Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования

Подождите немного. Документ загружается.

2.5.

Сети

кольцевой

топологии

FDDI

(Fiber

Distributed

Data

Interface)

на

основе ВОЛС.

Кадр

стандарте

ШЕЕ

802/5 имеет структуру:

Ограничитель

(7) —

управление

доступом

(7) —

адрес

назначения

(б) —

адрес источника

(6) —

данные

(>=0)

—

контрольный

код (4) —

ограничи-

тель

(1) —

состояние

кадра

(7) >.

Поле «управление

доступом»

используется

для

указания порядкового номе-

ра

кадра, смысла команд, содержащихся

кадре,

и т. п.

Так,

в ШЕЕ

802/5

это

поле

включает

себя указание приоритета (три бита),

Т— бит

маркера,

М—

мо-

ниторный

бит и три

бита резервирования. Если

Т— 0, то

кадр воспринимается

как

маркер, если

Т=

1, то

кадр является информационным

(т. е.

маркер

за-

нят—поле

«данные» заполнено). Поле «состояние кадра» используется

для от-

метки

того,

что

принимающая станция опознала свой адрес

восприняла дан-

ные.

Топология

сети Token Ring показана

на

рис. 2.5,

а.

Концентраторы служат

для

удобства управления сетью,

частности

для

отключения

от

кольца

неисправных

узлов.

На

рис. 2.5,

представлена схема подключения узлов

кольцу

концентраторах.

Для

отключения узла достаточно левые переключатели

(см. рис.

2.5,6)

поставить

верхнее положение,

правые переключатели

— в

нижнее

(в

нормальном режиме положение переключателей противоположное).

Типичная

реализация сети Token Ring характеризуется следующими дан-

ными:

максимальное число станций

96;

максимальное число концентраторов

12;

максимальная длина замыкающего кабеля

120 м;

максимальная длина

кабеля

между двумя концентраторами

или

между концентратором

станцией

м; два

варианта скорости передачи данных

по

линии

4 или

Мбит/с.

Функционирование

сети заключается

следующем.

кольцевых локальных сетях сигналы циркулируют

по

кольцу, состоящему

из

ряда отрезков линии связи, которые соединяют пары соседних узлов.

Эти

отрезки

соединяются

узлах

через

повторители сигналов, выполняющие

функции

приема

передачи сигналов

как из

кольца

и в

кольцо,

так и

между

АКД

линией. Повторители вносят некоторую задержку

передачу сигналов,

поэтому

общая задержка зависит

от

числа станций, включенных

кольцо.

Рис. 2.5.

Схема

сети

Token

Ring:

а —

общий

ввд;

б —

схема подключения узла

кольцу

Техническое

обеспечение

САПР

Одним

из

способов взаимосвязи линии

АКД

является способ вставки

регистра. Станцию, получившую полномочия, называют активной станцией.

Активная

станция осуществляет вставку регистра

разрыв кольца

подключает

передающий

регистр,

из

которого

кольцо посылается передаваемый кадр.

Эти

регистры являются сдвигающими. Кадр проходит через кольцо

возвращается

на

вставленный регистр.

По

пути

его

адресная часть проверяет-

ся

остальными станциями, поскольку

в них

предусмотрена расшифровка

адресной

управляющей информации. Если пакет предназначен данной стан-

ции,

то

принимается информационная часть пакета, проверяется правильность

приема

и при

положительном результате проверки

кольцо направляется

соответствующее подтверждение. Передающая (активная) станция одно-

временно

передачей сформированного

в ней

пакета принимает пакет, прошед-

ший

по

кольцу,

на

вставленный регистр.

каждом такте сдвига

кольцо направ-

ляется очередной

бит

данных,

а из

кольца

некоторой задержкой возвращаются

переданные биты. Если подтверждена правильность передачи,

то

переданные

данные стираются

передающей станции, которая направляет

кольцо

свободный

маркер,

если

не

подтверждена,

то

осуществляется

повторная

передача пакета.

