Основы передачи данных

Каналом связиназывают физическую среду (линиюсвязи) и аппаратные средства, осуществляющие передачу сигналов между пунктами генерации, преобразования, хранения и потребления информации (узлами). В качестве линий связи могут выступать телефонная линия, коаксиальный кабель, витая пара, волновод, оптоволоконный кабель. Узлы могут преобразовывать исходные информационные сообщения в передаваемые сигналы (передатчики), а получаемые сигналы – обратно в сообщения (приёмники). Такое преобразование сообщения в «несущие» сигналы и обратно называется, соответственно,модуляциейидемодуляцией.

В линии можно образовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация. При этом говорят, что линия разделяется (мультиплексируется) между несколькими каналами. Мультиплексирование– это передача нескольких сигналов по одному физическому каналу (одной линии связи) путем разделения его на подканалы. Различают временное (Time Division Multiplexing – TDM) и частотное (Frequency Division Multiplexing – FDM) мультиплексирование. Так, в радио- и телевизионном вещании множество программ одновременно передаётся на разных частотных каналах. А вот поочерёдная трансляция разных телепередач (новости, сериалы, рекламные ролики) на одном канале – пример временного мультиплексирования.

Различают три режима работы канала связи. Симплексный– передача осуществляется только в одном направлении, от передатчика к приёмнику.Полудуплексный– в каждый момент времени передача осуществляется только в одном направлении, но время от времени направление меняется. То есть приёмопередатчики поочерёдно выступают то в роли передатчика, то приёмника.Дуплексный– одновременная передача в обе стороны, как при обычном телефонном разговоре.

Сигналы могут быть непрерывными(аналоговыми) идискретными. Примером непрерывного сигналаs(t) может служить гармоническое колебание, описываемое в общем случае выражением:

s(t)=Asin(ωt+φ), (17.1)

где A– амплитуда;ω– циклическая частота;t– время;φ– фаза.

Дискретные сигналы могут принимать только конечное число фиксированных значений. Например, цифровой сигнал, представляющий собой последовательный двоичный код.

В зависимости от вида распространяемых сигналов и используемой аппаратуры все линии связи можно разделить на аналоговые и цифровые. Модуляция сигнала s(t), как следует из выражения (17.1), может заключаться в изменении параметровA,ωиφ. Соответственно, получимамплитудную,частотнуюифазовуюмодуляции. Модуляция дискретным сигналом называется манипуляцией.

На рисунке 17.1 представлены в одном масштабе времени (по горизонтальной оси) двоичный К(t), гармоническийs(t), амплитудно- (АМ), частотно- (ЧМ) и фазомодулированный (ФМ) сигналы.

Согласование ЭВМ с каналом связи осуществляется с помощью интерфейса. По числу одновременно передаваемых сигналов различаютпоследовательныйипараллельныйинтерфейсы. Последовательный интерфейс состоит, как правило, из одной линии, данные по которой передаются последовательным кодом. Параллельный интерфейс состоит из нескольких линий, поэтому обладает большей пропускной способностью (количеством бит, передаваемых в единицу времени). При передаче на большие расстояния экономически целесообразно применять последовательные интерфейсы. Для повышения достоверности передачи данных могут использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок.

Процесс приёма-передачи может быть синхроннымиасинхронным. Синхронизация – согласование работы приёмника и передатчика во времени – достигается посылкой специальных кодовых комбинаций перед каждым блоком данных (использованием синхронизирующих кодов) либо использованием дополнительной линии для синхронизирующих сигналов. Синхронная передача осуществляется в принудительном темпе, достоинство – высокая скорость, недостаток – сложность аппаратуры. При асинхронной передаче каждый блок (обычно байт) начинается передачей стартового и заканчивается стоповым битом, а временные интервалы между блоками могут быть произвольными.

Рис. 17.54. Дискретный, непрерывный и модулированные сигналы

Под коммутациейданных понимается такая передача, при которой осуществляется попеременное (переключаемое, коммутируемое) использование каналов между абонентами. Некоммутируемые каналы обычно закреплены за определёнными абонентами.