Ayrık verileri fiziksel düzeyde iletme yöntemleri. Fiziksel katmanda veri aktarım yöntemleri. Genel Anahtarlamalı Telefon Şebekesi

Sinüzoidal bir taşıyıcı sinyale (analog modülasyon) dayalı ve bir dikdörtgen darbe dizisine (dijital kodlama) dayalı olmak üzere iki ana fiziksel kodlama türü kullanılır.

Analog modülasyon - ayrı verilerin dar bant genişliğine sahip bir kanal üzerinden iletilmesi için - telefon ağları ses frekans kanalı (bant genişliği 300 ila 3400 Hz) Modülasyon ve demodülasyonu gerçekleştiren cihaz bir modemdir.

Analog modülasyon yöntemleri

n genlik modülasyonu (düşük gürültü bağışıklığı, genellikle faz modülasyonu ile birlikte kullanılır);

n frekans modülasyonu (karmaşık teknik uygulama, genellikle düşük hızlı modemlerde kullanılır).

n faz modülasyonu.

Modüle edilmiş sinyalin spektrumu

Potansiyel Kod- eğer ayrık veriler saniyede N bit hızında iletilirse, spektrum sıfır frekansın sabit bir bileşeninden ve f0, 3f0, 5f0, 7f0, ... frekansında sonsuz bir harmonik serisinden oluşur; burada f0 = N/2. Bu harmoniklerin genlikleri f0 genliğinin 1/3, 1/5, 1/7, ... katsayılarıyla yavaşça azalır. Elde edilen potansiyel kod sinyalinin spektrumu, rasgele veri iletirken, 0'a yakın bir değerden yaklaşık 7f0'a kadar bir bant işgal eder. Bir ses frekansı kanalı için, iletim hızının üst sınırına saniyede 971 bitlik bir veri hızında ulaşılır ve kanal bant genişliği 300 Hz'de başladığı için alt sınır hiçbir hız için kabul edilemez. Yani potansiyel kodlar ses frekans kanallarında kullanılmaz.

genlik modülasyonu- spektrum, fc taşıyıcı frekansının bir sinüsoidinden ve fc+fm ve fc-fm'nin iki yan harmoniğinden oluşur; burada fm, iki genlik seviyesi kullanılırken veri hızıyla çakışan sinüzoidin bilgi parametresinin değişim frekansıdır. . Frekans fm, belirli bir kodlama yöntemi için hat kapasitesini belirler. Küçük bir modülasyon frekansıyla, sinyal spektrum genişliği daha da küçük olacaktır (2fm'ye eşit) ve bant genişliği 2fm'den büyük veya eşitse sinyaller hat tarafından bozulmaz. Bir ses frekans kanalı için bu yöntem, saniyede 3100 / 2 = 1550 bitten yüksek olmayan bir veri aktarım hızında kabul edilebilir.

Faz ve frekans modülasyonu- spektrum daha karmaşıktır, ancak çok sayıda hızla azalan harmonik ile simetriktir. Bu yöntemler, ses frekanslı kanal iletimi için uygundur.

Dördün genlik modülasyonu (Dörtlü Genlik Modülasyonu) - 8 faz kayma değeri ile faz modülasyonu ve 4 genlik değeri ile genlik modülasyonu. 32 sinyal kombinasyonunun tümü kullanılmaz.

Dijital kodlama

Potansiyel Kodlar- mantıksal olanları ve sıfırları temsil etmek için yalnızca sinyal potansiyelinin değeri kullanılır ve tam darbeleri formüle eden düşüşleri dikkate alınmaz.

Nabız kodları- ikili verileri ya belirli bir polaritedeki darbelerle ya da darbenin bir kısmıyla - belirli bir yönde potansiyel bir düşüşle temsil eder.

Dijital kodlama yöntemi için gereksinimler:

Aynı bit hızında elde edilen sinyalin en küçük spektrum genişliğine sahipti (daha dar bir sinyal spektrumu, aynı hatta daha yüksek bir veri hızı elde etmenizi sağlar, ayrıca sabit bir bileşenin, yani verici ve alıcı arasında doğru akımın varlığı);

Verici ve alıcı arasında senkronizasyon sağladı (alıcı, yerel sistemlerde - zamanlama hatlarında, ağlarda - sinyalleri talimat taşıyan kendi kendini senkronize eden kodlarda hattan gerekli bilgileri tam olarak hangi noktada okuyacağını bilmelidir) verici için, bir sonraki bitin tanınmasını gerçekleştirmek için hangi noktada gerekli olduğu hakkında);

Hataları tanıma yeteneğine sahip;

Düşük uygulama maliyetine sahiptir.

Sıfıra dönüşü olmayan potansiyel kod. NRZ (Sıfıra Dönüşsüz). Sinyal bir döngü içinde sıfıra dönmez.

Uygulaması kolaydır, keskin bir şekilde farklı iki sinyal nedeniyle iyi bir hata tespitine sahiptir, ancak senkronizasyon özelliğine sahip değildir. Uzun bir sıfır veya bir dizisini iletirken, hattaki sinyal değişmez, bu nedenle alıcı, verilerin ne zaman tekrar okunması gerektiğini belirleyemez. Diğer bir dezavantaj, birler ve sıfırlardan oluşan uzun dizileri iletirken sıfıra yaklaşan düşük frekanslı bir bileşenin varlığıdır. Saf haliyle, kod nadiren kullanılır, değişiklikler kullanılır. Çekicilik - temel harmoniğin düşük frekansı f0 = N /2.

Alternatif ters çevirme ile bipolar kodlama yöntemi. (Bipolar Alternatif Mark Inversion, AMI), NRZ yönteminin bir modifikasyonu.

Sıfır potansiyel, sıfırı kodlamak için kullanılır, mantıksal bir birim ya bir pozitif potansiyel ya da bir negatif ile kodlanırken, sonraki her bir birimin potansiyeli bir öncekinin potansiyeline zıttır. Sabit bileşen sorunlarını ve kendi kendine senkronizasyon eksikliğini kısmen ortadan kaldırır. Uzun bir dizi dizisinin iletilmesi durumunda, NRZ kodu ile aynı spektruma sahip, yani sabit bir bileşen ve temel harmonik N / 2 olmadan bir dizi alternatif darbe ileten farklı polariteye sahip bir darbe dizisi. Genel olarak, AMI kullanımı, NRZ'den daha dar bir spektrum ve dolayısıyla daha yüksek bağlantı kapasitesi ile sonuçlanır. Örneğin, dönüşümlü sıfırlar ve birler iletirken, f0 temel harmoniği N/4 frekansına sahiptir. Hatalı iletimleri tanımak mümkündür, ancak güvenilir alım sağlamak için, gerçek sinyal seviyeleri kullanıldığından güçte yaklaşık 3 dB'lik bir artış gereklidir.

Birlikte ters çevirmeli potansiyel kod. (Non Return to Zero with one Inverted, NRZI) AMI benzeri kod ancak iki sinyal seviyesi. Sıfır aktarılırken, önceki döngünün potansiyeli iletilir ve bir aktarılırken potansiyel zıt olana ters çevrilir. Kod, üçüncü seviyenin (optik kablo) kullanılmasının istenmediği durumlarda uygundur.

AMI, NRZI'yi iyileştirmek için iki yöntem kullanılır. İlki, koda yedek birimler eklemektir. Kendi kendine senkronizasyon özelliği ortaya çıkar, sabit bileşen kaybolur ve spektrum daralır, ancak faydalı bant genişliği azalır.

Başka bir yöntem, ilk bilgileri, satırda birlerin ve sıfırların görünme olasılığı yakın olacak şekilde "karıştırmaktır" - karıştırma. Hat üzerindeki sinyallerin şeklini belirlemediği için her iki yöntem de mantıksal kodlamadır.

Bipolar darbe kodu. Bir, bir polaritenin dürtüsü ile temsil edilir ve sıfır, bir başkası tarafından temsil edilir. Her darbe yarım döngü sürer.

Kod, mükemmel kendi kendine zamanlama özelliklerine sahiptir, ancak uzun bir sıfır veya bir dizisini iletirken bir DC bileşeni olabilir. Spektrum, potansiyel kodlarınkinden daha geniştir.

Manchester kodu. Ethernet ağlarında kullanılan en yaygın kod Token Ring'dir.

Her ölçü iki kısma ayrılmıştır. Bilgi, döngünün ortasında meydana gelen potansiyel düşüşlerle kodlanır. Birim, düşükten yükseğe geçişle kodlanır ve sıfır, ters kenarla kodlanır. Her döngünün başında, birkaç 1'in veya 0'ın arka arkaya temsil edilmesi gerekiyorsa, bir tepe sinyal kenarı oluşabilir. Kod, mükemmel kendi kendini senkronize etme özelliklerine sahiptir. Bant genişliği iki kutuplu darbeden daha dardır, sabit bir bileşen yoktur ve temel harmoniğin frekansı en kötü durumda N ve en iyi durumda N / 2'dir.

Potansiyel kod 2B1Q. Her iki bit, dört durumlu bir sinyal tarafından bir döngüde iletilir. 00 - -2,5 V, 01 - -0,833 V, 11 - +0,833 V, 10 - +2,5 V. Özdeş bit çiftlerinin uzun dizileriyle başa çıkmak için ek araçlar gerekir. Rastgele bit serpiştirme ile, spektrum NRZ'ninkinden iki kat daha dardır, çünkü aynı bit hızında döngü süresi iki katına çıkar, yani veriler aynı hatta AMI, NRZI kullanılarak iki kat daha hızlı iletilebilir, ancak bir büyük verici gücü gereklidir.

Mantık kodlaması

AMI, NRZI, 2B1Q gibi potansiyel kodları iyileştirmek için tasarlanmış, uzun bit dizilerini sabit bir potansiyele götüren, serpiştirilmiş birlerle değiştirerek tasarlanmıştır. İki yöntem kullanılır - gereksiz kodlama ve karıştırma.

