Datu pārraides fiziskā bāze. Datu pārraides metodes fiziskajā slānī. Datu pārraides fiziskā bāze

7. FIZISKAIS SLĀNIS

7.2. Diskrētās datu pārraides metodes

Pārraidot diskrētus datus pa sakaru kanāliem, tiek izmantoti divi galvenie fiziskās kodēšanas veidi - pamatojoties uz sinusoidālu nesēja signālu un pamatojoties uz taisnstūrveida impulsu secību. Pirmo metodi bieži sauc arī par modulācija vai analogā modulācija , uzsverot faktu, ka kodēšana tiek veikta, mainot analogā signāla parametrus. Otro veidu sauc digitālā kodēšana . Šīs metodes atšķiras pēc iegūtā signāla spektra platuma un to ieviešanai nepieciešamā aprīkojuma sarežģītības.

Izmantojot taisnstūrveida impulsus, iegūtā signāla spektrs ir ļoti plašs. Sinusoīda izmantošana rada šaurāku spektru ar tādu pašu informācijas ātrumu. Tomēr modulācijas ieviešanai ir nepieciešams sarežģītāks un dārgāks aprīkojums nekā taisnstūrveida impulsu ieviešana.

Pašlaik arvien biežāk dati, kuriem sākotnēji ir analogā forma - runa, televīzijas attēls - tiek pārraidīti pa sakaru kanāliem diskrētā veidā, tas ir, vieninieku un nulles secības veidā. Tiek saukts analogās informācijas attēlošanas process diskrētā formā diskrēta modulācija .

Analogā modulācija tiek izmantota, lai pārraidītu diskrētus datus pa kanāliem ar šauru frekvenču joslu - balss frekvences kanālu (publiskie telefonu tīkli). Šis kanāls pārraida frekvences diapazonā no 300 līdz 3400 Hz, tāpēc tā joslas platums ir 3100 Hz.

Ierīci, kas veic nesēja sinusoīda modulēšanas funkcijas raidīšanas pusē un demodulācijas funkcijas uztverošajā pusē sauc. modems (modulators-demodulators).

Analogā modulācija ir fiziska kodēšanas metode, kurā informācija tiek kodēta, mainot sinusoidālā signāla amplitūdu, frekvenci vai fāzi. nesēja frekvence(27. att.).

Plkst amplitūdas modulācija (27. att., b) loģiskajai vienībai tiek izvēlēts viens nesējfrekvences sinusoīda amplitūdas līmenis, bet loģiskajai nullei - cits. Šī metode tīrā veidā praksē tiek izmantota reti, jo ir zema trokšņu imunitāte, bet bieži tiek izmantota kombinācijā ar citu modulācijas veidu - fāzes modulāciju.

Plkst frekvences modulācija (27. att., c) sākotnējo datu vērtības 0 un 1 tiek pārraidītas ar sinusoīdiem ar dažādām frekvencēm - f 0 un f 1,. Šai modulācijas metodei modemos nav nepieciešamas sarežģītas shēmas, un to parasti izmanto maza ātruma modemos, kas darbojas ar 300 vai 1200 bps.

Plkst fāzes modulācija (27. att., d) datu vērtības 0 un 1 atbilst signāliem ar tādu pašu frekvenci, bet ar atšķirīgu fāzi, piemēram, 0 un 180 grādi vai 0, 90, 180 un 270 grādi.

Ātrgaitas modemos bieži tiek izmantotas kombinētās modulācijas metodes, kā likums, amplitūda kombinācijā ar fāzi.

Rīsi. 27. Dažādi veidi modulācija

Iegūtā modulētā signāla spektrs ir atkarīgs no modulācijas veida un ātruma.

Potenciālajai kodēšanai spektrs tiek tieši iegūts no Furjē formulām periodiskai funkcijai. Ja diskrētos datus pārraida ar bitu ātrumu N bit/s, tad spektru veido nemainīga nulles frekvences komponente un bezgalīga harmoniku virkne ar frekvencēm f 0 , 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 , ... , kur f 0 = N/2. Šo harmoniku amplitūdas samazinās diezgan lēni - ar harmonikas amplitūdas f 0 koeficientiem 1/3, 1/5, 1/7, ... (28. att., a). Rezultātā potenciālajam koda spektram ir nepieciešams plašs joslas platums augstas kvalitātes pārraidei. Turklāt jāņem vērā, ka patiesībā signāla spektrs nemitīgi mainās atkarībā no datu rakstura. Tāpēc iegūtā potenciālā koda signāla spektrs patvaļīgu datu pārraides laikā aizņem joslu no kādas vērtības, kas ir tuvu 0 Hz, līdz aptuveni 7f 0 (harmonikas ar frekvencēm virs 7f 0 var neņemt vērā, jo tās dod nelielu ieguldījumu iegūtajā signālā) . Balss frekvences kanālam potenciālās kodēšanas augšējā robeža tiek sasniegta ar datu pārraides ātrumu 971 bps. Rezultātā potenciālie kodi balss frekvenču kanālos nekad netiek izmantoti.

Ar amplitūdas modulāciju spektrs sastāv no nesējfrekvences sinusoīda f c un divas sānu harmonikas: (f c + f m ) un ( f c- f m ), kur f m - sinusoīda informācijas parametra maiņas biežums, kas sakrīt ar datu pārraides ātrumu, izmantojot divus amplitūdas līmeņus (28. att., b). Frekvence f m nosaka līnijas joslas platumu noteiktai kodēšanas metodei. Pie zemas modulācijas frekvences arī signāla spektra platums būs mazs (vienāds ar 2f m ), tāpēc līnija neizkropļo signālus, ja tās joslas platums ir lielāks vai vienāds ar 2f m . Balss frekvences kanālam šī modulācijas metode ir pieņemama ar datu pārraides ātrumu ne vairāk kā 3100/2=1550 bps. Ja datu attēlošanai tiek izmantoti 4 amplitūdas līmeņi, kanāla jauda palielinās līdz 3100 bps.

Rīsi. 28. Signālu spektri potenciālu kodēšanas laikā

un amplitūdas modulācija

Ar fāzes un frekvences modulāciju signāla spektrs ir sarežģītāks nekā ar amplitūdas modulāciju, jo šeit veidojas vairāk nekā divas sānu harmonikas, taču tās ir arī simetriski izvietotas attiecībā pret galveno nesējfrekvenci, un to amplitūdas strauji samazinās. Tāpēc šīs modulācijas ir labi piemērotas arī datu pārraidei pa balss frekvences kanālu.

