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물리적 수준에서 정보를 전송하는 방법. 강의 컴퓨터 네트워크. 신체 수준. 마이크로파 통신

2 물리 계층의 기능 전기/광 신호에 의한 비트 표현 비트 코딩 비트 동기화 물리적 통신 채널을 통한 비트 전송/수신 물리적 환경과의 조정 전송 속도 범위 신호 레벨, 커넥터 모든 네트워크 장치 하드웨어 구현(네트워크 어댑터 ) 예: 10 BaseT - UTP cat 3, 100ohm, 100m, 10Mbit/s, MII 코드, RJ-45

5 데이터 전송 장비 변환기 메시지 - El. 신호 인코더(압축, 보정 코드) 변조기 중간 장비 통신 품질 향상 - (앰프) 복합 채널 생성 - (스위치) 채널 다중화 - (멀티플렉서) (LAN에는 PA가 없을 수 있음)

6 통신 회선의 주요 특징 처리량(프로토콜) 데이터 전송의 신뢰성(프로토콜) 전파 지연 진폭-주파수 응답(AFC) 대역폭 감쇠 노이즈 내성 회선 근단에서의 누화 단가

9 감쇠 A – 주파수 응답의 한 지점 A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin 데시벨(dB) A=20 log 10 Uout/Uin 데시벨(dB) q 예 1: 핀 = 10mW , Pout =5 mW 감쇠 = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0.5 = - 3 dB q 예 2: UTP cat 5 감쇠 >= -23.6 dB F= 100 MHz, L= 100 M 일반적으로 A가 표시됩니다. 신호의 기본 주파수에 대해 = -23.6 dB F= 100 MHz, L= 100 M 일반적으로 A는 주 신호 주파수로 표시됩니다.">

11 잡음 내성 광섬유 라인 케이블 라인 유선 가공선 무선 라인(차폐, 꼬임) 외부 간섭에 대한 내성 내부 간섭에 대한 내성 근단 누화 감쇠(NEXT) 원단 누화 감쇠(FEXT) (FEXT - 한 방향의 두 쌍 )

12 Near End Cross Talk 손실 – NEXT 다중 쌍 케이블의 경우 NEXT = 10 log Pout/Pin dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 데이터 전송의 신뢰성 비트 오류율 – BER 데이터 비트 손상 가능성 원인: 외부 및 내부 간섭, 좁은 대역폭 어려움: 잡음 내성 증가, NEXT 간섭 감소, 대역폭 확장 연선 BER ~ 광섬유 케이블 BER ~ 추가 보호 수단 없음 :: 교정 코드, 반복 프로토콜

16 연선 연선(TP) 포일 스크린 편조 와이어 스크린 절연 전선 외피 UTP 비차폐 연선 카테고리 1, 외피 내 UTP Cat 쌍 STP 차폐 연선 유형 유형 1…9 각 쌍에는 자체 스크린이 있습니다. 각 쌍에는 자체 단계가 있습니다. 트위스트, 나만의 컬러 노이즈 내성 비용 복잡성 배치

18 광섬유 두 매체의 경계면에서 빔의 내부 전반사 n1 > n2 - (굴절률) n1 n2 n2 - (굴절률) n1 n2"> n2 - (굴절률) n1 n2"> n2 - (굴절률) n1 n2" title="18 광섬유 광학 두 경계에서 빔의 전체 내부 반사 매체 n1 > n2 - (굴절률) n1 n2"> title="18 광섬유 두 매체의 경계면에서 빔의 내부 전반사 n1 > n2 - (굴절률) n1 n2"> !}

22 광섬유 케이블 다중 모드 광섬유 MMF50/125, 62.5/125, 단일 모드 FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz – 100 km BaseLH5000 km - 1 Gbit/s (2005) MMSM

23 광 신호 소스 채널: 소스 - 캐리어 - 수신기(검출기) 소스 LED(발광 다이오드) nm 비간섭성 소스 - MMF 반도체 레이저 간섭성 소스 - SMF - 전력 = f(t o) 검출기 포토다이오드, 핀 다이오드, 애벌런치 다이오드

25 구조화된 케이블링 시스템 - SCS First LAN – 다양한 케이블및 토폴로지 SCS 케이블 시스템 통합 - 개방형 LAN 케이블 인프라(하위 시스템, 구성 요소, 인터페이스) - 독립성 네트워크 기술- LAN케이블, TV, 보안시스템 등 - 특정 네트워크 기술을 참조하지 않는 범용 케이블링 - 생성자

27 SCS 표준(기본) EIA/TIA-568A 상업용 건물 통신 배선 표준(미국) CENELEC EN50173 일반 케이블링 체계의 성능 요구 사항(유럽) ISO/IEC IS 정보 기술 - 고객 구내 케이블링을 위한 일반 케이블링 각 하위 시스템의 경우: 데이터 전송 매체 . 토폴로지 허용 거리(케이블 길이) 사용자 연결 인터페이스입니다. 케이블 및 연결 장비. 처리량(성능). 설치 실습(수평 하위 시스템 - UTP, 스타, 100m...)

28 무선 통신 무선 전송 장점: 편리성, 접근할 수 없는 지역, 이동성. 빠른 배포... 단점: 높은 수준의 간섭( 특별한 수단: 코드, 변조...), 일부 범위 사용의 복잡성 통신 회선: 송신기 - 매체 - 수신기 LAN 특성 ~ F(Δf, fн);

34 2. 셀룰러 전화 영역을 셀로 분할 주파수 재사용 저전력(크기) 중앙 - 기지국 유럽 - 모바일 글로벌 시스템 - GSM 무선 전화 통신 1. 저전력 라디오 방송국 - (휴대폰 기반, 300m) DECT 디지털 유럽 무선 통신 로밍 - 하나에서 전환 핵심 네트워크다른 쪽 - 베이스 셀룰러 통신

35 위성 연결위성 기반(반사경 증폭기) 트랜시버 - 트랜스폰더 H~50 MHz (1 위성 ~ 20 트랜스폰더) 주파수 범위: C. Ku, Ka C - 하향 3.7 - 4.2 GHz 상향 5.925-6.425 GHz Ku - 하향 11.7- 12.2GHz 위로 14.0~14.5GHz Ka - 아래로 17.7~21.7GHz 위로 27.5~30.5GHz

36 위성통신. 위성 유형 위성 통신: 마이크로파 - 가시선 정지궤도 넓은 적용 범위 고정, 낮은 마모 중계 위성, 방송, 저렴한 비용, 비용은 거리에 좌우되지 않음, 즉시 연결 설정(Mil) Tz=300ms 낮은 보안, 초기에는 큰 안테나(그러나 VSAT) 중궤도 km GPS(Global Positioning System) GPS - 위성 24개 저궤도 km 낮은 적용 범위 낮은 대기 시간 인터넷 액세스

40 확산 스펙트럼 기법(Spread Spectrum Techniques) 무선 통신 C(비트/초) = Δ F(Hz) * log2(1+Ps/P N) 전력 감소 잡음 내성 스텔스 OFDM, FHSS(Blue-Tooth), DSSS, CDMA

통신 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 정현파 반송파 신호와 직사각형 펄스 시퀀스를 기반으로 하는 두 가지 주요 유형의 물리적 코딩이 사용됩니다. 첫 번째 방법은 종종 호출됩니다. 조정또는 아날로그 변조,아날로그 신호의 매개변수를 변경하여 인코딩이 수행된다는 사실을 강조합니다. 두 번째 방법은 일반적으로 호출됩니다. 디지털 코딩.이러한 방법은 결과 신호의 스펙트럼 폭과 구현에 필요한 장비의 복잡성이 다릅니다.

직사각형 펄스를 사용할 때 결과 신호의 스펙트럼은 매우 넓습니다. 이상적인 펄스의 스펙트럼 폭이 무한하다는 점을 기억한다면 이는 놀라운 일이 아닙니다. 사인파를 사용하면 동일한 정보 전송 속도에서 훨씬 더 작은 폭의 스펙트럼이 생성됩니다. 그러나 정현파 변조를 구현하려면 직사각형 펄스를 구현하는 것보다 더 복잡하고 값비싼 장비가 필요합니다.

현재 원래 아날로그 형식이었던 데이터(음성, 텔레비전 이미지)가 통신 채널을 통해 개별 형식, 즉 1과 0의 시퀀스로 전송되는 경우가 점점 늘어나고 있습니다. 아날로그 정보를 이산적인 형태로 표현하는 과정을 이산 변조."변조"와 "코딩"이라는 용어는 종종 같은 의미로 사용됩니다.

2.2.1. 아날로그 변조

아날로그 변조는 좁은 주파수 대역의 채널을 통해 이산 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 음성채널,공중전화망 사용자에게 제공됩니다. 음성 주파수 채널의 일반적인 진폭-주파수 응답이 그림 1에 나와 있습니다. 2.12. 이 채널은 300~3400Hz 범위의 주파수를 전송하므로 대역폭은 3100Hz입니다. 인간의 목소리는 허용 가능한 음성 품질을 위해 훨씬 더 넓은 범위(약 100Hz ~ 10kHz)를 갖고 있지만 3100Hz 범위가 좋은 솔루션입니다. 음성 채널 대역폭의 엄격한 제한은 전화 네트워크의 다중화 및 채널 전환 장비 사용과 관련됩니다.

2.2. 개별 데이터를 다음으로 전송하는 방법 신체적 수준 133

송신측에서는 반송파 정현파 변조, 수신측에서는 복조 기능을 수행하는 장치를 이라고 합니다. 모뎀(변조기-복조기).

아날로그 변조 방식

아날로그 변조는 정현파 신호의 진폭, 주파수 또는 위상을 변경하여 정보를 인코딩하는 물리적 코딩 방법입니다. 반송파 주파수. 아날로그 변조의 주요 방법은 그림 1에 나와 있습니다. 2.13. 다이어그램에서 (그림 2.13, ㅏ)논리 1에 대한 상위 수준 전위와 논리 0에 대한 0 수준 전위로 표현되는 일련의 소스 정보 비트를 보여줍니다. 이 인코딩 방법을 잠재적 코드라고 하며 컴퓨터 장치 간에 데이터를 전송할 때 자주 사용됩니다.

~에 진폭 변조(그림 2.13, 6) 논리 장치의 경우 반송파 주파수 정현파 진폭의 한 레벨이 선택되고 논리 0의 경우 다른 레벨이 선택됩니다. 이 방법은 잡음 내성이 낮기 때문에 실제로 순수한 형태로는 거의 사용되지 않지만 다른 유형의 변조, 즉 위상 변조와 결합하여 사용되는 경우가 많습니다.

~에 주파수 변조 (그림 2.13, c) 소스 데이터의 값 0과 1은 fo와 fi의 주파수가 다른 정현파에 의해 전송됩니다. 이 변조 방법은 모뎀에 복잡한 회로가 필요하지 않으며 일반적으로 300 또는 1200bps에서 작동하는 저속 모뎀에 사용됩니다.

~에 위상 변조(그림 2.13, d) 데이터 값 0과 1은 동일한 주파수의 신호에 해당하지만 위상은 다릅니다(예: 0과 180도 또는 0.90,180과 270도).

고속 모뎀은 대개 진폭과 위상이 결합된 결합 변조 방법을 사용하는 경우가 많습니다.

제 2 장. 개별 데이터 전송의 기본

변조된 신호 스펙트럼

결과적으로 변조된 신호의 스펙트럼은 변조 유형과 변조 속도, 즉 원래 정보의 원하는 비트 속도에 따라 달라집니다.

먼저 잠재적인 인코딩 중 신호의 스펙트럼을 고려해 보겠습니다. 논리 1은 양의 전위로 인코딩되고 논리 0은 동일한 크기의 음의 전위로 인코딩됩니다. 계산을 단순화하기 위해 그림 1과 같이 1과 0이 교대로 반복되는 무한 시퀀스로 구성된 정보가 전송된다고 가정합니다. 2.13, ㅏ.이 경우 전송 속도와 초당 비트 값은 동일합니다.

잠재적인 인코딩의 경우 스펙트럼은 주기 함수에 대한 푸리에 공식에서 직접 얻습니다. 이산 데이터가 N 비트/초의 비트 전송률로 전송되는 경우 스펙트럼은 주파수가 0인 일정한 구성 요소와 주파수가 fo, 3fo, 5fo, 7fo,...인 무한한 일련의 고조파로 구성됩니다. 여기서 fo = N입니다. /2. 이러한 고조파의 진폭은 고조파 fo의 진폭에서 1/3, 1/5,1/7,...의 계수로 매우 천천히 감소합니다(그림 2.14, ㅏ).결과적으로 잠재적인 코드의 스펙트럼에는 고품질 전송을 위한 넓은 대역폭이 필요합니다. 또한 실제로 통신 회선을 통해 전송되는 데이터에 따라 신호 스펙트럼이 끊임없이 변화한다는 점을 고려해야 합니다. 예를 들어, 0이나 1의 긴 시퀀스를 전송하면 스펙트럼이 측면으로 이동합니다. 저주파, 극단적인 경우 전송된 데이터가 1(또는 0)로만 구성되는 경우 스펙트럼은 0 주파수의 고조파로 구성됩니다. 1과 0을 교대로 전송할 때 상수 구성 요소가 없습니다. 따라서 임의 데이터를 전송할 때 발생하는 잠재적 코드 신호의 스펙트럼은 0Hz에 가까운 특정 값에서 약 7fo까지의 대역을 차지합니다(7fo보다 높은 주파수의 고조파는 결과 신호에 대한 기여도가 작기 때문에 무시할 수 있음). 음성 주파수 채널의 경우 잠재적인 인코딩의 상한은 971bps의 데이터 속도에 대해 달성되며 채널 대역폭이 300Hz에서 시작하므로 하한은 어떤 속도에서도 허용되지 않습니다. 결과적으로 음성 채널의 잠재적 코드는 사용되지 않습니다.

2.2. 물리적 레벨에서 이산 데이터를 전송하는 방법 135

진폭 변조를 사용하면 스펙트럼은 반송파 주파수 f c의 정현파와 2개의 측면 고조파(f c + f m) 및 (fc - f m)로 구성됩니다. 여기서 f m은 정현파의 정보 매개변수 변경 주파수입니다. 두 가지 진폭 레벨을 사용할 때의 데이터 전송 속도(그림 2.14, 6). 주파수 f m은 라인 용량을 결정합니다. 이 방법코딩. 작은 변조 주파수에서는 신호 스펙트럼 폭도 작으므로(2f m과 동일) 대역폭이 2f m보다 크거나 같으면 신호가 선에 의해 왜곡되지 않습니다. 음성 주파수 채널의 경우 이 변조 방법은 3100/2=1550bps 이하의 데이터 전송 속도에서 허용됩니다. 데이터를 표시하기 위해 4개의 진폭 레벨을 사용하는 경우 채널 용량은 3100bps로 증가합니다.

위상 및 주파수 변조를 사용하면 신호 스펙트럼이 진폭 변조보다 더 복잡합니다. 왜냐하면 여기에 두 개 이상의 측면 고조파가 형성되기 때문입니다. 그러나 주 반송파 주파수를 기준으로 대칭적으로 위치하며 진폭이 빠르게 감소합니다. 따라서 이러한 유형의 변조는 음성 채널을 통한 데이터 전송에도 매우 적합합니다.

데이터 전송 속도를 높이기 위해 결합된 변조 방법이 사용됩니다. 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다. QAM(직교 진폭 변조).이러한 방법은 8개의 위상 편이 값을 갖는 위상 변조와 4개의 진폭 레벨을 갖는 진폭 변조의 조합을 기반으로 합니다. 그러나 가능한 32개의 신호 조합 중 모두가 사용되는 것은 아닙니다. 예를 들어, 코드에서 격자원본 데이터를 표현하기 위해서는 6, 7, 8개의 조합만 허용되며, 나머지 조합은 금지됩니다. 이러한 코딩 중복성은 전화 채널, 특히 전화 접속 채널에서 진폭이 매우 크고 시간이 오래 걸리는 간섭으로 인한 왜곡으로 인해 발생하는 잘못된 신호를 모뎀이 인식하는 데 필요합니다.

2.2.2. 디지털 코딩

개별 정보를 디지털 방식으로 인코딩하는 경우 전위 및 펄스 코드가 사용됩니다.

전위 코드에서는 신호의 전위 값만 논리 1과 0을 나타내는 데 사용되며 완전한 펄스를 형성하는 해당 드롭은 고려되지 않습니다. 펄스 코드를 사용하면 이진 데이터를 특정 극성의 펄스 또는 펄스의 일부(특정 방향의 전위차)로 나타낼 수 있습니다.

디지털 코딩 방법에 대한 요구 사항

직사각형 펄스를 사용하여 개별 정보를 전송하는 경우 여러 목표를 동시에 달성하는 코딩 방법을 선택해야 합니다.

동일한 비트 전송률에서 결과 신호의 스펙트럼 폭이 가장 작았습니다.

송신기와 수신기 간의 동기화 제공

실수를 인식하는 능력을 가지고 있습니다.

구현 비용이 저렴했습니다.

136 2장 이산 데이터 전송의 기본

더 좁은 신호 스펙트럼을 사용하면 동일한 라인(동일한 대역폭 사용)이 더 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 또한 신호 스펙트럼에는 일정한 성분이 없다는 요구 사항이 적용되는 경우가 많습니다. 직류송신기와 수신기 사이. 특히, 다양한 변압기 회로의 사용 갈바닉 절연직류의 통과를 방지합니다.

수신기가 통신 회선에서 새로운 정보를 읽어야 하는 시점을 정확히 알 수 있도록 송신기와 수신기의 동기화가 필요합니다. 이 문제는 컴퓨터 내부 장치 간, 컴퓨터와 프린터 간 등 밀접하게 위치한 장치 간에 데이터를 교환할 때보다 네트워크에서 해결하기가 더 어렵습니다. ~에 짧은 거리별도의 클록 통신 라인을 기반으로 한 방식이 잘 작동하므로(그림 2.15) 클록 펄스가 도착하는 순간에만 데이터 라인에서 정보가 제거됩니다. 네트워크에서 이 방식을 사용하면 케이블 도체 특성의 이질성으로 인해 어려움이 발생합니다. 장거리에 걸쳐 고르지 못한 신호 전파 속도로 인해 클럭 펄스가 너무 늦게 도착하거나 해당 데이터 신호보다 먼저 도착하여 데이터 비트를 건너뛰거나 다시 읽을 수 있습니다. 네트워크가 클록 펄스 사용을 거부하는 또 다른 이유는 값비싼 케이블의 도체를 절약하기 위해서입니다.

따라서 네트워크는 소위 자체 동기화 코드,그 신호는 다음 비트(또는 코드가 2개 이상의 신호 상태에 초점을 맞춘 경우 여러 비트)를 인식해야 하는 시점을 송신기에 대한 명령을 전달합니다. 신호의 급격한 변화(소위 에지)는 수신기와 송신기를 동기화하는 데 좋은 표시 역할을 할 수 있습니다.

정현파를 반송파 신호로 사용하는 경우 결과 코드는 자체 동기화 특성을 갖습니다. 반송파 주파수의 진폭을 변경하면 수신기가 입력 코드가 나타나는 순간을 결정할 수 있기 때문입니다.

왜곡된 데이터의 인식 및 수정은 물리적 계층을 사용하여 수행하기 어렵기 때문에 대부분의 경우 이 작업은 채널, 네트워크, 전송 또는 애플리케이션과 같은 상위 프로토콜에 의해 수행됩니다. 반면, 물리 계층의 오류 인식은 수신자가 프레임이 버퍼에 완전히 배치될 때까지 기다리지 않고 프레임 내 오류 비트를 인식하면 즉시 폐기하므로 시간이 절약됩니다.

인코딩 방법에 대한 요구 사항은 서로 모순되므로 아래에서 설명하는 각 인기 있는 디지털 인코딩 방법은 다른 방법에 비해 고유한 장점과 단점이 있습니다.

______________________________2.2. 물리적 수준에서 개별 데이터를 전송하는 방법 _______137

0으로 돌아가지 않는 잠재적인 코드

그림에서. 2.16, 이전에 언급한 인코딩이라고도 하는 잠재적인 인코딩 방법을 보여줍니다. 0으로 돌아가지 않고(Non Return to Zero, NRZ).성은 일련의 1을 전송할 때 신호가 클록 사이클 동안 0으로 돌아오지 않는다는 사실을 반영합니다(아래에서 볼 수 있듯이 다른 인코딩 방법에서는 이 경우 0으로 돌아갑니다). NRZ 방법은 구현하기 쉽고 오류 인식이 우수하지만(두 가지 서로 다른 잠재력으로 인해) 자체 동기화 특성이 없습니다. 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 라인의 신호는 변경되지 않으므로 수신기는 입력 신호에서 데이터를 다시 읽어야 하는 순간을 결정할 수 없습니다. 고정밀 클록 생성기를 사용하더라도 두 생성기의 주파수가 완전히 동일하지 않기 때문에 수신기는 데이터 수집 순간에 실수를 할 수 있습니다. 따라서 높은 데이터 속도와 1 또는 0의 긴 시퀀스에서 작은 클록 불일치로 인해 전체 클록 사이클의 오류가 발생하고 그에 따라 잘못된 비트 값이 읽힐 수 있습니다.

NRZ 방법의 또 다른 심각한 단점은 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 0에 접근하는 저주파 성분이 존재한다는 것입니다. 이로 인해 많은 의사소통 채널이 제공되지 않습니다.

138 2장 이산 데이터 전송의 기본

수신기와 소스 사이에 직접적인 갈바닉 연결을 제공하는 제품은 이러한 유형의 코딩을 지원하지 않습니다. 결과적으로 순수한 형태의 NRZ 코드는 네트워크에서 사용되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 NRZ 코드의 잘못된 자체 동기화와 상수 구성 요소의 존재를 모두 제거하는 다양한 수정이 사용되었습니다. 개선할 가치가 있는 NRZ 코드의 매력은 이전 섹션에서 설명한 것처럼 N/2Hz와 동일한 상당히 낮은 기본 주파수 fo입니다. 맨체스터와 같은 다른 인코딩 방법에서는 기본 고조파의 주파수가 더 높습니다.

대체 반전을 이용한 양극성 코딩 방법

NRZ 방법의 수정 중 하나는 다음과 같습니다. 대체 반전을 사용한 양극 코딩(Bipole Alternate Mark Inversion, AMI).이 방법에서는 (그림 2.16, 6) 세 가지 전위 레벨(음수, 0, 양수)이 사용됩니다. 논리적 0을 인코딩하기 위해 0 전위가 사용되며 논리적 1은 양의 전위 또는 음의 전위로 인코딩되며, 각각의 새로운 단위의 전위는 이전 단위의 전위와 반대입니다.

AMI 코드는 NRZ 코드에 내재된 DC 및 자체 동기화 문제를 부분적으로 제거합니다. 이는 긴 시퀀스를 전송할 때 발생합니다. 이러한 경우 라인의 신호는 NRZ 코드와 동일한 스펙트럼을 갖는 반대 편파 펄스 시퀀스로, 0과 1이 교대로 전송됩니다. 즉, 상수 성분이 없고 N/2Hz의 기본 고조파가 있습니다(여기서 N은 데이터 전송의 비트 전송률입니다. 0의 긴 시퀀스는 NRZ 코드와 마찬가지로 AMI 코드에도 위험합니다. 신호는 진폭이 0인 일정한 전위로 변질됩니다. 따라서 작업이 단순화되더라도 AMI 코드는 추가 개선이 필요합니다. 남은 것은 일련의 0을 처리하는 것뿐입니다.

일반적으로 라인의 다양한 비트 조합에 대해 AMI 코드를 사용하면 NRZ 코드보다 신호 스펙트럼이 더 좁아지고 따라서 더 높아집니다. 대역폭윤곽. 예를 들어, 1과 0이 교대로 전송될 때 기본 고조파 fo는 N/4Hz의 주파수를 갖습니다. AMI 코드는 잘못된 신호를 인식하는 몇 가지 기능도 제공합니다. 따라서 신호 극성의 엄격한 교대를 위반하면 잘못된 펄스가 발생하거나 라인에서 올바른 펄스가 사라짐을 나타냅니다. 극성이 잘못된 신호를 호출합니다. 금지된 신호(신호 위반).

AMI 코드는 회선에서 2개가 아닌 3개의 신호 레벨을 사용합니다. 추가 레이어에서는 라인에서 동일한 비트 충실도를 제공하기 위해 약 3dB의 송신기 전력 증가가 필요합니다. 이는 두 가지 상태만 구별하는 코드에 비해 여러 신호 상태를 갖는 코드의 일반적인 단점입니다.

반전이 가능한 잠재적 코드

AMI와 유사한 코드가 있지만 신호 수준이 두 개만 있습니다. 0을 전송하면 이전 주기에 설정된 전위를 전송하고(즉, 변경하지 않음), 1을 전송하면 반대의 전위로 반전됩니다. 이 코드는 반전이 가능한 잠재적 코드

2.2. 물리적 수준에서 이산 데이터를 전송하는 방법 139

(반전된 경우에는 0으로 돌아가지 않음, NRZI).이 코드는 빛과 어둠이라는 두 가지 신호 상태가 일관되게 인식되는 광케이블과 같이 세 번째 신호 레벨을 사용하는 것이 매우 바람직하지 않은 경우에 편리합니다. AMI 및 NRZI와 같은 잠재적인 코드를 개선하기 위해 두 가지 방법이 사용됩니다. 첫 번째 방법은 논리적 비트를 포함하는 중복 비트를 소스 코드에 추가하는 것입니다. 분명히 이 경우 긴 0 시퀀스가 중단되고 코드는 전송된 모든 데이터에 대해 자체 동기화됩니다. 상수 성분도 사라지며 이는 신호 스펙트럼이 더욱 좁아진다는 것을 의미합니다. 그러나 이 방법은 중복된 사용자 정보 단위를 전달하지 않기 때문에 회선의 가용 용량을 감소시킵니다. 또 다른 방법은 선에 1과 0이 나타날 확률이 가까워지도록 초기 정보를 예비적으로 "혼합"하는 것입니다. 이러한 작업을 수행하는 장치나 블록을 이라고 합니다. 스크램블러(스크램블 - 덤프, 무질서한 조립). 스크램블링을 할 때는 잘 알려진 알고리즘을 사용하므로 수신자는 이진 데이터를 수신하여 이를 다음으로 전송합니다. 디스크램블러,이는 원래의 비트 시퀀스를 복원합니다. 이 경우 초과 비트는 회선을 통해 전송되지 않습니다. 두 방법 모두 라인의 신호 모양을 결정하지 않기 때문에 물리적 코딩보다는 논리적 코딩을 참조합니다. 이에 대해서는 다음 섹션에서 더 자세히 연구합니다.

양극성 펄스 코드

잠재적 코드 외에도 펄스 코드는 데이터가 전체 펄스 또는 그 일부(에지)로 표시되는 네트워크에서 사용됩니다. 이 접근 방식의 가장 간단한 경우는 다음과 같습니다. 양극성 펄스 코드,하나는 한 극성의 펄스로 표시되고 다른 극성의 펄스는 0으로 표시됩니다 (그림 2.16, V).각 펄스는 반 비트 동안 지속됩니다. 이러한 코드는 뛰어난 자체 동기화 속성을 갖고 있지만, 예를 들어 1이나 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 상수 구성요소가 존재할 수 있습니다. 또한 그 스펙트럼은 잠재적인 코드의 스펙트럼보다 넓습니다. 따라서 모두 0 또는 1을 전송할 때 코드의 기본 고조파 주파수는 NHz와 같습니다. 이는 NRZ 코드의 기본 고조파보다 2배 더 높고 AMI 코드의 기본 고조파보다 4배 더 높습니다. 1과 0을 교대로 전송할 때. 스펙트럼이 너무 넓기 때문에 양극성 펄스 코드는 거의 사용되지 않습니다.

맨체스터 코드

안에 로컬 네트워크최근까지 가장 일반적인 코딩 방법은 소위 말하는 코딩 방법이었습니다. 맨체스터 코드(그림 2.16, d). 이더넷 및 토큰링 기술에 사용됩니다.

맨체스터 코드는 전위차, 즉 펄스의 가장자리를 사용하여 1과 0을 인코딩합니다. 맨체스터 인코딩을 사용하면 각 측정값이 두 부분으로 나뉩니다. 정보는 각 클록 주기 중간에 발생하는 잠재적인 하락으로 인코딩됩니다. 1은 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨까지의 에지로 인코딩되고, 0은 역방향 에지에 의해 인코딩됩니다. 여러 개의 1 또는 0을 연속해서 표시해야 하는 경우 각 클록 사이클이 시작될 때 오버헤드 신호 강하가 발생할 수 있습니다. 1비트의 데이터를 전송하는 클록 주기마다 신호가 적어도 한 번씩 변경되므로 맨체스터 코드는 좋은 특성을 갖습니다.

140 2장 이산 데이터 전송의 기본 _____________________________________________

자체 동기화 속성. 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스의 대역폭보다 좁습니다. 또한 DC 성분이 없으며 최악의 경우(1 또는 0의 시퀀스를 전송할 때)의 기본 고조파는 NHz의 주파수를 가지며 최상의 경우(1과 0을 교대로 전송할 때)는 N과 같습니다. / AMI 또는 NRZ와 같은 2Hz 평균적으로 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스 코드의 대역폭보다 1.5배 더 좁고 기본 고조파는 3N/4 값 근처에서 변동합니다. 맨체스터 코드는 양극성 펄스 코드에 비해 또 다른 장점이 있습니다. 후자는 데이터 전송에 세 가지 신호 레벨을 사용하는 반면 맨체스터는 두 가지 신호 레벨을 사용합니다.

잠재적 코드 2B1Q

그림에서. 2.16, 디데이터 인코딩을 위한 4가지 신호 레벨이 있는 잠재적인 코드를 보여줍니다. 이것은 코드입니다 2×1Q그 이름은 그 본질을 반영합니다. 매 2비트(2B)는 4가지 상태(1Q)를 갖는 신호에 의해 하나의 클록 사이클에 전송됩니다. 비트 쌍 00은 -2.5V의 전위에 해당하고, 비트 쌍 01은 -0.833V의 전위에 해당하고, 쌍 I은 +0.833V의 전위에 해당하고, 쌍 10은 +2.5V의 전위에 해당합니다. 이 코딩을 사용하면 방법에서는 동일한 비트 쌍의 긴 시퀀스를 처리하기 위해 추가 조치가 필요합니다. 이 경우 신호가 상수 구성 요소로 바뀌기 때문입니다. 비트의 랜덤 인터리빙을 사용하면 신호 스펙트럼이 NRZ 코드보다 두 배 더 좁습니다. 동일한 비트 전송률에서 클럭 지속 시간이 두 배가 되기 때문입니다. 따라서 2B1Q 코드를 사용하면 AMI 또는 NRZI 코드를 사용하는 것보다 두 배 빠른 속도로 동일한 회선을 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 이를 구현하려면 간섭 배경에 대해 수신기가 4가지 레벨을 명확하게 구분할 수 있도록 송신기 전력이 더 높아야 합니다.

2.2.3. 논리 코딩

논리 코딩은 AMI, NRZI 또는 2Q1B와 같은 잠재적인 코드를 개선하는 데 사용됩니다. 논리 코딩은 일정한 전위로 이어지는 긴 비트 시퀀스를 산재된 비트 시퀀스로 대체해야 합니다. 위에서 언급했듯이 논리 코딩은 중복 코드와 스크램블링이라는 두 가지 방법으로 특징 지어집니다.

중복 코드

중복 코드원래의 비트 시퀀스를 기호라고 불리는 덩어리로 나누는 것을 기반으로 합니다. 그런 다음 각 원본 문자는 원본보다 비트가 더 많은 새 문자로 대체됩니다. 예를 들어, FDDI 및 고속 이더넷 기술에 사용되는 4V/5V 논리 코드는 원래의 4비트 기호를 5비트 기호로 대체합니다. 결과 기호에는 중복 비트가 포함되어 있으므로 해당 기호의 총 비트 조합 수가 원래 기호보다 많습니다. 따라서 4B/5B 코드에서 결과 기호는 32비트 조합을 포함할 수 있지만 원래 기호에는 16비트 조합만 포함됩니다. 따라서 결과 코드에서는 많은 수의 0을 포함하지 않는 16개의 조합을 선택할 수 있습니다. 나머지를 세어보세요 금지 코드(코드 위반).상수 구성 요소를 제거하고 코드에 자체 동기화 속성을 제공하는 것 외에도 중복 코드를 사용하면

2.2. 물리적 수준에서 이산 데이터를 전송하는 방법 141

수신기는 손상된 비트를 인식할 수 있습니다. 수신기가 불법 코드를 수신하면 신호가 라인에서 왜곡되었음을 의미합니다.

소스 코드와 결과 코드 4B/5B 간의 대응 관계는 아래에 나와 있습니다.

그런 다음 4B/5B 코드는 긴 0 시퀀스에만 민감한 잠재적인 인코딩 방법 중 하나를 사용하는 물리적 인코딩을 사용하여 회선을 통해 전송됩니다. 5비트 길이의 4B/5B 코드 기호는 결합 방법에 관계없이 행에 세 개 이상의 0이 라인에 나타날 수 없음을 보장합니다.

코드 이름의 문자 B는 기본 신호에 영어 이진법의 이진법이라는 두 가지 상태가 있음을 의미합니다. 또한 3가지 신호 상태를 갖는 코드도 있습니다. 예를 들어 8B/6T 코드에는 8비트의 소스 정보를 인코딩하기 위해 6개 신호의 코드가 사용되며 각각은 3가지 상태를 갖습니다. 8B/6T 코드의 중복성은 4B/5B 코드의 중복보다 높습니다. 왜냐하면 256개의 소스 코드에 대해 3 6 =729개의 결과 기호가 있기 때문입니다.

조회 테이블을 사용하는 것은 매우 간단한 작업이므로 이 접근 방식은 네트워크 어댑터와 스위치 및 라우터의 인터페이스 블록을 복잡하게 만들지 않습니다.

주어진 라인 용량을 보장하려면 중복 코드를 사용하는 송신기가 증가된 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 따라서 4B/5B 코드를 100Mb/s의 속도로 전송하려면 송신기가 125MHz의 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 이 경우, 순수하고 중복되지 않은 코드가 라인을 따라 전송되는 경우에 비해 라인의 신호 스펙트럼이 확장됩니다. 그럼에도 불구하고 중복 가능성 코드의 스펙트럼은 맨체스터 코드의 스펙트럼보다 좁은 것으로 밝혀졌습니다. 이는 논리적 코딩의 추가 단계와 증가된 클럭 주파수에서 수신기 및 송신기의 작동을 정당화합니다.

스크램블링

잠재적인 코드를 사용하여 라인에 데이터를 전달하기 전에 스크램블러로 데이터를 섞는 것은 논리적 인코딩의 또 다른 방법입니다.

스크램블링 방법은 비트를 기반으로 결과 코드의 비트 계산으로 구성됩니다. 소스 코드이전 클록 사이클에서 수신된 결과 코드 비트. 예를 들어, 스크램블러는 다음 관계를 구현할 수 있습니다.

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

여기서 bi는 스크램블러의 i번째 클록 사이클에서 수신된 결과 코드의 이진수이고, ai는 i번째 클록 사이클에서 수신된 소스 코드의 이진수입니다.

142 2장 이산 데이터 전송의 기본

스크램블러 입력, B^3 및 B t .5 - 현재 클록 사이클보다 각각 3 및 5 클록 사이클 빠른 스크램블러의 이전 사이클에서 얻은 결과 코드의 이진수, 0 - 배타적 OR 연산(추가 모듈로 2) .

예를 들어 원래 시퀀스 110110000001의 경우 스크램블러는 다음 결과 코드를 제공합니다.

bi = ai - 1(아직 필요한 이전 숫자가 없기 때문에 결과 코드의 처음 세 자리는 원래 코드와 일치합니다)

따라서 스크램블러의 출력은 소스 코드에 있는 6개의 0 시퀀스를 포함하지 않는 시퀀스 110001101111이 됩니다.

결과 시퀀스를 수신한 후 수신기는 이를 디스크램블러로 전송하고, 디스크램블러는 역관계를 기반으로 원래 시퀀스를 복원합니다.

다양한 스크램블링 알고리즘은 결과 코드 숫자를 제공하는 용어 수와 용어 간의 이동이 다릅니다. 그래서, ISDN 네트워크네트워크에서 가입자로 데이터를 전송할 때 5 및 23 위치 이동 변환이 사용되며, 가입자에서 네트워크로 데이터를 전송할 때 18 및 23 위치 이동 변환이 사용됩니다.

더있다 간단한 방법스크램블링으로도 분류되는 일련의 유닛 전투.

양극성 AMI 코드를 개선하기 위해 불법 문자로 0의 시퀀스를 인위적으로 왜곡하는 두 가지 방법이 사용됩니다.

그림에서. 그림 2.17은 B8ZS(8-0 대체 양극성) 방법과 HDB3(고밀도 양극 3-0) 방법을 사용하여 AMI 코드를 조정하는 방법을 보여줍니다. 소스 코드는 두 개의 긴 0 시퀀스로 구성됩니다. 첫 번째 경우는 8부터, 두 번째 경우는 5부터입니다.

B8ZS 코드는 8개의 0으로 구성된 시퀀스만 수정합니다. 이를 위해 처음 3개의 0 뒤에 나머지 5개의 0 대신 V-1*-0-V-1*이라는 5개의 숫자를 삽입합니다. 여기서 V는 주어진 극성주기 동안 금지된 단위신호, 즉 이전 단위의 극성이 바뀌지 않는 신호를 나타내고, 1*은 올바른 극성의 단위신호이며, 별표는

2.2. 물리적 레벨에서 이산 데이터를 전송하는 방법 143

사실 이 주기의 소스 코드에는 단위가 아니라 0이 있었습니다. 결과적으로 8클럭 사이클에서 수신기는 2개의 왜곡을 관찰합니다. 이는 회선 잡음이나 기타 전송 오류로 인해 발생할 가능성이 거의 없습니다. 따라서 수신자는 이러한 위반을 8개의 연속 0의 인코딩으로 간주하고 수신 후 이를 원래의 8개 0으로 대체합니다. B8ZS 코드는 모든 이진수 시퀀스에 대해 상수 구성 요소가 0이 되는 방식으로 구성됩니다.

HDB3 코드는 원래 시퀀스에서 4개의 연속된 0을 수정합니다. HDB3 코드 생성 규칙은 B8ZS 코드보다 더 복잡합니다. 4개의 0은 4개의 신호로 대체되며, 여기에는 하나의 V 신호가 있습니다. DC 성분을 억제하기 위해 V 신호의 극성은 연속적으로 교체됩니다. 또한 교체를 위해 2가지 패턴의 4주기 코드가 사용됩니다. 교체 전 소스 코드에 홀수 개의 단위가 포함되어 있으면 OOOV 시퀀스가 사용되며, 단위 수가 짝수이면 시퀀스 1*OOV가 사용됩니다.

개선된 후보 코드는 전송된 데이터에서 발생하는 1과 0의 시퀀스에 대해 상당히 좁은 대역폭을 갖습니다. 그림에서. 그림 2.18은 임의의 데이터를 전송할 때 얻은 서로 다른 코드의 신호 스펙트럼을 보여줍니다. 여기서 소스 코드의 0과 1의 다양한 조합이 동일하게 가능합니다. 그래프를 그릴 때 스펙트럼은 가능한 모든 초기 시퀀스 세트에 대해 평균을 냈습니다. 당연히 결과 코드는 0과 1의 분포가 다를 수 있습니다. 그림에서. 2.18은 잠재적인 NRZ 코드가 한 가지 단점이 있는 좋은 스펙트럼을 가지고 있음을 보여줍니다. 즉, 일정한 구성 요소가 있다는 것입니다. 로직 코딩으로 전위에서 얻은 코드는 클럭 주파수를 높여도 맨체스터보다 스펙트럼이 더 좁습니다(그림에서 4B/5B 코드의 스펙트럼은 B8ZS 코드와 거의 일치해야 하지만 시프트됩니다).

144 2장 이산 데이터 전송의 기본

다른 코드에 비해 클럭 주파수가 1/4 증가하기 때문에 더 높은 주파수 영역으로 이동합니다. 이는 잠재적으로 중복되고 뒤섞인 코드의 사용을 설명합니다. 현대 기술, 맨체스터 및 양극성 펄스 코딩 대신 FDDI, 고속 이더넷, 기가비트 이더넷, ISDN 등과 같은.

2.2.4. 아날로그 신호의 이산 변조

네트워크 기술 개발의 주요 추세 중 하나는 하나의 네트워크에서 개별 데이터와 아날로그 데이터를 모두 전송하는 것입니다. 개별 데이터의 소스는 컴퓨터 및 기타 컴퓨팅 장치이며, 아날로그 데이터의 소스는 전화, 비디오 카메라, 오디오 및 비디오 재생 장비와 같은 장치입니다. 영토 네트워크에서 이 문제를 해결하는 초기 단계에서는 모든 유형의 데이터가 아날로그 형식으로 전송되었으며, 본질적으로 개별적인 컴퓨터 데이터는 모뎀을 사용하여 아날로그 형식으로 변환되었습니다.

그러나 아날로그 데이터를 수집하고 전송하는 기술이 발달하면서 이를 아날로그 형태로 전송해도 전송 중에 크게 왜곡된 데이터가 있으면 회선 반대편에서 수신되는 데이터의 품질이 향상되지 않는다는 것이 분명해졌습니다. 아날로그 신호 자체는 왜곡이 발생했다는 표시나 이를 수정하는 방법을 제공하지 않습니다. 왜냐하면 신호 형태는 수신기에서 감지한 형태를 포함하여 무엇이든 될 수 있기 때문입니다. 라인, 특히 영토 라인의 품질을 향상하려면 엄청난 노력과 투자가 필요합니다. 따라서 소리와 영상을 기록하고 전송하는 아날로그 기술은 디지털 기술로 대체되었습니다. 이 기술은 원래의 시간 연속 아날로그 프로세스의 소위 이산 변조를 사용합니다.

이산 변조 방법은 진폭과 시간 모두에서 연속 프로세스의 샘플링을 기반으로 합니다(그림 2.19). 예제를 사용하여 스파크 변조의 원리를 살펴 보겠습니다. 펄스 코드 변조, PCM(Pulse Amplitude Modulation, PAM),디지털 전화에서 널리 사용되는 것입니다.

원래 연속 함수의 진폭은 주어진 기간에 따라 측정됩니다. 이로 인해 시간에 따른 이산화가 발생합니다. 그런 다음 각 측정값은 특정 비트 깊이의 이진수로 표시됩니다. 이는 함수 값에 의한 이산화를 의미합니다. 가능한 진폭 값의 연속 집합은 해당 값의 이산 집합으로 대체됩니다. 유사한 기능을 수행하는 장치를 이라고 합니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC).그 후, 측정값은 1과 0의 시퀀스 형태로 통신 채널을 통해 전송됩니다. 이 경우 초기 이산정보를 전송하는 경우와 동일한 코딩 방식, 즉 B8ZS 또는 2B1Q 코드를 기반으로 한 방식을 사용한다.

라인의 수신 측에서는 코드가 원래의 비트 시퀀스로 변환되고 특수 장비인 디지털-아날로그 변환기(DAC),연속 신호의 디지털화된 진폭을 복조하여 원래의 연속 시간 함수를 복원합니다.

이산 변조는 다음을 기반으로 합니다. Nyquist-Kotelnikov 매핑 이론.이 이론에 따르면, 시간 이산 값의 시퀀스로 제공되는 아날로그 연속 함수는 샘플링 속도가 원래 함수의 최고 고조파 스펙트럼 주파수보다 2배 이상 높으면 정확하게 재구성될 수 있습니다.

이 조건이 충족되지 않으면 복원된 기능은 원래 기능과 크게 달라집니다.

아날로그 정보를 기록, 재생 및 전송하는 디지털 방법의 장점은 매체에서 읽거나 통신 회선을 통해 수신된 데이터의 정확성을 제어할 수 있다는 것입니다. 이를 위해 컴퓨터 데이터에 사용되는 것과 동일한 방법을 사용할 수 있습니다(아래에서 자세히 설명함). 체크섬, 왜곡된 프레임의 재전송, 자체 수정 코드 적용.

고품질 음성 전송을 위해 PCM 방식은 8000Hz의 소리 진동 진폭의 양자화 주파수를 사용합니다. 이는 아날로그 전화 통신에서 음성 전송을 위해 300 ~ 3400Hz 범위가 선택되어 대화 상대의 모든 기본 고조파를 충분한 품질로 전달하기 때문입니다. 에 따르면 나이퀴스트-코텔트코프 정리고품질 음성 전송을 위해

146 2장 이산 데이터 전송의 기본

연속 신호의 가장 높은 고조파의 두 배, 즉 2 x 3400 = 6800Hz인 샘플링 주파수를 선택하는 것으로 충분합니다. 실제로 선택된 8000Hz의 샘플링 속도는 어느 정도 품질 여유를 제공합니다. PCM 방법은 일반적으로 7비트 또는 8비트의 코드를 사용하여 단일 샘플의 진폭을 나타냅니다. 따라서 이는 127 또는 256개의 사운드 신호 그라데이션을 제공하며 이는 고품질 음성 전송에 매우 충분합니다. PCM 방법을 사용하는 경우 단일 음성 채널에는 각 샘플이 표현하는 비트 수에 따라 56 또는 64Kbps의 처리량이 필요합니다. 이러한 목적으로 사용하는 경우

7비트이면 측정 전송 주파수가 8000Hz인 경우 다음을 얻습니다.

8000 x 7 = 56000bps 또는 56Kbps; 8비트의 경우:

8000 x 8 - 64000bps 또는 64Kbps.

표준은 디지털 채널 64Kbps라고도 함 디지털 전화 네트워크의 기본 채널.

이산 형태의 연속 신호를 전송하려면 네트워크가 인접한 측정 간에 125μs(샘플링 주파수 8000Hz의 샘플링 주파수에 해당)의 시간 간격을 엄격하게 준수해야 합니다. 즉, 네트워크 노드 간의 동기 데이터 전송이 필요합니다. 도착하는 측정값의 동기화가 유지되지 않으면 원래 신호가 잘못 복원되어 디지털 네트워크를 통해 전송되는 음성, 이미지 또는 기타 멀티미디어 정보가 왜곡됩니다. 따라서 10ms의 동기화 왜곡은 "에코" 효과로 이어질 수 있으며, 200ms의 측정 간 이동은 음성 인식 손실로 이어질 수 있습니다. 동시에 한 측정의 손실은 다른 측정 간의 동기화를 유지하면서 재생되는 사운드에 사실상 영향을 미치지 않습니다. 이는 물리적 신호의 관성 특성을 기반으로 하는 디지털-아날로그 변환기의 평활화 장치로 인해 발생합니다. 소리 진동의 진폭은 즉시 큰 폭으로 변경될 수 없습니다.

DAC 이후의 신호 품질은 입력에 도달하는 측정의 동기화뿐만 아니라 이러한 측정 진폭의 샘플링 오류에도 영향을 받습니다.

Nyquist-Kotelnikov 정리의 8에서는 함수의 진폭이 정확하게 측정된다고 가정합니다. 동시에 이를 저장하기 위해 제한된 비트 용량을 가진 이진수를 사용하면 이러한 진폭이 다소 왜곡됩니다. 이에 따라 재구성된 연속 신호가 왜곡되는데, 이를 샘플링 노이즈(진폭)라고 합니다.

4비트 또는 2비트 숫자 시퀀스와 같이 보다 간결한 형태로 음성 측정을 나타낼 수 있는 다른 개별 변조 기술이 있습니다. 이 경우 하나의 음성 채널에는 더 적은 대역폭(예: 32Kbps, 16Kbps 또는 그 이하)이 필요합니다. 1985년부터 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)이라는 CCITT 음성 코딩 표준이 사용되었습니다. ADPCM 코드는 네트워크를 통해 전송되는 연속적인 음성 측정 간의 차이를 찾는 것을 기반으로 합니다. ADPCM 코드는 4비트를 사용하여 하나의 차이를 저장하고 32Kbps로 음성을 전송합니다. 더 현대적인 방법선형 예측 코딩(LPC)은 원래 함수를 더 드물게 샘플링하지만 신호 진폭 변화의 방향을 예측하는 방법을 사용합니다. 이 방법을 사용하면 음성 전송 속도를 9600bps로 줄일 수 있습니다.

2.2. 물리적 수준에서 이산 데이터를 전송하는 방법 147

디지털 형식으로 제공되는 연속 데이터는 컴퓨터 네트워크를 통해 쉽게 전송할 수 있습니다. 이렇게 하려면 일부 표준 네트워크 기술의 프레임에 여러 측정값을 배치하고 프레임에 올바른 대상 주소를 제공하고 이를 수신자에게 보내는 것으로 충분합니다. 수신자는 프레임에서 측정값을 추출하여 양자화 주파수(음성의 경우 8000Hz 주파수)로 디지털-아날로그 변환기에 제출해야 합니다. 음성 측정이 포함된 다음 프레임이 도착하면 작업을 반복해야 합니다. 프레임이 충분히 동기적으로 도착하면 음성 품질이 상당히 높아질 수 있습니다. 그러나 우리가 이미 알고 있듯이 컴퓨터 네트워크의 프레임은 최종 노드(공유 매체에 대한 액세스를 기다리는 동안)와 중간 통신 장치(브리지, 스위치 및 라우터) 모두에서 지연될 수 있습니다. 따라서 다음을 통해 디지털 방식으로 전송될 때의 음성 품질은 컴퓨터 네트워크일반적으로 낮습니다. 디지털화된 연속 신호(음성, 이미지)의 고품질 전송을 위해 오늘날 ISDN, ATM 및 네트워크와 같은 특수 디지털 네트워크가 사용됩니다. 디지털 텔레비전. 다만, 사내이전의 경우 전화 대화오늘날에는 프레임 전송 지연이 허용 가능한 한도 내에 있는 프레임 릴레이 네트워크가 일반적입니다.

2.2.5. 비동기식 및 동기식 전송

물리계층에서 데이터를 교환할 때 정보의 단위는 비트이므로 물리계층에서는 항상 수신자와 송신자 간의 비트 동기화를 유지한다.

데이터 링크 계층은 데이터 프레임에서 작동하며 수신기와 송신기 간의 프레임 수준 동기화를 제공합니다. 수신자의 책임에는 프레임의 첫 번째 바이트의 시작을 인식하고, 프레임 필드의 경계를 인식하고, 프레임의 끝을 인식하는 것이 포함됩니다.

일반적으로 전송기와 수신기가 안정적인 정보 교환을 보장할 수 있도록 비트와 프레임이라는 두 가지 수준에서 동기화를 보장하는 것으로 충분합니다. 그러나 언제 품질이 좋지장비 비용을 줄이고 데이터 전송의 신뢰성을 높이기 위해 통신 회선(일반적으로 전화 교환 채널을 나타냄)에는 바이트 수준에서 추가 동기화 수단이 도입됩니다.

이 작동 모드를 호출합니다. 비동기식또는 시작 멈춤.이 작동 모드를 사용하는 또 다른 이유는 무작위로 데이터 바이트를 생성하는 장치가 있기 때문입니다. 이는 사람이 컴퓨터에서 처리할 데이터를 입력하는 디스플레이 또는 기타 터미널 장치의 키보드가 작동하는 방식입니다.

비동기 모드에서 데이터의 각 바이트에는 특별한 "시작" 및 "중지" 신호가 수반됩니다(그림 2.20, ㅏ).이러한 신호의 목적은 첫째로 수신기에 데이터 도착을 알리고, 둘째로 다음 바이트가 도착하기 전에 수신기에 일부 동기화 관련 기능을 수행할 수 있는 충분한 시간을 제공하는 것입니다. 시작 신호는 1클럭 간격의 지속시간을 가지며 정지 신호는 1, 1.5 또는 2클럭 주기 동안 지속될 수 있으므로 1, 1.5 또는 2비트를 정지 신호로 사용한다고 합니다. , 그러나 이러한 신호는 사용자 비트를 나타내지 않습니다.

설명된 모드는 각 바이트가 이전 바이트의 비트 클럭에 비해 시간이 약간 이동할 수 있기 때문에 비동기식이라고 합니다.

148 2장 이산 데이터 전송의 기본

바이트. 이러한 비동기식 바이트 전송은 수신된 데이터의 정확성에 영향을 미치지 않습니다. 왜냐하면 각 바이트의 시작 부분에서 "시작" 비트로 인해 소스와 수신기의 추가 동기화가 발생하기 때문입니다. 보다 "느슨한" 시간 허용 오차는 비동기식 시스템 장비의 저렴한 비용을 결정합니다.

동기 전송 모드에서는 각 바이트 쌍 사이에 시작-정지 비트가 없습니다. 사용자 데이터는 동기화 바이트 앞에 오는 프레임으로 수집됩니다(그림 2.20, 비).동기 바이트는 수신자에게 데이터 프레임의 도착을 알리는 알려진 코드(예: 0111110)가 포함된 바이트입니다. 이를 수신한 후 수신기는 송신기와 바이트 동기화를 시작해야 합니다. 즉, 프레임의 다음 바이트의 시작을 올바르게 이해해야 합니다. 때로는 수신기와 송신기 사이에 보다 안정적인 동기화를 제공하기 위해 여러 동기화 바이트가 사용됩니다. 긴 프레임을 전송할 때 수신기는 비트 동기화에 문제가 있을 수 있으므로 이 경우 자체 동기화 코드가 사용됩니다.

» 전화 통신에 사용되는 협대역 음성 주파수 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 가장 적합한 방법은 아날로그 변조입니다. 여기서 정현파 반송파는 원래의 이진수 시퀀스로 변조됩니다. 이 작업은 모뎀과 같은 특수 장치에 의해 수행됩니다.

* 저속 데이터 전송의 경우 반송파 정현파의 주파수 변화가 적용됩니다. 고속 모뎀은 4레벨의 반송파 정현파 진폭과 8레벨의 위상을 특징으로 하는 결합 직교 진폭 변조(QAM) 방법을 사용하여 작동합니다. QAM 방식의 가능한 32가지 조합이 모두 데이터 전송에 사용되는 것은 아니며 금지된 조합을 사용하면 왜곡된 데이터를 물리적 수준에서 인식할 수 있습니다.

* 광대역 통신 채널에서는 데이터가 다양한 수준의 일정한 신호 전위 또는 펄스 또는 그 전면의 극성으로 표시되는 전위 및 펄스 코딩 방법이 사용됩니다.

* 잠재적 코드를 사용할 때 수신기를 송신기와 동기화하는 작업은 특히 중요합니다. 0 또는 1의 긴 시퀀스를 전송할 때 수신기 입력의 신호는 변경되지 않고 수신기가 순간을 결정하기 어렵기 때문입니다. 다음 데이터 비트를 선택하는 것입니다.

___________________________________________2.3. 데이터 링크 계층 전송 방법 _______149

* 가장 간단한 잠재적 코드는 NRZ(Non-return-to-zero) 코드이지만 자체 클록킹이 아니며 DC 구성 요소를 생성합니다.

» 가장 널리 사용되는 펄스 코드는 맨체스터 코드로, 각 클록 사이클 중간에 신호 강하 방향에 따라 정보가 전달됩니다. 맨체스터 코드는 이더넷 및 토큰링 기술에 사용됩니다.

» 잠재적인 NRZ 코드의 속성을 개선하기 위해 긴 0 시퀀스를 제거하는 논리적 코딩 기술이 사용됩니다. 이러한 방법은 다음을 기반으로 합니다.

소스 데이터에 중복 비트 도입(4B/5B 유형 코드)

소스 데이터의 스크램블링(2B1Q 유형 코드)

» 개선된 전위 코드는 펄스 코드에 비해 스펙트럼이 더 좁기 때문에 FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet 등의 고속 기술에 사용됩니다.

물리적레이어는 원시 비트의 실제 전송을 처리합니다.

통신 채널.

컴퓨터 네트워크에서 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로의 데이터 전송은 비트 단위로 순차적으로 수행됩니다. 물리적으로 데이터 비트는 아날로그 또는 디지털 신호 형태로 데이터 링크를 통해 전송됩니다.

컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전송하는 데 사용되는 일련의 수단(통신 회선, 데이터 전송 및 수신 장비)을 데이터 전송 채널이라고 합니다. 전송되는 정보의 형태에 따라 데이터 전송 채널은 아날로그(연속)와 디지털(이산)로 나눌 수 있습니다.

데이터 송수신 장비는 이산 형태의 데이터(즉, 이산 전기 신호는 데이터의 1과 0에 해당)로 작동하므로 이를 아날로그 채널을 통해 전송할 때 이산 데이터를 아날로그로 변환(변조)해야 합니다.

이러한 아날로그 데이터를 수신할 때는 역변환(복조)이 필요합니다. 변조/복조 – 변환 프로세스 디지털 정보아날로그 신호로 변환하거나 그 반대로 변환합니다. 변조 중에 정보는 데이터 전송 채널이 잘 전송하는 주파수의 정현파 신호로 표현됩니다.

변조 방법에는 다음이 포함됩니다.

· 진폭 변조;

· 주파수 변조;

· 위상 변조.

디지털 데이터 채널을 통해 개별 신호를 전송할 때 코딩이 사용됩니다.

· 잠재적인;

· 펄스.

따라서 전위 또는 펄스 코딩이 채널에 적용됩니다. 고품질채널이 전송된 신호에 강한 왜곡을 도입하는 경우 정현파 신호를 기반으로 한 변조가 바람직합니다.

일반적으로 변조는 다음에서 사용됩니다. 글로벌 네트워크음성을 아날로그 형식으로 전송하도록 설계된 아날로그 전화선을 통해 데이터를 전송할 때 펄스를 직접 전송하는 데 적합하지 않습니다.

동기화 방법에 따라 데이터 전송 채널 컴퓨터 네트워크동기식과 비동기식으로 나눌 수 있습니다. 송신 데이터 노드가 수신 노드에 일부 신호를 전송하여 수신 노드가 언제 들어오는 데이터 수신을 시작할지 알 수 있도록 동기화가 필요합니다.

동기식 데이터 전송에는 클럭 펄스를 전송하기 위한 추가 통신 라인이 필요합니다. 송신 스테이션에 의한 비트 전송과 수신 스테이션에 의한 비트 수신은 클럭 펄스가 나타나는 순간에 수행됩니다.

비동기 데이터 전송의 경우 추가 통신 회선이 필요하지 않습니다. 이 경우 데이터 전송은 고정된 길이(바이트)의 블록으로 수행됩니다. 동기화는 전송된 바이트 전후에 전송되는 추가 비트(시작 비트 및 정지 비트)에 의해 수행됩니다.

컴퓨터 네트워크 노드 간에 데이터를 교환할 때 세 가지 데이터 전송 방법이 사용됩니다.

단순(단방향) 전송(텔레비전, 라디오);

반이중(정보의 수신/전송이 교대로 수행됨);

이중(양방향), 각 노드는 동시에 데이터(예: 전화 대화)를 전송하고 수신합니다.

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통신 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 두 가지 주요 유형의 물리적 코딩이 사용됩니다. -기반을 둔정현파 반송파 신호이며 일련의 직사각형 펄스를 기반으로 합니다. 첫 번째 방법은 종종 호출됩니다. 조정또는 아날로그 변조,아날로그 신호의 매개변수를 변경하여 인코딩이 수행된다는 사실을 강조합니다. 두 번째 방법은 일반적으로 호출됩니다. 디지털 코딩.이러한 방법은 결과 신호의 스펙트럼 폭과 구현에 필요한 장비의 복잡성이 다릅니다.

현재 원래 아날로그 형식이었던 데이터(음성, 텔레비전 이미지)가 통신 채널을 통해 개별 형식, 즉 일련의 1과 0 형식으로 전송되는 경우가 점점 늘어나고 있습니다. 아날로그 정보를 이산적인 형태로 표현하는 과정을 이산 변조."변조"와 "코딩"이라는 용어는 종종 같은 의미로 사용됩니다.

~에 디지털 코딩전위 및 펄스 코드는 개별 정보에 사용됩니다. 전위 코드에서는 신호의 전위 값만 논리 1과 0을 나타내는 데 사용되며 완전한 펄스를 형성하는 해당 드롭은 고려되지 않습니다. 펄스 코드를 사용하면 특정 극성의 펄스 또는 펄스의 일부(특정 방향의 잠재적 강하)로 이진 데이터를 나타낼 수 있습니다.

직사각형 펄스를 사용하여 개별 정보를 전송하는 경우 다음과 같은 여러 목표를 동시에 달성할 수 있는 코딩 방법을 선택해야 합니다. 동일한 비트 전송률에서 결과 신호의 스펙트럼 폭이 가장 작습니다. 송신기와 수신기 사이에 동기화를 제공합니다.

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네트워크는 소위 자체 동기화 코드,그 신호는 다음 비트(또는 코드가 2개 이상의 신호 상태에 초점을 맞춘 경우 여러 비트)를 인식해야 하는 시점을 송신기에 대한 명령을 전달합니다. 신호의 급격한 변화(소위 에지)는 수신기와 송신기를 동기화하는 데 좋은 표시 역할을 할 수 있습니다. 왜곡된 데이터의 인식 및 수정은 물리적 계층을 사용하여 수행하기 어렵기 때문에 대부분의 경우 이 작업은 채널, 네트워크, 전송 또는 애플리케이션과 같은 상위 프로토콜에 의해 수행됩니다. 반면, 물리적 수준에서 오류를 인식하면 수신자가 프레임이 버퍼에 완전히 배치될 때까지 기다리지 않고 배치 즉시 거부하므로 시간이 절약됩니다. 프레임 내의 잘못된 비트에 대한 지식.

0으로 돌아가지 않는 잠재적인 코드, 인코딩이라고도 불리는 잠재적인 인코딩 방법 0으로 돌아가지 않고 (비 반품 에게 영, NRZ). 성은 일련의 1을 전송할 때 신호가 클록 사이클 동안 0으로 돌아오지 않는다는 사실을 반영합니다(아래에서 볼 수 있듯이 다른 인코딩 방법에서는 이 경우 0으로 돌아갑니다). NRZ 방법은 구현이 간단하고 오류 인식이 우수하지만(두 가지 서로 다른 잠재력으로 인해) 자체 동기화 특성이 없습니다. 1 또는 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 라인의 신호는 변경되지 않으므로 수신기는 입력 신호에서 데이터를 다시 읽어야 하는 순간을 결정할 수 없습니다. 고정밀 클록 생성기를 사용하더라도 두 생성기의 주파수가 완전히 동일하지 않기 때문에 수신기는 데이터 수집 순간에 실수를 할 수 있습니다. 따라서 높은 데이터 속도와 1 또는 0의 긴 시퀀스에서 작은 클록 불일치로 인해 전체 클록 사이클의 오류가 발생하고 그에 따라 잘못된 비트 값이 읽힐 수 있습니다.

대체 반전을 이용한 양극성 코딩 방법. NRZ 방법의 변형 중 하나는 대체 반전을 이용한 양극성 코딩(양극성 번갈아 하는 표시 반전, 아미). 이 방법은 음수, 0, 양수라는 세 가지 잠재적 수준을 사용합니다. 논리적 0을 인코딩하기 위해 0 전위가 사용되며 논리적 1은 양의 전위 또는 음의 전위로 인코딩되며, 각각의 새로운 단위의 전위는 이전 단위의 전위와 반대입니다. 따라서 신호 극성의 엄격한 교대를 위반하면 잘못된 펄스가 발생하거나 라인에서 올바른 펄스가 사라짐을 나타냅니다. 극성이 잘못된 신호를 호출합니다. 금지신호(신호 위반). AMI 코드는 회선에서 2개가 아닌 3개의 신호 레벨을 사용합니다. 추가 레이어에서는 라인에서 동일한 비트 충실도를 제공하기 위해 약 3dB의 송신기 전력 증가가 필요합니다. 이는 두 가지 상태만 구별하는 코드에 비해 여러 신호 상태를 갖는 코드의 일반적인 단점입니다.

반전이 가능한 잠재적인 코드입니다. AMI와 유사한 코드가 있지만 신호 수준이 두 개만 있습니다. 0을 전송하면 이전 주기에 설정된 전위를 전송하고(즉, 변경하지 않음), 1을 전송하면 반대의 전위로 반전됩니다. 이 코드는 한 번에 반전이 가능한 잠재적 코드(비 반품 에게 영 ~와 함께 것들 거꾸로, NRZI). 이 코드는 빛과 어둠이라는 두 가지 신호 상태가 안정적으로 인식되는 광케이블과 같이 세 번째 신호 레벨을 사용하는 것이 매우 바람직하지 않은 경우에 편리합니다.

양극성 펄스 코드잠재적 코드 외에도 펄스 코드는 데이터가 전체 펄스 또는 그 일부(전면)로 표시되는 네트워크에서도 사용됩니다. 이 접근 방식의 가장 간단한 경우는 다음과 같습니다. 양극성 펄스 코드,하나는 한 극성의 펄스로 표시되고 다른 극성은 0으로 표시됩니다. . 각 펄스는 반 비트 동안 지속됩니다. 이러한 코드는 뛰어난 자체 동기화 속성을 갖고 있지만, 예를 들어 1이나 0의 긴 시퀀스를 전송할 때 상수 구성요소가 존재할 수 있습니다. 또한 그 스펙트럼은 잠재적인 코드의 스펙트럼보다 넓습니다. 따라서 모두 0 또는 1을 전송할 때 코드의 기본 고조파 주파수는 NHZ와 동일하며 이는 NRZ 코드의 기본 고조파보다 2배 더 높고 AMI 코드의 기본 고조파보다 4배 더 높습니다. 1과 0을 교대로 전송합니다. 스펙트럼이 너무 넓기 때문에 양극성 펄스 코드는 거의 사용되지 않습니다.

맨체스터 코드.로컬 네트워크에서 최근까지 가장 일반적인 인코딩 방법은 소위 맨체스터 코드.이더넷 및 토큰링 기술에 사용됩니다. 맨체스터 코드는 전위차, 즉 펄스의 가장자리를 사용하여 1과 0을 인코딩합니다. 맨체스터 인코딩을 사용하면 각 측정값이 두 부분으로 나뉩니다. 정보는 각 클록 주기 중간에 발생하는 잠재적인 하락으로 인코딩됩니다. 단위는 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨까지의 에지로 인코딩되고, 0은 역방향 에지에 의해 인코딩됩니다. 여러 개의 1 또는 0을 연속해서 표시해야 하는 경우 각 클록 사이클이 시작될 때 오버헤드 신호 강하가 발생할 수 있습니다. 신호는 하나의 데이터 비트 전송주기마다 최소한 한 번 변경되므로 맨체스터 코드는 자체 동기화 특성이 좋습니다. 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스의 대역폭보다 좁습니다. 평균적으로 맨체스터 코드의 대역폭은 바이폴라 펄스 코드의 대역폭보다 1.5배 더 좁고 기본 고조파는 3N/4 값 근처에서 변동합니다. 맨체스터 코드는 양극성 펄스 코드에 비해 또 다른 장점이 있습니다. 후자는 데이터 전송을 위해 세 가지 신호 레벨을 사용하고 맨체스터는 두 가지 신호 레벨을 사용합니다.

잠재적 코드 2B 1Q. 데이터 인코딩을 위한 4가지 신호 레벨이 있는 잠재적인 코드입니다. 이것은 코드입니다 2 1큐, 그 이름은 그 본질을 반영합니다. 매 2비트(2B)는 4가지 상태(1Q)를 갖는 신호에 의해 하나의 클록 사이클에 전송됩니다. 비트 쌍 00은 -2.5V의 전위에 해당하고, 비트 쌍 01은 -0.833V의 전위에 해당하고, 쌍 11은 +0.833V의 전위에 해당하고, 쌍 10은 +2.5V의 전위에 해당합니다. 이 코딩 방법을 사용하면 동일한 비트 쌍의 긴 시퀀스를 처리하기 위해 추가 조치가 필요합니다. 이 경우 신호가 상수 구성 요소로 바뀌기 때문입니다. 비트를 무작위로 교체하면 신호 스펙트럼이 NRZ 코드보다 두 배 좁아집니다. 동일한 비트 전송률에서 클럭 지속 시간이 두 배가 되기 때문입니다. 따라서 2B 1Q 코드를 사용하면 AMI 또는 NRZI 코드를 사용하는 것보다 두 배 빠른 속도로 동일한 회선을 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 이를 구현하려면 간섭 배경에 대해 수신기가 4가지 레벨을 명확하게 구분할 수 있도록 송신기 전력이 더 높아야 합니다.

논리 코딩로직 코딩은 AMI, NRZI 또는 2Q.1B와 같은 잠재적인 코드를 개선하는 데 사용됩니다. 논리 코딩은 일정한 전위로 이어지는 긴 비트 시퀀스를 산재된 비트 시퀀스로 대체해야 합니다. 위에서 언급했듯이 논리 코딩은 두 가지 방법으로 특징 지어집니다. 중복 코드 및 스크램블링.

중복 코드원래의 비트 시퀀스를 기호라고 불리는 덩어리로 나누는 것을 기반으로 합니다. 그런 다음 각 원본 문자는 원본보다 비트가 더 많은 새 문자로 대체됩니다.

주어진 라인 용량을 보장하려면 중복 코드를 사용하는 송신기가 증가된 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 따라서 4V/5V 코드를 100Mb/s의 속도로 전송하려면 송신기가 125MHz의 클록 주파수에서 작동해야 합니다. 이 경우, 순수하고 중복되지 않은 코드가 라인을 따라 전송되는 경우에 비해 라인의 신호 스펙트럼이 확장됩니다. 그럼에도 불구하고 중복 가능성 코드의 스펙트럼은 맨체스터 코드의 스펙트럼보다 좁은 것으로 밝혀졌습니다. 이는 논리적 코딩의 추가 단계와 증가된 클럭 주파수에서 수신기 및 송신기의 작동을 정당화합니다.

스크램블링. 잠재적인 코드를 사용하여 라인에 데이터를 전달하기 전에 스크램블러로 데이터를 섞는 것은 논리적 인코딩의 또 다른 방법입니다. 스크램블링 방법에는 소스 코드의 비트와 이전 클록 사이클에서 얻은 결과 코드의 비트를 기반으로 결과 코드의 비트별 계산이 포함됩니다. 예를 들어, 스크램블러는 다음 관계를 구현할 수 있습니다.

비동기식 및 동기식 전송

물리계층에서 데이터를 교환할 때 정보의 단위는 비트이므로 물리계층에서는 항상 수신자와 송신자 간의 비트 동기화를 유지한다. 일반적으로 전송기와 수신기가 안정적인 정보 교환을 보장할 수 있도록 비트와 프레임이라는 두 가지 수준에서 동기화를 보장하는 것으로 충분합니다. 그러나 통신 회선의 품질이 좋지 않은 경우(일반적으로 전화 접속 채널에 적용됨) 장비 비용을 줄이고 데이터 전송의 신뢰성을 높이기 위해 바이트 수준에서 추가 동기화 수단이 도입됩니다.

이 작동 모드를 호출합니다. 비동기식또는 시작 멈춤.비동기 모드에서는 데이터의 각 바이트에 특별한 시작 및 중지 신호가 수반됩니다. 이러한 신호의 목적은 첫째로 수신기에 데이터 도착을 알리고, 둘째로 다음 바이트가 도착하기 전에 수신기에 일부 동기화 관련 기능을 수행할 수 있는 충분한 시간을 제공하는 것입니다. 시작 신호는 1클럭 간격의 지속시간을 가지며 정지 신호는 1, 1.5 또는 2클럭 주기 동안 지속될 수 있으므로 1, 1.5 또는 2비트를 정지 신호로 사용한다고 합니다. , 그러나 이러한 신호는 사용자 비트를 나타내지 않습니다.

동기 전송 모드에서는 각 바이트 쌍 사이에 시작-정지 비트가 없습니다. 결론

전화 통신에 사용되는 협대역 음성 주파수 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 가장 적합한 방법은 아날로그 변조입니다. 여기서 정현파 반송파는 원래의 이진수 시퀀스로 변조됩니다. 이 작업은 모뎀과 같은 특수 장치에 의해 수행됩니다.

저속 데이터 전송의 경우 반송파 정현파의 주파수 변화가 사용됩니다. 고속 모뎀은 4레벨의 반송파 정현파 진폭과 8레벨의 위상을 특징으로 하는 QAM(직교 진폭 변조)의 결합 방법을 사용하여 작동합니다. QAM 방식의 가능한 32가지 조합이 모두 데이터 전송에 사용되는 것은 아니며, 금지된 조합을 사용하면 물리적 수준에서 손상된 데이터를 인식할 수 있습니다.

광대역 통신 채널에서는 데이터가 다양한 수준의 일정한 신호 전위 또는 펄스 극성으로 표시되는 전위 및 펄스 코딩 방법이 사용됩니다. 그의앞쪽.

잠재적 코드를 사용할 때 수신기를 송신기와 동기화하는 작업은 특히 중요합니다. 0 또는 1의 긴 시퀀스를 전송할 때 수신기 입력의 신호는 변경되지 않고 수신기가 순간을 결정하기 어렵기 때문입니다. 다음 데이터 비트를 선택합니다.

가장 간단한 잠재적 코드는 NRZ(Non-return-to-zero) 코드이지만 자체 클록킹이 아니며 DC 구성 요소를 생성합니다.

가장 널리 사용되는 펄스 코드는 맨체스터 코드로, 각 클록 사이클 중간에 신호 강하 방향에 따라 정보가 전달됩니다. 맨체스터 코드는 이더넷 및 토큰링 기술에 사용됩니다.

잠재적인 NRZ 코드의 속성을 개선하기 위해 긴 0 시퀀스를 제거하는 논리적 코딩 방법이 사용됩니다. 이러한 방법은 다음을 기반으로 합니다.

소스 데이터에 중복 비트 도입(4B/5B 유형 코드)

소스 데이터의 스크램블링(2B 1Q와 같은 코드)

개선전위코드는 펄스코드에 비해 스펙트럼이 좁기 때문에 FDDI, FastEthernet, GigabitEthernet 등 고속 기술에 사용된다.

통신 채널을 통해 개별 데이터를 전송할 때 두 가지 주요 유형의 물리적 코딩이 사용됩니다. 정현파 반송파 신호이며 일련의 직사각형 펄스를 기반으로 합니다.첫 번째 방법은 종종 변조 또는 아날로그 변조라고도 하며, 아날로그 신호의 매개변수를 변경하여 인코딩이 수행된다는 사실을 강조합니다. 두 번째 방법은 일반적으로 디지털 인코딩이라고 합니다. 이러한 방법은 결과 신호의 스펙트럼 폭과 구현에 필요한 장비의 복잡성이 다릅니다.
아날로그 변조좁은 주파수 대역의 채널을 통해 개별 데이터를 전송하는 데 사용되며, 대표적인 것이 공중 전화 네트워크 사용자에게 제공되는 음성 주파수 채널입니다. 음성 주파수 채널의 일반적인 진폭-주파수 응답이 그림 1에 나와 있습니다. 2.12. 이 채널은 300~3400Hz 범위의 주파수를 전송하므로 대역폭은 3100Hz입니다. 송신측에서는 정현파 변조 기능을, 수신측에서는 복조 기능을 수행하는 장치를 모뎀(변조기-복조기)이라고 합니다.
아날로그 변조 방식
아날로그 변조는 정현파 반송파 신호의 진폭, 주파수 또는 위상을 변경하여 정보를 인코딩하는 물리적 인코딩 방법입니다.
다이어그램 (그림 2.13, a)은 논리 장치에 대한 상위 레벨 전위와 논리 0에 대한 0 레벨 전위로 표시되는 원본 정보의 일련의 비트를 보여줍니다. 이 인코딩 방법을 잠재적 코드라고 하며 컴퓨터 장치 간에 데이터를 전송할 때 자주 사용됩니다.
진폭 변조(그림 2.13, b)를 사용하면 반송파 주파수 정현파 진폭의 한 레벨이 논리 단위로 선택되고 다른 레벨은 논리 0으로 선택됩니다. 이 방법은 잡음 내성이 낮기 때문에 실제로 순수한 형태로는 거의 사용되지 않지만 다른 유형의 변조, 즉 위상 변조와 결합하여 사용되는 경우가 많습니다.
주파수 변조(그림 2.13, c)를 사용하면 소스 데이터의 값 0과 1이 서로 다른 주파수(f0 및 f1)를 갖는 정현파로 전송됩니다. 이 변조 방법은 모뎀에 복잡한 회로가 필요하지 않으며 일반적으로 300 또는 1200bps에서 작동하는 저속 모뎀에 사용됩니다.
위상 변조를 사용하면 데이터 값 0과 1은 동일한 주파수의 신호에 해당하지만 위상은 다릅니다(예: 0과 180도 또는 0,90,180과 270도).
고속 모뎀은 대개 진폭과 위상이 결합된 결합 변조 방법을 사용하는 경우가 많습니다.
직사각형 펄스를 사용하여 개별 정보를 전송하는 경우 여러 목표를 동시에 달성하는 코딩 방법을 선택해야 합니다.
· 동일한 비트 전송률에서 결과 신호의 스펙트럼 폭이 가장 작았습니다.
· 송신기와 수신기 간의 동기화를 보장합니다.
· 실수를 인식하는 능력이 있었습니다.
· 판매 비용이 저렴했습니다.
더 좁은 신호 스펙트럼을 사용하면 동일한 라인(동일한 대역폭 사용)이 더 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 또한 신호 스펙트럼에는 DC 성분이 없어야 하는 경우가 많습니다. 즉, 송신기와 수신기 사이에 DC 전류가 있어야 합니다. 특히, 다양한 변압기 갈바닉 절연 회로를 사용하여 직류의 통과를 방지합니다.
수신기가 통신 회선에서 새로운 정보를 읽어야 하는 시점을 정확히 알 수 있도록 송신기와 수신기의 동기화가 필요합니다.
왜곡된 데이터의 인식 및 수정은 물리적 계층을 사용하여 수행하기 어렵기 때문에 대부분의 경우 이 작업은 채널, 네트워크, 전송 또는 애플리케이션과 같은 상위 프로토콜에 의해 수행됩니다. 반면, 물리 계층의 오류 인식은 수신자가 프레임이 버퍼에 완전히 배치될 때까지 기다리지 않고 프레임 내 오류 비트를 인식하면 즉시 폐기하므로 시간이 절약됩니다.
인코딩 방법에 대한 요구 사항은 서로 모순되므로 아래에서 설명하는 각 인기 있는 디지털 인코딩 방법은 다른 방법에 비해 고유한 장점과 단점이 있습니다.