1 / 54

2. Основы передачи дискретных данных

2. Основы передачи дискретных данных. М етод ы передачи дискретных данных , общи е для локальных и глобальных сетей по длинным линиям связи ( >10 м). Состав линии связи. Типы линий связи Проводные (воздушные) ¨. Кабельные. Витая пара. Коаксиал. Оптическое волокно.

horace
Download Presentation

2. Основы передачи дискретных данных

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 2. Основы передачи дискретных данных Методы передачи дискретных данных, общие для локальных и глобальных сетей по длинным линиям связи ( >10 м)

  2. Состав линии связи

  3. Типы линий связи Проводные (воздушные) ¨ Кабельные Витая пара Коаксиал Оптическое волокно

  4. Радиоканалы наземной и спутниковой связи Радиорелейные (СВЧ) каналы

  5. Характеристики линий связи • Амплитудно-частотная характеристика • Полоса пропускания • Затухание • Помехоустойчивость • Перекрестные наводки на ближнем конце линии (NEXT) • Пропускная способность • Достоверность передачи данных • Удельная стоимость

  6. 4 2 3 Спектральный анализ сигналов на линиях связи Представление периодического сигнала суммой синусоид = T

  7. t -  0 +   Спектральное разложение идеального импульса (d-функция)

  8. Импульсы на входе линии связи Импульсы на выходе линии связи Искажения импульсов в линиях связи

  9. R R R R C C C C Представление линии в виде распределенной индуктивно-емкостной нагрузки

  10. Амплитудно-частотная характеристика

  11. Полосы пропускания линий связи и популярные частотные диапазоны

  12. Соответствие между полосой пропускания линии связи и спектром сигнала

  13. Пропускная способность - C(бит/с)- максимально возможное число бит информации, которые могут быть переданы в секунду С(бит/с) = F log2(1 + Pc/Pm) F - полоса пропускания (Гц) Типичные значения пропускной способности (bandwidth) линий связи вычислительных сетей: 2400, 4800, 9600, 14400, 28800, 33600 б/с 56, 64 Кб/c; 1.544, 2.048, 10, 16, 34, 45, 155, 622 Мб/c

  14. Повышение скорости передачи за счет дополнительных состояний сигнала а) сигнал имеет 2 состояния; C = , где М - количество состояний одного элемента данных б) сигнал имеет 4 состояния

  15. Помехоустойчивость линии: определяется мощностью шумов, создаваемых в линии внешней средой и возникающих в самой линии низкая  хорошая  отличная Кабельные линии Оптоволоконныелинии Радиолинии

  16. Достоверность передачи данных: вероятность искажения бита данных (10-3 10-9 без дополнительных средств, 10-9 - оптоволокно) Удельная стоимость линии: затраты на создание 1 км линии - от $0.4 до $8

  17. Методы передачи дискретных данных • Аналоговая модуляция • Кодирование (дискретная модуляция) Аналоговая модуляция: предназначена для передачи дискретных данных, имеющих широкий спектр, по аналоговым линиям связи с узкой полосой пропускания

  18. Виды аналоговой модуляции: б) амплитудная в) частотная г) фазовая

  19. Спектры сигнала при потенциальном кодировании и амплитудной модуляции

  20. Кодирование • Кодирование в узком смысле - способ представления дискретных данных импульсными сигналами для передачи по широкополосным линиям (без модуляции) • Цели кодирования: • Сужение полосы частот результирующего сигнала. Чем меньше изменений потенциала сигнала в единицу времени (измеряется в бодах), тем уже спектр сигнала, тем выше может быть битовая скорость на линии с фиксированной полосой пропускания • Синхронизация приемника и источника

  21. Приёмник Передатчик 1 0 1 1 0 0 0 Информация Тактовые импульсы Синхронизация приемника и передатчика на небольших расстояниях

  22. 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 (3 бода) 0 1 1 0 0 1 0 Методы кодирования Полоса узкая(бод  б/с)(4 бода) Самосинхронизацияплохая а) Потенциальный код или NRZ-код б)Потенциальный код с инверсией при единице NRZI в) Биполярный код (импульсы разной полярности) Полоса широкая(бод ~ 2 б/с)(14 бод)Самосинхронизация отличная г) Манчестерский код (кодирование перепадами) Полоса средняя (б/с  бод  2 б/с)(9 бод)Самосинхронизация хорошая

  23. Избыточные потенциальные коды (4В/5В, 5В/6В)К каждым N битам исходного кода добавляется 1 избыточный бит, значение которого выбирается так, чтобы потенциал гарантированно менял свое значение через каждые 2N битКод 4В/5В:

  24. Коды глобальных каналов

  25. Скрэмблирование • «Перемешивание» данных по известному закону: • Bi = Ai Bi-3 Bi-5 • - сложение по модулю 2 • Обратное преобразование: • Ci = Bi Bi-3 Bi-5 = Bi = (Ai Bi-3 Bi-5) + Bi = Ai Bi-3 Bi-5 Bi-3 Bi-5= Ai

  26. Спектры кодов

  27. Кодирование аналоговых сигналов: предназначено для передачи аналоговых данных по линиям связи, имеющим широкую полосу пропускания, достаточную для передачи импульсов

