Искажения сигналов в линиях связи

Искажения сигналов в ЛС обусловлены хаотическим изменением коэффициента передачи физической среды, в которой распространяется сигнал. Изменения коэффициента проявляется в флуктуациях амплитуды и фазы в точке приема. В КВ и УКВ диапазонах частот возникают искажения сигналов в виде замираний, обусловленных многолучевостью распространения сигналов. Обычно такие искажения называют мультипликативной помехой. В этом случае радиосигнал представляется в виде произведения

x(t)=m(t)S(t)

передаваемого сигнала S(t), и помехи m(t).

В общем случае на полезный сигнал воздействуют аддитивная и мультипликативная помехи.

Речевые сообщения и методы их преобразования

Речь - непрерывный нестационарный случайный процесс, образованный следующими друг за другом звуками.

Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки, полость рта и носа. Спектральная плотность речевого процесса S(t), определенная экспериментально, представлена на рисунке 1.

Она достигает максимального значения на частоте 500 Гц. Ширина спектра на уровне 0, 5 составляет примерно 3 КГц (DF=3400-3100) для служебной связи. В радиовещании художественных программ (КВ) – 50-4500 Гц, в УКВ спектр ТЛФ КС – 30-10000 Гц.

Возможные способы передачи речи делятся на:

· непосредственную передачу речевого сигнала;

· передача с предварительным преобразованием речевого сигнала.

Непосредственная передача речевого сообщения может осуществляться по аналоговым, импульсным и цифровым каналам. В аналоговых КС сигналом является гармоническое колебание, один из параметров которого (амплитуда, частота, фаза) изменяется по закону речевого сообщения. При передаче речевых сообщений по импульсным КС по закону речевого процесса изменяются параметры радиоимпульсов (амплитуда, длительность и время появления). В цифровых КС непрерывные речевые сообщения передаются с помощью цифровых сигналов.

Передача с предварительным преобразованием речевого сигнала осуществляется по каналам связи, имеющим физические ограничения, в частности малую полосу пропускания (скорость передачи информации). Для этого аналоговый сигнал предварительно искажается в основном двумя путями:

· путем непосредственной компрессии (сжатия по амплитуде, частоте или длительности передачи звуков);

· > на основе методов функционального преобразования, а затем, на приемной стороне, восстанавливается. Последний подход широко используется в современных сотовых сетях связи.

 

41. Технология FDDI. Основные характеристики и особенности метода доступа FDDI.

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)- оптоволоконный интерфейс распреде­ленных данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи дан­ных является волоконно-оптический кабель.

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совер­шенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в каче­стве наиболее приоритетных следующие цели:

· повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;

· повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;

· максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков.

 

42. Технология ISDN.

ISDN (англ. Integrated Services Digital Network) — цифровая сеть с интеграцией служб. Позволяет совместить услуги телефонной связи и обмена данными.

Основное назначение ISDN — передача данных со скоростью до 64 кбит/с по абонентской проводной линии и обеспечение интегрированных телекоммуникационных услуг (телефон, факс, и пр.). Использование для этой цели телефонных проводов имеет два преимущества: они уже существуют и могут использоваться для подачи питания на терминальное оборудование.

В стандартах ISDN определяются базовые типы каналов, из которых формируются различные пользовательские интерфейсы.

Тип	Полоса	Описание
A	—	Аналоговая телефонная линия, 4кГц.
B	64 кб/с	Передача данных или 1 телефонная линия (1 поток оцифрованного звука)
C	8/16 кб/с	Передача данных
D	16/64 кб/с	Канал внеканальной сигнализации (управление другими каналами)
E	64 кб/с	Внутренняя сигнализация ISDN
H0	384 кб/с	Передача данных
H10	1472 кб/с	Передача данных
H11	1536 кб/с	Передача данных
H12	1920 кб/с	Передача данных

В большинстве случаев применяются каналы типов B и D.

