KNOW INTUIT, Лекция, Свързване на комуникационни линии и кодове за предаване на информация

двуфазен код

Двуфазният код често се счита за вариация на Манчестърския, тъй като техните характеристики са почти идентични.

Този код се различава от класическия код на Манчестър по това, че не зависи от обръщането на двата проводника на кабела. Това е особено удобно, когато за комуникация се използва кабел с усукана двойка, чиито проводници лесно се бъркат. Именно този код се използва в една от най-известните IBM Token-Ring мрежи.

Принципът на този код е прост: в началото на всеки битов интервал сигналът променя нивото на обратното на предишния, а в средата на единични (и само единични) битови интервали нивото се променя отново. Така в началото на битовия интервал винаги има преход, който се използва за самосинхронизация. Както в случая с класическия код на Манчестър, има две честоти в честотния спектър. При скорост от 10 Mbit / s това са честоти от 10 MHz (с последователност от единици: 11111111 .. .) и 5 MHz (с последователност от едни нули: 00000000 .. .).

Съществува и друг вариант на двуфазния код (наричан още диференциален код на Манчестър). В този код единица съответства на наличието на преход в началото на битовия интервал, а нулата съответства на липсата на преход в началото на битовия интервал (или обратното). В този случай винаги има преход в средата на битовия интервал и именно този преход служи за побитова самосинхронизация на приемника. Характеристиките на този вариант на код също са напълно съвместими с тези на кода на Манчестър.

Тук също си струва да се спомене, че често се смята доста погрешно, че мерната единица за скорост на предаване е същата като битове в секунда, а скоростта на предаване вbaud се равнява на скоростта на предаване в битове в секунда. Това важи само за кода NRZ. Скоростта на предаване не е броят битове, предавани за секунда, а броят промени в нивото на сигнала за секунда. И с RZ или Manchester кодове, необходимата скорост на предаване е два пъти по-висока, отколкото с NRZ. Baud е скоростта, с която се предава сигналът, а битовете в секунда са скоростта, с която се предава информацията. Следователно, за да се избегне двусмисленото разбиране, е по-добре да посочите скоростта на мрежово предаване в битове в секунда (bps, Kbps, Mbps, Gbps).

Други кодове

Всички наскоро разработени кодове са предназначени да намерят компромис между честотната лента на кабела, необходима при дадена скорост на предаване, и възможността за самосинхронизиране. Дизайнерите се стремят да поддържат самосинхронизация, но не с цената на удвояване на честотната лента, както в разглежданите RZ, Manchester и двуфазни кодове.

Най-често срещаният начин да направите това е да добавите синхронизиращи битове към предавания битов поток. Например, един синхронизиращ бит на 4, 5 или 6 информационни бита или два синхронизиращи бита на 8 информационни бита. В действителност нещата са малко по-сложни: кодирането не е просто вмъкване на допълнителни битове в предаваните данни. Групи информационни битове се преобразуват в групи, предавани по мрежата с още един или два бита. Приемникът извършва обратната трансформация, възстановява оригиналните информационни битове. В този случай откриването на носещата честота (откриване на предаване) също е доста просто.

Така например в мрежата FDDI (скорост на предаване 100 Mbps) се използва код 4V / 5V, който преобразува 4 информационни бита в 5 предадени бита. В този случай синхронизацията на приемника се извършва веднъж на 4 бита, а не ввсяка част, както в случая с Манчестърския кодекс. Но от друга страна, необходимата честотна лента се увеличава в сравнение с NRZ кода не два пъти, а само 1,25 пъти (тоест не е 100 MHz, а само 62,5 MHz). Други кодове са изградени на същия принцип, по-специално 5V / 6V, използвани в стандартна 100VG-AnyLAN мрежа, или 8V / 10V, използвани в Gigabit Ethernet мрежа.

Понякога вече кодираната информация се подлага на допълнително кодиране, което прави възможно опростяването на синхронизацията в приемащия край. Най-разпространеният за това е 2-слойният NRZI код, използван във влакнесто-оптични мрежи (FDDI и 100BASE-FX), както и 3-слойният MLT-3 код, използван в мрежи с усукана двойка (TPDDI и 100BASE-TX). И двата кода (Фигура 3.17) не се самосинхронизират.

Кодът NRZI (без връщане към нула, инвертиране към единица) предполага, че нивото на сигнала е обърнато в началото на еднобитов интервал и не се променя, когато се предава нулев битов интервал. При последователност от единици има преходи на границите на битовите интервали, при последователност от нули няма преходи. В този смисъл кодът NRZI е по-добре синхронизиран от NRZ (няма преходи нито върху поредица от нули, нито върху поредица от единици).

Кодът MLT-3 (Multi-Level Transition-3) предполага, че когато се предава нулев битов интервал, нивото на сигнала не се променя, а когато се предава единица, то се променя на следващото ниво по следната верига: +U, 0, –U, 0, +U, 0, –U и т.н. По този начин максималната честота на промяна на нивото е четири пъти по-малка от битрейта (с последователност от плътни). Необходимата честотна лента е по-малка, отколкото при NRZ кода.

всичкокодовете, споменати в този раздел, осигуряват директно предаване на цифрови дву- или тристепенни правоъгълни импулси към мрежата.

Понякога обаче в мрежите се използва друг начин - модулация на високочестотен аналогов сигнал (синусоидален) чрез информационни импулси. Такова аналогово кодиране позволява при преминаване към широколентово предаване значително да се увеличи честотната лента на комуникационния канал (в този случай няколко бита могат да се предават едновременно по мрежата). Освен това, както вече беше отбелязано, когато аналогов сигнал (синусоидален) преминава през комуникационния канал, формата на сигнала не се изкривява, а само намалява амплитудата му, а в случай на цифров сигнал формата на сигнала се изкривява (виж фиг. 3.2).

Най-простите видове аналогово кодиране включват следното (фиг. 3.18):

Амплитудна модулация (AM, AM - Amplitude modulation), при която логическа единица съответства на наличието на сигнал (или сигнал с по-голяма амплитуда), а логическата нула съответства на липсата на сигнал (или сигнал с по-малка амплитуда). Честотата на сигнала остава постоянна. Недостатъкът на амплитудната модулация е, че АМ сигналът е силно податлив на смущения и шум, а също така налага повишени изисквания към затихването на сигнала в комуникационния канал. Предимства - простота на хардуерно изпълнение и тесен честотен спектър.

Използват се и много по-сложни модулационни методи, които са комбинация от изброените най-прости методи. Някои от тях ще бъдат обсъдени в глава 12.