Давать определение модема и указывать причины его использования;

1. Давать определение модема и указывать причины его использования;

2. Давать определение кодека и указывать причины его использования.

[1]Введение

[5]Обычно при передаче от одного устройства другому данные претерпевают

изменения и/или комбинируются с другими сигналами. Изменение данных

заключается в преобразовании исходной информации в форму, приемлемую

для обработки в следующем устройстве. Предметом рассмотрения в данном

разделе является оборудование, необходимое для выполнения этой задачи.

[КС 7-1]

[ DTE и DCE оборудование ]

среда

[ к рис. на стр. 7-2 (в поле рисунка)]

[1]DTE и DCE оборудование

[5]Оконечное оборудование данных (DTE - Data Terminal Equipment)

является основным термином для обозначения устройства, обеспечивающего

интерфейс с пользователем. Обычно таким оборудованием является терминал

или ЭВМ. На DTE исполняются пользовательские прикладные программы.

Оконечное оборудование канала данных (DCE - Data Circuit-terminating Equipment)

обеспечивает подключение DTE к связному каналу. DCE обычно выполняются в

отдельном конструктиве независимом от DTE и среды передачи данных, хотя это

вовсе и необязательно. Первейшей задачей DCE является преобразование данных

DTE в сигналы, пригодные для передачи по коммуникационной среде. Модем - это

один из примеров DCE.

Широко используемые протоколы DTE - DCE и DCE - DTE рассматриваются в разделе

14.

[КC 7-2]

[ Модем ]

[ Цифровые данные Аналоговый сигнал ]

[ (несущая частота) ]

[ к рис. на стр. 7-3 (в поле рисунка) ]

[1]Модемы

[5]Модем (МОдулятор/ДЕМодулятор) - это специальный тип DCE, расположенный

между DTE и аналоговой средой передачи данных, такой как телефонная линия или

микроволновый трансивер. Модем модулирует двочными данными из DTE аналоговую

несущую, кодируя некоторым образом двоичные 0 и 1 для их последующей передачи.

На приемном конце модем демодулирует аналоговый сигнал, выделяя двоичные

данные для целевого DTE.

Модемы используются для передачи данных на большие расстояния, поскольку

цифровые сигналы внутренних передатчиков DTE не обладают достаточной

мощностью, вследствие чего при передаче на значительные расстояния

проявляется эффект потери данных. Другой способ использования модемов

применяется тогда, когда несколько коммуникационных каналов располагаются в

одной и той же передающей среде. В этом случае модемы могут быть выбраны так,

чтобы они обладали различными несущими частотами.

Хотя электронные модемы несомненно полезны для различных приложений, они не

всегда требуются для соединения двух устройств. На относительно коротких

расстояниях (например, внутри небольшой конторы) простое электрическое

соединение может быть выполнено с помощью нульмодемного кабеля.

Нульмодемный кабель соединяет передающие цепи одного DTE с приемными цепями

другого. Простое электрическое соединение может быть выполнено с помощью

кабеля, состоящего из проводов, разведенных в соответствии с требованием к

нульмодему. Модем смешивает двоичные данные с аналоговой несущей так, как

того требуют соответствующие методы кодирования, рассмотренные в разделе 5.

[КС 7-3]

[ Кодек ]

[ Аналоговые данные Цифровые данные ]

[ к рис. на стр. 7-4 (в поле рисунка) ]

[1]Устройство кодирования и декодирования сигналов

[5]Устройство кодирования и декодирования сигналов или кодек (КОдер/ДЕКодер)

используется для кодирования аналоговых данных (например, голоса) в цифровой

сигнал и обратно. Оцифрованные голосовые данные могут

быть переданы, например, с помощью модема. Принимающий кодек, если он

применятся, восстанавливает аналоговые данные.

Из-за того, что используется цифровой метод передачи данных, кодеки обладают

соответствующими преимуществами в сравнении с аналоговой передачей (дешевы,

менее подвержены воздействию шума). Более того, применение оцифрования

голосовых данных становится все более популярным в электронных почтовых

системах и в интерактивных системах распознавания речи.

Методы, применяемые в кодеке для преобразования АНАЛОГ-ЦИФРА, в данном курсе

не рассматриваются. Кодеки изготавливаются в виде отдельной аппаратуры

таким образом, что приходится иметь дело лишь с его выходным цифровым

сигналом.

[1]Итоги

[5]При передаче аналоговых данных по цифровым каналам или цифровых данных

по аналоговым каналам требуется их преобразование. Для выполнения

преобразований используются модемы и кодеки, которые соотносят типы

передаваемых данных с типом несущей. Наиболее известны при этом модемы.