 

43. Амплитудно–частотная характеристика, полоса пропускания и затухание в линиях связи. Различие между бодом и битом.

Амплитудно-частотная характеристика (рис. 2.7) показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды в этой характеристике часто используют также такой параметр сигнала, как его мощность.

Полоса пропускания (bandwidth) - это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала ко входному превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0, 5. То есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений. Знание полосы пропускания позволяет получить с некоторой степенью приближения тот же результат, что и знание амплитудно-частотной характеристики. Как мы увидим ниже, ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи. Именно этот факт нашел отражение в английском эквиваленте рассматриваемого термина (width - ширина).

Затухание (attenuation) определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. Таким образом, затухание представляет собой одну точку из амплитудно-частотной характеристики линии. Часто при эксплуатации линии заранее известна основная частота передаваемого сигнала, то есть та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать затухание на этой частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по линии сигналов. Более точные оценки возможны при знании затухания на нескольких частотах, соответствующих нескольким основным гармоникам передаваемого сигнала.

Информационная скорость измеряется в битах в секунду и в общем случае не совпадает со скоростью в бодах. Она может быть как выше, так и ниже скорости изменения информационного параметра, измеряемого в бодах. Это соотношение зависит от числа состояний сигнала. Например, если сигнал имеет более двух различимых состояний, то при равных тактах и соответствующем методе кодирования информационная скорость в битах в секунду может быть выше, чем скорость изменения информационного сигнала в бодах.

 

44. Отказоустойчивость и физический уровень технологии FDDI

Как уже отмечалось, для обеспечения отказоустойчивости в стандарте FDDI предусмотрено создание двух оптоволоконных колец — первичного и вторичного. В стандарте FDDI определены два типа конечных узлов — станции иконцентраторы. Для подключения станций и концентраторов к сети может быть использован один из двух возможных способов.

q Двойное подключение (Dual Attachment, DA) — одновременное подключение к первичному и вторичному кольцам. Станция и концентратор, подключенные таким способом, называются соответственно станцией двойного подключения (Dual Attachment Station, DAS) и концентратором двойного подключения (Dual Attachment Concentrator, DAC).

q Одиночное подключение (Single Attachment, SA) — подключение только к первичному кольцу. Станция и концентратор, подключенные данным способом, называются соответственно станцией одиночного подключения (Single Attachment Station, SAS) и концентратором одиночного подключения (Single Attachment Concentrator, SAC).

Рис. 2 иллюстрирует соответствие стека протоколов технологии FDDI семиуровневой модели OSI. FDDI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (MAC) канального уровня. Как и во многих других технологиях локальных сетей, в технологии FDDI используется протокол подуровня управления логическим каналом LLC.

 

 

45. Дайте краткое описание функции каждого уровня модели OSI

Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию (рис. 1) разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:

· горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах

· вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.

Модель OSI
Уровень (layer)	Тип данных (PDU[1])	Функции	Примеры
Host layers	7. Прикладной (application)	Данные	Доступ к сетевым службам	HTTP, FTP, SMTP
6. Представительский (представления) (presentation)	Представление ишифрование данных	ASCII, EBCDIC, JPEG
5. Сеансовый (session)	Управление сеансом связи	RPC, PAP
4. Транспортный (transport)	Сегменты(segment)	Прямая связь между конечными пунктами и надежность	TCP, UDP
Media layers	3. Сетевой (network)	Пакеты(packet)/ Дейтаграммы(datagram)	Определение маршрута и логическая адресация	IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk
2. Канальный (data link)	Биты (bit)/ Кадры (frame)	Физическая адресация	PPP, IEEE 802.2, L2TP, ARP
1. Физический (physical)	Биты (bit)	Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными	DSL, USB

46. Связь между пропускной способностью и ее полосой пропускания.

Связь между полосой пропускания линии и ее пропускной способностью вне зависимости от принятого способа физического кодирования установил Клод Шеннон:

C = Flog₂(1+P_c/P_ш)

Здесь С — пропускная способность линии в битах в секунду, F — ширина полосы пропускания линии в герцах, Р_с — мощность сигнала, Р_ш — мощность шума.