Ciparu kodējot diskrētu informāciju, tiek izmantoti potenciāla un impulsa kodi. Potenciālos kodos loģisko vieninieku un nulles attēlošanai izmanto tikai signāla potenciāla vērtību, un tā kritumi netiek ņemti vērā. Impulsu kodi ļauj bināros datus attēlot vai nu ar noteiktas polaritātes impulsiem, vai ar impulsa daļu - ar noteikta virziena potenciāla kritumu.

Izmantojot taisnstūrveida impulsus diskrētas informācijas pārraidīšanai, ir jāizvēlas kodēšanas metode, kas vienlaikus sasniegtu vairākus mērķus:

· ar tādu pašu bitu pārraides ātrumu bija iegūtā signāla spektra mazākais platums;

· nodrošināta sinhronizācija starp raidītāju un uztvērēju;

· bija spēja atpazīt kļūdas;

· bija zemas ieviešanas izmaksas.

Šaurāks signālu spektrs ļauj sasniegt lielāku datu pārraides ātrumu tajā pašā līnijā. Bieži vien signāla spektram nav nepieciešama pastāvīga komponenta neesamība.

Raidītāja un uztvērēja sinhronizācija ir nepieciešama, lai uztvērējs precīzi zinātu, kurā brīdī ir nepieciešams nolasīt jaunu informāciju no sakaru līnijas. Šo problēmu ir grūtāk atrisināt tīklos nekā datu apmaiņā starp cieši izvietotām ierīcēm, piemēram, starp blokiem datorā vai starp datoru un printeri. Tāpēc tīklos tiek izmantoti tā sauktie pašsinhronizējošie kodi, kuru signāli nes raidītājam instrukcijas par to, kurā brīdī ir nepieciešams atpazīt nākamo bitu (vai vairākus bitus). Jebkura asa signāla mala - tā sauktā priekšpuse - var būt labs rādītājs uztvērēja sinhronizācijai ar raidītāju.

Izmantojot sinusoīdus kā nesējsignālu, iegūtajam kodam ir pašsinhronizācijas īpašība, jo nesējfrekvences amplitūdas izmaiņas ļauj uztvērējam noteikt ievades koda parādīšanās brīdi.

Prasības kodēšanas metodēm ir savstarpēji pretrunīgas, tāpēc katrai no tālāk aplūkotajām populārajām digitālās kodēšanas metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi salīdzinājumā ar citām.

Uz att. 29a parādīta potenciālās kodēšanas metode, ko sauc arī par kodēšanu nav atgriešanās uz nulli (Nav Atgriezties uz nulli, NRZ) . Uzvārds atspoguļo faktu, ka, pārraidot vieninieku secību, signāls cikla laikā neatgriežas līdz nullei. NRZ metodi ir viegli ieviest, tai ir laba kļūdu atpazīšana (divu krasi atšķirīgu potenciālu dēļ), bet tai nav pašsinhronizācijas īpašību. Pārraidot garu vieninieku vai nulles secību, signāls līnijā nemainās, līdz ar to uztvērējs pēc ieejas signāla nevar noteikt laiku, kad ir jānolasa dati. Pat ar ļoti precīzu pulksteņa ģeneratoru uztvērējs var kļūdīties ar datu iegūšanas brīdi, jo abu ģeneratoru frekvences nekad nav pilnībā identiskas. Tāpēc pie lieliem datu pārraides ātrumiem un garām vieninieku vai nulles secībām neliela pulksteņa frekvenču neatbilstība var izraisīt kļūdu visā ciklā un attiecīgi nolasīt nepareizu bitu vērtību.

Vēl viens nopietns NRZ metodes trūkums ir zemas frekvences komponenta klātbūtne, kas tuvojas nullei, pārraidot garas vieninieku vai nulles secības. Šī iemesla dēļ daudzi sakaru kanāli, kas nenodrošina tiešu galvanisku savienojumu starp uztvērēju un avotu, neatbalsta šāda veida kodēšanu. Rezultātā NRZ kods tīrā veidā tīklos netiek izmantots. Neskatoties uz to, tiek izmantotas dažādas tā modifikācijas, kurās tiek novērsta gan sliktā NRZ koda pašsinhronizācija, gan pastāvīga komponenta klātbūtne. NRZ koda pievilcība, kuras dēļ ir jēga to uzlabot, slēpjas fundamentālās harmonikas f 0 diezgan zemajā frekvencē, kas ir vienāda ar N/2 Hz. Citām kodēšanas metodēm, piemēram, Mančestrai, ir augstāka pamata frekvence.

Rīsi. 29. Diskrētās datu kodēšanas veidi

Viena no NRZ metodes modifikācijām ir metode bipolārā kodēšana ar alternatīvu inversiju (Bipolāri Alternatīvās zīmes inversija, AMI). Šī metode (29. att., b) izmanto trīs potenciālu līmeņus - negatīvu, nulli un pozitīvu. Lai kodētu loģisko nulli, tiek izmantots nulles potenciāls, un loģiskā vienība tiek kodēta ar pozitīvu vai negatīvu potenciālu, savukārt katras jaunās vienības potenciāls ir pretējs iepriekšējās potenciālam.

AMI kods daļēji novērš līdzstrāvu un NRZ kodam raksturīgo pašregulēšanas problēmu trūkumu. Tas notiek, sūtot garas sērijas. Šajos gadījumos signāls uz līnijas ir bipolāru impulsu secība ar tādu pašu spektru kā NRZ kods, kas pārraida mainīgas nulles un vieniniekus, tas ir, bez konstanta komponenta un ar pamata harmoniku N/2 Hz (kur N ir datu bitu pārraides ātrums). Garas nulles ir bīstamas arī AMI kodam, kā arī NRZ kodam - signāls deģenerējas nemainīgā nulles amplitūdas potenciālā. Tāpēc AMI kods ir jāuzlabo.

Kopumā dažādām bitu kombinācijām līnijā AMI koda izmantošana rada šaurāku signāla spektru nekā NRZ kodam un līdz ar to arī augstāku. joslas platums līnijas. Piemēram, pārraidot pārmaiņus vieniniekus un nulles, pamata harmonikai f 0 ir N/4 Hz frekvence. AMI kods nodrošina arī dažas funkcijas kļūdainu signālu atpazīšanai. Tādējādi signālu stingras polaritātes maiņas pārkāpums norāda uz viltus impulsu vai pareiza impulsa pazušanu no līnijas. Tādu signālu sauc aizliegts signāls (signāls pārkāpums).