Gereksiz kodlar orijinal bit dizisini, genellikle karakter olarak adlandırılan bölümlere ayırmaya dayanır, ardından her orijinal karakter, orijinalinden daha fazla bit içeren yeni bir karakterle değiştirilir.

4B/5B kodu, 4 bitlik dizileri 5 bitlik dizilerle değiştirir. Daha sonra 16 bitlik kombinasyonlar yerine 32 tane elde edilir.Bunlardan çok sayıda sıfır içermeyen 16 tanesi seçilir, geri kalanı yasak kodlar (kod ihlali) olarak kabul edilir. DC'yi kaldırmaya ve kodu kendi kendine senkronize etmeye ek olarak, artık kodlar alıcının bozuk bitleri tanımasına olanak tanır. Alıcı yasak kodları alırsa, hattaki sinyal bozulmuştur.

Bu kod, yalnızca uzun sıfır dizilerine duyarlı potansiyel kodlama yöntemlerinden biri kullanılarak fiziksel kodlama kullanılarak hat üzerinden iletilir. Kod, satırda arka arkaya üçten fazla sıfır olmayacağını garanti eder. 8V/6T gibi başka kodlar da vardır.

Belirtilen bant genişliğini sağlamak için, verici artırılmış bir saat frekansında çalışmalıdır (100 Mb / s - 125 MHz için). Sinyalin spektrumu, orijinaline kıyasla genişler, ancak Manchester kodunun spektrumundan daha dar kalır.

Karıştırma - verileri hattan aktarmadan önce bir karıştırıcı ile karıştırma.

Karıştırma yöntemleri, kaynak kodun bitlerine ve sonuç kodunun önceki döngülerde elde edilen bitlerine dayalı olarak ortaya çıkan kodun bit bit hesaplanmasından oluşur. Örneğin,

B ben \u003d A ben xor B ben -3 xor B ben -5,

burada B i, karıştırıcının i. döngüsünde elde edilen sonuç kodun ikili basamağı, A i, karıştırıcının girişinde i. döngüye ulaşan kaynak kodun ikili basamağı, B i - 3 ve B i -5, önceki çalışma döngülerinde elde edilen sonuç kodunun ikili haneleridir.

110110000001 dizisi için, karıştırıcı 110001101111 verecek, yani ardışık altı sıfır dizisi olmayacak.

Ortaya çıkan diziyi aldıktan sonra, alıcı bunu ters dönüşümü uygulayacak olan şifre çözücüye iletecektir.

C ben \u003d B ben xveya B i-3 xveya B i-5,

Farklı karıştırma sistemleri, terim sayısı ve aralarındaki geçiş açısından farklılık gösterir.

Karıştırma yöntemleri olarak da adlandırılan sıfır veya bir dizileriyle uğraşmanın daha basit yöntemleri vardır.

Bipolar AMI'yi iyileştirmek için kullanılır:

B8ZS (8-Sıfır Değiştirmeli Bipolar) - yalnızca 8 sıfırdan oluşan dizileri düzeltir.

Bunu yapmak için, ilk üç sıfırdan sonra, kalan beş yerine, beş sinyal V-1 * -0-V-1 * ekler; burada V, belirli bir polarite döngüsü için yasaklanmış bir sinyali, yani bir sinyali gösterir. bu, bir öncekinin polaritesini değiştirmez, 1 * - doğru polarite biriminin bir sinyali ve yıldız işareti, bu döngüdeki kaynak kodunda bir birim değil, sıfır olduğunu gösterir. Sonuç olarak, alıcı 8 döngüde 2 bozulma görür - bunun hattaki gürültü nedeniyle olması pek olası değildir. Bu nedenle, alıcı bu tür ihlalleri 8 ardışık sıfırı kodlamak olarak ele alır. Bu kodda, herhangi bir ikili basamak dizisi için sabit bileşen sıfırdır.

HDB3 kodu, orijinal dizideki ardışık dört sıfırı düzeltir. Her dört sıfır, bir V sinyaline sahip dört sinyal ile değiştirilir DC bileşenini bastırmak için, V sinyalinin polaritesi ardışık değişikliklerde tersine çevrilir. Ek olarak, değiştirme için iki dört döngülü kod modeli kullanılır. Değiştirmeden önce kaynak kodu tek sayıda birim içeriyorsa, 000V dizisi kullanılır ve birim sayısı çift ise, 1*00V dizisi kullanılır.

Geliştirilmiş aday kodlar, iletilen verilerde meydana gelen herhangi bir sıfır ve bir dizisi için oldukça dar bir bant genişliğine sahiptir.

Ayrık verileri iletişim kanalları üzerinden iletirken, iki ana fiziksel kodlama türü kullanılır - sinüzoidal bir taşıyıcı sinyale dayalı ve bir dizi dikdörtgen darbeye dayalı. İlk yöntem genellikle aynı zamanda modülasyon veya analog modülasyon, kodlamanın analog sinyalin parametreleri değiştirilerek gerçekleştirildiğinin vurgulanması. İkinci yol genellikle denir dijital kodlama Bu yöntemler, ortaya çıkan sinyalin spektrumunun genişliği ve bunların uygulanması için gerekli ekipmanın karmaşıklığı bakımından farklılık gösterir.

Dikdörtgen darbeler kullanıldığında, ortaya çıkan sinyalin spektrumu çok geniştir. İdeal bir momentumun spektrumunun sonsuz bir genişliğe sahip olduğunu hatırlarsak, bu şaşırtıcı değildir. Bir sinüzoidin kullanılması, aynı bilgi hızında çok daha küçük bir spektrumla sonuçlanır. Bununla birlikte, sinüzoidal modülasyonun uygulanması, dikdörtgen darbelerin uygulanmasından daha karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir.

Şu anda, başlangıçta analog bir forma - konuşma, bir televizyon görüntüsü - sahip olan veriler, iletişim kanalları üzerinden ayrı bir biçimde, yani birler ve sıfırlar dizisi biçiminde iletilmektedir. Analog bilgiyi ayrık formda temsil etme işlemine denir. ayrık modülasyon"Modülasyon" ve "kodlama" terimleri sıklıkla birbirinin yerine kullanılır.

2.2.1. analog modülasyon

Analog modülasyon, ayrık verileri dar bant genişliği kanalları üzerinden iletmek için kullanılır; ton frekans kanalı, halka açık telefon ağlarının kullanıcılarına sunulur. Bir ses frekans kanalının tipik bir frekans tepkisi, şekil 2'de gösterilmektedir. 2.12. Bu kanal, 300 ila 3400 Hz aralığındaki frekansları iletir, dolayısıyla bant genişliği 3100 Hz'dir. İnsan sesi, kabul edilebilir konuşma kalitesi için yaklaşık 100 Hz'den 10 kHz'e kadar çok daha geniş bir spektruma sahip olsa da, 3100 Hz aralığı iyi bir çözümdür. Ton kanalının katı bant genişliği sınırlaması, telefon ağlarında çoklama ve devre anahtarlama ekipmanının kullanımıyla ilişkilidir.

2.2. Fiziksel katmanda ayrı veri aktarım yöntemleri 133

Verici tarafta bir taşıyıcı sinüzoidi modüle etme ve alıcı tarafta demodüle etme işlevlerini yerine getiren bir cihaza denir. modem(modülatör-demodülatör).

Analog modülasyon yöntemleri

Analog modülasyon, sinüzoidal bir taşıyıcı sinyalin genliğini, frekansını veya fazını değiştirerek bilgilerin kodlandığı fiziksel bir kodlama yöntemidir. Analog modülasyonun ana yöntemleri, Şek. 2.13. Diyagramda (Şekil 2.13, A) mantıksal bir için yüksek seviyeli potansiyeller ve bir mantıksal sıfır için sıfır seviyeli bir potansiyelle temsil edilen, orijinal bilginin bir dizi biti gösterilir. Bu kodlama yöntemine potansiyel kod denir ve genellikle bilgisayar blokları arasında veri aktarılırken kullanılır.

-de genlik modülasyonu(Şekil 2.13, 6) mantıksal olan için, taşıyıcı frekans sinüzoidinin genliğinin bir seviyesi ve mantıksal sıfır için diğeri seçilir. Bu yöntem, düşük gürültü bağışıklığı nedeniyle pratikte saf haliyle nadiren kullanılır, ancak genellikle başka bir modülasyon türü olan faz modülasyonu ile birlikte kullanılır.

-de frekans modülasyonu(Şekil 2.13, c) ilk verilerin 0 ve 1 değerleri, sinüzoidler tarafından farklı frekanslarda iletilir - fo ve fi. Bu modülasyon yöntemi, modemlerde karmaşık devreler gerektirmez ve tipik olarak 300 veya 1200 bps'de çalışan düşük hızlı modemlerde kullanılır.

-de faz modülasyonu(Şekil 2.13, d) veri değerleri 0 ve 1, aynı frekanstaki, ancak farklı bir faza sahip, örneğin 0 ve 180 derece veya 0.90,180 ve 270 derece sinyallere karşılık gelir.

Yüksek hızlı modemlerde, kural olarak genlik faz ile birlikte kombine modülasyon yöntemleri sıklıkla kullanılır.

Bölüm 2. Ayrık Veri İletişiminin Temelleri

Modüle edilmiş sinyalin spektrumu

Ortaya çıkan modüle edilmiş sinyalin spektrumu, modülasyonun tipine ve modülasyon hızına, yani orijinal bilginin istenen bit hızına bağlıdır.

