Реферат: Проектирование средств организации каналов передачи данных

_ 21.ВВЕДЕНИЕ

Развитие вычислительных сетей потребовало передачи при межмашин-

ном обменеданными больших объемов цифровой информации с высокой ско-

ростью иверностью.

Именно поэтому возникла проблема проектированиясредств организа-

ции каналовпередачи данных эффективно использующих пропускную способ-

ностьсуществующих непрерывных каналов электросвязи и базирующихся на

современнойтехнике и технологии цифровых интегральных схем.

Базовые функции по согласованию источников и приемниковданных с

непрерывнымичастотно-ограниченными каналами возложена на 1устройства

1преобразованиясигналов 0 (УПС), которые в значительной мере определяют

такиехарактеристики цифровых каналов , какскорость и верность. Поэ-

тому разработкаУПС, обеспечивающих требуемые информационные характе-

ристики системпередачи сигналов данных между территориально удаленны-

ми оконечнымипунктами, является одной из актуальных задач, входящих

в комплекспроблем технического обеспечения межмашинного обмена инфор-

мацией ввычислительных сетях.

_ 22.УСТРОЙСТВАПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Основной задачей создания УПС было сделать такой «переводчик» ,

который позволилбы преобразовывать 1цифровой 0 сигнал , более понятный

ЭВМ или терминалу, в используемый в телеграфных,телефонных и неко-

торых другихканалах связи 1аналоговый 0 сигнал.

Когда устройства ООД ( 1ОконечноеОборудование Данных 0 - им может

быть ЭВМ,терминал и пр.) обмениваются данными друг с другом с исполь-

зованием,например, телефонной линии, сигналдолжен приспособиться к

ориентированномуна речь аналоговому миру. Однако устройства ООД взаи-

модействуютпосредством цифровых ( 1дискретных 0) сигналов. Форма цифрово-

го сигналасущественно отличается от формы аналогового сигнала. Сходс-

тво состоит в том, что сигнал непрерывен , повторяет самого себя и

периодичен , но он очень отличается тем, что дискретен — изменения

состояния (уровняэлектрического напряжения) очень резкие. ЭВМ и тер-

миналы используютцифровые , двоичные формы, посколькуполупроводни-

ковые транзисторыв своей основе — дискретные приборы с двумя состоя-

ниями.

Цифровая передача реализована в настоящее время во многихсисте-

мах, к примеру — в 1локальных сетях 0, где машины не удалены на большое

расстояние, иесть возможность связать их общей шиной. Также она широ-

ко используетсяпри непосредственной связи между компьютерами через

асинхронные порты(так называемые 1нуль-модемы 0). Цифровая передача име-

ет ряд явных преимуществ по сравнению с аналоговыми системами связи.

Однако аналоговыеканалы все еще доминируют в местных системах подклю-

чения устройствООД к каналам телефонных служб.

Различают несколько типов УПС :

- 3 Устройства преобразованиясигналов телеграфного типа;

- 3 Устройства преобразованиясигналов низкого уровня;

- 3 Модемы;

- 3 Автовызывные устройства (АВУ),

а также, возможно, некоторые другие,специфические, устройства.

В реферате более подробно рассмотрены наиболее известные и часто

используемые изних - 1 модемы 0, а также 1автовызывные устройства 0, как

возможное (и весьма ценное) дополнение (а для самыхсовременных моде-

мов — неотъемлемая часть)

_ 23.МОДЕМ

В последнее время модемы становятсянеотъемлемой частью компьюте-

ра.Установив модем на свой компьютер, вы фактически открываетедля

себя новый мир.Ваш компьютер превращается из обособленного компьютера

в звеноглобальной сети.

