Обнаружение и коррекция ошибок

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 27Следующая ⇒

Надежную передачу информации обеспечивают различные методы. Более эффективным подходом, чем повторная передача пакетов, является использование самокорректирующихся кодов, которые позволяют не только обнаруживать, но и исправлять ошибки в принятом кадре.

Методы обнаружения ошибок

Методы обнаружения ошибок основаны на передаче в составе блока данных избыточной служебной информации, по которой можно судить с некоторой степенью вероятности о достоверности принятых данных.

Избыточную служебную информацию принято называть контрольной суммой (Frame Check Sequence, FCS). Контрольная сумма вычисляется как функция от основной информации, причем не обязательно путем суммирования. Принимающая сторона повторно вычисляет контрольную сумму кадра по известному алгоритму и в случае ее совпадения с контрольной суммой, вычисленной передающей стороной, делает вывод о том, что данные были переданы через сеть корректно.

Распространенные алгоритмы вычисления контрольной суммы:

Контроль по паритету

Метод заключается в суммировании по модулю 2 всех битов контролируемой информации. Таким образом, для информации, состоящей из нечетного числа единиц, контрольная сумма всегда равна 1, а при четном числе единиц — 0. Результат суммирования также представляет собой один дополнительный бит данных, который пересылается вместе с контролируемой информацией. При этом двойная ошибка будет неверно принята за корректные данные. Применяется в основном для малых порций информации – байтов. Степень избыточности 1/8. Практически не применяется в компьютерных сетях.

Циклический избыточный контроль (Cyclic Redundancy Check, CRC) является в настоящее время наиболее популярным методом контроля. Метод основан на рассмотрении исходных данных в виде одного многоразрядного двоичного числа. Например, кадр стандарта Ethernet, состоящий из 1024 байт, будет рассматриваться как одно число, состоящее из 8192 бит. Контрольной информацией считается остаток от деления этого числа на известный делитель R. Обычно в качестве делителя выбирается семнадцати- или тридцатитрехразрядное число, чтобы остаток от деления имел длину 16 разрядов (2 байт) или 32 разряда (4 байт). При получении кадра данных снова вычисляется остаток от деления на тот же делитель R, но при этом к данным кадра добавляется и содержащаяся в нем контрольная сумма. Если остаток от деления на R равен нулю, то делается вывод об отсутствии ошибок в полученном кадре, в противном случае кадр считается искаженным.

Этот метод обладает более высокой вычислительной сложностью, но его диагностические возможности гораздо выше, чем у методов контроля по паритету. Метод CRC обнаруживает все одиночные ошибки, двойные ошибки и ошибки в нечетном числе битов. Метод обладает также невысокой степенью избыточности. Например, для кадра Ethernet размером 1024 байт контрольная информация длиной 4 байт составляет только 0, 4 %.

Методы коррекции ошибок

Техника кодирования, которая позволяет приемнику не только понять, что присланные данные содержат ошибки, но и исправить их, называется прямой коррекцией ошибок (Forward Error Correction, FEC). Коды, которые обеспечивают прямую коррекцию ошибок, требуют введения большей избыточности в передаваемые данные, чем коды, которые только обнаруживают ошибки.

Мультиплексирование и коммутация

Методы кодирования и коррекции ошибок позволяют создать в некоторой среде, например в медных проводах кабеля, линию связи. Для создания пользовательского канала коммутаторы первичных сетей должны поддерживать какую- либо технику мультиплексирования и коммутации. В настоящее время для мультиплексирования абонентских каналов используются:

· частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing, FDM);

· волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM).

· временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing, TDM);

· множественный доступ с кодовым разделением (Code Division Multiple Access, CDMA).

Метод TDM используется при коммутации как каналов, так и пакетов. Методы FDM, WDM и CDMA пригодны исключительно для коммутации каналов. Метод CDMA применяется только при беспроводной передаче.

Коммутация каналов на основе методов FDM и WDM

Техника частотного мультиплексирования (FDM) заключается в выделении каждому соединению своего собственного диапазона частот в общей полосе пропускания линии связи. Данные, передаваемые в канале, модулируются. Мультиплексирование выполняется с помощью смесителя частот, а демультплексирование — с помощью узкополосного фильтра, ширина которого равна ширине диапазона канала.

В методе волнового мультиплексирования (WDM) используется тот же принцип частотного разделения каналов, но только в другой области электромагнитного спектра. Информационным сигналом является не электрический ток и не радиоволны, а свет. Для организации WDM-каналов в волоконно-оптическом кабеле используются волны инфракрасного диапазона длиной от 850 до 1565 нм, что соответствует частотам от 196 до 350 ТГц.

В магистральном канале обычно мультиплексируется несколько спектральных каналов — до 16, 32, 40, 80 или 160, причем, начиная с 16 каналов, такая техника мультиплексирования называется уплотненным волновым мультиплексированием (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM).

Сети FDM обычно обеспечивают на магистральных каналах одновременную передачу до 600 разговоров, что соответствует суммарной скорости в 36 Мбит/с. Сети DWDM обеспечивают общую пропускную способность до сотен гигабитов и даже нескольких терабитов в секунду.

Принцип временного мультиплексирования (TDM) заключается в выделении канала каждому соединению на определенный период времени. Применяются два типа временного мультиплексирования — асинхронный и синхронный.

При асинхронном режиме между различными информационными потоками нет синхронизации, каждый пользователь пытается занять канал тогда, когда у него возникает потребность в передаче информации.

При синхронном режиме доступ всех информационных потоков к каналу синхронизируется таким образом, чтобы каждый информационный поток периодически получал канал в свое распоряжение на фиксированный промежуток времени.

Аппаратура TDM-сетей — мультиплексоры, коммутаторы, демультиплексоры — работает в режиме разделения времени, поочередно обслуживая в течение цикла своей работы все абонентские каналы.

Контрольные вопросы:

1. Расскажите про модуляцию при передаче аналоговых сигналов?

2. Импульсно-кодовая модуляция?

3. Расскажите про популярные методы дискретного кодирования?

4. Расскажите об общих алгоритмах компрессии данных?

5. Методы обнаружения ошибок?

6. Что используется для мультиплексирования абонентских каналов?

Лекция 9. Беспроводная передача данных. Беспроводная среда передачи. Беспроводные системы. Технология широкополосного сигнала.

План:

1. Беспроводная линия связи

2. Лицензирование

3. Типы спутниковых систем

4. Технология широкополосного сигнала

5. Контрольные вопросы

Беспроводная линия связи

Фиксированная беспроводная связь - взаимодействующие узлы постоянно располагаются в пределах небольшой территории. Фиксированная беспроводная связь применяется вместо проводной, когда по какой-то причине невозможно или невыгодно использовать кабельные линии связи. Начиная с середины 90-х годов достигла необходимой зрелости и технология мобильных компьютерных сетей (IEEE 802.11). Это дало возможность строить мобильные сети Ethernet независимо от производителя оборудования.

Развитие технологии мобильных телефонных сетей привело к тому, что эти сети стали широко использоваться для доступа в Интернет.

Беспроводная линия связи

Беспроводная линия связи строится в соответствии с достаточно простой схемой (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Беспроводная линия связи

Каждый узел оснащается антенной, которая одновременно является передатчиком и приемником электромагнитных волн. Электромагнитные волны распространяются в атмосфере или вакууме со скоростью 3х10⁸ м/с.

В зависимости от типа антенны возможно направленное (параболическая антенна) и ненаправленное (изотропная антенна) распространение

Пространство заполняемое электромагнитными волнами может служить разделяемой средой. Такое пространство в отличие от кабеля является общедоступным.

Кроме того, проводная среда строго определяет направление распространения сигнала в пространстве, а беспроводная среда является всенаправленной.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