Önce potansiyel kodlamalı sinyalin spektrumunu ele alalım. Mantıksal bir birimin pozitif bir potansiyelle ve mantıksal sıfırın aynı büyüklükteki negatif bir potansiyelle kodlanmasına izin verin. Hesaplamaları basitleştirmek için, Şekil 1'de gösterildiği gibi sonsuz bir değişen birler ve sıfırlar dizisinden oluşan bilginin iletildiğini varsayıyoruz. 2.13, A. Bu durumda baud ve saniyedeki bit değerlerinin aynı olduğunu unutmayın.

Potansiyel kodlama için, spektrum doğrudan periyodik fonksiyon için Fourier formüllerinden elde edilir. Ayrık veriler N bit/s bit hızında iletilirse, spektrum sıfır frekansın sabit bir bileşeninden ve fo, 3fo, 5fo, 7fo,... frekanslarına sahip sonsuz bir harmonik serisinden oluşur, burada fo = N/ 2. Bu harmoniklerin genlikleri, fo harmonik genliğinin 1/3, 1/5,1/7,... katsayılarıyla oldukça yavaş bir şekilde azalır (Şekil 2.14, A). Sonuç olarak, potansiyel kod spektrumu, yüksek kaliteli iletim için geniş bir bant genişliği gerektirir. Ek olarak, gerçekte, sinyalin spektrumunun, iletişim hattı üzerinden hangi verilerin iletildiğine bağlı olarak sürekli değiştiği dikkate alınmalıdır. Örneğin, uzun bir sıfır veya bir dizisinin iletimi, spektrumu düşük frekanslara kaydırır ve aşırı durumda, iletilen veriler yalnızca birlerden (veya yalnızca sıfırlardan) oluştuğunda, spektrum sıfır frekans harmoniğinden oluşur. Alternatif birler ve sıfırlar iletilirken DC bileşeni yoktur. Bu nedenle, keyfi verilerin iletimi sırasında ortaya çıkan potansiyel kod sinyalinin spektrumu, 0 Hz'e yakın bir değerden yaklaşık 7fo'ya kadar bir bant kaplar (7fo'nun üzerindeki frekanslara sahip harmonikler, elde edilen sinyale küçük katkılarından dolayı ihmal edilebilir). Bir ses frekansı kanalı için, potansiyel kodlama için üst sınıra 971 bps'lik bir veri hızı için ulaşılır ve kanal bant genişliği 300 Hz'de başladığından alt sınır, hiçbir hız için kabul edilemez. Sonuç olarak, ses frekans kanallarındaki potansiyel kodlar asla kullanılmaz.

2.2. Fiziksel katmanda ayrı veri aktarım yöntemleri 135

Genlik modülasyonu ile spektrum, f c taşıyıcı frekansının bir sinüzoidinden ve iki yan harmonikten oluşur: (f c + f m) ve (f c - f m), burada f m, sinüzoidin bilgi parametresinin değişme sıklığıdır ve bu da iki genlik seviyesi kullanılırken veri hızı (Şekil 2.14, 6). Frekans fm, belirli bir kodlama yöntemi için hat kapasitesini belirler. Küçük bir modülasyon frekansıyla, sinyal spektrum genişliği de küçük olacaktır (2fm'ye eşit), dolayısıyla bant genişliği 2fm'den büyük veya ona eşitse sinyaller hat tarafından bozulmaz. Bir ses frekans kanalı için bu modülasyon yöntemi, 3100/2=1550 bps'den fazla olmayan bir veri hızında kabul edilebilir. Verileri temsil etmek için 4 genlik seviyesi kullanılırsa, kanal kapasitesi 3100 bps'ye çıkar.

Faz ve frekans modülasyonunda, sinyal spektrumu genlik modülasyonundan daha karmaşıktır, çünkü burada ikiden fazla yan harmonik oluşur, ancak bunlar aynı zamanda ana taşıyıcı frekansına göre simetrik olarak yerleştirilmiştir ve genlikleri hızla azalır. Bu nedenle, bu modülasyonlar ayrıca bir ses frekansı kanalı üzerinden veri iletimi için çok uygundur.

Veri hızını artırmak için kombine modülasyon yöntemleri kullanılır. En yaygın yöntemler dördün genlik modülasyonu (Dördün Genlik Modülasyonu, QAM). Bu yöntemler, 8 faz kayma değeri ile faz modülasyonu ve 4 genlik seviyesi ile genlik modülasyonu kombinasyonuna dayanmaktadır. Ancak, olası 32 sinyal kombinasyonunun tümü kullanılmaz. Örneğin, kodlarda Çardak yalnızca 6, 7 veya 8 kombinasyonun orijinal verileri temsil etmesine izin verilir ve geri kalan kombinasyonlar yasaktır. Bu tür bir kodlama fazlalığı, modemin, telefon kanallarında, özellikle anahtarlanmış kanallarda genlik açısından çok önemli ve zaman açısından uzun olan, girişimden kaynaklanan bozulmadan kaynaklanan hatalı sinyalleri tanıması için gereklidir.

2.2.2. Dijital kodlama

Ayrık bilgileri dijital olarak kodlarken, potansiyel ve dürtü kodları kullanılır.

Potansiyel kodlarda, mantıksal olanları ve sıfırları temsil etmek için yalnızca sinyal potansiyelinin değeri kullanılır ve tam darbeleri oluşturan düşüşleri dikkate alınmaz. Darbe kodları, ikili verilerin belirli bir kutuptaki darbelerle veya darbenin bir kısmıyla - belirli bir yönde potansiyel bir düşüşle temsil edilmesini sağlar.

Dijital kodlama yöntemleri için gereklilikler

Ayrık bilgileri iletmek için dikdörtgen darbeler kullanırken, aynı anda birkaç hedefe ulaşacak bir kodlama yöntemi seçmek gerekir:

Aynı bit hızında elde edilen sinyalin spektrumunun en küçük genişliğine sahipti;

Verici ve alıcı arasında sağlanan senkronizasyon;

Hataları tanıma yeteneğine sahip;

Düşük uygulama maliyetine sahiptir.

136 Bölüm 2 Ayrık Veri Transferi Temelleri

Daha dar bir sinyal spektrumu, aynı hatta (aynı bant genişliğiyle) daha yüksek veri aktarım hızı elde etmenizi sağlar. Ek olarak, sinyal spektrumu genellikle sabit bir bileşenin olmamasını, yani verici ve alıcı arasında bir doğru akımın varlığını gerektirir. Özellikle çeşitli trafo devrelerinin kullanılması Galvanik izolasyon doğru akımın geçmesini engeller.

Verici ve alıcının senkronizasyonu, alıcının iletişim hattından yeni bilgileri tam olarak hangi noktada okuması gerektiğini bilmesi için gereklidir. Bu sorunu ağlarda çözmek, birbirine yakın cihazlar arasında, örneğin bir bilgisayar içindeki birimler arasında veya bir bilgisayar ile bir yazıcı arasında veri alışverişinden daha zordur. Kısa mesafelerde, ayrı bir saatli iletişim hattına (Şekil 2.15) dayalı bir devre iyi çalışır, böylece bilgi yalnızca saat darbesi geldiği anda veri hattından kaldırılır. Ağlarda, bu şemanın kullanımı, kablolardaki iletkenlerin özelliklerinin heterojenliğinden dolayı zorluklara neden olur. Uzun mesafelerde, sinyal hızı dalgalanmaları, bir veri bitinin atlanmasına veya yeniden okunmasına neden olacak şekilde, ilgili veri sinyali için saatin çok geç veya çok erken gelmesine neden olabilir. Ağların saat darbelerini kullanmayı reddetmesinin bir başka nedeni de pahalı kablolardaki iletkenlerden tasarruf etmektir.

Bu nedenle, ağlar sözde kullanır kendi kendini senkronize eden kodlar, sonraki bitin (veya kod ikiden fazla sinyal durumuna yönelikse birkaç bitin) tanınmasının gerekli olduğu zamanda verici için göstergeler taşıyan sinyaller. Sinyaldeki herhangi bir keskin kenar - sözde ön kısım - alıcının verici ile senkronizasyonu için iyi bir gösterge olabilir.

Sinüzoidleri bir taşıyıcı sinyal olarak kullanırken, taşıyıcı frekansının genliğindeki bir değişiklik, alıcının giriş kodunun göründüğü anı belirlemesine izin verdiği için, ortaya çıkan kod kendi kendine senkronizasyon özelliğine sahiptir.

Bozulmuş verilerin tanınması ve düzeltilmesinin fiziksel katman aracılığıyla uygulanması zordur, bu nedenle, çoğu zaman bu iş, yukarıdaki protokoller tarafından gerçekleştirilir: kanal, ağ, taşıma veya uygulama. Öte yandan, fiziksel katmandaki hata tanıma, alıcı çerçevenin tamamen arabelleğe alınmasını beklemediği ve çerçeve içinde hatalı bitler algılandığında onu hemen reddettiği için zaman kazandırır.

Kodlama yöntemleri için gereksinimler karşılıklı olarak çelişkilidir, bu nedenle aşağıda tartışılan popüler dijital kodlama yöntemlerinin her birinin diğerlerine kıyasla kendi avantajları ve dezavantajları vardır.

______________________________2.2. Fiziksel katmanda ayrık veri aktarım yöntemleri _______137

Sıfıra dönüşü olmayan potansiyel kod

Şek. 2.16 ve daha önce bahsedilen, aynı zamanda kodlama olarak da adlandırılan potansiyel kodlama yöntemini gösterir. sıfıra dönmeden (Non Return to Zero, NRZ). Soyadı, bir diziyi iletirken, döngü sırasında sinyalin sıfıra dönmediği gerçeğini yansıtır (aşağıda göreceğimiz gibi, diğer kodlama yöntemlerinde bu durumda sıfıra dönüş gerçekleşir). NRZ yönteminin uygulanması kolaydır, iyi bir hata tanıma özelliğine sahiptir (kesinlikle farklı iki potansiyel nedeniyle), ancak kendi kendine senkronizasyon özelliğine sahip değildir. Uzun bir birler veya sıfırlar dizisini iletirken, hattaki sinyal değişmez, bu nedenle alıcı, verileri tekrar okumanın gerekli olduğu zamanları giriş sinyalinden belirleyemez. Son derece hassas bir saat üreteciyle bile, iki üretecin frekansları hiçbir zaman tam olarak aynı olmadığından, alıcı veri toplama anında hata yapabilir. Bu nedenle, yüksek veri hızlarında ve uzun birler veya sıfır dizilerinde, saat frekanslarının küçük bir uyumsuzluğu tüm döngüde bir hataya ve buna bağlı olarak yanlış bir bit değerinin okunmasına neden olabilir.

