Спутниковые и наземные радиоканалы Диапазоны КВ, СВ, ДВ (диапазоны амплитудной модуляции) – обеспечивают передачу данных на значительные расстояния но. - презентация

1 Спутниковые и наземные радиоканалы Диапазоны КВ, СВ, ДВ (диапазоны амплитудной модуляции) – обеспечивают передачу данных на значительные расстояния но с низкой скоростью передачи. Диапазоны УКВ (300 Мгц – 3 Ггц, диапазон частотной модуляции) – обеспечивают передачу данных на менее дальние расстояния но с более высокой скоростью (до 16 Мбит/сек.). Диапазон СВЧ (3 Ггц – 30 Ггц, диапазон частотной модуляции ) – наиболее часто используется для передачи данных (стандарты IEEE ). Диапазон инфракрасного излучения (3x10 11 – 2x10 14 ) – используется для организации локальных сетей.

2 Структурированные кабельные системы Активное сетевое оборудование - это ряд сетевых устройств, служащих для передачи данных и формирования, преобразования и передачи электрических сигналов. Активное оборудование включает концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы, сетевые карты компьютеров и т.д. Пассивное оборудование – это кабели, соединители, кроссовые панели и переходники между разнотипными кабелями или соединителями.

3 Структурированная кабельная система (СКС) - это набор пассивного оборудования и совокупность правил и стандартов по его использованию. Стандарты: американский ЕIА/ТIА 568A, международный (ISO/EIC 11801), европейский (EN50173), ГОСТ Р и ГОСТ Р Следование стандартам построения структурированных кабельных систем позволяет создавать легко модифицируемые и расширяемые сетевые структуры, не ориентированные на какую-либо сетевую технологию или сетевое приложение. Основные принципы построения СКС: Универсальность; Избыточность; Структурированность.

4 СКС строятся на основе иерархической схемы, в которой выделяют горизонтальные подсистемы (кабельные системы этажа), вертикальные подсистемы (магистраль здания) и подсистему кампуса (охватывает территорию в несколько зданий).

5 Горизонтальная подсистема соединяет кроссовый шкаф этажа с коммутационными розетками пользователей. При построении горизонтальных подсистем каждое рабочее место снабжается розетками для подключения телефонов и компьютеров.

6 Вертикальная подсистема (магистральная) образует высокоскоростную магистраль передачи данных между этажами здания. При реализации вертикальных подсистем прокладывают избыточные линии связи, для того чтобы в дальнейшем сократить расходы на расширение сети и увеличение ее пропускной способности.

7 Часто подсистема кампуса имеет топологию звезда, в центре которой находится главный кросс, от которого отходят ветви к телекоммуникационным шкафам зданий. Кабельная подсистема кампуса (магистраль комплекса зданий ) образует магистраль, объединяющую сети нескольких зданий. Включает в себя кабель, проложенный между зданиями и проходящий от главной кроссировочной панели к промежуточным.

8 Преимущества структурированных кабельных систем: единая инфраструктура для передачи данных, голоса и видео; возможность модификации, конфигурации и расширения сети без значительных затрат; высокая надежность и независимость от изменений технологий и поставщиков активного оборудования; минимизация средств на обслуживание;

9 Кодирование данных при передаче по линии связи Способ представления данных в виде физических сигналов называется физическим или линейным кодированием. Кодирование определяет форму и спектр передаваемого сигнала. Спектр является главным критерием оценки эффективности кодирования. Для передачи информации используют аналоговые и цифровые сигналы. Аналоговые сигналы – представляют непрерывную электромагнитную волну. Цифровые сигналы - представляют последовательность импульсов потенциала электрического поля. В соответствии с теорией Фурье аналоговые сигналы имеют меньший спектр чем цифровые.

10 Аналоговая информация – представляет непрерывно изменяющееся значение некоторой величины. Пример: звук, видео информация. Дискретная информация – представляет последовательность значений некоторой величины. Пример: текстовые данные, последовательности чисел. Замечание: из определения следует что множество значений является конечным или счетным. Виды передаваемой информации Для кодирования информации используют аналоговую модуляцию и цифровое кодирование.

11 Аналоговая модуляция основана на изменении одного или нескольких параметров периодического сигнала. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом (несущей частотой). Аналоговая модуляция Сигнал изменение которого определяет изменение несущего сигнала называется модулирующим сигналом. Процесс изменения параметров несущего сигнала называется модуляцией.

12 При кодировании с использованием аналоговой модуляции, частота модулирующего сигнала меньше частоты несущего сигнал. В результате, спектр модулирующего сигнала переносится в область высоких частот, что позволяет осуществлять более эффективное уплотнение каналов. Для кодирования и декодирования сигнала используют устройства называемые модемами (модем - модулятор-демодулятор). Виды аналоговой модуляции: амплитудная, частотная, фазовая, комбинированная.