Из этого соотношения следует, что теоретического предела пропускной способности линии с фиксированной полосой пропускания не существует. Однако на практике такой предел имеется. Действительно, повысить пропускную способность линии можно за счет увеличения мощности передатчика или же уменьшения мощности шума (помех) в линии связи.

Близким по сути к формуле Шеннона является другое соотношение, полученное Найквистом, которое также определяет максимально возможную пропускную способность линии связи, но без учета шума в линии:

С = 2Flog₂М

Здесь М — количество различимых состояний информационного параметра.

Если сигнал имеет два различимых состояния, то пропускная способность равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи (рис. 1 а). Если же в передатчике используется более двух устойчивых состояний сигнала для кодирования данных, то пропускная способность линии повышается, так как за один такт работы передатчик передает несколько битов исходных данных, например 2 бита при наличии четырех различимых состояний сигнала

 

 

47. Формулы Клод Шеннона и Найквиста.

Связь между полосой пропускания линии и ее пропускной способностью вне зависимости от принятого способа физического кодирования установил Клод Шеннон:

C = Flog₂(1+P_c/P_ш)

Здесь С — пропускная способность линии в битах в секунду, F — ширина полосы пропускания линии в герцах, Р_с — мощность сигнала, Р_ш — мощность шума.

Из этого соотношения следует, что теоретического предела пропускной способности линии с фиксированной полосой пропускания не существует. Однако на практике такой предел имеется. Действительно, повысить пропускную способность линии можно за счет увеличения мощности передатчика или же уменьшения мощности шума (помех) в линии связи.

Близким по сути к формуле Шеннона является другое соотношение, полученное Найквистом, которое также определяет максимально возможную пропускную способность линии связи, но без учета шума в линии:

С = 2Flog₂М

Здесь М — количество различимых состояний информационного параметра.

Если сигнал имеет два различимых состояния, то пропускная способность равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи (рис. 1 а). Если же в передатчике используется более двух устойчивых состояний сигнала для кодирования данных, то пропускная способность линии повышается, так как за один такт работы передатчик передает несколько битов исходных данных, например 2 бита при наличии четырех различимых состояний сигнала

48. Технология Fast Ethernet. Основные характеристики, отличия от Ethernet.

Fast Ethernet — общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с.

Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet IEEE 802.3u и их основные характеристики

Физический интерфейс	100Base-FX	100Base-TX	100Base-T4***
Порт устройства	Duplex SC	RJ-45	RJ-45
Среда передачи	Оптическое волокно	Витая пара UTP Cat.5 (5e)	Витая пара UTP Cat. 3, 4, 5
Сигнальная схема	4B/5B	4B/5B	8B/6T
Битовое кодирование	NRZI	MLT-3
Число витых пар/волокон	2 волокна	2 витых пары	4 витых пары
Протяженность сегмента*	До 412 м (МмВ), до 2 км, дуплекс (МмВ)**, до 100 км (ОмВ)***	До 100 м	До 100 м

1. ОмВ -- одномодовое оптоволокно, МмВ -- многомодовое оптоволокно.

2. Расстояние может быть достигнуто только при дуплексном режиме связи.

3. В нашей стране распространения не получил ввиду принципиальной невозможности поддержки дуплексного режима передачи.

Различия и сходства с Ethernet:

· сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet;

· сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;

· сохранение звездообразной топологии сетей;

· поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и волоконно-оптического кабеля.

49. Модемы. Основные функции и применение.

Моде́ м — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации.

Модулятор в модеме изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (может быть ПК).

Модемы широко применяются для связи компьютеров через телефонную сеть, кабельную сеть, радиоволны.

Модемы различаются по исполнению (внешние или внутренние), по принципу работы (аппаратные или программные), по типу сети, к которой производится подключение, а также по поддерживаемым протоколам передачи данных.