Они широко применяются для обеспечения связи цифровых ЭВМ и терминалов с

помощью телефонных сетей общего пользования.

[КС 7-4]

[1] Упражнение 7

[5]1. Какой из приведенных способов является лучшим для подключения лазерного

принтера к ЭВМ, расположенной в том же здании учреждения (в 20 футах друг от

друга)?

А. Два модема.

В. Нульмодемный кабель.

С. Кодек.

2. Какой из приведенных ниже способов является лучшим для подключения

принтера к ЭВМ, расположенной в том же здании учреждения (между принтером и

ЭВМ 20 этажей)?

А. Два модема.

В. Нульмодемный кабель.

С. Кодек.

D. А и С.

Е. В и С.

[КС 7-5]

[КС 7-6]

[ Передача данных ]

[0]Раздел 8 [2]Передача данных

[1]Цели

[5]В результате изучения этого раздела вы сможете:

1. Определять различные типы передающих сред и их основные характеристики,

включая: стоимость, простоту развертывания, скорость/емкость, устойчивость к

помехам;

2. Определять режимы передачи данных, их преимущества и недостатки;

3. Определять асинхронный и синхронный режимы передачи данных, указывать их

ключевые характеристики, преимущества и недостатки.

[1]Введение

[5]Передача данных между ЭВМ и каким-либо устройством сопряжена с действием

целого ряда факторов. Одним из таких факторов является тип передающей среды.

Различия между однонаправленной, разделяемой двунаправленной и общей

двунаправленной средой определяют то, как осуществляется передача данных.

Важным фактором является и способ синхронизации передачи данных.

Все эти факторы в некоторой степени взаимозависимы. В данном разделе

обсуждаются факторы, влияющие на процесс передачи данных и, в частности,

рассматривается их взаимосвязь.

[КС 8-1]

[ передача данных ]

[ к рис. на стр. 8-2 (в поле рисунка)]

[1]Среда передачи

[5]В любой сети ЭВМ среда передачи переносит данные в форме сигналов между

сетевыми интерфейсами. Сигналы представляются в форме электрического тока,

микроволн, радиоволн или светового излучения. Каждый тип среды передачи имеет

определенные преимущества и недостатки, определяемые характеристиками ее

компонентов и применяемых сигналов. Среди параметров среды, позволяющих судить

о ее преимуществах и недостатках, рассматриваются следующие: стоимость,

простота развертывания, скорость и/или емкость, устойчивость к помехам.

Передающая среда может быть также классифицирована в терминах "ограниченная"

и "неограниченная". Ограниченная среда передачи (например, витая пара,

коаксиальный кабель, оптоволокно) заключает передаваемый сигнал внутрь

физического проводника, а в случае неограниченной среды передачи - нет.

В случае малых областей, таких как комната, здание, для связи ЭВМ обычно

используется единственная ограниченная среда передачи. Ограниченная среда

специального назначения или комбинация ограниченной и неограниченной сред

обычно применяется для связи удаленных станций (например, зданий).

Неограниченная среда характерна для сетей с мобильными станциями, и широко

используется в континентальных, межконтинентальных и глобальных сетях ЭВМ.

[КС 8-2]

[ Ограниченная среда ]

[ Проводник среда ]

[ Передатчик Приемник ]

[ к рис. на стр. 8-3 (в поле рисунка)]

[1]Ограниченная среда передачи

[5]Ограниченная среда представляется проводами или кабелями, которые проводят

электричество или свет. Витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный

кабель являются примерами ограниченной среды передачи.

[КС 8-3]

[ Витая пара ]

[ Проводник Изоляция ]

[ к рис. на стр.8-4 (в поле рисунка)]

[1]Витая пара

[5]Скрученная пара изолированных проводов образует витую пару (Twisted Pair

Cable - TP). Витые пары формируют ТР кабель. Пары могут укладываться в

кабелегон или же размещаться внутри изоляционной оплетки (например, стандартный

телефонный кабель). Совместно с ТР-кабелем используются телефонные разъемы

RJ-11 (2 ТР) или RJ-45 (4 ТР), а также многоштырьковые разъемы RS-232 и

RS-449. (Эти разъемы и интерфейсы рассматриваются позднее в данном курсе).

Большинство ТР-кабелей не экранированы. Однако в некоторых ТР-кабелях в

изоляционной оплетке отдельные витые пары помещены в сетчатые экраны. В

сети LocalTalk (Apple) и некоторых сетях фирмы IBM применяются экранированные

ТР кабели. Для этих сетй существуют свои собственные уникальные требования к

разъемам, длине кабеля и т.п..