  28. Методы аналоговой модуляции: амплитудная, частотная, фазовая f0    n3 n2 n4 n1 t1 t2 t3 t4 Частота квантования: f=1/n1, n2, n3, . . . - ”оцифрованный” сигнал Кодирование (дискретная модуляция) Дискретизация непрерывного сигнала по амплитуде и по времени f  2f0 Теорема Котельникова-Найквиста

  29. Коммутация каналов – синхронное разделение во времени (Time Division Multiplexing, TDM или STM)

  30. Коммутация каналов – разделение по длине волны (Wave Division Multiplexing, WDM или Dense WDM) Cross-connect MUX Внутри волны – TDM или пакеты

  31. Сравнение методов коммутации каналов и пакетов

  32. Области применимости методов коммутации Коммутация каналов применяется для передачи трафика с постоянной скоростью и чувствительного к задержкам. Пример: речь Недостатки - в случае временного не использования канала абонентами его пропускную способность нельзя отдать другим абонентам – отсутствует адресная информация в потоке данных Коммутация пакетов применяется для передачи пульсирующего трафика с переменной скоростью и не чувствительного к задержкам. Пример: передача текстовых документов, просмотр Web-страниц Недостатки - нет гарантий пропускной способности, переменные задержки – сложно передавать потоковый трафик реального времени – речь, видео

  33. Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов • Коммутация каналов для передачи пользовательских данных и коммутации пакетов для передачи служебной Сеть с коммутацией каналов Сеть с коммутацией пакетов – SS7

  34. Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов • Виртуальные каналы в сетях с коммутацией пакетов • Устойчивые маршруты перемещения пакетов • Вместо адреса конечного узла используется условный номер виртуального канала • Имеется процедура предварительного установления канала

  35. Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов • Вложенность методов коммутации Тайм-слот 1 Тайм-слот 2 Тайм-слот 3 Тайм-слот 4 Поток тайм-слота 4 делится на пакеты - метод коммутации пакетов вложен в метод коммутации каналов Поток тайм-слота 1 делится на более мелкие тайм-слоты – иерархия каналов PDH/SDH

  36. Принципы работы протоколов в сетях с коммутацией пакетов

  37. Синхробиты Служебная информация Полезные данные Контрольная сумма Структура пакетов и кадров Кадр 3 Кадр 2 Кадр 1

  38. Байт 1 Байт 2 Байт n Стоп Стоп Стоп Старт Старт Старт Синхронизация приемника и источника Асинхронная и синхронная передача Синхробайт Синхробайт Байт n Байт 2 Байт 1 Управ-ление Управ-ление Иденти-фикатор Управ-ление Контрольошибок Данныепользователя

  39. Узел 1 Узел 2 Данные Данные Запрос установления соединения Подтверждение установления соединения Данные Квитанции подтверждения Запрос разрыва соединения Подтверждение разрыва соединения Установление соединений Передача без установления соединения (датаграммный метод, connectionless) Передача с установлением соединения (connection-oriented)

  40. 8 7 6 5 4 3 2 1 1 + 0 + 0 + 1 + 1 + 0 + 1 + 0 = 0 (по чётности, even) 1 (по нечёт-ти, odd) Методы вычисления контрольной суммыкадра информации 1. Контроль по паритету - применяется для байтов Обнаруживает только одиночные ошибки

  41. P B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 2. Вертикальный и горизонтальный контроль по паритету блоков символов Обнаруживает большинство двойных ошибок, но не все Биты паритета байтов (нечётность) Биты паритета столбцов (четность)

  42. 1 0 0 1 1 0 1 0 3. Циклические коды контроля двоичных кадров (CRC, Cyclic Redundancy Check) Биты кадра 2 или 4 байта контрольного циклического кода (CRC)

  43. Код CRC равен остатку от деления кадра, рассматриваемого как двоичное число, на заданное двоичное число (например, на 216+215+22+1) • При получении кадра с кодом CRC общая последовательность бит (данные + CRC) снова делится на общий делитель. • Если ошибок нет, то результат деления должен быть равен 0. • При делителе длиннойR бит обнаруживаются: • все однократные битовые ошибки • все двойные битовые ошибки • все ошибки в нечетном количестве бит • все ошибочные последовательности длиной < R (последовательность бит между двумя соседними ошибочными битами)

  44. t t Пакеты (источник) 1 К 2 Квитанции (приёмник) К 1 Методы подтверждения корректности передачи кадров 1. С простоем источника

  45. Синхронизация символов и кадров Дополняет синхронизацию бит при синхронном способе передачи 2 метода: ¨Символьно-ориентированная передача ¨Бит-ориентированная передача

  46. Направление передачи Время Содержимое кадра(печатные символы) Стоповый символ кадра Символы синхронизации Стартовый символ кадра а) . . . SYN SYN STX ETX

  47. Направление передачи Время SYN SYN SYN . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0. . . Содержимое кадра STX Получатель входит в режим “охотника” Получатель вошел в синхронизацию Получатель детектирует символ SYN б)

  48. Дополнительно вставленный DLE Время Направление передачи SYN SYN DLE STX . . . DLE DLE. . . DLE ETX Стартовая последовательность кадра Содержимое кадра(двоичные данные) Стоповая последовательность кадра c)

More Related