Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Таким кодом является, например, код ХК21. Методы кодирования Сииволы кода 4В/5В длиной 5 бит гарантируют, что при любом их сочетании на линии ке встретятся более трех нулей подряд. Таблица 9.Т. Соответствие исходных и результирующих кодов 4В/БВ ПРИМЕЧАНИЕ Буква В в названии кода 4 В/5В означает, что элементарный сигнал имеет два состояния (от англ ий. сшге Ь|вз~у — двоичный). Имеются также коды и с тремя состояниями сигнала, например в коде ЗВ/БТ кля кодирования 8 бит исходной информации используется код из 6 сигналов, каждый из кеюрых имеет три состояния. Избыточность кода 8В/БТ выше, чем кода 4В/5В, так как на 256 исхоакых кодов приходится Зк - 729 результирующих символов.
Использование таблицы перекодировки является очень простой операцией, поэтому этот аодкод не усложняет сетевые адаптеры и интерфейсные блоки коммутаторов и маршрутвзаторов. Для обеспечения заданной пропускной способности линии передатчик, использующий изйаочный код, должен работать с повышенной тактовой частотой. Так, для передачи кодов 4В/5В со скоростью 100 Мбит/с требуется тактовая частота 125 МРц. При этом спектр скгнзла на линии расширяется по сравнению со случаем, когда по линии передается не юбыточный код. Тем не менее спектр избыточного потенциального кода оказывается уже спектра манчестерского кода, что оправдывает дополнительный этап логического кодирокаккя, а также работу приемника и передатчика на повышенной тактовой частоте.
Скремблирование Скремблирование заключается в побитном вычислении результирующего кода на оснокзкии битов исходного кода и полученных в предыдущих тактах битов результирующего вуда Например, скрэмблер может реализовывать следующее соотношение: В А В-зВ-з. Здесь В; — двоичная цифра результирующего кода, полученная на 1-м такте работы скрэмбаерз,А; — двоичная цифраисходного кода,поступающая на(-м такте на входскрэмблера, $ з н В, з — двоичные цифры результирующего кода, полученные на предыдущих тактах фоты скрэмблера (соответственно на 3 и на 5 тактов ранее текущего такта) и объединенкые операцией исключающего ИЛИ (сложение по модулю 2).
Глава 9. Кодирование и мультиплексирование данных Например, для исходной последовательности 110110000001 скрэмблер даст следующий результирующий код (первые три цифры результирующего кода будут совпадать с исходным кодом, так как еще нет нужных предыдуших цифр): В1-А!-1 Вз-Ад-! Вз-Аз-0 В4 А4В~ 11 0 Вз "АзВз" 1! "0 Вз АдВзВ! 001 1 Вт АтВ4Вд 00 1 1 Вз - Ад Вз Вз - 0 0 0 0 Вд АдВвВ4 010 1 В!д=АюВгВз-010=1 В!1-АмВзВв-001-1 Вм Ам Вд Вт - 1 ! 1 - 1 Таким образом, на выходе скрэмблера появится код 110001101111, в котором нет последовательности из шести нулей, присутствовавшей в исходном коде. После получения результирующей последовательности приемник передает ее дескрэмблеру, который восстанавливает исходную последовательность на основании обратного соотношения: С;"В;В; зВ;-з (А;В1 зВь.з)В;-зВ, з-Аь Различные алгоритмы скрэмблирования отличаются количеством слагаемых, дающих цифру результирующего кода, и сдвигом между слагаемыми.
Так, в сетях 18РХ при передаче данных от сети к абоненту используется преобразование со сдвигами на 5 и 23 позиции, а при передаче данных от абонента в сеть — со сдвигами на 18 и 23 позиции. Существуют и более простые методы борьбы с последовательностями единиц, также относимые к классу скрэмблирования. Для улучшения биполярного кода АМ1 используются два метода, основанные на искусственном искажении последовательности нулей запрещенными символами.
Рисунок 9.8 иллюстрирует использование методов В8ЕБ (Вцю!аг дг1!)г 8-Хегоз ЗпЬзг!гпг!ол) и НРВЗ (Н!8!г-1)епз!Гу В!ро!аг 3-Хегоз) для корректировки кода АМ1. Исходный код состоит из двух длинных последовательностей нулей: в первом случае — из 8, а во втором— из 5. Код В825 исправляет только последовательности, состоящие из 8 нулей. Для этого он после первых трех нулей вместо оставшихся пяти нулей вставляет пять цифр: 1'-1'-0-У-1'. Здесь У обозначает сигнал единицы, запрещенной (Ио!айопз) для данного такта полярности, то есть сигнал, не изменяющий полярность предыдущей единицы, 1' — сигнэл единицы корректной полярности (знак звездочки отмечает тот факт, что в исходном коде в этом такте была не единица, а ноль). В результате на 8 тактах приемник наблюдает 2 искажения — очень маловероятно, что это случается из-за шума на линии или других сбоев передачи.
