рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Цифровые сигналы.

Цифровые сигналы. - раздел Связь, ОСНОВЫ РАБОТЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ Устройства Оод Производят Обработку И Обмен Информации Цифровыми...

Устройства ООД производят обработку и обмен информации цифровыми (дискретными) сигналами. Как показано на рис. 1.12, форма цифрового сигнала существенно отличается от формы аналогового сигнала.

Сходство состоит в том, что сигнал непрерывен, повторяет самого себя и периодичен; отличие - сигнал дискретен, изменения состояния (уровня электрического напряжения) очень резкие.

ЭВМ и терминалы используют цифровые, двоичные формы, поскольку полупроводниковые элементы в своей основе – дискретные приборы с двумя состояниями.

 

Тема 1.4. Модем, факс-модем.

 

Для обеспечения взаимодействия двух ООД через аналоговый канал связи необходимо иметь метод, который позволит им обмениваться информацией друг с другом, используя аналоговые средства.

Этот цифровой/аналоговый интерфейс обеспечивается модемом. Он изменяет либо амплитуду, либо частоту или фазу, чтобы представить цифровые данные в виде аналоговых сигналов.

 

Модем – первый пример устройства АКД.

Он передает данные от цифрового передающего устройства ООД по аналоговому каналу к принимающему цифровому устройству ООД.


Слово модем – это сокращение, используемое для слов модуляция/демодуляция.

 

Процесс модулирует сигнал в передающем модеме и демодулирует в принимающем модеме.

 

Чтобы быть точным, определение модуляции таково: это модификация частоты для представления данных.

 

Частота подвергаемая модуляции называется несущей частотой.

Данные, которые модулируют несущую частоту (т.е. данные, передаваемые терминалом или ЭВМ), называются модулирующим (baseband) сигналом.

 

Модем видоизменяет сигнал несущей (амплитуду, частоту, или фазу) для того, чтобы он мог нести модулирующий сигнал.

Как показано на рис. 1.13а, модем с амплитудной модуляцией (АМ-модем) меняет амплитуду своей несущей в соответствии с последовательностью битов, которые должны быть переданы. В данном случае более высокая амплитуда представляет ноль, а более низкая – единицу.

Более распространенный модем – это ЧМ-модем (модем с частотной модуляцией). Здесь амплитуда сохраняется постоянной, а меняется частота (рис. 13б). Двоичная 1 представлена одной частотой, а двоичный 0 – другой частотой.

Еще один тип модемов – это ФМ-модем (модем с фазовой модуляцией). Этот модем, для того чтобы представить изменение с 1 на 0, или с 0 на 1, резко меняет фазу сигнала (рис.13в).

 

Работу модемов осложняют факторы, обусловленные линиями связи. Это и затухание сигнала, которое может быть различным и даже меняться в течение сеанса связи, и фазовые и частотные искажения, и эхо-сигналы, и перекрестные помехи и шумы. В зависимости от параметров линий связи доступные скорости передачи могут различаться в сотни раз.

 

Качество линии определяет возможную частоту изменения состояния сигнала в линии. Как мы помним, единицей измерения этого параметра является бод (Baud)– количество изменений состояния в секунду.

 

В простейшем случае модуляции используются два состояния сигнала (например, две частоты), и тогда скорость передачи двоичной информации, определяемая как число бит, передаваемых за секунду, bps (bit per second, вит/с), будет совпадать со скоростью передачи в бодах.

Однако в более эффективных методах модуляции применяются множество возможных состояний сигнала. Это позволяет одним состоянием сигнала кодировать несколько бит данных, в результате чего скорость передачи данных bps превышает скорость изменения сигнала baud.

 

Конечного пользователя больше интересует эффективная скорость передачи полезной информации, которую измеряют в количестве переданных байт или символов секунду – cps (characters per second). Казалось бы естественным соотношение cps=bps*8 (для восьмибитных символов), но на самом деле оно ниже за счет служебных бит (старт- и стоп- биты) и накладных расходов протокола передачи.

Для повышения эффективной скорости используются различные методы сжатия информации, реализуемые как самими модемами, так и коммуникационными программными средствами.

 

Модемы во время сеанса связи могут работать в симплексном, дуплексном или полудуплексном режиме.