В сравнении с нескрученными многопроводными кабелями в ТР кабеле уменьшается

взаимовлияние соседних пар и воздействие окружающей среды. Экранирование

еще в большей степени уменьшает интерференцию. Различные ТР кабели имеют

различные электрические свойства, определяемые типом проводника, изоляции, а

также степенью скрутки проводников.

[КС 8-4]

[5]Преимущества:

- В области передачи речи существует устоявшиеся технологии и стандарты,

основанные на технике ТР-кабелей;

- В большинстве учреждений существуют телефонные системы, использующие

ТР-кабели. Свободные витые пары могут быть применены для создания сети ЭВМ;

- Сети на основе ТР-кабелей могут быть просто и быстро развернуты;

- Сети на основе ТР-кабелей относительно дешевы.

[5]Недостатки:

- Сети на основе ТР-кабелей чувствительны к электромагнитному излучению,

особенно в случае неэкранированных витых пар;

- Непригодны для сверхскоростной передачи данных;

- Некоторые новые стандарты для применения ТР-кабелей в сетях ЭВМ в

настоящее время не вполне сформировались и не обрели стабильного состояния.

[КС 8-5]

[ Коаксиальный кабель ]

[ Внешняя пластиковая Внешний Изолятор Внутренний ]

[ оболочка проводник проводник ]

[ к рис. на стр. 8-6 (в поле рисунка) ]

[1]Коаксиальный кабель

[5]Коаксиальный кабель (или просто коаксиал) изготавливается из двух соосных

проводников ( отсюда и название "со"- общий, "axis" - ось). В центре кабеля

располагается медный провод, заключенный в изоляционную пластиковую оболочку

(изолятор). На изоляторе в виде сетки из проводов или фольги размещается

второй проводник, играющий роль экрана. И, наконец, плотная пластиковая

изоляционная трубка образует внешнюю оболочку кабеля.

Полоса пропускания коаксиала занимает промежуточное положение между витой

парой и оптическим кабелем. Кабель со значительной полосой пропускания

является основой для создания широкомасштабных региональных сетей ЭВМ. В

зависимости от типа сети и требуемых услуг используются различные стандарты

на коаксиальный кабель. Возможности большинства типов сетей обеспечиваются

следующими стандартами коаксиальных кабелей:

- RG-8 и RG-11 толстый Ethernet кабель (50 Ом);

- RG-58 тонкий Ehernet кабель (50 Ом);

- RG-59 используется в системах кабельного телевидения (75 Ом);

- RG-62 используется в сетях ARCNET (93 Ом)

[КС 8-6]

[5]Преимущества:

- Существуют устоявшиеся технологии и стандарты, которые способствуют

обеспечению совместимости и взаимной работоспособности оборудования

различных производителей;

- Устойчивость к электромагнитному излучению лучше, чем в случае витой пары;

- Обеспечивает значительно более широкую полосу пропускания по сравнению с

витой парой;

- Обладает хорошими механическими свойствами, может использоваться в

условиях с повышенными требованиями эксплуатации.

[5]Недостатки:

- Коаксиальный кабель подобно витой паре не защищен от возможности

"подслушивания", недостаточно высока устойчивость к электромагнитному

излучению;

- Некоторые типы коаксиалов обладают большим весом, большими размерами, а

также большой стоимостью.

[КС 8-7]

[ Оптический кабель ]

[ Защитная внешняя Стеклянная Оптическое ]

[ оболочка оболочка ядро ]

[ к рис. на стр.8-8 (в поле рисунка) ]

[1]Оптоволоконный кабель (Fiber)

[5]Оптоволоконный кабель изготавливается из светопроводящего стекла

(пластических волокон), расположенного в центре толстой трубки из защитного

материала, которая, в свою очередь, помещается во внешнюю твердую оболочку.

Многочисленные волокна увязываются в центральной части кабеля. При этом

кабель может быть полностью неметаллическим. В отличие от двух ранее

рассмотренных типов кабелей опто-волоконный кабель не допускает "утечки"

информации и устойчив к электромагнитному излучению.

Оптические кабели значительно компактнее и более легкие, чем кабели из

медного провода. Большие информационные магистрали, использующие оптические

кабели могут обеспечить гораздо большее число соединений, чем аналогичного

размера проводные кабели. Ослабление сигнала в оптических волокнах меньше,

чем в медных проводах. Поэтому для осуществления передачи информации на

длинные расстояния требуется меньшее число повторителей (устройств

регенерации сигналов).

Интерфейсные устройства оптических сетей преобразуют электрические сигналы

ЭВМ в световые сигналы, направляемые в оптоволокно, а также выполняют

обратные преобразования. Световые

импульсы генерируются светодиодами (LEDs - Light Emmiting Diodes) или лазерными

диодами (ILDs - Injection Laser Diods). Преобразование световых импульсов в

электрические сигналы выполняются с помощью фотодиодов.

