Потенциальный код без возврата к нулю

Физический уровень

Физический уровень обеспечивает кодирование битов данных в электромагнитные сигналы и их передачу по линиям связи.

Основная функция - передача битов по среде передачи (реализуется во всех подключенных к сети устройствах).

Примеры протоколов: 10Base-5, 10Base-T, 10Base-FB, 10Base-FL, 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-T4.

Физический уровень (англ. physical layer) — нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды среды передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.

Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN,SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

Аналоговая модуляция

Аналоговая модуляция основана на изменении одного или нескольких параметров периодического сигнала. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом (несущей частотой).

Сигнал изменение которого определяет изменение несущего сигнала называется модулирующим сигналом.

Процесс изменения параметров несущего сигнала называется модуляцией.

При кодировании с использованием аналоговой модуляции, частота модулирующего сигнала меньше частоты несущего сигнал. В результате, спектр модулирующего сигнала переносится в область высоких частот, что позволяет осуществлять более эффективное уплотнение каналов.

Для кодирования и декодирования сигнала используют устройства называемые модемами (модем - модулятор-демодулятор).

Виды аналоговой модуляции: амплитудная, частотная, фазовая, комбинированная

Амплитудная модуляция

Амплитудная модуляция при передачи аналоговых данных

Амплитудная модуляция при передачи дискретных данных

Частотная модуляция

Фазовая модуляция

Комбинированная модуляция заключается в одновременном изменении нескольких параметров сигнала.

Например в квадратурной амплитудной модуляции (QAM) используется 8 значений сдвига фазы сигала и 4 уровня амплитуды (всего возможные 32 комбинации => максимальное кол-во передаваемых битов за такт работы передатчика = 5)

 

Цифровое кодирование

Цифровое кодирование основано на представлении битов данных в виде последовательности импульсов электрического потенциала или тока.
Виды цифровых кодов:

• потенциальные;

• импульсные.

В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используются различные фиксированные значения сигнала (потенциала или электрического тока).

В импульсных кодах логические единицы и нули представляются в виде импульсов определенной полярности или перепадом потенциала определенного направления.

Многоуровневая передача 3

(Multi Level Transmission, MLT3)

В коде MLT3 используются три уровня сигнала.

Кодирование основано на циклическом переключении уровней -U, 0, +U, 0. При передаче единицы производится переход с одного уровня сигнала на следующий. При передачи 0 уровень сигнала не меняется.

Потенциальный код 2B1Q

Для передачи информации используются четыре уровня потенциала.

Комбинации битов 00 соответствует потенциал -2,5,В;

комбинации 01 - потенциал -0,833В;

комбинации 11 - потенциал +0,833В;

комбинации 10 - потенциал +2,5В.

Манчестерский код

В манчестерском коде для передачи единиц и нулей используется перепад потенциала - фронт импульса.

Передача единицы - перепад от низкого потенциала к высокому.

Передача нуля - перепад от высокого потенциала к низкому.

В начале каждого такта могут производиться служебные перепады сигнала

Для различных способов кодирования линия может иметь различную пропускную способность. Например, витая пара третьей категории при кодировании по стандарту 10Base-T имеет пропускную способность 10Мб, а при кодировании по стандарту 100Base-T4 - пропускную способность 100Мб.

 

Пример рассинхронизации приемника и передатчика

Δt _п = 5 мс

Δt _пр = 6 мс

Δt _п < Δt _пр => некоторые биты не будут считаны:

последовательность переданная передатчиком: 0101111101

последовательность принятая приемником: 01011110

 

Логическое кодирование

 

Логическое кодирование используется для обеспечения синхронизации передатчика и приемника и устранения постоянной составляющей. Для построения логических кодов применяются два метода - избыточные коды и скремблирование.

Избыточное кодирование - последовательная замена фиксированных групп бит в исходном потоке данных на группы, имеющие большее количество бит. Замена производится таким образом, что в итоговом потоке бит исключаются длинные последовательности единиц или нулей.

В коде 4B/5B группы по 4 бита заменяются на группы по 5 бит, что позволяет из 32 комбинаций по 5 бит выбрать 16, в которых не содержится большое кол-во одинаковых символов.

Например:

0000 -> 11010
0001 -> 01001
1000 -> 10010
1111 -> 11101

Часть 5-ти битовых комбинаций не используются для представления исходных 4-х битовых последовательностей – являются запрещенными.

Скремблирование - применение к исходной последовательности битов некоторой функции, результатом которой является последовательность такой же длинны, но исключаются большие последовательности одинаковых символов.

Пример

Кодирование двоичной цифры с номером i:

B_i = A_iB_i-3B_i-5 (сложение по модулю 2)

где

A _i – двоичная цифра с номером i поступающая на вход скремблера;
B _i-3 – двоичная цифра с номером i-3 полученная на выходе скремблера;

B _i-5 – двоичная цифра с номером i-5 полученная на выходе скремблера.

Декодирование:

C_i = B_iB_i-3B_i-5 = A_iB_i-3B_i-5 (B_i-3B_i-5) = A_i

Другие методы скремблирования: коды B8ZS и HDB3

 

Физический уровень

Физический уровень обеспечивает кодирование битов данных в электромагнитные сигналы и их передачу по линиям связи.

Основная функция - передача битов по среде передачи (реализуется во всех подключенных к сети устройствах).

Примеры протоколов: 10Base-5, 10Base-T, 10Base-FB, 10Base-FL, 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-T4.

Физический уровень (англ. physical layer) — нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды среды передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.

Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN,SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

Аналоговая модуляция

Аналоговая модуляция основана на изменении одного или нескольких параметров периодического сигнала. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом (несущей частотой).

Сигнал изменение которого определяет изменение несущего сигнала называется модулирующим сигналом.

Процесс изменения параметров несущего сигнала называется модуляцией.

При кодировании с использованием аналоговой модуляции, частота модулирующего сигнала меньше частоты несущего сигнал. В результате, спектр модулирующего сигнала переносится в область высоких частот, что позволяет осуществлять более эффективное уплотнение каналов.

Для кодирования и декодирования сигнала используют устройства называемые модемами (модем - модулятор-демодулятор).

Виды аналоговой модуляции: амплитудная, частотная, фазовая, комбинированная

Амплитудная модуляция

Амплитудная модуляция при передачи аналоговых данных

Амплитудная модуляция при передачи дискретных данных

Частотная модуляция

Фазовая модуляция

Комбинированная модуляция заключается в одновременном изменении нескольких параметров сигнала.

Например в квадратурной амплитудной модуляции (QAM) используется 8 значений сдвига фазы сигала и 4 уровня амплитуды (всего возможные 32 комбинации => максимальное кол-во передаваемых битов за такт работы передатчика = 5)

 

Цифровое кодирование

Цифровое кодирование основано на представлении битов данных в виде последовательности импульсов электрического потенциала или тока.
Виды цифровых кодов:

• потенциальные;

• импульсные.

В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используются различные фиксированные значения сигнала (потенциала или электрического тока).

В импульсных кодах логические единицы и нули представляются в виде импульсов определенной полярности или перепадом потенциала определенного направления.

Потенциальный код без возврата к нулю

(Non Return to Zero - NRZ)