Plan

Baza teoretică a transmiterii datelor

Seria Fourier

Media gestionate

Medii magnetice

pereche răsucită

Cablu coaxial

Fibre optice

La capătul cablului poate fi atașat un conector special, cu ajutorul căruia cablul este introdus într-o priză optică. Pierderea este de 10-20% din intensitatea luminii, dar ușurează schimbarea configurației sistemului.
Îmbinare - două capete tăiate frumos ale cablului sunt așezate unul lângă celălalt și prinse cu un cuplaj special. Transmisia îmbunătățită a luminii se realizează prin alinierea capetelor cablurilor. Pierdere - 10% din puterea luminii.
Fuziune. Practic nu există nicio pierdere.

Tabelul 1.
Tabel de comparație a utilizării LED-urilor și laserului semiconductor
Capătul de recepție al unui cablu optic este o fotodiodă care generează un impuls electric atunci când lumina îl lovește.

Caracteristici comparative ale cablului de fibră optică și firului de cupru.

De mare viteză.
Mai puțină atenuare a semnalului, ieșire de la mai puține repetoare (unul la 50 km, nu 5)
Inert la exterior radiatie electromagnetica, neutru din punct de vedere chimic.
Mai ușor în greutate. 1000 de perechi răsucite de cupru cu o lungime de 1 km cântăresc aproximativ 8000 kg. O pereche de cabluri de fibră optică cântărește doar 100 kg cu o lățime de bandă mai mare
Costuri reduse de instalare

Complexitate și competență în timpul instalării.
Fragilitate
Mai scump decât cuprul.
transmisie în modul simplex, sunt necesare minim 2 fire între rețele.

Conexiune fără fir

Spectru electromagnetic

Comunicare radio

Comunicații cu microunde

Unde infraroșii și milimetrice

Sateliți de comunicații

Rețea telefonică publică comutată

Structura sistemului telefonic

Linii de comunicație locale: modemuri, ADSL, comunicații fără fir

modularea amplitudinii - sunt utilizate 2 amplitudini de semnal diferite (pentru 0 și 1),
frecvență - sunt utilizate mai multe frecvențe de semnal diferite (pentru 0 și 1),
fază - schimbările de fază sunt utilizate la trecerea între unitățile logice (0 și 1). Unghiuri de forfecare - 45, 135, 225, 180.

Linii digitale de abonat. Tehnologia xDSL.

POTS - raza obisnuita de retea telefonica;
interval de ieșire;
interval de intrare.

DSLAM - Multiplexor de acces DSL;
NID este un dispozitiv de interfață de rețea care separă proprietatea companiei de telefonie și a abonatului.
Splitter (splitter) - un divizor de frecvență care separă banda POTS și datele ADSL.

Linii și sigilii

Comutare

Comutare circuit

Comutare de pachete

Pentru transmiterea datelor discrete prin linii de comunicație cu o bandă de frecvență îngustă, este utilizat modulație analogică. Un reprezentant tipic al unor astfel de linii este o linie de comunicație voce-frecvență pusă la dispoziția utilizatorilor publici. retelele telefonice. Această linie de comunicație transmite semnale analogice în intervalul de frecvență de la 300 la 3400 Hz (astfel, lățimea de bandă a liniei este de 3100 Hz). Limitarea strictă a lățimii de bandă a liniilor de comunicație în acest caz este asociată cu utilizarea echipamentelor de multiplexare și comutare de canale în rețelele de telefonie.

Un dispozitiv care îndeplinește funcțiile de modulare sinusoidală purtătoare pe partea de transmisie și demodulare pe partea de recepție se numește modem (modulator-demodulator).

Modulația analogică este o metodă de codare fizică în care informațiile sunt codificate prin schimbare amplitudini, frecvente sau faze semnal de frecvență purtătoare sinusoidal. La modulație de amplitudine pentru o unitate logică este selectat un nivel al amplitudinii sinusoidei frecvenței purtătoare, iar pentru un zero logic - altul. Această metodă este rar folosită în practică în forma sa pură din cauza imunității scăzute la zgomot, dar este adesea folosită în combinație cu alte tipuri de modulație. La modulația de frecvență valorile 0 și 1 ale datelor sursă sunt transmise prin sinusoide cu frecvențe diferite . Această metodă de modulație nu necesită circuite electronice complexe în modemuri și este utilizată în mod obișnuit în modemurile cu viteză redusă care funcționează la 300 sau 1200 bps. La modularea fazei Valorile datelor 0 și 1 corespund unor semnale de aceeași frecvență, dar cu faze diferite, de exemplu 0 și 180 de grade sau 0, 90, 180 și 270 de grade. Modemurile de mare viteză folosesc adesea metode combinate de modulare, de obicei amplitudine combinată cu fază. Pentru a crește rata de transfer de date, sunt utilizate metode de modulare combinate. Cele mai comune metode sunt Modularea amplitudinii în cuadratura-QAM). Aceste metode se bazează pe o combinație de modulare de fază cu 8 valori de defazare și modulare de amplitudine cu 4 niveluri de amplitudine. Cu toate acestea, dintre cele 32 de combinații de semnale posibile, nu toate sunt folosite. O astfel de redundanță de codare este necesară pentru ca modemul să recunoască semnalele eronate rezultate din distorsiunea datorată interferențelor, care pe canalele telefonice (în special cele comutate) este foarte semnificativă ca amplitudine și de lungă durată în timp.

La codificare digitală sunt folosite informații discrete potenţialȘi puls coduri. ÎN potenţialÎn coduri, doar valoarea potențialului semnal este folosită pentru a reprezenta cele logice și zerouri, iar picăturile sale, care formează impulsuri complete, nu sunt luate în considerare. Puls codurile vă permit să reprezentați date binare fie ca impulsuri cu o anumită polaritate, fie ca parte a unui impuls - o diferență de potențial într-o anumită direcție.

Atunci când se utilizează impulsuri dreptunghiulare pentru a transmite informații discrete, este necesar să se aleagă o metodă de codare care să atingă simultan mai multe obiective: să aibă cea mai mică lățime de spectru a semnalului rezultat la aceeași rată de biți; asigurat sincronizarea între emițător și receptor; avea capacitatea de a recunoaște greșelile; avea un preț de vânzare scăzut.

Un spectru de semnal mai restrâns vă permite să obțineți o rată de transfer de date mai mare pe aceeași linie (cu aceeași lățime de bandă). Sincronizarea emițătorului și a receptorului este necesară, astfel încât receptorul să știe exact în ce moment trebuie să citească informație nouă de la linia de comunicare. Această problemă este mai dificil de rezolvat în rețele decât atunci când se schimbă date între dispozitive aflate în apropiere, de exemplu între dispozitive din interiorul unui computer sau între un computer și o imprimantă. La distanțe scurte, o schemă bazată pe o linie de comunicare separată a ceasului funcționează bine, iar informațiile sunt eliminate din linia de date numai în momentul în care sosește pulsul ceasului. În rețele, utilizarea acestei scheme provoacă dificultăți din cauza eterogenității caracteristicilor conductoarelor din cabluri. Pe distanțe mari, viteza neuniformă de propagare a semnalului poate face ca pulsul de ceas să ajungă atât de târziu sau înaintea semnalului de date corespunzător încât bitul de date este sărit sau citit din nou. Un alt motiv pentru care rețelele refuză să folosească impulsuri de ceas este acela de a salva conductorii în cabluri scumpe. Prin urmare, rețelele folosesc așa-numitele coduri de auto-sincronizare, ale căror semnale poartă instrucțiuni pentru transmițător în ce moment în timp este necesar să recunoască următorul bit (sau mai mulți biți, dacă codul este concentrat pe mai mult de două stări de semnal). Orice schimbare bruscă a semnalului - așa-numita față- poate servi ca un bun indiciu pentru sincronizarea receptorului cu emițătorul. Când se utilizează sinusoide ca semnal purtător, codul rezultat are proprietatea de auto-sincronizare, deoarece modificarea amplitudinii frecvenței purtătoare permite receptorului să determine momentul în care apare codul de intrare.

Recunoașterea și corectarea datelor distorsionate este dificil de realizat folosind mijloace ale stratului fizic, așa că cel mai adesea această muncă este întreprinsă de protocoalele care se află mai sus: canal, rețea, transport sau aplicație. Pe de altă parte, recunoașterea erorilor este activată nivel fizic economisește timp, deoarece receptorul nu așteaptă ca cadrul să fie complet plasat în buffer, ci îl aruncă imediat când recunoaște biți eronați din cadrul cadru.

Cerințele pentru metodele de codificare sunt reciproc contradictorii, prin urmare fiecare dintre metodele de codificare digitală populare discutate mai jos are propriile avantaje și dezavantaje în comparație cu altele.

Una dintre cele mai simple metode potenţial codificarea este cod de potențial unipolar, numită și codificare fără a reveni la zero (Non Return to Zero-NRZ) (Fig.7.1.a). Numele de familie reflectă faptul că la transmiterea unei secvențe de unități, semnalul nu revine la zero în timpul ciclului de ceas. Metoda NRZ are o recunoaștere bună a erorilor (datorită a două potențiale puternic diferite), dar nu are proprietatea de auto-sincronizare. La transmiterea unei secvențe lungi de unu sau zero, semnalul de linie nu se modifică, astfel încât receptorul nu este capabil să determine din semnalul de intrare momentele în timp în care este necesară citirea din nou a datelor. Chiar și cu un generator de ceas de înaltă precizie, receptorul poate face o greșeală cu momentul colectării datelor, deoarece frecvențele celor două generatoare nu sunt aproape niciodată complet identice. Prin urmare, la rate mari de date și secvențe lungi de unu sau zero, o nepotrivire mică a ceasului poate duce la o eroare a unui întreg ciclu de ceas și, în consecință, la citirea unei valori incorecte a biților.

Orez. 7.1. Metode de codificare a datelor binare: a-potenţial unipolar

codul cial; b- cod potenţial bipolar; V- im- unipolar

cod puls; G -codul pulsului bipolar; d-codul „Manchester”;

e- cod potențial cu patru niveluri de semnal.

Un alt dezavantaj serios al metodei NRZ este prezența unei componente de joasă frecvență care se apropie de zero atunci când transmit secvențe lungi de unu sau zero. Din această cauză, multe linii de comunicație care nu asigură o conexiune galvanică directă între receptor și sursă nu acceptă acest tip de codare. Drept urmare, codul NRZ nu este utilizat în forma sa pură în rețele, ci sunt utilizate diversele sale modificări, care elimină atât autosincronizarea slabă a codului NRZ, cât și prezența unei componente constante.

Una dintre modificările metodei NRZ este metoda Inversie de marcare alternativă bipolară-AMI).În această metodă ( orez. 7.1.b) sunt utilizate trei niveluri potențiale - negativ, zero și pozitiv. Pentru a codifica un zero logic, se folosește un potențial zero, iar o unitate logică este codificată fie de un potențial pozitiv, fie de unul negativ (cu potențialul fiecărei unități noi fiind opus potențialului precedent). Codul AMI elimină parțial DC și lipsa problemelor de auto-sincronizare inerente codului NRZ. Acest lucru se întâmplă la transmiterea unor secvențe lungi. În aceste cazuri, semnalul pe linie este o secvență de impulsuri polarizate opus cu același spectru ca și codul NRZ, care transmit alternativ zero și unu, adică fără componentă constantă și cu o armonică fundamentală de N/2 Hz (unde N este rata de biți a transferului de date). Secvențele lungi de zerouri sunt la fel de periculoase pentru codul AMI ca și pentru codul NRZ - semnalul degenerează într-un potențial constant de amplitudine zero. În general, pentru diferite combinații de biți pe o linie, utilizarea unui cod AMI are ca rezultat un spectru de semnal mai îngust decât un cod NRZ și, prin urmare, o capacitate de linie mai mare. De exemplu, la transmiterea unora și zerouri alternative, armonica fundamentală f 0 are o frecvență de N/4 Hz. Codul AMI oferă, de asemenea, unele capacități pentru recunoașterea semnalelor eronate. Astfel, o încălcare a alternanței stricte a polarității semnalului indică un impuls fals sau dispariția unui impuls corect din linie. Se numește un semnal cu polaritate incorectă un semnal interzis (încălcarea semnalului). Deoarece codul AMI utilizează nu două, ci trei niveluri de semnal pe linie, nivelul suplimentar necesită o creștere a puterii transmițătorului pentru a asigura aceeași fiabilitate a recepției de biți pe linie, ceea ce este dezavantaj comun coduri cu stări multiple de semnal versus coduri care fac distincție între doar două stări.

