Передача данных
(иногда - телекодовая связь)
область электросвязи (См. Электросвязь),
имеющая целью передачу информации, представленной на основе заранее установленных правил в формализованном виде - знаками или непрерывными функциями и предназначенной для обработки техническими средствами (например, вычислительными машинами) или уже обработанной ими; сам процесс передачи этой информации. Такую информацию называют данными. Главное отличие П. д. от телеграфной, телефонной и др. видов связи заключается в том, что получателем или отправителем информации (данных) является машина, а не человек (при П. д. от ЭВМ к ЭВМ человек отсутствует на обоих концах линии связи). П. д. нередко требует более высокой надёжности, большей скорости и верности передачи, что, как правило, обусловлено большей важностью передаваемой информации и невозможностью логического контроля её человеком в процессе передачи и приёма. Вместе с вычислительной техникой (См. Вычислительная техника)
П. д. служит технической базой информационно-вычислительных систем, в том числе автоматизированных систем управления (АСУ) различного уровня. Применение средств П. д. ускоряет сбор и распределение информации, позволяет абонентам, имеющим недорогое оконечное оборудование, пользоваться услугами мощных вычислительных центров. П. д. зародилась в США в начале 50-х гг. 20 в., а с начала 60-х гг. стала интенсивно развиваться и во многих других странах. В СССР с начала 60-х гг. работают системы П. д., обслуживающие космические полёты. В 1965 была введена в действие система П. д. в АСУ контроля денежных переводов «Олега»; в ней П. д. осуществляется по телеграфным и телефонным каналам со скоростями соответственно 50 и 600 бит
в сек.
Позже П. д. стали пользоваться в системе сбора метеорологических данных «Погода» и во многих отраслевых и ведомственных АСУ. С 1972 начала создаваться Общегосударственная система передачи данных (ОГСПД), призванная предоставлять услуги по П. д. всем министерствам и ведомствам; в качестве 1-го этапа ОГСПД создаётся сеть П. д. телеграфного типа со скоростью передачи информации по ней до 200 бит
в сек.
П. д.- одно из наиболее бурно развивающихся (середина 70-х гг.) направлений технического прогресса. Если в 1955 во всём мире количество единиц оконечной аппаратуры П. д. не превышало 1 тыс., то к 1965 оно возросло до 35 тыс., к 1970 - до 150 тыс., а к 1975 их ожидалось свыше 1 млн. (ежегодный прирост во многих странах составлял 70-100%). Во многих странах П. д. осуществляется главным образом по коммутируемым телеграфным сетям (См. Телеграфная сеть) или телефонным сетям (См. Телефонная сеть)
связи. Ввиду того, что эти сети предназначены в основном для передачи телеграмм или телефонных разговоров, при П. д. добавляют специальные оконечные устройства. У абонента, кроме обычного телеграфного или телефонного аппарата (ТА) (рис. 1
, а),
устанавливается аппаратура П. д. (АПД), согласующая средства вычислительной техники с каналом связи (См. Канал связи),
и переключатель канала связи (П.). Установление коммутируемого соединения производится «вручную», с помощью ТА. В конце телефонных (или телеграфных) переговоров участники договариваются перейти в режим П. д. и подключают канал связи к АПД; после окончания П. д. они вновь переходят к переговорам; отбой производится обычным способом, с помощью ТА. Применяется также автоматический способ установления соединения, с управлением от ЭВМ. Включение АПД в коммутируемую телеграфную или телефонную сеть целесообразно при небольших объёмах передаваемых данных, когда суммарное время занятия абонентской линии для переговоров и П. д. не превышает 6-12 мин
в часы наибольшей нагрузки (см. Абонентское телеграфирование). Телефонная сеть используется не только для передачи цифровых данных, но начинает применяться также для передачи аналоговых данных (представляющих собой непрерывные функции), например кардиограмм. Для передачи больших объёмов данных, например между двумя вычислительными центрами, используют некоммутируемые (прямые, арендованные) каналы связи; по некоммутируемым телефонным каналам информацию передают со скоростью до 2400 бит
в сек
и более. Телефонные и телеграфные сети не могут удовлетворять наиболее высоким из требований, предъявляемых к П. д. Поэтому начинают применяться (с конца 60-х гг.) специальные коммутируемые сети, так называемые сети П. д., которые могут обеспечить более высокое качество обслуживания абонентов (верность и скорость передачи, возможность выбора категории срочности и скорости работы, возможность многоадресной связи) и оказание дополнительных услуг. При этом используются как принцип коммутации каналов, при котором на время связи организуется сквозной канал от абонента до абонента, так и принцип коммутации сообщений, при котором сообщение полностью передаётся от абонента-отправителя на ближайшую коммутационную станцию, где оно временно хранится, а после освобождения канала в необходимом (заданном) направлении передаётся поэтапно дальше, от одной станции к другой, до тех пор пока не будет принято абонентом-получателем. Для управления коммутацией на станциях всё чаще применяют ЭВМ. Размещаемая у абонентов АПД (рис. 1
, а) преобразует сигналы данных таким образом, чтобы они стали пригодны для передачи по каналу связи, например при работе по телефонным каналам применяют частотную, фазовую и более сложные виды модуляции, а также различные виды кодирования и перекодирования сигналов. При необходимости в состав АПД включают устройство для защиты данных от ошибок, возникающих в канале связи из-за помех (с начала 70-х гг. каналы обеспечивают П. д. с вероятностью ошибки 10 -3 -10 -5 ; применение устройств защиты от ошибок позволяет снизить эту вероятность до 10 -6 -10 -8). Применение корректирующих кодов (См. Корректирующие коды) позволяет обнаружить большую часть ошибок, исправление которых обычно производится путём автоматически повторной передачи. Обнаружение ошибок может производиться также некодовыми способами - с помощью так называемого детектора качества, анализирующего известные параметры сигнала (амплитуду, частоту, длительность и т.д.). Если абоненту достаточно защиты от ошибок, имеющейся в его устройствах вычислительной техники, то в АПД она не предусматривается. АПД может содержать также вспомогательные устройства, такие, как переговорно-вызывные, контрольно-измерительные и т.п. Сопряжение АПД с устройствами вычислительной техники осуществляется либо через промежуточный носитель информации (обычно перфорационную ленту (См. Перфорационная лента)) (рис. 1
, а), либо электрическими цепями (рис. 1
, б). Последний вид АПД позволяет абонентам «общаться» непосредственно с ЭВМ, в математическом обеспечении (См. Математическое обеспечение) которой выделяется часть программ, осуществляющих управление системой телеобработки данных (обменом с абонентскими пунктами и с др. ЭВМ). В составе такой АПД отсутствуют вводно-выводные устройства. Примером АПД первого вида могут служить применяемая в СССР унифицированная АПД типа «Аккорд-50» для работы по телеграфным каналам со скоростью до 50 бит
в сек
и АПД типа «Аккорд-1200» (рис. 2
) для работы по телефонным каналам со скоростью 600 или 1200 бит
в сек.