Станции, готовые

передаче собственных данных, ждут прихода свободного

маркера. Станция, получившая полномочия, вставляет свой регистр

кольцо,

становясь активной,

вставленный ранее

регистр

исключается

из

кольца.

Циркулирующий

по

сети маркер состоит

из

следующих частей:

<ограничитель

— Р — Т —

М—

R —

ограничитель>

Если

Т=

О,

то

маркер свободен. Тогда если

он

проходит мимо станции, име-

ющей данные

для

передачи,

приоритет станции

не

ниже значения, записанно-

го в Р, то

станция преобразует маркер

информационный кадр: устанавливает

= 1 и

записывает между

R и

конечным ограничителем адрес получателя,

данные

другие сведения

соответствии

принятой структурой кадра.

Ин-

формационный кадр проходит

по

кольцу,

при

этом происходит

следующее:

каждая станция, готовая

передаче, записывает значение своего приорите-

та в R,

если

ее

приоритет выше

уже

записанного

в R

значения;

станция-по-

лучатель, распознав свой адрес, считывает данные

отмечает

конце кадра

(в

бите «Статус кадра») факт приема данных.

Совершив

полный оборот

по

кольцу, кадр приходит

станции-отправителю,

которая

анализирует состояние кадра. Если передача

не

произошла,

то

делается

повторная попытка передачи, если произошла,

то

кадр преобразуется

маркер

указанной

выше структуры

Т-

При

этом также происходят действия:

где

Р и R —

трехбитовые коды.

При

следующем обороте маркер будет захвачен

той

станцией-претендентом,

которой

на

предыдущем обороте оказался наивысший приоритет (именно

его

значение

записано

в Р).

2.5.

Сети

кольцевой

топологии

Сеть Token Ring рассчитана

на

меньшие

предельные расстояния

число

станций,

чем

сеть Ethernet,

но

лучше приспособлена

повышенным нагрузкам.

Сеть

FDDI

Сеть FDDI относится

высокоскоростным сетям,

имеет

кольцевую тополо-

гию,

использует ВОЛС

специфический вариант маркерного метода доступа.

основном варианте сети применено двойное кольцо

на

ВОЛС. Обес-

печивается информационная скорость

100

Мбит/с. Расстояние между крайни-

ми

узлами

— до 200 км,

между соседними станциями

— не

более

2 км.

Макси-

мальное число узлов 500.

ВОЛС применяются волны длиной

1300

нм.

Два

кольца ВОЛС используются одновременно. Станции можно подключать

одному

из

колец

или к

обоим сразу

(

рис. 2.6,

а).

Использование конкретным

узлом

обоих колец позволяет получить

для

этого узла суммарную пропускную

способность

200

Мбит/с. Другое возможное применение второго

кольца—обход

его

помощью поврежденного участка путем объединения колец,

как

показано

на

рис. 2.6,

б.

сети

FDDI

используются оригинальные

код и

метод доступа. Приме-

няется

код

THnaNRZ

(без возвращения

нулю),

котором изменение полярности

очередном такте времени воспринимается

как

отсутствие изменения поляр-

ности

—как

Чтобы

код был

самосинхронизирующимся, после каждых четырех

битов

передатчик вырабатывает синхронизирующий перепад.

Такое

специальное манчестерское кодирование называют 4b/5b. Запись 4b/5b

означает

код,

котором

для

самосинхронизации

при

передаче четырех битов

двоичного кода используется пять битов так,

что не

может быть более

двух

нулей

подряд,

или

после

четырех

битов добавляется

еще

один обязательный

перепад,

что и

используется

FDDI.

При

применении такого кода несколько усложняются блоки кодирования

декодирования,

но при

этом повышается скорость передачи

по

линии связи,

так

как

почти

вдвое

уменьшается максимальная

частота

переключения

по

сравнению

манчестерским кодом.