NRZ yönteminin bir başka ciddi dezavantajı, birler veya sıfırlardan oluşan uzun dizileri iletirken sıfıra yaklaşan düşük frekanslı bir bileşenin varlığıdır. Bu nedenle, birçok iletişim kanalı sağlamaz.

138 Bölüm 2 Ayrık İletişimin Temelleri

alıcı ile kaynak arasında doğrudan galvanik bağlantıya sahip olanlar bu tür kodlamayı desteklemez. Sonuç olarak, saf haliyle NRZ kodu ağlarda kullanılmaz. Bununla birlikte, hem NRZ kodunun zayıf kendi kendine senkronizasyonunun hem de sabit bir bileşenin varlığının ortadan kaldırıldığı çeşitli modifikasyonları kullanılır. NRZ kodunu iyileştirmeye değer kılan çekiciliği, önceki bölümde gösterildiği gibi N/2 Hz'ye eşit olan oldukça düşük temel frekans fo'dur. Manchester gibi diğer kodlama yöntemleri daha yüksek bir temel frekansa sahiptir.

Alternatif ters çevirme ile bipolar kodlama yöntemi

NRZ yönteminin modifikasyonlarından biri de yöntemdir. alternatif ters çevirmeli iki kutuplu kodlama (Bipolar Alternatif İşaret Ters Çevirme, AMI). Bu yöntemde (Şekil 2.16, 6) üç potansiyel seviyesi kullanılır - negatif, sıfır ve pozitif. Mantıksal sıfırı kodlamak için, sıfır potansiyel kullanılır ve mantıksal birim, pozitif veya negatif bir potansiyelle kodlanırken, her yeni birimin potansiyeli bir öncekinin potansiyeline zıttır.

AMI kodu, DC'yi ve NRZ kodunda bulunan kendi kendine zamanlama sorunlarının eksikliğini kısmen ortadan kaldırır. Bu, uzun diziler gönderirken olur. Bu durumlarda, hattaki sinyal, NRZ koduyla aynı spektruma sahip, dönüşümlü sıfırlar ve birler ileten, yani sabit bir bileşen olmadan ve N/2 Hz'lik bir temel harmoniğe sahip (burada N, veri bit hızı). Uzun sıfır dizileri, AMI kodu ve NRZ kodu için de tehlikelidir - sinyal, sabit bir sıfır genlik potansiyeline dönüşür. Bu nedenle, görev basitleştirilmiş olsa da, AMI kodunun daha fazla geliştirilmesi gerekiyor - yalnızca sıfır dizileriyle ilgilenilmesi gerekiyor.

Genel olarak, hattaki çeşitli bit kombinasyonları için, AMI kodunun kullanılması, NRZ koduna göre daha dar bir sinyal spektrumuna ve dolayısıyla daha yüksek bir hat verimine yol açar. Örneğin, değişen birler ve sıfırlar iletilirken, temel harmonik fo'nun frekansı N/4 Hz'dir. AMI kodu ayrıca hatalı sinyalleri tanımak için bazı özellikler sağlar. Bu nedenle, sinyallerin kutupsallığının katı değişiminin ihlali, yanlış bir dürtüyü veya hattan doğru bir dürtünün kaybolduğunu gösterir. Yanlış polariteye sahip bir sinyal çağrılır yasak sinyal (sinyal ihlali).

AMI kodu, hat başına iki değil, üç sinyal seviyesi kullanır. Ek katman, hatta aynı bit doğruluğunu sağlamak için verici gücünde yaklaşık 3 dB'lik bir artış gerektirir; bu, yalnızca iki durum arasında ayrım yapan kodlara kıyasla çoklu sinyal durumlarına sahip kodların genel bir dezavantajıdır.

Birlikte ters çevirmeli potansiyel kod

AMI'ye benzer bir kod var, ancak yalnızca iki sinyal seviyesi var. Sıfır iletildiğinde, önceki döngüde ayarlanan potansiyeli iletir (yani, onu değiştirmez) ve bir iletildiğinde, potansiyel tersine çevrilir. Bu kod denir birlikte ters çevirme ile potansiyel kod

2.2. Fiziksel katmanda ayrı veri aktarım yöntemleri 139

(Ters Çevrilmiş Olanlarla Sıfıra Dönülmez, NRZI). Bu kod, örneğin iki sinyal durumunun - açık ve koyu - güvenilir bir şekilde tanındığı optik kablolarda, üçüncü bir sinyal seviyesinin kullanılmasının son derece istenmediği durumlarda kullanışlıdır. AMI ve NRZI gibi potansiyel kodları iyileştirmek için iki yöntem kullanılır. İlk yöntem, kaynak koduna mantıksal olanları içeren yedekli bitlerin eklenmesine dayanır. Açıkçası, bu durumda, uzun sıfır dizileri kesintiye uğrar ve kod, iletilen herhangi bir veri için kendi kendini senkronize eder hale gelir. Sabit bileşen de kaybolur, bu da sinyal spektrumunun daha da daralması anlamına gelir. Ancak bu yöntem, gereksiz kullanıcı bilgisi birimleri taşınmadığından, hattın yararlı bant genişliğini azaltır. Başka bir yöntem, ilk bilgilerin satırda birlerin ve sıfırların görünme olasılığı yakın olacak şekilde ön "karıştırılmasına" dayanır. Bu işlemi gerçekleştiren cihazlara veya bloklara denir. karıştırıcılar(karıştırma - boşaltma, düzensiz montaj). Karıştırırken, bilinen bir algoritma kullanılır, bu nedenle, ikili verileri alan alıcı, bunları iletir. şifre çözücü, orijinal bit dizisini geri yükler. Fazla bitler hat üzerinden iletilmez. Her iki yöntem de, hattaki sinyallerin şeklini belirlemediğinden, fiziksel kodlamadan çok mantıksal kodlamaya atıfta bulunur. Bir sonraki bölümde daha ayrıntılı olarak incelenmektedirler.

Bipolar darbe kodu

Potansiyel kodlara ek olarak, ağlar, veriler tam bir darbe veya onun bir parçası olan bir cephe ile temsil edildiğinde darbe kodlarını da kullanır. Bu yaklaşımın en basit örneği iki kutuplu darbe kodu, birimin bir polarite dürtüsü ile temsil edildiği ve sıfırın diğer olduğu (Şekil 2.16, V). Her darbe yarım döngü sürer. Bu tür bir kod, mükemmel kendi kendine zamanlama özelliklerine sahiptir, ancak örneğin, uzun bir birler veya sıfır dizisini iletirken bir DC bileşeni mevcut olabilir. Ayrıca, spektrumu potansiyel kodlardan daha geniştir. Bu nedenle, tüm sıfırları veya birleri iletirken, kodun temel harmoniğinin frekansı, NRZ kodunun temel harmoniğinden iki kat ve AMI kodunun temel harmoniğinden dört kat daha yüksek olan N Hz'ye eşit olacaktır. dönüşümlü birler ve sıfırlar iletirken. Çok geniş spektrum nedeniyle, iki kutuplu darbe kodu nadiren kullanılır.

Manchester kodu

Yerel ağlarda, yakın zamana kadar en yaygın kodlama yöntemi sözde kodlama yöntemiydi. Manchester kodu(Şekil 2.16, d). Ethernet ve Token Ring teknolojilerinde kullanılır.

Manchester kodunda, potansiyel bir düşüş, yani darbenin önü, birleri ve sıfırları kodlamak için kullanılır. Manchester kodlamasında her saat iki parçaya bölünmüştür. Bilgi, her döngünün ortasında meydana gelen potansiyel düşüşlerle kodlanır. Birim, düşükten yükseğe geçişle kodlanır ve sıfır, ters geçişle kodlanır. Her döngünün başında, arka arkaya birkaç bir veya sıfırı temsil etmeniz gerekiyorsa bir servis sinyali kenarı oluşabilir. Sinyal, bir veri bitinin iletim döngüsü başına en az bir kez değiştiğinden, Manchester kodu iyi bir değere sahiptir.

140 Bölüm 2 Ayrık İletişimin Temelleri _____________________________________________

kendi kendini senkronize etme özellikleri. Manchester kodunun bant genişliği, iki kutuplu darbeninkinden daha dardır. Ayrıca sabit bir bileşeni yoktur ve en kötü durumda (birler veya sıfırlardan oluşan bir dizi iletirken) temel harmoniğin frekansı N Hz'dir ve en iyi durumda (alternatif birler ve sıfırlar iletirken) eşittir AMI kodlarında veya NRZ'de olduğu gibi N / 2 Hz'ye. Ortalama olarak, Manchester kodunun bant genişliği iki kutuplu darbe kodununkinden bir buçuk kat daha dardır ve temel harmonik 3N/4 civarında salınır. Manchester kodunun iki kutuplu darbe koduna göre başka bir avantajı daha vardır. İkincisi, veri iletimi için üç sinyal seviyesi kullanırken, Manchester iki sinyal seviyesi kullanır.

