какой способ применяется для повышения самосинхронизации кода b8zs
Асинхронная и синхронная передачи
При обмене данными на физическом уровне единицей информации является бит, поэтому средства физического уровня всегда поддерживают побитовую синхронизацию между приемником и передатчиком.
Канальный уровень оперирует кадрами данных и обеспечивает синхронизацию между приемником и передатчиком на уровне кадров. В обязанности приемника входит распознавание начала первого байта кадра, распознавание границ полей кадра и распознавание признака окончания кадра.
Такой режим работы называется асинхронным или старт-стопным. Другой причиной использования такого режима работы является наличие устройств, которые генерируют байты данных в случайные моменты времени. Так работает клавиатура дисплея или другого терминального устройства, с которого человек вводит данные для обработки их компьютером.
В асинхронном режиме каждый байт данных сопровождается специальными сигналами «старт» и «стоп» (рис. 20, а). Назначение этих сигналов состоит в том, чтобы, во-первых, известить приемник о приходе данных и, во-вторых, чтобы дать приемнику достаточно времени для выполнения некоторых функций, связанных с синхронизацией, до поступления следующего байта. Сигнал «старт» имеет продолжительность в один тактовый интервал, а сигнал «стоп» может длиться один, полтора или два такта, поэтому говорят, что используется один, полтора или два бита в качестве стопового сигнала, хотя пользовательские биты эти сигналы не представляют.
Рис. 20. Асинхронная (а) и синхронная (б) передачи на уровне байт
Асинхронным описанный режим называется потому, что каждый байт может быть несколько смещен во времени относительно побитовых тактов предыдущего байта. Такая асинхронность передачи байт не влияет на корректность принимаемых данных, так как в начале каждого байта происходит дополнительная синхронизация приемника с источником за счет битов «старт». Более «свободные» временные допуски определяют низкую стоимость оборудования асинхронной системы.
Выводы
Вопросы и задания
1. Что можно отнести к достоинствам и недостаткам кода NRZ?
2. Какой тип информации передается с помощью амплитудной манипуляции?
3. Почему амплитудная манипуляция не применяется в широкополосных каналах?
4. Какие параметры синусоиды изменяются в методе QAM? Варианты ответов:
o амплитуда и фаза;
o амплитуда и частота;
5. Сколько битов передает один символ кода, имеющий семь состояний?
6. Поясните, из каких соображений выбрана пропускная способность 64 Кбит/с элементарного канала цифровых телефонных сетей?
7. Какой способ применяется для повышения самосинхронизации кода B8ZS?
8. Чем логическое кодирование отличается от физического?
9. Какой принцип лежит в основе методов обнаружения и коррекции ошибок? Варианты ответов:
o максимизация отношения мощности сигнала к мощности помех.
Дата добавления: 2014-12-03 ; просмотров: 19 ; Нарушение авторских прав
Какой способ применяется для повышения самосинхронизации кода b8zs
При дискретном кодировании двоичная информация представляется различными уровнями постоянного потенциала или полярностью импульса.
Наиболее простым потенциальным кодом является код без возвращения к нулю (NRZ), однако он не является самосинхронизирующимся.
Для улучшения свойств потенциального кода NRZ используются методы, основанные на введении избыточных битов в исходные данные и на скрэмблировании исходных данных.
Коды Хэмминга и сверточные коды позволяют не только обнаруживать, но и исправлять многократные ошибки. Эти коды наиболее часто используются для прямой коррекции ошибок (FEC).
Для повышения полезной скорости передачи данных в сетях применяется динамическая компрессия данных на основе различных алгоритмов. Коэффициент сжатия зависит от типа данных и применяемого алгоритма и может колебаться в пределах от 1:2 до 1:8.
Для образования нескольких каналов в линии связи используются различные методы мультиплексирования, включая частотное (FDM), временнбе (TDM) и волновое (WDM) мультиплексирование, а также множественный доступ с кодовым разделением (CDMA). Техника коммутации пакетов сочетается только с методом TDM, а техника коммутации каналов позволяет использовать любой тип мультиплексирования.
Вопросы и задания
1. Сколько частот используется в методе модуляции BFSK?
2. Какие параметры синусоиды изменяются в методе QAM? Варианты ответов:
а) амплитуда и фаза;
б) амплитуда и частота;
3. Для какой цели в решетчатых кодах добавляется 5-й бит?
4. Сколько битов передает один символ кода, имеющий 10 состояний?
5. Поясните, из каких соображений выбрана частота дискретизации 8 кГц в методе квантования РСМ?