Обход

Рис. 2.6. Кольца

ВОЛС

сети

FDDI:

а —

включение узлов;

б —

обход поврежденного участка

Техническое

обеспечение

САПР

соответствии

методом

FDDI

по

кольцу циркулирует пакет, состоящий

из

маркера

информационных кадров. Любая станция, готовая

передаче,

распознав проходящий через

нее

пакет, вписывает

свой

кадр

конец пакета.

Она же

ликвидирует

его

после

того,

как

кадр вернется

ней,

сделав полный

оборот

по

кольцу,

при

условии,

что

он

был

воспринят получателем. Если обмен

происходит

без

сбоев,

то

кадр, возвращающийся

станции-отправителю, оказы-

вается

пакете

уже

первым,

так как все

предшествующие кадры должны быть

ликвидированы

раньше.

Сеть

FDDI

обычно используют

как

объединяющую

единую сеть многих

отдельных

подсетей

ЛВС. Например,

при

организации информационной систе-

мы

крупного предприятия целесообразно иметь

ЛВС

типа Ethernet

или

Token

Ring

помещениях отдельных проектных подразделений,

связь между подраз-

делениями осуществлять через

сеть

FDDI.

2.6.

Каналы

передачи

данных

корпоративных

сетях

Характеристики

типы каналов передачи данных

Применяемые

вычислительных сетях каналы передачи данных класси-

фицируются

по

ряду признаков. Во-первых,

по

форме представления информа-

ции

виде электрических сигналов каналы подразделяют

на

цифровые

ана-

логовые. Во-вторых,

по

физической природе среды передачи данных различают

каналы

связи проводные (обычно медные), оптические (как правило, волокон-

но-оптические), беспроводные (инфракрасные

радиоканалы).

В-третьих,

по

способу разделения среды между сообщениями выделяют упомянутые выше

каналы

временным

(TDM)

частотным (FDM) разделением.

Одной

из

основных характеристик канала является

его

пропускная способ-

ность

(скорость передачи информации,

т. е.

информационная

скорость),

оп-

ределяемая полосой пропускания канала

способом

кодирования

данных

виде

электрических сигналов. Информационная скорость измеряется количеством

битов

информации, переданных

единицу времени. Наряду

информационной

оперируют

бобовой

(модуляционной)

скоростью,

которая измеряется

в бо-

дах,

т. е.

числом изменений дискретного сигнала

единицу времени. Именно

бодовая

скорость определяется полосой пропускания линии. Если одно измене-

ние

значения дискретного сигнала соответствует нескольким битам,

то

инфор-

мационная

скорость превышает

бедовую.

Действительно, если

на

бодовом

ин-

тервале (между соседними изменениями сигнала) передается

бит,

то

число

градаций сигнала равно

Например,

при

числе градаций

скорости

1200

бод

одному боду

соответствует

бит/с

информационная скорость составляет

4800

бит/с.

ростом длины линии связи увеличивается затухание сигнала

и,

следовательно, уменьшаются полоса пропускания

информационная скорость.

Максимально возможная

информационная

скорость

Ксвязана

полосой про-

пускания

Fканала

связи

формулой

Хартли—Шеннона

(предполагается,

что

одно

2.6.

Каналы

передачи

данных

корпоративных сетях

изменение значения сигнала приходится

на

Iog

бит,

где

—

число

возможных

дискретных значений сигнала)

так

как V =

Iog

k/t

(здесь

1 + А, где А —

отношение сигнал

—

помеха;

t —

длительность переходных процессов, приблизительно равная

ЗТ

где

Проводные

линии

связи

вычислительных сетях представлены коаксиаль-

ными

кабелями

витыми парами проводов.

Используются коаксиальные кабели: «толстый» диаметром 12,5

мм и

«тон-

кий»

диаметром 6,25

мм.