Модем позволит вам, не выходя из дома, получить доступ к базам

данных, которыемогут быть удалены от вас на многие тысячи километров,

разместитьсообщение на 1BBS 0 (электронной доске обьявлений), доступной

другимпользователям, скопировать с той же BBS интересующие вас файлы,

интегрироватьдомашний компьютер в сеть вашего офиса, при этом (не

считая низкойскорости обмена данными) создается полное ощущение рабо-

ты в сети офиса.Кроме того, воспользовавшись глобальными сетями ( 1Rel 0-

1Com,FidoNet 0) можно принимать ипосылать электронные письма не только

внутри города,но фактически в любой конец земного шара. Глобальные

сети даютвозможность не только обмениваться почтой, но и участвовать

во всевозможныхконференциях , получать новостипрактически по любой

интересующей вастематике.

Модем ( 1модулятор-демодулятор 0)является устройством, преобразующим

последовательныецифровые сигналы в аналоговые сигналы и наоборот.

Иначе говоря,модем обеспечивает цифровой/аналоговый интерфейс, позво-

ляющий двум устройствам общаться друг с другомпосредством телефонной

сети. Он изменяетлибо 1 амплитуду 0, либо 1частоту 0или 1фазу 0, чтобы пред-

ставить цифровыеданные в виде аналоговых сигналов.

Чтобы быть точным, определение 1модуляции 0 таково: это 1модификация

1частотыдля представления данных 0. Этачастота называется 1несущей час-

1тотой 0.Данные, которые модулируют несущую (то есть данные, передава-

емые терминаломили ЭВМ) называются 1 модулирующим сигналом 0. Термин «мо-

дулирующий"относится обычно к немодулированному сигналу.

Модем видоизменяет сигнал несущей (амплитуду, частоту, или фазу)

для того, чтобыон мог нести модулирующий сигнал.

Модем с амплитудной модуляцией ( 1АМ-модем 0) меняет амплитуду своей

несущей всоответствии с последовательностью битов , которые должны

быть переданы.Обычно более высокая амплитуда представляет ноль, а бо-

лее низкая — единицу. Более распространенный модем — это 1ЧМ-модем 0 (мо-

дем с частотноймодуляцией ).Здесь амплитуда сохраняется постоянной, а

меняетсячастота. Двоичная единица представленаодной частотой , а

двоичныйноль — другой частотой. Еще один тип модемов — это 1ФМ-модем

(модем с фазовоймодуляцией). Этот модем , для того, чтобы предста-

вить изменение с1 на 0 или с 0 на 1, резко меняет фазу сигнала.

Модем имеет два интерфейса (рис.1):

— Интерфейс между АПД и аналоговой линией;

— Многопроводный цифровой интерфейс междуАПД и ООД.

_ 1Рис.1 . 0 | ░▒▓

|-----------Сеть-----------░▒▓

┌──────────┬───┐ 4 Интерфейсный 0 |┌───────────┐ ░▒▓

│ | │ 5 кабель 0 |│ │ ░▒▓

│ | С │ V.24/V.28 ┌┬ ┬┤ │ 4 Аналоговая 0 ░▒▓

│ _ ЭВМ . | ├==================┤├ ││ _ Модем . ├──────────────░▒▓

│ | К │ └┴ ┴┤ │ 5 цепь 0 ░▒▓

│ | │ 4 Цепи 0 |│ │ ░▒▓

└──────────┴───┘ 5 обмена 0 |└───────────┘ ░▒▓

2ООД 0 | 2 АПД 0 ░▒▓

4Связной 0 | ░▒▓

5контроллер 0

1. 1Организации по стандартизации используют общепринятые аббревиату-

1ры АПД(DCE) для модема и ООД (DTE) для ЭВМ, терминала или любого дру-

1гогоустройства отображения, подключенного к модему.

2. 1В обозначениях организаций по стандартам каждый проводник вмно-

1гопроводномцифровом интерфейсе называется «цепью обмена». «Цепь обме-

1на"используется для передачи данных, управления и синхронизации.