Наибольшее распространение получили внутренние программные, внешние аппаратные и встроенные модемы.

 

50. Помехоустойчивость и достоверность передачи данных по линиям связи.

Помехоустойчивость линии определяет способность линии противостоять влиянию помех, создаваемых во внешней среде или на внутренних проводниках самого кабеля. Помехоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а также от средств экранирования и подавления помех самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические линии, мало чувствительные к внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшения помех, создаваемых внешними электромагнитными полями, проводники экранируют и/или скручивают.

Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Еггог Rate, BER). Величина BER для линий связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной

передачей искаженных кадров) составляет, как правило, 10-4-10-6, в оптоволоконных линиях связи — 10-9. Например, значение достоверности передачи данных в 10-4 говорит о том, что в среднем из 10 000 бит искажается значение одного бита.

 

51. Правило построения сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей (концентраторов)

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

n ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с DTE;

n ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;

n ограничения на максимальный диаметр сети;

n ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

 

В качестве DTE (Data Terminal Equipment) может выступать любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и другие подобные устройства. Отличительной особенностью DTE является то, что он вырабатывает новый кадр для разделяемого сегмента. Порт повторителя не является DTE, так как он побитно повторяет уже появившийся в сегменте кадр. В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько DTE подключается к портам повторителя, образуя сеть звездообразной топологии.

52. Маршрутизаторы. Основные функции и применение

Маршрутизатор – это устройство сетевого уровня эталонной модели OSI, использующее одну или более метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основании информации сетевого уровня.

Маршрутизатор (Router) образует логические сегменты сети посредством адресации и более эффективно изолирует трафик отдельных частей сети друг от друга.

Маршрутизаторы имея большую информацию о маршрутах, обходят более медленные или неисправные каналы связи.

¢ Маршрутизаторы направляют к конкретным устройствам. Но они более медленные, так как должны вычислять и адрес сети, и адрес устройства.

¢ Маршрутизаторы большей степени защищают сеть, они могут использоваться в качестве брандмауэров.

¢ Продвижение пакетов осуществляется на основе таблиц маршрутизации.

Каждый маршрутизатор имеет собственную таблицу маршрутизации, определяющую один шаг многошагового процесса перемещения пакета по сети.

Маршрутизаторы могут осуществлять фильтрацию как по аппаратному адресу (МАС-адресу), так и по сетевому адресу (IP-адресу).

 

53. Технология широкополосного абонентского доступа xDSL в сеть Интернет.

хDSL — семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

 

Технологии хDSL появились в середине 90-х годов как альтернатива цифровому абонентскому окончанию ISDN.

 

В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL. Технологии хDSL позволяют передавать данные со скоростями, значительно превышающими те скорости, которые доступны даже лучшим аналоговым и цифровым модемам. Эти технологии поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу данных и видеосигналов, создавая при этом значительные преимущества как для абонентов, так и для провайдеров. Многие технологии хDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре. Существующие типы технологий хDSL различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных.

 

Совершенствование xDSL оборудования и процесс осознания, накопившегося за последние годы опыта его эксплуатации привели к тому, что производители и провайдеры стали задумываться над поиском новых концепций построения систем широкополосного абонентского доступа. Процесс существенно ускорился с появлением новых технологий. Одна из них - HomePNA (HPNA), позволила получить решения, экономика которых может конкурировать с Ethernet.

 

Число приложений, требующих широкополосного подключения абонента непрерывно растет. Среди наиболее востребованных платежеспособным спросом можно выделить:

· доступ к Интернет,

· аудио и видео по запросу,

· видеоконференцсвязь (дистанционное обучение, совещания)

· удаленный доступ к локальным сетям (работа на дому)

· виртуальные выделенные сети (Интранет, домашние офисы).