Оптическое волокно обеспечивает чрезвычайно широкую полосу пропускания,

поскольку она определяется высокочастотными свойствами протонов, в отличие от

низкочастотных свойств сугубо электрических систем.

[КС 8-8]

[5]Преимущества:

- устойчивость к электромагнитному излучению, а также отсутствие излучения

во вне делают оптический кабель чрезвычайно надежной и безопасной

коммуникационной средой;

- обеспечивается чрезвычайно широкая полоса пропускания.

Недостатки:

- оборудование сетевых интерфейсов и оптоволоконные кабели относительно

дороги;

- подключение требует высоко точного изготовления элементов и

тщательной ручной доводки;

- технология прокладки и конфигурирования оптического кабеля относительно

сложна.

[1]Сравнение преимуществ и недостатков ограниченных сред.

[5]Для того, чтобы сравнить характеристики и достоинства различных сред,

необходимо рассмотреть их в реальной обстановке функционирования конкретных

приложений. При этом следует учитывать такие параметры, как требования к

сетевым интерфейсам, устойчивость к электромагнитному излучению (EMI),

требования к безопасности, требования к полосе пропускания. Полоса

пропускания является наиболее типичной характеристикой.

 ---------------------------------------------------------------

 | Тип | Стоимость | Стоимость | EMI |

 | среды | кабеля | монтажа среды |чувствительность|

 | | (50 футов) | | |

 |------------|------------|------------------|----------------|

 | Витая пара | Наименьшая | Наименьшая | Высокая |

 | | |(0, если уже | |

 | | | смонтирована) | |

 |------------|------------|------------------|----------------|

 | Коаксиал | Средняя | Более дорогая | Средняя |

 |------------|------------|------------------|----------------|

 | Оптоволокно| Высокая | Наибольшая | Иммунитет |

 |  | |(специальное | |

 | | | оборудование, | |

 | | | доводка) | |

 ---------------------------------------------------------------

Рис. 8-1. Ограниченные среды, сравнение.

[КС 8-9]

[ Неограниченная среда ]

[ Передатчик Cигнал ]

[ Приемник ]

[ к рис. на стр.8-10 (в поле рисунка)]

[1]Неограниченная среда передачи

[5]В неограниченной среде передача и прием электромагнитных сигналов

осуществляется без электрических или оптических проводников. Микроволны,

радиоволны, инфракрасное излучение, лазерная связь являются примерами

неограниченных сред передачи информации (иногда называемые "беспроводными"

средами). Преимущества и недостатки сред обсуждаются в конце раздела. Ниже

рассматриваются типы неограниченных сред.

[КС 8-10]

[ Микроволны ]

приемопередающая

антена

прямого видения

[1]Микроволны

[5]Микроволновая передача данных реализуется в двух формах: в виде систем

наземного базирования, в виде спутниковых систем. Обе эти системы

функционально одинаковы, но возможности каждой системы различны.

[1]Наземные микроволновые системы

[5]Микроволновые сигналы наземных систем, представляемые частотами

гигагерцового диапазона, излучаются между прямонаправленными параболлическими

антенами. Микроволновый тракт может использоваться для решения проблемы

обеспечения возможности совместной передачи телевизионного трафика и трафика

данных, и может являться альтернативой применения кабеля.

Микроволновые тракты могут быть также использованы для связи отдельных

зданий в пределах ограниченного пространства, где прокладка кабеля или

затруднена, или слишком дорого обходится.

Микроволновые тракты подвержены внешнему влиянию электротехнических помех,

не защищены от "подслушивания". Высокочастотные микроволны в значительной

степени ослабляются на больших расстояниях в дождливую погоду и в густом

тумане. На коротких расстояниях ослабление незначительно. Для построения

коротких трактов передачи информации между зданиями используются небольшие

дешевые высокочастотные антенны.

[КС 8-11]

[5]Преимущества:

-прокладка трактов значительно дешевле, чем выполнение земляных работ при

прокладке кабелей и т.п.;

-обеспечение широкой полосы пропускания.

[5]Недостатки:

-требуются лицензирование и санкционирование на использование оборудования;

-чувствительны к внешним воздействиям электротехнических помех, легко

подвержены нарушению защиты (например, прослушиванию тракта).

Подобно наземным микроволновым системам спутниковые микроволновые системы

используют низкие гигагерцовые частоты. Сигналы передаются между прямонаправленными

параболическими антеннами, одна из которой располагается на Земле, другая -

на спутнике, выведенном на геоцентрическую орбиту. Передача данных, телефонного

и телевизионного трафиков может быть осуществлена с помощью таких систем через

океаны и континенты. На основе таких средств возможно развертывание

множественных приемопередающих систем, а также сквозных выделенных систем

типа точка-точка.

[1]Спутниковые микроволновые системы

[5]Спутниковые микроволновые тракты также подвержены воздействию внешней

среды, электромагнитным помехам и подвержены нарушению защиты

(перехвату информации). Тракты полностью зависят от космической модемной

технологии, однако с их помощью возможно осуществление коммуникации с

наиболее отдаленными и труднодоступными районами Земли.

[5]Преимущества:

- задержка распространения и стоимость связи не зависят от расстояния между

приемником и передатчиком;

- между передающей и принимающей точками даже, если они находятся на различных

континентах, не требуется какого-либо посредничества дополнительных наземных

служб связи;

- обеспечивается довольно широкая полоса пропускания;

- наземные станции могут быть как стационарными, так и мобильными,

расположенными на самолетах или на морских судах;

- спутниковые системы обеспечивают как узконаправленную, так и

широковещательную передачу данных.

[5]Недостатки:

- требуется лицензирование и санкционирование на использование оборудования;

- подверженность внешним влияниям, электромагнитным помехам, нет защиты от

перехвата информации;

- требуется дорогая модемная космическая технология;

- из-за больших расстояний сигналы претерпевают заметные задержки по

сравнению с задержками при использовании прямых трактов.

[КС 8-12]

[ Лазерная передача ]

[Приемник Передающий лазер ]

[Передающий лазер Приемник ]

[ к рис. на стр. 8-13 (в поле рисунка)]

[1]Лазер

[5]Коммуникационный лазер излучает узкий пучок когерентного света (обычно

инфракрасного), который модулируется импульсами передаваемых данных.

Излучение воспринимается фотодиодами и преобразуется в последовательность

битов. Лазерная передача, также как и микроволновая, выполняется в условиях

прямой видимости приемника и передатчика. Однако, поскольку свет имеет

большую частоту, чем микроволны, полоса пропускания (информационная емкость)

лазерного тракта во много раз шире. Кроме этого, лазерное излучение

обладает большей направленностью, чем микроволновое излучение.

[5] Преимущества:

- не требуется лицензирование на использование среды передачи данных;

- между передающей и принимающей точками не требуется какого-либо

посредничества дополнительных наземных служб связи;

- лазерный тракт устойчив к внешним воздействиям, электромагнитным помехам

и защищен от утечки информации.

[5]Недостатки:

- значительное затухание сигнала при передаче в воздушной среде;

- относительно короткое расстояние передачи;

- требуются дополнительные регулировочные мероприятия.

[КС 8-13]

[ Передача данных в инфракрасном спектре ]

[ Инфракрасный ]

[ трансивер ]

[ к рис. на стр. 8-14 ( в поле рисунка) ]

[1]Инфракрасные волны

[5]Последним достижением в области построения неограниченных сред передачи

данных является применение инфракрасных светодиодов (LED и ILD) и фотодиодов

(наряду с использованием аудиовизуального управления и с созданием

оптоволоконных трансиверов). В соответствии с этим методом передаваемые

сигналы в ифракрасном спектре воспринимаются приемником, находящимся в зоне

прямой видимости передатчика, или же, приемники работают с отраженным от

стен или потолка, инфракрасным излучением.

[5]Преимущества:

- налажено массовое производство относительно недорогих интерфейсных

устройств;

- обеспечивается широкая полоса пропускания сравнимая с полосой пропускания

оптоволоконной системы.

[5]Недостатки:

- состояние атмосферы может воздействовать на передачу сигналов;

- относительно небольшие расстояния, на которые может вестись передача.

[КС 8-14]

[ Радио передача ]

[  Радио ]

[ Трансивер ]

[Сетевой ]

[Интерфейс ]

[ к рис. на стр. 8-15 (в поле рисунка)]

[1]Радиоволны

[5]Электромагнитные волны в диапазоне частот от 3 МГц до 3000 МГц называются

радиоволнами. Широковещательная трансляция сигналов осуществляется с помощью

передающей антенны. В указанном диапазоне частот располагаются

широковещательные полосы коротковолнового радио, высокочастотного (VHF)

телевидения и FM-радио, а также сверх-высокочастотного (UHF) радио и

телевидения.

Передающие и принимающие станции в системах радиосвязи используют для

своих нужд некоторый частотный диапазон, который является обьектом

согласования на государственном и международном уровнях. Глобальные системы

для передачи данных используют короткие волны, которые обладают значительной

сферой распространения, способны охватить весь мир. Локальные системы,

находящиеся друг от друга в зоне прямой видимости, работают в VHF и UHF

диапазонах частот.

