Лекция 3

Процесс передачи данных

Способы передачи цифровой информации

Существует два способа передачи информации в физической передающей среде: цифровой и аналоговый.

При цифровом способе данные по проводнику передаются импульсно, путем смены текущего напряжения: нет напряжения - "0", есть напряжение - "1".

При аналоговом способе цифровые данные передаются посредством управления параметрами сигнала несущей частоты.
Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:
        x = xmax sin(ωt + φ0),
где   x - амплитуда колебаний,
        ω - частота колебаний,
        t  - время колебаний,
        φ0- начальная фаза колебаний.

Передать цифровые данные по аналоговому каналу можно, управляя одним из параметров сигнала несущей частоты: амплитудой, частотой или фазой. Поскольку необходимо передавать данные в двоичном виде (последовательность единиц и нулей), то можно предложить следующие способы управления (модуляции): амплитудный, частотный, фазовый.

Амплитудная модуляция
"0" - отсутствие сигнала, т.е. отсутствие колебаний несущей частоты; "1" - наличие сигнала, т.е. наличие колебаний несущей частоты. Есть колебания - единица, нет колебаний - нуль:

Частотная модуляция
Частотная модуляция предусматривает передачу сигналов 0 и 1 на разной частоте. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 происходит изменение частоты колебаний сигнала:

Фазовая модуляция
При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, т.е. "направление" колебаний.

Канал передачи данных

Канал передачи - это комплекс технических средств и среды распространения, обесп5ечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот и с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями и узлами сети.

В зависимости от среды распространения сигналов каналы могут быть проводными, радио, спутниковыми.

В зависимости от частотного диапазона различают каналы узкополосные и широкополосные.

Канал называется узкополосным, если по нему передаются данные только на одной частоте.

Канал называется широкополосным, если он пропускает много частот, т.е. каждый абонент работает в пределах этого канала на своей собственной частоте.

Каналу передачи присваивается название "аналоговый" или "цифровой", в зависимости от способа передачи сигналов электросвязи. Если на разных участках канала применяется тот и другой методы, канал передачи называется смешанным.

Характеристики процесса передачи данных

Для характеристики процесса передачи данных в компьютерной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации.

Режимы передачи данных

Симплексный -
передача данных только в одном направлении (телевидение, радио);
Полудуплексный -
прием и передача информации осуществляется поочередно (рация);
Дуплексный -
одновременные передача и прием данных (телефон).

Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи.

Коды передачи данных

Информация передается по каналам связи в виде специальных кодов. Коды эти стандартизованы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) - Международной организации по стандартизации или международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ).

Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCII, принятый для обмена информацией практически во всем мире (отечественный аналог - код КОИ-7).

Если для передачи кодовой комбинации используется столько линий, сколько битов эта комбинация содержит, т.е. каждый бит передается по отдельному проводу, то это - параллельная передача или передача параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается для внутренних связей ЭВМ и для небольших расстояний между абонентами сети. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание физической передающей среды и обладает плохой помехозащищенностью.

Для передачи кодовой комбинации по двухпроводной линии группа битов передается по одному проводу бит за битом. Это передача информации последовательным кодом. Она требует последующего преобразования данных в параллельный код для дальнейшей обработки в ЭВМ, но экономически более выгодна для передачи сообщений на большие расстояния.

Типы синхронизации данных

Процессы передачи или приема информации в компьютерных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т.е. один из процессов может начаться только после того, как получит полностью данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными.

В то же время существуют процессы, в которых нет такой привязки и они могут выполняться независимо от степени полноты переданных данных. Такие процессы называются асинхронными.

Синхронизация данных - согласование различных процессов во времени. В системах передачи данных используются два способа передач данных: синхронный и асинхронный.

При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности равен 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0 в противном случае). Последний бит ("стоп-бит") сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование. Недостатки: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными.

При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется циклический избыточный код обнаружения ошибок (CRC - Cyclic Redundance Check). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации. Если код, сформированный при приеме, совпадает с кодом, сформированным при передаче - ошибок нет. Блок данных принят. Если же последовательности не совпадают - ошибка. Передача повторяется до положительного результата проверки. Если повторные передачи не дают положительного результата, то фиксируется состояние аварии.

Преимущества: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок. Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.

Сайт управляется системой uCoz