Cele mai simple metode puls codificările sunt cod puls unipolar,în care unul este reprezentat prin impuls și zero prin absența sa ( orez. 7,1v), Și codul pulsului bipolar, în care unul este reprezentat printr-un impuls de o polaritate, iar zero printr-o alta ( orez. 7,1 g). Fiecare puls durează o jumătate de bătaie. Codul pulsului bipolar are proprietăți bune de auto-sincronizare, dar poate fi prezentă o componentă constantă a impulsului, de exemplu, atunci când se transmite o secvență lungă de unu sau zero. În plus, spectrul său este mai larg decât cel al codurilor potențiale. Astfel, la transmiterea tuturor zerourilor sau unuurilor, frecvența armonicii fundamentale a codului va fi egală cu N Hz, care este de două ori mai mare decât armonica fundamentală a codului NRZ și de patru ori mai mare decât armonica fundamentală a codului AMI. la transmiterea alternante a unor şi zerouri. Datorită spectrului prea larg, codul pulsului bipolar este rar folosit.

În rețelele locale, până de curând, cea mai comună metodă de codificare a fost așa-numita „ codul Manchester"(orez. 7.1d). Codul Manchester folosește o diferență de potențial, adică marginea unui impuls, pentru a codifica unii și zerourile. Cu codificarea Manchester, fiecare măsură este împărțită în două părți. Informațiile sunt codificate de potențiale scăderi care apar la mijlocul fiecărui ciclu de ceas. Unul este codificat de o margine de la un nivel de semnal scăzut la unul ridicat, iar un zero este codificat de o margine inversă. La începutul fiecărui ciclu de ceas, poate apărea o scădere a semnalului superior dacă trebuie să reprezentați mai multe uni sau zerouri la rând. Deoarece semnalul se schimbă cel puțin o dată pe ciclu de transmisie a unui bit de date, codul Manchester are proprietăți bune de cronometrare automată. Lățimea de bandă a codului Manchester este mai îngustă decât cea a pulsului bipolar. De asemenea, nu are componentă de curent continuu, iar armonica fundamentală în cel mai rău caz (când se transmite o secvență de uni sau zerouri) are o frecvență de N Hz, iar în cel mai bun caz (când se transmite alternant uni și zerouri) este egală cu N / 2 Hz, cum ar fi AMI sau NRZ În medie, lățimea de bandă a codului Manchester este de o ori și jumătate mai îngustă decât cea a codului de impuls bipolar, iar armonica fundamentală fluctuează în jurul valorii de 3N/4. Un alt avantaj al codului Manchester este că are doar două niveluri de semnal, în timp ce codul pulsului bipolar are trei.

Există, de asemenea, coduri potențiale cu mai multe niveluri de semnal pentru codificarea datelor. Arată ca exemplu ( Fig 7.1e) cod potențial 2В1Q cu patru nivele de semnal pentru codificarea datelor. În acest cod, fiecare doi biți sunt transmisi într-un ciclu de ceas într-un semnal cu patru stări. O pereche de biți „00” corespunde unui potențial de -2,5 V, o pereche de biți „01” - un potențial de -0,833 V, o pereche de biți „11” - un potențial de +0,833 V și o pereche de biți „00” biți „10” - un potențial de +2,5 V. V Această metodă de codare necesită măsuri suplimentare pentru a trata secvențe lungi de perechi de biți identice, de atunci semnalul se transformă într-o componentă constantă. Cu intercalarea aleatorie a biților, spectrul semnalului este de două ori mai îngust decât cel al codului NRZ (la aceeași rată de biți, durata ceasului este dublată). Astfel, folosind codul 2B1Q prezentat, puteți transfera date pe aceeași linie de două ori mai repede decât folosind codul AMI. Cu toate acestea, pentru a o implementa, puterea emițătorului trebuie să fie mai mare, astfel încât cele patru niveluri să fie clar distinse de receptor pe fundalul interferenței.

Pentru a îmbunătăți potențialele coduri de tip AMI și 2B1Q, este utilizat codificare logica. Codarea logică este concepută pentru a înlocui secvențele lungi de biți care conduc la un potențial constant cu unele intercalate. Codarea logică este caracterizată prin două metode - coduri de redundanță și amestecare.

Coduri redundante se bazează pe împărțirea secvenței inițiale de biți în bucăți, adesea numite simboluri. Fiecare caracter original este apoi înlocuit cu unul nou care are mai mulți biți decât originalul. De exemplu, codul logic 4B/5B înlocuiește simbolurile originale de 4 biți cu simboluri lungi de 5 biți. Deoarece simbolurile rezultate conțin biți redundanți, numărul total de combinații de biți din ele este mai mare decât în ​​cele originale. Astfel, într-un cod 4B/5B, simbolurile rezultate pot conține combinații de 32 de biți, în timp ce simbolurile originale conțin doar 16. Prin urmare, în codul rezultat, puteți selecta 16 astfel de combinații care nu conțin un număr mare de zerouri, și numără restul coduri interzise (încălcarea codului).În plus față de eliminarea componentei DC și de a face codul să se auto-sincronizeze, codurile redundante permit receptorului să recunoască biții corupti. Dacă receptorul primește un cod ilegal, înseamnă că semnalul a fost distorsionat pe linie. Codul 4B/5B este transmis pe linie folosind codificare fizică folosind o metodă de codificare potențială care este sensibilă numai la secvențe lungi de zerouri. Simbolurile codului 4B/5B, lungi de 5 biți, garantează că, indiferent de modul în care sunt combinate, mai mult de trei zerouri la rând nu pot apărea pe linie. Litera B din numele codului înseamnă că semnalul elementar are 2 stări (din engleză binar - binar). Există și coduri cu trei stări de semnal, de exemplu, în codul 8B/6T, pentru a codifica 8 biți de informații sursă, se folosește un cod de 6 semnale, fiecare având trei stări. Redundanța codului 8B/6T este mai mare decât cea a codului 4B/5B, deoarece pentru 256 de coduri sursă există 729 (3 la puterea lui 6) simboluri rezultate. Utilizarea unui tabel de căutare este o operație foarte simplă, așa că această abordare nu complică adaptoare de rețeași blocuri de interfață ale comutatoarelor și routerelor (vezi. secțiunile 9,11).

Pentru a asigura o capacitate de linie dată, un transmițător care utilizează un cod redundant trebuie să funcționeze la o frecvență de ceas crescută. Deci, pentru a transmite coduri 4B/5B la o viteză de 100 Mbit/s, transmițătorul trebuie să funcționeze la o frecvență de ceas de 125 MHz. În acest caz, spectrul semnalului de pe linie se extinde în comparație cu cazul în care un cod pur, neredundant este transmis de-a lungul liniei. Cu toate acestea, spectrul codului potențial redundant se dovedește a fi mai îngust decât spectrul codului Manchester, ceea ce justifică etapa suplimentară de codificare logică, precum și funcționarea receptorului și emițătorului la o frecvență de ceas crescută.

O altă metodă de codificare logică se bazează pe „amestecarea” preliminară a informațiilor originale, astfel încât probabilitățile de apariție a unor și zerouri pe linie să devină apropiate. Sunt apelate dispozitivele sau blocurile care efectuează o astfel de operație scramblers(scramble - groapa, asamblare dezordonată). La încurcătură se folosește un algoritm binecunoscut, astfel încât receptorul, după ce a primit date binare, le transmite către descifrator, care restabilește secvența inițială de biți. În acest caz, biții în exces nu sunt transmiși pe linie. Redundanța potențială îmbunătățită și codurile amestecate sunt utilizate în sistemele moderne de mare viteză tehnologii de rețeaîn loc de „Manchester” și codarea pulsului bipolar.

7.6. Tehnologii de multiplexare a liniilor de comunicație

Pentru multiplexarea(„compresie”) liniilor de comunicație utilizează mai multe tehnologii. Tehnologie frecvențămultiplexarea(Multiplexarea cu diviziune în frecvență - FDM) a fost dezvoltat inițial pentru rețelele de telefonie, dar este folosit și pentru alte tipuri de rețele, de ex. televiziune prin cablu. Această tehnologie implică transferul semnalelor fiecărui canal de abonat pe propriul său domeniu de frecvență și transmiterea simultană a semnalelor de la mai multe canale de abonat într-o linie de comunicație în bandă largă. De exemplu, intrările unui comutator FDM primesc semnale inițiale de la abonații rețelei telefonice. Comutatorul transferă frecvența fiecărui canal în propriul său domeniu de frecvență. De obicei, intervalul de înaltă frecvență este împărțit în benzi care sunt alocate pentru transmiterea datelor de la canalele de abonat. În linia de comunicație dintre două comutatoare FDM, semnalele de la toate canalele de abonat sunt transmise simultan, dar fiecare dintre ele ocupă propria sa bandă de frecvență. Comutatorul FDM de ieșire selectează semnalele modulate ale fiecărei frecvențe purtătoare și le transmite către canalul de ieșire corespunzător la care telefonul abonatului este conectat direct. Comutatoarele FDM pot efectua atât comutare dinamică, cât și permanentă. În comutarea dinamică, un abonat inițiază o conexiune cu un alt abonat prin trimiterea în rețea a numărului abonatului apelat. Comutatorul alocă dinamic acestui abonat una dintre benzile libere. Cu comutare constantă, banda este atribuită abonatului pentru o perioadă lungă. Principiul comutării pe baza diviziunii de frecvență rămâne neschimbat în alte tipuri de rețele; se modifică doar limitele benzilor alocate unui canal individual de abonat, precum și numărul acestora.

Tehnologia de multiplexareîmpărțirea timpului(Multiplexarea cu diviziune în timp - TDM) sau temporar multiplexarea se bazează pe utilizarea echipamentelor TDM (multiplexoare, comutatoare, demultiplexoare), care funcționează în modul de partajare a timpului, deservind alternativ toate canalele de abonat pe parcursul unui ciclu. Fiecărei conexiuni i se alocă o tranșă de timp a ciclului de funcționare a echipamentului, numită și interval de timp. Durata unui interval orar depinde de numărul de canale de abonați deservite de echipament. Rețelele TDM pot suporta ambele dinamic, sau constant comutare și, uneori, ambele moduri.

Rețele cu comutare dinamică necesită o procedură prealabilă pentru stabilirea unei legături între abonați. Pentru a face acest lucru, adresa abonatului apelat este transmisă rețelei, care trece prin comutatoare și le configurează pentru transmisia ulterioară a datelor. Solicitarea de conectare este direcționată de la un comutator la altul și ajunge în cele din urmă la partea apelată. Rețeaua poate refuza să stabilească o conexiune dacă capacitatea canalului de ieșire necesar este deja epuizată. Pentru un comutator FDM, capacitatea de ieșire este egală cu numărul de benzi de frecvență, iar pentru un comutator TDM, este egală cu numărul de intervale de timp în care este împărțit ciclul de funcționare a canalului. De asemenea, rețeaua refuză conexiunea dacă abonatul solicitat a stabilit deja o conexiune cu altcineva. În primul caz, ei spun că comutatorul este ocupat, iar în al doilea - abonatul. Posibilitatea defecțiunii conexiunii este un dezavantaj al metodei de comutare a circuitului. Dacă conexiunea poate fi stabilită, atunci i se alocă o bandă de frecvență fixă ​​în rețelele FDM sau o lățime de bandă fixă ​​în rețelele TDM. Aceste valori rămân neschimbate pe toată perioada conexiunii. Debitul de rețea garantat odată ce conexiunea este stabilită este o proprietate importantă necesară pentru aplicații precum transmisia de voce și video sau controlul în timp real al instalației.

Când există un singur canal de comunicație fizică, de exemplu, când se schimbă date folosind modemuri printr-o rețea telefonică, modul de operare duplex este organizat prin împărțirea canalului în două subcanale logice folosind tehnologii FDM sau TDM. Când se utilizează tehnologia FDM, modemurile funcționează la patru frecvențe pentru a organiza operarea duplex pe o linie cu două fire (două frecvențe sunt pentru codificarea unor și zerouri atunci când se transmit date într-o direcție, iar celelalte două frecvențe sunt pentru codificare când se transmit în direcția opusă ). În tehnologia TDM, unele intervale de timp sunt folosite pentru a transmite date într-o direcție, iar unele sunt folosite pentru a transmite date în cealaltă direcție. De obicei, se alternează intervalele de timp din direcții opuse.

În cablurile cu fibră optică, pentru a organiza funcționarea duplex atunci când se utilizează o singură fibră optică, datele sunt transmise într-o direcție folosind un fascicul de lumină de o lungime de undă și în direcția opusă folosind o lungime de undă diferită. Această tehnologie se referă în esență la metoda FDM, dar pentru cablurile de fibră optică se numește tehnologii de multiplexare a lungimii de undă(Multiplexarea cu diviziune a undelor - WDM) sau val multiplexarea.

Tehnologieval dens(spectral) multiplexare(Multiplexarea cu diviziune a undelor dense - DWDM) este conceput pentru a crea o nouă generație de autostrăzi optice care funcționează la viteze multi-gigabit și terabit. Acest salt calitativ în performanță se realizează datorită faptului că informațiile din fibra optică sunt transmise simultan o cantitate mare unde luminoase. Rețelele DWDM funcționează pe principiul comutării canalelor, fiecare undă luminoasă reprezentând un canal spectral separat și purtând propriile informații. Unul dintre principalele avantaje ale tehnologiei DWDM este o creștere semnificativă a ratei de utilizare a potențialului de frecvență al fibrei optice, a cărei lățime de bandă teoretică este de 25.000 GHz.

rezumat

În sistemele moderne de telecomunicații, informațiile sunt transmise prin unde electromagnetice – semnale electrice, luminoase sau radio.

Liniile de comunicație, în funcție de tipul de mediu fizic pentru transmiterea informațiilor, pot fi prin cablu (cu fir) sau fără fir. Folosit ca linii de comunicare cabluri telefonice bazat pe conductori paraleli nerăsușiți, cabluri coaxiale, cabluri pe bază de perechi răsucite de conductoare (neecranate și ecranate), cabluri de fibră optică. Cele mai eficiente astăzi și promițătoare în viitorul apropiat sunt cablurile bazate pe perechi răsucite de conductori și cablurile de fibră optică. Liniile de comunicație fără fir sunt cel mai adesea implementate prin transmiterea de semnale radio în diferite benzi de unde radio. Tehnologia infraroșu transmisie fără fir datele folosesc porțiunea din spectrul electromagnetic dintre lumina vizibilă și cele mai scurte lungimi de undă ale microundelor. Cel mai de mare viteză și cel mai rezistent la zgomot este tehnologie laser comunicații fără fir.

Principalele caracteristici ale liniilor de comunicație sunt răspunsul amplitudine-frecvență, lățimea de bandă și atenuarea la o anumită frecvență.

Capacitatea unei linii de comunicație caracterizează viteza maximă posibilă de transfer de date de-a lungul acesteia. Imunitatea la zgomot a unei linii de comunicație determină capacitatea acesteia de a reduce nivelul de interferență creat în mediul extern pe conductorii interni. Fiabilitatea transmisiei datelor caracterizează probabilitatea de distorsiune pentru fiecare bit de date transmis.

Reprezentarea informațiilor discrete într-o formă sau alta a semnalelor furnizate unei linii de comunicație se numește codare fizică. Codarea logică presupune înlocuirea biților informațiilor originale cu o nouă secvență de biți care poartă aceeași informație, dar are proprietăți suplimentare.

Pentru a transmite date discrete prin linii de comunicație cu o bandă de frecvență îngustă, se utilizează modulația analogică, în care informațiile sunt codificate prin modificarea amplitudinii, frecvenței sau fazei unui semnal purtător sinusoidal. La codificarea digitală a informațiilor discrete, se folosesc coduri de potențial și impuls. Tehnologiile de multiplexare în frecvență, timp și unde sunt utilizate pentru multiplexarea liniilor de comunicație.

Testați întrebări și sarcini

1. Dați o clasificare a liniilor de comunicare.

2. Descrie cele mai comune linii de cablu comunicatii.

3. Prezentați principalele linii de comunicații fără fir și dați caracteristicile comparative ale acestora.

4. Din cauza ce factori fizici canalele de comunicare distorsionează semnalele transmise?

5. Care este răspunsul amplitudine-frecvență al unui canal de comunicație?

6. În ce unități se măsoară debitul unui canal de comunicație?

7. Descrieți conceptul de „imunitate la zgomot a unei linii de comunicație”.

8. Ce definește caracteristica „fiabilitatea transmisiei datelor” și în ce unități se măsoară?

9. Ce este „modulația analogică” și ce tipuri de ea sunt folosite pentru a transmite date discrete?

10. Ce dispozitiv îndeplinește funcțiile de modulare a unei sinusoide purtătoare pe partea de transmisie și demodularea acesteia pe partea de recepție?

11. Precizați diferența dintre codarea potențialului și a impulsului semnale digitale.

12. Ce sunt codurile cu cronometrare automată?

13. În ce scop este folosită codarea logică a semnalelor digitale și ce metode sunt folosite?

14. Descrieți tehnologia multiplexării în frecvență a liniilor de comunicație.

15. Care sunt caracteristicile tehnologiei de multiplexare pe diviziune în timp?

16. Ce tehnologie de multiplexare este utilizată în cablurile de fibră optică pentru a organiza operarea duplex atunci când se utilizează o singură fibră optică?

17. În ce scopuri a fost dezvoltată tehnologia de multiplexare a undelor dense?

Informația sursă care trebuie transmisă printr-o linie de comunicație poate fi fie discretă (ieșire de la computer), fie analogică (vorbire, imaginea de televiziune).

Transmiterea datelor discrete se bazează pe utilizarea a două tipuri de codare fizică:

a) modulația analogică, când codarea se realizează prin modificarea parametrilor unui semnal purtător sinusoidal;

b) codificare digitală prin modificarea nivelurilor secvenței de impulsuri de informații dreptunghiulare.

Modulația analogică are ca rezultat un spectru de semnal care este mult mai mic în lățime decât cu codarea digitală la aceeași rată de transfer de informații, dar implementarea sa necesită echipamente mai complexe și mai costisitoare.

În prezent, datele sursă în formă analogică sunt transmise din ce în ce mai mult prin canale de comunicare către formă discretă(sub forma unei secvențe de unu și zero), adică se realizează modularea discretă a semnalelor analogice.

Modulație analogică. Este folosit pentru a transmite date discrete pe canale cu o bandă de frecvență îngustă, un reprezentant tipic al căruia este canalul de voce-frecvență furnizat utilizatorilor rețelelor de telefonie. Acest canal transmite semnale cu o frecvență de la 300 la 3400 Hz, adică lățimea de bandă este de 3100 Hz. Această bandă este destul de suficientă pentru transmiterea vorbirii cu o calitate acceptabilă. Lățimea de bandă limitată a canalului de voce este asociată cu utilizarea echipamentelor de multiplexare și comutare de canale în rețelele de telefonie.

Înainte de transmiterea datelor discrete, unda sinusoidală purtătoare a secvenței originale de cifre binare este modulată pe partea de transmisie folosind un modulator-demodulator (modem). Conversia inversă (demodularea) este realizată de modemul receptor.

Există trei moduri posibile de a converti datele digitale în formă analogică sau trei metode de modulare analogică:

Modulația de amplitudine, atunci când numai amplitudinea purtătorului oscilațiilor sinusoidale se modifică în conformitate cu succesiunea de biți de informații transmisi: de exemplu, la transmiterea unuia, amplitudinea oscilațiilor este setată la mare, iar atunci când se transmite zero, este mică, sau nu există semnal purtător deloc;

Modulația de frecvență, când sub influența semnalelor de modulare (biți de informații transmise) se modifică doar frecvența purtătorului oscilațiilor sinusoidale: de exemplu, la transmiterea zero este scăzută, iar la transmiterea unuia este ridicată;

Modulația de fază, când în conformitate cu succesiunea biților de informații transmise se modifică doar faza purtătorului oscilațiilor sinusoidale: la trecerea de la semnalul 1 la semnalul 0 sau invers, faza se schimbă cu 180°. În forma sa pură, modularea de amplitudine este rar utilizată în practică datorită imunității scăzute la zgomot. Modulația în frecvență nu necesită circuite complexe în modemuri și este de obicei utilizată în modemurile cu viteză redusă care funcționează la 300 sau 1200 bps. O creștere a vitezei de transmisie a datelor este obținută prin utilizarea metodelor de modulare combinate, adesea amplitudinea în combinație cu faza.

Metoda analogică de transmitere a datelor discrete oferă transmisie în bandă largă prin utilizarea semnalelor de diferite frecvențe purtătoare într-un canal. Aceasta garantează interacțiunea unui număr mare de abonați (fiecare pereche de abonați operează pe propria frecvență).

Codare digitală. La codificarea digitală a informațiilor discrete, sunt utilizate două tipuri de coduri:

a) coduri de potențial, când numai valoarea potențialului de semnal este utilizată pentru a reprezenta unii și zerourile informaționale, iar scăderile acesteia nu sunt luate în considerare;

b) coduri de impulsuri, când datele binare sunt reprezentate fie prin impulsuri cu o anumită polaritate, fie prin scăderi de potențial într-o anumită direcție.

Următoarele cerințe se aplică metodelor de codificare digitală a informațiilor discrete atunci când se utilizează impulsuri dreptunghiulare pentru a reprezenta semnale binare:

Asigurarea sincronizării între emițător și receptor;

Furnizarea celei mai mici lățimi de spectru a semnalului rezultat la aceeași rată de biți (deoarece un spectru mai îngust de semnale permite limitarea

atinge viteze mai mari cu aceeași lățime de bandă

transmiterea datelor);

Capacitatea de a recunoaște erorile în datele transmise;

Cost relativ scăzut de implementare.

Stratul fizic înseamnă doar recunoașterea datelor distorsionate (detecția erorilor), ceea ce economisește timp, deoarece receptorul, fără a aștepta ca cadrul primit să fie complet plasat în buffer, îl respinge imediat la recunoașterea biților eronați în cadru. O operație mai complexă - corectarea datelor distorsionate - este realizată prin protocoale mai avansate. nivel inalt: canal, rețea, transport sau aplicație.

Sincronizarea dintre emițător și receptor este necesară pentru ca receptorul să știe exact când să citească datele primite. Semnalele ceasului acordă receptorul la mesajul transmis și mențin receptorul sincronizat cu biții de date primite. Problema de sincronizare este ușor de rezolvat la transmiterea informațiilor către distante scurte(între blocuri din interiorul computerului, între computer și imprimantă) prin utilizarea unei linii de comunicare separată: informațiile sunt citite numai în momentul în care sosește următorul impuls de ceas. ÎN retele de calculatoare refuză să folosești impulsuri de temporizare din două motive: de dragul economisirii conductoarelor în cabluri scumpe și din cauza eterogenității caracteristicilor conductoarelor din cabluri (pe distanțe mari, viteza neuniformă de propagare a semnalului poate duce la desincronizarea impulsurilor de ceas în sincronizare). impulsuri de linie și informații în linia principală, în urma cărora bitul de date va fi fie sărit, fie citit din nou).

În prezent, sincronizarea emițătorului și receptorului în rețele se realizează prin utilizarea codurilor de auto-sincronizare (SC). Codarea datelor transmise cu ajutorul CS este de a asigura schimbări (tranziții) regulate și frecvente ale nivelurilor semnalului de informații din canal. Fiecare tranziție a nivelului de semnal de la înalt la scăzut sau invers este utilizată pentru a regla receptorul. Cele mai bune semnale sunt cele care oferă tranziții la nivel de semnal cel puțin o dată în intervalul de timp necesar pentru a primi un bit de informație. Cu cât trecerile la nivel de semnal sunt mai frecvente, cu atât receptorul este sincronizat mai fiabil și cu atât sunt identificați cu mai multă încredere biții de date recepționați.

Cerințele specificate pentru metodele de codificare digitală a informațiilor discrete sunt într-o anumită măsură reciproc contradictorii, prin urmare fiecare dintre metodele de codificare discutate mai jos are propriile avantaje și dezavantaje în comparație cu altele.

Coduri de auto-sincronizare. Cele mai frecvente sunt următoarele SC:

Cod potențial fără a reveni la zero (NRZ - Non Return to Zero);

Cod puls bipolar (cod RZ);

codul Manchester;

Cod bipolar cu inversare de nivel alternativ.

În fig. 32 prezintă schemele de codificare pentru mesajul 0101100 folosind aceste SK-uri.

Pentru caracterizarea și evaluarea comparativă a sistemului de asigurări se folosesc următorii indicatori:

Nivelul (calitatea) de sincronizare;

Fiabilitatea (încrederea) recunoașterii și selecției biților de informații recepționați;

Rata necesară de modificare a nivelului semnalului în linia de comunicație atunci când se utilizează SC, dacă este specificată capacitatea liniei;

Complexitatea (și, prin urmare, costul) echipamentelor care implementează SC.