 

Индивидуальный доступ реализуется на основе xDSL технологий. Этой особенностью и объясняется ряд серьезных недостатков индивидуального доступа, существенно затрудняющих его внедрение:

· зависимость от качества линий,

· чувствительность к длине линии,

· проблемы с перекрестными помехами при росте числа абонентов,

· высокая стоимость оборудования,

· высокие затраты на монтаж (требуется кондиционирование абонентских линий и модернизация абонентской проводки),

· высокие затраты на маркетинг,

· и, как следствие, высокая абонентская плата.

 

54. Стандарты беспроводных сетей. Технологии прямой модуляции DSSS и псевдослучайным выбором частот FHSS.

Современное состояние беспроводной связи определяется ситуацией со стандартом IEEE 802.11. Разработкой и совершенствованием стандарта занимается рабочая группа по беспроводным локальным сетям (Working Group for Wireless Local Area Networks) комитета по стандартизации Института Инженеров Электротехники и Электроники (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) под председательством Вика Хэйса (Vic Hayes) из компании Lucent Technologies. В группе около ста членов с решающим и около пятидесяти с совещательным голосом; они представляют практически всех изготовителей оборудования, а также исследовательские центры и университеты. Четыре раза в год группа собирается на пленарные заседания и принимает решения по совершенствованию стандарта.

Стандарт определяет один тип протокола доступа к среде MAC-уровня и три различных протокола для физических (PHY) каналов.

На MAC-уровне определяются базовые составляющие архитектуры сети и перечень услуг, предоставляемых этим уровнем. Предусмотрено два типовых варианта архитектуры беспроводных сетей:

· Независимая конфигурация “ad-hoc”, когда станции могут связываться непосредственно друг с другом. Площадь такой сети и функциональные возможности ограничены.

· Инфраструктурная конфигурация, при которой станции связываются через точку доступа, либо работающую автономно, либо подключенную к кабельной сети. Стандарт определяет интерфейс радиоканала между станциями и точкой доступа. Точки доступа могут соединяться между собой с помощью радиомостов или сегментов кабельной сети.

· Для понимания сегодняшнего уровня и места беспроводной технологии полезно рассмотреть ее основы. При технологии FHSS данные посылаются короткими пакетами с переходом с одной частоты на другую в соответствии с заранее заданным шаблоном. Последовательность переходов должна быть синхронизирована передатчиком и приемником, так как при отсутствии должной синхронизации данные могут оказаться потеряны. Расстояние, на которое сигнал может передаваться без искажений, зависит от конструкции стен и полов, через которые сигналу придется проникать.

· Системы FHSS считаются менее подверженными помехам вследствие постоянного изменения частоты, что к тому же затрудняет перехват передачи. Другое преимущество пониженной интерференции в системах FHSS состоит в том, что в пределах одной и той же физической области может быть введено несколько последовательностей перехода и, таким образом, увеличена суммарная доступная ширина полосы.

· В больших зданиях, особенно в многоэтажных, антенны или точки доступа требуется размещать так, чтобы зоны их действия перекрывались. Это позволяет обеспечить надежную связь с беспроводными устройствами при их переносе из одной ячейки в другую.

· Пользователи могут перемещаться между точками доступа со сменой каналов, что делает технологию FHSS более гибкой с позиций роуминга, чем DSSS.

· DSSS — это высокоскоростная технология с разнесением сигнала по широкому диапазону. Для передачи каждый бит данных преобразуется в избыточный битовый шаблон (так называемый микрокадр — chip). Если при передаче один или более битов окажутся искажены, то исходные данные могут быть тем не менее восстановлены без повторной передачи. Такая встроенная самозащита в определенных ситуациях позволяет значительно увеличить эффективность процесса передачи данных.

· DSSS может использоваться вместо выделенных или оптических линий в качестве моста между сегментами локальной сети в разных зданиях в конфигурациях «точка–точка» и «точка–группа». В DSSS роуминг между различными точками доступа возможен только на том же канале, поэтому с этой позиции DSSS менее эффективна, чем FHSS.