13 Амплитудная модуляция Амплитудная модуляция при передачи аналоговых данных Амплитудная модуляция при передачи дискретных данных

14 Частотная модуляция

15 Фазовая модуляция Комбинированная модуляция заключается в одновременном изменении нескольких параметров сигнала. Например в квадратурной амплитудной модуляции (QAM) используется 8 значений сдвига фазы сигала и 4 уровня амплитуды (всего возможные 32 комбинации => максимальное кол-во передаваемых битов за такт работы передатчика = 5 )

16 Бод (англ. baud) – единица измерения символьной скорости – количество изменений информационных параметров несущего периодического сигнала в секунду. В общем случае скорость передачи измеренная в битах может быть больше или меньше скорости измеренной в бодах. Пример: 1.При использовании кода 2-х уровней амплитуды за такт работы передатчика передается один бит (один символ несет один бит информации). При битовой скорости 100 бит./сек., символьная скорость 100 бод/сек. 2.При использовании кода 4-х уровней амплитуды за такт работы передатчика передается два бита (один символ несет два бита информации). При битовой скорости 100 бит./сек., символьная скорость 50 бод/сек. При передаче дискретной информации параметры несущего сигнала обычно изменяются через фиксированные промежутки времени, называемые тактом. Измерение скорости передачи в битах и бодах

17 Цифровое кодирование основано на представлении битов данных в виде последовательности импульсов электрического потенциала или тока. Виды цифровых кодов: потенциальные; импульсные. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используются различные фиксированные значения сигнала (потенциала или электрического тока). В импульсных кодах логические единицы и нули представляются в виде импульсов определенной полярности или перепадом потенциала определенного направления. Цифровое кодирование

18 t U В коде NRZ для передачи логических единиц и нулей используются различные постоянные уровни сигнала (потенциала или тока). Потенциальный код без возврата к нулю (Non Return to Zero - NRZ)

19 t U Разновидностью кода NRZ является код NRZI. В этом коде производится инверсия сигнала при передаче единиц. Потенциальный код без возврата к нулю с инверсией на единицах (NRZI)

20 В коде MLT3 используются три уровня сигнала. Кодирование основано на циклическом переключении уровней -U, 0, +U, 0. При передаче единицы производится переход с одного уровня сигнала на следующий. При передачи 0 уровень сигнала не меняется. Многоуровневая передача 3 (Multi Level Transmission, MLT3) t U

21 t U Для передачи информации используются четыре уровня потенциала. Комбинации битов 00 соответствует потенциал -2,5,В; комбинации 01 - потенциал -0,833В; комбинации 11 - потенциал +0,833В; комбинации 10 - потенциал +2,5В. Потенциальный код 2B1Q

22 t U В манчестерском коде для передачи единиц и нулей используется перепад потенциала - фронт импульса. Передача единицы - перепад от низкого потенциала к высокому. Передача нуля - перепад от высокого потенциала к низкому. В начале каждого такта могут производиться служебные перепады сигнала Манчестерский код

23 Для различных способов кодирования линия может иметь различную пропускную способность. Например, витая пара третьей категории при кодировании по стандарту 10Base-T имеет пропускную способность 10Мб, а при кодировании по стандарту 100Base-T4 - пропускную способность 100Мб.

24 Проблема синхронизации передатчика и приемника Синхронизация необходима для того, чтобы приемник считывал данные с линии связи согласованно с моментами их передачи t U Т реугольниками отмечены моменты считывания приемником информации с линии связи Δt п – период тактовых часов передатчика. Δt пр - период тактовых часов приемника. Если, Δt п > Δt пр - некоторые биты будут считаны дважды. Если, Δt п < Δt пр - некоторые биты не будут считаны.

25 мс 6мс Δt п = 5 мс Δt пр = 6 мс Δt п некоторые биты не будут считаны: последовательность переданная передатчиком: последовательность принятая приемником: Пример рассинхронизации приемника и передатчика

26 Возможные схемы реализации синхронизации: 1.Использование отдельной линии для передачи тактовых импульсов, при получении которых приемник считывает информацию с линии. 2.Использование самосинхронизирующихся кодов. Сигналы таких кодов несут информацию о том, когда необходимо приемнику считывать очередную порцию битов. Такой информацией может служить перепад потенциала - фронт импульса. тактовые импульсы сигнал передаваемый по линии данных

27 В режиме синхронной передачи данные передаются непрерывным потоком или большими блоками (кадрами). При этом синхронность между приемником и передатчиком реализуется или с помощью самосинхронизирующихся кодов или дополнительной линией для передачи тактовых сигналов.

28 Асинхронная и синхронная передача В асинхронном режиме передача данных производится небольшими блоками (обычно байтами) возможно в произвольные моменты времени. Поэтому необходимо выполнять синхронизацию передатчика и приемника на уровне байт – каждый байт сопровождается специальными сигналами старт и стоп. моменты считывания сигнала приемником холостое состояние стартовый бит бит четности ΔtΔt t0t0 Δt'Δt' стоповый бит

29 1.Сигнал должен иметь как можно более узкую полосу частот. 2.Метод кодирования должен обеспечивать синхронизацию передатчика и приемника. 3.Устойчивость к шумам. 4.Минимизация мощности передатчика. 5.Низкий уровень постоянного напряжения в линии. Требования, предъявляемые к цифровым методам кодирования.