Пример АПД второго вида - универсальная аппаратура Единой системы ЭВМ социалистических стран. Находясь в процессе становления, П. д. развивается в следующих основных направлениях: создание специальных сетей П. д., в том числе разработка коммутационных станций, обеспечивающих улучшенное обслуживание абонентов, и внедрение цифровых каналов связи, образуемых системами с временным уплотнением линий (см. Линии связи уплотнение);
оптимальное сочетание развития новых сетей с использованием существующих телефонно-телеграфных сетей; повышение эффективности использования каналов для связи с большими нагрузками, в том числе освоение скоростей передачи по телефонным каналам до 4800 бит
в сек
и более; упрощение АПД для связи с малыми нагрузками; повышение верности и надёжности связи. Лит.:
Передача данных. Информационный сборник, М., 1969; Псурцев Н. Д., Обеспечение АСУ средствами связи, в кн.: Автоматизированные системы управления, М., 1972; Системы передачи данных и сети ЭВМ, пер. с англ., М., 1972 (Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, т. 60, № 11); Емельянов Г. А., Шварцман В. О., Передача дискретной информации и основы телеграфии, М., 1973; Етрухин Н. Н., Малишевская Т. М., Средства связи Единой системы ЭВМ «Ряд», «Электросвязь», 1974, №3; Bennett W. R., Davey J. R., Data transmission, N. Y.- , 1965; Lucky R. W., Salz J., WeIdon E. J., Principles of data communications, N. Y.- , 1968. Н. Н. Етрухин.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Передача данных" в других словарях:
В широком смысле процесс передачи данных по каналу связи от источника к приемнику. Различают синхронную и асинхронную передачу данных. По английски: Data communications См. также: Передача данных Информационные взаимодействия Данные Финансовый… … Финансовый словарь
Современная энциклопедия
- (телекодовая связь) область электросвязи, охватывающая вопросы передачи информации, представленной в формализованном виде (напр., знаками) и предназначенной для обработки ее электронно вычислительной машиной или уже обработанной ими. Передачу… … Большой Энциклопедический словарь
Передача данных - ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ, пересылка кодированной информации (данных) по линиям проводной, оптической или радиосвязи между несколькими взаимодействующими электронными вычислительными машинами либо между электронными вычислительными машинами и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
передача данных - Пересылка данных при помощи средств связи из одного места для приема их в другом месте. [ГОСТ 24402 88] Тематики телеобработка данных и вычислительные сети EN data broadcastingdata communicationdata communicationsdata transfersdata… … Справочник технического переводчика
передача данных - 01.02.16 передача данных [ data transmission]: Передача данных из одного пункта в один или несколько пунктов с помощью средств электросвязи. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Сеть передачи данных Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) физический перенос … Википедия
Передача дискретной информации (данных), представленной в формализованном виде (например, знаками), от их источника к потребителю между двумя и более ЭВМ, между ЭВМ и пользователями в автоматических и автоматизированных системах управления, в… … Энциклопедический словарь
В прошлых статьях по цифровой электронике я рассказывал о цифровых сигналах. Чем же так хороши эти цифровые сигналы? Как это бы странно не звучало, но цифровые сигналы по своей природе являются аналоговыми, так как передаются путем изменения значения напряжения или тока, но передают сигналы с ранее оговоренными уровнями. По своей сути, они являются дискретными сигналами. А что означает слово "дискретный"? Дискретный - это значит состоящий из отдельных частей, раздельный, прерывистый. Цифровые сигналы относятся как раз к дискретным сигналам, так как имеют только ДВА СОСТОЯНИЯ: «активно» и «не активно» - «есть напряжение/ток» и «нет напряжения/тока».
В некоторых случаях может использоваться инверсное значение: есть напряжение - ноль, нет напряжения - один. Обычно это делается для увеличения помехозащищенности.
Главный плюс цифровых сигналов в том, что их проще передавать и обрабатывать. Для передачи цифровых сигналов чаще всего используют напряжение, поэтому принято два состояния: напряжение близко к нулю (менее 10% от значения напряжения) и напряжение близко к напряжению питания (более 65% от значения). Например, при напряжении питания схемы 5 Вольт мы получаем сигнал с напряжением 0,5 Вольт - «ноль», если же 4,1 Вольта - «единица».
Последовательный метод передачи информации.
Итак, что имеем? У нас есть один канал связи. Что из себя она представляет в данном примере? Это и есть просто тупо два провода, источник электрического сигнала и приемник электрического сигнала, которые цепляются к этим проводам.
Это ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ.
Как мы уже сказали, по этим двум проводам мы можем передавать только два сигнала: «есть напряжение/ток» и «нет напряжения/тока». Какие способы передачи инфы мы можем реализовать?