[5]Преимущества:

- не требуется посредничества наземных служб связи для передачи данных между

станциями;

- не требуется оборудование, обеспечивающее направленность излучения

станций;

- станции могут быть станционарными или мобильными, вплоть до размещения их

на самолетах и морских судах;

- радио доступно пользователям во всех уголках мира;

- радиоаппаратура (трансиверы) имееют низкую стоимость.

[КС 8-15]

[5]Недостатки:

- требуется лицензирование и санкционирование использования оборудования;

- подверженность внешним воздействиям, электромагнитным помехам, незащищенность

от перехвата информации;

- обеспечиваются только малые и средние полосы пропускания.

[1]Сравнение преимуществ и недостатков неограниченных сред.

[5]Для сравнения достоинств различных сред, необходимо рассматривать их в

реальной обстановке функционирования конкретных

приложений. При этом следует учитывать такие параметры, как требования к

сетевым интерфейсам, устойчивость к электромагнитному излучению (EMI),

требования к защите, требования к полосе пропускания.

Полоса пропускания канала является типичной общей характеристикой.

 -----------------------------------------------------------------------

 | Тип среды | Сфера охвата | EMI |

 | | | чувствительность |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Наземные микроволновые | Направленное | Средняя |

 | системы | излучение | |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Спутниковые | Охват малых или | Средняя |

 | микроволновые системы | больших областей | |

 | | (площадей) | |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Лазер | Направленное | Низкая |

 | | излучение | |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Инфракрасные волны | Не требуется узкой | Низкая |

 | | направленности луча | |

 | | в пределах небольших | |

 | | территорий | |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Радиоволны | Не требуется узкая | Высокая |

 | | направленность | |

 | | излучения в пределах | |

 | | малых и больших | |

 | | областей | |

 |----------------------------------------------------------------------

Рис. 8-2. Сравнение неограниченных сред передачи данных

[КС 8-16]

[ Направленная передача данных ]

[ Симплекс ]

[ Полудуплекс ]

[ Дуплекс ]

[ к рис. на стр. 8-17 (в поле рисунка)]

[1]Способы передачи

[5]В зависимости от типа используемой среды для передачи данных применяется

один из трех способов. Эти способы характеризуются направлением потока

передаваемых данных: однонаправленный, двунаправленный попеременный,

двунаправленный одновременный. Иными словами эти способы называются

соответственно симплекс, полудуплекс, дуплекс.

[КС 8-17]

[ Симплекс ]

[ к рис. на стр. 8-18 (в поле рисунка)]

[1]Симплексная передача

[5]В случае симплексного канала передача информации ведется только одним

источником, остальные участники процесса осуществляют прием. Вся полоса

пропускания канала полностью доступна передатчику для связи с приемниками.

В симплексном канале передающий интерфейс не может вести прием информации,

а приемные интерфейсы не могут вести передачу.

Коммерческие широковещательные системы радио и телевидения используют

симплексные каналы.

[5]Преимущество:

- Недорогое оборудование.

Недостаток:

- Обеспечивается только однонаправленная связь.

[КС 8-18]

[ Полудуплекс ]

[ Сан Диего Лондон ]

[ Сан Диего Лондон ]

[ к рис. на стр. 8-19 (в поле рисунка)]

[1]Полудуплексная передача

[5]В случае полудуплексного канала каждый интерфейс функционирует в режимах

передачи и приема информации. Однако только по одному из интерфейсов в любой

момент времени ведется передача данных. Вся полоса пропускания канала

находится в распоряжении передающей стороны, так как передатчик не может

наряду с передачей данных вести прием информации. Использование канала

для передачи одним интерфейсом ограничивается тем, что им пользуется и другой

интерфейс.

Морское, авиационное, любительское радио, а также переносные рации

используют полудуплексные каналы.

[5]Преимущества:

- полудуплесная передача дешевле дуплексной, поскольку только один канал

используется для приема и передачи информации;

- возможен двунаправленный обмен данными.

[5]Недостатки:

- одновременно обе стороны не имеют возможности передавать данные;

- более дорогой способ по сравнению с симплексом, поскольку обе стороны

должны быть способны вести передачу;

- существуют определенные затраты (накладные расходы) на организацию

попеременной передачи данных.

[КС 8-19]

[ Дуплекс ]

[ к рис. на стр. 8-20 (в поле рисунка)]

[1]Дуплексная передача

[5]В случае дуплексного канала обе стороны имеют возможность одновременно

вести прием и передачу данных. Каждый интерфейс оснащен приемопередающей

аппаратурой.

