Образовательный комплекс Компьютерные сети

на физическом уровне (методы кодирования)

набор коммутационных элементов, а также методика их совместного использования, которая

позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях [1]

следующими уровнями
Сетевая система предприятия
Подсистема комплекса (территория с несколькими зданиями)
Вертикальная подсистема

(в пределах одного здания)
Горизонтальная подсистема (в пределах этажа)
Оконечные сетевые устройства
Названия условны и отражают положение подсистемы в логической иерархии. "Горизонтальные" кабели могут быть проложены вертикально (т.е. горизонтальная подсистема может быть расположена на нескольких этажах) и наоборот

подсистемам
магистральная подсистема комплекса включает
магистральные кабели комплекса
механические окончания кабелей (разъемы) в

распределительном пункте (далее – РП) комплекса и РП зданий
коммутационные соединения в РП комплекса
вертикальная подсистема включает
магистральные кабели здания
механические окончания кабелей (разъемы) в РП здания и РП этажа (горизонтальном РП)
коммутационные соединения в РП здания
горизонтальная подсистема включает
горизонтальные кабели
механические окончания кабелей (разъемы) в РП этажа
коммутационные соединения в РП этажа
телекоммуникационные разъемы
Активные элементы и адаптеры не входят в состав СКС
Кабели для подключения оконечного оборудования не являются стационарными и находятся за рамками СКС

содержании стандартов можно выделить
стандарты проектирования
стандарты монтажа
стандарты администрирования

состав СКС)
РП
этажа
РП
этажа
РП
здания
РП
комплекса

оконечных устройств
Абонентские кабели не входят в СКС, но стандарты

определяют параметры канала, в состав которого входят абонентские кабели

РП
этажа

РП
этажа

РП
здания

РП
комплекса

позволяют подключать активное оборудование к СКС
РП
этажа
РП
этажа
РП
здания
РП
комплекса

и РП этажа
РП
этажа
РП
этажа
РП
здания
РП
комплекса

и РП здания (в отсутствие РП здания – РП этажей)
РП
этажа
РП
этажа
РП
здания
РП
комплекса

зданий и РП комплекса
РП
этажа
РП
этажа
РП
здания
РП
комплекса

передачу данных, видео- и аудиоинформации, сигналов от датчиков пожарной безопасности

либо охранных систем по единой кабельной системе
Надежность – стандарты СКС накладывают ограничения не только на характеристики отдельных компонент, но и на способы их совместного использования
Расширяемость
Гибкость – простота управления перемещениями внутри и между зданиями
Длительный срок службы – срок морального старения тщательно спланированной СКС может составлять 5-10 лет
Большинство ведущих производителей дают гарантию на поставляемые ими СКС (при выполнении требуемых процедур сертификации) до 25 лет

требуют создания кабельной системы и обеспечивают высокую мобильность оконечных устройств
Радиоканал
Инфракрасный

канал

передачу на тысячи километров с высокой скоростью
Использование спутниковой связи позволяет

связать любые две точки на земном шаре
Недостатки
Может возникнуть проблема совместимости с другим источником радиоволн
Отсутствует защита от несанкционированного доступа
Низкая помехозащищенность
Технология Wi-Fi (Wireless Fidelity)
Позволяет организовать сеть из 2-15 узлов с помощью одного концентратора (Access Point, AP), или до 50 узлов, если концентраторов нескольких
Позволяет связать две локальные сети на расстоянии до 25 километров с помощью мощных беспроводных мостов

делятся на 2 группы
Каналы прямой видимости (до нескольких км)
Каналы рассеянного

излучения (в пределах помещения)
Скорость передачи – от 5-10 Мбит/с (широко распространенный вариант) до 100 Мбит/с при использовании инфракрасных лазеров
Преимущества
Устойчивость к электромагнитным помехам
Недостатки
Плохая работа в условиях плохой видимости (запыленность и пр.) и при наличие источников тепла
Отсутствует защита от несанкционированного доступа

физическом уровне необходимо каждому биту передаваемых данных поставить в соответствие

некоторый электрический (оптический, инфракрасный) сигнал
Выделяют два основных типа кодирования
Аналоговая модуляция – в качестве основы берется синусоидальный сигнал
Цифровое кодирование – в качестве основы используется последовательность прямоугольных импульсов
В качестве отдельного момента выделим логическое кодирование – перекодирование данных перед передачей

для единицы выбирается один уровень амплитуды, для нуля – другой
Частота

и фаза – постоянные
В чистом виде редко используется из-за низкой помехоустойчивости

t

t

для единицы выбирается одна частота, для нуля – другая
Амплитуда и

фаза – постоянные
Используется в низкоскоростных модемах

t

t

для единицы выбирается одна фаза, для нуля – другая
Амплитуда и

частота – постоянные
Используется в низкоскоростных модемах

t

t

сигнал несет информацию о начале и конце каждого следующего бита,

при цифровом кодирование это условие не обязательно выполняется. Соответственно, выделяют
Самосинхронизирующиеся коды
Несамосинхронизирующиеся коды
Далее мы рассмотрим следующие коды
Not Return to Zero (NRZ)
Not Return to Zero with ones Inverted (NRZi)
Multi-Level Transition-3 (MLT-3)
Return to Zero (RZ)
Манчестерский код
2B1Q

(NRZ) – код без возврата к нулю
Нулевому биту соответствует высокий

уровень напряжения в кабеле, единичному – низкий уровень (или наоборот)
В течение битового интервала (времени передачи одного бита) изменений уровня сигнала не происходит
Несамосинхронизирующийся код
Невозможно определить начало и конец данных
Пример применения – RS232

t

0

1

0

1

1

0

0

0

with ones Inverted (NRZi) – код без возврата к нулю

с инверсией при единице
Единичному биту соответствует переключение уровня напряжения в начале битового интервала, нулевому – сохранение уровня
Несамосинхронизирующийся код
Невозможно определить начало и конец данных

t

0

1

0

1

1

0

0

0

многоуровневая модуляция
Нулевому биту соответствует сохранение уровня напряжения
Единичному биту соответствует переключение

уровня напряжения на следующий в цепочке: +U, 0, -U, 0, +U, 0,… в начале битового интервала
Требуемая полоса пропускания меньше, чем у NRZ
Несамосинхронизирующийся код
Невозможно определить начало и конец данных

t

0

1

0

1

1

0

0

0

– код с возвратом к нулю
Нулевому биту соответствует положительное переключение

уровня напряжения в начале битового интервала, единичному – отрицательное переключение
В середине битового интервала происходит возврат к исходному уровню сигнала
Самосинхронизирующийся код
Приемник может определить начало и конец данных

t

0

1

0

1

1

0

0

0

биту соответствует положительное переключение в центре битового интервала, единичному –

отрицательное переключение
Используется только 2 уровня сигнала
Самосинхронизирующийся код
Приемник может определить начало и конец данных
Примеры применения – Ethernet, Token Ring

t

0

1

0

1

1

0

0

0

напряжения для кодирования 2 битов данных, например: 00 – -U1,

01 – -U2, 10 – +U2, 11 – +U1
Несамосинхронизирующийся код
Приемник не может определить начало и конец данных
Требуется увеличенная мощность источника для четкого определения приемником уровней сигнала

t

0

1

0

1

1

0

0

0

следующих целях
Устранение длинных последовательностей нулей и единиц
после такого логического

кодирования можно использовать несамосинхронизирующие коды для передачи
Предоставление приемнику возможности распознавать и, возможно, устранять ошибки в последовательности бит

разбивается на блоки одинакового размера, каждый блок заменяется на битовую

последовательность согласно таблице кодирования
Код 4B/5B заменяет каждые 4 бита на 5, после чего выполняется передача (используется в FDDI и Fast Ethernet)
Код 8B/6T для передачи 8 бит использует 6 битовых интервалов и 3 уровня напряжения
Скремблирование
При передаче очередного бита вычисляется значение некоторой функции, зависящей от значения очередного бита исходной последовательности (Ai) и значений уже переданных бит (Bi-1,Bi-2,…), например Bi = Ai ^ Bi-1 ^ Bi-2 Очевидно, приемник сможет восстановить данные

надежную и управляемую сеть
Методы кодирования – аналоговая модуляция и цифровое

кодирование – описывают способ кодирования данных с помощью физических сигналов
Логическое кодирование позволяет улучшить в каком-то плане качество кодируемой последовательности

канального уровня)
Ethernet
Token Ring

сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб: Питер, 2001.
Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы

локальных сетей. М: ИНТУИТ.ру, 2005