Самый простой способ - сигнал есть (лампочка горит) - это ЕДИНИЧКА, сигнала нет (лампочка не горит) - это НОЛЬ
Если пораскинуть мозгами, можно придумать еще несколько различных комбинаций. Например, широкий импульс принять за единичку, а узкий - за ноль:
Или даже вообще взять за единичку и ноль фронт и срез импульса. Внизу рисунок, если подзабыли, что такое фронт и срез импульса.
А вот и практическая реализация:
Да можно хоть сколько придумать различных комбинаций, если "получатель" и "отправитель" согласуют прием и передачу . Здесь я привел просто самые популярные способы передачи цифрового сигнала. То есть все эти способы и есть ПРОТОКОЛЫ. И их, как я уже сказал, можно напридумывать туеву кучу.
Скорость обмена данными
Представьте себе картину... Студенты, идет лекция... Препод диктует лекцию, а студенты ее записывают
Но если препод очень быстро диктует лекцию и в придачу эта лекция по физике или матану, то в результате получаем:
Почему же так произошло?
С точки зрения цифровой передачи данных, можно сказать, что скорость обмена данными между «Отправителем» и «Получателем» разная. Поэтому может быть реальна ситуация, когда «Получатель» (студент) не в состоянии принять данные от «Отправителя» (препода) из-за несоответствия скорости передачи данных: скорость передачи может быть выше или ниже той, на которую настроен приемник (студент).
Данная проблема в разных стандартах последовательной передачи данных решается по-разному:
Предварительная договоренность о скорости передачи данных (договориться с преподом, чтобы диктовал лекцию медленнее или чуть быстрее);
Перед передачей информации «Отправитель» передает некую служебную информацию, используя которую «Получатель» подстраивается под «Отправителя» (Препод: "Кто не запишет эту лекцию полностью, тот не получит зачет")
Чаще всего, используется первый способ: в устройствах связи заранее устанавливается необходимая скорость обмена данными. Для этого используется тактовый генератор, который вырабатывает импульсы для синхронизации всех узлов устройства, а также для синхронизации процесса связи между устройствами.
Управление потоком
Также возможна ситуация, когда «Получатель»(студент) не готов принимать передаваемые «Отправителем»(преподом) данные по какой-либо причине: занятость, неисправность и др.
Решается эта проблема различными методами:
На уровне протоколов. Например, в протоколе обмена оговорено: после передачи «Отправителем» служебного сигнала «начало передачи данных» в течение определенного времени «Получатель» обязан подтвердить принятие этого сигнала путем передачи специального служебного сигнала «готовность к приему». Данный способ называют «программным управлением потоком» - «Soft»
На физическом уровне - используются дополнительные каналы связи, по которым «Отправитель» ДО передачи информации запрашивает у «Получателя» о его готовности к приему). Такой способ называют «аппаратным управлением потоком» - «Hard»;
Оба метода очень распространены. Иногда они используются одновременно: и на физическом уровне, и на уровне протокола обмена.
При передаче информации важно засинхронизировать работу передатчика и приемника . Способ установки режима связи между устройствами называют «синхронизацией». Только в этом случае «Получатель» может правильно (достоверно) принять переданное «Отправителем» сообщение.
Режимы связи
1)Симплексная связь.
В этом случае Получатель может только принимать сигналы от отправителя и никак не может на него повлиять. Это в основном ТВ или радио. Мы можем их только или смотреть или слушать.
2)Полудуплексная связь.
В этом режиме и отправитель и получатель могут передавать друг другу сигналы поочередно, если канал свободен. Отличный пример полудуплексной связи - это рации. Если оба абонента будут трещать каждый в свою рацию одновременно, то никто никого не услышит.
- Первый, первый. Я второй. Как слышно?
- Слышу вас нормально, отбой!