 

Хотя способы модуляции стандартизованы (рисунок 1.14), в реальных условиях возможна несовместимость модемов из-за некоторых отклонений от стандартов, допущенных разработчиками.

 

Для полностью аналоговых телефонных линий предельной скоростью соединения в настоящее время является 33,6 Кбит/сек (V.34++). Конечно, это подразумевает качественные аналоговые линии, что в наших условиях не всегда выполняется.

 

В модемной связи важную роль играют протоколы коррекции ошибок, неизбежных в линиях связи, и сжатия данных. Законодателем мод в этой области стала фирма Microcom, по имени которой названо семейство протоколов MNP – Microcon Networking Protocol. Это семейство включает 9-ть классов, определяющих различный сервис. Классы 2-4 предназначены для обеспечения безошибочной передачи, классы 5 и 7 – для сжатия данных, класс 6 – расширенный сервис, класс 9 – оптимизация протокольных процедур, класс 10 – адаптация к каналам связи, класс 8 – пропущен. Старшие классы обычно включают в себя и возможности младших. На рис. 1.15 дана краткая характеристика этих классов.

 

Кроме MNP используются и другие протоколы. В некоторых модемах фирмы Hayes, например, применяется собственный протокол исправления ошибок – Hayes V-Series.


Международный комитет по стандартизации в области телефонии МККТТ (CCITT)рекомендует следующие стандарты:

· V.42 – коррекция ошибок. На 20% эффективнее MNP-4. Использует стандарт LARM (Link Access Procedurе for Modems – протокол безошибочной передачи данных по телефонным линиям.

· V.42bis – сжатие данных. Включает в себя V.42 – коррекцию ошибок. На 35% эффективнее MNP-5, не пытается сжимать уже сжатые данные (многие V.42bis – модемы поддерживают и режим MNP-5).

Протоколы исправления и сжатия могут быть реализованы на компьютере как программно, так и аппаратно. Аппаратная реализация подразумевает, что алгоритм выполняется встроенной программой модема, который практически всегда строится на основе микроконтроллера.

Модемы с аппаратной реализацией протоколов несколько дороже, но на серверах и рабочих станциях (компьютерах), использующих модемы в фоновом режиме, их применение предпочтительно.

Программная реализация протоколов позволяет использовать более дешевые модемы.

 

ООД обычно подключается к АКД с помощью стандартного интерфейса RS-232-C. Данный интерфейс включает характеристики четырех видов:

1. Электрическиехарактеристики описывают уровни напряжения (или тока), и временные характеристики сигналов представляющих 0 или 1.

2. Функциональныехарактеристики описывают функции, выполняемые физическим интерфейсом. Эти функции классифицируются как функции управления, синхронизации, передачи данных и заземления.

3. Механическиехарактеристики описывают интерфейсные разъемы и провода. Обычно все провода для передачи данных, сигнализации и управления собираются в один кабель, оканчивающийся на обоих концах. Эти разъемы по своему назначению сходны с другими электрическими разъемами (например, бытовыми), однако они выглядят и выполняют другие функции.

4. Процедурныехарактеристики описывают, какие действия должны осуществлять соединители, и последовательность действий при передаче данных через интерфейс.

АКД обеспечивает соединение ООД с линией связи. Буквой «С» в RS-232-C обозначена четвертая версия, принятая в 1981 году. Организация по стандартизации МККТТ использует аналогичный V.24/V.28, где V.24 – описывает механические характеристики, а V.28 – электрические.

 

RS-232-C описывает четыре интерфейсные функции:

- определение управляющих сигналов через интерфейс;

- пересылку данных пользователя через интерфейс;

- передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных;

- формирование электрических характеристик интерфейса.

 

RS-232-C передает данные через интерфейс путем изменения уровней напряжения. Двоичный 0 представляется диапазоном от +3 до +12 В, а двоичная 1 – диапазоном от –3 от –12 В. Длина интерфейсного кабеля зависит от его электрических характеристик, хотя большинством поставщиков рекомендовано использовать кабель не более 12-ти метров.

На рис 1.16 показана схема интерфейса RS-232-C, которая включает 25 контактных соединений (или цепей). Используются из них не все. Интерфейс от АКД до ООД требует обычно от четырех до восьми цепей.