Potansiyel kod 2B1Q

Şek. 2.16 D verileri kodlamak için dört sinyal düzeyine sahip potansiyel bir kodu gösterir. bu kod 2B1Q adı özünü yansıtan - her iki bit (2B), dört duruma (1Q) sahip bir sinyal tarafından bir döngüde iletilir. Bit 00, -2,5V'dir, bit 01, -0,833V'dir, AND, +0,833V'dir ve 10, +2,5V'dir, çünkü bu durumda sinyal sabit bir bileşene dönüştürülür. Rastgele bit serpiştirme ile, aynı bit hızında saat süresi iki katına çıktığından, sinyalin spektrumu NRZ kodununkinden iki kat daha dardır. Böylece 2B1Q kodunu kullanarak aynı hat üzerinden AMI veya NRZI kodunu kullandığınızdan iki kat daha hızlı veri aktarabilirsiniz. Bununla birlikte, uygulanması için verici gücü daha yüksek olmalıdır, böylece alıcı tarafından parazit arka planına karşı dört seviye açıkça ayırt edilebilir.

2.2.3. Mantık kodlaması

Mantıksal kodlama, potansiyel AMI, NRZI veya 2Q1B tipi kodları iyileştirmek için kullanılır. Mantık kodlaması, serpiştirilmiş olanlarla sabit bir potansiyele yol açan uzun bit dizilerini değiştirmelidir. Yukarıda belirtildiği gibi, mantıksal kodlamanın iki yöntemi vardır - gereksiz kodlar ve karıştırma.

Gereksiz kodlar

Gereksiz kodlar orijinal bit dizisini, genellikle karakter olarak adlandırılan bölümlere ayırmaya dayanır. Daha sonra her orijinal karakter, orijinalinden daha fazla bit içeren yeni bir karakterle değiştirilir. Örneğin, FDDI ve Fast Ethernet teknolojilerinde kullanılan 4V/5V mantık kodu, orijinal 4 bitlik sembolleri 5 bitlik sembollerle değiştirir. Ortaya çıkan semboller gereksiz bitler içerdiğinden, içlerindeki toplam bit kombinasyonu sayısı orijinal olanlardan daha fazladır. Böylece, 4B / 5B kodunda, ortaya çıkan semboller 32 bitlik kombinasyonlar içerebilirken, orijinal semboller sadece 16'dır. Bu nedenle, ortaya çıkan kodda, çok sayıda sıfır içermeyen bu tür 16 kombinasyon seçebilirsiniz ve gerisini say yasaklanmış kodlar (kod ihlali). Yedek kodlar, DC bileşenini ortadan kaldırmanın ve koda kendi kendine senkronizasyon özelliği vermenin yanı sıra

2.2. Fiziksel katmanda ayrı veri aktarım yöntemleri 141

bozuk bitleri tanımak için alıcı. Alıcı yasaklı bir kod alırsa, bu, hattaki sinyalin bozuk olduğu anlamına gelir.

Kaynak ve sonuç kodları 4V/5V yazışmaları aşağıda sunulmuştur.

4B/5B kodu daha sonra, yalnızca uzun sıfır dizilerine duyarlı potansiyel kodlama yöntemlerinden biri kullanılarak fiziksel kodlama kullanılarak hat üzerinden iletilir. 5 bit uzunluğundaki 4V/5V kod sembolleri, bunların herhangi bir kombinasyonu için satırda en fazla üç sıfırın oluşabileceğini garanti eder.

Kod adındaki B harfi, temel sinyalin 2 duruma sahip olduğu anlamına gelir - İngilizce ikiliden - ikili. Üç sinyal durumuna sahip kodlar da vardır, örneğin 8B / 6T kodunda, 8 bitlik başlangıç ​​​​bilgisini kodlamak için, her biri üç duruma sahip 6 sinyallik bir kod kullanılır. 8B/6T kodunun fazlalığı, 256 kaynak kodu başına 3 6 =729 sonuçtaki sembol olduğundan, 4B/5B kodunun fazlalığından daha yüksektir.

Arama tablosunu kullanmak çok basit bir işlemdir, dolayısıyla bu yaklaşım ağ bağdaştırıcılarını ve anahtarların ve yönlendiricilerin arabirim bloklarını karmaşık hale getirmez.

Belirli bir hat kapasitesi sağlamak için, yedek kod kullanan bir vericinin artırılmış bir saat frekansında çalışması gerekir. Yani 4V/5V kodlarını 100 Mb/s hızında iletmek için vericinin 125 MHz saat frekansında çalışması gerekir. Bu durumda, hattaki sinyalin spektrumu, hat üzerinden saf, yedeksiz bir kodun iletildiği duruma kıyasla genişler. Bununla birlikte, gereksiz potansiyel kodun spektrumunun Manchester kodunun spektrumundan daha dar olduğu ortaya çıkıyor, bu da mantıksal kodlamanın ek aşamasını ve ayrıca alıcının ve vericinin artırılmış bir saat frekansında çalışmasını haklı çıkarıyor.

Çırpınma

Verileri açık bir kodla sıraya koymadan önce bir karıştırıcı ile karıştırmak, mantıksal kodlamanın başka bir yoludur.

Karıştırma yöntemleri, kaynak kodun bitlerine ve sonuç kodunun önceki döngülerde alınan bitlerine dayalı olarak sonuç kodunun bit-bit hesaplanmasından oluşur. Örneğin, bir karıştırıcı aşağıdaki ilişkiyi uygulayabilir:

Bi - Ai 8 Bi-s f Bi. 5 ,

burada bi, karıştırıcının i. döngüsünde alınan sonuç kodunun ikili basamağıdır, ai, karıştırıcının i. döngüsünde alınan kaynak kodunun ikili basamağıdır.

142 Bölüm 2 Ayrık Veri Transferi Temelleri

karıştırıcı girişi, В^з ve B t .5 - karıştırıcının önceki döngülerinde elde edilen sonuç kodunun ikili haneleri, sırasıyla mevcut döngüden 3 ve 5 döngü önce, 0 - XOR işlemi (modulo 2 ilavesi).

Örneğin, 110110000001 kaynak dizisi için karıştırıcı aşağıdaki sonuç kodunu verecektir:

bi = ai - 1 (önceki gerekli basamaklar henüz olmadığından sonuçtaki kodun ilk üç basamağı orijinaliyle aynı olacaktır)

Böylece, karıştırıcının çıktısı, kaynak kodunda bulunan altı sıfır dizisini içermeyen 110001101111 dizisi olacaktır.

Ortaya çıkan diziyi aldıktan sonra, alıcı bunu, ters ilişkiye dayalı olarak orijinal diziyi yeniden oluşturan şifre çözücüye iletir:

Çeşitli karıştırma algoritmaları, ortaya çıkan kodun basamağını veren terimlerin sayısı ve terimler arasındaki kayma açısından farklılık gösterir. Bu nedenle, ISDN ağlarında, bir ağdan bir aboneye veri aktarırken, 5 ve 23 konumlu kaydırmalarla ve bir aboneden bir ağa veri aktarırken, 18 ve 23 konumlu kaydırmalarla bir dönüşüm kullanılır.

Bir dizileriyle başa çıkmanın daha basit yöntemleri de vardır ve yine karıştırma olarak sınıflandırılır.

Bipolar AMI kodunu iyileştirmek için, sıfır dizisinin yasak karakterlerle yapay olarak bozulmasına dayalı iki yöntem kullanılır.

Şek. Şekil 2.17, AMI kodunu düzeltmek için B8ZS (8-Sıfır Değiştirmeli Bipolar) yönteminin ve HDB3 (Yüksek Yoğunluklu Bipolar 3-Sıfırlar) yönteminin kullanımını göstermektedir. Kaynak kodu iki uzun sıfır dizisinden oluşur: ilk durumda - 8'den ve ikinci durumda - 5'ten.

B8ZS kodu yalnızca 8 sıfırdan oluşan dizileri düzeltir. Bunu yapmak için ilk üç sıfırdan sonra kalan beş sıfır yerine beş basamak ekler: V-1*-0-V-1*. Burada V, belirli bir polarite döngüsü için yasak olan birinin sinyalini, yani bir öncekinin polaritesini değiştirmeyen bir sinyali, 1* doğru polarite biriminin bir sinyalidir ve bir yıldız işareti bunu belirtir.

2.2. Fiziksel katmanda ayrı veri aktarım yöntemleri 143

bu döngüdeki kaynak kodunda bir birim değil, bir sıfır olduğu gerçeği. Sonuç olarak, alıcı 8 saat döngüsünde 2 bozulma görür - bunun hattaki gürültü veya diğer iletim arızaları nedeniyle olması pek olası değildir. Bu nedenle, alıcı bu tür ihlalleri ardışık 8 sıfırın kodlanması olarak kabul eder ve aldıktan sonra bunları orijinal 8 sıfırla değiştirir. B8ZS kodu, herhangi bir ikili rakam dizisi için sabit bileşeni sıfır olacak şekilde oluşturulmuştur.

HDB3 kodu, orijinal dizideki ardışık dört sıfırı düzeltir. HDB3 kodunu oluşturma kuralları, B8ZS kodundan daha karmaşıktır. Her dört sıfır, bir V sinyaline sahip dört sinyal ile değiştirilir DC bileşenini bastırmak için, V sinyalinin polaritesi ardışık değişikliklerde tersine çevrilir. Ek olarak, değiştirme için iki dört döngülü kod modeli kullanılır. Orijinal kod, değiştirmeden önce 1'lerin tek sayısını içeriyorsa, OOOV dizisi kullanılır ve 1'lerin sayısı çift ise, 1*OOV dizisi kullanılır.