Работу модема можно легче представить, если рассматривать моду-

лятор и демодулятор , составляющие в модеме одно целое , в виде от-

дельныхустройств. Будем рассматривать широко известное и простое

1двухпроводноесоединение 0 ( также существует 14-проводноесоединение 0 -

этот типсоединения используют, например, на АТС ).

При подключении модема к двухпроводной линии необходимо двапро-

вода подключитьсразу и к линейному выходу модема (модулятору), и к

линейному входу(демодулятору). Они подключаются не параллельно, а че-

рез 1гибридный трансформатор 0 (рис.2). В идеальном гибридномтрансформа-

тореаналоговые сигналы из модулятора проходят через трансформатор в

двухпроводнуюлинию , а аналоговые сигналы из линии проходят через

трансформатор вдемодулятор. Однако в реальном гибридном трансформато-

ре возникаетобратная связь в форме слабых аналоговых сигналов от мо-

дулятора кдемодулятору. Гибридный трансформатор является частью моде-

ма. Два проводавыводятся наружу в виде двухконтактной колодки или

двухжильногошнура и могут быть подключенынепосредственно к телефон-

ной розетке.

_ 1Рис.2

┌ ─ ─ ── ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ── ┐

┌─────┐ 4передача 0| ┌──────┐ ┌─────────┐ |

| ├─────────┼──┤мод. │----│-▒ │ │ |

| С │ 5 данных 0| └──────┘----│-▒ │ ▒-│------- 42-проводная

| │ | (*) │ │ ▒ │ | 5линия

| К │ 4 прием 0 | ┌──────┐----│-▒ │ ▒-│-------

| ├────────┼───┤демод.│----│-▒ │ │ |

└─────┘ 5 данных 0| └──────┘ └─────────┘ |

| Гибридный | (*) - 1 Нежелательная

| трансформатор | 1 обратная

└ ─ ─ ── ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ── ┘ 1 связь.

_ 24.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯОБ ОБОРУДОВАНИИ

_4.1.Каналы

Простейшей сетью, в которой используютсямодемы, является двух-

точечный канал, в котором два модема соединены спомощью одной линии

связи. В примере(рис.3) «канал» соединяет ООД-ЭВМ с ООД-терминалом, в

то время , как «линия» соединяет АПД-модем сдругим АПД-модемом. Поэ-

тому«канал» состоит из «линии» и двух модемов.

_ 1Рис.3 . 0 |--------------Сеть---------------|

| | _ 4Терминал

┌─────┬───┐ |┌───────┐ ┌───────┐| ┌───┬─────┐

│ | С │ ┌┤ │ 4Аналоговая цепь 0│ ├┐ │ С | │

│ _ЭВМ . | ├──────┤│ _Модем . ├───────//───────┤ _Модем .│├─────┤ | _ Т . │

│ | К │ └┤ │ │ ├┘ │ К | │

└─────┴───┘ |└───────┘ 4Двухточечная 0 └───────┘| └───┴─────┘

2ООД 0 | 2 АПД 0 5линия 0 2 АПД 0 | 2 ООД

| |

При выборе модема важное значение имееттип связи , обеспечивае-

мый комбинациеймодема с линией. Дуплексный канал позволяет передавать

одновременнопоследовательные данные в обоих направлениях, в то время,

какполудуплексный — в каждый моментвремени только в одном из двух.

Существует такжесимплексный канал, где данные передаются всегда толь-

ко в одномнаправлении. Передаваться могутотдельные знаки , блоки

данных илипоследовательности битов/знаков, используемые в протоколах

канала данных.

При скоростях передачи до 20 Кбит/сбольшинство модемов использу-

ют интерфейс V.24/V.28 МККТТ (или, аналогичный,RS-232-C ) осущест-

вляемый с помощью 25-контактного гнездового разъема на задней стенке

модема. Прискоростях передачи от 48 до 168 Кбит/с требуются широкопо-

лосные модемы,которые используют интерфейс V.35 МККТТ, осуществляемый

с помощью34-контактного разъема на задней стенке модема.

_4.2. О синхронизации

При скоростях передачи до 20 Кбит/сиспользуются три основных ти-

па модемов:

- 3 Асинхронный модем 0(толькодля асинхронной передачи).

Эти модемы являются низкоскоростными и работают в режиме

асинхроннойстартстопной позначной передачи. Они негенерируют сигна-

ловсинхронизации. Кстати, это именно те модемы которые мы привыкли

видеть возле своих PC , ведь все COM-порты персональных компьютеров,

отвечающиестандарту RS-232-C, асинхронные.

- 3 Синхронные модемы 0(длясинхронной передачи).

Эти модемы работают в режимесинхронной блоковой передачи и

генерируютсигналы синхронизации. Чаще используются на больших маши-

нах.

- 3 Асинхронно-синхронные модемы 0(для асинхронной и синхроннойпе-

редачи).

Эти синхронные модемы при использовании специальных форматов

знаков могутработать в режиме асинхронной стартстопной передачи дан-

ных. Общее числобит в стартстопном знаке должно быть от 8 до 11.Модем

удаляетстартстопные биты перед передачей и восстанавливает их после

приема.Модемы этого типа генерируют сигналы синхронизациии имеют

встроенный 1асинхронно-синхронный преобразователь 0.

Асинхронные модемы могут работать с любой скоростью передачи в

пределахустановленных для них скоростей. Синхронный иасинхронно-

-синхронныймодемы могут работать только сфиксированными скоростями

передачи.

_4.3. Модемы скоррекцией ошибок.

Чтобы избежать ошибок , возникающих вследствие шумов влинии ,

используются:

— асинхронные модемы для двухточечнойсвязи, которые обеспечива-

ют отдельный асинхронный канал с коррекцией ошибок. Они используют

протокол типа ARQи хранят в буферной памяти переданные данные до тех

пор , пока не получат подтверждение или запрос на повторную передачу

от принимающегомодема.

— синхронные модемы , работающие со скоростями от 9600 до 19200

бит/с , использующие " 1перекрестнуюмодуляцию 0" для прямой коррекции

ошибок синхронныхданных. Эта модуляция основана наиспользовании за-

щитной системычередующихся (перекрестных) избыточных кодов в потоке

передаваемойинформации. Избыточные коды позволяют приемному устройс-

тву выбрать теданные , которые наиболее точносоответствуют передан-

ным оригиналам.

_4.4. Устройствасжатия данных

Имеющиеся устройства сжатия данных выполнены в виде отдельных

блоков иливстроены в синхронные модемы. Они используют адаптивные ал-

горитмы длясжатия данных перед передачей и восстановления после прие-

ма. Они могутработать с байт-ориентированными или с бит-ориентирован-

ными синхроннымипротоколами или с асинхронными данными. Степень сжа-

тия лежит в пределахот 1/2 до 1/3. Например, 19200 бит/смогут быть

посланы (илиприняты) модемом, работающим со скоростью 9600 бит/с.

_4.5. Автовызывныеустройства

Ручной метод установки соединения припередаче данных через теле-

фонную сетьобщего пользования заключается в том , что первый абонент

вручную набираетномер телефона второго человека. Он, всвою очередь,

отвечает на вызов, снимая телефонную трубку, после чего, связь меж-

ду этимиабонентами считается установленной. После словесного удосто-

верения , что связь установлена правильно , оба человека нажимают

кнопки«данные» на своих телефонных аппаратах (или модемах), чтобы

включить модемы влинию ТФОП.

Вместо набора телефонного номера вручнуюпри установке соединения

для передачиданных может быть использована ЭВМ , автоматически наби-

рающая нужныйномер. Это называется операциейавтовызова, которая до

недавних портребовала специального программного обеспечения и обору-

дования.

