Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 67
Текст из файла (страница 67)
В то же время распознавание ошибок на физическом уровне экономит время, так как приемник не ждет полного помещения кадра в буфер, а отбраковывает его сразу при распознавании ошибочных битов внутри кадра. Требовании, предъявляемые к методам кодирования, являются взаимно противоречивыми, поэтому каждый из рассматриваемых далее популярных методов кодирования обладаег своими достоинствами и недостатками в сравнении с другими. Потенциальный код МЯ2 Рисунок 9.7, а иллюстрирует уже упомянутый ранее метод потенциального кодирования, называемый также кодированием без возвращения к нулю (Хоп Кегпгп то Лего, ЯКЕ). Последнее название отражает то обстоятельство, что в отличие от других методов кодирования при передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта.
Методы кодирования Рис. 9.7. Способы дискретного кодирования данных Итак, достоинства метода ХКХ. О Простота реализации. 0 Метод обладаег хорошей распознаваемостью ошибок (благодаря наличию двух резко отличающихся потенциалов).
0 Основная гармоникауе имеет достаточно низкую частоту травную М/2 Гц, как было показано в предыдущем разделе), что приводит к узкому спектру. Теперь недостатки метода ХКЕ. 0 Метод не обладает свойством самосинхронизации. Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться с выбором момента съема данных, так как частоты двух генераторов никогда не бывают полностью идентичными.
Поэтому ари высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответстренно, считыванию некорректного значения бита. 0 Вторым серьезным недостатком метода ХКХ является наличие низкочастотной составляющей, которая приближается к постоянному сигналу при передаче длинных последовательностей единиц или нулей. Из-за этого многие линии связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приемником и источником, этот вяд кодирования не поддерживают.
Поэтому в сетях код ХКХ в основном используется 2вв Глава 9. Кодирование имультиплексированиеданных в виде различных его модификаций, в которых устранены проблемы плохой самосинхронизации и постоянной составляющей. Биполярное кодирование АМ! Одной из модификаций метода ХКХ является метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (А1гегпаге Мага 1пчегз1оп, АМ1). В этом методе применяются три уровня потенциала — отрицательный, нулевой и положительный (см. рис.
9.7, б). Для кодирования логического нуля используется нулевой потенциал, а логическая единица кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей. При передаче длинных последовательностей единиц код АМ1 частично решает проблемы наличия постоянной составляющей и отсутствия самосинхронизации, присущие колу ХКХ. В этих случаях сигнал на линии представляет собой последовательность разнополярных импульсов с тем же спектром, что и у кода ХКЕ, передающего чередующиеся нули и единицы, то есть без постоянной составляющей и с основной гармоникой М/2 Гц (где Х- битовая скорость передачи данных). Длинные же ткледоеательности нулей для кода АМ1 столь же опасны, как и для кода ХК2 — сигнал вырождается в постоянный потенциал нулевой амплитуды. В целом, для различных комбинаций битов на линии использование кода АМ! приводит к более узкому снектру сигнала, чем для кода ХКХ, а значит, и к более высокой пропускной способности линии, Например, при передаче чередующихся единиц и нулей основная гармоника/е имеет частоту М/4 Гц.
Код АМ! предоставляет также некоторые возможности ~о распознаванию ошибочных сигналов. Так, нарушение строгой очередности в полярности сигналов говорит о ложном импульсе или исчезновении с линии корректного импульса. В коде АМ1 используются не два, а три уровня сигнала на линии. Дополнительный уровень требует увеличение мощности передатчика примерно на 3 дБ для обеспечения той же достоверности приема битов на линии, что является общим недостатком кодов с несколькими состояниями сигнала по сравнению с кодами, в которых различают только два состояния.
Потенциальный код ййЕ! Существует код, похожий на АМ1, но только с двумя уровнями сигнала. При передаче нуля он передает потенциал, который был установлен на предыдущем такте (то есть не меняет его), а при передаче единицы потенциал инвертируется на противоположный. Этот код называется потенциальным кодом с инверсией при единице (Хоп Кегпгп го Хего чнгп опт 1пчеггед, ХКЛ). Он удобен в тех случаях, когда наличие третьего уровня сигнала весьма нежелательно, например.в оптических кабелях, где устойчиво распознаются только два состояния сигнала — свет и темнота. Код ХКЛ хорош тем, что в среднем требует меньше изменений сигнала при передаче произвольной двоичной информации, чем манчестерский код, за счет чего спектр его сигналов уже.
Однако код ХКХ! обладает плохой самосинхронизацией, так как при передаче длинных последовательностей нулей сигнал вообще не меняется (например, при Методы кодирования передаче последних 3-х нулей на рис. 9.7, а), и, значит, у приемника исчезает возможность синхронизации с передатчиком на значительное время, что может приводить к ошибкам распознавания данных. Для улучшения потенциальных кодов, подобных АМ1 и ХИЕ1, используются два метода.