Сигнал может посылать только отправитель, в этом случае получатель его принимает. Либо сигнал может отправлять получатель, а в этом случае отправитель его получает. То есть и отправитель и получатель имеют равные права на доступ к каналу (линии связи). Если они сразу оба будут передавать сигнал в линию, то, как я уже сказал, ничего из этого не получится.
3)Дуплексная связь.
В этом режиме и прием и передача сигнала могут вестись сразу в двух направлениях одновременно . Яркий тому пример - разговор по мобильному или домашнему телефону, или разговор в Skype.
Продолжение следует...
Как правило, по физической среде данные передаются без модуляции несущей основной полосы частот сети (Base Band LAN). Реже данные передаются в модулированном виде в широкополосных сетях (Broad Band LAN), что позволяет реализовать в физической среде несколько каналов.
При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса - перепадом потенциала определенного направления.
Требования к методам цифрового кодирования
При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно достигал бы нескольких целей:
имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала;
обеспечивал синхронизацию между передатчиком и приемником;
обладал способностью распознавать ошибки;
обладал низкой стоимостью реализации.
Более узкий спектр сигналов позволяет на одной и той же линии (с одной и той же полосой пропускания) добиваться более высокой скорости передачи данных. Кроме того, часто к спектру сигнала предъявляется требование отсутствия постоянной составляющей, то есть наличия постоянного тока между передатчиком и приемником. В частности, применение различных трансформаторных схем гальванической развязки препятствует прохождению постоянного тока.
При передаче информации по физической среде, используются следующие способы синхронизации информации:
Авто синхронизация .
Синхронизация по выделенной линии.
Само синхронизация .
В случаи использования автосинхронизации , синхронизация производится внутренними генераторами абонентов, работающие на одинаковой частоте. Для компенсации ухода частот производится подстройка синхронизации для каждого передаваемого символа. Передача в данном случае ведется в асинхронном режиме с выдачей стартовых и стоповых бит для каждого передаваемого символа. Скорость передачи не велика, а велика избыточность передаваемой информации, что определяет довольно редкое использование данного способа передаваемой информации.
При использовании синхронизации по выделенной лини и в физической среде выделяется дополнительная линия, по которой передаются синхронизирующие импульсы, что естественно усложняет систему.
При использовании само синхронизации по одной линии передается и информация и синхронизирующие импульсы. В этом случае для передачи используются специальные самосинхронизирующиеся коды, например, “Манчестерские” коды.
Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точно знал, в какой момент времени необходимо считывать новую информацию с линии связи. Эта проблема в сетях решается сложнее, чем при обмене данными между близко расположенными устройствами, например между блоками внутри компьютера или же между компьютером и принтером. На небольших расстояниях хорошо работает схема, основанная на отдельной тактирующей линии связи (рис. 2.15), так что информация снимается с линии данных только в момент прихода тактового импульса. В сетях использование этой схемы вызывает трудности из-за неоднородности характеристик проводников в кабелях. На больших расстояниях неравномерность скорости распространения сигнала может привести к тому, что тактовый импульс придет настолько позже или раньше соответствующего сигнала данных, что бит данных будет пропущен или считан повторно. Другой причиной, по которой в сетях отказываются от использования тактирующих импульсов, является экономия проводников в дорогостоящих кабелях.
Поэтому в сетях применяются так называемые самосинхронизирующиеся коды , сигналы которых несут для передатчика указания о том, в какой момент времени нужно осуществлять распознавание очередного бита (или нескольких бит, если код ориентирован более чем на два состояния сигнала). Любой резкий перепад сигнала - так называемый фронт - может служить хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком. Требования, предъявляемые к методам кодирования, являются взаимно противоречивыми, поэтому каждый из рассматриваемых ниже популярных методов цифрового кодирования обладает своими преимуществами и своими недостатками по сравнению с другими.
Потенциальный код без возвращения к нулю
На рис.2.6, а показан метод потенциального кодирования, называемый также кодированием без возвращения к нулю (Non Return to Zero, NRZ). Последнее название отражает то обстоятельство, что при передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта (как мы увидим ниже, в других методах кодирования возврат к нулю в этом случае происходит). Метод NRZ прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов), но не обладает свойством самосинхронизации. При передаче длинной последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, поэтому приемник лишен возможности определять по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться с моментом съема данных, так как частоты двух генераторов никогда не бывают полностью идентичными. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответственно, считыванию некорректного значения бита.
Другим серьезным недостатком метода NRZ является наличие низкочастотной составляющей, которая приближается к нулю при передаче длинных последовательностей единиц или нулей. Из-за этого многие каналы связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приемником и источником, этот вид кодирования не поддерживают. В результате в чистом виде код NRZ в сетях не используется. Тем не менее используются его различные модификации, в которых устраняют как плохую самосинхронизацию кода NRZ, так и наличие постоянной составляющей. Привлекательность кода NRZ, из-за которой имеет смысл заняться его улучшением, состоит в достаточно низкой частоте основной гармоники fo, которая равна N/2 Гц, как это было показано в предыдущем разделе. У других методов кодирования, например манчестерского, основная гармоника имеет более высокую частоту.
Рис. 2.6. Способы дискретного кодирования данных
Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией
Одной из модификаций метода NRZ является метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI ). В этом методе (рис.2.6, 6) используются три уровня потенциала - отрицательный, нулевой и положительный. Для кодирования логического нуля используется нулевой потенциал, а логическая единица кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей.
Код AMI частично ликвидирует проблемы постоянной составляющей и отсутствия самосинхронизации, присущие коду NRZ. Это происходит при передаче длинных последовательностей единиц. В этих случаях сигнал на линии представляет собой последовательность разнополярных импульсов с тем же спектром, что и у кода NRZ, передающего чередующиеся нули и единицы, то есть без постоянной составляющей и с основной гармоникой N/2 Гц (где N - битовая скорость передачи данных). Длинные же последовательности нулей также опасны для кода AMI, как и для кода NRZ - сигнал вырождается в постоянный потенциал нулевой амплитуды. Поэтому код AMI требует дальнейшего улучшения, хотя задача упрощается - осталось справиться только с последовательностями нулей.
В целом, для различных комбинаций бит на линии использование кода AMI приводит к более узкому спектру сигнала, чем для кода NRZ, а значит, и к более высокой пропускной способности линии. Например, при передаче чередующихся единиц и нулей основная гармоника fo имеет частоту N/4 Гц. Код AMI предоставляет также некоторые возможности по распознаванию ошибочных сигналов. Так, нарушение строгого чередования полярности сигналов говорит о ложном импульсе или исчезновении с линии корректного импульса. Сигнал с некорректной полярностью называется запрещенным сигналом (signal violation) .
В коде AMI используются не два, а три уровня сигнала на линии. Дополнительный уровень требует увеличение мощности передатчика примерно на 3 дБ для обеспечения той же достоверности приема бит на линии, что является общим недостатком кодов с несколькими состояниями сигнала по сравнению с кодами, которые различают только два состояния.
Потенциальный код с инверсией при единице
Существует код, похожий на AMI, но только с двумя уровнями сигнала. При передаче нуля он передает потенциал, который был установлен в предыдущем такте (то есть не меняет его), а при передаче единицы потенциал инвертируется на противоположный. Этот код называется потенциальным кодом с инверсией при единице (Non Return to Zero with ones Inverted, NRZI) . Этот код удобен в тех случаях, когда использование третьего уровня сигнала весьма нежелательно, например в оптических кабелях, где устойчиво распознаются два состояния сигнала - свет и темнота. Для улучшения потенциальных кодов, подобных AMI и NRZI, используются два метода. Первый метод основан на добавлении в исходный код избыточных бит, содержащих логические единицы. Очевидно, что в этом случае длинные последовательности нулей прерываются и код становится самосинхронизирующимся для любых передаваемых данных. Исчезает также постоянная составляющая, а значит, еще более сужается спектр сигнала. Но этот метод снижает полезную пропускную способность линии, так как избыточные единицы пользовательской информации не несут. Другой метод основан на предварительном «перемешивании» исходной информации таким образом, чтобы вероятность появления единиц и нулей на линии становилась близкой. Устройства, или блоки, выполняющие такую операцию, называются скрэмблероми (scramble - свалка, беспорядочная сборка). При скремб-лировании используется известный алгоритм, поэтому приемник, получив двоичные данные, передает их на дескрэмблер, который восстанавливает исходную последовательность бит. Избыточные биты при этом по линии не передаются. Оба метода относятся к логическому, а не физическому кодированию, так как форму сигналов на линии они не определяют. Более детально они изучаются в следующем разделе.
Биполярный импульсный код
Кроме потенциальных кодов в сетях используются и импульсные коды, когда данные представлены полным импульсом или же его частью - фронтом. Наиболее простым случаем такого подхода является биполярный импульсный код, в котором единица представлена импульсом одной полярности, а ноль - другой (рис.2.6, в). Каждый импульс длится половину такта. Такой код обладает отличными самосинхронизирующими свойствами, но постоянная составляющая может присутствовать, например, при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Кроме того, спектр у него шире, чем у потенциальных кодов. Так, при передаче всех нулей или единиц частота основной гармоники кода будет равна N Гц, что в два раза выше основной гармоники кода NRZ и в четыре раза выше основной гармоники кода AMI при передаче чередующихся единиц и нулей. Из-за слишком широкого спектра биполярный импульсный код используется редко.
Манчестерский код
В локальных сетях до недавнего времени самым распространенным методом кодирования был так называемый манчестерский код. На рисунке 2.6,г показан процесс формирования биполярного фазоманипулированного самосинхронизирующегося линейного кода без возвращения к нулю – “Манчестер 2”. Он применяется в технологиях Ethernet и Token Ring.
В манчестерском коде для кодирования единиц и нулей используется перепад потенциала, то есть фронт импульса. При манчестерском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими в середине каждого такта. Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль - обратным перепадом. В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд. Так как сигнал изменяется по крайней мере один раз за такт передачи одного бита данных, то манчестерский код обладает хорошими самосинхронизирующими свойствами. Полоса пропускания манчестерского кода уже, чем у биполярного импульсного. У него также нет постоянной составляющей, а основная гармоника в худшем случае (при передаче последовательности единиц или нулей) имеет частоту N Гц, а в лучшем (при передаче чередующихся единиц и нулей) она равна N/2 Гц, как и у кодов AMI или NRZ. В среднем ширина полосы манчестерского кода в полтора раза уже, чем у биполярного импульсного кода, а основная гармоника колеблется вблизи значения 3N/4. Манчестерский код имеет еще одно преимущество перед биполярным импульсным кодом. В последнем для передачи данных используются три уровня сигнала, а в манчестерском - два.
Потенциальный код 2В1Q
На рис.2.6, д показан потенциальный код с четырьмя уровнями сигнала для кодирования данных. Это код 2В1Q название которого отражает его суть - каждые два бита (2В) передаются за один такт сигналом, имеющим четыре состояния (1Q). Паре бит 00 соответствует потенциал -2,5 В, паре бит 01 соответствует потенциал -0,833 В, паре 11 - потенциал +0,833 В, а паре 10 - потенциал +2,5 В. При этом способе кодирования требуются дополнительные меры по борьбе с длинными последовательностями одинаковых пар бит, так как при этом сигнал превращается в постоянную составляющую. При случайном чередовании бит спектр сигнала в два раза уже, чем у кода NRZ, так как при той же битовой скорости длительность такта увеличивается в два раза. Таким образом, с помощью кода 2B1Q можно по одной и той же линии передавать данные в два раза быстрее, чем с помощью кода AMI или NRZI. Однако для его реализации мощность передатчика должна быть выше, чтобы четыре уровня четко различались приемником на фоне помех.