6. При каком методе кодирования/модуляции спектр сигнала симметричен относительно основной гармоники? Варианты ответов:
а) потенциальное кодирование;
б) амплитудная модуляция;
в) фазовая модуляция.
7. Какой способ применяется для улучшения самосинхронизации кода B8ZS?
8. Чем логическое кодирование отличается от физического?
9. Каким образом можно повысить скорость передачи данных по кабельной линии связи? Варианты ответов:
а) сузить спектр сигнала за счет применения другого метода кодирования/модуляции и повысить тактовую частоту сигнала;
б) применить кабель с более широкой полосой пропускания и повысить тактовую частоту сигнала;
в) увеличить спектр сигнала за счет применения другого метода кодирования и повысить тактовую частоту сигнала.
10. По каким причинам код NRZ не применяется в телекоммуникационных сетях?
11. Какими способами можно улучшить свойство самосинхронизации кода NRZI? Варианты ответов:
а) скремблировать данные;
б) использовать логическое кодирование, исключающее появление длинных последовательностей единиц;
в) использовать логическое кодирование, исключающее появление длинных последовательностей нулей.
12. Какое значение бита кодируется в манчестерском коде перепадом от низкого уровня сигнала к высокому? Варианты ответов:
13. Какой принцип лежит в основе методов обнаружения и коррекции ошибок? Варианты ответов:
в) максимизация отношения мощности сигнала к мощности помех.
14. Каково расстояние Хемминга в схемах контроля по паритету?
15. Предложите избыточный код с расстоянием Хемминга, равным 3.
16. Какой режим временного мультиплексирования используется в сетях с коммутацией пакетов?
17. Найдите первые две гармоники спектра NRZ-сигнала при передаче последовательности 110011001100. если тактовая частота передатчика равна 100 МГц.
18. Какие из 16-ти кодов ЗВ/4В вы выберете для передачи пользовательской информации? ^
19. Могут ли данные надежно передаваться по каналу с полосой пропускания от 2,1 до 2,101 ГГц, если для их передачи используются несущая частота 2,1005 ГГц, амплитудная манипуляция с двумя значениями амплитуды и тактовая частота 5 МГц?
20. Предложите коды неравной длины для каждого из символов А, В, С, D, F и О, если нужно передать сообщение BDDACAAFOOOAOOOO. Будет ли достигнута компрессия данных по сравнению с использованием:
а) традиционных кодов ASCI;
б) кодов равной длины, учитывающих наличие только данных символов.
21. Во сколько раз увеличится ширина спектра кода NRZ при увеличении тактовой частоты передатчика в 2 раза?
ГЛАВА 10 Беспроводная
передача данных
Беспроводная связь стала использоваться для общения между людьми ненамного позже, чем проводная. Уже в 90-х годах XIX века были проведены первые эксперименты по передаче телеграфных сообщений с помощью радиосигналов, а в 20-е годы XX века началось применение радио для передачи голоса.
Сегодня существует большое число беспроводных телекоммуникационных систем, из которых наиболее распространенными являются системы широковещания, такие как радио или телевидение, а также мобильная телефонная связь. Кроме того, беспроводные системы широко используются как транспортное средство для передачи компьютерных данных. Для создания протяженных линий связи применяются радиорелейные и спутниковые системы, существуют также беспроводные системы доступа к сетям операторов связи и беспроводные локальные сети. В современных беспроводных системах, так же как и в проводных, все больше информации передается в цифровом виде.
Беспроводная среда, для которой сегодня в основном используется микроволновый диапазон, отличается высоким уровнем помех, которые создают внешние источники излучения, а также многократно отраженные от стен и других преград полезные сигналы. Поэтому в беспроводных системах связи применяют различные средства, направленные на снижение влияния помех. В арсенал таких средств входят уже рассмотренные нами коды прямой коррекции ошибок и протоколы с подтверждением доставки информации. Эффективным средством борьбы с помехами является техника расширенного спектра, разработанная специально для беспроводных систем.
В этой главе приводятся базовые сведения об элементах, принципах работы и
Какой способ применяется для повышения самосинхронизации кода b8zs
2. Какой тип информации передается с помощью амплитудной манипуляции? Дискретная информация
3. Почему амплитудная манипуляция не применяется в широкополосных каналах? Преимущество амплитудной манипуляции – узкий спектр сигнала – в данном случае не яавляется определяющим, так как канал имеет широкую полосу пропускания, позволяющую применить другие способы кодирования, хотя и имеющие более широкий спектр, но обладающие более важными для данного канала достоинствами, например, выской помехоустойчивостью.
§ амплитуда и фаза; Правильный ответ
§ амплитуда и частота;
5. Сколько битов передает один символ кода, имеющий семь состояний?