Codul NRZ se caracterizează prin ușurință în codificare și costuri reduse de implementare. A primit acest nume deoarece la transmiterea unei serii de biți cu același nume (uni sau zerouri), semnalul nu revine la zero în timpul unui ciclu de ceas, așa cum este cazul în alte metode de codare. Nivelul semnalului rămâne neschimbat pentru fiecare serie, ceea ce reduce semnificativ calitatea sincronizării și fiabilitatea recunoașterii biților recepționați (poate apărea nepotrivirea temporizatorului receptorului în raport cu semnalul de intrare și interogarea intempestivă a liniilor).

Pentru codul N^ sunt valabile următoarele relații:

unde VI este rata de modificare a nivelului semnalului în linia de comunicație (baud);

U2 - capacitatea liniei de comunicație (bit/s).

Pe lângă faptul că acest cod nu are proprietatea de auto-sincronizare, are un alt dezavantaj serios: prezența unei componente de joasă frecvență care se apropie de zero la transmiterea unor serii lungi de uni sau zerouri. Drept urmare, codul NRZ în forma sa pură nu este utilizat în rețele. Sunt utilizate diversele sale modificări, care elimină auto-sincronizarea proastă a codului și prezența unei componente constante.

Codul RZ, sau codul de impuls bipolar (cod de întoarcere la zero), se distinge prin faptul că în timpul transmiterii unui bit de informație, nivelul semnalului se modifică de două ori, indiferent dacă o serie de biți cu același nume sau alternativ. se transmit biţii în schimbare. Unul este reprezentat de un impuls de o polaritate, iar zero de o alta. Fiecare puls durează o jumătate de bătaie. Un astfel de cod are proprietăți excelente de auto-sincronizare, dar costul implementării sale este destul de mare, deoarece este necesar să se asigure raportul

Spectrul codului RZ este mai larg decât cel al codurilor potențiale. Datorită spectrului prea larg, este rar folosit.

Codul Manchester asigură că nivelul semnalului se schimbă atunci când este prezentat fiecare bit, iar atunci când este transmisă o serie de biți cu același nume, acesta se schimbă de două ori. Fiecare măsură este împărțită în două părți. Informațiile sunt codificate de potențiale scăderi care apar la mijlocul fiecărui ciclu de ceas. Unul este codificat de o margine de la un nivel de semnal scăzut la unul ridicat, iar un zero este codificat de o margine inversă. Raportul de viteză pentru acest cod este:

Codul Manchester are proprietăți bune de auto-sincronizare, deoarece semnalul se schimbă cel puțin o dată pe ciclu de ceas de transmitere a unui bit de date. Lățimea de bandă este mai îngustă decât cea a codului RZ (în medie de o dată și jumătate). Spre deosebire de codul de impuls bipolar, unde sunt utilizate trei niveluri de semnal pentru transmiterea datelor (ceea ce uneori este foarte nedorit, de exemplu, doar două stări sunt recunoscute în mod constant în cablurile optice - lumină și întuneric), codul Manchester are două niveluri.

Codul Manchester este utilizat pe scară largă în tehnologiile Ethernet și Token Ring.

Codul bipolar cu inversare de nivel alternativ (codul AMI) este una dintre modificările codului NRZ. Folosește trei niveluri potențiale - negativ, zero și pozitiv. O unitate este codificată fie ca potențial pozitiv, fie ca potențial negativ. Pentru a codifica zero, este utilizat potențialul zero. Codul are proprietăți bune de sincronizare la transmiterea unei serii de unități, deoarece potențialul fiecărei unități noi este opus potențialului celei anterioare. Nu există sincronizare la transmiterea serii de zerouri. Codul AMI este relativ ușor de implementat. Pentru el

Când se transmit diferite combinații de biți pe o linie, utilizarea codului AMI are ca rezultat un spectru de semnal mai îngust decât codul NRZ și, prin urmare, o capacitate de linie mai mare.

Rețineți că codurile potențiale îmbunătățite (codul Manchester modernizat și codul AMI) au un spectru mai îngust decât cele cu impulsuri, așa că sunt folosite în tehnologii de mare viteză, de exemplu, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Modularea discretă a semnalelor analogice. După cum sa menționat deja, una dintre tendințele în dezvoltarea rețelelor moderne de calculatoare este digitalizarea acestora, adică transmisia digitală a semnalelor de orice natură. Sursele acestor semnale pot fi computere (pentru date discrete) sau dispozitive precum telefoane, camere video, echipamente de reproducere video și sunet (pentru date analogice). Până de curând (înainte de apariția rețelelor de comunicații digitale), în rețelele teritoriale toate tipurile de date erau transmise în formă analogică, iar datele computerizate de natură discretă erau convertite în formă analogică cu ajutorul modemurilor.

Cu toate acestea, transmiterea informațiilor în formă analogică nu îmbunătățește calitatea datelor primite dacă a existat o distorsiune semnificativă în timpul transmisiei. Prin urmare, tehnologia analogică pentru înregistrarea și transmiterea sunetului și imaginilor a fost înlocuită cu tehnologia digitală, care utilizează modularea discretă a semnalelor analogice.

Modulația discretă se bazează pe eșantionarea semnalelor continue atât în ​​amplitudine, cât și în timp. Una dintre metodele utilizate pe scară largă pentru conversia semnalelor analogice în cele digitale este modularea codului de impulsuri (PCM), propusă în 1938 de A.Kh. Reeves (SUA).

Când se utilizează PCM, procesul de conversie include trei etape: afișare, cuantizare și codificare (Fig. 33).

Prima etapă este cartografierea. Amplitudinea semnalului continuu original este măsurată cu o perioadă dată, datorită căreia are loc eșantionarea în timp. În această etapă, semnalul analogic este convertit în semnale de modulare a amplitudinii impulsului (PAM). Executarea acestei etape se bazează pe teoria cartografierii Nyquist-Kotelnikov, a cărei prevedere principală prevede: dacă este afișat un semnal analogic (adică reprezentat ca o secvență a valorilor sale de timp discrete) la un interval regulat cu o frecvență de de cel puțin două ori frecvența celui mai înalt spectru armonic al semnalului continuu original, afișajul va conține informații suficiente pentru a reconstrui semnalul original. În telefonia analogică, intervalul de la 300 la 3400 Hz este selectat pentru transmisia vocală, ceea ce este suficient pentru transmiterea de înaltă calitate a tuturor armonicilor principale ale interlocutorilor. Prin urmare, în rețelele digitale în care metoda PCM este implementată pentru transmisia vocală, frecvența de afișare adoptată este de 8000 Hz (aceasta este mai mare de 6800 Hz, ceea ce oferă o anumită marjă de calitate).

În etapa de cuantizare, fiecărui semnal IAM i se atribuie o valoare cuantificată corespunzătoare celui mai apropiat nivel de cuantizare. Întregul interval de modificări ale amplitudinii semnalelor IAM este împărțit în 128 sau 256 de niveluri de cuantizare. Cu cât sunt mai multe niveluri de cuantizare, cu atât mai precis amplitudinea semnalului IAM este reprezentată de nivelul cuantificat.

La etapa de codificare, fiecare afișaj cuantizat este asociat cu un cod binar de 7 biți (dacă numărul de niveluri de cuantizare este 128) sau de 8 biți (cu cuantizare în 256 de pași). În fig. Figura 33 prezintă semnale ale unui cod binar de 8 elemente 00101011, corespunzătoare unui semnal cuantificat cu un nivel de 43. La codificarea cu coduri de 7 elemente, viteza de transmisie a datelor pe canal ar trebui să fie de 56 Kbit/s (acesta este produsul a frecvenței de afișare și a adâncimii de biți a codului binar), iar la codificarea codurilor cu 8 elemente - 64 Kbit/s. Standard este canal digital 64 Kbit/s, care este numit și canalul elementar al rețelelor de telefonie digitală.

Un dispozitiv care efectuează pașii specificați de conversie a unei valori analogice într-un cod digital se numește convertor analog-digital (ADC). Pe partea de recepție, folosind un convertor digital-analogic (DAC), se efectuează o conversie inversă, adică amplitudinile digitizate ale unui semnal continuu sunt demodulate și funcția de timp continuu originală este restabilită.

Rețelele moderne de comunicații digitale folosesc și alte metode de modulație discretă care fac posibilă prezentarea măsurătorilor vocale într-o formă mai compactă, de exemplu, ca o secvență de numere pe 4 biți. Se folosește și conceptul de conversie a semnalelor analogice în cele digitale, în care nu semnalele IAM în sine sunt cuantificate și apoi codificate, ci doar modificările acestora, iar numărul de niveluri de cuantizare se presupune a fi același. Evident, acest concept permite conversia semnalului cu o precizie mai mare.

Metodele digitale de înregistrare, reproducere și transmitere a informațiilor analogice oferă capacitatea de a controla acuratețea datelor citite de pe un mediu sau primite printr-o linie de comunicație. În acest scop, se folosesc aceleași metode de control ca și pentru datele computerizate (a se vedea clauza 4.9).

Transmiterea unui semnal continuu sub formă discretă impune cerințe stricte asupra sincronizării receptorului. Dacă sincronizarea nu este menținută, semnalul original este restabilit incorect, ceea ce duce la distorsiunea vocii sau a imaginii transmise. Dacă cadrele cu măsurători ale vocii (sau altă valoare analogică) ajung sincron, atunci calitatea vocii poate fi destul de ridicată. Cu toate acestea, în rețelele de calculatoare, cadrele pot fi întârziate atât în ​​nodurile finale, cât și în dispozitivele intermediare de comutare (punți, comutatoare, routere), ceea ce afectează negativ calitatea transmisiei vocii. Prin urmare, pentru transmisia de înaltă calitate a semnalelor continue digitalizate, rețele digitale speciale (ISDN, ATM, televiziune digitală), deși pentru transferul intra-corporat convorbiri telefonice Rețelele Frame Relay sunt încă folosite astăzi, deoarece întârzierile de transmisie a cadrelor în ele sunt în limite acceptabile.

Informațiile transmise pe o linie de comunicație sunt de obicei supuse unei codări speciale, care ajută la creșterea fiabilității transmisiei. În acest caz, costurile hardware suplimentare pentru codificare și decodare sunt inevitabile, iar costul adaptoarelor de rețea crește.

Codarea informațiilor transmise printr-o rețea este legată de relația dintre viteza maximă admisă de transmisie și debitul mediu de transmisie utilizat. De exemplu, cu coduri diferite, viteza maximă de transmisie pe același cablu poate diferi cu un factor de doi. Complexitatea echipamentelor de rețea și fiabilitatea transmiterii informațiilor depind, de asemenea, direct de codul selectat.

Pentru a transmite date discrete pe canalele de comunicație, sunt utilizate două metode de codificare fizică a datelor discrete originale - bazate pe un semnal purtător sinusoidal și pe o secvență de impulsuri dreptunghiulare. Prima metodă este adesea numită modulație analogică, deoarece codificarea se realizează prin modificarea parametrilor semnalului analogic (amplitudine, fază, frecvență). A doua metodă este numită codificare digitală. În prezent, datele în formă analogică (vorbire, imagini de televiziune) sunt transmise prin canale de comunicație în formă discretă. Procesul de reprezentare a informațiilor analogice în formă discretă se numește modulație discretă.

5.1Modulație analogică

Reprezentarea datelor discrete ca semnal sinusoidal se numește modulație analogică. Modulația analogică permite ca informațiile să fie reprezentate ca un semnal sinusoidal cu diferite niveluri de amplitudine, fază sau frecvență. De asemenea, puteți utiliza combinații de parametri modificați - amplitudine și frecvență, amplitudine-fază. De exemplu, dacă generați un semnal sinusoidal cu patru niveluri de amplitudine și patru niveluri de frecvență, acesta va da 16 stări ale parametrului de informație, ceea ce înseamnă 4 biți de informații per modificare.

Există trei metode principale de modulare analogică:

amplitudine,

frecvență,

Modulația de amplitudine (AM) Cu modularea în amplitudine, un nivel de amplitudine al undei sinusoidale a frecvenței purtătoare este selectat pentru unul logic și altul pentru zero logic (vezi Fig. 5.1). Frecvența semnalului rămâne constantă. Această metodă este rareori folosită în forma sa pură în practică, datorită imunității scăzute la zgomot, dar este adesea folosită în combinație cu un alt tip de modulație - modulația de fază.

Orez. 5.1 Tipuri variate modulare

Modulația de frecvență. ( Cupa Mondială) Cu modularea în frecvență, valorile 0 logic și 1 logic al datelor sursă sunt transmise ca sinusoide cu frecvențe diferite - f 1 și f 2 (vezi Fig. 5.1). Amplitudinea semnalului rămâne constantă. Această metodă de modulare nu necesită circuite complexe în modemuri și este de obicei utilizată în modemurile de viteză mică.

Modulare de fază. (FM) Cu modularea de fază, valorile logice 0 și 1 corespund semnalelor de aceeași frecvență, dar cu faze diferite (inversate), de exemplu, 0 și 180 de grade sau 0,90, 180 și 270 de grade. Semnalul rezultat arată ca o secvență de sinusoide inversate (vezi Fig. 5.1). Amplitudinea și frecvența semnalului rămân constante.

Pentru a crește viteza de transmisie (creșterea numărului de biți pe ciclu al unui parametru de informație), sunt utilizate metode de modulare combinată. Cele mai comune metode modularea amplitudinii în cuadratura (Quadratura Amplitudine Modulare, QAM). Aceste metode folosesc o combinație de modulare de fază cu 8 valori de defazare și modulare de amplitudine cu 4 niveluri de amplitudine. Cu această metodă, sunt posibile 32 de combinații de semnale. Și, deși nu toate sunt folosite, viteza crește în continuare semnificativ și, datorită redundanței, erorile în timpul transmiterii datelor pot fi controlate. De exemplu, în unele coduri, numai 6, 7 sau 8 combinații sunt permise pentru a reprezenta datele originale, iar combinațiile rămase sunt interzise. O astfel de redundanță de codare este necesară pentru ca modemul să recunoască semnalele eronate rezultate din distorsiunile datorate interferențelor, care pe canalele telefonice, în special cele de linie telefonică, sunt foarte semnificative ca amplitudine și lungi în timp.

Să determinăm pe ce linii poate funcționa modulația analogică și în ce măsură această metodă satisface debitul unei anumite linii de transmisie utilizată, pentru care luăm în considerare spectrul semnalelor rezultate. De exemplu, să luăm metoda modulării în amplitudine. Spectrul semnalului rezultat în timpul modulării de amplitudine va consta dintr-o sinusoidă a frecvenței purtătoare f Cuși două armonice laterale:

(f Cu - f m ) Și (f Cu + f m ), Unde f m- frecvența de modulație (modificări ale parametrului informațional al sinusoidei), care va coincide cu rata de transfer de date dacă se utilizează două niveluri de amplitudine.

Orez. 5.2 Spectru de semnal cu modulație de amplitudine

Frecvență f m determină capacitatea liniei pentru o anumită metodă de codare. La o frecvență de modulație scăzută, lățimea spectrului de semnal va fi, de asemenea, mică (egal cu 2f m vezi Fig. 5.2), prin urmare, semnalele nu vor fi distorsionate de linie dacă lățimea de bandă este mai mare sau egală cu 2f m .

Astfel, cu modularea în amplitudine, semnalul rezultat are un spectru îngust.

Cu modulația de fază și frecvență, spectrul semnalului este mai complex decât cu modulația de amplitudine, deoarece aici se formează mai mult de două armonici laterale, dar sunt și situate simetric față de frecvența purtătoarei principale, iar amplitudinile lor scad rapid. Prin urmare, aceste tipuri de modulație sunt, de asemenea, potrivite pentru transmiterea datelor pe linii cu lățimi de bandă înguste. Un reprezentant tipic al acestor linii este canalul de frecvență vocală furnizat utilizatorilor rețelelor publice de telefonie.

Din răspunsul tipic amplitudine-frecvență al unui canal de voce-frecvență, se poate observa că acest canal transmite frecvențe în intervalul de la 300 la 3400 Hz, și astfel lățimea sa de bandă este egală cu 3100 Hz (vezi Fig. 5.3).

Orez. 5.3 Răspunsul în frecvență al canalului de frecvență vocală

Deși vocea umană are o gamă mult mai largă - de la aproximativ 100 Hz la 10 kHz - pentru o calitate acceptabilă a vorbirii, gama de 3100 Hz este o soluție bună. Limitarea strictă a lățimii de bandă a canalului de voce este asociată cu utilizarea echipamentelor de multiplexare și comutare de canale în rețelele de telefonie.

Astfel, pentru un canal de voce-frecvență, modulația de amplitudine oferă o rată de transfer de date de cel mult 3100/2=1550bit/s. Dacă utilizați mai multe niveluri de parametru de informație (4 niveluri de amplitudine), atunci debitul canalului de frecvență vocală este dublat.

Cel mai adesea, codarea analogică este utilizată atunci când se transmite informații pe un canal cu o lățime de bandă îngustă, de exemplu linii telefoniceîn rețelele globale. Este rar folosit în rețelele locale din cauza complexității ridicate și a costului echipamentului de codificare și decodare.

În prezent, aproape toate echipamentele care funcționează cu semnale analogice sunt dezvoltate pe baza unor microcircuite scumpe DSP (procesor de semnal digital). În acest caz, după modularea și transmiterea semnalului, este necesar să se efectueze demodularea în timpul recepției, iar acesta este din nou un echipament scump. Pentru a îndeplini funcția de modulație sinusoidală purtătoare pe partea de transmisie și demodulare pe partea de recepție, se folosește un dispozitiv special, care se numește modem (modulator-demodulator). Un modem de 56.000 bps costă 100 USD și card LAN pentru 100 Mbit/s costă 10 USD.

În concluzie, vă prezentăm avantajele și dezavantajele modulării analogice.

Modulația analogică are mulți parametri de informații diferiți: amplitudine, fază, frecvență. Fiecare dintre acești parametri poate lua mai multe stări per modificare a semnalului purtător. Și, prin urmare, semnalul rezultat poate transmite un număr mare de biți pe secundă.

Modulația analogică oferă un semnal rezultat cu un spectru îngust și, prin urmare, este bine acolo unde este necesar să se lucreze pe linii slabe (cu o lățime de bandă îngustă), este capabilă să ofere acolo rate de transmisie ridicate. Modulația analogică poate funcționa și pe linii bune; un alt avantaj al modulației analogice este deosebit de important aici - capacitatea de a muta spectrul în zona dorită, în funcție de lățimea de bandă a liniei utilizate.

Modulația analogică este dificil de implementat, iar echipamentul care face acest lucru este foarte scump.

Modulația analogică este utilizată acolo unde nu poate fi evitată, dar în rețelele locale se folosesc alte metode de codare, a căror implementare necesită echipamente simple și ieftine. Prin urmare, cel mai adesea în rețelele locale atunci când se transmit date prin linii de comunicație, se utilizează a doua metodă de codificare fizică - codificare digitală

5. 2.Codare digitală

Codare digitală- prezentarea informaţiei prin impulsuri dreptunghiulare. Pentru utilizarea codării digitale potenţialȘi puls coduri.

Codurile potențiale.În codurile de potențial, doar valoarea potențialului de semnal în timpul unei perioade de ceas este folosită pentru a reprezenta cele logice și zerouri, iar picăturile sale care formează impulsuri completate nu sunt luate în considerare. Singurul lucru care contează este ce valoare are semnalul rezultat în timpul perioadei de ceas.

Codurile pulsului. Codurile de impulsuri reprezintă zero logic și unul logic fie ca impulsuri cu o anumită polaritate, fie ca parte a unui impuls - o diferență de potențial într-o anumită direcție. Valoarea codului pulsului include întregul puls împreună cu picăturile sale.

Să stabilim cerințele pentru codarea digitală. De exemplu, trebuie să transferăm date discrete (o secvență de zerouri logice și unu) de la ieșirea unui computer - sursa - la intrarea altui computer - receptorul printr-o linie de comunicație.

1. Pentru transmiterea datelor avem linii de comunicatie care nu trec toate frecventele, au anumite capacitati in functie de tipul lor. Prin urmare, la codificarea datelor, este necesar să se țină cont de faptul că datele codificate sunt „trecute” de linia de comunicație.

2. Secvențele de date discrete trebuie să fie codificate sub formă de impulsuri digitale de o anumită frecvență. În acest caz, desigur, cel mai bine este să obțineți:

a) ca frecvențele semnalelor codificate să fie menținute scăzute pentru a se potrivi în general cu lățimile de bandă ale legăturilor de comunicație.

b) pe care le furnizează semnalele codificate de mare viteză transferuri.

Prin urmare, cod bun trebuie avut mai puțini Herți și mai mulți biți pe secundă.

3. Datele care trebuie transmise sunt o succesiune de zerouri și unuri logice care se schimbă în mod imprevizibil.

Să codificăm aceste date cu impulsuri digitale într-un anumit mod, cum putem determina ce frecvență are semnalul rezultat? Pentru a determina frecvența maximă a unui cod digital, este suficient să luați în considerare semnalul rezultat atunci când codificați secvențe private, cum ar fi:

succesiune de zerouri logice

succesiunea celor logice

succesiune alternantă de zerouri și unuri logice

În continuare, este necesar să descompuneți semnalul folosind metoda Fourier, să găsiți spectrul, să determinați frecvențele fiecărei armonice și să găsiți frecvența totală a semnalului; este important ca spectrul principal al semnalului să se încadreze în lățimea de bandă a comunicației. linia. Pentru a nu face toate aceste calcule, este suficient să încercați să determinați armonica fundamentală a spectrului semnalului; pentru a face acest lucru, este necesar să ghiciți primul sinusoid din forma semnalului, care urmează conturul formei sale, apoi aflați perioada acestei sinusoide. Perioada este distanța dintre două schimbări de semnal. Apoi puteți determina frecvența armonicii fundamentale a spectrului semnalului ca F = 1/T, Unde F- frecvență, T- perioada semnalului. Pentru comoditatea calculelor ulterioare, presupunem că rata de modificare a semnalului este egală cu N.

Astfel de calcule pot fi făcute pentru fiecare metodă de codificare digitală pentru a determina frecvența semnalului rezultat. Semnalul rezultat în codificare digitală este o secvență specifică de impulsuri dreptunghiulare. Pentru a reprezenta o secvență de impulsuri dreptunghiulare ca o sumă de sinusoide pentru a găsi spectrul, este nevoie de un număr mare de astfel de sinusoide. Spectrul unei secvențe de semnale de unde pătrate va fi, în general, mult mai larg decât cel al semnalelor modulate.

Dacă aplicăm un cod digital pentru a transmite date pe un canal de frecvență vocală, atunci limita superioară pentru codificare potențială este atinsă pentru o rată de transfer de date de 971 bps, iar limita inferioară este inacceptabilă pentru orice viteză, deoarece lățimea de bandă a canalului începe la 300 Hz.

De aceea coduri digitale pe canalele cu frecvență vocală, pur și simplu nu sunt folosite niciodată. Dar funcționează foarte bine în rețelele locale care nu folosesc linii telefonice pentru transmiterea datelor.

Prin urmare, Codificarea digitală necesită o lățime de bandă largă pentru o transmisie de înaltă calitate.

4. Atunci când se transmite informații prin linii de comunicație de la un nod sursă la un nod receptor, este necesar să se asigure un astfel de mod de transmisie în care receptorul va ști întotdeauna exact în ce moment în timp primește date de la sursă, adică este necesar a garanta sincronizare sursă și receptor. În rețele, problema sincronizării este mai greu de rezolvat decât la schimbul de date între blocuri din interiorul unui computer sau între un computer și o imprimantă. La distanțe scurte, funcționează bine o schemă bazată pe o linie de comunicare separată a ceasului. Într-o astfel de schemă, informațiile sunt eliminate din linia de date numai în momentul în care sosește pulsul de ceas (vezi Fig. 5.4).

Orez. 5.4 Sincronizarea receptorului și emițătorului pe distanțe scurte

Această opțiune de sincronizare nu este absolut potrivită pentru nicio rețea din cauza eterogenității caracteristicilor conductoarelor din cabluri. Pe distanțe mari, viteza neuniformă de propagare a semnalului poate face ca pulsul de ceas să ajungă atât de târziu sau înaintea semnalului de date corespunzător încât bitul de date este sărit sau citit din nou. Un alt motiv pentru care rețelele refuză să folosească impulsuri de temporizare este economisirea conductorilor în cabluri scumpe. Prin urmare, rețelele folosesc așa-numitele coduri de auto-sincronizare.

Coduri cronometrate automat- semnale care transportă instrucțiuni pentru receptor în ce moment în timp este necesar să recunoască următorul bit (sau mai mulți biți, dacă codul este concentrat pe mai mult de două stări de semnal). Orice schimbare bruscă a semnalului - așa-numita față- poate servi ca un bun indiciu pentru sincronizarea receptorului cu emițătorul. Un exemplu de cod cu cronometrare automată ar fi o undă sinusoidală. Deoarece modificarea amplitudinii frecvenței purtătoare permite receptorului să determine momentul în care apare codul de intrare. Dar acest lucru se aplică modulației analogice. Există, de asemenea, tehnici în codificare digitală care creează coduri auto-cronometrate, dar mai multe despre asta mai târziu.

Prin urmare, un cod digital bun ar trebui să asigure sincronizarea

Având în vedere cerințele pentru un cod digital bun, să trecem la luarea în considerare a metodelor de codare digitală în sine

5. 2.1 Cod potențial fără a reveni la zero NRZ

Acest cod și-a primit numele deoarece la transmiterea unei secvențe de unități, semnalul nu revine la zero în timpul ciclului de ceas (așa cum vom vedea mai jos, în alte metode de codificare are loc o revenire la zero în acest caz).

Cod NRZ (Non Return to Zero)- fără a reveni la zero - acesta este cel mai simplu cod cu două niveluri. Semnalul rezultat are două niveluri de potențial:

Zero corespunde nivelului inferior, unul nivelului superior. Tranzițiile de informații au loc la granițele de biți.

Să luăm în considerare trei cazuri speciale de transmitere a datelor prin cod NRZ: o secvență alternantă de zerouri și unu, o secvență de zerouri și o secvență de unu (vezi Fig. 5.5, a).

Orez. 5.5 Cod NRZ

Să încercăm să stabilim dacă acest cod îndeplinește cerințele enumerate. Pentru a face acest lucru, este necesar să se determine armonica fundamentală a spectrului în timpul codificării potențialelor în fiecare dintre cazurile prezentate pentru a determina cu mai multă precizie care cod NRZ are cerințe pentru linia de comunicație utilizată.

Primul caz - se transmite informația constând dintr-o succesiune infinită de uni și zerouri alternate (vezi Fig. 5.5,b).

Această figură arată că atunci când se alternează unii și zerourile, doi biți 0 și 1 vor fi transmisi într-un ciclu de ceas.Cu forma sinusoidă prezentată în Fig. 4.22, b Când N- rata de transmisie, perioada acestei sinusoide este egală cu T=2N. Frecvența armonică fundamentală în acest caz este egală cu f 0 = N/2.

După cum puteți vedea, cu o astfel de secvență a acestui cod, viteza de transmisie a datelor este de două ori mai mare decât frecvența semnalului.

Când se transmit secvențe de zerouri și unu, semnalul rezultat este un curent continuu, frecvența schimbării semnalului este zero f 0 = 0 .

Spectrul semnalului real se schimbă constant în funcție de ce date sunt transmise prin linia de comunicație și ar trebui să fim atenți la transmisiile de secvențe lungi de zerouri sau unu, care deplasează spectrul semnalului către frecvențe mai joase. Deoarece Codul NRZ are o componentă constantă atunci când transmite secvențe lungi de zerouri sau unu.

Din teoria semnalului se știe că, pe lângă cerințele de lățime, se propune o altă cerință foarte importantă pentru spectrul semnalului transmis - absența componentei constante(prezența curentului continuu între receptor și emițător), deoarece utilizarea diferitelor joncțiunile transformatorului nu trece prin linia de comunicație DC..

În consecință, unele informații vor fi pur și simplu ignorate de această linie de comunicare. Prin urmare, în practică, ei încearcă întotdeauna să scape de prezența unei componente constante în spectrul semnalului purtător deja în stadiul de codificare.

Astfel, am identificat o altă cerință pentru un cod digital bun codul digital nu trebuie să aibă o componentă constantă.

Un alt dezavantaj al NRZ este - lipsa de sincronizare. În acest caz, doar metodele suplimentare de sincronizare vor ajuta, despre care vom vorbi mai târziu.

Unul dintre principalele avantaje ale codului NRZ este simplitatea acestuia. Pentru a genera impulsuri dreptunghiulare, sunt necesare două tranzistoare și sunt necesare microcircuite complexe pentru a implementa modulația analogică. Semnalul potențial nu trebuie să fie codificat și decodat, deoarece aceeași metodă este folosită pentru a transmite date în interiorul unui computer.

Ca urmare a tot ceea ce este arătat mai sus, vom trage câteva concluzii care ne vor ajuta atunci când luăm în considerare alte metode de codificare digitală:

NRZ este foarte ușor de implementat și are o recunoaștere bună a erorilor (datorită a două potențiale puternic diferite).

NRZ are o componentă de curent continuu atunci când transmite zerouri și unuri, ceea ce face imposibilă transmiterea în linii cu izolații de transformator.

NRZ nu este un cod cu cronometrare automată și acest lucru face dificilă transmiterea pe orice linie.

Atractivitatea codului NRZ, care merită îmbunătățirea acestuia, este frecvența destul de scăzută a armonicii fundamentale fо, care este egală cu N/2 Hz, așa cum se arată mai sus. Deci codul NRZ funcționează la frecvențe joase de la 0 la N/2 Hz.

Drept urmare, codul NRZ în forma sa pură nu este utilizat în rețele. Cu toate acestea, sunt utilizate diversele sale modificări, care elimină cu succes atât autosincronizarea slabă a codului NRZ, cât și prezența unei componente constante.

Următoarele metode de codificare digitală au fost dezvoltate cu scopul de a îmbunătăți cumva capacitatea codului NRZ

5. 2.2. Metoda de codare bipolară cu inversare alternativă AMI

Metoda Bipolar Alternate Mark Inversion (AMI). este o modificare a metodei NRZ.

Această metodă utilizează trei niveluri potențiale - negativ, zero și pozitiv. Trei niveluri de semnal sunt un dezavantaj al codului deoarece pentru a distinge între trei niveluri este necesar cel mai bun raport semnal/zgomot la intrarea receptorului. Stratul suplimentar necesită o creștere a puterii emițătorului cu aproximativ 3 dB pentru a oferi aceeași fidelitate a biților pe linie, ceea ce este un dezavantaj comun al codurilor cu mai multe stări în comparație cu codurile cu două niveluri. În codul AMI, un potențial zero este folosit pentru a codifica un zero logic, unul logic este codificat fie printr-un potențial pozitiv, fie printr-un potențial negativ, potențialul fiecărei unități noi fiind opus potențialului precedent.

Orez. 5.6 Cod AMI

Această tehnică de codare elimină parțial problemele de componentă constantă și lipsa de autosincronizare inerente codului NRZ la transmiterea secvențelor lungi de unități. Dar problema componentei constante la transmiterea unor secvențe de zerouri rămâne pentru el (vezi Fig. 5.6).

Să luăm în considerare cazuri speciale ale codului și să determinăm armonica fundamentală a spectrului semnalului rezultat pentru fiecare dintre ele. Cu o succesiune de zerouri - semnal - curent continuu - fo = 0 (Fig. 5.7a)

Orez. 5.7 Determinarea principalelor frecvențe de spectru pentru AMI

Din acest motiv, codul AMI necesită, de asemenea, îmbunătățiri suplimentare. La transmiterea unei secvențe de unu, semnalul pe linie este o secvență de impulsuri multipolare cu același spectru ca și codul NRZ, care transmit alternativ zero și unu, adică fără componentă constantă și cu o armonică fundamentală fo = N /2 Hz.

La transmiterea unora și zerouri alternative, armonica fundamentală fo = N/4 Hz, care este jumătate din cea a codului NRZ.

În general, pentru diferite combinații de biți pe o linie, utilizarea codului AMI are ca rezultat un spectru de semnal mai îngust decât codul NRZ și, prin urmare, o capacitate de linie mai mare. Codul AMI oferă, de asemenea, unele capacități pentru recunoașterea semnalelor eronate. Astfel, o încălcare a alternanței stricte a polarității semnalului indică un impuls fals sau dispariția unui impuls corect din linie. Un semnal cu polaritate incorectă se numește semnal interzis. (încălcarea semnalului).

Se pot trage următoarele concluzii:

AMI elimină componenta DC atunci când transmite o secvență de cele;

AMI are un spectru îngust - de la N/4 - N/2;

AMI elimină parțial problemele de sincronizare

AMI folosește nu două, ci trei niveluri de semnal pe linie și acesta este dezavantajul său, dar următoarea metodă a reușit să-l elimine.

5. 2.3 Cod de potențial cu inversare cu unitatea NRZI

Acest cod este complet similar cu codul AMI, dar folosește doar două niveluri de semnal. La transmiterea unui zero, transmite potențialul care a fost setat în ciclul anterior (adică nu îl modifică), iar la transmiterea unui unu, potențialul este inversat la cel opus.

Acest cod este numit cod potențial cu inversare la unu (Non Return to Zero with ones Inverted, NRZI).

Este convenabil în cazurile în care utilizarea unui al treilea nivel de semnal este extrem de nedorită, de exemplu, în cablurile optice, în care două stări de semnal sunt recunoscute în mod constant - lumină și întuneric.

Orez. 5.8 Cod NRZI

Codul NRZI diferă prin forma semnalului rezultat din codul AMI, dar dacă calculezi armonicile fundamentale pentru fiecare caz, se dovedește că sunt aceleași. Pentru o secvență de unu și zero alternativ, frecvența fundamentală a semnalului fo=N/4.(vezi Fig. 5.9, a). Pentru o secvență de unități - fo=N/2. Cu o succesiune de zerouri, rămâne același dezavantaj fo=0- curent continuu in linie.

Orez. 5.9 Determinarea principalelor frecvențe de spectru pentru NRZI

Concluziile sunt următoarele:

NRZI - oferă aceleași capacități ca și codul AMI, dar utilizează doar două niveluri de semnal și, prin urmare, este mai potrivit pentru dezvoltarea ulterioară. Dezavantajele NRZI sunt o componentă constantă cu o secvență de zerouri și lipsa sincronizării în timpul transmisiei. Codul NRZI a devenit esențial pentru dezvoltarea unor metode de codare mai îmbunătățite la niveluri superioare.

5. 2.4 Cod MLT3

Cod de transmisie pe trei niveluri MLT-3 (Transmisie pe mai multe niveluri - 3) are multe în comun cu codul NRZI. Cea mai importantă diferență sunt cele trei niveluri de semnal.

Una corespunde unei tranziții de la un nivel de semnal la altul. O modificare a nivelului semnalului liniar are loc numai dacă la intrare se primește unul, totuși, spre deosebire de codul NRZI, algoritmul de generare este ales în așa fel încât două modificări adiacente să aibă întotdeauna direcții opuse.

Orez. 5.10 Cod potențial MLT-3

Să luăm în considerare cazuri speciale, ca în toate exemplele anterioare.

La transmiterea zerourilor, semnalul are și o componentă constantă, semnalul nu se schimbă - fo = 0 Hz (Vezi Fig.5.10). La transmiterea tuturor, tranzițiile de informații sunt fixate la limita de biți, iar un ciclu de semnal conține patru biți. În acest caz fo=N/4 Hz - frecvența maximă a codului MLT-3 la transferul tuturor unităților (Fig. 5.11, a).

Orez. 5.11 Determinarea principalelor frecvenţe de spectru pt MLT-3

În cazul unei secvențe alternative, codul MLT-3 are o frecvență maximă egală cu fo=N/8, care este de două ori mai mică decât codul NRZI, prin urmare, acest cod are o lățime de bandă mai îngustă.

După cum ați observat, dezavantajul codului MLT-3, ca și codul NRZI, este lipsa sincronizării. Această problemă este rezolvată cu ajutorul transformării suplimentare a datelor, care elimină secvențele lungi de zerouri și posibilitatea desincronizării. Concluzia generală poate fi trasă după cum urmează - utilizarea codării pe trei niveluri MLT-3 vă permite să reduceți frecvența de ceas a semnalului liniar și, prin urmare, să creșteți viteza de transmisie.

5. 2.5 Cod puls bipolar

În plus față de codurile potențiale, se folosesc și codurile de impuls, atunci când datele sunt reprezentate de un impuls complet sau o parte din acesta - o margine.

Cel mai simplu caz al acestei abordări este codul pulsului bipolar, în care unul este reprezentat printr-un impuls de o polaritate, iar zero printr-o alta. Fiecare puls durează o jumătate de bătaie (Fig. 5.12). Codul pulsului bipolar este un cod cu trei niveluri. Să luăm în considerare semnalele rezultate atunci când transmitem date folosind codarea bipolară în aceleași cazuri speciale.

Orez. 5.12 Cod puls bipolar

O caracteristică specială a codului este că există întotdeauna o tranziție (pozitivă sau negativă) în centrul bitului. Prin urmare, fiecare bit este etichetat. Receptorul poate extrage un impuls de ceas (stroboscop), care are o rată de repetare a impulsului, din semnalul însuși. Legarea se realizează pe fiecare bit, ceea ce asigură sincronizarea receptorului cu transmițătorul. Astfel de coduri, care conțin un stroboscop, sunt numite autosincronizante. Să luăm în considerare spectrul de semnale pentru fiecare caz (Fig. 5.13). La transmiterea tuturor zerourilor sau unuurilor, frecvența armonicii fundamentale a codului fo=N Hz, care este de două ori mai mare decât armonica fundamentală a codului NRZ și de patru ori mai mare decât armonica fundamentală a codului AMI. La transmiterea alternantelor unu și zero - fo=N/2

Orez. 5.13 Determinarea frecvențelor principale ale spectrului pentru un cod de impuls bipolar.

Acest dezavantaj al codului nu oferă un câștig în viteza de transfer de date și indică clar că codurile pulsate sunt mai lente decât cele potențiale.

De exemplu, pentru a transmite date pe o linie la o viteză de 10 Mbit/s, este necesară o frecvență a semnalului purtător de 10 MHz. La transmiterea unei secvențe de zerouri și unuuri alternative, viteza crește, dar nu mult, deoarece frecvența armonicii fundamentale a codului este fo=N/2 Hz.

Codul pulsului bipolar are un mare avantaj față de codurile anterioare - se autosincronizează.

Codul de impuls bipolar are un spectru larg de semnal și, prin urmare, este mai lent.

Codul pulsului bipolar folosește trei niveluri.

5. 2.6 Codul Manchester

Codul Manchester a fost dezvoltat ca un cod de puls bipolar îmbunătățit. Codul Manchester se referă și la codurile de auto-sincronizare, dar spre deosebire de codul bipolar, acesta are nu trei, ci doar două niveluri, ceea ce asigură o imunitate mai bună la zgomot.

Codul Manchester folosește o diferență de potențial, adică marginea unui impuls, pentru a codifica unii și zerourile. Cu codificarea Manchester, fiecare măsură este împărțită în două părți. Informațiile sunt codificate de potențiale scăderi care apar la mijlocul fiecărui ciclu de ceas. Se intampla asa:

Unul este codificat de o margine de la un nivel de semnal scăzut la unul ridicat, iar un zero este codificat de o margine inversă. La începutul fiecărui ciclu de ceas, poate apărea o scădere a semnalului superior dacă trebuie să reprezentați mai multe uni sau zerouri la rând.

Să luăm în considerare cazuri speciale de codare (secvențe de zerouri și unuuri alternative, toate zerourile, toate unurile), apoi vom determina armonicile fundamentale pentru fiecare dintre secvențe (vezi Fig. 5.14). În toate cazurile, puteți vedea că, cu codificarea Manchester, schimbarea semnalului în centrul fiecărui bit face ușoară izolarea semnalului de ceas. Prin urmare, codul Manchester are proprietăți bune de auto-sincronizare.

Orez. 5.14 Cod Manchester

Auto-sincronizarea face întotdeauna posibilă transmiterea pachetelor mari de informații fără pierderi din cauza diferențelor frecvența ceasului emițător și receptor.

Deci, haideți să determinăm frecvența fundamentală atunci când transmitem doar unu sau numai zerouri.

Orez. 5.15 Determinarea frecvențelor principale ale spectrului pentru codul Manchester.

După cum se poate observa la transmiterea atât a zerourilor, cât și a unuiurilor, nu există o componentă constantă. Frecvența fundamentală fo=NHz, ca și în cazul codării bipolare. Datorită acestui fapt, izolarea galvanică a semnalelor în liniile de comunicație poate fi realizată în cele mai simple moduri, de exemplu, folosind transformatoare de impulsuri. La transmiterea unora și zerouri alternative, frecvența armonicii fundamentale este egală cu fo=N/2Hz.

Astfel, codul Manchester este un cod bipolar îmbunătățit, îmbunătățit prin utilizarea doar a două niveluri de semnal pentru transmiterea datelor, și nu trei, ca în bipolar. Dar acest cod este încă lent în comparație cu NRZI, care este de două ori mai rapid.

Să ne uităm la un exemplu. Să luăm o linie de comunicație cu lățime de bandă pentru transmiterea datelor 100 MHz si viteza 100 Mbit. Dacă mai devreme am determinat rata de date la o anumită frecvență, acum trebuie să determinăm frecvența semnalului la o anumită viteză a liniei. Pe baza acestui fapt, stabilim că pentru a transmite date folosind codul NRZI, este suficient pentru noi un interval de frecvență de la N/4-N/2 - acestea sunt frecvențe de la 25 -50 MHz, aceste frecvențe sunt incluse în lățimea de bandă a liniei noastre. - 100 MHz. Pentru codul Manchester, avem nevoie de un interval de frecvență de la N/2 la N - acestea sunt frecvențe de la 50 la 100 MHz, în acest interval se află principalele armonici ale spectrului de semnal. Pentru codul Manchester, nu satisface lățimea de bandă a liniei noastre și, prin urmare, linia va transmite un astfel de semnal cu distorsiuni mari (un astfel de cod nu poate fi folosit pe această linie).

5.2.7Cod diferențial Manchester.

Cod diferențial Manchester este un tip de codificare Manchester. Folosește mijlocul intervalului de ceas al semnalului liniar doar pentru sincronizare, iar nivelul semnalului se schimbă întotdeauna la acesta. 0 și 1 logic sunt transmise prin prezența sau absența unei modificări a nivelului semnalului la începutul intervalului de ceas, respectiv (Fig. 5.16)

Orez. 5.16 Cod diferențial Manchester

Acest cod are aceleași avantaje și dezavantaje ca și codul Manchester. Dar, în practică, este folosit codul diferenţial Manchester.

Astfel, codul Manchester era folosit foarte activ în rețelele locale (când liniile de mare viteză erau un mare lux pentru o rețea locală), datorită autosincronizării sale și absenței unei componente constante. Este încă utilizat pe scară largă în rețelele de fibră optică și electrice. Cu toate acestea, recent dezvoltatorii au ajuns la concluzia că este mai bine să folosiți codurile potențiale, eliminând deficiențele acesteia folosind așa-numita codificare logica.

5.2.8Cod potențial 2B1Q

Cod 2B1Q- cod potențial cu patru nivele de semnal pentru codificarea datelor. Numele său reflectă esența sa - la fiecare doi biți (2B) transmis într-un ciclu de ceas de un semnal având patru stări (1Q).

Câteva bucăți 00 corespunde potenţialului (-2,5 V), câteva bucăți 01 corespunde potenţialului (-0,833 V), cuplu 11 - potential (+0,833 V), și un cuplu 10 - potential ( +2,5 V).

Orez. 5.17 Cod potențial 2B1Q

După cum se poate vedea în Figura 5.17, această metodă de codare necesită măsuri suplimentare pentru a trata secvențe lungi de perechi de biți identice, deoarece aceasta transformă semnalul într-o componentă constantă. Prin urmare, atunci când transmiteți atât zerouri, cât și unu fo=0Hz Când se alternează cele și zerouri, spectrul semnalului este de două ori mai îngust decât cel al codului NRZ, deoarece la aceeași rată de biți, durata ciclului de ceas se dublează - fo=N/4Hz.

Astfel, folosind codul 2B1Q, puteți transfera date pe aceeași linie de două ori mai repede decât folosind codul AMI sau NRZI. Cu toate acestea, pentru a o implementa, puterea emițătorului trebuie să fie mai mare, astfel încât cele patru niveluri de potențial (-2,5 V, -0,833 V, +0,833 V, +2,5 V) să fie clar distinse de receptor pe fundalul interferenței.

5. 2.9 Cod PAM5

Toate schemele de codificare a semnalului pe care le-am considerat mai sus au fost bazate pe biți. Cu codificarea biților, fiecare bit corespunde unei valori de semnal determinată de logica protocolului.

Cu codificarea octetilor, nivelul semnalului este determinat de doi biți sau mai mulți. Într-un cod cu cinci niveluri PAM 5 Sunt utilizate 5 niveluri de tensiune (amplitudini) și codare pe doi biți. Fiecare combinație are propriul nivel de tensiune. Cu codificarea pe doi biți, sunt necesare patru niveluri pentru a transmite informații (două la a doua putere - 00, 01, 10, 11 ). Transmiterea a doi biți în același timp reduce frecvența semnalului la jumătate. Un al cincilea nivel este adăugat pentru a crea redundanță în codul folosit pentru a corecta erorile. Aceasta oferă o rezervă suplimentară pentru raportul semnal-zgomot.

Orez. 5.18 Cod PAM 5

5. 3. Codare logică

Codare logica aleargă până când codificare fizică.

În stadiul codificării logice nu se mai generează forma semnalelor, dar se elimină dezavantajele metodelor de codificare digitală fizică, precum lipsa sincronizării și prezența unei componente constante. Astfel, în primul rând, secvențele corectate de date binare sunt formate folosind instrumente de codare logică, care sunt apoi transmise prin linii de comunicație folosind metode de codare fizică.

Codarea logică presupune înlocuirea biților informațiilor originale cu o nouă secvență de biți care poartă aceeași informație, dar are și proprietăți suplimentare, de exemplu, capacitatea părții receptoare de a detecta erori în datele primite. Însoțirea fiecărui octet de informații sursă cu un bit de paritate este un exemplu de metodă de codificare logică foarte frecvent utilizată atunci când se transmit date folosind modemuri.

Există două metode de codare logică:

Coduri redundante

Scurtă.

5. 3.1 Coduri redundante

Coduri redundante se bazează pe împărțirea secvenței inițiale de biți în bucăți, adesea numite simboluri. Fiecare caracter original este apoi înlocuit cu unul nou care are mai mulți biți decât originalul. Un exemplu clar de cod redundant este codul logic 4V/5V.

Cod logic 4V/5V înlocuiește caracterele originale de 4 biți cu caractere de 5 biți. Deoarece simbolurile rezultate conțin biți redundanți, numărul total de combinații de biți din ele este mai mare decât în ​​cele originale. Astfel, o schemă pe cinci biți produce 32 (2 5) caractere alfanumerice din două cifre având o valoare zecimală de la 00 la 31. În timp ce datele originale pot conține doar patru biți sau 16 (2 4) caractere.

Prin urmare, în codul rezultat puteți selecta 16 astfel de combinații care nu conțin un număr mare de zerouri și puteți număra restul coduri interzise (încălcarea codului).În acest caz, secvențele lungi de zerouri sunt întrerupte, iar codul devine auto-sincronizant pentru orice date transmise. De asemenea, componenta constantă dispare, ceea ce înseamnă că spectrul semnalului se îngustează și mai mult. Dar această metodă reduce capacitatea utilă a liniei, deoarece unitățile redundante de informații despre utilizator nu sunt transportate și doar „ocupă timp de antenă”. Codurile redundante permit receptorului să recunoască biții corupti. Dacă receptorul primește un cod ilegal, înseamnă că semnalul a fost distorsionat pe linie.

Deci, să ne uităm la lucru cod logic 4V/5V. Semnalul convertit are 16 valori pentru transferul de informații și 16 valori redundante. În decodorul receptorului, cinci biți sunt decodați ca semnale de informații și de serviciu.

Pentru semnalele de serviciu sunt alocate nouă simboluri, șapte simboluri sunt excluse.

Combinațiile cu mai mult de trei zerouri sunt excluse (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000 ) . Astfel de semnale sunt interpretate prin simbol Vși echipa de recepție ÎNCĂLCARE- eșec. Comanda indică o eroare din cauza interferențelor mari sau a defecțiunii transmițătorului. Singura combinație de cinci zerouri (00 - 00000 ) se referă la semnale de serviciu, înseamnă simbol Q si are statutul LINIȘTE- fără semnal pe linie.

Această codificare a datelor rezolvă două probleme - sincronizarea și îmbunătățirea imunității la zgomot. Sincronizarea are loc prin eliminarea secvențelor de mai mult de trei zerouri, iar receptorul de date obține o imunitate ridicată la zgomot pe un interval de cinci biți.

Prețul acestor avantaje cu această metodă de codificare a datelor este o reducere a vitezei de transmisie Informatii utile. De exemplu, ca urmare a adăugării unui bit redundant la patru biți de informații, eficiența utilizării benzii de frecvență în protocoalele cu cod MLT-3și codificarea datelor 4B/5B scade în consecință cu 25%.

Schema de codare 4V/5V prezentate în tabel.

Deci, conform acestui tabel, codul este generat 4V/5V, este apoi transmis pe linie folosind codificare fizică folosind una dintre metodele de codificare potențiale sensibile numai la secvențe lungi de zerouri - de exemplu, folosind codul digital NRZI.

Simbolurile codului 4B/5B, lungi de 5 biți, garantează că, indiferent de modul în care sunt combinate, mai mult de trei zerouri la rând nu pot apărea pe linie.

Scrisoare ÎNîn numele codului înseamnă că semnalul elementar are 2 stări - din engleză binar- binar. Există, de asemenea, coduri cu trei stări de semnal, de exemplu, în cod 8V/6T Pentru a codifica 8 biți de informații sursă, se folosește un cod de 6 semnale, fiecare dintre ele având trei stări. Redundanța codului 8V/6T mai mare decât codul 4V/5V, deoarece pentru 256 de coduri sursă există 3 6 = 729 simboluri rezultate.

După cum am spus, codificarea logică are loc înainte de codificarea fizică, prin urmare, este realizată de echipamente la nivel de legătură de rețea: adaptoare de rețea și unități de interfață ale comutatoarelor și routerelor. Pentru că, după cum ați văzut, utilizarea unui tabel de căutare este o operațiune foarte simplă, astfel încât metoda de codare prin redundanță logică nu complică cerințele funcționale pentru acest echipament.

Singura cerință este ca pentru a asigura o anumită capacitate de linie, un transmițător care utilizează un cod redundant trebuie să funcționeze la o frecvență de ceas mai mare. Deci, pentru a transmite coduri 4V/5V cu viteza 100 Mb/s transmițătorul trebuie să funcționeze la o frecvență de ceas 125 MHz. În acest caz, spectrul semnalului de pe linie se extinde în comparație cu cazul în care un cod pur, neredundant este transmis de-a lungul liniei. Cu toate acestea, spectrul codului potențial redundant se dovedește a fi mai îngust decât spectrul codului Manchester, ceea ce justifică o etapă suplimentară de codificare logică, precum și funcționarea receptorului și emițătorului la o frecvență de ceas crescută.

Astfel, putem trage următoarea concluzie:

În principal pentru rețele locale mai simplu, mai fiabil, de calitate superioară, mai rapid - utilizați codificarea logică a datelor folosind coduri redundante, care vor elimina secvențele lungi de zerouri și vor asigura sincronizarea semnalului, apoi utilizați cod digital rapid pentru transmiterea la nivel fizic NRZI, mai degrabă decât utilizarea unui dispozitiv lent, dar cu auto-sincronizare pentru transmiterea datelor fără codificare logică prealabilă Codul Manchester.

De exemplu, pentru a transmite date pe o linie cu un debit de 100M biți/s și o lățime de bandă de 100 MHz, codul NRZI necesită frecvențe de 25 - 50 MHz, aceasta fără codare 4V/5V. Și dacă îl folosești pentru NRZI De asemenea, codificare 4V/5V, acum banda de frecvență se va extinde de la 31,25 la 62,5 MHz. Dar, cu toate acestea, acest interval încă „se încadrează” în lățimea de bandă a liniei. Iar pentru codul Manchester, fără utilizarea vreunei codări suplimentare, sunt necesare frecvențe de la 50 la 100 MHz, iar acestea sunt frecvențele semnalului principal, dar nu vor mai fi transmise de o linie de 100 MHz.

5. 3.2 Amestecare

O altă metodă de codificare logică se bazează pe „amestecarea” preliminară a informațiilor originale, astfel încât probabilitatea de apariție a unor și zerouri pe linie să devină apropiată.

Sunt apelate dispozitivele sau blocurile care efectuează o astfel de operație scramblers (scramble - dump, asamblare dezordonată).

La încurcătură datele sunt amestecate conform unui anumit algoritm, iar receptorul, după ce a primit datele binare, le transmite către descifrator, care restabilește secvența inițială de biți.

În acest caz, biții în exces nu sunt transmiși pe linie.

Esența amestecării este pur și simplu o modificare bit cu bit a fluxului de date care trece prin sistem. Aproape singura operațiune folosită în scramblere este XOR - „SAU exclusiv pe biți”, sau mai spun ei - plus prin modulul 2. Când se adună două prin OR exclusiv, cea mai mare este eliminată și rezultatul este scris ca 0.

Metoda de amestecare este foarte simplă. Mai întâi vin cu un scrambler. Cu alte cuvinte, ei vin cu un raport pentru a amesteca biții din secvența originală folosind „SAU exclusiv”. Apoi, conform acestei relații, valorile anumitor biți sunt selectate din secvența curentă de biți și adăugate împreună XORîntre ei. În acest caz, toți biții sunt deplasați cu 1 bit, iar valoarea nou primită ("0" sau "1") este plasată în bitul cel mai puțin semnificativ eliberat. Valoarea care a fost în bitul cel mai semnificativ înainte de schimbare este adăugată la secvența de codificare, devenind următorul bit. Această secvență este apoi emisă în linie, unde, folosind metode de codare fizică, este transmisă la nodul receptor, la intrarea căruia această secvență este decriptată pe baza raportului invers.

De exemplu, un scrambler poate implementa următoarea relație:

Unde Bi- cifra binară a codului rezultat obținut la al i-lea ciclu de ceas al scrambler-ului, Ai- cifra binară a codului sursă care ajunge la al-lea ciclu de ceas la intrarea codificatorului, B i-3 și B i-5- cifre binare ale codului rezultat, obținute în ciclurile de ceas anterioare ale scrambler-ului, respectiv cu 3 și 5 cicluri de ceas mai devreme decât ciclul de ceas curent; - operație OR exclusivă (adăugare modulo 2).

Acum să definim o secvență codificată, de exemplu, pentru o astfel de secvență inițială 110110000001 .

Scrambler-ul definit mai sus va produce următorul cod de rezultat:

B 1 = A 1 = 1 (primele trei cifre ale codului rezultat vor coincide cu cel original, deoarece încă nu există cifre anterioare necesare)

Astfel, secvența va apărea la ieșirea scrambler-ului 110001101111 . Care nu conține succesiunea de șase zerouri prezente în codul sursă.

După ce primește secvența rezultată, receptorul o transmite decriptorului, care reconstruiește secvența originală pe baza relației inverse.

Există diverși alți algoritmi de amestecare, ei diferă prin numărul de termeni care dau cifra de cod rezultată și schimbarea dintre termeni.

Principala problemă cu codificarea bazată pe scramblers - sincronizarea dispozitivelor de transmisie (codificare) și recepție (decodare). Dacă chiar și un bit este omis sau inserat incorect, toate informațiile transmise se pierd ireversibil. Prin urmare, în sistemele de codare bazate pe scrambler, se acordă o mare atenție metodelor de sincronizare .

În practică, o combinație a două metode este de obicei utilizată în aceste scopuri:

a) adăugarea de biți de sincronizare la fluxul de informații care sunt cunoscuți în prealabil de partea de recepție, ceea ce îi permite, dacă un astfel de bit nu este găsit, să înceapă în mod activ căutarea sincronizării cu emițătorul;

b) utilizarea unor generatoare de impulsuri temporale de înaltă precizie, care permit, în momentele de pierdere a sincronizării, decodarea biților de informație recepționați „din memorie” fără sincronizare.

Mai sunt metode simple secvențe de combatere a unităților, clasificate și ca scrabling.

Pentru a îmbunătăți codul IMA bipolar se folosesc două metode, bazate pe distorsionarea artificială a succesiunii de zerouri cu caractere interzise.

Orez. 5. 19 coduri B8ZS și HDB3

Această figură arată utilizarea metodei B8ZS (bipolar cu înlocuire cu 8 zerouri) si metoda HDB3 (bipolar de înaltă densitate 3-zero) pentru a corecta codul AMI. Codul sursă este format din două secvențe lungi de zerouri (8 în primul caz și 5 în al doilea).

Cod B8ZS corectează numai secvențe formate din 8 zerouri. Pentru a face acest lucru, după primele trei zerouri, în locul celor cinci zerouri rămase, el introduce cinci cifre: V-1*-0-V-1*.V aici desemnează un semnal al unei unități care este interzisă pentru un anumit ciclu de polaritate, adică un semnal care nu schimbă polaritatea unității anterioare, 1 * - semnalul unității este de polaritatea corectă, iar semnul asterisc marchează faptul că în codul sursă în acest ciclu de ceas nu a existat o unitate, ci un zero. Ca rezultat, la 8 cicluri de ceas, receptorul observă 2 distorsiuni - este foarte puțin probabil ca acest lucru să se fi întâmplat din cauza zgomotului de linie sau a altor erori de transmisie. Prin urmare, receptorul consideră astfel de încălcări ca fiind o codificare a 8 zerouri consecutive și, după recepție, le înlocuiește cu cele 8 zerouri originale.

Codul B8ZS este construit în așa fel încât componenta sa constantă să fie zero pentru orice succesiune de cifre binare.

Cod HDB3 corectează orice 4 zerouri consecutive din secvența originală. Regulile pentru generarea codului HDB3 sunt mai complexe decât codul B8ZS. Fiecare patru zerouri sunt înlocuite cu patru semnale, în care există un semnal V. Pentru a suprima componenta DC, polaritatea semnalului V alternează cu înlocuiri succesive.

În plus, pentru înlocuire sunt utilizate două modele de coduri cu patru cicluri. Dacă înainte de înlocuire sursă conținea un număr impar de uni, apoi se folosește secvența 000V, iar dacă numărul de unități a fost par - secvența 1*00V.

Astfel, utilizarea codării logice împreună cu codarea potențială oferă următoarele avantaje:

Codurile candidate îmbunătățite au o lățime de bandă destul de îngustă pentru orice secvențe de unu și zero care apar în datele transmise. Drept urmare, codurile obținute din potențial prin codificare logică au un spectru mai îngust decât Manchester, chiar și la o frecvență de ceas crescută.

Fizic stratul se ocupă cu transmiterea efectivă a biților bruti peste

canal de comunicare.

Transferul de date în rețelele de calculatoare de la un computer la altul se realizează secvenţial, bit cu bit. Din punct de vedere fizic, biții de date sunt transmisi prin legături de date sub formă de semnale analogice sau digitale.

Setul de mijloace (linii de comunicație, echipamente de transmisie și recepție a datelor) utilizate pentru transmiterea datelor în rețelele de calculatoare se numește canal de transmisie a datelor. În funcție de forma informațiilor transmise, canalele de transmisie a datelor pot fi împărțite în analogice (continue) și digitale (discrete).

Deoarece echipamentele de transmisie și recepție a datelor funcționează cu date în formă discretă (adică, semnalele electrice discrete corespund unora și zerourilor de date), atunci când sunt transmise prin canal analogic este necesară conversia datelor discrete în analog (modulație).

La primirea unor astfel de date analogice, este necesară o conversie inversă - demodulare. Modulare/demodulare – procese de conversie informatii digitale la semnale analogice și invers. În timpul modulării, informația este reprezentată de un semnal sinusoidal al frecvenței pe care o transmite bine canalul de transmisie a datelor.

Metodele de modulare includ:

· modulație de amplitudine;

· modulația de frecvență;

· modularea fazei.

Când se transmit semnale discrete printr-un canal de date digital, se utilizează codificarea:

· potențial;

· pulsat.

Astfel, codarea potențialului sau a impulsurilor este aplicată pe canale Calitate superioară, iar modularea bazată pe semnale sinusoidale este de preferat în cazurile în care canalul introduce distorsiuni puternice în semnalele transmise.

Modulația este de obicei utilizată în rețelele cu zonă extinsă pentru a transmite date prin legături telefonice analogice, care au fost concepute pentru a transporta voce în formă analogică și, prin urmare, nu sunt potrivite pentru transmisia directă a impulsurilor.

În funcție de metodele de sincronizare, canalele de transmisie a datelor ale rețelelor de calculatoare pot fi împărțite în sincrone și asincrone. Sincronizarea este necesară astfel încât nodul de transmitere a datelor să poată transmite un anumit semnal către nodul de recepție, astfel încât nodul de primire să știe când să înceapă să primească datele de intrare.

Transmisia de date sincronă necesită o linie de comunicație suplimentară pentru a transmite impulsurile de ceas. Transmisia biților de către stația de transmisie și recepția lor de către stația de recepție se realizează în momentele apariției impulsurilor de ceas.

Pentru transferul asincron de date, nu este necesară nicio linie de comunicație suplimentară. În acest caz, transmisia datelor se realizează în blocuri de lungime fixă ​​(octeți). Sincronizarea se realizează prin biți suplimentari (biți de pornire și biți de oprire), care sunt transmiși înainte și după octetul transmis.

La schimbul de date între nodurile rețelei de calculatoare, sunt utilizate trei metode de transfer de date:

transmisie simplex (unidirecțională) (televiziune, radio);

semi-duplex (recepția/transmiterea informațiilor se realizează alternativ);

duplex (bidirecțional), fiecare nod transmite și primește simultan date (de exemplu, conversații telefonice).