2. Основы передачи дискретных данных М етод

Скачать презентацию 2. Основы передачи дискретных данных  М етод Скачать презентацию 2. Основы передачи дискретных данных М етод

ost_data_transf.ppt___v_pomoschy_dlya_podgotovki

  • Размер: 1.0 Мб
  • Автор:
  • Количество слайдов: 54

Описание презентации 2. Основы передачи дискретных данных М етод по слайдам

  2. Основы передачи дискретных данных  М етод ы передачи дискретных данных 2. Основы передачи дискретных данных М етод ы передачи дискретных данных , общи е для локальных и глобальных сетей по длинным линиям связи ( >10 м)

  Усилитель. М одем. К омму- та тор Д емульти плексор М ульти- Усилитель. М одем. К омму- та тор Д емульти плексор М ульти- плексо р. Усилитель. М о дем Физическая среда передачи данных D C E ( А П Д) D T E ( ОО Д) Линия связи П ромеж у т очное обору дование линии связи А ппарат у ра передачи данных ( А П Д) или D C E Оконечное обору дование данных ( О О Д) или D T EСостав линии связи

  Типы линий связи  Проводные  (воздушные)   Кабельные Коаксиал Витая Типы линий связи Проводные (воздушные) Кабельные Коаксиал Витая пара Оптическое волокно

  Радиоканалы наземной и спутниковой связи Радиорелейные (СВЧ) каналы Радиоканалы наземной и спутниковой связи Радиорелейные (СВЧ) каналы

  Характеристики линий связи • Амплитудно-частотная характеристика • Полоса пропускания • Затухание • Характеристики линий связи • Амплитудно-частотная характеристика • Полоса пропускания • Затухание • Помехоустойчивость • Перекрестные наводки на ближнем конце линии ( NEXT) • Пропускная способность • Достоверность передачи данных • Удельная стоимость

  T = 2 3 4 Представление периодического сигнала суммой синусоид. Спектральный анализ T = 2 3 4 Представление периодического сигнала суммой синусоид. Спектральный анализ сигналов на линиях связи

  -  + 0 t Спектральное разложение идеального импульса ( - функция — + 0 t Спектральное разложение идеального импульса ( — функция )

  Импульсы на выходе линии связи Импульсы на входе линии связи. Искажения импульсов Импульсы на выходе линии связи Импульсы на входе линии связи. Искажения импульсов в линиях связи

  Представление линии в виде распределенной индуктивно-емкостной нагрузки  RR RR C C Представление линии в виде распределенной индуктивно-емкостной нагрузки RR RR

  Частота ( Г ц)П олоса пропу скания Отношение амплиту д Авых од Частота ( Г ц)П олоса пропу скания Отношение амплиту д Авых од / Авх од 0 1 0, 5 Амплитудно-частотная характеристика

 Волоконно - оптический кабель  Коаксиальный  кабель  10 Гц 10 00 Волоконно — оптический кабель Коаксиальный кабель 10 Гц 10 00 Гц 10 КГц 10 0 КГц 1 МГц 10 0 МГц 1 ГГц 1 00 ГГц 1 ТГц 1 000 ТГц 1 00 000 ТГц Диапазон слуха Телефонный канал тональной частоты Витая пара АМ радио FM радио Каналы СВЧ Инфракрасные лучи Видимый свет Ультрафиолетовые лучи Полосы пропускания линий связи и популярные частотные диапазоны

 Гармоники сигнала  F Гц А д. Б  Полоса пропускания  линии Гармоники сигнала F Гц А д. Б Полоса пропускания линии 1 0 0 1 1 б) Спектр сигнала выходит за пределы полосы пропускания линии Гармоники сигнала F Гц А д. Б Полоса пропускания линии а) Спектр сигнала умещается в полосу пропускания линии 1 0 0 1 1 Соответствие между полосой пропускания линии связи и спектром сигнала

  Пропускная способность - C (бит/с)- максимально возможное число бит информации,  которые Пропускная способность — C (бит/с)- максимально возможное число бит информации, которые могут быть переданы в секунду С (бит/с) = F log 2 (1 + P c / P m ) F — полоса пропускания (Гц) Типичные значения пропускной способности ( bandwidth ) линий связи вычислительных сетей: 2400, 4800, 9600, 14400, 28800, 33600 б/с 56, 64 Кб/ c ; 1. 544, 2. 048, 10, 16, 34, 45, 155, 622 Мб/ c

 1 0  1  1  1  0  0 1 0 1 1 1 0 0 1 11 10 01 00 11 01 11 00 10 11 01 а) б) Повышение скорости передачи за счет дополнительных состояний сигнала а) сигнал имеет 2 состояния; б) сигнал имеет 4 состояния. C = , где М — количество состояний одного элемента данных 22 FMlog

  Помехоустойчивость линии : определяется мощностью шумов,  создаваемых в линии внешней средой Помехоустойчивость линии : определяется мощностью шумов, создаваемых в линии внешней средой и возникающих в самой линии низкая хорошая отличная Кабельны е линии Радиолинии Оптоволоконны е линии

  Достоверностьпередачиданных:  вероятность искажения бита данных (10 -3 10 -9 без дополнительных Достоверностьпередачиданных: вероятность искажения бита данных (10 -3 10 -9 без дополнительных средств, 10 -9 — оптоволокно) Удельнаястоимостьлинии: затраты на создание 1 км линии — от $0. 4 до $

  Аналоговая модуляция :  предназначена для передачи дискретных данных,  имеющих широкий Аналоговая модуляция : предназначена для передачи дискретных данных, имеющих широкий спектр, по аналоговым линиям связи с узкой полосой пропускания • Аналоговая модуляция • Кодирование (дискретная модуляция)Методы передачи дискретных данных

  Виды аналоговой модуляции: б) амплитудная в) частотная г) фазовая  Виды аналоговой модуляции: б) амплитудная в) частотная г) фазовая

 F А  Полоса пропускания  линии  Спектр  модулированного  сигнала F А Полоса пропускания линии Спектр модулированного сигнала f 0 = N/2 5 f 0 fс — частота несущей f m — частота модуляции fс — f m fс + fm fс 3 f 0 Спектр п отенциальног о кода Полоса пропускания линии а) б) Спектры сигнала при потенциальном кодировании и амплитудной модуляции

  Кодирование  в узком смысле - способ представления дискретных данных импульсными сигналами Кодирование в узком смысле — способ представления дискретных данных импульсными сигналами для передачи по широкополосным линиям (без модуляции) Целикодирования: 1. Сужение полосы частот результирующего сигнала. Чем меньше изменений потенциала сигнала в единицу времени (измеряется в бодах), тем уже спектр сигнала, тем выше может быть битовая скорость на линии с фиксированной полосой пропускания 2. Синхронизация приемника и источника

  Приёмник Передатчик 00 0 10 11 Тактовые импульсы Информация. Синхронизация приемника и Приёмник Передатчик 00 0 10 11 Тактовые импульсы Информация. Синхронизация приемника и передатчика на небольших расстояниях

  00 0 011 1 а) Потенциальный код или NRZ -код Методы кодирования 00 0 011 1 а) Потенциальный код или NRZ -код Методы кодирования Полоса узкая (бод б/с) (4 бода) Самосинхронизация плохая б) Потенциальный код с инверсией при единице NRZI (3 бода) в) Биполярный код (импульсы разной полярности) 1 110 0 Полоса широкая (бод ~ 2 б/с) (14 бод) Самосинхронизация отличная г) Манчестерский код (кодирование перепадами) Полоса средняя (б/с бод 2 б/с) (9 бод) Самосинхронизация хорошая

  Избыточныепотенциальныекоды(4 В/5 В, 5 В/6 В) К каждым N битам исходного кода Избыточныепотенциальныекоды(4 В/5 В, 5 В/6 В) К каждым N битам исходного кода добавляется 1 избыточный бит, значение которого выбирается так, чтобы потенциал гарантированно менял свое значение через каждые 2 N бит Код 4 В/5 В: 4 бита исходного кода 5 бит результирующего кода 0000 11110 0001 01001 0010 10100 0011 10101 0100 01011 0110 0111. . . 01111. . .

  Коды глобальных каналов 1 1 0 0 0 0 1 1 0 Коды глобальных каналов 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 Биполярный код AMI 1 1 0 0 0 V 1 * 0 V 1 0 0 1 * 1 0 B 8 ZS 1 1 0 0 0 V 1 * 0 0 1 0 0 V 1 1 *H

  Скрэмблирование «Перемешивание» данных по известному закону: B i = A i B Скрэмблирование «Перемешивание» данных по известному закону: B i = A i B i-3 B i-5 — сложение по модулю 2 Обратное преобразование: C i = B i-3 B i-5 = B i = (A i B i-3 B i-5) + B i = A i B i-3 B i-5 = A i

  Спектры кодов Спектры кодов

  Кодированиеаналоговыхсигналов :  предназначе но для передачи аналоговых данных по линиям связи, Кодированиеаналоговыхсигналов : предназначе но для передачи аналоговых данных по линиям связи, имеющим широкую полосу пропускания, достаточную для передачи импульсов

  n 1 n 4 n 3 n 2 t 1 t 2 n 1 n 4 n 3 n 2 t 1 t 2 t 3 t 4 Частота квантования: f=1/ n 1 , n 2 , n 3 , . . . — ”оцифрованный” сигнал f 0 Теорема Котельникова-Найквиста f 2 f 0 Кодирование (дискретная модуляция) Дискретизация непрерывного сигнала по амплитуде и по времени

  обойма. . 1. . 2. . . N ì 1 2. . обойма. . 1. . 2. . . N ì 1 2. . . N 1. . 2 N обойма 1. . 2 N 1 2 N Запись чтениесоединение 2 — 1 соединение 1 — 2 Буферная память Мультиплексор ТДМ Коммутатор TDM Демультиплексор TDM Мультиплексирование с разделением времени. Коммутация каналов – синхронное разделение во времени ( Time Division Multiplexing , TDM или STM )

  TDM Все оборудование должно работать синхронно и циклически.  Цикл работы TDM-оборудования TDM Все оборудование должно работать синхронно и циклически. Цикл работы TDM-оборудования — 125 мкс Мультиплексор принимает данные от каждого конечного абонента со скоростью 64 Кбит/c — 1 байт каждые 125 мкс. Мультиплексор передает обойму на выходной канал с битовой скоростью Nx 64 Кбит/с Каждое соединение обладает фиксированной пропускной способностью, кратной 64 Кбит/с. Каждому соединению выделяется один квант времени цикла работы аппаратуры -тайм-слот Длительность тайм-слота зависит от числа абонентских каналов, обслуживаемых TDM-оборудованием Тайм-слот закрепляется за абонентом на все время соединения

  MUX Cross-c onnect. Коммутация каналов – разделение по длине волны ( Wave MUX Cross-c onnect. Коммутация каналов – разделение по длине волны ( Wave Division Multiplexing, WDM или Dense WDM) Внутри волны – TDM или пакеты

  Сравнение методов коммутации каналов и пакетов Коммутация каналов Коммутация пакетов Гарантированная пропускная Сравнение методов коммутации каналов и пакетов Коммутация каналов Коммутация пакетов Гарантированная пропускная способность (полоса) для взаимодействующих абонентов Пропускная способность сети для абонентов неизвестна, задержки передачи носят случайный характер Сеть может отказать абоненту в установлении соединения Сеть всегда готова принять данные от абонента Трафик реального времени передается без задержек Ресурсы сети используются эффективно при передаче пульсирующего трафика Адрес используется только на этапе установления соединения Адрес передается с каждым пакетом

  Области применимости методов коммутации Коммутация каналов применяется для передачи трафика с постоянной Области применимости методов коммутации Коммутация каналов применяется для передачи трафика с постоянной скоростью и чувствительного к задержкам. Пример: речь Недостатки — в случае временного не использования канала абонентами его пропускную способность нельзя отдать другим абонентам – отсутствует адресная информация в потоке данных Коммутация пакетов применяется для передачи пульсирующего трафика с переменной скоростью и не чувствительного к задержкам. Пример: передача текстовых документов, просмотр Web- страниц Недостатки — нет гарантий пропускной способности, переменные задержки – сложно передавать потоковый трафик реального времени – речь, видео

  Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов 1. Коммутация каналов для передачи пользовательских Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов 1. Коммутация каналов для передачи пользовательских данных и коммутации пакетов для передачи служебной 3 2 1 Прикл. . . . 4 3 2 1 Сеть ISDN TE/TA Сигнальная сеть К а налы В К ана л D NTEI. 450/1 I. 440/1 I. 430/1 Сеть с коммутацией пакетов – SS 7 Сеть с коммутацией каналов

  Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов 2. Виртуальные каналы в сетях с Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов 2. Виртуальные каналы в сетях с коммутацией пакетов • Устойчивые маршруты перемещения пакетов • Вместо адреса конечного узла используется условный номер виртуального канала • Имеется процедура предварительного установления канала

  Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов 3. Вложенность методов коммутации Тайм-слот 1 Комбинирование методов коммутации каналов и пакетов 3. Вложенность методов коммутации Тайм-слот 1 Тайм-слот 2 Тайм-слот 3 Тайм-слот 4 Поток тайм-слота 4 делится на пакеты — метод коммутации пакетов вложен в метод коммутации каналов Поток тайм-слота 1 делится на более мелкие тайм-слоты – иерархия каналов PDH/SDH

  Принципы работы протоколов в сетях с коммутацией пакетов Принципы работы протоколов в сетях с коммутацией пакетов

  Структура пакетов и кадров Синхро биты Служебная информация Полезные данные Контрольная сумма Структура пакетов и кадров Синхро биты Служебная информация Полезные данные Контрольная сумма Кадр 1 Кадр 2 Кадр

  Байт 1 С тарт С топ. Байт 2 С тарт С топ. Байт 1 С тарт С топ. Байт 2 С тарт С топ. Байт n С тарт С топ Синхро байт Байт 1 Байт n Байт 2 Управ- ление Иденти- фикатор Данные пользователя Контроль ошибок. Управ- ление Синхронизация приемника и источника Асинхронная и синхронная передача

  Квитанции подтверждения Подтверждение разрыва соединения. Подтверждение установления соединения Данные Запрос разрыва соединения Квитанции подтверждения Подтверждение разрыва соединения. Подтверждение установления соединения Данные Запрос разрыва соединения Запрос установления соединения Данные Узел 2 Узел 1 Передача без установления соединения (датаграммный метод, connectionless ) Передача с установлением соединения ( connection — orient ed ) Установление соединений

  Методы вычисления контрольной суммы кадра информации  1. Контроль по паритету - Методы вычисления контрольной суммы кадра информации 1. Контроль по паритету — применяется для байтов 8 7 6 5 4 3 2 1 1 + 0 + 1 + 0 = 0 (по чётности, even) 1 (по нечёт-ти, odd ) Обнаруживает только одиночные ошибки

  2. Вертикальный и горизонтальный контроль по паритету блоков символов  P B 2. Вертикальный и горизонтальный контроль по паритету блоков символов P B 7 B 6 B 5 B 4 B 3 B 2 B 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 Биты паритета байтов (нечётность) Биты паритета столбцов (четность) Обнаруживает большинство двойных ошибок, но не все

  3. Циклические коды контроля двоичных кадров ( CRC ,  Cyclic Redundancy 3. Циклические коды контроля двоичных кадров ( CRC , Cyclic Redundancy Check ) 1 0 0 1 1 0 Биты кадра 2 или 4 байта контрольного циклического кода (CRC)

  1.  Код CRC равен остатку от деления кадра,  рассматриваемого как 1. Код CRC равен остатку от деления кадра, рассматриваемого как двоичное число, на заданное двоичное число (например, на 2 16 +2 15 +2 2 +1) 2. При получении кадра с кодом CRC общая последовательность бит (данные + CRC ) снова делится на общий делитель. 3. Если ошибок нет, то результат деления должен быть равен 0. При делителе длинной R бит обнаруживаются: • все однократные битовые ошибки • все двойные битовые ошибки • все ошибки в нечетном количестве бит • все ошибочные последовательности длиной < R (последовательность бит между двумя соседними ошибочными битами)

  ММ етод ыы подтверждения корректности передачи кадров  1. С простоем источника ММ етод ыы подтверждения корректности передачи кадров 1. С простоем источника t t 2 К К 11 Квитанции (приёмник)Пакеты (источник)

  2.  М е т о д   с к о 2. М е т о д » с к о л ь з я щ е г о о к н а » П а к е т ы ( и с т о ч н и к ) К 2 W. . . 32121 К 1 К в и т а н ц и и ( п р и ё м н и к ) К 2 К 1 П р и н я т и е к в и т а н ц и и ( и с т о ч н и к ) W — р а з м е р о к н а — к о л и ч е с т в о к а д р о в , к о т о р ы е р а з р е ш а е т с я пе — ред а в а т ь б е з п о л у ч е н и я к в и т а н ц и и

