8. Сетевые технологии (1245066), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Выбор способа кодирования и скорости передачи данных.2. Синхронизация передатчика (ПД) одного компьютера с приемником (ПР) другого.3. Меры повышения надежности передачи данных – способ кодирования должен обладать способностьюраспознавать ошибки.Эти задачи решают: в локальных сетях - сетевые адаптеры (СА); в глобальных - аппаратура передачи данных.При решении проблем 1, 2, 3:(1) Применяют как потенциальное, так и импульсное кодирование (в каналах высокого качества), а такжемодуляцию - специфический способ представления данных (не используется внутри компьютера) на основе синусоидальных сигналов.(2) При организации взаимодействия модулей внутри компьютера все модули синхронизируются от общего тактового генератора. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощьюпериодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы.(3) Выбрать способ кодирования, обеспечивающий распознавание ошибок (посредством подсчета контрольной суммы - КС) и передачи ее по линии связи после каждого байта или после некоторого блока байтов.Часто в протокол обмена данными включается как обязательный элемент сигнал-квитанция.Методы передачи данных на физическом уровнеВ общем случае при передаче данных по линии связи могут применяться 2 типа физического кодирования:1) аналоговая модуляция на основе синусоидального несущего сигнала, за счет изменения параметрованалогового сигнала;2) цифровое кодирование на основе последовательности прямоугольных импульсов.Эти способы отличаются шириной спектра результирующего сигнала и сложностью аппаратуры.При использовании прямоугольных импульсов спектр сигнала получается весьма широким (спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину).Применение синусоиды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости передачи данных.
Однако, реализация модуляции более сложна и дорога.В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму, – речь, телевизионноеизображение - передаются по линии связи в цифровом виде.При цифровом кодировании применяют потенциальные и импульсные коды.В потенциальных кодах для представления логических 1 и 0 используется только значение потенциаласигнала, а его перепады во внимание не принимаются.Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности,либо частью импульса – перепадом потенциала определенного направления.Синхронизация ПД и ПР нужна для того, чтобы ПР точно знал, в какой момент времени необходимо считывать новую информацию.Распознавание и коррекцию искаженных данных сложно осуществить на физическом уровне, поэтомучаще эту работу берут на себя протоколы, лежащие выше: канальный, сетевой, транспортный или прикладной.Однако, распознавание ошибок на физическом уровне экономит время, так как ПР не ждет полного помещения кадра в буфер, а отбраковывает его сразу при распознавании ошибочных бит внутри кадра.Требования, предъявляемые к методам кодирования, являются взаимно противоречивыми, а каждый изметодов цифрового кодирования обладает своими преимуществами и недостатками.4Некоторые коды для физического кодирования данных (рис.
6)Исходные данные - последовательность битов1 0 1 1 1 0 0 0 1 1Синхросигнал1011100Т011tКод без возвращенияк нулю NRZ (потенциальный)не обладает свойствомсамосинхронизации1011100011а)t=2ТБиполярныйимпульсный код(самосинхронизирующийся)1011100011б)t=Т=2ТМанчестерский код(импульсный,самосинхронизирующийся)1011100011в)tПовышение скорости передачи за счет дополнительных состояний сигналаПотенциальный код 2B1Q101111110001100011+3 (10)10г)+1 (11)t-1 (01)-3 (00)Рис.
6. Коды, используемые при физическом кодированииПотенциальный код без возвращения к нулю - NRZ (Non-Return-to-Zero) (рис. 6,а) – при передаче последовательности единиц (или нулей) сигнал не возвращается к нулю в течение всего такта. Метод прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок, но не обладает свойством самосинхронизации.Его достоинство состоит в использовании достаточно низкой частоты основной гармоники f0 (N/2 Гц).Например, у манчестерского кода она более высокая.Биполярный импульсный код (рис.6,б), в котором 1 представлена импульсом одной полярности, а 0 - другой.
Каждый импульс длится половину такта. Такой код является самосинхронизирующимся, но постоянная составляющая может присутствовать, например, при передаче длинной последовательности 1 или 0. Кроме того,5спектр у него шире, чем у потенциальных кодов. Так, при передаче всех 0 или 1 частота основной гармоники кода будет равна N Гц, что в два раза выше основной гармоники кода NRZ. Из-за слишком широкого спектра биполярный импульсный код используется редко.Манчестерский код (рис.6,в) - для кодирования 1 и 0 используется перепад потенциала – фронт импульса.
При этом каждый такт делится на 2 части. 1 кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому (передний фронт), а 0 – обратным перепадом (задний фронт). В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько 1 или 0 подряд.Потенциальный код 2B1Q (рис.6,г) - имеет 4 уровня сигнала. Каждые 2 бита (2В) передаются за 1 тактсигналом, имеющим 4 состояния (1Q). Паре бит 00 соответствует потенциал –2,5 В, паре 01 –0,833 В, паре 11 +0,833 В, а паре 10 - +2,5 В. При таком кодировании требуются дополнительные меры по борьбе с длиннымипоследовательностями одинаковых пар бит (сигнал превращается в постоянную составляющую).С помощью кода 2B1Q можно по одной и той же линии передавать данные в 2 раза быстрее, чем с помощью кода AMI или NRZI.
Однако для его реализации мощность передатчика должна быть выше, чтобы 4 уровнячетко различались приемником на фоне помех.Сетевая технология EthernetВ качестве СПД может использоваться толстый или тонкий коаксиальный кабель (КК), а также витая пара(ВП), волоконно-оптический канал (ВОК) или радиоканал (РК). Узлы подключаются к разделяемой СПД в соответствии с типовой топологией “ шина” (рис. 7). Для всех вариантов обеспечивается пропускная способность 10Мбит/с, используется манчестерский код.ТерминаторУзел (компьютер)КоаксиальныйкабельРис. 7.
Топология сети Ethernet…..Сетевой адаптерВсе стандарты Ethernet используют метод разделения СПД – множественный доступ с контролемнесущей и обнаружением конфликтов/коллизий (МДКН/ОК).Управление доступом к СПД осуществляется сетевым адаптером (СА). Часто он может быть настроен наразличные скорости передачи данных: 10 Мбит/с и 100 Мбит/с (Fast Ethernet). Большинство СА имеет разъемыдля подключения различных видов кабелей: разъем RJ-45 для ВП и BNC для тонкого КК, некоторые СА имеюттакже разъемы AUI (15-контактные) для толстого КК.Каждый СА (компьютер) имеет уникальный 48-битный адрес – аппаратный адрес (Ethernet-адрес), онзаписывается в 16-ричном виде как 6 байтов, разделенных двоеточием или тире,например: 8:0:2b:29:e2:bf или 8-0-2b-29-e2-bf.Каждый СА имеет также 4-байтовый IP-адрес – сетевой адрес. Работающий компьютер с установленнымпротоколом TCP/IP всегда знает свой Ethernet-адрес и свой IP-адрес.
Для взаимного преобразования IP-адресов вEthernet-адреса и обратно служат специальные протоколы - ARP (Adress Resolution Protocol – протоколы разрешения адресов) и RARP (Reverse ARP).В настоящее время унифицировано несколько стандартов сети Ethernet.Стандарт 10Base-5 (рис. 8) - шина с “толстым кабелем”(Thick Ethernet), диаметр 0,5//. Сейчас её редкоприменяют (дорого), предпочитают сети стандарта 10Base-2.Элементы в обозначении: “10”- скорость передачи данных 10 Мбит/с; Base – метод передачи данных наодной базовой частоте 10 МГц; “5”- означает максимальную длину сегмента кабеля (в сотнях метров), т.е.
500 м(без повторителей).Кабель используется для всех узлов и должен иметь на концах согласующие терминаторы сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.Здесь под сегментом понимается часть кабеля, используемая в качестве линии передачи данных и имеющая на концах согласующие элементы (терминаторы).Узел подключается к КК при помощи приемопередатчика (питается от СА компьютера) и устанавливается непосредственно на кабеле: а) методом прокалывания (физический контакт), или б) бесконтактным методом.Приемопередатчик (ПД/ПР) – это часть СА, выполняющая функции: прием и передача данных с кабеляна кабель; определение конфликтов на кабеле; электрическая развязка между кабелем и остальной частью СА;защита кабеля от некорректной работы СА.6Соединяется с СА интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface) длиной до 50 м, состоящим из 4витых пар.ПД и ПР присоединяются к одной точке кабеля, например по трансформаторной схеме, позволяющей организовать одновременную передачу и прием сигналов с кабеля.Для объединения в одну сеть нескольких сегментов кабеля используются повторители (repeator), которые принимают сигналы из одного сегмента кабеля и повторяют их в другом, улучшая форму и мощность импульсов, а также синхронизируя импульсы.Необходимо соблюдать правило применения повторителей в сети, которое носит название“правило 5-4-3”: 5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента.Достоинства 10Base-5: хорошая защищенность кабеля от внешних воздействий; сравнительно большоерасстояние между узлами; возможность простого перемещения узла в пределах длины кабеля AUI.Недостатки: высокая стоимость кабеля; сложность его прокладки из-за жесткости; потребность в специальном инструменте; останов работы всей сети при повреждении кабеля или плохом соединении; необходимость заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установки компьютеров.Терминаторы (“заглушки”)50 / 50 ОмНенагруженныйСегментКомпьютер (узел)длина без повторителейсегментСетевой адаптер500 / 185 м (толстый/тонкий КК)Разъем DB-15Не более 100 / 30 узлов…Повторитель(repeator)…Не менее2,5 / 1 мКоаксиальный кабельRG8 или RG11 / RG-58/U,RG-5 A/U, RG-58 C/UПриемопередатчик(Трансивер);Кабель AUI(4 ВП, до 50 м);…..Узлы (рабочие станции)Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