Телефонные модемные системы обеспечивают дуплексные каналы.

[5]Преимущество:

- обе стороны могут вести одновременный обмен данными.

Недостаток:

- Наиболее дорогой способ передачи с точки зрения передающей среды и

применяемого оборудования, а также с позиции наращивания числа каналов

(увеличение полосы пропускания), так как для осуществления дуплексной

передачи необходимо одновременное существование двух приемопередающих

трактов.

[КС 8-20]

[ Типы передачи ]

[ Асинхронная передача ]

[ Старт Символ Паритет Стоп ]

[Старт Смв Прт Стоп Старт Смв Прт Стоп Старт Сив Прт Стоп Старт Смв ПРт Стоп]

[ Синхронная передача ]

[ Син Син Смв Смв Смв Смв СRС Конец ]

[ Син Син Графические данные CRC Конец ]

[ к рис. на стр. 8-21 (в поле рисунка) ]

[1]Типы передачи

[5]В данном разделе были рассмотрены среды передачи данных, с помощью которых

формируются маршруты для передачи информации от одного устройства другому.

Затронуты были также вопросы, касающиеся использования однонаправленных и

двунаправленных коммуникационных сред. Последняя тема данного раздела

посвящена проблеме синхронизации передаваемых данных.

Обсуждаются два типа синхронизации передачи данных: асинхронный и

синхронный. Рассматриваются основные характеристики каждого способа

синхронизации, включая методы формировыания кадра и методы контроля ошибок.

[5]Асинхронная передача

[5]Каждый символ при асинхронной передаче передается отдельно и сопровождается

соответствующей синхроинформацией. Данный тип передачи часто применяется в

тех случаях, когда источник информации поставляет символы для передачи через

произвольные, возможно неравные интервалы времени. Примером источника может

служить человек - оператор, осуществляющий ввод данных с помощью клавиатуры

терминала.

В случае асинхронной передачи все биты, составляющие символ, собираются

в кадр, и затем посылаются в виде единого массива передачи.

[КС 8-21]

[5]Синхросчетчики передатчика и приемника не поддерживаются в постоянном

синхронизированном состоянии. Но тогда приемник должен

уметь определять момент начала и момент конца символа. По этой причине

каждый передаваемый символ при формировании кадра обрамляется битами Старт

и Стоп.

По стартовому биту выполняется сброс синхросчетчика приемника таким образом,

чтобы его состояние соответствовало состоянию синхросчетчика передатчика.

При этом необходимая точность синхронизации должна поддерживаться по-крайней

мере в течение 8-11 отсчетов синхросчетчиков приемника и передатчика. Для

того, чтобы обозначить конец символа, в конце кадра передается стоповый

бит, который переводит приемник в режим ожидания следующего стартового бита.

[5]Контроль ошибок

[5]Один из способов обнаружения ошибок при асинхронной передаче

заключается в добавлении в конец кадра специального бита, называемого

битом паритета. При использовании схемы нечетного (odd) паритета для контроля

ошибок значение бита паритета выбирается таким образом, чтобы в передаваемом

кадре было нечетное число единиц. При использовании схемы четного (even)

паритета значение бита паритета выбирается так, чтобы в передаваемом кадре

было четное число единиц (включая бит паритета). Конечно же, приемник и

передатчик должны иметь согласованные схемы контроля паритета. С помощью

паритетных схем контроля ошибок нельзя обнаружить искажений символа,

связанных с множественной инверсией битов, не приводящей к нарушению четности.

[5]Итоги рассмотрения асинхронного типа передачи.

[5]Ниже приведены некоторые достоинства и недостатки асинхронного типа

передачи данных.

[5]Преимущества:

- устоявшаяся, несложная технология;

- недорогое оборудование (по сравнению с синхронным типом передачи), поскольку

для взаимодействия приемника и передатчика не требуется отдельных управляющих

сигналов.

[5]Недостатки:

- накладные расходы на передачу каждого символа составляют 20-30% ( Старт-

стоповое обрамление и бит паритета);

- множественное искажение битов символа может сделать бесполезным

применение паритетной схемы контроля ошибок;

- Низкая скорость передачи (по сравнению с возможностями синхронной передачи).

[КС 8-22]

[5]Синхронная передача

[5]Для некоторых приложений, таких как передача содержимого дисковых файлов,

необходимым является обеспечение возможности транспортировать большие блоки

данных. Передача больших блоков данных более эффективно осуществляется

методом синхронной передачи.