На рис. 1.17 дано назначение контактов (цепей) и наименование цепей.

Рисунок 1.18 демонстрирует обычное использование RS-232-C при передаче данных от одного ООД к другому. ООД Б может затем послать ответ ООД А, используя ту же последовательность действий.

 

Fax-modem (факс-модем) позволяет передавать и принимать факсимильные изображения, совместимые с обычными факс машинами. Совместимость средств факсимильной связи в глобальных масштабах обеспечивается стандартами МККТТ.

 
 


Существуют следующие стандарты:

· Fax Group I,II – стандарты аналоговой передачи изображений.

· Fax Group III –стандарт, использующий алгоритмы цифрового сжатия данных, передаваемых по аналоговым телефонным линиям. Скорость передачи 14400 или 9600 бот (может при ухудшении качества связи до 4800 бот).

· Fax Group IV – стандарты для передачи изображений по каналам цифровой связи (сети ISDN).

 

 

Конструктивно модемы для РС выпускаются в двух исполнениях:

- Internal (внутренние);

- External (внешние).

Внутренние модемы устанавливаются в слот шины расширения (как правило, ISA). С системной стороны они обычно эмулируют стандартный СОМ-порт.

Базовый адрес регистров (или номер СОМ-порта) и номер линии запроса прерывания (IRQ) задается джамперами (переключателями) на плате модема.

Преимущество встроенных модемов – низкая цена и отсутствие дополнительных блоков на рабочем месте.

Главным недостатком является необходимость вскрытия системного блока для установки модема и возможные сложности конфигурирования системных ресурсов, а иногда и отсутствие свободного слота. Следует отметить и низкую защищенность компьютера в случае попадания высокого электрического потенциала на телефонный вход модема.

 

Внешние модемы, имеющие собственный корпус и блок питания, подключаются кабелем к 9- или 25-контактному разъему СОМ-порта.

Их главное преимущество в том, что для установки не требуется вскрытия системного блока, а недостатки – в более высокой цене, необходимости отдельного питания и наличии дополнительного устройства и кабеля на рабочем месте.

Большинство современных внешних модемов имеют до 11-ти светодиодных индикаторов на передней панели, позволяющих получать информацию о его состоянии. Индикаторы состояния показаны на рис. 1.19.

 

Принято обозначать:

- DTE (Data Terminal Equipment) – оконечное оборудование данных (компьютер);

- DCE (Data Communication Equipment) – это аппаратура окончания канала данных (модем).

 

По режиму последовательной передачи данных различают синхронные и асинхронные модемы.

Синхронные модемылибо используют две выделенные пары проводов (одна пара для сигнала синхронизации, другая для данных), либо самосинхронизирующееся кодирование-декодирование. В РС внешний синхронный модем может подключаться к адаптеру SDLC (Synchronous Data Link Control), который в настоящее время мало распространен из-за высокой цены и ограниченной сферы применения. К СОМ-порту синхронный модем подключаться не может, поскольку этот порт реализует лишь асинхронный режим обмена. Для РС существуют модемы внутреннего исполнения, а также адаптеры синхронных портов.

Асинхронные модемы, как внутренние, так и подключаемые к СОМ-портам, позволяют использовать обычные телефонные линии, что обуславливает их широкое распространение.

Модемы, используемые для коммутируемых линий, имеют средства набора номера и определения состояния линии (гудок, занято и т.п.).

 

Современные модемы имеют ряд дополнительных возможностей, расширяющих сферу их применения.

 

Voice Modem(голосовой модем) способен преобразовывать звуковой сигнал в цифровой вид, в котором он передается по линии связи. На приемной стороне выполняются обратные преобразования. С помощью голосового модема может быть реализована звуковая почта, автоответчик и другие речевые функции. Звуковое сообщение может передаваться по электронной почте или в диалоге реального времени и воспроизводиться голосовым модемом через внутренний динамик, дополнительный телефонный аппарат или через мультимедийные средства компьютера. Средства обработки звуковых сигналов позволяют модему автоматически определять номер вызывающего абонента (АОН), распознавать сигналы тонального набора номера.

Тема 1.5. Синхронизация элементов сети.