6. Поясните, из каких соображений выбрана пропускная способность 64 Кбит/c элементарного канала цифровых телефонных сетей?
7. Какой способ применяется для повышения самосинхронизации кода B8ZS? Искусственное искажение последовательности нулей запрещенными символами.
8. Чем логическое кодирование отличается от физического?
9. Какой принцип лежит в основе методов обнаружения и коррекции ошибок? Варианты ответов:
§ избыточность; Правильный ответ
§ максимизация отношения мощности сигнала к мощности помех.
10. Назовите методы компрессии, наиболее подходящие для текстовой информации. Почему они неэффективны для сжатия двоичных данных? Неравномерное кодирование, например коды Хафмана, эффективно для кодирования текста, потому что различные символы встречаются в тексте с существенно различной частотой. При передаче двоичных данных вероятности передачи различных символов близки.
11. Что подразумевается под расстоянием Хемминга? Расстоянием Хемминга называется минимальное число битовых разрядов, в которых отличается любая пара разрешенных кодов.
12. Каково расстояние Хемминга в схемах контроля по паритету? 2
14. Какой режим временн о го мультиплексирования используется в сетях с коммутацией пакетов? Асинхронный
15. Можно ли сочетать различные методы мультиплексирования? Если да, то приведите соответствующие примеры. Да, например DWDM и TDM – первый использутся для образования спектральных каналов в оптическом воловне, а второй – для мультиплексирования пакетов в каждом из спектральных каналов.
16. Что общего в методах частотного и временн о го мультиплексирования?
17. На основании какой техники организуется дуплексный режим работы канала, если оба передатчика используют один и тот же диапазон частот в одно и то же время? Временного разделения
19. Какие из 16-ти кодов 3 B /4 B вы выберете для передачи пользовательской информации?
20. Предложите избыточный код с расстоянием Хемминга, равным 3.
21. Могут ли данные надежно передаваться по каналу с полосой пропускания от 2,1 до 2,101 ГГц, если для их передачи используется несущая частота 2,1005 ГГц, амплитудная манипуляция с двумя значениями амплитуды и тактовая частота 5 МГц?
Полоса пропускания канала равна 1 МГц. Спектр сигнала с учетом первых двух гармоник будет равен 10 МГц, что значительно шире имеющейся полосы пропускания, поэтому дканные будут передаваться ненадежно.
22. Предложите коды неравной длины для каждого из символов A, B, C, D, F и O, если нужно передать сообщение BDDACAAFOOOAOOOO. Будет ли достигнута компрессия данных по сравнению с использованием:
§ традиционных кодов ASCII?
§ кодов равной длины, учитывающих наличие только данных символов?
23. Во сколько раз увеличится ширина спектра кода NRZ при увеличении тактовой частоты передатчика в 2 раза?
kpet-ks.ru
Компьютерные сети. г.Котово
Дискретная модуляция аналоговых сигналов
Одной из основных тенденций развития сетевых технологий является передача в одной сети как дискретных, так и аналоговых по своей природе данных. Источниками дискретных данных являются компьютеры и другие вычислительные устройства, а источниками аналоговых данных являются такие устройства, как телефоны, видеокамеры, звуко- и видеовоспроизводящая аппаратура. На ранних этапах решения этой проблемы в территориальных сетях все типы данных передавались в аналоговой форме, при этом дискретные по своему характеру компьютерные данные преобразовывались в аналоговую форму с помощью модемов.
Однако по мере развития техники съема и передачи аналоговых данных выяснилось, что передача их в аналоговой форме не позволяет улучшить качество принятых на другом конце линии данных, если они существенно исказились при передаче. Сам аналоговый сигнал не дает никаких указаний ни о том, что произошло искажение, ни о том, как его исправить, поскольку форма сигнала может быть любой, в том числе и такой, которую зафиксировал приемник. Улучшение же качества линий, особенно территориальных, требует огромных усилий и капиталовложений. Поэтому на смену аналоговой технике записи и передачи звука и изображения пришла цифровая техника. Эта техника использует так называемую дискретную модуляцию исходных непрерывных во времени аналоговых процессов.
Дискретные способы модуляции основаны на дискретизации непрерывных процессов как по амплитуде, так и по времени. Рассмотрим принципы дискретной модуляции на примере импулъсно-кодовой модуляции, ИКМ (PulseAmplitudeModulation, РАМ), которая широко применяется в цифровой телефонии.
Дискретная модуляция непрерывного процесса
Амплитуда исходной непрерывной функции измеряется с заданным периодом – за счет этого происходит дискретизация по времени. Затем каждый замер представляется в виде двоичного числа определенной разрядности, что означает дискретизацию по значениям функции – непрерывное множество возможных значений амплитуды заменяется дискретным множеством ее значений. Устройство, которое выполняет подобную функцию, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). После этого замеры передаются по каналам связи в виде последовательности единиц и нулей. При этом применяются те же методы кодирования, что и в случае передачи изначально дискретной информации, то есть, например, методы, основанные на коде B8ZS или 2В 1Q.
На приемной стороне линии коды преобразуются в исходную последовательность бит, а специальная аппаратура, называемая цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), производит демодуляцию оцифрованных амплитуд непрерывного сигнала, восстанавливая исходную непрерывную функцию времени.
Дискретная модуляции основана на теории отображения Найквиста – Котельникова. В соответствии с этой теорией, аналоговая непрерывная функция, переданная в виде последовательности ее дискретных по времени значений, может быть точно восстановлена, если частота дискретизации была в два или более раз выше, чем частота самой высокой гармоники спектра исходной функции.
Если это условие не соблюдается, то восстановленная функция будет существенно отличаться от исходной.
Преимуществом цифровых методов записи, воспроизведения и передачи аналоговой информации является возможность контроля достоверности считанных с носителя или полученных по линии связи данных. Для этого можно применять те же методы, которые применяются для компьютерных данных (и рассматриваются более подробно далее), – вычисление контрольной суммы, повторная передача искаженных кадров, применение самокорректирующихся кодов.
Для качественной передачи голоса в методе ИКМ используется частота квантования амплитуды звуковых колебаний в 8000 Гц. Это связано с тем, что в аналоговой телефонии для передачи голоса был выбран диапазон от 300 до 3400 Гц, который достаточно качественно передает все основные гармоники собеседников. В соответствии с теоремой Найквиста – Котельникова для качественной передачи голоса достаточно выбрать частоту дискретизации, в два раза превышающую самую высокую гармонику непрерывного сигнала, то есть 2 * 3400 = 6800 Гц. Выбранная в действительности частота дискретизации 8000 Гц обеспечивает некоторый запас качества. В методе ИКМ обычно используется 7 или 8 бит кода для представления амплитуды одного замера. Соответственно это дает 127 или 256 градаций звукового сигнала, что оказывается вполне достаточным для качественной передачи голоса.
При использовании метода ИКМ для передачи одного голосового канала необходима пропускная способность 56 или 64 Кбит/с в зависимости от того, каким количеством бит представляется каждый замер. Если для этих целей используется 7 бит, то при частоте передачи замеров в 8000 Гц получаем:
8000 * 7 = 56000 бит/с или 56 Кбит/с;
а для случая 8-ми бит:
8000 * 8 = 64000 бит/с или 64 Кбит/с.
Стандартным является цифровой канал 64 Кбит/с, который также называется элементарным каналом цифровых телефонных сетей.
Передача непрерывного сигнала в дискретном виде требует от сетей жесткого соблюдения временного интервала в 125 мкс (соответствующего частоте дискретизации 8000 Гц) между соседними замерами, то есть требует синхронной передачи данных между узлами сети. При несоблюдении синхронности прибывающих замеров исходный сигнал восстанавливается неверно, что приводит к искажению голоса, изображения или другой мультимедийной информации, передаваемой по цифровым сетям. Так, искажение синхронизации в 10 мс может привести к эффекту «эха», а сдвиги между замерами в 200 мс приводят к потере распознаваемости произносимых слов. В то же время потеря одного замера при соблюдении синхронности между остальными замерами практически не сказывается на воспроизводимом звуке. Это происходит за счет сглаживающих устройств в цифро-аналоговых преобразователях, которые основаны на свойстве инерционности любого физического сигнала – амплитуда звуковых колебаний не может мгновенно измениться на большую величину.
На качество сигнала после ЦАП влияет не только синхронность поступления на его вход замеров, но и погрешность дискретизации амплитуд этих замеров. В теореме Найквиста – Котельникова предполагается, что амплитуды функции измеряются точно, в то же время использование для их хранения двоичных чисел с ограниченной разрядностью несколько искажает эти амплитуды. Соответственно искажается восстановленный непрерывный сигнал, что называется шумом дискретизации (по амплитуде).
Существуют и другие методы дискретной модуляции, позволяющие представить замеры голоса в более компактной форме, например в виде последовательности 4-битных или 2-битных чисел. При этом один голосовой канал требует меньшей пропускной способности, например 32 Кбит/с, 16 Кбит/с или еще меньше. С 1985 года применяется стандарт CCITT кодирования голоса, называемый AdaptiveDifferentialPulseCodeModulation (ADPCM). Коды ADPCM основаны на нахождении разностей между последовательными замерами голоса, которые затем и передаются по сети. В коде ADPCM для хранения одной разности используются 4 бит и голос передается со скоростью 32 Кбит/с. Более современный метод, LinearPredictiveCoding (LPC), делает замеры исходной функции более редко, но использует методы прогнозирования направления изменения амплитуды сигнала. При помощи этого метода можно понизить скорость передачи голоса до 9600 бит/с.
Представленные в цифровой форме непрерывные данные легко можно передать через компьютерную сеть. Для этого достаточно поместить несколько замеров в кадр какой-нибудь стандартной сетевой технологии, снабдить кадр правильным адресом назначения и отправить адресату. Адресат должен извлечь из кадра замеры и подать их с частотой квантования (для голоса – с частотой 8000 Гц) на цифро-аналоговый преобразователь. По мере поступления следующих кадров с замерами голоса операция должна повториться. Если кадры будут прибывать достаточно синхронно, то качество голоса может быть достаточно высоким. Однако, как мы уже знаем, кадры в компьютерных сетях могут задерживаться как в конечных узлах (при ожидании доступа к разделяемой среде), так и в промежуточных коммуникационных устройствах – мостах, коммутаторах и маршрутизаторах. Поэтому качество голоса при передаче в цифровой форме через компьютерные сети обычно бывает невысоким. Для качественной передачи оцифрованных непрерывных сигналов – голоса, изображения – сегодня используют специальные цифровые сети, такие как ISDN, ATM, и сети цифрового телевидения. Тем не менее для передачи внутрикорпоративных телефонных разговоров сегодня характерны сети framerelay, задержки передачи кадров которых укладываются в допустимые пределы.
Асинхронная и синхронная передачи
При обмене данными на физическом уровне единицей информации является бит, поэтому средства физического уровня всегда поддерживают побитовую синхронизацию между приемником и передатчиком.
Канальный уровень оперирует кадрами данных и обеспечивает синхронизацию между приемником и передатчиком на уровне кадров. В обязанности приемника входит распознавание начала первого байта кадра, распознавание границ полей кадра и распознавание признака окончания кадра.
Обычно достаточно обеспечить синхронизацию на указанных двух уровнях – битовом и кадровом, – чтобы передатчик и приемник смогли обеспечить устойчивый обмен информацией. Однако при плохом качестве линии связи (обычно это относится к телефонным коммутируемым каналам) для удешевления аппаратуры и повышения надежности передачи данных вводят дополнительные средства синхронизации на уровне байт.
Такой режим работы называется асинхронным или старт-стопным. Другой причиной использования такого режима работы является наличие устройств, которые генерируют байты данных в случайные моменты времени. Так работает клавиатура дисплея или другого терминального устройства, с которого человек вводит данные для обработки их компьютером.
В асинхронном режиме каждый байт данных сопровождается специальными сигналами «старт» и «стоп» (Рисунок а). Назначение этих сигналов состоит в том, чтобы, во-первых, известить приемник о приходе данных и, во-вторых, чтобы дать приемнику достаточно времени для выполнения некоторых функций, связанных с синхронизацией, до поступления следующего байта. Сигнал «старт» имеет продолжительность в один тактовый интервал, а сигнал «стоп» может длиться один, полтора или два такта, поэтому говорят, что используется один, полтора или два бита в качестве стопового сигнала, хотя пользовательские биты эти сигналы не представляют.
Асинхронная (а) и синхронная (б) передачи на уровне байт
Асинхронным описанный режим называется потому, что каждый байт может быть несколько смещен во времени относительно побитовых тактов предыдущего байта. Такая асинхронность передачи байт не влияет на корректность принимаемых данных, так как в начале каждого байта происходит дополнительная синхронизация приемника с источником за счет битов «старт». Более «свободные» временные допуски определяют низкую стоимость оборудования асинхронной системы.
При синхронном режиме передачи старт-стопные биты между каждой парой байт отсутствуют. Пользовательские данные собираются в кадр, который предваряется байтами синхронизации (Рисунок б). Байт синхронизации – это байт, содержащий заранее известный код, например 0111110, который оповещает приемник о приходе кадра данных. При его получении приемник должен войти в байтовый синхронизм с передатчиком, то есть правильно понимать начало очередного байта кадра. Иногда применяется несколько синхробайт для обеспечения более надежной синхронизации приемника и передатчика. Так как при передаче длинного кадра у приемника могут появиться проблемы с синхронизацией бит, то в этом случае используются самосинхронизирующиеся коды.