Geliştirilmiş aday kodlar, iletilen verilerde meydana gelen herhangi bir 1'ler ve 0'lar dizisi için oldukça dar bir bant genişliğine sahiptir. Şek. Şekil 2.18, kaynak koddaki çeşitli sıfır ve bir kombinasyonlarının eşit derecede olası olduğu rastgele verilerin iletilmesiyle elde edilen farklı kodların sinyallerinin spektrumunu gösterir. Grafikler oluşturulurken, spektrumun tüm olası ilk dizi kümeleri üzerinden ortalaması alındı. Doğal olarak, ortaya çıkan kodlar farklı bir sıfır ve bir dağılımına sahip olabilir. Şek. 2.18, potansiyel NRZ kodunun bir dezavantajı olan iyi bir spektruma sahip olduğunu gösterir - sabit bir bileşene sahiptir. Potansiyelden mantıksal kodlama ile elde edilen kodlar, artan saat frekansında bile Manchester'dan daha dar bir spektruma sahiptir (şekilde, 4V / 5V kodunun spektrumu yaklaşık olarak B8ZS koduyla çakışmalıdır, ancak kaydırılmıştır.

144 Glovo2 Ayrı veri iletiminin temelleri

saat frekansı diğer kodlara kıyasla 1/4 oranında arttığından, daha yüksek frekansların bulunduğu bölgeye). Bu, Manchester ve iki kutuplu darbeli kodlama yerine FDDI, Hızlı Ethernet, Gigabit Ethernet, ISDN vb. gibi modern teknolojilerde potansiyel yedekli ve karıştırılmış kodların kullanımını açıklar.

2.2.4. Analog sinyallerin ayrık modülasyonu

Ağ teknolojilerinin geliştirilmesindeki ana eğilimlerden biri, aynı ağda hem ayrık hem de analog verilerin iletilmesidir. Ayrık veri kaynakları, bilgisayarlar ve diğer bilgi işlem cihazlarıdır ve analog veri kaynakları, telefonlar, video kameralar, ses ve video ekipmanı gibi cihazlardır. Bölgesel ağlarda bu sorunu çözmenin ilk aşamalarında, tüm veri türleri analog biçimde iletilirken, doğası gereği ayrık olan bilgisayar verileri modemler kullanılarak analog forma dönüştürüldü.

Ancak analog veri alma ve iletme teknolojisi geliştikçe, bunların analog biçimde iletilmesinin, iletim sırasında önemli ölçüde bozulmaları durumunda hattın diğer ucunda alınan verilerin kalitesini iyileştirmediği ortaya çıktı. Dalga biçimi, alıcı tarafından kaydedilen de dahil olmak üzere herhangi bir şey olabileceğinden, analog sinyalin kendisi bozulmanın meydana geldiğine veya nasıl düzeltileceğine dair herhangi bir gösterge vermez. Hatların, özellikle karasal olanların kalitesinin yükseltilmesi, büyük emek ve yatırım gerektirmektedir. Bu nedenle, ses ve görüntülerin kaydedilmesi ve iletilmesi için analog teknolojinin yerini dijital teknoloji almıştır. Bu teknik, orijinal zaman-sürekli analog süreçlerin sözde ayrık modülasyonunu kullanır.

Ayrık modülasyon yöntemleri, sürekli süreçlerin hem genlikte hem de zamanda ayrıklaştırılmasına dayanır (Şekil 2.19). Örneği kullanarak kıvılcım modülasyonu ilkelerini düşünün darbe kodu modülasyonu, PCM (Darbe Genlik Modülasyonu, PAM), dijital telefonda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Orijinal sürekli fonksiyonun genliği belirli bir süre ile ölçülür - bu nedenle zaman ayrıklaştırması gerçekleşir. Daha sonra her ölçüm, belirli bir kapasitenin ikili sayısı olarak temsil edilir, bu, işlev değerlerine göre ayrıklaştırma anlamına gelir - sürekli bir olası genlik değerleri kümesi, ayrı bir değerler kümesiyle değiştirilir. Bu işlevi yerine getiren bir cihaza denir. analogdan dijitale dönüştürücü (ADC). Bundan sonra, ölçümler iletişim kanalları üzerinden birler ve sıfırlar dizisi şeklinde iletilir. Bu durumda, başlangıçta ayrık bilgilerin iletilmesi durumunda olduğu gibi aynı kodlama yöntemleri, yani örneğin B8ZS veya 2B1Q koduna dayalı yöntemler kullanılır.

Hattın alıcı tarafında, kodlar orijinal bit dizisine dönüştürülür ve özel ekipman adı verilir. dijital-analog dönüştürücü (DAC), zamanın orijinal sürekli fonksiyonunu geri yükleyerek, sürekli bir sinyalin sayısallaştırılmış genliklerinin demodülasyonunu gerçekleştirir.

Ayrık modülasyon şuna dayalıdır: Nyquist-Kotelnikov haritalama teorisi. Bu teoriye göre, zaman-ayrık değerlerinin bir dizisi olarak iletilen bir analog sürekli fonksiyon, örnekleme frekansı, orijinal fonksiyonun spektrumunun en yüksek harmoniğinin frekansından iki veya daha fazla kat daha yüksekse, doğru bir şekilde yeniden yapılandırılabilir.

Bu koşul karşılanmazsa, geri yüklenen işlev orijinal olandan önemli ölçüde farklı olacaktır.

Analog bilgileri kaydetmek, çoğaltmak ve iletmek için dijital yöntemlerin avantajı, bir taşıyıcıdan okunan veya bir iletişim hattı aracılığıyla alınan verilerin güvenilirliğini kontrol etme yeteneğidir. Bunu yapmak için, bilgisayar verileri için kullanılan (ve aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılan) aynı yöntemleri uygulayabilirsiniz - sağlama toplamının hesaplanması, bozuk çerçevelerin yeniden iletimi, kendi kendini düzelten kodların kullanımı.

PCM yönteminde yüksek kaliteli ses iletimi için, 8000 Hz'lik ses titreşimlerinin genliğinin bir niceleme frekansı kullanılır. Bunun nedeni, analog telefonda, muhatapların tüm ana harmoniklerini yeterli kalitede ileten ses iletimi için 300 ila 3400 Hz aralığının seçilmesidir. Buna göre Nyquist-Koteltkov teoremi kaliteli ses iletimi için

146 Bölüm 2 Ayrık İletişimin Temelleri

sürekli sinyalin en yüksek harmoniğinin iki katı olan bir örnekleme frekansı seçmek yeterlidir, yani 2 x 3400 = 6800 Hz. Gerçekte seçilen 8000 Hz'lik örnekleme hızı, bir miktar kalite marjı sağlar. PCM yöntemi, tek bir numunenin genliğini temsil etmek için tipik olarak 7 veya 8 kod biti kullanır. Buna göre, bu, yüksek kaliteli ses iletimi için oldukça yeterli olan ses sinyalinin 127 veya 256 tonunu verir. PCM yöntemini kullanırken, bir ses kanalını iletmek için her örneğin kaç bit temsil edildiğine bağlı olarak 56 veya 64 Kbps'lik bir bant genişliği gerekir. Bu amaçla kullanılırsa

7 bit, ardından 8000 Hz'lik bir ölçüm iletim frekansı ile şunu elde ederiz:

8000 x 7 = 56000 bps veya 56 kbps; ve 8 bitlik durum için:

8000 x 8 - 64000 bps veya 64 Kbps.

Standart, 64 kbps'lik bir dijital kanaldır. dijital telefon ağlarının temel kanalı.

Sürekli bir sinyalin ayrık bir biçimde iletilmesi, ağların bitişik ölçümler arasında 125 μs'lik bir zaman aralığına (8000 Hz'lik bir örnekleme hızına karşılık gelir) sıkı sıkıya bağlı kalmasını gerektirir, yani ağ düğümleri arasında senkronize veri iletimi gerektirir. Gelen ölçümlerin senkronizasyonu gözlenmezse, orijinal sinyal doğru şekilde geri yüklenmez, bu da dijital ağlar üzerinden iletilen ses, görüntü veya diğer multimedya bilgilerinin bozulmasına neden olur. Örneğin, 10 ms'lik zamanlama bozulması bir "yankı" etkisine yol açabilir ve 200 ms'lik örnekler arasındaki kaymalar, konuşulan sözcüklerin tanınmamasına yol açar. Aynı zamanda, kalan ölçümler arasındaki senkronizasyonu korurken bir ölçümün kaybının, üretilen ses üzerinde pratik olarak hiçbir etkisi yoktur. Bu, herhangi bir fiziksel sinyalin atalet özelliğine dayanan dijitalden analoğa dönüştürücülerdeki yumuşatma cihazları nedeniyle olur - ses titreşimlerinin genliği anında büyük miktarda değişemez.

DAC'den sonraki sinyalin kalitesi, yalnızca girişinde alınan ölçümlerin senkronizasyonundan değil, aynı zamanda bu ölçümlerin genliklerinin ayrıklaştırma hatasından da etkilenir.

Nyquist-Kotelnikov teoreminin 8'inde, fonksiyonun genliklerinin tam olarak ölçüldüğü varsayılır, aynı zamanda ikili sayıların depolanması için sınırlı bir kelime uzunluğuna sahip kullanılması bu genlikleri bir şekilde bozar. Buna göre, geri yüklenen sürekli sinyal, örnekleme gürültüsü (genlik olarak) olarak adlandırılan bozulur.

Ses ölçümlerini örneğin 4 bitlik veya 2 bitlik sayılar dizisi gibi daha kompakt bir biçimde temsil etmenize izin veren başka ayrık modülasyon yöntemleri vardır. Aynı zamanda, bir ses kanalı daha az bant genişliği gerektirir, örneğin 32 Kbps, 16 Kbps veya daha az. 1985'ten beri, Uyarlanabilir Diferansiyel Darbe Kodu Modülasyonu (ADPCM) adı verilen CCITT ses kodlama standardı kullanılmaktadır. ADPCM kodları, daha sonra ağ üzerinden iletilen ardışık ses örnekleri arasındaki farkları bulmaya dayanır. ADPCM kodu, bir farkı depolamak için 4 bit kullanır ve ses 32 Kbps hızında iletilir. Daha modern bir yöntem olan Linear Predictive Coding (LPC), orijinal fonksiyonun örneklenmesini daha seyrek hale getirir, ancak sinyal genliğindeki değişimin yönünü tahmin etmek için yöntemler kullanır. Bu yöntemi kullanarak ses hızını 9600 bps'ye kadar düşürebilirsiniz.