AMI kods katrā rindā izmanto nevis divus, bet trīs signāla līmeņus. Papildu slānim ir nepieciešams palielināt raidītāja jaudu par aptuveni 3 dB, lai nodrošinātu tādu pašu bitu precizitāti līnijā, kas ir vispārējs trūkums kodiem ar vairākiem signāla stāvokļiem, salīdzinot ar kodiem, kas atšķir tikai divus stāvokļus.

Ir kods, kas līdzīgs AMI, bet tikai ar diviem signāla līmeņiem. Kad tiek pārraidīta nulle, tas pārraida potenciālu, kas tika iestatīts iepriekšējā ciklā (tas ir, tas nemaina to), un, kad tiek pārraidīts viens, potenciāls tiek apgriezts pretējo. Šo kodu sauc potenciālais kods ar inversiju vienotībā (Nav atgriezties uz Nulle ar vieni apgriezts , NRZI ) . Šis kods ir noderīgs gadījumos, kad trešā signāla līmeņa izmantošana ir ļoti nevēlama, piemēram, in optiskie kabeļi, kur stabili tiek atpazīti divi signāla stāvokļi – gaisma un ēna.

Papildus potenciālajiem kodiem tīkli izmanto arī impulsu kodus, kad datus attēlo pilns impulss vai tā daļa - fronte. Vienkāršākais šīs pieejas gadījums ir bipolārā pulsa kods , kurā vienība ir attēlota ar vienas polaritātes impulsu, bet nulle ir otra (29. att., c). Katrs impulss ilgst pusi cikla. Šim kodam ir izcils pašsinhronizācijaīpašības, bet pastāvīgs komponents var būt, piemēram, pārraidot garu vieninieku vai nulles secību. Turklāt tā spektrs ir plašāks nekā potenciālajiem kodiem. Tātad, pārraidot visas nulles vai vieniniekus, koda pamata harmonikas frekvence būs vienāda ar N Hz, kas ir divas reizes augstāka par NRZ koda pamata harmoniku un četras reizes lielāka par AMI koda pamata harmoniku. pārraidot pārmaiņus vieniniekus un nulles. Pārāk plašā spektra dēļ bipolārā impulsa kods tiek izmantots reti.

IN vietējie tīkli Vēl nesen visizplatītākā kodēšanas metode bija t.s Mančestras kods (29. att., d). To izmanto Ethernet un Token Ring tehnoloģijās.

Mančestras kodā potenciālais kritums, tas ir, impulsa priekšpuse, tiek izmantots, lai kodētu vieniniekus un nulles. Mančestras kodējumā katrs pulkstenis ir sadalīts divās daļās. Informācija tiek kodēta ar iespējamiem kritumiem, kas notiek katra cikla vidū. Vienību kodē signāla līmenis no zema līdz augstam, un nulle tiek kodēta ar pretējo malu. Katra cikla sākumā var rasties apkalpošanas signāla mala, ja pēc kārtas ir jāattēlo vairāki vieninieki vai nulles. Tā kā signāls mainās vismaz vienu reizi viena datu bita pārraides ciklā, Mančestras kods ir labs pašsinhronizācijaīpašības. Mančestras koda joslas platums ir šaurāks nekā bipolārā impulsa joslas platums. Tam nav arī nemainīga komponenta, un pamata harmonikai sliktākajā gadījumā (pārraidot vieninieku vai nulles secību) ir N Hz frekvence, un labākajā gadījumā (pārraidot pārmaiņus vieniniekus un nulles) tā ir vienāda. līdz N / 2 Hz, piemēram, AMI kodos vai NRZ. Mančestras koda joslas platums vidēji ir pusotru reizi šaurāks nekā bipolārā impulsa koda joslas platums, un pamata harmonika svārstās ap 3N/4. Mančestras kodam ir vēl viena priekšrocība salīdzinājumā ar bipolāro impulsu kodu. Pēdējais datu pārraidei izmanto trīs signāla līmeņus, savukārt Mančestra izmanto divus.

Uz att. 29, e parāda potenciālo kodu ar četriem signāla līmeņiem datu kodēšanai. Šis ir 2B1Q kods, kura nosaukums atspoguļo tā būtību – katri divi biti (2B) tiek pārraidīti vienā ciklā ar signālu, kuram ir četri stāvokļi (1Q). Bits 00 ir -2,5 V, bits 01 ir -0,833 V, bits 11 ir +0,833 V un bits 10 ir +2,5 V. identisku bitu pāru sekvences, jo šajā gadījumā signāls tiek pārveidots par nemainīgu komponentu. Izmantojot nejaušu bitu pārklāšanu, signāla spektrs ir divreiz šaurāks nekā NRZ koda spektrs, jo ar tādu pašu bitu pārraides ātrumu pulksteņa ilgums tiek dubultots. Tādējādi, izmantojot kodu 2B1Q, jūs varat pārsūtīt datus pa to pašu līniju divreiz ātrāk nekā izmantojot AMI vai NRZI kodu. Tomēr tā ieviešanai raidītāja jaudai jābūt lielākai, lai uztvērējs uz traucējumu fona skaidri atšķirtu četrus līmeņus.

Lappuse 27 no 27 Datu pārraides fiziskā bāze(Sakaru līnijas,)

Datu pārraides fiziskā bāze

Jebkurai tīkla tehnoloģijai ir jānodrošina uzticama un ātra diskrētu datu pārraide pa sakaru līnijām. Un, lai gan starp tehnoloģijām ir lielas atšķirības, tās balstās uz vispārējiem diskrētās datu pārraides principiem. Šie principi ir ietverti metodēs bināro vieninieku un nulles attēlošanai, izmantojot impulsu vai sinusoidālus signālus dažāda fiziska rakstura sakaru līnijās, kļūdu noteikšanas un labošanas metodes, kompresijas metodes un komutācijas metodes.

līnijassavienojumiem

Primārie tīkli, līnijas un sakaru kanāli

Aprakstot tehnisko sistēmu, kas pārraida informāciju starp tīkla mezgliem, literatūrā var atrast vairākus nosaukumus: sakaru līnija, salikts kanāls, kanāls, saite. Bieži vien šie termini tiek lietoti kā sinonīmi, un daudzos gadījumos tas nerada problēmas. Tajā pašā laikā to lietošanā ir specifika.

Saite(saite) ir segments, kas nodrošina datu pārraidi starp diviem blakus esošajiem tīkla mezgliem. Tas ir, saite nesatur starpposma komutācijas un multipleksēšanas ierīces.

kanālu(kanāls) visbiežāk apzīmē saites joslas platuma daļu, ko neatkarīgi izmanto pārslēgšanā. Piemēram, primārā tīkla saite var sastāvēt no 30 kanāliem, no kuriem katra joslas platums ir 64 Kb/s.

Salikts kanāls(shēma) ir ceļš starp diviem tīkla gala mezgliem. Saliktu saiti veido atsevišķas starpposma saites un iekšējie savienojumi slēdžos. Bieži vien epitets "salikts" tiek izlaists un termins "kanāls" tiek lietots, lai apzīmētu gan saliktu kanālu, gan kanālu starp blakus esošajiem mezgliem, tas ir, saites ietvaros.

Sakaru līnija var izmantot kā sinonīmu jebkuram no pārējiem trim terminiem.

Uz att. ir parādīti divi sakaru līnijas varianti. Pirmajā gadījumā ( A) līnija sastāv no kabeļa segmenta, kura garums ir vairāki desmiti metru un ir saite. Otrajā gadījumā (b) saite ir salikta saite, kas izvietota ķēdes komutācijas tīklā. Tāds tīkls varētu būt primārais tīkls vai telefona tīklu.

Tomēr par datortīklsšī līnija ir saite, jo tā savieno divus blakus esošus mezglus, un visas pārslēgšanas starpiekārtas ir caurspīdīgas šiem mezgliem. Šeit ir acīmredzams iemesls savstarpējai nesaprašanai datorspeciālistu un primāro tīklu speciālistu terminu līmenī.

Primārie tīkli ir īpaši izveidoti, lai nodrošinātu datu pārraides pakalpojumus datortīkliem un telefona tīkliem, kuri šādos gadījumos darbojas "virs" primārajiem tīkliem un ir pārklājuma tīkli.

Sakaru līniju klasifikācija

Sakaru līnija parasti sastāv no fiziska nesēja, caur kuru tiek pārraidīti elektriskās informācijas signāli, datu pārraides iekārtas un starpiekārtas. Datu pārraides fiziskais nesējs (fiziskais datu nesējs) var būt kabelis, tas ir, vadu, izolācijas un aizsargapvalku un savienotāju kopums, kā arī zemes atmosfēra vai kosmosa telpa, caur kuru izplatās elektromagnētiskie viļņi.

Pirmajā gadījumā tiek runāts par vadu vide, un otrajā - bezvadu.

Mūsdienu telekomunikāciju sistēmās informācija tiek pārraidīta, izmantojot elektriskā strāva vai spriegums, radiosignāli vai gaismas signāli- visi šie fizikālie procesi ir dažādu frekvenču elektromagnētiskā lauka svārstības.

Vadu (gaisvadu) līnijas saites ir vadi bez izolējošām vai ekranējošām bizēm, kas ielikti starp stabiem un karājas gaisā. Arī nesenā pagātnē šādas sakaru līnijas bija galvenās telefona vai telegrāfa signālu pārraidīšanai. Mūsdienās vadu sakaru līnijas strauji tiek aizstātas ar kabeļu līnijām. Bet dažviet tie joprojām ir saglabāti un, ja nav citu iespēju, tos turpina izmantot datoru datu pārraidei. Šo līniju ātrgaitas īpašības un trokšņu noturība atstāj daudz vēlamo.

kabeļu līnijas ir diezgan sarežģīta struktūra. Kabelis sastāv no vadītājiem, kas ietverti vairākos izolācijas slāņos: elektriskā, elektromagnētiskā, mehāniskā un, iespējams, klimatiskā. Turklāt kabeli var aprīkot ar savienotājiem, kas ļauj ātri pieslēgt tam dažādu aprīkojumu. Datoru (un telekomunikāciju) tīklos tiek izmantoti trīs galvenie kabeļu veidi: kabeļi, kuru pamatā ir vītā vara vadu pāri - neekranēts vītā pāra(Unshielded Twisted Pair, UTP) un ekranēts vītā pāra(ekranēts vītā pāra, STP), koaksiālie kabeļi ar vara serdi, optiskās šķiedras kabeļiem. Tiek saukti arī pirmie divi kabeļu veidi vara kabeļi.

radio kanāliem zemes un satelītu sakari tiek veidoti, izmantojot radioviļņu raidītāju un uztvērēju. Ir daudz dažādu veidu radio kanālu, kas atšķiras gan izmantotā frekvenču diapazonā, gan kanālu diapazonā. Apraides radio joslas(garie, vidējie un īsie viļņi), ko sauc arī par AM grupas, vai amplitūdas modulācijas diapazoni (Amplitude Modulation, AM), nodrošina tālsatiksmes sakarus, bet ar zemu datu pārraides ātrumu. Ātrāki kanāli ir tie, kas izmanto ļoti augsti frekvenču diapazoni(Very High Frequency, VHF), kas izmanto frekvences modulāciju (Frequency Modulation, FM). Izmanto arī datu pārsūtīšanai. īpaši augstas frekvenču joslas(Ultra High Frequency, UHF), ko sauc arī par mikroviļņu diapazoni(vairāk nekā 300 MHz). Frekvencēs virs 30 MHz signālus vairs neatstaro Zemes jonosfēra, un stabilai komunikācijai ir nepieciešama redzamības līnija starp raidītāju un uztvērēju. Tāpēc šādas frekvences izmanto vai nu satelīta kanālus, vai mikroviļņu kanālus, vai vietējos vai mobilos tīklus kur šis nosacījums ir izpildīts.

2 Fiziskā slāņa funkcijas Bitu attēlojums ar elektriskiem/optiskiem signāliem Bitu kodēšana Bitu sinhronizācija Bitu pārraide/uztveršana pa fiziskajiem sakaru kanāliem Koordinācija ar fizisko nesēju Raidīšanas ātrums Attālums Signālu līmeņi, savienotāji Visās tīkla ierīcēs Aparatūras realizācija (tīkla adapteri) ) Piemērs: 10 BaseT — UTP 3. kat., 100 omi, 100 m, 10 Mbps, MII kods, RJ-45

5 Datu pārraides iekārtas Pārveidotāja Ziņojums - El. signāls Kodētājs (kompresijas, korekcijas kodi) Modulators Starpnieku aprīkojums Sakaru kvalitātes uzlabošana - (Pastiprinātājs) Kompozīto kanālu izveide - (Slēdzis) Kanālu multipleksēšana - (Multiplekseris) (PA var nebūt pieejams LAN)