«Толстый» кабель имеет меньшее затухание, луч-

шую

помехозащищенность,

что

обеспечивает возможность работы

на

больших

расстояниях,

но он

плохо гнется,

что

затрудняет прокладку соединений

помещениях,

дороже «тонкого».

Существуют экранированные (STP

—

Shielded

Twist

Pair)

неэкраниро-

ванные

(UTP

—

Unshielded

Twist

Pair)

пары проводов. Экранированные пары

сравнительно

дороги, поэтому чаще используются неэкранированные пары, име-

ющие

несколько категорий

(типов).

Обычный телефонный кабель

—

пара кате-

гории

Пара категории

может использоваться

сетях

пропускной способно-

стью

до 4

Мбит/с. Витые пары имеют категории,

начиная

третьей.

Для

сетей

Ethernet

(точнее,

для ее

варианта

10Base-T)

разработана пара категории

3, а

для

сетей Token Ring

—

пара категории

Более совершенными являются неэк-

ранированные

витые пары категорий

5 и 6.

Пару категории

применяют

при

частотах

до

МГц,

в ней

проводник представлен

медными жилами диаметром

0,5

мм,

навитыми

по

определенной технологии

заклю-

ченными

термостойкую изолирующую оболочку.

высокоскоростных

ЛВС на

UTP

длины

соединений обычно

не

превышают

100

м.

Затухание

паре категории

5 на 100 МГц

при

длине

составляет около

24 дБ, при

МГЦ и

м —

около

1 дБ.

Примерами

пар

категорий

6 и 7

могут служить кабели, выпускаемые фирмой PIC,

них

размещается

по

четыре пары проводов,

каждая

со

своим цветом полиэтиленовой

изоляции.

случае категории

оболочка кабеля имеет диаметр

5 мм,

используются

медные проводники диаметром

0,5 мм,

затухание

на 100 МГц —

около

22 дБ. В

случае

категории

каждая

пара дополнительно заключена

экранирующую алюминиевую

фольгу,

диаметр оболочки увеличен

до 8 мм,

затухание

на

100

МГц

составляет около

дБ,

на

600

МГц

дБ.

Витые пары иногда называют

сбалансированной

линией

в том

смысле,

что

двух проводах линии передаются одни

и те же

уровни сигнала

(по

отно-

шению

«земле»),

но

разной полярности.

При

приеме воспринимается разность

сигналов,

называемая

парафазным

сигналом. Синфазные помехи

при

этом

самокомпенсируются.

Оптические линии связи реализуются

виде ВОЛС, которые являются

ос-

новой

высокоскоростной передачи данных, особенно

на

большие расстояния.

Каналы

передачи данных

в ЛВС

представлены

основном проводными (мед-

ными)

линиями, поскольку неэкранированные витые пары дешевле ВОЛС

удобнее

при

прокладке кабельной сети.

Но для

реализации высокоскоростных

магистральных каналов

корпоративных

территориальных сетях ВОЛС

уже

находится

вне

конкуренции.

Техническое

обеспечение

САПР

Конструкция

ВОЛС

—

кварцевый сердечник диаметром

мкм, покрытый

отражающей оболочкой

внешним диаметром

125

... 200

мкм. Типичные

ха-

рактеристики

ВОЛС:

работа

на

волнах длиной 0,83

...

1,55 мкм; затухание

0,7

дБ/км;

полоса

частот—до

ГГц; ориентировочная цена

4...

долл.

за 1 м.

Пре-

дельные расстояния

D для

передачи данных

по

ВОЛС (без ретрансляции) зависят

от

длины волны излучения

при

Я,

= 850

нм

имеем

D = 5 км, а при

1300

нм

имеем

D = 50 км, но

аппаратурная реализация дороже.