 Синхронизация символов и кадров Дополняет синхронизацию бит при синхронном способе передачи 2 метода: Синхронизация символов и кадров Дополняет синхронизацию бит при синхронном способе передачи 2 метода: Символьно-ориентированная передача Бит-ориентированная передача

  Время. Направление передачи Стоповый символ кадра. Содержимое кадра (печатные символы)Символы синхронизации Стартовый Время. Направление передачи Стоповый символ кадра. Содержимое кадра (печатные символы)Символы синхронизации Стартовый символ кадра а)SYN. . . STX ETXSYN

 . .  0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0. . . Направление передачи Содержимое кадра Получатель вошел в синхронизацию. Получатель детектирует символ SYNПолучатель входит в режим “охотника” б) SYNSYNSYN STX Время

  Стоповая последовательность кадра. Содержимое кадра (двоичные данные)Стартовая последовательность кадра c)SYN DLE STX Стоповая последовательность кадра. Содержимое кадра (двоичные данные)Стартовая последовательность кадра c)SYN DLE STX . . . DLE. . . DLE ETX Направление передачи Время. Дополнительно вставленный DL

 Методы синхронизации при бит-ориентированной передаче кадров  01111110 011011111 0 0………… 10011 01111110 Методы синхронизации при бит-ориентированной передаче кадров 01111110 011011111 0 0………… 10011 01111110 Открывающий флаг Закрывающий флаг. Данные Бит-стаффинг 11111110 1046 01111………. 110 Открывающий флаг Данные Длина поля данных Фиксиро- ванный заголовока) Открывающий и закрывающий флаги б) Открывающий флаг и поле длины

 Методы синхронизации при бит-ориентированной передаче кадров  01111110 01101111110………… 10011 01111110 Открывающий флаг Методы синхронизации при бит-ориентированной передаче кадров 01111110 01101111110………… 10011 01111110 Открывающий флаг Закрывающий флаг. Данные Бит-стаффинг не нуженв) Открывающий и закрывающий флаги с особыми кодами

  1. Могут ли цифровые линии связи передавать аналоговые данные? 2. Каким будет 1. Могут ли цифровые линии связи передавать аналоговые данные? 2. Каким будет теоретический предел скорости передачи данных в бит /c c по каналу с шириной полосы пропускания в 20 к. Гц, если мощность передатчика составляет 0, 01 м. Вт, а мощность шума в канале равна 0, 0001 м. Вт ? 3. Определите пропускную способность канала связи для каждого из направлений дуплексного режима, если известно, что его полоса пропускания равна 600 к. Гц, а метода кодирования использует 10 состояний сигнала. 4. Рассчитайте задержку распространения сигнала и задержку передачи данных для случая передачи пакета в 128 байт по: · кабелю витой пары длиной в 100 м при скорости передачи данных 100 Мбит / с, · коаксиальному кабелю длиной в 2 км при скорости передачи в 10 Мбит / с, · спутниковому геостационарному каналу протяженностью в 72 км при скорости передачи данных 128 Кбит / с. Считайте скорость распространения сигнала равной скорости света в вакууме 300 000 км / с. Вопросы

 Какой кадр передаст на линию передатчик,  если он работает с использованием техники Какой кадр передаст на линию передатчик, если он работает с использованием техники бит-стаффинга с флагом 7 E, а на вход передатчика поступила последовательность 24 A 5 7 E 56 8 C (все значения — шестнадцатеричные)? 6. Поясните из каких соображений выбрана пропускная способность (64 Кбит/c) элементарного канала цифровых телефонных сетей? 9. Как передатчик определяет факт потери положительной квитанции в методе скользящего окна? 10. Сеть с коммутацией пакетов испытывает перегрузку. Для устранения этой ситуации размер окна в протоколах компьютеров сети нужно увеличить или уменьшить ? 11. Как влияет надежность линий связи в сети на выбор размера окна? 12. В чем проявляется избыточность TDM- технологии? 13. Какой способ коммутации более эффективен: коммутация каналов или коммутация пакетов?