6 Sakaru līniju galvenie raksturlielumi Joslas platums (Protokols) Datu pārraides uzticamība (Protokols) Izplatīšanās aizkave Frekvences reakcija (AFC) Joslas platums Vājināšanās Trokšņu noturība Šķērsruna līnijas tuvākajā galā Vienības izmaksas

9 Vājināšanās A — viens punkts uz frekvences raksturlīkni A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q 1. piemērs: Pin = 10 mW, Mencas = 5 mW Vājināšanās = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 dB q 2. piemērs: UTP cat 5 Vājināšanās >= -23,6 dB F= 100MHz, L= 100M Parasti A tiek norādīts kā pamata vērtība signāla frekvence. \u003d -23,6 dB F \u003d 100 MHz, L \u003d 100 M Parasti signāla galvenajai frekvencei norāda A ">

11 Trokšņu noturība Optisko šķiedru līnijas Kabeļu līnijas Vadu gaisvadu līnijas Radiosaites (ekrāni, vērpjot) Ārējo traucējumu noturība Iekšējo traucējumu noturība Tuvējā gala šķērsrunas vājināšanās (NEXT) Tālajā galā šķērsrunas vājināšanās (FEXT) (FEXT — divi pāri vienā virzienā)

12 Near End Cross Talk zudums (NEXT) Vairāku pāru kabeļiem NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Datu pārraides uzticamība Bit Error Rate - BER Datu bitu izkropļojumu iespējamība Cēloņi: ārējie un iekšējie traucējumi, šaurs joslas platums Cīņa: paaugstināta trokšņu noturība, samazināti traucējumi NEXT, palielināts joslas platums Vītā pāra kabelis BER ~ Optiskās šķiedras kabelis BER ~ Bez papildu aizsardzības: : koriģējošie kodi, protokoli ar atkārtošanos

16 Vītā pāra vītā pāra (TP) folijas vairogs pīts stiepļu vairogs izolēts stieples ārējais apvalks UTP neekranēts vītā pāra 1. kategorija, UTP apvalkotā vītā pāra kategorija STP ekranēta vītā pāra tipi 1...9. Katram pārim ir savs vairogs Katram pārim ir savs vairogs , sava krāsa Traucējumu noturība Izmaksas Ieklāšanas sarežģītība

18 Šķiedru optika Kopējais staru kūļa iekšējais atstarojums saskarnē starp diviem medijiem n1 > n2 - (refrakcijas koeficients) n1 n2 n2 - (refrakcijas indekss) n1 n2"> n2 - (refrakcijas indekss) n1 n2"> n2 - (refrakcijas indekss) n1 n2" title="18 Fiber Optics Kopējais staru kūļa iekšējais atstarojums uz divu robežu vide n1 > n2 - (refrakcijas indekss) n1 n2"> title="18 Šķiedru optika Kopējais staru kūļa iekšējais atstarojums saskarnē starp diviem medijiem n1 > n2 - (refrakcijas koeficients) n1 n2"> !}

22 Optisko šķiedru kabelis Multi Mode Fiber MMF50/125, 62.5/125, viena režīma FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps (2005) MM

23 Optiskā signāla avoti Kanāls: avots - nesējs - uztvērējs (detektors) Avoti LED (LED-Light Emitting Diod) nm nesakarīgs avots - MMF Pusvadītāju lāzera koherentais avots - SMF - Jauda = f (t o) Detektori Fotodiodes, pin diodes, lavīnu diodes

25 strukturēta kabeļu sistēma — SCS pirmie LAN — dažādi kabeļi un topoloģija Kabeļu sistēmas SCS unifikācija - atvērta LAN kabeļu infrastruktūra (apakšsistēmas, komponenti, saskarnes) - neatkarība no tīkla tehnoloģija- LAN, TV kabeļi, drošības sistēmas utt. - universāls kabeļu savienojums bez atsauces uz konkrētu tīkla tehnoloģiju - Konstruktors

27 SCS standarti (pamats) EIA/TIA-568A Komerciālo ēku telekomunikāciju elektroinstalācijas standarts (ASV) CENELEC EN50173 Vispārējo kabeļu shēmu veiktspējas prasības (Eiropa) ISO/IEC IS Informācijas tehnoloģija — Vispārējie kabeļi klientu telpu kabeļiem Katrai apakšsistēmai: sakaru vide . Topoloģija Pieļaujamie attālumi (kabeļu garumi) Lietotāja savienojuma interfeiss. Kabeļi un savienojuma aprīkojums. Joslas platums (veiktspēja). Uzstādīšanas prakse (Horizontālā apakšsistēma - UTP, zvaigzne, 100 m...)

28 Bezvadu sakari Bezvadu pārraides priekšrocības: Ērtības, nepieejamas vietas, mobilitāte. ātra izvietošana ... Trūkumi: augsts traucējumu līmenis ( īpašiem līdzekļiem: kodi, modulācija ...), dažu diapazonu izmantošanas sarežģītība Sakaru līnija: raidītājs - vide - uztvērējs LAN raksturojums ~ F (Δf, fn);

34 2. Mobilā telefonija Teritorijas sadalīšana šūnās Frekvenču atkārtota izmantošana Maza jauda (izmēri) Centrā - bāzes stacija Eiropa - Globālā sistēma mobilajām ierīcēm - GSM Wireless telefona sakari 1. Mazjaudas radiostacija - (caurules bāze, 300 m) DECT Digital Eiropas bezvadu telekomunikāciju viesabonēšana - pārslēgšanās no viena pamattīkls no otras - bāze šūnu komunikācija

35 Satelīta savienojums Pamatojoties uz satelītu (atstarotājs-pastiprinātājs) Uztvērēji - H~50 MHz retranslatori (1 satelīts ~ 20 transponderi) Frekvenču joslas: C. Ku, Ka C - Uz leju 3,7 - 4,2 GHz Augšup 5,925-6,425 GHz Ku - Uz leju 11,7- 12,2 GHz augšup 14,0–14,5 GHz Ka — uz leju 17,7–21,7 GHz augšup 27,5–30,5 GHz

36 Satelīta sakari. Satelītu veidi Satelītu sakari: mikroviļņu - redzamības līnija Ģeostacionārs Liels pārklājums Fiksēts, Zems nodilums Sekotājs satelīts, apraide, zemas izmaksas, izmaksas neatkarīgi no attāluma, Tūlītēja savienojuma izveide (milj.) T3=300 ms Zema drošība, Sākotnēji liela antena (bet VSAT) MEO km Globālās pozicionēšanas sistēma GPS - 24 satelīti LEO km zema pārklājuma zema latentuma interneta piekļuve

40 Spread Spectrum Techniques Īpašas modulācijas un kodēšanas metodes priekš bezvadu sakari C (biti/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) Jaudas samazināšana Trokšņu noturība Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Tiek izmantoti divi galvenie fiziskās kodēšanas veidi - pamatojoties uz sinusoidālu nesēja signālu (analogā modulācija) un pamatojoties uz taisnstūrveida impulsu secību (digitālā kodēšana).