Примером среды передачи данных между мейнфреймами, рабочими станциями,

пулами

периферийных устройств может служить среда Fiber Channel

на

ВОЛС,

обеспе-

чивающая скорости

от

133

до

1062

Мбит/с

на

расстояниях

до

км

(для сравнения приве-

дем

данные

по

стандартному интерфейсу SCSI между рабочей станцией

дисководом

—скорость

160

Мбит/с

при

расстояниях

не

более десятков

метров).

На

базе ВОЛС реали-

зованы

технологии передачи данных

SDH

(SONET)

со

скоростями

155

622

Мбит/с, рас-

сматриваемые

далее.

числу новых стандартов

для

высокоскоростных магистралей передачи

данных относится стандарт цифровой синхронной иерархии

SDH

(Synchronous

Digital

Hierachy).

сетях

SDH

используют ВОЛС

качестве линий переда-

чи

данных.

Стандарт

устанавливает

структуру фреймов,

на

которые

разбивает-

ся

поток передаваемых данных.

Эта

структура названа транспортным модулем.

Рассмотрим транспортный модуль

STM-1.

В нем

фрейм состоит

из

девяти

строк

и 270

колонок, каждая позиция содержит

байт.

фрейме выделены

три

зоны.

Первая зона содержит теги

для

разделения фреймов,

для

коммутации

управления

потоком

промежуточных

узлах

(регенераторах оптических сиг-

налов,

устанавливаемых

при

больших длинах сегментов линии). Данные

для

управления

концевых узлах находятся

во

второй зоне. Третья зона содержит

передаваемую информацию.

Информация

конкретного сообщения может занимать

ту или

иную часть

фрейма,

называемую контейнером.

Чем

больше длина контейнера,

тем

выше

информационная

скорость. Предусмотрено несколько типов контейнеров

со

ско-

ростями 1,5;

6; 45 и 140

Мбит/с

(по

американскому стандарту)

или 2; 6; 34 и

140

Мбит/с

(по

европейскому). Общая скорость передачи

для

STM-1 равна

155,52 Мбит/с.

Кроме

STM-1 стандартом предусмотрены также модули

STM-0,

STM-4

STM-16

со

скоростями

51,

622 и

2488

Мбит/с соответственно.

Радиоканалы

беспроводных радиоканалах передача информации осуществляется

помощью радиоволн.

информационных сетях используются диапазоны

от

сотен мегагерц

до

десятков гигагерц.

Для

организации канала передачи данных

диапазонах дециметровых волн

(902

... 928 МГц и 2,4 ... 2,5

ГГц) необходима регистрация

Госсвязьнадзоре.

Ра-

бота

диапазоне 5,725

...

5,85

ГГц

пока лицензирования

не

требует.

Обратим внимание

на то, что чем

выше рабочая

частота,

тем

больше

ем-

кость

(число каналов) системы связи,

но тем

меньше предельные расстояния,

на

которых возможна прямая передача между двумя пунктами

без

ретрансля-

2.6.

Каналы передачи данных

корпоративных сетях

торов. Первая

из

причин

порождает тенденцию

освоению новых более

вы-

сокочастотных диапазонов.

Радиоканалы используются

качестве альтернативы кабельным системам

локальных сетях

при

объединении

сетей

отдельных подразделений

пред-

приятий

корпоративные сети. Радиоканалы являются необходимой состав-

ной

частью

также

спутниковых

радиорелейных системах связи, применяе-

мых

территориальных

сетях,

сотовых системах мобильной связи.

Радиосвязь используют

корпоративных

локальных сетях, если затрудне-

на

прокладка

других

каналов связи.

Во

многих случаях построения кор-

поративных сетей применение радиоканалов оказывается более дешевым

ре-

шением

по

сравнению

другими вариантами.

Радиоканал либо выполняет роль моста между подсетями (двухточечное

соединение), либо является общей средой передачи данных

в ЛВС по

методу

МДКН/ОК,

либо служит соединением между центральным

терминальными

узлами

сети

централизованным управлением, либо соединяет спутник

с на-

земными

станциями

спутниковом канале связи.