· В случае прямых соединений системы DSSS способны осуществлять передачу со скоростями до 11 Мбит/с на расстояние до 40 км. В случае же нескольких получателей, когда сигнал передается в широком секторе, дальность устойчивого приема сигнала может оказаться много меньше 40 км — все зависит от числа получателей и расстояний между ними. Таким образом, выбор микроволновых передающих и принимающих антенн приобретает решающее значение. При отсутствии должного баланса между сетевыми компонентами ближайшие к антенне точки могут монополизировать всю доступную пропускную способность, а удаленные точки, соответственно, будут испытывать жесточайший недостаток пропускной способности.

· Другая характерная для DSSS проблема — затухание сигнала. Ее влияние может быть ослаблено за счет применения таких устройств, как усилители и антенны с большим коэффициентом усиления.

· Наряду с использованием технологии DSSS для организации связи между зданиями в территориальной сети некоторые компании рассматривают беспроводную связь как средство для решения задач архивирования или дублирования данных в удаленных узлах на случай аварии.

 

55. Аналоговая модуляция и методы аналоговой модуляции. Способы повышения скорости передачи данных при аналоговой модуляции.

Аналоговая модуляция является таким способом физического кодирования, при котором информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала несущей частоты. Основные способы аналоговой модуляции показаны на рисунке 2.5. На диаграмме (рисунок 2.5, а) показана последовательность бит исходной информации, представленная потенциалами высокого уровня для логической единицы и потенциалом нулевого уровня для логического нуля. Такой способ кодирования называется потенциальным кодом, который часто используется при передаче данных между блоками компьютера.

 

Аналоговые каналы передачи данных. Типичным и наиболее распространенным типом аналоговых каналов являются телефонные каналы общего пользования (каналы тональной частоты). В каналах тональной частоты полоса пропускания составляет 0, 3...3, 4 кГц, что соответствует спектру человеческой речи.

 

Для передачи дискретной информации по каналам тональной частоты необходимы устройства преобразования сигналов, согласующие характеристики дискретных сигналов и аналоговых линий. Кроме того, в случае непосредственной передачи двоичных сигналов по телефонному каналу с полосой пропускания 0, 3...3, 4 кГц скорость передачи не превысит 3 кбит/с.

 

Для передачи данных по каналам с различными характеристиками используются способы с максимальным использованием свойств каналов для повышения скорости и достоверности передачи данных.

 

Данные первоначально предоставляются последовательностью прямоугольных импульсов. Для их передачи без искажения требуется полоса частот от нуля до бесконечности. Реальные каналы имеют конечную полосу частот, с которой необходимо согласовать передаваемые сигналы. Согласование обеспечивается, во-первых, путем модуляции – переноса сигнала на заданную полосу частот и, во-вторых, путем кодирования – преобразовании данных в вид, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие из-за помех в канале связи.

 

При использовании высокочастотных проводных и кабельных линий, полоса частот которых начинается примерно от нуля, сигналы можно передавать в их естественном виде – без модуляции (в первичной полосе частот). Каналы, работающие без модуляции, называются телеграфными и обеспечивают передачу данных со скоростью, как правило, 50-200 бит/с.

 

Когда канал имеет резко ограниченную полосу частот, как, например, радиоканал, передача сигналов должна выполняться в этой полосе и перенос сигнала в заданную полосу производится посредством модуляции. В этом случае между оконечным оборудованием данных, работающим с двоичными сигналами, и каналом устанавливается модем – модулятор и демодулятор. Модулятор перемещает спектр первичного сигнала в окрестность несущей частоты fo. Демодулятор выполняет над сигналом обратное преобразование, формируя из модулированного сигнала импульсный двоичный сигнал.

 

56. Технология Gigabit Ethernet. Основные характеристики. Спецификация физической среды, построение сети на витой паре UTP-5.

Gigabit Ethernet - расширение стандартов 10Mbps (10BASE-T) Ethernet и 100Mbps (100BASE-T) Fast Ethernet для вычислительных сетей. IEEE одобрил проект Gigabit Ethernet как IEEE 802.3z.