Analogā modulācija - diskrētu datu pārraidei pa kanālu ar šauru joslas platumu - telefonu tīklu balss frekvences kanāls (joslas platums no 300 līdz 3400 Hz) Ierīce, kas veic modulāciju un demodulāciju, ir modems.

Analogās modulācijas metodes

n amplitūdas modulācija (zema trokšņa imunitāte, bieži tiek izmantota kopā ar fāzes modulāciju);

n frekvences modulācija (sarežģīta tehniskā realizācija, ko parasti izmanto maza ātruma modemos).

n fāzes modulācija.

Modulētā signāla spektrs

Potenciālais kods- ja diskrētos datus pārraida ar ātrumu N biti sekundē, tad spektrs sastāv no nemainīgas nulles frekvences komponentes un bezgalīgas harmoniku sērijas ar frekvenci f0, 3f0, 5f0, 7f0, ..., kur f0 = N/2. Šo harmoniku amplitūdas samazinās lēni - ar koeficientiem 1/3, 1/5, 1/7, ... no amplitūdas f0. Iegūtā potenciālā koda signāla spektrs, pārraidot patvaļīgus datus, aizņem diapazonu no kādas vērtības tuvu 0 līdz aptuveni 7f0. Balss frekvences kanālam pārraides ātruma augšējā robeža tiek sasniegta ar datu pārraides ātrumu 971 bits sekundē, un apakšējā robeža ir nepieņemama jebkuram ātrumam, jo ​​kanāla joslas platums sākas ar 300 Hz. Tas ir, potenciālie kodi netiek izmantoti balss frekvenču kanālos.

Amplitūdas modulācija- spektrs sastāv no nesējfrekvences sinusoīda fc un divām sānu harmonikām fc+fm un fc-fm, kur fm ir sinusoīda informācijas parametra maiņas frekvence, kas sakrīt ar datu pārraides ātrumu, izmantojot divus amplitūdas līmeņus. . Frekvence fm nosaka līnijas jaudu, kad šī metode kodēšana. Ar nelielu modulācijas frekvenci signāla spektra platums būs pat mazs (vienāds ar 2fm), un signāli netiks izkropļoti ar līniju, ja joslas platums ir lielāks vai vienāds ar 2fm. Balss frekvences kanālam šī metode ir pieņemama ar datu pārraides ātrumu, kas nepārsniedz 3100/2 = 1550 biti sekundē.

Fāzes un frekvences modulācija- spektrs ir sarežģītāks, bet simetrisks, ar lielu skaitu strauji dilstošu harmoniku. Šīs metodes ir piemērotas balss frekvenču kanālu pārraidei.

Kvadratūras amplitūdas modulācija (Quadrate Amplitude Modulation) - fāzes modulācija ar 8 fāzes nobīdes vērtībām un amplitūdas modulācija ar 4 amplitūdas vērtībām. Visas 32 signālu kombinācijas netiek izmantotas.

Digitālā kodēšana

Potenciālie kodi- lai attēlotu loģiskos vieniniekus un nulles, tiek izmantota tikai signāla potenciāla vērtība, un tā kritumi, kas formulē pilnus impulsus, netiek ņemti vērā.

Impulsu kodi- attēlo bināros datus vai nu ar noteiktas polaritātes impulsiem, vai ar impulsa daļu - ar noteikta virziena potenciāla kritumu.

Prasības digitālajai kodēšanas metodei:

Ar tādu pašu bitu pārraides ātrumu tam bija mazākais iegūtā signāla spektra platums (šaurāks signāla spektrs ļauj sasniegt lielāku datu pārraides ātrumu tajā pašā līnijā, ir arī prasība par konstanta komponenta neesamību, tas ir, klātbūtne līdzstrāva starp raidītāju un uztvērēju)

Tas nodrošināja sinhronizāciju starp raidītāju un uztvērēju (uztvērējam precīzi jāzina, kurā brīdī no līnijas nolasīt nepieciešamo informāciju, lokālās sistēmās - laika līnijas, tīklos - pašsinhronizējošos kodus, kuru signāli nes instrukcijas raidītājam par to, kurā brīdī ir nepieciešams veikt nākamā bita atpazīšanu);

Bija spēja atpazīt kļūdas;

Ir zemas ieviešanas izmaksas.

Potenciālais kods bez atgriešanās pie nulles. NRZ (Non Return to Zero). Signāls cikla laikā neatgriežas uz nulli.

To ir viegli ieviest, tam ir laba kļūdu noteikšana divu krasi atšķirīgu signālu dēļ, taču tai nav sinhronizācijas īpašību. Pārraidot garu nulles vai vieninieku secību, signāls līnijā nemainās, tāpēc uztvērējs nevar noteikt, kad dati ir jānolasa vēlreiz. Vēl viens trūkums ir zemas frekvences komponenta klātbūtne, kas tuvojas nullei, pārraidot garas vieninieku un nulles secības. Tīrā veidā kods tiek izmantots reti, tiek izmantotas modifikācijas. Pievilcība - zema frekvence pamatharmonika f0 = N /2.

Bipolārās kodēšanas metode ar alternatīvu inversiju. (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI), NRZ metodes modifikācija.

Nulles kodēšanai tiek izmantots nulles potenciāls, loģiskā vienība tiek kodēta ar pozitīvu vai negatīvu potenciālu, savukārt katras nākamās vienības potenciāls ir pretējs iepriekšējās potenciālam. Daļēji novērš pastāvīgās sastāvdaļas problēmas un pašsinhronizācijas trūkumu. Ja tiek pārraidīta gara impulsu secība, dažādas polaritātes impulsu secība ar tādu pašu spektru kā NRZ kods, kas pārraida mainīgu impulsu secību, tas ir, bez konstanta komponenta un pamata harmonikas N / 2. Kopumā AMI izmantošana rada šaurāku spektru nekā NRZ un tādējādi lielāku savienojuma jaudu. Piemēram, pārraidot mainīgas nulles un vieniniekus, pamata harmonikas f0 frekvence ir N/4. Ir iespējams atpazīt kļūdainas pārraides, taču, lai nodrošinātu uzticamu uztveršanu, ir nepieciešams palielināt jaudu par aptuveni 3 dB, jo tiek izmantoti patiesi signāla līmeņi.