Радиомосты используют

для

объединения между собой кабельных сегмен-

тов

отдельных

ЛВС в

пределах прямой видимости

организации магист-

ральных каналов

опорных

сетях.

Они

выполняют ретрансляцию

фильтра-

цию

пакетов.

При

этом имеет место двухточечное соединение

использованием

направленных антенн, дальность

пределах прямой видимости (обычно

до

15...20

км с

расположением антенн

на

крышах зданий). Мост имеет

два

адап-

тера: один

для

формирования сигналов

радиоканале, другой

— в

кабельной

подсети.

случае использования радиоканала

качестве общей среды передачи

данных

в ЛВС

сеть называют

RadioEthernet,

обычно

ее

применяют внутри зда-

ний.

состав аппаратуры входят приемопередатчики

антенны. Связь осуще-

ствляется

на

частотах

от

одного

до

нескольких гигагерц. Расстояния между

узлами несколько десятков

метров.

соответствии

со

стандартом

ШЕЕ

802/11

возможны

два

способа передачи

двоичной информации

ЛВС,

их

цель

заключается

обеспечении защиты

информации

от

нежелательного доступа.

Первый

способ

называют

методом

прямой

последовательности

(DSSS

—

Direct Sequence Spread Spectrum).

В нем

защита информации основана

на

избыточности

—

каждый

бит

данных представлен последовательностью

из

элементов

(чипов).

Эта

последовательность создается

помощью алгоритма,

известного участникам связи,

поэтому

ее

можно дешифрировать

при

приеме.

Сохранение

высокой скорости обеспечивается расширением полосы пропуска-

ния

(в

DSSS

по ШЕЕ

802/11в

информационная скорость может доходить

до

Мбит/с, полоса пропускания составляет

22 МГц в

диапазоне частот

2,4

ГГц).

Отметим,

что

избыточность повышает помехоустойчивость. Действительно,

помехи

обычно

имеют

более узкий спектр,

чем 22

МГц,

могут исказить часть

чипов,

но

высока вероятность

того,

что по

остальным чипам значение бита

будет восстановлено.

При

этом

не

нужно стремиться

большим значениям

отношения

сигнал

—

помеха, сигнал становится

шумоподобным,

что, во-пер-

Техническое

обеспечение

САПР

вых,

обусловливает дополнительную защиту

от

перехвата

и,

во-вторых,

не со-

здает помех, мешающих работе другой радиоаппаратуры.

Второй способ

—

метод

частотных скачков (FHSS

—

Frequency Hopping

Spread Spectrum). Согласно этому методу полоса пропускания

по ШЕЕ

802/11

делится

на 79

поддиапазонов. Передатчик периодически

(с

шагом

20...

400 мс)

переключается

на

новый поддиапазон, причем алгоритм изменения частот извес-

тен

только участникам связи

может изменяться,

что и

затрудняет несанкциони-

рованный

доступ

данным.

Вариант использования радиоканалов

для

связи центрального

перифе-

рийного

узлов

отличается тем,

что

центральный пункт имеет ненаправленную

антенну,

а в

терминальных пунктах

при

этом применяются направленные

антенны. Дальность связи составляет также десятки метров,

а вне

помеще-

ний —

сотни метров.

Спутниковые каналы являются частью магистральных каналов передачи

данных.

В них

спутники могут находиться

на

геостационарных (высота

тыс.

км)

или

низких

орбитах.

случае геостационарных орбит заметны задержки

(около

500 мс) на

прохождение сигналов

спутнику

обратно.

Возможно

по-

крытие

поверхности

всего

земного шара

помощью четырех спутников.

низ-

коорбитальных системах обслуживание конкретного пользователя происходит

попеременно разными спутниками.

Чем

ниже

орбита,

тем

меньше площадь

покрытия,

и,

следовательно, требуется

или

большее число наземных станций,

или

межспутниковая

связь, что, естественно, приводит

утяжелению спутни-

ка.

