Аппаратная реализация передачи данных
Способы передачи цифровой информации
Цифровые данные по проводнику передаются путем смены текущего напряжения: нет напряжения ≈ "0", есть напряжение - "1". Существуют два способа передачи информации по физической передающей среде: цифровой и аналоговый.
Примечания: 1. Если все абоненты компьютерной сети ведут передачу данных по каналу на одной частоте, такой канал называетсяузкополосным(пропускает одну частоту).
2. 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.
При цифровомилиузкополосном способе передачи(рис. 6.10) данные передаются в их естественном виде на единой частоте. Узкополосный способ позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды 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.6.10.Цифровой способ передачи
Аналоговыйспособ передачи цифровых данных (рис. 6.11) обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот.
При аналоговом способе передачи происходит управление параметрами сигнала несущей частоты для передачи по каналу связи цифровых данных.
Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:
X = Xmax sin (wt+j 0)
где Xmax- амплитуда колебаний;
w-частота колебаний;
t - время;
j 0- начальная фаза колебаний.
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):амплитудный, частотный, фазовый.
Проще всего понять принцип амплитудноймодуляции: "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. 6.11.а).
Частотнаямодуляцияпредусматривает 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. 6.11.б).
Наиболее сложной для понимания является фазоваямодуляция. Суть ее в том, что при переходе от 0 к 1и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, т.е. их направление (рис 6.11.в).
В сетях высокого уровня иерархии - глобальных и региональных используется также и широкополосная передача, которая предусматривает работу для каждого абонента на своей частоте в пределах одного канала. Это обеспечивает взаимодействие большого количества абонентов при высокой скорости передачи данных.
Широкополосная передача позволяет совмещать в одном канале передачу цифровых данных, изображения и звука, что является необходимым требованием современных систем мультимедиа.
Пример 6.5. 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, а те, в свою очередь, и модулируют сигнал несущей частоты. При передаче цифровой информации управление производят информационные байты - последовательность единиц и нулей.
Аппаратные средства
Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммуникационную среду, необходимо согласовать сигналы внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. При этом должно быть выполнено как физическое согласование (форма, амплитуда и длительность сигнала), так и кодовое.
Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются адаптерамиилисетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи.
Рис.6.11. Способы передачи цифровой информации по аналоговому сигналу:
а- амплитудная модуляция; б-частотная; в-фазовая.
Кроме одноканальных адаптеров используются и многоканальные устройства - мультиплексоры передачи данных или просто мультиплексоры.
Мультиплексор передачи данных- устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи.
Мультиплексоры передачи данных использовались в системах телеобработки данных ≈ первом шаге на пути к созданию вычислительных сетей. В дальнейшем при появлении сетей со сложной конфигурацией и с большим количеством абонентских систем для реализации функций сопряжения стали применяться специальные связные процессоры.
Как уже говорилось ранее, для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие - преобразовать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство - модем.
Модем- устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.
Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является канал связи. Поэтому при построении ряда вычислительных сетей стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний. Для выполнения функций коммутации используются специальные устройства - концентраторы.
Концентратор- устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения.
В ЛВС, где физическая передающая среда представляет собой кабель ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются специальные устройства - повторители.
Повторитель- устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.
Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальныеповторители позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м, адистанционные - до 2000 м.
Характеристики коммуникационной сети
Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать следующие характеристики:
скорость передачи данных по каналу связи;
пропускную способность канала связи;
достоверность передачи информации;
надежность канала связи и модемов.
Скорость передачи данныхпо каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени - секунду.
Запомните!Единица измерения скорости передачи данных - бит в секунду.
Примечание.Часто используется единица измерения скорости - бод. Бод - число изменений состояния среды передачи в секунду. Так как каждое изменение состояния может соответствовать нескольким битам данных, то реальная скорость в битах в секунду может превышать скорость в бодах.
Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации.
Так, для асинхронных модемов и телефонного канала связи диапазон скоростей составляет 300-9600 бит/с, а для синхронных -1200- 19200 бит/с.
Для пользователей вычислительных сетей значение имеют не абстрактные биты в секунду, а информация, единицей измерения которой служат байты или знаки. Поэтому более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени - секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди которых и способ передачи, и качество канала связи, и условия его эксплуатации, и структура сообщений.
Запомните!Единица измерения пропускной способности канала связи - знак в секунду.
Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверностьпередаваемой информации. Так как на основе обработки информации о состоянии объекта управления принимаются решения о том или ином ходе процесса, то от достоверности информации в конечном счете может зависеть судьба объекта. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Нецелесообразно использовать дорогостоящую аппаратуру, если относительно уровня достоверности канал связи не обеспечивает необходимых требований.
Запомните!Единица измерения достоверности: количество ошибок на знак - ошибок/знак.
Для вычислительных сетей этот показатель должен лежать в пределах 10-6-10-7ошибок/знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков.
Наконец, надежностькоммуникационной системы определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика позволяет более эффективно оценить надежность системы.
Запомните!Единица измерения надежности: среднее время безотказной работы - час.
Для вычислительных сетей среднее время безотказной работы должно быть достаточно большим и составлять, как минимум, несколько тысяч часов.
- Информатика Информатика: Учебник / Под ред. Проф. Н.В. Макаровой - м.: Финансы и статистика -2006. - 768 с. Www.Stu.Ru/inform/ Содержание
- 1. Основы информационной культуры
- 1.1. Информатизация общества
- 1.1.1. Представление об информационном обществе Роль и значение информационных революций
- Как понимают ученые информационное общество
- 1.1.2. Роль информатизации в развитии общества Что такое процесс информатизации общества
- 1.1.3. Опыт информатизации и перспективные идеи
- 1.1.4. Об информационной культуре
- 1.2. Информационный потенциал общества
- 1.2.1 Информационные ресурсы
- 1.2.2. Информационные продукты и услуги
- Рынок информационных продуктов и услуг
- История развития рынка информационных услуг
- 1.2.3. Правовое регулирование на информационном рынке
- 1.3. Информатика – предмет и задачи
- Структура информатики
- 2. Измерение и представление информации
- 2.1. Информация и ее свойства
- 2.1.1. Информация и данные
- 2.1.2. Формы адекватности информации
- 2.1.3. Меры информации Классификация мер
- Синтаксическая мера информации
- Семантическая мера информация
- Прагматическая мера информации
- Мера информации Единицы измерения
- Качество информации
- 2.2. Классификация и кодирование информации
- 2.2.1. Система классификации Общие сведения
- Иерархическая система классификации
- Фасетная система классификации
- Дескрипторная система классификации
- Система кодирования
- Классификационное кодирование
- Классификация информации по разным признакам
- 3.Информационные системы и технологии
- 3.1. Информационные системы
- Общее представление Понятие информационной системы
- Этапы развития информационных систем
- Период времени
- Процессы в информационной системе
- Что можно ожидать от внедрения информационных систем
- Роль структуры управления в информационной системе Общие положения
- Структура управления организацией
- Персонал организации
- Прочие элементы организации
- Примеры информационных систем
- 3.2. Структура и классификация информационных систем
- Информационное обеспечение
- Техническое обеспечение
- Математическое и программное обеспечение
- Организационное обеспечение
- Правовое обеспечение
- Классификация информационных систем по признаку структурированности задач Понятие структурированности задач
- Классификация информационных систем по функциональному признаку и уровням управления Что означает функциональный признак
- Типы информационных систем
- Информационные системы оперативного (операционного) уровня
- Информационные системы специалистов
- Информационные системы для менеджеров среднего звена
- Стратегические информационные системы
- Прочие классификации информационных систем
- 3.3. Информационные технологии
- Новая информационная технология
- Инструментарий информационной технологии
- Как соотносятся информационная технология и информационная система
- Составляющие информационной технологии
- Этапы развития информационных технологий
- Проблемы использования информационных технологий Устаревание информационной технологии
- Методология использования информационной технологии
- Выбор вариантов внедрения информационной технологии в фирме
- 3.4. Виды информационных технологий
- Основные компоненты
- Информационная технология управления Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- Автоматизация офиса Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- 4.1. Информационно-логические основы построения
- 4.2. Функционально-cтруктурная организация
- Основные блоки пк и их назначение
- Внутримашинный системный интерфейс
- Функциональные характеристики пк
- 4.3. Микропроцессоры
- 4.4. Запоминающие устройства пк
- 4.5. Основные внешние устройства пк
- 5. Состояние и тенденции развития эвм
- 5.1. Классификация эвм Классификация эвм по принципу действия
- 5.2. Большие эвм
- 5.3. Малые эвм
- 5.4. Персональные компьютеры
- 5.5. Суперэвм
- 5.6. Серверы
- 5.7. Переносные компьютеры
- 5.8. Тенденции развития вычислительных систем
- 6.1. Коммуникационная среда и передача данных назначение и классификация компьютерных сетей
- Аппаратная реализация передачи данных
- Звенья данных
- 6.2. Архитектура компьютерных сетей
- Эталонные модели взаимодействия систем
- Протоколы компьютерной сети эталонные модели взаимодействия систем
- Протоколы компьютерной сети
- 6.3. Локальные вычислительные сети
- Типовые топологии и методы доступа лвс
- Объединение лвс
- 6.4. Глобальная сеть internet
- Представление о структуре и системе адресации
- 7. Офисная техника
- 7.1. Классификация офисной техники
- 7.2. Средства изготовления, хранения, транспортирования и обработки документов
- Организационные автоматы
- Диктофонная техника
- Средства хранения документов
- Средства транспортирования документов
- Средства обработки документов
- 7.3. Средства копированияи размножения документов
- Средства копирования документов
- Средства оперативной полиграфии
- 7.4. Средства административно-управленческой связи
- Каналы связи
- Классификация систем административно-управленческой связи
- Системы передачи недокументированной информации
- Радиотелефонная связь
- Системы передачи документированной информации
- 7.5. Компьютерные системы в оргтехнике
- Системы управления электронными документами
- Компьютерные системы административно-управленческой связи системы управления электронными документами
- Компьютерные системы административно-управленческой связи
- 8. Состояние и тенденции развития программного обеспечения
- Характеристика программного продукта
- Жизненный цикл программного продукта.
- Защита программных продуктов. Основные понятия о защите программных продуктов.
- 8.2. Классификация программных продуктов.
- Системное программное обеспечение.
- Минимальный состав системного программного обеспечения современных персональных компьютеров.
- Инструментарий технологии программирования.
- Средства для создания приложений.
- Пакеты прикладных программ.
- Проблемно-ориентированные ппп.
- Ппп автоматизированного проектирования.
- Офисные ппп.
- Операционные системы windows 95 и windows 98
- Требования к аппаратной части
- 32-Разрядная архитектура
- Вытесняющая многозадачность и многопоточность
- Графический пользовательский интерфейс
- Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play
- Использование виртуальной памяти
- Совместимость с ранее созданным программным обеспечением
- Наличие коммуникационных программных средств
- Сетевые средства операционной системы Windows 95 позволяют:
- Наличие средств мультимедиа
- Концепция операционной системы windows 98
- Интеграция с глобальной сетью Интернет
- Повышение надежности и качества управления
- Повышение производительности
- 12.2. Объектно - ориентированная платформа windows
- Объекты файловой системы - файл и папка Объект - файл
- Объект - папка
- Назначение ярлыка
- Иерархическая структура подчиненности папок
- Объекты пользовательского уровня - приложение и документ
- Пользовательский графический интерфейс windows Основные понятия
- Формы указателя мыши при работе с объектами
- Окна приложения и документа
- Диалоговое окно
- Назначение Рабочего стола
- 12.3. Организация обмена данными
- Понятие составного документа
- Обмен данными перетаскиванием объекта мышью
- Обмен данными через буфер Роль буфера обмена
- Технология обмена данными через буфер
- Технология внедрения и связывания объектов ole
- Внедрение объекта
- Связывание объекта
- Программа работы с изображениями Imaging.
- Комплекс программ мультимедиа Развлечения
- Комплекс программ Связь
- Стандартные приложения служебного назначения
- Очистка диска
- Проверка диска
- Дефрагментация диска
- Мастер обслуживания дисков