Potenciālais kods ar inversiju pie vienotības. (Non Return to Zero with one Inverted, NRZI) AMI līdzīgs kods, bet ar diviem signāla līmeņiem. Pārnesot nulli, tiek pārraidīts iepriekšējā cikla potenciāls, un, pārnesot vienu, potenciāls tiek apgriezts pretējam. Kods ir ērts gadījumos, kad nav vēlama trešā līmeņa izmantošana (optiskais kabelis).

AMI, NRZI uzlabošanai tiek izmantotas divas metodes. Pirmais ir lieku vienību pievienošana kodam. Parādās pašsinhronizācijas īpašība, pazūd konstantais komponents un sašaurinās spektrs, bet samazinās lietderīgais joslas platums.

Vēl viena metode ir sākotnējās informācijas “sajaukšana” tādā veidā, ka vieninieku un nulles parādīšanās iespējamība uz līnijas kļūst tuvu - kodēšana. Abas metodes ir loģiskā kodēšana, jo tās nenosaka līnijas signālu formu.

Bipolārā pulsa kods. Viens tiek attēlots ar vienas polaritātes impulsu, un nulle tiek attēlota ar citu. Katrs impulss ilgst pusi cikla.

Kodam ir lieliskas automātiskās iestatīšanas īpašības, taču, pārraidot garu nulles vai vieninieku secību, var būt līdzstrāvas komponents. Spektrs ir plašāks nekā potenciālajiem kodiem.

Mančestras kods. Visbiežāk izmantotais kods Ethernet tīkli, Žetonu gredzens.

Katrs pasākums ir sadalīts divās daļās. Informācija tiek kodēta ar iespējamiem kritumiem, kas notiek cikla vidū. Vienība tiek kodēta ar pāreju no zemas uz augstu, un nulle tiek kodēta ar apgriezto malu. Katra cikla sākumā var rasties gaisvadu signāla mala, ja pēc kārtas ir jāattēlo vairāki 1 vai 0. Kodam ir lieliskas pašsinhronizācijas īpašības. Joslas platums ir šaurāks nekā bipolāram impulsam, nav pastāvīgas sastāvdaļas, un pamata harmonikas frekvence ir N sliktākajā gadījumā un N / 2 labākajā gadījumā.

Potenciālais kods 2B1Q. Katrs divi biti tiek pārraidīti vienā ciklā ar četrstāvu signālu. 00 - -2,5 V, 01 - -0,833 V, 11 - +0,833 V, 10 - +2,5 V. Ir nepieciešami papildu līdzekļi, lai tiktu galā ar garām identisku bitu pāru sekvencēm. Izmantojot nejaušu bitu savstarpējo pārklāšanu, spektrs ir divreiz šaurāks nekā NRZ, jo ar tādu pašu bitu pārraides ātrumu pulksteņa ilgums tiek dubultots, tas ir, ir iespējams pārsūtīt datus vienā līnijā divreiz ātrāk nekā izmantojot AMI, NRZI, bet nepieciešams liels spēks raidītājs.

Loģiskā kodēšana

Izstrādāts, lai uzlabotu potenciālos kodus, piemēram, AMI, NRZI, 2B1Q, aizstājot garas bitu sekvences, kas noved pie nemainīga potenciāla, mijas ar tiem. Tiek izmantotas divas metodes - liekā kodēšana un kodēšana.

Lieki kodi pamatā ir sākotnējās bitu secības sadalīšana daļās, kuras bieži sauc par rakstzīmēm, pēc kurām katra sākotnējā rakstzīme tiek aizstāta ar jaunu, kurā ir vairāk bitu nekā sākotnējā.

4B/5B kods aizstāj 4 bitu secības ar 5 bitu sekvencēm. Tad 16 bitu kombināciju vietā tiek iegūtas 32. No tām tiek atlasītas 16, kas nesatur lielu skaitu nulles, pārējās tiek uzskatītas par aizliegtajiem kodiem (koda pārkāpums). Papildus līdzstrāvas noņemšanai un koda pašsinhronizēšanai lieki kodi ļauj uztvērējam atpazīt bojātus bitus. Ja uztvērējs saņem aizliegtus kodus, signāls līnijā ir izkropļots.

Šis kods tiek pārsūtīts pa līniju, izmantojot fizisku kodējumu, izmantojot vienu no iespējamām kodēšanas metodēm, kas ir jutīgas tikai pret garām nullēm. Kods garantē, ka rindā nebūs vairāk par trim nullēm pēc kārtas. Ir arī citi kodi, piemēram, 8V/6T.

Lai nodrošinātu norādīto joslas platumu, raidītājam jādarbojas ar palielinātu takts frekvenci (100 Mb / s - 125 MHz). Signāla spektrs paplašinās salīdzinājumā ar oriģinālu, bet paliek šaurāks nekā Mančestras koda spektrs.

Scrambling - datu sajaukšana ar skrembleri pirms to pārsūtīšanas no līnijas.

Kodēšanas metodes sastāv no iegūtā koda aprēķinu pa bitiem, pamatojoties uz avota koda bitiem un iegūtā koda bitiem, kas iegūti iepriekšējos ciklos. Piemēram,

B i \u003d A i xor B i -3 x vai B i -5,

kur B i ir iegūtā koda binārais cipars, kas iegūts šifrētāja i-tajā ciklā, A i ir avota koda binārais cipars, kas nonāk i-tajā ciklā pie skremblera ieejas, B i - 3 un B i -5 ir iegūtā koda binārie cipari, kas iegūti iepriekšējos darba ciklos.

Secībai 110110000001 skrembleris dos 110001101111, tas ir, sešu secīgu nullju secības nebūs.

Pēc iegūtās secības saņemšanas uztvērējs to nodos atšifrētājam, kas piemēros apgriezto transformāciju

C i \u003d B i xor B i-3 xor B i-5,

Dažādas kodēšanas sistēmas atšķiras pēc terminu skaita un nobīdes starp tiem.

Ir vairāk vienkāršas metodes nulles vai vieninieku sekvenču apkarošana, ko dēvē arī par kodēšanas metodēm.

Lai uzlabotu bipolāru AMI, tiek izmantoti:

B8ZS (Bipolārs ar 8 nulles aizstāšanu) - labo tikai secības, kas sastāv no 8 nullēm.