Поэтому приемник считает такие нарушения кодировкой 8 последовательных гт1 Методы кодирования нулей и после приема заменяет их исходными 8 нулями. Код В823 построен так, что его постоянная составляющая равна нулю при любых последовательностях двоичных цифр. Рис. В.В. Коды ВВЕЗ и НОВЗ Код НПВЗ исправляет любые четыре смежных нуля в исходной последовательности. Правила формирования кода НЭВЗ более сложные, чем кода В828.
Каждые четыре нуля ммевяются четырьмя сигналами, в которых имеется один сигнал К Для подавления постоянной составляющей полярность сигнала к'чередуется при последовательных заменах. Кроме того, для замены используются два образца четырехтактовых кодов. Если перед заменой исходный код содержал нечетное число единиц, задействуется последовательность МЮУ, а если число единиц было четным — последовательность 1 "ООК Улучшенные потенциальные коды обладают достаточно узкой полосой пропускания ввя любых последовательностей единиц и нулей, которые встречаются в передаваемых ввнвых. На рис.
9.9 приведены спектры сигналов разных кодов, полученные при передаче произвольных данных, в которых различные сочетания нулей и единиц в исходном еще равновероятны. При построении графиков спектр усреднялся по всем возможным заборам исходных последовательностей. Естественно, что результирующие коды могут иметь в другое распределение нулей и единиц. Из рисунка видно, что потенциальный код ййЕ обладает хорошим спектром с одним недостатком — у него имеется постоянная составляющая. Коды, полученные из потенциального кода путем логического кодирования, вбвздают более узким спектром, чем манчестерский код, даже при повышенной тактовой частоте (на рисунке спектр кода 4В/5В должен был бы примерно совпадать с кодом В8Ю, во ов сдвинут в область более высоких частот, так как его тактовая частота повышена на 1/4 по сравнению с другими кодами).
Этим объясняется преимущественное применение в современных технологиях, подобных Г1)Р1, Раас ЕсЬегпес, бщаЬ~с ЕсЬегпес, 18ПХ и т. п., потенциальных избыточных и скрэмблированных кодов вместо манчестерского и биполярного импульсного кода.
272 Глава 9.кодирование ныультнплекснрованнеданных 1,2А М М 8 4 М 2 5М Р, Гц 2 ЗМ 2 М вЂ” скорость передачи данных, бит/с; А — амплитуда сигнала Рис. 9.9. Спектры потенциальных н импульсных кодов Компрессия данных Компрессия, или сжатие, данных применяется для сокращения времени их передачи. Так как на компрессию данных передающая сторона тратит дополнительное время, к которому нужно еще прибавить аналогичные затраты времени на декомпрессию этих данных принимающей стороной, то выгоды от сокращения времени на передачу сжатых данных обычно бывают заметны только на низкоскоростных каналах.
Соответствующий порог скорости для современной аппаратуры составляет около 64 Кбит/с. Многие программные и аппаратные средства сети способны выполнять динамическую компрессию данных в отличие от статической, когда данные сначала сжимаются (например, с помощью популярных архиваторов типа %1пХ1р), а уже затем отсылаются в сеть. На практике может использоваться ряд алгоритмов компрессии, каждый из которых применим к определенному типу данных.
Некоторые модемы (называемые интеллектуальными) предлагают адаптивную компрессию, при которой в завцсимости от передаваемых данных выбирается определенный алгоритм компрессии. Рассмотрим некоторые из общих алгоритмов компрессии данных. Когда данные состоят только из чисел, значительную экономию можно получить путем уменьшения количества используемых на цифру битов с 7 до 4, просто заменяя десятичные цифры кода АЯСП двоичными. Просмотр таблицы кодов АБСП показывает, что старшие три бита всех кодов десятичных цифр содержат комбинацию 011. Если все данные в кадре информации состоят из десятичных цифр, то, поместив в заголовок кадра соответствующий управляющий символ, можно существенно сократить длину кадра.
Этот метод носит название десятичной упаковки. Альтернативой десятичной упаковке при передаче числовых данных с небольшими отклонениями между последовательными цифрами является передача только этих откло. Методы кодирования некий вместе с известным опорным значением.
Такой метод называется относительным кодированием и используется, в частности, при цифровом кодировании голоса с помощью кода АРРСМ, когда в каждом такте передается только разница между соседними замерами голоса. Часто передаваемые данные содержат большое количество повторяющихся байтов. Например, при передаче черно-белого изображения черные поверхности будут порождать большое количество нулевых значений, а максимально освещенные участки изображевия — большое количество байтов, состоящих из всех единиц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