2.2. Fiziksel katmanda ayrı veri aktarım yöntemleri 147

Dijital olarak sunulan sürekli veriler, bir bilgisayar ağı aracılığıyla kolayca aktarılabilir. Bunu yapmak için, bazı standart ağ teknolojisi çerçevesine birkaç örnek yerleştirmek, çerçeveye doğru hedef adresi sağlamak ve alıcıya göndermek yeterlidir. Alıcı, çerçeveden ölçümleri çıkarmalı ve bunları bir niceleme frekansıyla (ses için - 8000 Hz frekansta) dijitalden analoğa dönüştürücüye göndermelidir. Sonraki ses ölçülü çerçeveler geldiğinde işlem tekrarlanmalıdır. Çerçeveler yeterince senkronize gelirse, ses kalitesi oldukça yüksek olabilir. Bununla birlikte, zaten bildiğimiz gibi, bilgisayar ağlarındaki çerçeveler hem son düğümlerde (paylaşılan bir ortama erişim beklerken) hem de ara iletişim cihazlarında - köprüler, anahtarlar ve yönlendiriciler - geciktirilebilir. Bu nedenle, bilgisayar ağları üzerinden dijital biçimde iletildiğinde sesin kalitesi genellikle düşüktür. Sayısallaştırılmış sürekli sinyallerin - sesler, görüntüler - yüksek kaliteli iletimi için günümüzde ISDN, ATM ve dijital televizyon ağları gibi özel dijital ağlar kullanılmaktadır. Bununla birlikte, şirket içi telefon görüşmelerinin iletimi için, çerçeve aktarım gecikmeleri kabul edilebilir sınırlar içinde olan çerçeve aktarma ağları artık tipiktir.

2.2.5. Asenkron ve senkron iletim

Veriler fiziksel katmanda değiş tokuş edildiğinde, bilgi birimi birazdır, bu nedenle fiziksel katman, alıcı ve verici arasında her zaman bit senkronizasyonunu sağlar.

Bağlantı katmanı, veri çerçeveleri üzerinde çalışır ve çerçeve düzeyinde alıcı ile verici arasında senkronizasyon sağlar. Çerçevenin ilk baytının başlangıcını tanımak, çerçeve alanlarının sınırlarını tanımak ve çerçeve bayrağının sonunu tanımak alıcının sorumluluğundadır.

Verici ve alıcının istikrarlı bir bilgi alışverişini sağlayabilmesi için bu iki düzeyde - bit ve çerçeve - senkronizasyonu sağlamak genellikle yeterlidir. Bununla birlikte, iletişim hattının kalitesi düşükse (genellikle bu, anahtarlamalı telefon kanalları için geçerlidir), ekipman maliyetini azaltmak ve veri iletiminin güvenilirliğini artırmak için bayt düzeyinde ek senkronizasyon araçları getirilir.

Bu çalışma şekline denir eşzamansız veya başla dur. Bu çalışma modunun kullanılmasının bir diğer nedeni, rastgele zamanlarda veri baytları üreten cihazların varlığıdır. Bir kişinin bilgisayar tarafından işlenmek üzere veri girdiği bir ekranın veya başka bir terminal aygıtının klavyesi bu şekilde çalışır.

Eşzamansız modda, her veri baytına özel "başlat" ve "durdur" sinyalleri eşlik eder (Şekil 2.20, A). Bu sinyallerin amacı, ilk olarak, alıcıya verinin geldiğini bildirmek ve ikinci olarak, alıcıya bir sonraki bayt gelmeden önce zamanlamayla ilgili bazı işlevleri yerine getirmesi için yeterli zamanı vermektir. Başlatma sinyalinin bir saat aralığı süresi vardır ve durdurma sinyali bir, bir buçuk veya iki saat sürebilir, bu nedenle bir, bir buçuk veya iki bitin bir durdurma sinyali olarak kullanıldığı söylenir. bu sinyaller kullanıcı bitlerini temsil etmez.

Açıklanan mod, eşzamansız olarak adlandırılır, çünkü her bayt, bir öncekinin bitsel döngülerine göre zaman içinde biraz kaydırılabilir.

148 Bölüm 2 Ayrık Veri Transferi Temelleri

bayt. Baytların bu tür eşzamansız iletimi, alınan verilerin doğruluğunu etkilemez, çünkü her baytın başlangıcında, alıcı ayrıca "başlangıç" bitleri nedeniyle kaynakla senkronize edilir. Daha fazla "boş" zaman toleransı, asenkron sistem ekipmanının düşük maliyetini belirler.

Eşzamanlı aktarım modunda, her bayt çifti arasında start-stop biti yoktur. Kullanıcı verileri, senkronizasyon baytlarından önce gelen bir çerçevede toplanır (Şekil 2.20, B). Senkronizasyon baytı, alıcıya bir veri çerçevesinin geldiğini bildiren 0111110 gibi önceden bilinen bir kodu içeren bir bayttır. Alıcı, onu aldıktan sonra verici ile bayt senkronizasyonuna girmelidir, yani çerçevenin bir sonraki baytının başlangıcını doğru bir şekilde anlamalıdır. Bazen alıcı ve verici arasında daha güvenilir senkronizasyon sağlamak için birkaç senkronizasyon baytı kullanılır. Alıcı, uzun bir çerçeve iletirken bit senkronizasyonunda sorun yaşayabileceğinden, bu durumda kendi kendini senkronize eden kodlar kullanılır.

» Telefonda kullanılan dar bantlı bir ses frekansı kanalı üzerinden ayrı veri iletirken, taşıyıcı sinüzoidin orijinal ikili basamak dizisi tarafından modüle edildiği analog modülasyon yöntemleri en uygundur. Bu işlem özel cihazlar - modemler tarafından gerçekleştirilir.

* Düşük hızlı veri iletimi için taşıyıcı sinüs dalgasının frekansında bir değişiklik uygulanır. Daha yüksek hızlı modemler, 4 seviyeli taşıyıcı sinüzoidal genlik ve 8 seviyeli faz ile karakterize edilen birleşik Dörtlü Genlik Modülasyonu (QAM) yöntemleri üzerinde çalışır. Veri iletimi için QAM yönteminin olası 32 kombinasyonunun tümü kullanılmaz, yasak kombinasyonlar fiziksel düzeyde bozuk verileri tanımanıza izin verir.

* Geniş bant iletişim kanallarında, verilerin farklı sabit sinyal potansiyeli seviyeleri veya bir darbenin veya ön yüzünün kutuplarıyla temsil edildiği potansiyel ve darbe kodlama yöntemleri kullanılır.

* Potansiyel kodları kullanırken, alıcıyı vericiyle senkronize etme görevi özellikle önemlidir, çünkü uzun sıfır veya bir dizileri iletilirken, alıcının girişindeki sinyal değişmez ve alıcının belirlemesi zordur. sonraki veri bitini alma anı.

___________________________________________2.3. Veri bağlantı katmanı iletim yöntemleri _______149

* En basit potansiyel kod, sıfıra dönmeyen (NRZ) koddur, ancak kendi kendine zamanlama yapmaz ve bir DC bileşeni oluşturur.

» En popüler darbe kodu, bilginin her döngünün ortasında sinyal kenarının yönü tarafından taşındığı Manchester kodudur. Manchester kodu, Ethernet ve Token Ring teknolojilerinde kullanılmaktadır.

» Potansiyel bir NRZ kodunun özelliklerini iyileştirmek için, uzun sıfır dizilerini hariç tutan mantıksal kodlama yöntemleri kullanılır. Bu yöntemler aşağıdakilere dayanmaktadır:

Yedek bitlerin orijinal verilere (4V/5V tipi kodlar) eklenmesi üzerine;

Orijinal verilerin karıştırılması (2B1Q gibi kodlar).

» Geliştirilmiş potansiyel kodlar, darbe kodlarına göre daha dar bir spektruma sahip olduğundan FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet gibi yüksek hızlı teknolojilerde kullanılmaktadır.