 

Для того, чтобы ЭВМ, ЭВМ и терминалы могли обмениваться между собой данными:

- Во-первых, они должны уметь оповещать друг друга о своей готовности к передаче или приему данных.

- Во-вторых, если они производят обмен данными, должен существовать способ информирования устройств о передаваемых сообщениях.

 

Пусть сообщение адресовано от передающего в приемный узел. Передатчик, ЭВМ или терминал, должен передать какой-то свой сигнал, с тем чтобы принимающее устройство знало, когда начать поиск и распознавание поступающих данных.

По существу приемник должен знать точное время прохождения по каналу связи каждого двоичного 0 или 1. Это требование означает, что для принимающего и передающего устройства должна существовать какая-то общая точка отсчета времени или «общие часы».

Если передатчик посылает биты в канал без предварительного уведомления, приемник скорее всего не будет иметь достаточно времени, чтобы настроиться на приходящий поток битов. В таком случае первые несколько битов сообщения будут потеряны. Следовательно, работа принимающего устройства ООД должна быть временно прервана.


Процесс согласования общей точки отсчета времени является частью протокола связи, и его обычно называют синхронизацией.

 

При небольших расстояниях между устройствами для обеспечения синхронизации часто используют отдельный канал или линию.

По этой линии передается сигнал, представляющий собой некоторую комбинацию единиц и нулей в соответствии с принятыми соглашениями.

Приход этого синхросигнала воспринимается принимающим устройством как уведомление о том, что в определенный момент времени необходимо «прослушать» информационную линию. Он может также провести синхронизацию таймера приемника, с тем чтобы приемник был точно настроен на каждый приходящий бит.

 

Таким образом синхросигналы выполняют две функции:

1. Они синхронизируют, настраивают приемник на передаваемое сообщение еще до того, как оно фактически приходит.

2. Поддерживают синхронизацию приемника с приходящими битами данных.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ОСНОВЫ РАБОТЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Дисциплина которую Вы будете изучать в течении х семестров н семестр на... Архитектура информационно вычислительных сетей На...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Цифровые сигналы.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Архитектура информационно-вычислительных сетей».
  На рис. 1.1 дан перечень литературы, которая использована при подготовке данной дисциплины.   Итоговая оценка знаний материала первого семест

Двухточечные и многоточечные соединения.
  Устройства АКД и ООД соединяются одним из следующих способов.   Как показано на рис. 1.2, они соединяются в двухточечную конфигурацию, в кото

Введем еще одно понятие
    Трафик – данные пользователя.

Топология и цели проектирования.
Конфигурация сети называется топологией сети. Сетевая топология – это геом

Иерархическая топология.
Сетевая иерархическая топология характерна простым программным обеспечением для управления сетью. Эта топология обеспечивает точку концентрации для управления и диагностики ошибок. Сетью у

Горизонтальная топология (шина).
  Горизонтальная, или шинная, топология показана на рис. 1.6,б. Шина допускает, чтобы каждое сообщение принималось всеми станциями. То есть одна-единственная станция работает

Топология звезды.
Топология «звезды» (рис. 1.6в) используется благодаря легкости управления (программное обеспечение несложно, а поток трафика прост). Весь трафик исходит из центрального узла А. Узел А полностью упр

Кольцевая топология.
  Как показано на рис. 1.6,г, кольцевая топология не подвержена перегрузкам, которые случаются в иерархической или звездообразных системах. Логическая организация кольцевой с

Телефонная сеть.
  Компоненты телефонной системы размещены иерархически, начиная с местоположения абонента в основании иерархии. Пользователи в домах либо учреждениях объедин

Коммутируемые и некоммутируемые каналы.
  Пользователь телефона имеет возможность получить в свое распоряжение выделенную (арендованную) линию связи, с помощью которой пользователь будет иметь в телефонной

Синхронизирующие коды.
  Когда компьютеры и терминалы разделены большими расстояниями, является более выгодным встроить временную настройку в сам сигнал, вместо того чтобы использовать отдельный канал синхр

Асинхронная и синхронная передача.
  Многие типы ЭВМ и терминалов обмениваются данными друг с другом и устройствами АКД с использованием кода без возвращения к нулю (NRZ-кода). Следовательно, синхронизация для этих уст

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги