ev › məsləhət › Fiziki səviyyədə məlumat ötürmə üsulları. Mühazirələr Kompüter şəbəkələri. Fiziki səviyyə. Mikrodalğalı rabitə

Fiziki səviyyədə məlumat ötürmə üsulları. Mühazirələr Kompüter şəbəkələri. Fiziki səviyyə. Mikrodalğalı rabitə

2 Fiziki təbəqənin funksiyaları Bitlərin elektrik/optik siqnallarla təmsil olunması Bitlərin kodlaşdırılması Bitlərin sinxronlaşdırılması Bitlərin fiziki rabitə kanalları üzərindən ötürülməsi/qəbul edilməsi Fiziki mühitlə koordinasiya Ötürmə sürəti diapazonu Siqnal səviyyələri, birləşdiricilər Bütün şəbəkə cihazlarında Aparat təminatı (şəbəkə adapterləri) ) Misal: 10 BaseT - UTP cat 3, 100 ohm, 100m, 10Mbit/s, MII kodu, RJ-45

5 Məlumat ötürmə avadanlığı Çevirici Mesaj - El. siqnal Kodlayıcı (sıxılma, korreksiya kodları) Modulator Aralıq avadanlıq Rabitə keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması - (Gücləndirici) Kompozit kanalın yaradılması - (Keçid) Kanalların çoxlaşdırılması - (Multiplexer) (LAN-da PA olmaya bilər)

6 Rabitə xətlərinin əsas xüsusiyyətləri Ötürmə qabiliyyəti (Protokol) Məlumat ötürülməsinin etibarlılığı (Protokol) Yayılma gecikməsi Amplituda-tezlik reaksiyası (AFC) Bant genişliyi Zəifləmə Səs-küyün toxunulmazlığı Xəttin yaxın sonunda kəsişmə Vahid dəyəri

9 Zəifləmə A – tezlik reaksiyasında bir nöqtə A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin desiBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q Misal 1: Pin = 10 mW , Pout =5 mW Zəifləmə = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0.5 = - 3 dB q Nümunə 2: UTP cat 5 Zəifləmə >= -23.6 dB F= 100 MHz, L= 100 M Tipik olaraq A göstərilir siqnalın əsas tezliyi üçün = -23,6 dB F= 100 MHz, L= 100 M Tipik olaraq A əsas siqnal tezliyi üçün göstərilir">

11 Səs-küyə toxunulmazlıq Fiber optik xətlər Kabel xətləri Naqilli hava xətləri Radio xətləri (Qoruyucu, bükmə) Xarici müdaxiləyə qarşı immunitet Daxili müdaxiləyə toxunulmazlıq Near-end crosstalk attenuation (NEXT) Uzaq uçlu çarpaz danışıq zəifləməsi (FEXT) (FEXT - bir istiqamətdə iki cüt )

12 Near End Cross Talk loss – NEXT Çox cüt kabellər üçün NEXT = 10 log Pout/Pin dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Məlumat ötürülməsinin etibarlılığı Bit xətası dərəcəsi – BER Məlumat bitinin pozulması ehtimalı. :: düzəldici kodlar, təkrarlanan protokollar

16 Bükülmüş Cüt Bükülmüş Cüt (TP) folqa ekranı örgülü məftil ekran izolyasiyalı məftil xarici qabıq UTP Ekransız Bükülmüş Cüt kateqoriya 1, Qabıqda UTP pişik cütləri STP Ekranlı Bükülmüş Cüt Növlər Tip 1…9 Hər cütün öz ekranı var Hər cütün öz addımı var bükülmələr, öz rənginiz Səs-küy toxunulmazlığı Xərc Döşəmə mürəkkəbliyi

18 Fiber optika İki mühitin interfeysində şüanın ümumi daxili əksi n1 > n2 - (sındırma indeksi) n1 n2 n2 - (sındırma əmsalı) n1 n2"> n2 - (sındırma əmsalı) n1 n2"> n2 - (sındırma əmsalı) n1 n2" title="18 Fiber Optika İkinin sərhədində şüanın ümumi daxili əksi. media n1 > n2 - (sındırma indeksi) n1 n2"> title="18 Fiber optika İki mühitin interfeysində şüanın ümumi daxili əksi n1 > n2 - (sındırma indeksi) n1 n2"> !}

22 Fiber optik kabel Çox Rejimli Fiber MMF50/125, 62.5/125, Tək Rejim FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz – 100 km BaseLH5000 km - 1 Gbit/s (2005) MMSM

23 Optik siqnal mənbələri Kanal: mənbə - daşıyıcı - qəbuledici (detektor) Mənbələr LED (İşıq yayan diod) nm qeyri-koherent mənbə - MMF Yarımkeçirici lazer koherent mənbə - SMF - Güc = f (t o) Detektorlar Fotodiodlar, pin diodlar, uçqun diodları

25 Strukturlaşdırılmış Kabel Sistemi - SCS First LANs - müxtəlif kabellər və topologiyalar SCS kabel sisteminin unifikasiyası - açıq LAN kabel infrastrukturu (alt sistemlər, komponentlər, interfeyslər) - müstəqillik şəbəkə texnologiyası- LAN kabelləri, TV, təhlükəsizlik sistemləri və s. - xüsusi şəbəkə texnologiyasına istinad etmədən universal kabellər - Konstruktor

27 SCS standartları (əsas) EIA/TIA-568A Kommersiya Binası Telekommunikasiya Naqilləri Standartı (ABŞ) CENELEC EN50173 Ümumi Kabel Sxemlərinin Performans Tələbləri (Avropa) ISO/IEC IS İnformasiya Texnologiyası - Müştəri binalarının kabelləri üçün ümumi kabellər: Hər bir məlumat ötürülməsi sistemi üçün . Topologiya İcazə verilən məsafələr (kabel uzunluqları) İstifadəçi əlaqə interfeysi. Kabellər və birləşdirici avadanlıq. Məhsuldarlıq (Performans). Quraşdırma təcrübəsi (Üfüqi alt sistem - UTP, ulduz, 100 m...)

28 Simsiz Rabitə Simsiz ötürmə Üstünlükləri: rahatlıq, əlçatmaz ərazilər, hərəkətlilik. sürətli yerləşdirmə... Dezavantajları: yüksək səviyyəli müdaxilə ( xüsusi vasitələr: kodlar, modulyasiya...), bəzi diapazonlardan istifadənin mürəkkəbliyi Rabitə xətti: ötürücü - orta - qəbuledici LAN xüsusiyyətləri ~ F(Δf, fн);

34 2. Mobil telefoniya Ərazinin hüceyrələrə bölünməsi Tezliklərin təkrar istifadəsi Aşağı güc (ölçülər) Mərkəzdə - baza stansiyası Avropa - Mobil üçün Qlobal Sistem - GSM Wireless telefon rabitəsi 1. Aşağı güclü radio stansiyası - (telefonun bazası, 300m) DECT Digital European Simsiz Telekommunikasiya Rouminqi - birindən keçid əsas şəbəkə digərinə - əsas mobil rabitə

35 Peyk bağlantısı Peyk (reflektor-gücləndirici) əsasında Ötürücülər - transponderlər H~50 MHz (1 peyk ~ 20 transponder) Tezlik diapazonları: C. Ku, Ka C - Aşağı 3,7 - 4,2 GHz Yuxarı 5,925-6,425 GHz Ku - Aşağı 117. 12,2 GHz Yuxarı 14,0-14,5 GHz Ka - Aşağı 17,7-21,7 GHz Yuxarı 27,5-30,5 GHz

36 Peyk rabitəsi. Peyklərin növləri Peyk rabitəsi: mikrodalğalı - görmə xətti Geostasion Böyük əhatə dairəsi Sabit, Aşağı aşınma Təkrarlayıcı peyk, yayım, ucuz qiymət, məsafədən asılı deyil, Ani əlaqənin qurulması (Mil) Tz=300ms Aşağı təhlükəsizlik, İlkin olaraq böyük antenna (lakin) VSAT) Mid-orbit km Global Positioning System GPS - 24 peyk Aşağı orbit km aşağı əhatə dairəsi aşağı gecikmə İnternetə çıxış

40 Spread Spectrum Techniques Xüsusi modulyasiya və kodlaşdırma üsulları simsiz rabitə C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Gücün azaldılması Səs toxunulmazlığı Gizli OFDM, FHSS (Mavi Diş), DSSS, CDMA

Rabitə kanalları üzərindən diskret məlumatların ötürülməsi zamanı fiziki kodlaşdırmanın iki əsas növü istifadə olunur - sinusoidal daşıyıcı siqnal əsasında və düzbucaqlı impulsların ardıcıllığına əsaslanır. Birinci üsul tez-tez adlanır modulyasiya və ya analoq modulyasiya, kodlaşdırmanın analoq siqnalın parametrlərinin dəyişdirilməsi ilə həyata keçirildiyini vurğulayır. İkinci üsul adətən adlanır rəqəmsal kodlaşdırma. Bu üsullar yaranan siqnalın spektrinin eni və onların həyata keçirilməsi üçün tələb olunan avadanlıqların mürəkkəbliyi ilə fərqlənir.

Düzbucaqlı impulslardan istifadə edərkən, yaranan siqnalın spektri çox genişdir. İdeal impulsun spektrinin sonsuz genişliyə malik olduğunu xatırlasaq, bu təəccüblü deyil. Sinus dalğasının istifadəsi eyni məlumat ötürmə sürətində daha kiçik genişlik spektri ilə nəticələnir. Bununla belə, sinusoidal modulyasiyanı həyata keçirmək üçün düzbucaqlı impulsların həyata keçirilməsindən daha mürəkkəb və bahalı avadanlıq tələb olunur.

Hal-hazırda getdikcə daha çox ilkin olaraq analoq formada olan məlumatlar - nitq, televiziya təsvirləri - rabitə kanalları üzərindən diskret formada, yəni birlər və sıfırlar ardıcıllığı kimi ötürülür. Analoq informasiyanın diskret formada təqdim edilməsi prosesi adlanır diskret modulyasiya."Modulyasiya" və "kodlaşdırma" terminləri tez-tez bir-birini əvəz edir.

2.2.1. Analoq modulyasiya

Analoq modulyasiya dar tezlik diapazonuna malik kanallar üzərindən diskret məlumatların ötürülməsi üçün istifadə olunur. səs kanalı, ictimai telefon şəbəkələrinin istifadəçilərinə təqdim edilmişdir. Səs tezliyi kanalının tipik amplituda-tezlik reaksiyası Şəkil 1-də göstərilmişdir. 2.12. Bu kanal 300 ilə 3400 Hz diapazonunda tezlikləri ötürür, buna görə də onun bant genişliyi 3100 Hz-dir. İnsan səsinin məqbul nitq keyfiyyəti üçün daha geniş diapazonuna - təxminən 100 Hz-dən 10 kHz-ə qədər - olsa da, 3100 Hz diapazonu yaxşı həll yoludur. Səs kanalının ötürmə qabiliyyətinin ciddi şəkildə məhdudlaşdırılması telefon şəbəkələrində multipleksləşdirmə və kanal kommutasiya avadanlıqlarının istifadəsi ilə bağlıdır.

2.2. Diskret məlumatların ötürülməsi üsulları fiziki səviyyə 133

Ötürücü tərəfdə daşıyıcı sinusoid modulyasiya və qəbul edən tərəfdə demodulyasiya funksiyalarını yerinə yetirən cihaz adlanır. modem(modulyator-demodulyator).

Analoq modulyasiya üsulları

Analoq modulyasiya, sinusoidal siqnalın amplitudasını, tezliyini və ya fazasını dəyişdirərək məlumatın kodlandığı fiziki kodlaşdırma üsuludur. daşıyıcı tezliyi. Analoq modulyasiyanın əsas üsulları Şəkildə göstərilmişdir. 2.13. Diaqram üzrə (Şəkil 2.13, A) məntiqi bir üçün yüksək səviyyəli potensiallar və məntiqi sıfır üçün sıfır səviyyəli potensial ilə təmsil olunan mənbə məlumatının bitlərinin ardıcıllığını göstərir. Bu kodlaşdırma metodu kompüter blokları arasında məlumatların ötürülməsi zamanı tez-tez istifadə olunan potensial kod adlanır.

At amplituda modulyasiyası(Şəkil 2.13, 6) məntiqi vahid üçün daşıyıcı tezlik sinusoidinin amplitüdünün bir səviyyəsi, məntiqi sıfır üçün isə başqa bir səviyyə seçilir. Bu üsul aşağı səs-küy toxunulmazlığına görə praktikada təmiz formada nadir hallarda istifadə olunur, lakin tez-tez modulyasiyanın başqa bir növü - faza modulyasiyası ilə birlikdə istifadə olunur.

At tezlik modulyasiyası (Şəkil 2.13, c) mənbə məlumatlarının 0 və 1 dəyərləri müxtəlif tezlikli sinusoidlər tərəfindən ötürülür - fo və fi. Bu modulyasiya üsulu modemlərdə mürəkkəb sxem tələb etmir və adətən 300 və ya 1200 bps sürətlə işləyən aşağı sürətli modemlərdə istifadə olunur.

At faza modulyasiyası(Şəkil 2.13, d) məlumat dəyərləri 0 və 1 eyni tezlikli siqnallara uyğundur, lakin müxtəlif fazalarla, məsələn 0 və 180 dərəcə və ya 0,90,180 və 270 dərəcə.

Yüksək sürətli modemlər tez-tez kombinə edilmiş modulyasiya üsullarından istifadə edirlər, adətən amplituda faza ilə birləşir.

Fəsil 2. Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

Modulyasiya edilmiş siqnal spektri

Yaranan modulyasiya edilmiş siqnalın spektri modulyasiya növündən və modulyasiya sürətindən, yəni ilkin məlumatın istənilən bit sürətindən asılıdır.

Əvvəlcə potensial kodlaşdırma zamanı siqnalın spektrini nəzərdən keçirək. Məntiqi bir müsbət potensialla, məntiqi sıfır isə eyni böyüklüyün mənfi potensialı ilə kodlansın. Hesablamaları sadələşdirmək üçün, məlumatın Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, dəyişənlər və sıfırların sonsuz ardıcıllığından ibarət olduğunu güman edirik. 2.13, A. Qeyd edək ki, bu halda bod və saniyədə bit dəyərləri eynidir.

Potensial kodlaşdırma üçün spektr birbaşa dövri funksiya üçün Furye düsturlarından alınır. Diskret verilənlər N bit/s bit sürətində ötürülürsə, o zaman spektr sıfır tezlikli sabit komponentdən və fo, 3fo, 5fo, 7fo,... tezlikləri olan sonsuz harmonika seriyasından ibarətdir, burada fo = N /2. Bu harmoniklərin amplitudaları olduqca yavaş azalır - harmonik fo amplitudasından 1/3, 1/5,1/7,... əmsalları ilə (Şəkil 2.14, A). Nəticədə, potensial kodun spektri yüksək keyfiyyətli ötürmə üçün geniş bant genişliyi tələb edir. Bundan əlavə, nəzərə almaq lazımdır ki, əslində rabitə xətti ilə hansı məlumatların ötürülməsindən asılı olaraq siqnal spektri daim dəyişir. Məsələn, sıfırların və ya birlərin uzun ardıcıllığının ötürülməsi spektri kənara keçirir aşağı tezliklər, və həddindən artıq halda, ötürülən məlumatlar yalnız birlərdən (və ya yalnız sıfırlardan) ibarət olduqda, spektr sıfır tezlikli harmonikadan ibarətdir. Alternativ olanları və sıfırları ötürərkən sabit komponent yoxdur. Buna görə də, ixtiyari məlumatların ötürülməsi zamanı yaranan potensial kod siqnalının spektri 0 Hz-ə yaxın müəyyən bir dəyərdən təxminən 7fo-ya qədər bir diapazon tutur (7fo-dan yuxarı tezliklərə malik harmoniklər, nəticədə yaranan siqnala kiçik töhfələrinə görə laqeyd qala bilər). Səs tezliyi kanalı üçün potensial kodlaşdırmanın yuxarı həddi 971 bps məlumat sürəti üçün əldə edilir və aşağı həddi istənilən sürət üçün qəbuledilməzdir, çünki kanalın bant genişliyi 300 Hz-dən başlayır. Nəticədə, səs kanallarında potensial kodlar heç vaxt istifadə edilmir.

2.2. Fiziki səviyyədə diskret məlumatların ötürülməsi üsulları 135

Amplituda modulyasiyası ilə spektr f c daşıyıcı tezliyinin sinusoidindən və iki yan harmonikdən ibarətdir: (f c + f m) və (f c - f m), burada f m - sinusoidin məlumat parametrinin dəyişmə tezliyi ilə üst-üstə düşür. iki amplituda səviyyəsindən istifadə edərkən məlumat ötürmə sürəti (Şəkil 2.14, 6). Tezlik f m xəttin tutumunu təyin edir bu üsul kodlaşdırma. Kiçik modulyasiya tezliyində siqnal spektrinin eni də kiçik olacaq (2f m-ə bərabərdir), buna görə də onun bant genişliyi 2f m-dən çox və ya ona bərabər olarsa, siqnallar xətt tərəfindən təhrif edilməyəcəkdir. Səs tezliyi kanalı üçün bu modulyasiya üsulu 3100/2=1550 bps-dən çox olmayan məlumat ötürmə sürətində məqbuldur. Məlumatları təqdim etmək üçün 4 amplituda səviyyəsindən istifadə edilərsə, kanalın tutumu 3100 bps-ə qədər artır.

Faza və tezlik modulyasiyası ilə siqnal spektri amplituda modulyasiyasından daha mürəkkəbdir, çünki burada ikidən çox yan harmonik əmələ gəlir, lakin onlar həm də əsas daşıyıcı tezliyə nisbətən simmetrik şəkildə yerləşirlər və onların amplitudaları sürətlə azalır. Buna görə də, bu modulyasiya növləri səs kanalı üzərindən məlumat ötürülməsi üçün də uyğundur.

Məlumat ötürmə sürətini artırmaq üçün birləşdirilmiş modulyasiya üsullarından istifadə olunur. Ən ümumi üsullar bunlardır kvadrat amplituda modulyasiyası (QAM). Bu üsullar 8 faza sürüşmə dəyərləri ilə faza modulyasiyasının və 4 amplituda səviyyəsi ilə amplituda modulyasiyasının birləşməsinə əsaslanır. Bununla belə, mümkün 32 siqnal birləşməsindən hamısı istifadə edilmir. Məsələn, kodlarda Trellis Orijinal məlumatları əks etdirmək üçün yalnız 6, 7 və ya 8 birləşməyə icazə verilir, qalan birləşmələr isə qadağandır. Telefon kanallarında, xüsusən də dial-up kanallarında amplituda çox əhəmiyyətli və uzun müddət olan müdaxilə nəticəsində yaranan təhriflər nəticəsində modemin səhv siqnalları tanıması üçün belə kodlaşdırma ehtiyatı tələb olunur.

2.2.2. Rəqəmsal kodlaşdırma

Diskret məlumatların rəqəmsal kodlaşdırılması zamanı potensial və impuls kodlarından istifadə olunur.

Potensial kodlarda məntiqi olanları və sıfırları təmsil etmək üçün siqnalın yalnız potensial dəyərindən istifadə edilir və onun tam impulslar təşkil edən damcıları nəzərə alınmır. Pulse kodları ikili məlumatları ya müəyyən bir polaritenin impulsları kimi, ya da nəbzin bir hissəsi kimi - müəyyən istiqamətdə potensial fərq kimi təqdim etməyə imkan verir.

Rəqəmsal kodlaşdırma üsullarına dair tələblər

Diskret məlumat ötürmək üçün düzbucaqlı impulslardan istifadə edərkən, eyni vaxtda bir neçə məqsədə çatan kodlaşdırma metodunu seçmək lazımdır:

Eyni bit sürətində, nəticələnən siqnalın ən kiçik spektr genişliyinə malik idi;

Ötürücü və qəbuledici arasında sinxronizasiya təmin edilir;

Səhvləri tanımaq bacarığına sahibdir;

Onun həyata keçirilməsinin aşağı qiyməti var idi.

136 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

Siqnalların daha dar spektri bir və eyni xəttə (eyni bant genişliyi ilə) daha yüksək məlumat ötürmə sürətinə nail olmağa imkan verir. Bundan əlavə, siqnal spektri çox vaxt daimi komponentin olmaması, yəni mövcudluğu tələbinə tabedir birbaşa cərəyan verici və qəbuledici arasında. Xüsusilə, müxtəlif transformator sxemlərinin istifadəsi qalvanik izolyasiya birbaşa cərəyanın keçməsinin qarşısını alır.

Ötürücü və qəbuledicinin sinxronizasiyası zəruridir ki, qəbuledici rabitə xəttindən yeni məlumatları oxumaq üçün hansı anda lazım olduğunu dəqiq bilsin. Bu problemi şəbəkələrdə həll etmək yaxında yerləşən qurğular arasında, məsələn, kompüter daxilindəki bölmələr arasında və ya kompüterlə printer arasında məlumat mübadiləsindən daha çətindir. Aktiv qısa məsafələr Ayrı bir saat rabitə xəttinə əsaslanan sxem yaxşı işləyir (şək. 2.15), belə ki, məlumat yalnız saat impulsunun gəldiyi anda məlumat xəttindən silinir. Şəbəkələrdə bu sxemin istifadəsi kabellərdə keçiricilərin xüsusiyyətlərinin heterojenliyinə görə çətinliklərə səbəb olur. Böyük məsafələrdə siqnalın qeyri-bərabər yayılma sürəti saat nəbzinin o qədər gec və ya müvafiq məlumat siqnalından əvvəl çatmasına səbəb ola bilər ki, məlumat biti atlanır və ya yenidən oxunur. Şəbəkələrin saat impulslarından istifadə etməkdən imtina etməsinin başqa bir səbəbi bahalı kabellərdə keçiricilərə qənaət etməkdir.

Buna görə də, şəbəkələr sözdə istifadə edirlər özünü sinxronizasiya edən kodlar, siqnalları ötürücü üçün təlimatları daşıyan hansı anda növbəti biti (və ya bir neçə bit, əgər kod ikidən çox siqnal vəziyyətinə yönəldilmişdirsə) tanımaq lazımdır. Siqnaldakı hər hansı kəskin dəyişiklik - sözdə kənar - qəbuledicinin ötürücü ilə sinxronizasiyası üçün yaxşı bir göstərici kimi xidmət edə bilər.

Sinusoidləri daşıyıcı siqnal kimi istifadə edərkən, yaranan kod öz-özünə sinxronizasiya xüsusiyyətinə malikdir, çünki daşıyıcı tezliyinin amplitüdünün dəyişdirilməsi qəbulediciyə giriş kodunun göründüyü anı təyin etməyə imkan verir.

Təhrif olunmuş məlumatların tanınması və düzəldilməsi fiziki təbəqənin vasitələrindən istifadə etməklə həyata keçirmək çətindir, buna görə də bu iş çox vaxt yuxarıda göstərilən protokollar tərəfindən həyata keçirilir: kanal, şəbəkə, nəqliyyat və ya tətbiq. Digər tərəfdən, fiziki təbəqədə xətaların tanınması vaxta qənaət edir, çünki qəbuledici çərçivənin tam buferə yerləşdirilməsini gözləmir, lakin çərçivə daxilində səhv bitləri tanıyan zaman onu dərhal rədd edir.

Kodlaşdırma metodlarına olan tələblər bir-birinə ziddir, buna görə də aşağıda müzakirə edilən məşhur rəqəmsal kodlaşdırma üsullarının hər birinin digərləri ilə müqayisədə öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri var.

______________________________2.2. Fiziki səviyyədə diskret məlumatların ötürülməsi üsulları _______137

Sıfıra qayıtmadan potensial kod

Şəkildə. 2.16 və kodlaşdırma adlanan əvvəllər qeyd olunan potensial kodlaşdırma metodunu göstərir sıfıra qayıtmadan (Non Return to Zero, NRZ). Soyad, birlərin ardıcıllığını ötürərkən siqnalın saat dövrü ərzində sıfıra qayıtmamasını əks etdirir (aşağıda görəcəyimiz kimi, digər kodlaşdırma üsullarında bu vəziyyətdə sıfıra qayıdış baş verir). NRZ metodunu həyata keçirmək asandır, yaxşı səhv tanınır (iki kəskin fərqli potensiala görə), lakin özünü sinxronizasiya xüsusiyyətinə malik deyil. Birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığını ötürərkən, xəttdəki siqnal dəyişmir, buna görə də qəbuledici məlumatı yenidən oxumaq lazım olan anları giriş siqnalından müəyyən edə bilmir. Yüksək dəqiqlikli saat generatoru ilə belə, qəbuledici məlumat toplama anında səhv edə bilər, çünki iki generatorun tezlikləri heç vaxt tamamilə eyni olmur. Buna görə də, yüksək məlumat sürətlərində və birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığında kiçik bir saat uyğunsuzluğu bütün saat dövrünün səhvinə və müvafiq olaraq yanlış bit dəyərinin oxunmasına səbəb ola bilər.

NRZ metodunun digər ciddi çatışmazlığı, birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığını ötürərkən sıfıra yaxınlaşan aşağı tezlikli komponentin olmasıdır. Bu səbəbdən bir çox rabitə kanalları təmin etmir

138 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

Qəbuledici ilə mənbə arasında birbaşa qalvanik əlaqəni təmin edənlər bu tip kodlaşdırmanı dəstəkləmir. Nəticədə, NRZ kodu təmiz formada şəbəkələrdə istifadə edilmir. Buna baxmayaraq, onun müxtəlif modifikasiyaları istifadə olunur ki, bu da həm NRZ kodunun zəif özünü sinxronizasiyasını, həm də daimi komponentin mövcudluğunu aradan qaldırır. Onu təkmilləşdirməyə dəyər edən NRZ kodunun cəlbediciliyi əvvəlki bölmədə göstərildiyi kimi N/2 Hz-ə bərabər olan kifayət qədər aşağı fundamental fo tezliyidir. Mançester kimi digər kodlaşdırma üsullarında əsas harmonik daha yüksək tezlikə malikdir.

Alternativ inversiya ilə bipolyar kodlaşdırma üsulu

NRZ metodunun modifikasiyalarından biri də metoddur alternativ inversiya ilə bipolyar kodlaşdırma (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI). Bu üsulla (şək. 2.16, 6) Üç potensial səviyyə istifadə olunur - mənfi, sıfır və müsbət. Məntiqi sıfırı kodlaşdırmaq üçün sıfır potensialdan istifadə edilir, məntiqi isə ya müsbət potensial, ya da mənfi ilə kodlanır, hər yeni vahidin potensialı əvvəlkinin potensialına ziddir.

AMI kodu DC-ni və NRZ koduna xas olan özünü sinxronlaşdırma problemlərini qismən aradan qaldırır. Bu, uzun ardıcıllıqların ötürülməsi zamanı baş verir. Bu hallarda xəttdəki siqnal NRZ kodu ilə eyni spektrə malik, dəyişən sıfırları və birləri ötürən, yəni sabit komponenti olmayan və əsas harmonik N/2 Hz olan əks qütblü impulslar ardıcıllığıdır (burada N məlumat ötürülməsinin bit sürətidir). Sıfırların uzun ardıcıllığı NRZ kodu üçün olduğu kimi AMI kodu üçün də təhlükəlidir - siqnal sabit sıfır amplituda potensialına çevrilir. Buna görə də, AMI kodu daha da təkmilləşdirməyi tələb edir, baxmayaraq ki, tapşırıq sadələşdirilmişdir - yalnız sıfırların ardıcıllığı ilə məşğul olmaq qalır.

Ümumiyyətlə, bir xətt üzrə müxtəlif bit birləşmələri üçün AMI kodundan istifadə NRZ kodundan daha dar bir siqnal spektri ilə nəticələnir və buna görə də daha yüksəkdir. bant xətlər. Məsələn, alternativ olanları və sıfırları ötürərkən, əsas harmonik fo N/4 Hz tezliyinə malikdir. AMI kodu həmçinin səhv siqnalları tanımaq üçün bəzi imkanlar təmin edir. Beləliklə, siqnal polaritesinin ciddi növbəsinin pozulması yanlış nəbz və ya xəttdən düzgün nəbzin itdiyini göstərir. Yanlış polarite ilə bir siqnal çağırılır qadağan edilmiş siqnal (siqnalın pozulması).

AMI kodu xəttdə iki deyil, üç siqnal səviyyəsindən istifadə edir. Əlavə təbəqə xətdə eyni bit sədaqətini təmin etmək üçün ötürücü gücünün təxminən 3 dB artırılmasını tələb edir ki, bu da yalnız iki vəziyyəti fərqləndirən kodlarla müqayisədə çoxlu siqnal vəziyyəti olan kodların ümumi çatışmazlığıdır.

Birdə inversiya ilə potensial kod

AMI-yə bənzər kod var, lakin yalnız iki siqnal səviyyəsi var. Sıfırı ötürərkən, əvvəlki dövrədə təyin edilmiş potensialı ötürür (yəni onu dəyişdirmir) və birini ötürərkən potensial əks birinə çevrilir. Bu kod adlanır birində inversiya ilə potensial kod

2.2. Fiziki səviyyədə diskret məlumatların ötürülməsi üsulları 139

(Non Return to Sıfır, NRZI). Bu kod, üçüncü siqnal səviyyəsinin istifadəsinin çox arzuolunmaz olduğu hallarda, məsələn, iki siqnal vəziyyətinin ardıcıl olaraq tanındığı optik kabellərdə əlverişlidir - işıq və qaranlıq. AMI və NRZI kimi potensial kodları təkmilləşdirmək üçün iki üsuldan istifadə olunur. Birinci üsul məntiqi olanları ehtiva edən lazımsız bitləri mənbə koduna əlavə etməyə əsaslanır. Aydındır ki, bu halda, sıfırların uzun ardıcıllığı kəsilir və kod istənilən ötürülən məlumat üçün özünü sinxronizasiya edir. Daimi komponent də yox olur, yəni siqnal spektri daha da daralır. Lakin bu üsul xəttin faydalı tutumunu azaldır, çünki istifadəçi məlumatının lazımsız vahidləri daşınmır. Başqa bir üsul ilkin məlumatın ilkin “qarışdırılmasına” əsaslanır ki, xətdə birlərin və sıfırların görünmə ehtimalı yaxınlaşsın. Belə bir əməliyyatı yerinə yetirən qurğular və ya bloklar deyilir çırpıcılar(scramble - zibil, nizamsız yığılma). Scrambling zamanı tanınmış bir alqoritm istifadə olunur, buna görə qəbuledici ikili məlumatları qəbul edərək onu ötürür. sökücü, orijinal bit ardıcıllığını bərpa edən. Bu halda artıq bitlər xətt üzərindən ötürülmür. Hər iki üsul fiziki kodlaşdırmadan daha çox məntiqi kodlaşdırmaya aiddir, çünki onlar xəttdəki siqnalların formasını təyin etmirlər. Onlar növbəti hissədə daha ətraflı öyrənilir.

Bipolyar nəbz kodu

Potensial kodlara əlavə olaraq, məlumat tam nəbz və ya onun bir hissəsi - kənar ilə təmsil edildikdə, şəbəkələrdə impuls kodları da istifadə olunur. Bu yanaşmanın ən sadə halıdır bipolyar nəbz kodu, biri bir qütbün nəbzi ilə, sıfır isə digəri ilə təmsil olunur (Şəkil 2.16, V). Hər nəbz yarım döyüntü davam edir. Bu cür kod əla özünü sinxronlaşdıran xüsusiyyətlərə malikdir, lakin sabit bir komponent, məsələn, birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığını ötürərkən mövcud ola bilər. Bundan əlavə, onun spektri potensial kodlardan daha genişdir. Beləliklə, bütün sıfırları və ya birləri ötürərkən kodun əsas harmonikasının tezliyi NRZ kodunun fundamental harmonikasından iki dəfə və AMI kodunun əsas harmonikasından dörd dəfə yüksək olan N Hz-ə bərabər olacaqdır. alternativ olanları və sıfırları ötürərkən. Çox geniş spektrinə görə bipolyar nəbz kodu nadir hallarda istifadə olunur.

Mançester kodu

IN yerli şəbəkələr Son vaxtlara qədər ən çox yayılmış kodlaşdırma üsulu sözdə idi Mançester kodu(Şəkil 2.16, d). Ethernet və Token Ring texnologiyalarında istifadə olunur.

Mançester kodu birləri və sıfırları kodlaşdırmaq üçün potensial fərqdən, yəni nəbzin kənarından istifadə edir. Mançester kodlaşdırması ilə hər bir ölçü iki hissəyə bölünür. Məlumat hər saat dövrünün ortasında baş verən potensial düşmələrlə kodlanır. Bir aşağı siqnal səviyyəsindən yüksək bir kənara, sıfır isə əks kənar ilə kodlanır. Hər bir saat dövrünün əvvəlində, bir sıra bir neçə və ya sıfırı təmsil etmək lazımdırsa, yerüstü siqnalın düşməsi baş verə bilər. Siqnal bir bit məlumatın ötürülməsi üçün saatda ən azı bir dəfə dəyişdiyi üçün Mançester kodu yaxşıdır

140 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları _____________________________________________

özünü sinxronizasiya edən xüsusiyyətlər. Mançester kodunun bant genişliyi bipolyar nəbzdən daha dardır. Onun da DC komponenti yoxdur və ən pis halda (birlərin və ya sıfırların ardıcıllığını ötürərkən) əsas harmonik N Hz tezliyinə malikdir və ən yaxşı halda (dəyişənləri və sıfırları ötürərkən) N-ə bərabərdir. / 2 Hz, AMI və ya NRZ kimi Orta hesabla, Mançester kodunun bant genişliyi bipolyar impuls kodundan bir yarım dəfə dardır və əsas harmonik 3N/4 dəyəri ətrafında dəyişir. Mançester kodunun bipolyar nəbz kodu ilə müqayisədə daha bir üstünlüyü var. Sonuncu məlumat ötürülməsi üçün üç siqnal səviyyəsindən istifadə edir, Mançesterdə isə iki siqnal səviyyəsindən istifadə edir.

Potensial kod 2B1Q

Şəkildə. 2.16, d məlumatların kodlaşdırılması üçün dörd siqnal səviyyəsi ilə potensial kodu göstərir. Bu koddur 2В1Q adı onun mahiyyətini əks etdirir - hər iki bit (2B) dörd vəziyyətə (1Q) malik bir siqnal ilə bir takt dövrəsində ötürülür. Bit cütü 00 -2,5 V potensialına, bit cütü 01 -0,833 V potensialına, I cütü +0,833 V potensialına, 10 cütü isə +2,5 V potensialına uyğundur. Bu kodlaşdırma ilə üsulla, eyni bit cütlərinin uzun ardıcıllığı ilə mübarizə aparmaq üçün əlavə tədbirlər tələb olunur, çünki bu halda siqnal daimi komponentə çevrilir. Bitlərin təsadüfi bir-birinə qarışması ilə siqnal spektri NRZ kodundan iki dəfə dardır, çünki eyni bit sürətində saat müddəti iki dəfə artır. Beləliklə, 2B1Q kodundan istifadə edərək, AMI və ya NRZI kodundan istifadə etməklə eyni xətt üzərindən iki dəfə sürətli məlumat ötürə bilərsiniz. Bununla belə, onu həyata keçirmək üçün ötürücü gücü daha yüksək olmalıdır ki, dörd səviyyə müdaxilə fonunda qəbuledici tərəfindən aydın şəkildə fərqlənsin.

2.2.3. Məntiqi kodlaşdırma

Məntiqi kodlaşdırma AMI, NRZI və ya 2Q1B kimi potensial kodları təkmilləşdirmək üçün istifadə olunur. Məntiqi kodlaşdırma daimi potensiala səbəb olan uzun bit ardıcıllığını kəsişmiş olanlarla əvəz etməlidir. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, məntiqi kodlaşdırma iki üsulla xarakterizə olunur - lazımsız kodlar və scrambling.

Lazımsız kodlar

Lazımsız kodlar orijinal bit ardıcıllığını tez-tez simvollar adlanan parçalara ayırmağa əsaslanır. Sonra hər bir orijinal simvol orijinaldan daha çox bit olan yenisi ilə əvəz olunur. Məsələn, FDDI və Fast Ethernet texnologiyalarında istifadə edilən 4V/5V məntiq kodu orijinal 4-bit simvolları 5-bit simvollarla əvəz edir. Yaranan simvollar lazımsız bitləri ehtiva etdiyinə görə, onlarda bit birləşmələrinin ümumi sayı orijinaldan daha çoxdur. Beləliklə, 4B/5B kodunda yaranan simvollar 32 bitlik kombinasiyalardan ibarət ola bilər, orijinal simvollarda isə yalnız 16. Buna görə də, yaranan kodda çox sayda sıfır olmayan 16 belə kombinasiya seçə bilərsiniz və qalanını say qadağan edilmiş kodlar (kod pozuntusu). Daimi komponenti aradan qaldırmaq və kodun özünü sinxronizasiya xüsusiyyətlərini verməklə yanaşı, lazımsız kodlar

2.2. Fiziki səviyyədə diskret məlumatların ötürülməsi üsulları 141

qəbuledici pozulmuş bitləri tanıya bilər. Qəbuledici qeyri-qanuni kod alırsa, bu, siqnalın xətdə təhrif edildiyini bildirir.

4B/5B mənbə və nəticə kodları arasındakı uyğunluq aşağıda təqdim olunur.

4B/5B kodu daha sonra yalnız uzun sıfır ardıcıllığına həssas olan potensial kodlaşdırma üsullarından birini istifadə edərək fiziki kodlaşdırmadan istifadə edərək xətt üzərindən ötürülür. 5 bit uzunluğunda olan 4B/5B kod simvolları, necə birləşdirilməsindən asılı olmayaraq, sətirdə üçdən çox sıfırın görünə bilməyəcəyinə zəmanət verir.

Kodun adındakı B hərfi, elementar siqnalın 2 vəziyyətə malik olduğunu bildirir - İngilis binarından - binar. Üç siqnal vəziyyəti olan kodlar da var, məsələn, 8B/6T kodunda 8 bit mənbə məlumatını kodlaşdırmaq üçün hər birinin üç vəziyyəti olan 6 siqnaldan ibarət kod istifadə olunur. 8B/6T kodunun artıqlığı 4B/5B kodundan daha yüksəkdir, çünki 256 mənbə kodu üçün 3 6 =729 nəticə simvolu var.

Axtarış cədvəlindən istifadə çox sadə əməliyyatdır, ona görə də bu yanaşma şəbəkə adapterlərinə və açarların və marşrutlaşdırıcıların interfeys bloklarına mürəkkəblik əlavə etmir.

Verilmiş xəttin tutumunu təmin etmək üçün artıq koddan istifadə edən ötürücü artan takt tezliyində işləməlidir. Belə ki, 4B/5B kodlarını 100 Mb/s sürətlə ötürmək üçün ötürücü 125 MHz takt tezliyində işləməlidir. Bu halda xətt üzrə siqnalın spektri xətt boyunca təmiz, artıq olmayan kodun ötürülməsi halı ilə müqayisədə genişlənir. Buna baxmayaraq, lazımsız potensial kodun spektri Mançester kodunun spektrindən daha dar olur ki, bu da məntiqi kodlaşdırmanın əlavə mərhələsini, həmçinin qəbuledicinin və ötürücünün artan saat tezliyində işləməsini əsaslandırır.

Scrambling

Potensial koddan istifadə edərək xəttə ötürməzdən əvvəl məlumatları skrambler ilə qarışdırmaq məntiqi kodlaşdırmanın başqa bir yoludur.

Scrambling üsulları bitlərə əsaslanan nəticə kodunun bit üzrə hesablanmasından ibarətdir mənbə kodu və əvvəlki saat dövrlərində alınan kod bitləri. Məsələn, skrambler aşağıdakı əlaqəni həyata keçirə bilər:

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

burada bi skramblerin i-ci takt siklində alınan nəticə kodunun ikili rəqəmidir, ai i-ci saat tsiklində alınan mənbə kodunun ikili rəqəmidir.

142 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

skrambler girişi, B^3 və B t .5 - skramblerin əvvəlki dövrlərində əldə edilən nəticə kodunun ikili rəqəmləri, müvafiq olaraq cari saat tsiklindən 3 və 5 saat dövrü əvvəl, 0 - eksklüziv OR əməliyyatı (əlavə modulu 2) .

Məsələn, 110110000001 orijinal ardıcıllığı üçün skrambler aşağıdakı nəticə kodunu verəcək:

bi = ai - 1 (nəticədə kodun ilk üç rəqəmi orijinal ilə üst-üstə düşəcək, çünki hələ lazımi əvvəlki rəqəmlər yoxdur)

Beləliklə, skramblerin çıxışı mənbə kodunda mövcud olan altı sıfır ardıcıllığını ehtiva etməyən 110001101111 ardıcıllığı olacaq.

Alınan ardıcıllığı aldıqdan sonra qəbuledici onu tərs əlaqə əsasında orijinal ardıcıllığı bərpa edən descramblerə ötürür:

Müxtəlif qarışdırma alqoritmləri nəticədə kod rəqəmini verən terminlərin sayına və şərtlər arasında keçidə görə fərqlənir. Beləliklə, in ISDN şəbəkələriŞəbəkədən abunəçiyə məlumat ötürərkən 5 və 23 mövqeli, abunəçidən şəbəkəyə məlumat ötürərkən isə 18 və 23 mövqeli transformasiyadan istifadə olunur.

Daha çox var sadə üsullar bölmələrin döyüş ardıcıllığı, həmçinin dırmaşma kimi təsnif edilir.

Bipolyar AMI kodunu təkmilləşdirmək üçün qeyri-qanuni simvollarla sıfırların ardıcıllığını süni şəkildə təhrif etməyə əsaslanan iki üsul istifadə olunur.

Şəkildə. Şəkil 2.17 AMI kodunu tənzimləmək üçün B8ZS (8-Sıfır Əvəzetmə ilə Bipolyar) metodunun və HDB3 (Yüksək Sıxlıqlı Bipolyar 3-Sıfır) metodunun istifadəsini göstərir. Mənbə kodu sıfırların iki uzun ardıcıllığından ibarətdir: birinci halda - 8-dən, ikinci halda - 5-dən.

B8ZS kodu yalnız 8 sıfırdan ibarət ardıcıllığı düzəldir. Bunun üçün ilk üç sıfırdan sonra qalan beş sıfırın yerinə beş rəqəm daxil edir: V-1*-0-V-1*. V burada verilmiş polarite dövrü üçün qadağan olunmuş vahid siqnalı, yəni əvvəlki vahidin polaritesini dəyişməyən siqnalı, 1* düzgün qütbün vahid siqnalını, ulduz işarəsi isə bunu göstərir.

2.2. Fiziki səviyyədə diskret məlumatların ötürülməsi üsulları 143

Fakt budur ki, bu dövrədə mənbə kodunda vahid deyil, sıfır var idi. Nəticədə, 8 saat dövründə qəbuledici 2 təhrifi müşahidə edir - bunun xətt səs-küyü və ya digər ötürmə nasazlığı səbəbindən baş verməsi ehtimalı çox azdır. Buna görə də qəbuledici bu cür pozuntuları ardıcıl 8 sıfırın kodlaşdırılması hesab edir və qəbul etdikdən sonra onları orijinal 8 sıfırla əvəz edir. B8ZS kodu elə qurulmuşdur ki, onun daimi komponenti istənilən ikili rəqəmlər ardıcıllığı üçün sıfıra bərabərdir.

HDB3 kodu orijinal ardıcıllıqla istənilən dörd ardıcıl sıfırı düzəldir. HDB3 kodunun yaradılması qaydaları B8ZS kodundan daha mürəkkəbdir. Hər dörd sıfır bir V siqnalı olan dörd siqnalla əvəz olunur.DC komponentini sıxışdırmaq üçün V siqnalının polaritesi ardıcıl əvəzləmələrdə növbə ilə dəyişdirilir. Bundan əlavə, dəyişdirmə üçün dörd dövrəli kodların iki nümunəsi istifadə olunur. Əvəz edilməzdən əvvəl mənbə kodunda tək sayda birlər varsa, o zaman OOOV ardıcıllığından, birlərin sayı cüt olduqda isə 1*OOV ardıcıllığından istifadə olunur.

Təkmilləşdirilmiş namizəd kodları, ötürülən məlumatlarda baş verən hər hansı bir və sıfır ardıcıllığı üçün kifayət qədər dar bant genişliyinə malikdir. Şəkildə. Şəkil 2.18-də ixtiyari verilənlərin ötürülməsi zamanı əldə edilən müxtəlif kodların siqnallarının spektrləri göstərilir ki, burada mənbə kodunda sıfırların və birlərin müxtəlif kombinasiyalarının eyni dərəcədə ehtimal oluna bilər. Qrafikləri tərtib edərkən, spektr ilkin ardıcıllığın bütün mümkün dəstləri üzərində orta hesabla götürüldü. Təbii ki, yaranan kodlar sıfır və birlərin fərqli paylanmasına malik ola bilər. Şəkildən. 2.18 potensial NRZ kodunun bir çatışmazlığı olan yaxşı bir spektrə malik olduğunu göstərir - daimi komponentə malikdir. Məntiqi kodlaşdırma ilə potensialdan əldə edilən kodlar hətta artan saat tezliyində də Mançesterdən daha dar spektrə malikdir (şəkildə 4B/5B kodunun spektri təxminən B8ZS kodu ilə üst-üstə düşməlidir, lakin o, dəyişdirilir.

144 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

daha yüksək tezliklər bölgəsinə, çünki onun saat tezliyi digər kodlarla müqayisədə 1/4 artır). Bu, potensial lazımsız və şifrələnmiş kodların istifadəsini izah edir müasir texnologiyalar, Manchester və bipolyar pulse kodlaşdırma yerinə FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ISDN və s.

2.2.4. Analoq siqnalların diskret modulyasiyası

Şəbəkə texnologiyalarının inkişafının əsas tendensiyalarından biri həm diskret, həm də analoq məlumatların bir şəbəkədə ötürülməsidir. Diskret məlumatların mənbələri kompüterlər və digər hesablama cihazları, analoq məlumatların mənbələri isə telefonlar, videokameralar, audio və video oynatma avadanlıqları kimi cihazlardır. Ərazi şəbəkələrində bu problemin həllinin ilkin mərhələlərində bütün növ verilənlər analoq formada, diskret xarakter daşıyan kompüter məlumatları isə modemlərdən istifadə etməklə analoq formaya çevrilirdi.

Bununla belə, analoq məlumatların toplanması və ötürülməsi texnologiyası inkişaf etdikcə məlum oldu ki, ötürülmə zamanı əhəmiyyətli dərəcədə təhrif olunarsa, onun analoq formada ötürülməsi xəttin digər ucunda alınan məlumatların keyfiyyətini yaxşılaşdırmır. Analoq siqnalın özü təhrifin baş verdiyinə və ya onu necə düzəltməyə dair heç bir əlamət vermir, çünki siqnal forması qəbuledici tərəfindən aşkar edilən də daxil olmaqla istənilən ola bilər. Xətlərin, xüsusən də ərazi xətlərinin keyfiyyətinin yüksəldilməsi çox böyük səy və investisiya tələb edir. Buna görə də, səs və təsvirlərin yazılması və ötürülməsi üçün analoq texnologiya rəqəmsal texnologiya ilə əvəz edilmişdir. Bu texnika orijinal zaman-fasiləsiz analoq proseslərin sözdə diskret modulyasiyasından istifadə edir.

Diskret modulyasiya üsulları davamlı proseslərin həm amplituda, həm də zaman baxımından seçilməsinə əsaslanır (şək. 2.19). Bir nümunədən istifadə edərək qığılcım modulyasiyasının prinsiplərinə baxaq impuls kodu modulyasiyası, PCM (Pulse Amplitude Modulation, PAM), rəqəmsal telefoniyada geniş istifadə olunur.

Orijinal davamlı funksiyanın amplitüdü müəyyən bir dövrlə ölçülür - buna görə diskretləşmə zamanla baş verir. Sonra hər bir ölçmə müəyyən bir bit dərinliyinin ikili nömrəsi kimi təmsil olunur, bu da funksiya dəyərləri ilə diskretləşmə deməkdir - mümkün amplituda dəyərlərinin davamlı dəsti onun dəyərlərinin diskret dəsti ilə əvəz olunur. Bənzər bir funksiyanı yerinə yetirən cihaz adlanır analoqdan rəqəmə çevirici (ADC). Bundan sonra ölçmələr rabitə kanalları üzərində birlər və sıfırlar ardıcıllığı şəklində ötürülür. Bu halda, ilkin diskret məlumatların ötürülməsi halında olduğu kimi eyni kodlaşdırma üsulları, məsələn, B8ZS və ya 2B1Q koduna əsaslanan üsullar istifadə olunur.

Xəttin qəbul edən tərəfində kodlar orijinal bit ardıcıllığına çevrilir və xüsusi avadanlıq adlanır. rəqəmsal-analoq çevirici (DAC), orijinal fasiləsiz zaman funksiyasını bərpa edərək, fasiləsiz siqnalın rəqəmsal amplitüdlərini demodulyasiya edir.

Diskret modulyasiyaya əsaslanır Nyquist-Kotelnikov xəritəçəkmə nəzəriyyəsi. Bu nəzəriyyəyə görə, seçmə sürəti orijinal funksiyanın ən yüksək harmonik spektrinin tezliyindən iki və ya daha çox dəfə yüksək olduqda, zaman-diskret dəyərlərinin ardıcıllığı kimi verilən analoq davamlı funksiya dəqiq şəkildə yenidən qurula bilər.

Bu şərt yerinə yetirilməzsə, bərpa edilmiş funksiya orijinaldan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənəcəkdir.

Analoq məlumatların qeydə alınması, çoxaldılması və ötürülməsinin rəqəmsal üsullarının üstünlüyü mühitdən oxunan və ya rabitə xətti ilə alınan məlumatların düzgünlüyünə nəzarət etmək imkanıdır. Bunu etmək üçün, kompüter məlumatları üçün istifadə olunan eyni üsullardan istifadə edə bilərsiniz (və aşağıda daha ətraflı müzakirə olunur), - hesablanması yoxlama məbləği, təhrif olunmuş kadrların təkrar ötürülməsi, özünü düzəldən kodların tətbiqi.

Yüksək keyfiyyətli səs ötürülməsi üçün PCM metodu 8000 Hz səs vibrasiyasının amplitüdünün kvantlaşdırma tezliyindən istifadə edir. Bu, analoq telefoniyada səs ötürülməsi üçün 300-dən 3400 Hz-ə qədər diapazonun seçilmiş olması ilə əlaqədardır ki, bu da həmsöhbətlərin bütün əsas harmonikalarını kifayət qədər keyfiyyətlə çatdırır. görə Nyquist-Koteltkov teoremi yüksək keyfiyyətli səs ötürülməsi üçün

146 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

davamlı siqnalın ən yüksək harmonikasından iki dəfə, yəni 2 x 3400 = 6800 Hz olan seçmə tezliyini seçmək kifayətdir. 8000 Hz-lik faktiki seçilmiş seçmə sürəti müəyyən keyfiyyət marjasını təmin edir. PCM metodu adətən bir nümunənin amplitüdünü təmsil etmək üçün 7 və ya 8 bit koddan istifadə edir. Müvafiq olaraq, bu, səs siqnalının 127 və ya 256 gradasiyasını verir ki, bu da yüksək keyfiyyətli səs ötürülməsi üçün kifayətdir. PCM metodundan istifadə edərkən, hər bir nümunənin neçə bitlə təmsil olunduğundan asılı olaraq, tək səs kanalı 56 və ya 64 Kbps ötürmə qabiliyyəti tələb edir. Bu məqsədlər üçün istifadə olunarsa

7 bit, sonra 8000 Hz ölçmə ötürmə tezliyi ilə alırıq:

8000 x 7 = 56000 bps və ya 56 Kbps; və 8 bit halı üçün:

8000 x 8 - 64000 bps və ya 64 Kbps.

Standartdır rəqəmsal kanal 64 Kbps, həmçinin deyilir rəqəmsal telefon şəbəkələrinin elementar kanalı.

Davamlı siqnalın diskret formada ötürülməsi şəbəkələrdən bitişik ölçmələr arasında 125 μs (8000 Hz seçmə tezliyinə uyğundur) vaxt intervalına ciddi riayət etməyi tələb edir, yəni şəbəkə qovşaqları arasında sinxron məlumat ötürülməsini tələb edir. Gələn ölçmələrin sinxronizasiyası təmin edilmədikdə, orijinal siqnal səhv bərpa olunur ki, bu da rəqəmsal şəbəkələr vasitəsilə ötürülən səsin, təsvirin və ya digər multimedia məlumatlarının təhrif edilməsinə səbəb olur. Beləliklə, 10 ms-lik sinxronizasiya təhrifi “eks-səda” effektinə, 200 ms-lik ölçmələr arasında keçid isə danışıq sözlərin tanınmasının itirilməsinə səbəb ola bilər. Eyni zamanda, bir ölçmənin itirilməsi, digər ölçmələr arasında sinxronluğu qoruyarkən, təkrarlanan səsə praktiki olaraq heç bir təsir göstərmir. Bu, hər hansı fiziki siqnalın ətalət xassəsinə əsaslanan rəqəmsal-analoq çeviricilərdə hamarlaşdırıcı qurğular sayəsində baş verir - səs vibrasiyasının amplitudası dərhal böyük miqdarda dəyişə bilməz.

DAC-dan sonra siqnalın keyfiyyəti yalnız onun girişinə gələn ölçmələrin sinxronizmindən deyil, həm də bu ölçmələrin amplitüdlərinin seçmə xətasından təsirlənir.

Nyquist-Kotelnikov teoreminin 8-i, funksiyanın amplitüdlərinin dəqiq ölçülməsini nəzərdə tutur, eyni zamanda onları saxlamaq üçün məhdud bit tutumu olan ikili ədədlərdən istifadə bu amplitudaları bir qədər təhrif edir. Müvafiq olaraq, yenidən qurulmuş fasiləsiz siqnal təhrif olunur ki, bu da seçmə səs-küyü adlanır (amplituda).

Səs ölçmələrini daha yığcam formada, məsələn, 4-bit və ya 2-bit nömrələrin ardıcıllığı kimi təqdim edə bilən başqa diskret modulyasiya üsulları da var. Bu halda, bir səs kanalı daha az bant genişliyi tələb edir, məsələn, 32 Kbps, 16 Kbps və ya daha az. 1985-ci ildən Adaptive Diferensial Pulse Code Modulation (ADPCM) adlı CCITT səs kodlaşdırma standartından istifadə edilmişdir. ADPCM kodları ardıcıl səs ölçmələri arasında fərqlərin tapılmasına əsaslanır və sonradan şəbəkə üzərindən ötürülür. ADPCM kodu bir fərq saxlamaq üçün 4 bitdən istifadə edir və səsi 32 Kbit/s sürətlə ötürür. Daha çox müasir üsul,Xətti Proqnozlaşdırıcı Kodlaşdırma (LPC) orijinal funksiyanı daha nadir hallarda seçir, lakin siqnalın amplitüdünün dəyişməsinin istiqamətini proqnozlaşdırmaq üçün metodlardan istifadə edir. Bu üsuldan istifadə edərək, səs ötürmə sürətini 9600 bps-ə qədər azalda bilərsiniz.

2.2. Fiziki səviyyədə diskret məlumatların ötürülməsi üsulları 147

Rəqəmsal formada təqdim olunan davamlı məlumatlar kompüter şəbəkəsi üzərindən asanlıqla ötürülə bilər. Bunu etmək üçün bəzi standart şəbəkə texnologiyasının çərçivəsinə bir neçə ölçmə yerləşdirmək, çərçivəni düzgün təyinat ünvanı ilə təmin etmək və onu alıcıya göndərmək kifayətdir. Qəbul edən ölçüləri çərçivədən çıxarmalı və onları kvantlaşdırma tezliyində (səs üçün - 8000 Hz tezliyində) rəqəmsal-analoq çeviriciyə təqdim etməlidir. Səs ölçmələri olan növbəti kadrlar gəldikdə, əməliyyat təkrarlanmalıdır. Çərçivələr kifayət qədər sinxron gəlsə, səs keyfiyyəti kifayət qədər yüksək ola bilər. Bununla belə, artıq bildiyimiz kimi, kompüter şəbəkələrində çərçivələr həm son qovşaqlarda (ortaq mühitə daxil olmağı gözləyərkən), həm də ara rabitə cihazlarında - körpülərdə, açarlarda və marşrutlaşdırıcılarda gecikdirilə bilər. Bu səbəbdən səs keyfiyyəti rəqəmsal olaraq ötürülür kompüter şəbəkələri adətən aşağı. Rəqəmləşdirilmiş fasiləsiz siqnalların yüksək keyfiyyətli ötürülməsi üçün - səs, görüntü - bu gün xüsusi rəqəmsal şəbəkələrdən istifadə olunur, məsələn, ISDN, ATM və rəqəmsal televiziya. Ancaq şirkət içi köçürmə üçün telefon danışıqları Bu gün çərçivə ötürülməsi gecikmələri məqbul hədlər daxilində olan çərçivə relay şəbəkələri tipikdir.

2.2.5. Asinxron və sinxron ötürmə

Fiziki səviyyədə məlumat mübadiləsi zamanı məlumat vahidi bir azdır, ona görə də fiziki təbəqə həmişə qəbuledici və ötürücü arasında bit sinxronizasiyasını saxlayır.

Bağlantı qatı verilənlər çərçivələrində işləyir və qəbuledici ilə ötürücü arasında çərçivə səviyyəsində sinxronizasiyanı təmin edir. Qəbuledicinin vəzifələrinə kadrın birinci baytının başlanğıcını tanımaq, kadr sahələrinin sərhədlərini tanımaq və çərçivənin sonunu tanımaq daxildir.

Adətən bu iki səviyyədə - bit və çərçivədə sinxronizasiyanı təmin etmək kifayətdir ki, ötürücü və qəbuledici sabit məlumat mübadiləsini təmin edə bilsin. Bununla belə, nə vaxt keyfiyyətsiz Avadanlıqların dəyərini azaltmaq və məlumatların ötürülməsinin etibarlılığını artırmaq üçün rabitə xətləri (adətən bu, telefonla işləyən kanallara aiddir) bayt səviyyəsində əlavə sinxronizasiya vasitələrini təqdim edir.

Bu iş rejimi adlanır asinxron və ya start-stop. Bu iş rejimindən istifadənin digər səbəbi təsadüfi vaxtlarda bayt məlumat yaradan cihazların olmasıdır. Ekranın və ya digər terminal cihazının klaviaturası belə işləyir, ondan bir şəxs kompüter tərəfindən emal üçün məlumatları daxil edir.

Asinxron rejimdə verilənlərin hər bir baytı xüsusi “start” və “stop” siqnalları ilə müşayiət olunur (Şəkil 2.20, A). Bu siqnalların məqsədi, birincisi, qəbuledicini məlumatların gəlməsi barədə xəbərdar etmək və ikincisi, növbəti bayt gələnə qədər qəbulediciyə bəzi sinxronizasiya ilə bağlı funksiyaları yerinə yetirmək üçün kifayət qədər vaxt verməkdir. Başlanğıc siqnalının bir takt intervalı müddəti var və dayanma siqnalı bir, bir yarım və ya iki takt dövrünə davam edə bilər, buna görə dayanma siqnalı kimi bir, bir yarım və ya iki bitdən istifadə edildiyi deyilir. , baxmayaraq ki, bu siqnallar istifadəçi bitlərini təmsil etmir.

Təsvir edilən rejim asinxron adlanır, çünki hər bir bayt əvvəlkinin bit saatlarına nisbətən vaxt baxımından bir qədər dəyişdirilə bilər.

148 Fəsil 2 Diskret verilənlərin ötürülməsinin əsasları

bayt. Baytların bu asinxron ötürülməsi alınan məlumatların düzgünlüyünə təsir göstərmir, çünki hər baytın əvvəlində “başlanğıc” bitləri hesabına qəbuledicinin mənbə ilə əlavə sinxronizasiyası baş verir. Daha çox "boş" vaxt toleransları asinxron sistem avadanlıqlarının aşağı qiymətini müəyyən edir.

Sinxron ötürmə rejimində hər bayt cütü arasında start-stop bitləri yoxdur. İstifadəçi məlumatları sinxronizasiya baytları olan bir çərçivədə toplanır (Şəkil 2.20, b). Sinxron bayt, məlumat çərçivəsinin gəlişi barədə qəbuledicini xəbərdar edən 0111110 kimi məlum kodu ehtiva edən baytdır. Onu qəbul etdikdən sonra qəbuledici ötürücü ilə bayt sinxronizasiyasına daxil olmalıdır, yəni kadrın növbəti baytının başlanğıcını düzgün başa düşməlidir. Bəzən qəbuledici və ötürücü arasında daha etibarlı sinxronizasiyanı təmin etmək üçün çoxsaylı sinxron baytlardan istifadə olunur. Uzun bir çərçivəni ötürərkən qəbuledicidə bit sinxronizasiyası ilə bağlı problemlər ola biləcəyi üçün bu vəziyyətdə özünü sinxronlaşdıran kodlar istifadə olunur.

» Telefoniyada istifadə edilən dar zolaqlı səs tezliyi kanalı üzərindən diskret məlumatların ötürülməsi zamanı ən uyğun üsullar daşıyıcı sinusoidin ikili rəqəmlərin orijinal ardıcıllığı ilə modulyasiya edildiyi analoq modulyasiyadır. Bu əməliyyat xüsusi qurğular - modemlər tərəfindən həyata keçirilir.

* Aşağı sürətli məlumat ötürülməsi üçün daşıyıcı sinusoidin tezliyində dəyişiklik tətbiq olunur. Daha yüksək sürətli modemlər 4 səviyyəli daşıyıcı sinusoid amplitudası və 8 səviyyəli faza ilə xarakterizə olunan birləşdirilmiş kvadrat amplituda modulyasiyası (QAM) metodlarından istifadə etməklə işləyir. QAM metodunun mümkün 32 kombinasiyasının hamısı məlumat ötürülməsi üçün istifadə edilmir; qadağan olunmuş birləşmələr təhrif olunmuş məlumatları fiziki səviyyədə tanımağa imkan verir.

* Genişzolaqlı rabitə kanallarında məlumatların sabit siqnal potensialının müxtəlif səviyyələri və ya nəbzin və ya onun cəbhəsinin polariteləri ilə təmsil olunduğu potensial və impuls kodlaşdırma üsulları istifadə olunur.

* Potensial kodlardan istifadə edərkən qəbuledicinin ötürücü ilə sinxronlaşdırılması vəzifəsi xüsusi əhəmiyyət kəsb edir, çünki sıfırların və ya birlərin uzun ardıcıllığını ötürərkən qəbuledicinin girişindəki siqnal dəyişmir və qəbuledicinin anı təyin etməsi çətindir. növbəti məlumat bitini götürmək üçün.

___________________________________________2.3. Data Link Layer Transmissiya Metodları _______149

* Ən sadə potensial kod sıfıra qayıtmayan (NRZ) kodudur, lakin o, öz-özünə işləyən deyil və DC komponenti yaradır.

» Ən məşhur nəbz kodu Mançester kodudur, burada məlumat hər saat dövrünün ortasında siqnalın düşməsi istiqamətində aparılır. Mançester kodu Ethernet və Token Ring texnologiyalarında istifadə olunur.

» Potensial NRZ kodunun xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün uzun sıfır ardıcıllığını aradan qaldıran məntiqi kodlaşdırma üsullarından istifadə olunur. Bu üsullar aşağıdakılara əsaslanır:

Mənbə verilənlərə lazımsız bitlərin daxil edilməsi haqqında (4B/5B tipli kodlar);

Mənbə məlumatlarının sındırılması (2B1Q tipli kodlar).

» Təkmilləşdirilmiş potensial kodlar impuls kodlarından daha dar spektrə malikdir, buna görə də onlar FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet kimi yüksək sürətli texnologiyalarda istifadə olunur.

Fiziki qat xam bitlərin faktiki ötürülməsi ilə məşğul olur

rabitə kanalı.

Kompüter şəbəkələrində məlumatların bir kompüterdən digərinə ötürülməsi ardıcıl olaraq, bit-bir həyata keçirilir. Fiziki olaraq, məlumat bitləri analoq və ya rəqəmsal siqnallar şəklində məlumat əlaqələri üzərində ötürülür.

Kompüter şəbəkələrində məlumatların ötürülməsi üçün istifadə olunan vasitələrin (rabitə xətləri, məlumatların ötürülməsi və qəbulu avadanlığı) məcmusuna verilənlərin ötürülməsi kanalı deyilir. Ötürülən informasiyanın formasından asılı olaraq verilənlərin ötürülməsi kanalları analoq (fasiləsiz) və rəqəmsal (diskret) bölünə bilər.

Məlumatların ötürülməsi və qəbulu avadanlığı diskret formada verilənlərlə işlədiyindən (yəni, diskret elektrik siqnalları verilənlərin bir və sıfırlarına uyğundur), onları analoq kanal vasitəsilə ötürərkən diskret məlumatların analoqa (modulyasiya) çevrilməsi tələb olunur.

Belə analoq məlumatları qəbul edərkən tərs çevrilmə tələb olunur - demodulyasiya. Modulyasiya/demodulyasiya – çevrilmə prosesləri rəqəmsal məlumat analoq siqnallara və əksinə. Modulyasiya zamanı məlumat məlumat ötürmə kanalının yaxşı ötürdüyü tezliyin sinusoidal siqnalı ilə təmsil olunur.

Modulyasiya üsullarına aşağıdakılar daxildir:

· amplituda modulyasiyası;

· tezlik modulyasiyası;

· faza modulyasiyası.

Rəqəmsal məlumat kanalı vasitəsilə diskret siqnalları ötürərkən kodlaşdırma istifadə olunur:

· potensial;

· impulslu.

Beləliklə, kanallarda potensial və ya impuls kodlaşdırması tətbiq edilir Yüksək keyfiyyət, və kanalın ötürülən siqnallara güclü təhriflər təqdim etdiyi hallarda sinusoidal siqnallara əsaslanan modulyasiyaya üstünlük verilir.

Tipik olaraq modulyasiya istifadə olunur qlobal şəbəkələr analoq formada səs ötürmək üçün nəzərdə tutulmuş və buna görə də impulsların birbaşa ötürülməsi üçün yaxşı uyğun olmayan analoq telefon xətləri ilə məlumat ötürərkən.

Sinxronizasiya üsullarından asılı olaraq məlumatların ötürülməsi kanalları kompüter şəbəkələri sinxron və asinxron bölünə bilər. Sinxronizasiya ona görə lazımdır ki, göndərən məlumat qovşağı bəzi siqnalları qəbul edən qovşağa ötürə bilsin ki, qəbul edən qovşaq gələn məlumatları qəbul etməyə nə vaxt başlayacağını bilsin.

Sinxron məlumat ötürülməsi saat impulslarını ötürmək üçün əlavə rabitə xətti tələb edir. Bitlərin ötürücü stansiya tərəfindən ötürülməsi və qəbuledici stansiya tərəfindən qəbulu saat impulslarının göründüyü anlarda həyata keçirilir.

Asinxron məlumat ötürülməsi üçün əlavə rabitə xətti tələb olunmur. Bu zaman verilənlərin ötürülməsi sabit uzunluqlu (bayt) bloklarda həyata keçirilir. Sinxronizasiya, ötürülən baytdan əvvəl və sonra ötürülən əlavə bitlər (başlanğıc bitləri və dayandırma bitləri) ilə həyata keçirilir.

Kompüter şəbəkəsi qovşaqları arasında məlumat mübadiləsi zamanı üç məlumat ötürmə üsulundan istifadə olunur:

sadə (bir istiqamətli) ötürülmə (televiziya, radio);

yarım dupleks (informasiyanın qəbulu/ötürülməsi növbə ilə həyata keçirilir);

dupleks (iki istiqamətli), hər bir qovşaq eyni vaxtda məlumat ötürür və qəbul edir (məsələn, telefon danışıqları).

	\|	növbəti mühazirə ==>

Rabitə kanalları üzərindən diskret məlumatları ötürərkən iki əsas fiziki kodlaşdırma növü istifadə olunur -əsaslıdır sinusoidal daşıyıcı siqnal və düzbucaqlı impulsların ardıcıllığına əsaslanır. Birinci üsul tez-tez adlanır modulyasiya və ya analoq modulyasiya, kodlaşdırmanın analoq siqnalın parametrlərinin dəyişdirilməsi ilə həyata keçirildiyini vurğulayır. İkinci üsul adətən adlanır rəqəmsal kodlaşdırma. Bu üsullar yaranan siqnalın spektrinin eni və onların həyata keçirilməsi üçün tələb olunan avadanlıqların mürəkkəbliyi ilə fərqlənir.

Hal-hazırda getdikcə daha çox əvvəlcə analoq formada olan məlumatlar - nitq, televiziya təsvirləri - rabitə kanalları üzərindən diskret formada, yəni birlər və sıfırlar ardıcıllığı şəklində ötürülür. Analoq informasiyanın diskret formada təqdim edilməsi prosesi adlanır diskret modulyasiya."Modulyasiya" və "kodlaşdırma" terminləri tez-tez bir-birini əvəz edir.

At rəqəmsal kodlaşdırma diskret məlumat üçün potensial və impuls kodları istifadə olunur. Potensial kodlarda məntiqi olanları və sıfırları təmsil etmək üçün siqnalın yalnız potensial dəyərindən istifadə edilir və onun tam impulslar təşkil edən damcıları nəzərə alınmır. Pulse kodları ikili məlumatları ya müəyyən bir polaritenin impulsları kimi, ya da nəbzin bir hissəsi kimi təqdim etməyə imkan verir - müəyyən bir istiqamətdə potensial düşmə.

Diskret məlumatı ötürmək üçün düzbucaqlı impulslardan istifadə edərkən, eyni vaxtda bir neçə məqsədə nail olacaq kodlaşdırma metodunu seçmək lazımdır: nəticədə siqnalın eyni bit sürətində ən kiçik spektral eninə malik olmaq; ötürücü və qəbuledici arasında sinxronizasiya təmin edilir;

Səhvləri tanımaq bacarığına sahibdir; aşağı satış qiyməti var idi.

Şəbəkələr sözdə istifadə edirlər özünü sinxronizasiya edən kodlar, siqnalları ötürücü üçün təlimatları daşıyan hansı anda növbəti biti (və ya bir neçə bit, əgər kod ikidən çox siqnal vəziyyətinə yönəldilmişdirsə) tanımaq lazımdır. Siqnaldakı hər hansı kəskin dəyişiklik - sözdə kənar - qəbuledicinin ötürücü ilə sinxronizasiyası üçün yaxşı bir göstərici kimi xidmət edə bilər. Təhrif olunmuş məlumatların tanınması və düzəldilməsi fiziki təbəqənin vasitələrindən istifadə etməklə həyata keçirmək çətindir, buna görə də bu iş çox vaxt yuxarıda göstərilən protokollar tərəfindən həyata keçirilir: kanal, şəbəkə, nəqliyyat və ya tətbiq. Digər tərəfdən, fiziki səviyyədə səhvlərin tanınması vaxta qənaət edir, çünki qəbuledici çərçivənin tam buferə yerləşdirilməsini gözləmir, yerləşdirmə zamanı dərhal rədd edir. çərçivə daxilində səhv bitlər haqqında bilik.

Potensial kod sıfıra qayıtmadan, potensial kodlaşdırma üsuluna kodlaşdırma da deyilir sıfıra qayıtmadan (Yox Qayıt üçün Sıfır, NRZ). Soyad, birlərin ardıcıllığını ötürərkən siqnalın saat dövrü ərzində sıfıra qayıtmamasını əks etdirir (aşağıda görəcəyimiz kimi, digər kodlaşdırma üsullarında bu vəziyyətdə sıfıra qayıdış baş verir). NRZ metodunun tətbiqi sadədir, səhvlərin yaxşı tanınmasına malikdir (iki kəskin fərqli potensiala görə), lakin özünü sinxronizasiya xüsusiyyətinə malik deyil. Birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığını ötürərkən, xəttdəki siqnal dəyişmir, buna görə də qəbuledici məlumatı yenidən oxumaq lazım olan anları giriş siqnalından müəyyən edə bilmir. Yüksək dəqiqlikli saat generatoru ilə belə, qəbuledici məlumat toplama anında səhv edə bilər, çünki iki generatorun tezlikləri heç vaxt tamamilə eyni olmur. Buna görə də, yüksək məlumat sürətlərində və birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığında kiçik bir saat uyğunsuzluğu bütün saat dövrünün səhvinə və müvafiq olaraq yanlış bit dəyərinin oxunmasına səbəb ola bilər.

Alternativ inversiya ilə bipolyar kodlaşdırma üsulu. NRZ metodunun modifikasiyalarından biri də alternativ inversiya ilə bipolyar kodlaşdırma (Bipolyar Alternativ Mark İnversiya, AMI). Bu üsul üç potensial səviyyədən istifadə edir - mənfi, sıfır və müsbət. Məntiqi sıfırı kodlaşdırmaq üçün sıfır potensialdan istifadə edilir, məntiqi isə ya müsbət potensial, ya da mənfi ilə kodlanır, hər yeni vahidin potensialı əvvəlkinin potensialına ziddir. Beləliklə, siqnal polaritesinin ciddi növbəsinin pozulması yanlış nəbz və ya xəttdən düzgün nəbzin itdiyini göstərir. Yanlış polarite ilə bir siqnal çağırılır qadağan siqnal (siqnal pozulması). AMI kodu xəttdə iki deyil, üç siqnal səviyyəsindən istifadə edir. Əlavə təbəqə xətdə eyni bit sədaqətini təmin etmək üçün ötürücü gücünün təxminən 3 dB artırılmasını tələb edir ki, bu da yalnız iki vəziyyəti fərqləndirən kodlarla müqayisədə çoxlu siqnal vəziyyəti olan kodların ümumi çatışmazlığıdır.

Birdə inversiya ilə potensial kod. AMI-yə bənzər kod var, lakin yalnız iki siqnal səviyyəsi var. Sıfırı ötürərkən, əvvəlki dövrədə təyin edilmiş potensialı ötürür (yəni onu dəyişdirmir) və birini ötürərkən potensial əks birinə çevrilir. Bu kod adlanır birində inversiya ilə potensial kod (Yox Qayıt üçün Sıfır ilə olanlar Ters çevrilmiş, NRZİ). Bu kod üçüncü siqnal səviyyəsinin istifadəsinin çox arzuolunmaz olduğu hallarda, məsələn, iki siqnal vəziyyətinin - işıq və qaranlığın sabit şəkildə tanındığı optik kabellərdə əlverişlidir.

Bipolyar nəbz kodu Potensial kodlara əlavə olaraq, məlumatların tam nəbz və ya onun bir hissəsi ilə təmsil olunduqda şəbəkələrdə pulse kodları da istifadə olunur - ön. Bu yanaşmanın ən sadə halıdır bipolyar nəbz kodu, burada biri bir qütbün nəbzi ilə, sıfır isə digəri ilə təmsil olunur . Hər nəbz yarım döyüntü davam edir. Bu cür kod əla özünü sinxronlaşdıran xüsusiyyətlərə malikdir, lakin sabit bir komponent, məsələn, birlərin və ya sıfırların uzun ardıcıllığını ötürərkən mövcud ola bilər. Bundan əlavə, onun spektri potensial kodlardan daha genişdir. Beləliklə, bütün sıfırları və ya birləri ötürərkən kodun əsas harmonikasının tezliyi NRZ kodunun əsas harmonikasından iki dəfə və AMI kodunun əsas harmonikasından dörd dəfə yüksək olan NHz-ə bərabər olacaqdır. alternativ olanların və sıfırların ötürülməsi. Çox geniş spektrinə görə bipolyar nəbz kodu nadir hallarda istifadə olunur.

Mançester kodu. Yerli şəbəkələrdə, son vaxtlara qədər, ən çox yayılmış kodlaşdırma üsulu sözdə idi Mançester kodu. Ethernet və TokenRing texnologiyalarında istifadə olunur. Mançester kodu birləri və sıfırları kodlaşdırmaq üçün potensial fərqdən, yəni nəbzin kənarından istifadə edir. Mançester kodlaşdırması ilə hər bir ölçü iki hissəyə bölünür. Məlumat hər saat dövrünün ortasında baş verən potensial düşmələrlə kodlanır. Vahid aşağı siqnal səviyyəsindən yüksək səviyyəyə qədər bir kənar ilə kodlanır, sıfır isə əks kənar ilə kodlanır. Hər bir saat dövrünün əvvəlində, bir sıra bir neçə və ya sıfırı təmsil etmək lazımdırsa, yerüstü siqnalın düşməsi baş verə bilər. Siqnal bir məlumat bitinin ötürmə dövrü üçün ən azı bir dəfə dəyişdiyindən, Mançester kodu yaxşı özünü sinxronlaşdıran xüsusiyyətlərə malikdir. Mançester kodunun bant genişliyi bipolyar nəbzdən daha dardır. Orta hesabla, Mançester kodunun bant genişliyi bipolyar impuls kodundan bir yarım dəfə dardır və əsas harmonik 3N/4 dəyəri ətrafında dəyişir. Mançester kodunun bipolyar nəbz kodu ilə müqayisədə daha bir üstünlüyü var. Sonuncu məlumat ötürülməsi üçün üç siqnal səviyyəsindən istifadə edir, Mançesterdə isə iki.

Potensial kod 2B 1Q. Məlumatların kodlaşdırılması üçün dörd siqnal səviyyəsi olan potensial kod. Bu koddur 2 IN 1Q, adı onun mahiyyətini əks etdirir - hər iki bit (2B) dörd vəziyyətə (1Q) malik bir siqnal ilə bir takt dövrəsində ötürülür. Bit cütü 00 -2,5V potensialına, bit cütü 01 -0,833V potensialına, 11 cütü +0,833V potensialına, 10 cütü isə +2,5V potensialına uyğundur. Bu kodlaşdırma üsulu ilə eyni bit cütlərinin uzun ardıcıllığı ilə məşğul olmaq üçün əlavə tədbirlər tələb olunur, çünki bu halda siqnal daimi komponentə çevrilir. Bitlərin təsadüfi dəyişməsi ilə siqnal spektri NRZ kodundan iki dəfə dardır, çünki eyni bit sürətində saat müddəti iki dəfə artır. Beləliklə, 2B 1Q kodundan istifadə edərək, eyni xətt üzrə məlumatları AMI və ya NRZI kodundan iki dəfə tez ötürə bilərsiniz. Bununla belə, onu həyata keçirmək üçün ötürücü gücü daha yüksək olmalıdır ki, dörd səviyyə müdaxilə fonunda qəbuledici tərəfindən aydın şəkildə fərqlənsin.

Məntiqi kodlaşdırma Məntiqi kodlaşdırma AMI, NRZI və ya 2Q.1B kimi potensial kodları təkmilləşdirmək üçün istifadə olunur. Məntiqi kodlaşdırma daimi potensiala səbəb olan uzun bit ardıcıllığını kəsişmiş olanlarla əvəz etməlidir. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, məntiqi kodlaşdırma iki üsulla xarakterizə olunur -. lazımsız kodlar və qarışıqlıq.

Verilmiş xəttin tutumunu təmin etmək üçün artıq koddan istifadə edən ötürücü artan takt tezliyində işləməlidir. Belə ki, 4V/5V kodlarını 100 Mb/s sürətlə ötürmək üçün ötürücü 125 MHz takt tezliyində işləməlidir. Bu halda xətt üzrə siqnalın spektri xətt boyunca təmiz, artıq olmayan kodun ötürülməsi halı ilə müqayisədə genişlənir. Buna baxmayaraq, lazımsız potensial kodun spektri Mançester kodunun spektrindən daha dar olur ki, bu da məntiqi kodlaşdırmanın əlavə mərhələsini, həmçinin qəbuledicinin və ötürücünün artan saat tezliyində işləməsini əsaslandırır.

Scrambling. Potensial koddan istifadə edərək xəttə ötürməzdən əvvəl məlumatları skrambler ilə qarışdırmaq məntiqi kodlaşdırmanın başqa bir yoludur. Scrambling metodları mənbə kodunun bitlərinə və əvvəlki saat dövrlərində əldə edilmiş nəticə kodunun bitlərinə əsaslanaraq nəticədə yaranan kodun bit-bit hesablanmasını əhatə edir. Məsələn, skrambler aşağıdakı əlaqəni həyata keçirə bilər:

Asinxron və sinxron ötürmə

Fiziki səviyyədə məlumat mübadiləsi zamanı məlumat vahidi bir azdır, ona görə də fiziki təbəqə həmişə qəbuledici və ötürücü arasında bit sinxronizasiyasını saxlayır. Adətən bu iki səviyyədə - bit və çərçivədə sinxronizasiyanı təmin etmək kifayətdir ki, ötürücü və qəbuledici sabit məlumat mübadiləsini təmin edə bilsin. Bununla belə, rabitə xəttinin keyfiyyəti zəif olduqda (adətən bu, telefonla dial-up kanallarına aiddir), avadanlığın qiymətini azaltmaq və məlumatların ötürülməsinin etibarlılığını artırmaq üçün bayt səviyyəsində əlavə sinxronizasiya vasitələri tətbiq edilir.

Bu iş rejimi adlanır asinxron və ya start-stop. Asinxron rejimdə verilənlərin hər bir baytı xüsusi başlanğıc və dayanma siqnalları ilə müşayiət olunur. Bu siqnalların məqsədi, birincisi, qəbuledicini məlumatların gəlməsi barədə xəbərdar etmək və ikincisi, növbəti bayt gələnə qədər qəbulediciyə bəzi sinxronizasiya ilə bağlı funksiyaları yerinə yetirmək üçün kifayət qədər vaxt verməkdir. Başlanğıc siqnalının bir takt intervalı müddəti var və dayanma siqnalı bir, bir yarım və ya iki takt dövrünə davam edə bilər, buna görə dayanma siqnalı kimi bir, bir yarım və ya iki bitdən istifadə edildiyi deyilir. , baxmayaraq ki, bu siqnallar istifadəçi bitlərini təmsil etmir.

Sinxron ötürmə rejimində hər bayt cütü arasında start-stop bitləri yoxdur. nəticələr

Telefoniyada istifadə olunan dar zolaqlı səs tezliyi kanalı üzərindən diskret məlumatların ötürülməsi zamanı ən uyğun üsullar daşıyıcı sinusoidin ikili rəqəmlərin orijinal ardıcıllığı ilə modulyasiya edildiyi analoq modulyasiyadır. Bu əməliyyat xüsusi qurğular - modemlər tərəfindən həyata keçirilir.

Aşağı sürətli məlumat ötürülməsi üçün daşıyıcı sinusoidin tezliyində dəyişiklik istifadə olunur. Daha yüksək sürətli modemlər 4 səviyyəli daşıyıcı sinusoid amplitudası və 8 səviyyəli faza ilə xarakterizə olunan kvadrat amplituda modulyasiyasının (QAM) birləşdirilmiş metodlarından istifadə etməklə işləyir. QAM metodunun mümkün 32 kombinasiyasının hamısı məlumat ötürülməsi üçün istifadə edilmir; qadağan olunmuş birləşmələr fiziki səviyyədə pozulmuş məlumatları tanımağa imkan verir.

Genişzolaqlı rabitə kanallarında məlumatların müxtəlif səviyyələrdə sabit siqnal potensialı və ya impuls polariteləri ilə təmsil olunduğu potensial və impuls kodlaşdırma üsulları istifadə olunur. onunön.

Potensial kodlardan istifadə edərkən, qəbuledicinin ötürücü ilə sinxronlaşdırılması vəzifəsi xüsusi əhəmiyyət kəsb edir, çünki sıfırların və ya birlərin uzun ardıcıllığını ötürərkən qəbuledicinin girişindəki siqnal dəyişmir və qəbuledicinin anını müəyyən etmək çətindir. növbəti məlumat bitini götürür.

Ən sadə potensial kod sıfıra qayıtmayan (NRZ) kodudur, lakin o, öz-özünə işləyən deyil və DC komponenti istehsal edir.

Ən məşhur nəbz kodu Mançester kodudur, burada məlumat hər saat dövrünün ortasında siqnalın düşməsi istiqamətində aparılır. Mançester kodu Ethernet və TokenRing texnologiyalarında istifadə olunur.

Potensial NRZ kodunun xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün sıfırların uzun ardıcıllığını aradan qaldıran məntiqi kodlaşdırma metodlarından istifadə olunur. Bu üsullar aşağıdakılara əsaslanır:

Mənbə verilənlərə lazımsız bitlərin daxil edilməsi haqqında (4B/5B tipli kodlar);

Mənbə məlumatlarının sındırılması (2B 1Q kimi kodlar).

Təkmilləşdirilmiş potensial kodlar impuls kodlarından daha dar spektrə malikdir, buna görə də onlar FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet kimi yüksək sürətli texnologiyalarda istifadə olunur.

Rabitə kanalları üzərindən diskret məlumatları ötürərkən iki əsas fiziki kodlaşdırma növü istifadə olunur - əsasında sinusoidal daşıyıcı siqnal və düzbucaqlı impulsların ardıcıllığına əsaslanır. Birinci üsul tez-tez modulyasiya və ya analoq modulyasiya adlanır, kodlaşdırmanın analoq siqnalın parametrlərini dəyişdirməklə həyata keçirildiyini vurğulayır. İkinci üsul adətən rəqəmsal kodlaşdırma adlanır. Bu üsullar yaranan siqnalın spektrinin eni və onların həyata keçirilməsi üçün tələb olunan avadanlıqların mürəkkəbliyi ilə fərqlənir.
Analoq modulyasiya dar tezlik diapazonlu kanallar üzərindən diskret məlumatların ötürülməsi üçün istifadə olunur ki, bunun tipik nümayəndəsi ümumi telefon şəbəkələrinin istifadəçilərinə təqdim olunan səs tezliyi kanalıdır. Səs tezliyi kanalının tipik amplituda-tezlik reaksiyası Şəkil 1-də göstərilmişdir. 2.12. Bu kanal 300 ilə 3400 Hz diapazonunda tezlikləri ötürür, buna görə də onun bant genişliyi 3100 Hz-dir. Ötürücü tərəfdə daşıyıcı sinusoid modulyasiya və qəbul edən tərəfdə demodulyasiya funksiyalarını yerinə yetirən qurğu modem (modulyator - demodulyator) adlanır.
Analoq modulyasiya üsulları
Analoq modulyasiya, sinusoidal daşıyıcı siqnalın amplitudasını, tezliyini və ya fazasını dəyişdirərək məlumatın kodlandığı fiziki kodlaşdırma üsuludur.
Diaqram (Şəkil 2.13, a) məntiqi vahid üçün yüksək səviyyəli potensiallar və məntiqi sıfır üçün sıfır səviyyəli potensial ilə təmsil olunan orijinal məlumatın bitlərinin ardıcıllığını göstərir. Bu kodlaşdırma metodu kompüter blokları arasında məlumatların ötürülməsi zamanı tez-tez istifadə olunan potensial kod adlanır.
Amplituda modulyasiyası ilə (Şəkil 2.13, b) daşıyıcı tezlik sinusoidinin amplitudasının bir səviyyəsi məntiqi vahid üçün, digəri isə məntiqi sıfır üçün seçilir. Bu üsul aşağı səs-küy toxunulmazlığına görə praktikada təmiz formada nadir hallarda istifadə olunur, lakin tez-tez modulyasiyanın başqa bir növü - faza modulyasiyası ilə birlikdə istifadə olunur.
Tezlik modulyasiyası ilə (Şəkil 2.13, c) mənbə məlumatlarının 0 və 1 dəyərləri müxtəlif tezlikli sinusoidlər tərəfindən ötürülür - f0 və f1. Bu modulyasiya üsulu modemlərdə mürəkkəb sxem tələb etmir və adətən 300 və ya 1200 bps sürətlə işləyən aşağı sürətli modemlərdə istifadə olunur.
Faza modulyasiyası ilə 0 və 1 məlumat dəyərləri eyni tezlikli siqnallara uyğundur, lakin müxtəlif fazalarla, məsələn 0 və 180 dərəcə və ya 0,90,180 və 270 dərəcədir.
Yüksək sürətli modemlər tez-tez kombinə edilmiş modulyasiya üsullarından istifadə edirlər, adətən amplituda faza ilə birləşir.
Diskret məlumat ötürmək üçün düzbucaqlı impulslardan istifadə edərkən, eyni vaxtda bir neçə məqsədə çatan kodlaşdırma metodunu seçmək lazımdır:
· eyni bit sürətində nəticələnən siqnalın ən kiçik spektr genişliyinə malik idi;
· ötürücü və qəbuledici arasında təmin edilmiş sinxronizasiya;
· səhvləri tanımaq bacarığına malik idi;
· aşağı satış dəyəri var idi.
Siqnalların daha dar spektri bir və eyni xəttə (eyni bant genişliyi ilə) daha yüksək məlumat ötürmə sürətinə nail olmağa imkan verir. Bundan əlavə, siqnal spektrində çox vaxt DC komponentinin olmaması, yəni ötürücü və qəbuledici arasında DC cərəyanının olması tələb olunur. Xüsusilə, müxtəlif transformator galvanik izolyasiya sxemlərinin istifadəsi birbaşa cərəyanın keçməsini maneə törədir.
Ötürücü və qəbuledicinin sinxronizasiyası zəruridir ki, qəbuledici rabitə xəttindən yeni məlumatları oxumaq üçün hansı anda lazım olduğunu dəqiq bilsin.
Təhrif olunmuş məlumatların tanınması və düzəldilməsi fiziki təbəqənin vasitələrindən istifadə etməklə həyata keçirmək çətindir, buna görə də bu iş çox vaxt yuxarıda göstərilən protokollar tərəfindən həyata keçirilir: kanal, şəbəkə, nəqliyyat və ya tətbiq. Digər tərəfdən, fiziki təbəqədə xətaların tanınması vaxta qənaət edir, çünki qəbuledici çərçivənin tam buferə yerləşdirilməsini gözləmir, lakin çərçivə daxilində səhv bitləri tanıyan zaman onu dərhal rədd edir.
Kodlaşdırma metodlarına olan tələblər bir-birinə ziddir, buna görə də aşağıda müzakirə edilən məşhur rəqəmsal kodlaşdırma üsullarının hər birinin digərləri ilə müqayisədə öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri var.