Ayrık verileri iletişim kanalları üzerinden iletirken, iki ana fiziksel kodlama türü kullanılır - sinüzoidal taşıyıcı sinyal ve bir dizi dikdörtgen darbeye dayalı.İlk yöntem genellikle modülasyon veya analog modülasyon olarak da adlandırılır ve kodlamanın analog sinyalin parametreleri değiştirilerek gerçekleştirildiği gerçeğini vurgular. İkinci yönteme genellikle dijital kodlama denir. Bu yöntemler, ortaya çıkan sinyalin spektrumunun genişliği ve bunların uygulanması için gerekli ekipmanın karmaşıklığı bakımından farklılık gösterir.
analog modülasyon genel telefon ağlarının kullanıcılarına sunulan ses frekansı kanalıyla tanımlanan, dar bant kanallar üzerinden ayrı veri iletmek için kullanılır. Bir ses frekans kanalının tipik bir frekans tepkisi, şekil 2'de gösterilmektedir. 2.12. Bu kanal, 300 ila 3400 Hz aralığındaki frekansları iletir, dolayısıyla bant genişliği 3100 Hz'dir. Verici tarafta bir taşıyıcı sinüzoidi modüle etme ve alıcı tarafta demodüle etme işlevlerini yerine getiren bir cihaza modem (modülatör - demodülatör) denir.
Analog modülasyon yöntemleri
Analog modülasyon, sinüzoidal bir taşıyıcı sinyalin genliğini, frekansını veya fazını değiştirerek bilgilerin kodlandığı fiziksel bir kodlama yöntemidir.
Diyagram (Şekil 2.13, a), mantıksal bir birim için yüksek seviyeli potansiyeller ve mantıksal sıfır için sıfır seviyeli bir potansiyel ile temsil edilen ilk bilginin bit dizisini gösterir. Bu kodlama yöntemine potansiyel kod denir ve genellikle bilgisayar blokları arasında veri aktarılırken kullanılır.
Genlik modülasyonu ile (Şekil 2.13, b), mantıksal birim için, taşıyıcı frekans sinüzoidinin genliğinin bir seviyesi ve mantıksal sıfır için diğeri seçilir. Bu yöntem, düşük gürültü bağışıklığı nedeniyle pratikte saf haliyle nadiren kullanılır, ancak genellikle başka bir modülasyon türü olan faz modülasyonu ile birlikte kullanılır.
Frekans modülasyonu ile (Şekil 2.13, c), ilk verilerin 0 ve 1 değerleri, farklı frekanslara sahip sinüzoidler tarafından iletilir - f0 ve f1. Bu modülasyon yöntemi, modemlerde karmaşık devreler gerektirmez ve tipik olarak 300 veya 1200 bps'de çalışan düşük hızlı modemlerde kullanılır.
Faz modülasyonunda 0 ve 1 veri değerleri, 0 ve 180 derece veya 0.90,180 ve 270 derece gibi aynı frekanstaki ancak farklı fazlara sahip sinyallere karşılık gelir.
Yüksek hızlı modemlerde, kural olarak genlik faz ile birlikte kombine modülasyon yöntemleri sıklıkla kullanılır.
Ayrık bilgileri iletmek için dikdörtgen darbeler kullanırken, aynı anda birkaç hedefe ulaşacak bir kodlama yöntemi seçmek gerekir:
· Aynı bit hızında, ortaya çıkan sinyalin spektrumunun en küçük genişliğine sahipti;
Verici ve alıcı arasında sağlanan senkronizasyon;
hataları tanıma yeteneğine sahipti;
Düşük uygulama maliyetine sahiptir.
Daha dar bir sinyal spektrumu, aynı hatta (aynı bant genişliğiyle) daha yüksek veri aktarım hızı elde etmenizi sağlar. Ek olarak, sinyal spektrumu genellikle sabit bir bileşenin olmamasını, yani verici ve alıcı arasında bir doğru akımın varlığını gerektirir. Özellikle çeşitli trafo galvanik izolasyon devrelerinin kullanılması doğru akımın geçişini engeller.
Verici ve alıcının senkronizasyonu, alıcının iletişim hattından yeni bilgileri tam olarak hangi noktada okuması gerektiğini bilmesi için gereklidir.
Bozulmuş verilerin tanınması ve düzeltilmesinin fiziksel katman aracılığıyla uygulanması zordur, bu nedenle, çoğu zaman bu iş, yukarıdaki protokoller tarafından gerçekleştirilir: kanal, ağ, taşıma veya uygulama. Öte yandan, fiziksel katmandaki hata tanıma, alıcı çerçevenin tamamen arabelleğe alınmasını beklemediği ve çerçeve içinde hatalı bitler algılandığında onu hemen reddettiği için zaman kazandırır.
Kodlama yöntemleri için gereksinimler karşılıklı olarak çelişkilidir, bu nedenle aşağıda tartışılan popüler dijital kodlama yöntemlerinin her birinin diğerlerine kıyasla kendi avantajları ve dezavantajları vardır.

Plan

Veri iletiminin teorik temelleri

Fourier serisi

Yönetilen depolama ortamı

Manyetik ortam

bükümlü çift

Koaksiyel kablo

Fiber optik

Kablonun ucuna, kablonun bir optik sokete takıldığı özel bir konektör takılabilir. Kayıp, ışık yoğunluğunun %10-20'sidir, ancak sistem konfigürasyonunu değiştirmeyi kolaylaştırır.
Ekleme - kablonun düzgünce kesilmiş iki ucu yan yana döşenir ve özel bir manşonla sıkıştırılır. Kablonun uçlarının hizalanmasıyla iyileştirilmiş ışık iletimi sağlanır. Kayıp - ışık gücünün %10'u.
Füzyon. Neredeyse hiç kayıp yok.

Tablo 1.
LED ve yarı iletken lazer kullanımının karşılaştırma tablosu
Bir optik kablonun alıcı ucu, üzerine ışık düştüğünde elektrik darbesi üreten bir fotodiyottur.

Fiber optik kablo ve bakır telin karşılaştırmalı özellikleri.

Yüksek hız.
Daha az sinyal zayıflaması, daha az tekrarlayıcı çıkışı (5 değil, 50 km'de bir)
Harici elektromanyetik radyasyona karşı inert, kimyasal olarak nötr.
Ağırlık olarak daha hafif. 1 km uzunluğunda 1000 bakır bükümlü çift yaklaşık 8000 kg ağırlığındadır. Bir çift fiber optik kablo, daha fazla bant genişliği ile yalnızca 100 kg ağırlığındadır
Düşük döşeme maliyetleri

Kurulumda zorluk ve yeterlilik.
kırılganlık
Bakırdan daha fazlası.
tek yönlü modda iletim, ağlar arasında minimum 2 kablo gereklidir.

Kablosuz bağlantı

elektromanyetik spektrum

Radyo iletişimi

Mikrodalga aralığında iletişim

Kızılötesi ve milimetre dalgaları

İletişim uyduları

Genel Anahtarlamalı Telefon Şebekesi

Telefon sistemi yapısı

Yerel hatlar: modemler, ADSL, kablosuz

genlik modülasyonu - 2 farklı sinyal genliği kullanılır (0 ve 1 için),
frekans - birkaç farklı sinyal frekansı kullanılır (0 ve 1 için),
faz - faz kaymaları, mantıksal birimler (0 ve 1) arasındaki geçiş sırasında kullanılır. Kesme açıları - 45, 135, 225, 180.

Dijital abone hatları. xDSL teknolojisi.

POTS - geleneksel telefon ağının menzili;
giden menzil;
giriş aralığı.

DSLAM - DSL erişim çoklayıcı;
NID, telefon şirketinin ve abonenin sahipliğini ayıran bir ağ arayüz cihazıdır.
Ayırıcı (ayırıcı), POTS bandını ve ADSL verilerini ayıran bir frekans ayırıcıdır.

Çizgiler ve mühürler

anahtarlama

Devre anahtarlama

Paket değiştirme

Fiziksel katman, ham bitlerin gerçek iletimi ile ilgilenir.

iletişim kanalı.

Bilgisayar ağlarındaki verilerin bir bilgisayardan diğerine aktarılması, sırayla, bit parça gerçekleştirilir. Fiziksel olarak veri bitleri, veri kanalları üzerinden analog veya dijital sinyaller şeklinde iletilir.

Bilgisayar ağlarında veri iletmeye yarayan bir dizi araca (iletişim hatları, veri iletme ve alma ekipmanı) veri iletim kanalı denir. İletilen bilgilerin biçimine bağlı olarak, veri iletim kanalları analog (sürekli) ve dijital (ayrık) olarak ayrılabilir.

Veri iletme ve alma ekipmanı, verilerle ayrı bir biçimde çalıştığından (yani, ayrık elektrik sinyalleri, birler ve sıfırlara karşılık gelir), bir analog kanal üzerinden iletildiklerinde, ayrık verilerin analog verilere dönüştürülmesi (modülasyon) gereklidir.

Bu tür analog verileri alırken, ters bir dönüşüm gereklidir - demodülasyon. Modülasyon / demodülasyon - dijital bilgileri analog sinyallere dönüştürme ve tersi işlemler. Modülasyon sırasında bilgi, veri kanalının iyi ilettiği frekansın sinüzoidal bir sinyali ile temsil edilir.

Modülasyon yöntemleri şunları içerir:

genlik modülasyonu;

· frekans modülasyonu;

faz modülasyonu.

Bir dijital veri kanalı üzerinden ayrık sinyaller iletirken, kodlama kullanılır:

· potansiyel;

dürtüsel.

Bu nedenle, yüksek kaliteli kanallarda potansiyel veya dürtü kodlaması kullanılır ve kanalın iletilen sinyallere güçlü bozulmalar getirdiği durumlarda sinüzoidal tabanlı modülasyon tercih edilir.

Modülasyon, WAN'larda sesi analog biçimde taşımak için tasarlanmış ve bu nedenle darbelerin doğrudan iletimi için pek uygun olmayan analog telefon devreleri üzerinden veri iletmek için yaygın olarak kullanılır.

Senkronizasyon yöntemlerine bağlı olarak, bilgisayar ağlarının veri iletim kanalları senkron ve asenkron olarak ayrılabilir. Verici veri düğümünün alıcı düğüme bir tür sinyal gönderebilmesi için senkronizasyon gereklidir, böylece alıcı düğüm gelen verileri ne zaman almaya başlayacağını bilir.

Eşzamanlı veri iletimi, saat darbelerini iletmek için ek bir iletişim hattı gerektirir. Bitlerin verici istasyon tarafından iletilmesi ve alıcı istasyon tarafından alınması, saat darbelerinin ortaya çıktığı anlarda gerçekleştirilir.

Asenkron veri aktarımı ile ek bir haberleşme hattına ihtiyaç duyulmaz. Bu durumda, veri aktarımı sabit uzunluktaki (bayt) bloklar halinde gerçekleştirilir. Senkronizasyon, iletilen bayttan önce ve sonra iletilen ek bitlerle (başlangıç ​​bitleri ve bitiş bitleri) gerçekleştirilir.

Bilgisayar ağlarının düğümleri arasında veri alışverişinde bulunurken, üç veri aktarım yöntemi kullanılır:

tek yönlü (tek yönlü) iletim (televizyon, radyo);

yarı çift yönlü (bilgi alımı / iletimi dönüşümlü olarak gerçekleştirilir);

dubleks (çift yönlü), her düğüm aynı anda veri iletir ve alır (örneğin, telefon görüşmeleri).