Потенциальный код с инверсией при единице
Существует код, похожий на AMI, но только с двумя уровнями сигнала. При передаче нуля он передает потенциал, который был установлен в предыдущем такте (то есть не меняет его), а при передаче единицы потенциал инвертируется на противоположный.
Этот код удобен в тех случаях, когда использование третьего уровня сигнала весьма нежелательно, например в оптических кабелях, где устойчиво распознаются два состояния сигнала - свет и темнота.
Логическое кодирование.
Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов
Логическое кодирование должно заменять длинные последовательности бит, приводящие к постоянному потенциалу, вкраплениями единиц.
Избыточный N/K-код.
Напр.: 4B/5B
Может уменьшать полосу или частоту передаваемого сигнала; за заданное число бит будет переход, и не один.
Замена каждых четырех бит данных новой пятибитовой группой. Эти группы выбраны из соображений баланса и чередования нулей и единиц, что улучшает самосинхронизирующие качества потока данных. Такая кодировка используется в технологиях FDDI и Fast Ethernet.
Использование избыточного бита позволяет применить потенциальные коды при представлении каждого из пяти бит в виде электрических или оптических импульсов. Потенциальные коды обладают по сравнению с манчестерскими кодами более узкой полосой спектра сигнала, а, следовательно, предъявляют меньшие требования к полосе пропускания кабеля. Однако, прямое использование потенциальных кодов для передачи исходных данных без избыточного бита невозможно из-за плохой самосинхронизации приемника и источника данных: при передаче длинной последовательности единиц или нулей в течение долгого времени сигнал не изменяется, и приемник не может определить момент чтения очередного бита.
При использовании пяти бит для кодирования шестнадцати исходных 4-х битовых комбинаций, можно построить такую таблицу кодирования, в которой любой исходный 4-х битовый код представляется 5-ти битовым кодом с чередующимися нулями и единицами. Тем самым обеспечивается синхронизация приемника с передатчиком.
Так как из 32 возможных комбинаций 5-битовых порций для кодирования порций исходных данных нужно только 16, то остальные 16 комбинаций в коде 4B/5B используются в служебных целях.
Наличие служебных символов позволило использовать схему непрерывного обмена сигналами между передатчиком и приемником и при свободном состоянии среды. Для обозначения незанятого состояния среды используется служебный символ Idle (11111), который постоянно циркулирует между передатчиком и приемником, поддерживая их синхронизм и в периодах между передачами информации, а также позволяя контролировать физическое состояние линии.
Существование запрещенных комбинаций символов позволяет отбраковывать ошибочные символы, что повышает устойчивость работы.Для отделения кадра Ethernet от символов Idle используется комбинация символов Start Delimiter (пара символов JK), а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ T.
10. Асинхронные протоколы передачи данных: преимущества и недостатки (на примере RS232C).
Данные обычно передаются между двумя устройствами кодовыми символами фиксированной длины (байтами данных). Т.к. каждый символ передается последовательно, принимающее устройство получает один из двух сигнальных уровней, которые варьируются в соответствии с битовой схемой (и, следовательно, со строкой символов, образующих сообщение). Чтобы принимающее устройство корректно декодировало и интерпретировало битовую схему, оно должно быть способно определить:
-Начало ячейки каждого битового периода,
-Начало и конец каждого элемента (символа или байта),
-Начало и конец каждого завершенного блока сообщения (называемого кадром).
Эти три задачи известны как битовая (или временная), символьная (или байтовая) и блоковая (или кадровая) синхронизации.
Возникает проблема синхронизации:1)нужно знать начало передачи.
2)положение бита.
Первая задача решается путем оформления данных в виде пакета, при этом в самом общем виде структура пакета может быть следующей:
Вторая задача – определение положения битового интервала и удержание его.
Асинхронный – информация о положении бита никаким образом не передается в линию связи.Этот метод используется, когда нужные для передачи данные генерируются через случайные интервалы времени, например, пользователем за клавиатурой.
Правильный прием данных опирается на ряд соглашений между передающей и приемной сторонами: задается жесткий формат пакета данных, частота (и приемщик и передатчик должны быть настроены на одну частоту передачи данных).
Сигнал в линии будет в состоянии ожидания долгое время между символами. Поэтому получатель должен выполнять синхронизацию в начале каждого нового получаемого символа. Для этого каждый передаваемый символ или байт помещается между дополнительным start-битом и одним или несколькими stop-битами
Напр.: RS232C (com-порт).
к.р. – контрольный разряд, мжет быть:
1)всегда «0».
2)всегда «1».
3)дополненное до четного.
4)дополненное до нечетного.
Стоп: 1, 1.5, 2 (расстояние между пакетами).
Асинхронная передача используется также для передачи блоков символов (байт) между двумя компьютерами. В этом случае start-бит каждого последующего символа сразу следует за stop-битом предыдущего символа, т.к. символы в блоке передаются один за другим без задержки между ними. Полярность start и stop битов различна. Этим обеспечивается наличие минимум одного перехода 1-0-1 между последовательными символами, вне зависимости от их битового содержимого. Первый переход 1-0 после периода ожидания используется получающим устройством для определения начала нового символа. Дополнительно, при использовании частоты синхронизации в N раз выше, чем частота передаваемой битовой скорости (обычно N=16), получающее устройство может определять состояние каждого переданного бита в периоде битовой ячейки.
Наконец, когда передаются блоки байтов, каждый блок вставляется между парой зарезервированных управляющих символов для достижения блоковой (кадровой) синхронизации.
Недостатки:
1)при асинхронной передаче используется метод введения дополнительных бит для символа, что снижает реальную скорость передачи данных.2)сравнительно грубый метод битовой синхронизации.3)небольшие блоки передаваемой информации.
11. Синхронные протоколы передачи данных: основные проблемы и методы их решения.
Данные обычно передаются между двумя устройствами кодовыми символами фиксированной длины (байтами данных). Т.к. каждый символ передается последовательно, принимающее устройство получает один из двух сигнальных уровней, которые варьируются в соответствии с битовой схемой (и, следовательно, со строкой символов, образующих сообщение). Чтобы принимающее устройство корректно декодировало и интерпретировало битовую схему, оно должно быть способно определить:
-Начало ячейки каждого битового периода,
-Начало и конец каждого элемента (символа или байта),
-Начало и конец каждого завершенного блока сообщения (называемого кадром).
Эти три задачи известны как битовая (или временная), символьная (или байтовая) и блоковая (или кадровая) синхронизации.
Возникает проблема синхронизации:
1)нужно знать начало передачи.
2)положение бита.
Первая задача решается путем оформления данных в виде пакета, при этом в самом общем виде структура пакета может быть следующей:
Вторая задача – определение положения битового интервала и удержание его.
Синхронный – в каждом битовом интервале заложена информация о его положении.
Используется для передачи больших блоков данных на высоких скоростях.
При синхронной передаче каждый блок или кадр данных передается как непрерывный битовый поток без задержки между его 8-битовыми элементами. Для достижения принимающим устройством синхронизации делается следующее.
1) Передаваемый битовый поток надлежащим образом кодируется так, чтобы получатель был способен сохранить битовую синхронизацию.
2)Все кадры сопровождаются одним или более резервными байтами или символами для обеспечения получателем достоверной интерпретации полученного битового потока по верным символам или байт-границам (символьная или байтовая синхронизация).
3) Содержание каждого кадра помещается между парой зарезервированных управляющих символов или байт для кадровой синхронизации.
В случае синхронной передачи в течение периода между передачей последующих кадров,
1)либо непрерывно передаются синхронные символы ожидания для обеспечения получателем способности оставаться в режиме битовой и байтовой синхронизации,
2)либо каждый кадр предваряется двумя или более специальными синхронизирующими байтами или символами для того, чтобы позволить получателю восстановить синхронизацию.
Общая схема синхронной передачи:
12. Проблемы организации доступа к передающей среде в локальных сетях и основные подходы к их решению
Совместно используемый несколькими интерфейсами физический канал наз. разделяемым. Существуют различные способы решения задачи организации совместного доступа к разделяемым линия связи. Одни из них используют централизованный подход, когда доступом управляет специальное устройство – арбитр, другие – децентрализованный. В сетях организация доступа к линиям связи имеет свою специфику из-за большого времени распространения сигналов по линиям связи, поэтому процедуры согласования доступа к линии связи могут занимать слишком большой промежуток времени и приводить к значительным потерям производительности. Несмотря на это, в лок. сетях разделяемые среды используются очень часто (Ethernet, Token Ring, FDDI). В глобальных сетях разделяемые среды практически не используются. Это объясняется тем, что большие временные задержки распространения сигналов вдоль протяженных каналов связи приводят к слишком длительным переговорным процедурам доступа к разделяемой среде, сокращая до неприемлемого уровня долю полезного использования канала связи на передачу данных абонентов. Однако наметилась тенденция отказа от разделяемых сред передачи данных и в лок. сетях, поскольку за достигаемое таким образом удешевление сети приходится расплачиваться производительностью. Сеть с разделяемой средой при большом количестве узлов будет работать всегда медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи, т.к. пропускная способность индивидуальной линии связи достается одному компу, а при ее совместном использовании – делится м/д всеми компами сети.
Различают 2 осн. топологии:
+ полносвязная – каждый комп непоср-венно связан со всеми остальными.
+ неполносвязная – все остальные конфигурации:
- с кольцевой конфигурацией – данные передаются по кольцу от одного компа к другому. Достоинства: по своей природе сеть обладает св-ством резервирования связей, кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи (данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику) отправитель может контролировать процесс доставки данных адресату.
- топология звезда – каждый комп подключается отдельным кабелем к общему центральному устройству (концентратору). В функции концентратора входит направление передаваемой компом инфы одному или всем остальным компам в сети. В качестве концентратора может выступать как комп, так и многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор. Недостатки: более высокая стоимость из-за приобретения спец. центрального устройства, возможности по наращиванию кол-ва узлов ограничиваются кол-вом портов концентратора.
- конфигурация общая шина – к пассивному кабелю (коаксиал, радиосреда) коннектят несколько компов. Передаваемая инфа распространяется по кабелю и доступна одновременно всем компам, присоединенным к кабелю. Преимущества: дешевизна и простота наращивания. Недостатки: низкая надежность, невысокая производительность (в один момент времени лишь один комп передает данные).
- смешанная топология – объединение базовых топологий.
Метод доступа CSMA/CD.
В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компы такой сети имеют непоср-венный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных м/д любыми двумя узлами сети. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access,MA). Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. Возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непоср-венно перед отправкой кадра передающая станция слушает кабель, чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Но даже при таком алгоритме две станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. При этом происходит коллизия, т.к. содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению инфы. Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности немедленного обнаружения коллизии всеми станциями сети, ситуация коллизии усиливается посылкой в сеть станциями, начавшими передачу своих кадров, специальной последовательности битов, называемой jam-последовательностью. После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра инфы, после чего отказывается от его передачи.
Источником большого числа столкновений (помимо информационной перегрузки) может служить запредельная суммарная длина логического кабельного сегмента, слишком большое число повторителей, обрыв кабеля, отсутствие терминатора (50-омного согласователя кабеля) или неисправность одного из интерфейсов. Но сами по себе столкновения не являются чем-то негативным – это механизм, регулирующий доступ к сетевой среде.
Организация доступа к передающей среде методом переключения регистра.
Есть магистраль и есть комп который к ней надо как-то подключить. Для этого ставят пару ключей и регистр. Когда компу магистраль не нужна (нечего передавать), ключи как бы замыкают линию (К1=1, К2=1) и все данные проходят напрямую. Когда компу надо что-то передать - магистраль подключается к регистру: К1=2 (чтобы не пропало то, что идёт по ней во время захвата), а на это время комп подключается к магистрали, но с другого конца (К2=3). После окончания передачи, линия снова замыкается, а все накопленные данные в регистре выталкиваются в магистраль: К2=2 (если конечно в регистре есть к-нить данные). Затем всё возвращается в исходное состояние. Проблемы:- синхронизации и проблема снятия пакета. Для синхронизации ставят 2 регистра, что решает согласование фаз.
Маркерный метод доступа.
|