Lai to izdarītu, pēc pirmajām trim nullēm atlikušo piecu vietā ievieto piecus signālus V-1 * -0-V-1 *, kur V apzīmē vienu signālu, kas ir aizliegts noteiktā polaritātes ciklā, tas ir, signālu. kas nemaina iepriekšējās polaritāti, 1 * - pareizas polaritātes vienības signāls, un zvaigznīte apzīmē faktu, ka avota kodā šajā ciklā bija nevis vienība, bet nulle. Rezultātā uztvērējs redz 2 kropļojumus 8 ciklos - maz ticams, ka tas noticis līnijas trokšņa dēļ. Tāpēc uztvērējs šādus pārkāpumus apstrādā kā 8 secīgu nulles kodēšanu. Šajā kodā nemainīgais komponents ir nulle jebkurai bināro ciparu secībai.

HDB3 kods izlabo visas četras secīgas nulles sākotnējā secībā. Katras četras nulles tiek aizstātas ar četriem signāliem, kuriem ir viens V. Lai nomāktu līdzstrāvas komponentu, V signāla polaritāte tiek mainīta secīgās izmaiņās. Turklāt nomaiņai tiek izmantoti divi četru ciklu kodu modeļi. Ja pirms nomaiņas avots satur nepāra vienību skaitu, tad tiek izmantota secība 000V, un, ja vienību skaits bija pāra, secība 1*00V.

Uzlabotajiem kandidātkodiem ir diezgan šaurs joslas platums visām nulles un vieninieku sekvencēm, kas rodas pārsūtītajos datos.

Pārraidot diskrētus datus pa sakaru kanāliem, tiek izmantoti divi galvenie fiziskās kodēšanas veidi - pamatojoties uz sinusoidāls nesējsignāls un balstās uz taisnstūrveida impulsu secību. Pirmo metodi bieži sauc arī par modulāciju vai analogo modulāciju, uzsverot faktu, ka kodēšana tiek veikta, mainot analogā signāla parametrus. Otro metodi parasti sauc par digitālo kodēšanu. Šīs metodes atšķiras pēc iegūtā signāla spektra platuma un to ieviešanai nepieciešamā aprīkojuma sarežģītības.
Analogā modulācija izmanto, lai pārraidītu diskrētus datus pa šaurjoslas kanāliem, ko raksturo balss frekvences kanāls, kas pieejams publisko telefonu tīklu lietotājiem. Balss frekvences kanāla tipiska frekvences reakcija ir parādīta attēlā. 2.12. Šis kanāls pārraida frekvences diapazonā no 300 līdz 3400 Hz, tāpēc tā joslas platums ir 3100 Hz. Ierīci, kas veic nesēja sinusoīda modulēšanas funkcijas raidīšanas pusē un demodulēšanu uztveršanas pusē, sauc par modemu (modulators - demodulators).
Analogās modulācijas metodes
Analogā modulācija ir fiziska kodēšanas metode, kurā informācija tiek kodēta, mainot sinusoidālā nesēja signāla amplitūdu, frekvenci vai fāzi.
Diagrammā (2.13. att., a) ir parādīta sākotnējās informācijas bitu secība, kas attēlota ar augsta līmeņa potenciālu loģiskai vienībai un nulles līmeņa potenciālu loģiskai nullei. Šo kodēšanas metodi sauc par potenciālo kodu, ko bieži izmanto, pārsūtot datus starp datora blokiem.
Ar amplitūdas modulāciju (2.13. att., b) loģiskajai vienībai tiek izvēlēts viens nesējfrekvences sinusoīda amplitūdas līmenis, bet loģiskajai nullei - cits. Šī metode tīrā veidā praksē tiek izmantota reti, jo ir zema trokšņu imunitāte, bet bieži tiek izmantota kombinācijā ar citu modulācijas veidu - fāzes modulāciju.
Ar frekvences modulāciju (2.13. att., c) sākotnējo datu vērtības 0 un 1 tiek pārraidītas ar sinusoīdiem ar dažādām frekvencēm - f0 un f1. Šai modulācijas metodei modemos nav nepieciešamas sarežģītas shēmas, un to parasti izmanto maza ātruma modemos, kas darbojas ar 300 vai 1200 bps.
Fāzes modulācijā datu vērtības 0 un 1 atbilst signāliem ar tādu pašu frekvenci, bet ar dažādām fāzēm, piemēram, 0 un 180 grādi vai 0,90, 180 un 270 grādi.
Ātrgaitas modemos bieži tiek izmantotas kombinētās modulācijas metodes, kā likums, amplitūda kombinācijā ar fāzi.
Izmantojot taisnstūrveida impulsus diskrētas informācijas pārraidīšanai, ir jāizvēlas kodēšanas metode, kas vienlaikus sasniegtu vairākus mērķus:
· ar tādu pašu bitu pārraides ātrumu bija iegūtā signāla spektra mazākais platums;
Nodrošināta sinhronizācija starp raidītāju un uztvērēju;
bija spēja atpazīt kļūdas;
Ir zemas ieviešanas izmaksas.
Šaurāks signālu spektrs ļauj sasniegt lielāku datu pārraides ātrumu tajā pašā līnijā (ar tādu pašu joslas platumu). Turklāt signāla spektram bieži ir nepieciešama pastāvīga komponenta neesamība, tas ir, tiešās strāvas klātbūtne starp raidītāju un uztvērēju. Jo īpaši dažādu transformatoru galvaniskās izolācijas ķēžu izmantošana novērš līdzstrāvas pāreju.
Raidītāja un uztvērēja sinhronizācija ir nepieciešama, lai uztvērējs precīzi zinātu, kurā brīdī ir nepieciešams nolasīt jaunu informāciju no sakaru līnijas.
Izkropļotu datu atpazīšana un labošana ir grūti īstenojama ar fiziskā slāņa palīdzību, tāpēc visbiežāk šo darbu veic augstāk esošie protokoli: kanāls, tīkls, transports vai lietojumprogramma. No otras puses, kļūdu noteikšana fiziskais līmenis ietaupa laiku, jo uztvērējs negaida, kad kadrs tiks pilnībā buferizēts, bet gan uzreiz to noraida, kad kadrā tiek atpazīti kļūdaini biti.
Prasības kodēšanas metodēm ir savstarpēji pretrunīgas, tāpēc katrai no tālāk aplūkotajām populārajām digitālās kodēšanas metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi salīdzinājumā ar citām.