Число спутников также значительно больше (обычно несколько десятков).

Поставкой оборудован

;я для

организации корпоративных

локальных

беспровод-

ных

сетей

занимается

ряд

фирм,

в том

числе

известные

фирмы

Lucent

Technologies,

Aironet,

Multipoint

Network.

оборудование беспроводных каналов передачи данных входят сетевые

адаптеры

радиомодемы, поставляемые вместе

комнатными антеннами

драйверами.

Они

различаются способами обработки сигналов, характеризуют-

ся

частотой передачи, пропускной способностью, дальностью связи. Радио-

модем

подключают

цифровому

ООД

через стандартный интерфейс.

вычислительных сетях САПР

основном используются

цифровые

ка-

налы

передачи

данных.

Однако применяют

аналоговые

каналы, посколь-

ку

таковыми являются телефонные

сети,

которые можно использовать

качестве магистральных каналов

или

абонентских линий.

Аналоговые

каналы

телефонных каналах общего пользования полоса пропускания составля-

ет 0,3 ... 3,4 кГц

(каналы

такой полосой пропускания называют каналами

то-

нальной

частоты),

что

соответствует

спектру человеческой речи.

Для

передачи дискретной информации

по

каналам тональной частоты необ-

ходимы устройства преобразования сигналов, согласующие характеристики

дискретных сигналов

аналоговых линий.

Такое

преобразование называют

мо-

Каналы

передачи

данных

корпоративных сетях

дуляцией

при

передаче

демодуляцией

при

приеме,

и оно

осуществляется

помощью

специальных устройств

—

модемов.

Модуляция

осуществляется

помощью воплощения сигнала, выражающего

передаваемое сообщение,

некотором процессе, называемом переносчиком

приспособленном

реализации

данной среде. Переносчик

системах связи

представляет собой электромагнитные колебания

£/

некоторой

частоты,

назы-

ваемой

несущей частотой:

где

—

амплитуда;

со

—

частота;

v|/

—

фаза

колебаний несущей. Если сообщение

переносится

на

амплитуду

то

модуляцию называют амплитудной

(AM),

если

на

частоту

со —

частотной

(ЧМ)

если

на

фазу

—

фазовой

(ФМ).

Для

повышения информационной скорости применяют квадратурно-амп-

литудную модуляцию (QAM

—

Quadrature

Amplitude

Modulation,

ее

также

называют квадратурно-импульсной), которая основана

на

передаче одним

элементом модулированного сигнала

п бит

информации,

где п = 4 ... 8 (т. е.

используются

16 ... 256

дискретных

значений амплитуды). Однако,

чтобы

правильно

различать

эти

значения амплитуды, требуется малый уровень помех

(отношение

сигнал

—помеха

не

менее

12 дБ при п

—

4). При

меньших отношениях

сигнал

—

помеха лучше применять фазовую модуляцию

четырьмя

или

восемью дискретными значениями фазы

для

представления

2 или 3 бит

информации

соответственно.

Современные высокоскоростные модемы построены

соответствии

про-

токолами

V.32, V.34, V.90

или

V.92. Например,

протоколе V.34 скорости

со-

ставляют

от 2,4 до

28,8

кбит/с

шагом

2,4

кбит/с. Протокол предусматривает

адаптацию передачи

под

конкретную обстановку

при

изменении несущей

пределах 1600

...

2000

Гц, а

также автоматическое предварительное согласова-

ние

способов модуляции

вызывающем

вызывном модемах.

протоколе

V34.bis скорости

могут

достигать 33,6 кбит/с.

последнее время стали

вы-

пускаться

модемы

на 56

кбит/с

по

технологиям, названным

х2 и

V.90-92.

Цифровые

каналы

Для

передачи аналоговых сигналов

по

цифровым каналам связи применя-

ют

импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ),

или PCM

(Pulse Code Modulation).

