, битггс; Ь вЂ” число битов в единичном сигнале.
3.2.3. ЦиФровые данные — аналоговый сигнал Теперь рассмотрим передачу данных в цифровой форме с помощью аналоговых сигналов. Например, широко известно использование телефонных сетей для передачи цифровых данных. Телефонные сети (см. подразд. 4.2) были созданы для передачи и коммутации аналоговых сигншюв в голосовом диапазоне частот от 300 до 3400 Гц. Этот диапазон не совсем подходит для передачи цифровых данных, поэтому подключить источник таких данных напрямую в телефонную сеть нельзя.
Для его подключения используют специальное устройство — модем 1МОдулятор — ДЕМодулятор — см. рис. З.З, б), который преобразует цифровой сигнал в аналоговый в надлежащем диапазоне частот, и наоборот, аналоговый в цифровой. Рассмотрим основные принципы такого преобразования. 76 $ Т А сов(2 АД двоичная 1; з(г) = с О двоичныи О " 1''где Асов(2яг';г) — несущий сигнал с амплитудой А О 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 ! 0 0 0 1 0 0 0 1 ! 0 1 0 0 О 1 О в Рнс. 3.6.
Основные методы модуляции: а — амплитудная; б — частотная; а — фазовы :;.„:::„':.... Как уже отмечалось, аналоговая модуляция заключается в управИйемом изменении одного или нескольких основных параметров :.. '::)несущего сигнала; амплитуды, частоты и фазы. Существует три основ- "1:иых метода молуляции, обеспечивающих преобразование цифровых данных в аналоговую форму (рис. З.б) амплитудная модуляция; . ° частотная модуляция; фазовая модуляция , Во всех этих методах спектр гармоник получаемого сигнала окон;.:,.центрирован в области частоты несу!цего сигнала. При амплитудной модуляции двоичные О и 1 представляют ана::;:: лотовым сигналом с несущей частотой, но с разной амплитудой.
()бычно нулю здесь соответствует сигнал с нулевой амплитудой. Таким образом, при амплитудной модуляции сигнал б(г) (см. рис. 3.2) ;:, 'имеет следующий вид Метод амплитудной модуляции не очень эффективен по сравнению с лругими методами, так как он очень чувствителен к шумам, Чагце всего этот метод используется в сочетании с другими видами модуляции. В чистом виде он применяется в телефонных линиях на скоростях передачи до ! 200 бит)с, а также для передачи сигналов по оптоволоконным каналам. При частотной модуляции лвоичные 0 и 1 представляют сигналами разной частоты, сдвинутой, как правило, по отношению к частоте несущей на одинаковое значение, но в противоположном направлении: Асов(2лУ;Г) для 1; з(г) = ! Асов(2гК,г) для О, глеб — Л =/, ь Л = С; Л вЂ” сдвиг по частоте.
Частотную модуляцию можно использовать для организации дуплексной связи. Напомним, что дуплексной называется связь, при которой данные можно передавать по каналу одновременно в оба направления. Телефонная линия имеет полосу пропускания от 300 до 3 400 Гц. Для обеспечения полного процесса дуплекса эту полосу делят на две.
При этом одна полоса с центром на значении 1 170 Гц используется, например для передачи, при которой 0 и 1 представляются частотами, сдвинугыми относительно друг друга на 100 Гц, а другая — для приема, при котором О и 1 представлены соответственно частотами 2 025 и 2225 Гц. Частотная модуляция менее чувствительна к шумам, чем амплитудная. Чаще всего ее применяют в радиомодемах на частотах от 3 до 30 МГц, а также в высокочастотных кабелях локальных сетей. Фазовая модуляция при представлении цифровых данных заключается в сдвиге фазы несущего сигнала. На рис. З.б внизу показан пример дифференциальной фазовой модуляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
