Аппаратная реализация передачи данных

Существуют два способа передачи информации по физической передающей среде: цифровойианалоговый. Цифровые данные по проводнику передаются путем смены текущего напряжения: нет напряжения – «0», есть напряжение – «1».

Если все абоненты компьютерной сети ведут передачу данных по каналу на одной частоте, такой канал называется узкополосным(пропускает одну частоту).

Если каждый абонент работает на своей собственной частоте по одному каналу, то такой канал называется широкополосным(пропускает много частот). Использование широкополосных каналов позволяет экономить на их количестве, но усложняет процесс управления обменом данными.

Узкополосный способ(рис. 1.4)позволяет передавать только цифровую информацию, данные передаются в их естественном виде на единой частоте, передающая среда в каждый данный момент времени используется только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченном расстоянии (длина линии связи не более 1000 м). В то же время узкополосный способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными – до 10 Мбит/с и позволяет создавать легко конфигурируемые вычислительные сети. Подавляющее число локальных вычислительных сетей использует узкополосную передачу.

Рис. 1.4. Цифровой способ передачи данных

Аналоговыйспособ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачуза счет использования в одном канале сигналов различных несущихчастот (рис. 1.5).

Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание (Рис. 1 .1), описываемое уравнением:

,

где X_max– амплитуда колебаний;

– частота колебаний;

t – время;

₀– начальная фаза колебаний.

Рис. 1.5. Сигнал несущей частоты в канале связи

Передать цифровые данные по аналоговому каналу можно, управляя одним из параметров сигнала несущей частоты: амплитудой, частотой или фазой. Так как необходимо передавать данные в двоичном виде (последовательность единиц и нулей), то можно предложить следующие способы управления (модуляции) передачи:

• Амплитудная модуляция: «0» – отсутствие сигнала, т.е. отсутствие колебаний несущей частоты; 1 – наличие сигнала, т.е. наличие колебаний несущей частоты. Есть колебания – единица, нет колебаний – нуль (рис. 1.5a).

• Частотная модуляцияпредусматривает передачу сигналов 0 и 1 на разной частоте. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 происходит изменение сигнала несущей частоты (рис. 1.5б).

• Фазовая модуляция. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, т.е. их направление (рис. 1.5в).

Рис. 1.6. Способы передачи цифровой информации по аналоговому сигналу:а– амплитудная модуляция;б – частотная;в– фазовая

Широкополосная передача предусматривает работу для каждого абонента сети на своей частоте в пределах одного канала. Это обеспечивает взаимодействие большого количества абонентов при высокой скорости передачи данных. Такая передача позволяет совмещать в одном канале передачу цифровых данных, изображения и звука, что является необходимым требованием современных систем мультимедиа.

Примечание. Типичным аналоговым каналом является телефонный канал. Когда абонент снимает трубку, то слышит равномерный звуковой сигнал – это и есть сигнал несущей частоты. Так как он лежит в диапазоне звуковых частот, то его называют тональным сигналом. Для передачи по телефонному каналу речи необходимо управлять сигналом несущей частоты – модулировать его. Воспринимаемые микрофоном звуки преобразуются в электрические сигналы, которые в свою очередь модулируют сигнал несущей частоты.