Оборудование состояло из специальногоинтерфейса ЭВМ ( 1интерфейс

1автовызова 0V.25) и отдельного устройства автовызова , подключенного ,

как показано на(рис.4)

_ 1Рис.4 . 0 ┌──────────┐

┌───┤2-пр.модем├─────┐

│ └──────────┘ │

└──┐ │

┌───────┬─┬──────────┐ ┌─────┼─────────────┐ │

│ |г| АСИ │ 4Серия100 0 ┌┼ │ │ │

│ |л|V.24/V.28├─────────└┼── Устройство ┌──┼───┘

│ 2ЭВМ 0 |а| RS-232C │ │ автовызова │ 4 Линия основания

│ _(ООД) . |в|─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ =====▒────────────────

│ |н| АСИ │ 4Серия 200 0 │ ┌───────────┐ │ 5 аппаратуры

│ |ы|V.25/V.28├─────────┌┼──┤блок набора├┘ │ (ЛОА)

│ |й| RS-233C │ └┼ └───────────┘ │

└───────┴─┴──────────┘ └───────────────────┘

4Связной 0 АПД

5контроллер

Ситуация с АВУ изменилась после появления модемов с возмож-

ностью 1автовызова 0. ЭВМ,подключенная к одному из таких модемов, ис-

пользуетединственный интерфейс V.24/V.28 (RS-232-C) и для оперативно-

го автовызова, идля передачи данных. Первые модемы с автовызовом бы-

ли асинхронными ииспользовали процедуры для автовызова, предложенные

поставщикамимодемов. Новая рекомендация V.25 bis стандартизует проце-

дуру автовызовадля асинхронно-синхронных модемов с возможностью авто-

вызова.

Некоторые синхронные модемы содержат встроенную схему автомати-

ческого вызова,которая устанавливает дополнительное соединение через

ТФОП с цельюрезервирования. Процедура включается приобнаружении мо-

демом поврежденияв линии. Эта операция называется 1операцией автовосс-

1тановления 0.

Для окончательного установления связимежду машинами, оборудова-

ние в месте назначенияобычно пересылает автоматический ответ на авто-

вызов со сторонывызывающей аппаратуры.

* * *

В заключение можно сказать, что ужесейчас появились современные

многофункциональныемодемы, которые объединяют в себе практически все

достижения в области компьютерной связи. Характерным примером такого

принципиальнонового подхода могут служить довольно мощные и совершен-

ные модемыамериканской фирмы ZyXEL — одного из мировых лидеров в про-

изводстве средствкоммуникации. Типичный модем ZyXEL — интеллектуаль-

ный (то естьпрактически полностью контролируемый и управляемый компь-

ютером, и заодноумеющий определять наиболее оптимальную скорость об-

мена даннымиперед сеансом связи во избежание ошибок , которые могут

возникнуть прислишком большой скорости передачи из-за случайных помех

на линии), большой диапазон допустимых скоростей обмена,а также при-

менение техникисжатия позволяет считать этот модем наиболее быстрым и

универсальным.Одновременно с этим наличие определенных внутренних

устройств и различных обслуживающих программ обеспечиваетвозможность

использованиямодема ZyXEL и в качестве факса, и в качестве автоответ-

чика(на платеимеется встроенный динамик), и даже в качестве определи-

теля номера. Одним словом, модемы постепенно превращаютсяиз обычных

УПС в маленькие,но мощные рабочие станции на телефонных линиях.

Список Литературы :

Ю.Блэк «Сети ЭВМ: протоколы,стандарты, инерфейсы»;

В.И.Васильев и др. «Методы и средстваорганизации каналов переда-

чи данных";

Ф.Дженнингс «Практическая передачаданных: модемы, сети, протоколы;

«Вычислительные машины, системы исети» Учебник под редакцией

А.П.Пятибратова;

Руководство по модему ZyXEL U-1496E.

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Изобретение радио Поповым

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Оптроны и их применение

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Нелинейные электрические цепи

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Волоконно-оптические датчики

29 Августа 2013