Первый метод основан на добавлении в исходный код избыточных битов, содержащих логические единицы. Очевидно, что в этом случае длинные последовательности нулей прерываются, и код становится самосинхронизирующимся для любых передаваемых данных. Исчезает также постоянная составляющая, а значит, еще более сужается спектр сигнала. Однако этот метод снижает полезную пропускную способность линии, так как избыточные единицы пользовательской информации не несут. Другой метод основан на предварительном ецеремешиваниие исходной информации таким образом, чтобы вероятность появления единиц и нулей на линии становилась близкой к нулю.
Устройства, илн блоки, выполняющие такую операцию, называются скрэмблеравв. При скремблировании используется известный алгоритм, поэтому приемник, получив двоичные данные, передает их на дескрэмблер, который восстанавливает исходную последовательность битов. Биполярный импульсный код Помимо яоямнциальньи кодов в сетях используются н импульсные коды, в которых данные представлены полным импульсом или же его частью — фронтом. Наиболее простым кодом такого рода является биполярный импульсный код, в котором единица представляется импульсом одной полярности, а ноль — другой (см. рис.
9.7, в). Каждый импульс длится половину такта. Подобный код обладает отличными самосинхронизирующими свойствами, но постоянная составляющая может присутствовать, например, при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Кроме того, спектр у него шире, чем у потенциальных кодов.
Так, при передаче всех нулей или единиц частота основной гармоники кода равна К Гц, что в два раза выше основной гармоники кода ХВХ и в четыре раза выше основной прионики кода АМ1 при передаче чередующихся единиц и нулей. Из-за слишком широкого спектра биполярный импульсный код используется редко. Манчестерский код В локзльных сетях до недавнего времени самым распространенным был так называемый ивачестерский код (см. рис. 9.7, г). Он применяется в технологиях ЕгЬегпес и Токеп В)вй В манчестерском коде для кодирования единиц и нулей используется перепад потенавзлз, то есть фронт импульса. При манчестерском кодировании каждый такт делится на вве части.
Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими в середине квелого такта. Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, е ноль — обратным перепадом. В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд. Так как сагаал изменяется, по крайней мере, один раз за такт передачи одного бита данных, то вахчестерский код обладает хорошими самосинхронизирующими свойствами. Полоса пропускания манчестерского кода уже, чем у биполярного импульсного. У него также нет пасгоянной составляющей, к тому же основная гармоника в худшем случае (при передаче 2ВВ Глава 9.
Кодирование и мультиплексирование данных последовательности единиц или нулей) имеет частоту Ф Гц, а в лучшем (при передаче чередующихся единиц и нулей) — Х/2 Гц, как и у кодов АМ1 и ХК2. В среднем ширина полосы манчестерского кода в полтора раза уже, чем у биполярного импульсного кода, а основная гармоника колеблется вблизи значения ЗХ/4. Манчестерский код имеет еше одно преимушество перед биполярным импульсным кодом. В последнем для передачи данных используются три уровня сигнала, а в манчестерском — два.
Потенциальный код 2В1ь4 На рис. 9.7, д показан потенциальный код с четырьмя уровнями сигнала для кодирования данных. Это код 2ВЩ название которого отражает его суть — каждые два бита (2В) передаются за один такт (1) сигналом, имеющим четыре состояния ((1 — Опадга). Паре битов 00 соответствует потенциал -2,5 В, паре 01 — потенциал — 0,833 В, паре 11 — потенциал е0,833 В, а паре 10 — потенциал е2,5 В. При этом способе кодирования требуются дополнительные меры по борьбе с длинными последовательностями одинаковых пар битов, так как при этом сигнал превращается в постоянную составляющую. При случайном чередовании битов спектр сигнала в два раза уже, чем у кода ХКЕ, так как при той же битовой скорости длительность такта увеличивается в два раза.
Таким образом, с помощью кода 2В1О можно по одной и той же линии передавать данные в два раза быстрее, чем с помощью кода АМ1 или ХК21. Однако для его реализации мощность передатчика должна быть выше, чтобы четыре уровня четко различались приемником на фоне помех. Для улучшения потенциальных кодов типа АМ1, ХКХ1 или 2Я1В используются избыточные коды и скрэмблирование.
Избыточный код 4В/5В Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности битов на порции, которые часто называют символами. Зачем каждый исходный символ заменяется новым с ббльшим количество битов, чем исходный. Например, в логическом коде 4В/5В, используемом в технологиях НЭР1 и раж Егпегпец исходные символы длиной 4 бит заменяются символами длиной 5 бит. Так как результирующие символы содержат избыточные биты, то общее количество битовых комбинаций в них больше, чем в исходных. Так, в коде 4В/5В результирующие символы могут содержать 32 битовые комбинации, в то время как исходные символы — только 16 (табл.
9.1). Поэтому в результирующем коде можно отобрать 16 таких комбинаций, которые не содержат большого количества нулей, а остальные считать запрещенными кодами (соде ую!айопз). Помимо устранения постоянной составляющей и придания коду свойства самосинхроннзации, избыточные коды позволяют приемнику распознавать искаженные биты, Если приемнйк принимает запрещенный код, значит, на линии произошло искажение сигнала. После разбиения получившийся код 4В/5В передается по линии путем преобразования с помощью какого-либо из методов потенциального кодирования, чувствительного только к длинным последовательностям нулей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