Этот

вид

модуляции сводится

измерению

амплитуды аналогового сигнала

моменты

времени, отстоящие

друг

от

друга

на

dt,

и к

кодированию этих амп-

литуд

цифровым кодом. Согласно теореме

Котельникова,

величину

опре-

деляют следующим образом:

для

неискаженной передачи должно быть

не

менее

двух отсчетов

на

период колебаний, соответствующий высшей составляющей

частотном спектре сигнала. Требуемую пропускную способность определя-

ют,

исходя

из

условия обеспечения передачи голоса

частотным диапазоном

до

4 кГц при

кодировании восемью (или семью) битами. Отсюда получаем,

что

частота отсчетов (передачи байтов) равна

кГц,

т. е.

биты передаются

частотой

64 кГц

(или

56 кГц при

семибитовой кодировке).

Техническое

обеспечение

САПР

£о

10100011101011

п.гщпопп.пг

Время

Рис. 2.7.

Манчестерское

кодирование

цифровых каналах

для

представления двоичной информации преиму-

щественно используют

самосинхронизирующийся

манчестерский код. Пример

манчестерского

кода представлен

на

рис. 2.7. Самосинхронизация избавляет

от

необходимости иметь дополнительную линию связи

для

передачи синхро-

низирующих импульсов. Самосинхронизация обеспечивается благодаря форми-

рованию синхроимпульсов

из

перепадов, имеющихся

каждом такте манчес-

терского кода.

Различают

несколько

технологий связи, основанных

на

цифровых каналах.

качестве магистральных каналов передачи данных

в США и

Японии при-

меняют стандартную многоканальную систему

Т1

(иначе DS-1).

Она

включа-

ет в

себя

цифровых канала, называемых DS-0 (Digital

Signal-0).

каждом

канале

применена

ИКМ

частотой следования отсчетов

8 кГц и

квантованием

сигналов

по

= 256

уровням,

что

обеспечивает скорость передачи

кбит/с

на

один канал

или

1554

кбит/с

на

аппаратуру

Т1.

Европе широко распростра-

нена

аппаратура

Е1 с 32

каналами

по 64

кбит/с,

т. е. с

общей скоростью

2048

кбит/с.

Применяются также каналы

ТЗ

(или DS-3), состоящие

из 28

каналов

Т1

(45

Мбит/с);

Т4,

объединяющие

каналов

ТЗ, их

аналоги

ЕЗ и Е4

соответ-

ственно.

Они

находят преимущественное распространение

частных высоко-

скоростных сетях.

канале

Т1

использовано временное мультиплексирование (TDM).

Все 24

канала

передают

мультиплексор

по

одному байту, образуя

192-битный

кадр

добавлением одного

бита

синхронизации. Суперкадр составляют

кадра.

нем

имеются контрольный

код и

синхронизирующая комбинация. Сборку

информации

из

нескольких линий

ее

размещение

магистрали

Т1

осуществляет

мультиплексор.

Канал DS-0 (один слот) соответствует одной

из

входных

ли-

ний,

т. е.

реализуется коммутация каналов. Некоторые мультиплексоры поз-

воляют маршрутизировать потоки данных, направляя

их в

другие

мульти-

плексоры, связанные

другими каналами

Т1,

хотя собственно каналы

Т1

называют

некоммутируемыми.

При

обычном мультиплексировании каждому соединению

выделяется

определенный слот (например, канал DS-0). Если

же

этот слот

не

используется

из-за

недогрузки канала

по

этому соединению,

но по

другим соединениям тра-

фик

значительный,

то

эффективность будет невысокой. Загружать свободные

слоты или, другими словами, динамически перераспределять слоты можно,

используя

так

называемые статистические

мультиплексоры

на

основе мик-

ропроцессоров.

этом случае временно весь канал

DS-1

или его

часть

отдается

одному соединению

указанием адреса назначения.