Синхронная передача может выполняться как в бит-ориентированном режиме, так

и в байт-ориентированном (символьном) режиме. Обычно данные буферизируются и

передаются в виде сообщения (кадра) в отличие от асинхронного типа передачи,

когда осуществляется транспортировка отдельно каждого символа. Поскольку

сообщение передается в виде блока, на приемной и передающей сторонах

синхросчетчики должны поддерживаться в синхронном состоянии. Это достигается

двумя способами:

- постоянной передачей отдельного синхронизирующего сигнала;

- применением самосинхронизирующего сигнала.

Каждый блок данных начинается с одного или более контрольных символов (обычно

называемых СИН), имеющих типичный размер 8 бит. Контрольные символы

распознаются приемником и воспринимаются как сигнал к началу приема данных.

Хотя все это похоже на асинхронный тип передачи, напомним, что контрольные

символы входят в обрамление целого блока данных.

Широко распространенным методом синхронной передачи является двоичная

синхронная передача в режиме полудуплекса в символьном виде, реализованная

фирмой IBM в синхронном протоколе передачи данных. Этот протокол имеет

ссылочное название протокол двоичной синхронной передачи и двоичного

синхронного управления, сокращенно - вisync или ВSC.

Бит-ориентированная синхронная схема передачи данных является более

эффективной, чем байт-ориентированная. Протоколы HDLC (High Level Data Link

Control) и SDLC (Synchronous Data Link Control) являются двумя наиболее

известными методами бит-ориентированной синхронной передачи данных. Оба

протокола подробно обсуждаются в последующих разделах.

[5]Контроль ошибок

[5]Как и в случае асинхронной передачи, синхронный метод передачи может

осуществлять обнаружение ошибок. Для этого часто используется

метод CRC (Cyclie-Redundancy Check). В методе CRC

блок данных обрабатывается в соответствии с некоторым алгоритмом, результат

вычислений зависит от содержимого блока данных. Результат вычислений

(контрольная сумма, называемая CRC) пристыковывается к блоку данных до

момента его передачи в линию. На приемной стороне с помощью того же алгоритма

получается результат, который сравнивается с принятой контрольной суммой CRC.

При несовпадении результата с контрольной суммой считается, что кадр был

искажен в ходе передачи. Метод CRC менее уязвим в случае множественной

инверсии битов, чем большинство методов фиксации ошибок при асинхронном типе

передачи данных.

[КС 8-23]

[5]Итоги рассмотрения синхронного типа передачи.

[5]Ниже приведены некоторые достоинства и недостатки синхронного типа

передачи данных.

[5]Преимущества:

- более эффективный;

- большие возможности организации передачи на высоких скоростях;

- улучшенный метод контроля ошибок.

[5]Недостаток:

- требуется более сложное и дорогое оборудование.

[1]Итоги

[5]Передающая среда может быть ограниченой или неограниченной. Три наиболее

известные ограниченные среды передачи данных - это витая пара, коаксиальный

кабель и оптическое волокно. Они отличаются по скорости передачи данных,

устойчивости к EMI, затуханию сигнала, стоимости и по целому ряду других

характеристик. Волокно является наиболее скоростным, однако наиболее дорогое.

Витая пара наиболее широко применима и является наименее дорогой средой.

Неограниченные среды используются для передачи информации в тех случаях,

когда затруднена прокладка физических проводных трактов связи.

Как в ограниченой среде, так и в неограниченной среде применяются различные

режимы передачи данных. Режимы позволяют вести однонаправленную,

двунаправленную попеременную и двунаправленную одновременную передачу данных.

Причем двунаправленная одновременная передача является наиболее гибкой, но

вместе с тем и наиболее дорогой схемой.

Передача может быть синхронной и асинхронной. Асинхронная передача

обеспечивает посимвольную передачу данных в то время, как синхронная

оперирует с целыми блоками информации. Асинхронная передача применяется там,

где символьный трафик носит нерегулярный характер. Синхронная передача

обычно выполняется с большей скоростью.

[КC 8-24]

[1]Упражнение 8

[5]1. Вы консультант. Вопрос связан с развертыванием сети передачи данных для

вновь создаваемой фирмы. Инженерное отделение располагается в здании А, все

другие - в здании В, отстоящем от первого на расстоянии 50 футов (около 15

метров). Каждое здание оснащено большими ЭВМ. Президент компании сообщил

вам, что обе ЭВМ должны быть связаны коммуникациями друг с другом.

Единственная информация, которой вы располагаете это то, что не существует

никакой коммуникационной среды между зданиями, за исключением, телефонной

связи.

Основываясь на предшествующей информации, напишите ваши рекомендации в

отношении применения следующих типов передающей среды:

А. Кабель ТР (витая пара);

В. Микроволновая или лазерная связь;

С. Коаксиальный кабель.