Gigabit Ethernet полностью совместим с Ethernet и Fast Ethernet. Исходная спецификация Ethernet была определена как формат фрейма и поддержка протокола CSMA/CD, полный дуплекс, управление потоком и управление объектами, как определено стандартом IEEE 802.3. Gigabit Ethernet поддерживает все эти спецификации. В него также включены дополнительные особенности, которые обеспечивают достаточную производительность современным приложениям и сочетают возрастающую мощность серверов и рабочих станций.

Чтобы поддерживать возрастающие потребности в производительности сети, Gigabit Ethernet включает расширения, касающиеся быстрых волоконно-оптических соединений на физическом уровне (Physical Layer). Это обеспечивает десятикратное увеличение MAC (Media Access Control) на уровне данных (Data Layer), для того чтобы поддерживать видео-конференции и другие приложения с интенсивным трафиком.

Типы Gigabit Ethernet:

1000BASE-T — основной гигабитный стандарт, опубликованный в 1999 году, использует витую пару категории 5e. В передаче данных участвуют 4 пары, каждая пара используется одновременно для передачи по обоим направлениям со скоростью — 250 Мбит/с.

1000BASE-TX был создан Ассоциацией Телекоммуникационной Промышленности и опубликован в марте 2001.

1000BASE-X — общий термин для обозначения стандартов со сменными приёмопередатчиками в форм-факторах GBIC или SFP.

1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое волокно в первом окне прозрачности с длиной волны равной 850 нм. Дальность прохождения сигнала составляет до 550 метров.

1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое или многомодовое оптическое волокно во втором окне прозрачности с длиной волны равной 1310 нм.

1000BASE-CX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий экранированную витую пару, используются 2 пары из 4. Заменён стандартом 1000BASE-T и сейчас не используется.

1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое волокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

Использование кабеля UTP 5e в системах видеонаблюдения стало возможно только после появления специальных приемо-передающих устройств. Разработки в данном направлении идут до сих пор, ведь передача видео на большие расстояния без потерь качества будет всегда актуальна. Применяя кабель UTP cat 5e с активными передатчиками и приемниками можно получить ряд следующих преимуществ. В первую очередь, это дальность. На витой паре, на сегодняшний день можно развить дальность передачи до 5 км. Также витая пара позволяет сэкономить на кабельной продукции и на затратах при монтаже. В одном кабеле находится 8 свободных жил

57. Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов передачи данных, используемых в сетях, включая сеть Интернет

Стек протоколов TCP/IP включает в себя четыре уровня:

1. прикладной уровень (application layer),

2. транспортный уровень (transport layer),

3. сетевой уровень (network layer),

4. канальный уровень (link layer).

На прикладном уровне (Application layer) работает большинство сетевых приложений.

Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.

Протоколы транспортного уровня (Transport layer) могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата? »), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стеке TCP/IP транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.

Сетевой уровень (Internet layer) изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET.

Канальный уровень (Link layer) описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных). Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет.

 

58. Классы IP- адреса.

Для обеспечения гибкости в присвоении адресов компьютерным сетям разработчики определили, что адресное пространство протокола IP должно быть разделено на три основных различных класса — А, В и С. Каждый из этих основ­ных классов фиксирует границу между сетевым префиксом и номером хоста в различных точках 32-разрядного адресного пространства. На рис. 4.7 показаны форматы основных классов.

Рис. 4.7.Форматы классовIP-адресов

Принцип деления IP-адресов на классы показан на рис. 4.8.

Одно из основных достоинств использования классов заключается в том, что каждый адрес содержит ключ, который идентифицирует точку, расположенную между сетевым префиксом и номером хоста. Например, если старшие два бита адреса установлены в 1 и 0, то линия раздела пролегает между 15 и 16-м битами.

Рис. 4.8. Деление IP -адресов на классы

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: