Simpleks
Simpleksni kanal je jednosmjeran i omogućuje prijenos podataka samo u jednom smjeru, kao što je prikazano na slici 2.10. Konvencionalno emitiranje je primjer simpleksnog prijenosa.Radio postaja emitira emitirani program, ali ne prima ništa zauzvrat od vašeg radija.
Riža. 2.10. Simpleksni prijenos
To ograničava korištenje simpleksnog kanala za prijenos podataka, budući da je potreban stalan protok podataka u oba smjera za kontrolu procesa prijenosa, potvrđivanje podataka itd.
poludupleks
Poludupleksni prijenos omogućuje pružanje simpleks komunikacije u oba smjera duž jednog kanala, kao što je prikazano na sl. 2.11. Ovdje odašiljač na stanici A šalje podatke prijemniku u stanici B. Kada je potreban prijenos u suprotnom smjeru, odvija se postupak prebacivanja linije. Nakon toga, odašiljač stanice B može komunicirati s prijamnikom stanice A. Kašnjenje u prebacivanju linije smanjuje količinu podataka odaslanih na komunikacijskom kanalu.
Riža. 2.11. Poludupleks prijenos
puni dupleks
Puna dupleksna veza omogućuje istovremenu komunikaciju u oba smjera, kao što je prikazano na sl. 2.12.
Slika 2.12. Puni dupleks prijenos
2.4.2. Sinkronizacija digitalnih podatkovnih signala
Prijenos podataka ovisi o ispravnoj koordinaciji momenata generiranja i primanja signala. Da bi odredio koji se element podataka prenosi - "1" ili "0", prijemnik mora u pravo vrijeme. Proces odabira i održavanja referentnih vremenskih intervala naziva se sinkronizacija.
Za sinkronizaciju prijenosa, uređaji za odašiljanje i prijem moraju se dogovoriti o duljini bita (bit time) - trajanju korištenog kodnog elementa. Prijemnik treba izdvojiti odaslani satni signal kodiran u primljenom toku podataka. Sinkroniziranjem duljine bita sata primatelja s duljinom bita kodirane u podacima pošiljatelja, primatelj može odrediti pravo vrijeme za demoduliranje podataka i ispravno dekodiranje poruke. Uređaji na oba kraja digitalnog kanala mogu se sinkronizirati korištenjem asinkronog ili sinkronog prijenosa, kao što je opisano u nastavku.
Istovremeno. U načinu rada poludupleks ili prenositi ili primati informacije.
Poludupleksni način rada
Način u kojem se prijenos odvija u oba smjera, ali s vremenskom podjelom naziva se poludupleks. U svakom trenutku prijenos je samo u jednom smjeru.
Vremenska podjela je uzrokovana činjenicom da odašiljački čvor u potpunosti zauzima prijenosni kanal u određenom trenutku. Fenomen kada nekoliko odašiljačkih čvorova pokušava odašiljati u isto vrijeme naziva se kolizija i smatra se normalnim, iako nepoželjnim, prema CSMA/CD metodi kontrole pristupa.
Ovaj način rada koristi se kada mreža koristi koaksijalni kabel ili se čvorišta koriste kao aktivna oprema.
Ovisno o hardveru, istovremeni prijem/prijenos u poludupleksnom načinu rada može biti fizički nemoguć (na primjer, zbog korištenja istog kruga za prijem i prijenos u voki-tokiji) ili dovesti do sudara.
dvostrani način rada
Način u kojem se, za razliku od poludupleksa, prijenos podataka može obavljati istovremeno s primanjem podataka.
Ukupna brzina razmjene informacija u ovom načinu rada može doseći dvostruku vrijednost. Na primjer, ako se koristi tehnologija Fast Ethernet sa brzinom od 100 Mbps, tada brzina može biti blizu 200 Mbps (100 Mbps - prijenos i 100 Mbps - prijem).
Ilustrativan primjer je razgovor između dvije osobe na voki-tokiju (poludupleks način) - kada u jednom trenutku osoba ili govori ili sluša, i telefonom (puni duplex) - kada osoba može i govoriti i slušati .
Dupleks komunikacija se obično provodi pomoću dva komunikacijska kanala: prvi kanal je odlazna komunikacija za prvi uređaj i dolazni za drugi, drugi kanal je dolazni za prvi uređaj i odlazni za drugi.
U nekim slučajevima moguća je dupleksna komunikacija korištenjem jednog komunikacijskog kanala. U tom slučaju, prilikom primanja podataka, uređaj oduzima svoj poslani signal od signala, a rezultirajuća razlika je signal pošiljatelja (modemska komunikacija preko telefonskih žica, GigabitEthernet).
Zaklada Wikimedia. 2010 .
Pogledajte što je "Full duplex" u drugim rječnicima:
Dvostruka spirala s dupleksom Watson-creek- Dvostruka spirala, str. Watson Cry, duplex * dvostruka spirala, str. Watsana kryka, duplex * dvostruka spirala ili d. h. DNK ili Watson Crick h. ili dupleks model Watsona Cricka, koji opisuje strukturu DNK kao spiralu, koja se sastoji od dva ... ... Genetika. enciklopedijski rječnik
full duplex mod- — [E.S. Aleksejev, A.A. Myachev. Englesko-ruski eksplanatorni rječnik inženjerstva računalnih sustava. Moskva 1993.] puni dupleks Simultani dvosmjerni prijenos. (puni) duplex… …
UTP kabel s 8P8C konektorom (pogrešno nazvan RJ 45) koji se koristi u 10BASE T, 100BASE T (x) i 1 Ethernet mrežama ... Wikipedia
Naziv: Teletype mreža Razina (prema OSI modelu): Primijenjena obitelj: TCP / IP Port / ID: 23 / TCP Svrha protokola: virtualni tekstualni terminal Specifikacija: RFC 854 / STD 8 ... Wikipedia
Dupleksni i poludupleksni načini rada primopredajnih uređaja (modemi, mrežne kartice, voki-toki, telefoni). U obostranom načinu, uređaji mogu istovremeno odašiljati i primati informacije. U poludupleksnom modu, ili prijenos, ili ... ... Wikipedia
Dupleksni i poludupleksni načini rada primopredajnih uređaja (modemi, mrežne kartice, voki-toki, telefoni). U obostranom načinu, uređaji mogu istovremeno odašiljati i primati informacije. U poludupleksnom načinu rada, ili prijenos, ili ... ... Wikipedia - mrežna kartica mrežni adapter mrežno sučelje Računalna komponenta za povezivanje s računalnom mrežom. mrežni adapter Periferni uređaj (kartica) koji omogućuje vezu između računala i LAN-a. ... ... Priručnik tehničkog prevoditelja
Standard IEEE 802.3-2012 definira dva načina rada MAC podsloja:
● poludupleks (poluduple x) - Koristi CSMA/CD metodu za pristup čvorovima zajedničkom okruženju. Čvor može primati ili prenositi podatke samo u jednom trenutku, pod uvjetom da dobije pristup prijenosnom mediju;
● puni dupleks (puni dupleks) - omogućuje paru čvorova koji imaju vezu točka-točka da istovremeno primaju i prenose podatke. Da biste to učinili, svaki čvor mora biti spojen na namjenski priključak prekidača.
Metoda pristupa CSMA/CD
Osnovna ideja Etherneta bila je korištenje topologije sabirnice temeljene na koaksijalnom kabelu. Kabel je korišten kao zajednički prijenosni medij preko kojeg su radne stanice spojene na mrežu obavljale dvosmjerno (u svim smjerovima) emitiranje. Terminatori (utikači) postavljeni su na oba kraja kabela.
Riža. 5.21 Ethernet mreža
Budući da se koristio zajednički prijenosni medij, bila je potrebna kontrola pristupa čvorova fizičkom mediju. Za organiziranje pristupa čvorova zajedničkom prijenosnom mediju koristili smo se metoda višestrukog pristupa osjetila nositelja s detekcijom sudara(Sense za višestruki pristup s detekcijom sudara, CSMA/CD).
CSMA/CD metoda temelji se na natjecanje(contension) čvorova za pravo pristupa mreži i uključuje sljedeće postupke:
● kontrola nosača;
● detekcija sudara.
Prije početka prijenosa, mrežni uređaj mora provjeriti je li medij za prijenos podataka slobodan. To se postiže slušanjem prijenosnika. Ako je medij slobodan, tada uređaj počinje odašiljati podatke. Dok se okvir prenosi, uređaj nastavlja slušati prijenosni medij. To se radi kako bi se osiguralo da nijedan drugi uređaj nije započeo prijenos podataka u isto vrijeme. Nakon završetka prijenosa okvira, svi mrežni uređaji moraju izdržati tehnološku pauzu (Inter Packet Gap) jednaku 9,6 μs. Ova pauza se zove interval okvira i potreban je za resetiranje mrežnih adaptera i za sprječavanje ekskluzivnog hvatanja okruženja od strane jednog mrežnog uređaja. Nakon završetka tehnološke pauze, uređaji imaju pravo započeti s prijenosom svojih okvira, budući da Srijeda je slobodna.
Mrežni uređaji mogu započeti s prijenosom podataka u bilo kojem trenutku kada utvrde da je kanal slobodan. Ako uređaj pokuša započeti prijenos okvira, ali otkrije da je mreža zauzeta, prisiljen je čekati dok odašiljački čvor ne završi prijenos.
Riža. 5.22 Prijenos okvira na Ethernet mreži
Ethernet je medij za emitiranje, tako da sve stanice primaju sve okvire koji se prenose preko mreže. Međutim, neće svi uređaji obraditi te okvire. Samo uređaj čija MAC adresa odgovara odredišnoj MAC adresi navedenoj u zaglavlju okvira kopira sadržaj okvira u interni međuspremnik. Zatim uređaj provjerava ima li pogrešaka u okviru, a ako ih nema, prosljeđuje primljene podatke protokolu iznad. U suprotnom, okvir će biti odbačen. Uređaj za slanje nije obaviješten je li okvir uspješno dostavljen ili ne.
U Ethernet mrežama sukobi su neizbježni ( sudara), jer mogućnost njihove pojave svojstvena je samom CSMA/CD algoritmu. To je zato što postoji određeno vrijeme između trenutka prijenosa, kada mrežni uređaj provjerava je li mreža slobodna, i trenutka kada stvarni prijenos započne. Moguće je da će neki drugi uređaj na mreži početi odašiljati tijekom tog vremena.
Ako nekoliko uređaja na mreži počne odašiljati otprilike u isto vrijeme, bitstreamovi koji dolaze s različitih uređaja sudaraju se jedan s drugim i postaju izobličeni, t.j. dolazi do sudara. U tom slučaju, svaki od odašiljača mora biti u stanju detektirati koliziju prije nego što završi s prijenosom svog okvira. Nakon što otkrije koliziju, uređaj prestaje odašiljati okvir i pojačava koliziju slanjem posebne sekvence od 32 bita u mrežu, tzv. pekmez-slijed. To je učinjeno kako bi svi uređaji na mreži mogli prepoznati sudar. Nakon što svi uređaji prepoznaju koliziju, svaki uređaj se isključuje na neki nasumično odabran vremenski interval (svoj za svaku mrežnu stanicu). Kada vrijeme istekne, uređaj može ponovno početi s prijenosom podataka. Kada se prijenos nastavi, uređaji uključeni u koliziju nemaju prioritet prijenosa podataka nad ostalim uređajima u mreži.
Ako 16 pokušaja prijenosa okvira izazove koliziju, tada odašiljač MORA prestati pokušavati i odbaciti okvir.
Riža. 5.23 Detekcija Ethernet kolizije
Domena kolizije
U poludupleksnoj Ethernet tehnologiji, bez obzira na standard fizičkog sloja, postoji koncept kolizijska domena.
Domena kolizije(domena kolizije) je dio Ethernet mreže čiji svi čvorovi prepoznaju koliziju, bez obzira u kojem dijelu mreže je nastala.
Ethernet mreža izgrađena na repetitorima i čvorištima čini jednu kolizijnu domenu.
Podsjetimo da je repetitor bio OSI uređaj fizičkog sloja koji se koristio za povezivanje segmenata medija za prijenos podataka kako bi se povećala ukupna duljina mreže.
Ethernet mreže (specifikacije 10BASE2 i 10BASE5) temeljene na koaksijalnom kabelu koristile su repetitore s dva porta koji povezuju dva fizička segmenta. Repetitor je radio na sljedeći način: primao je signale iz jednog segmenta mreže, pojačavao ih, obnavljao sinkronizaciju i prenosio na drugi. Repetitori nisu obavljali složeno filtriranje i drugu obradu prometa, jer nisu bili pametni uređaji. Također, ukupan broj repetitora i segmenata povezanih s njima bio je ograničen zbog vremenskih kašnjenja i drugih razloga.
Kasnije su se pojavili repetitori s više priključaka, na koje su radne stanice povezane posebnim kabelom. Takvi multiport repetitori nazivaju se "hubovima". Razlog za pojavu multiport repetitora bio je sljedeći. Budući da je izvorna Ethernet tehnologija koristila koaksijalni kabel i topologiju sabirnice kao prijenosni medij, bilo je teško instalirati kablove u zgradi. Kasnije je međunarodni standard za strukturirano građevinsko kabliranje definirao korištenje topologije zvijezde, u kojoj su svi uređaji povezani na jednu točku koncentracije pomoću kabela s upredenim paricama. Tehnologija Token Ring bila je dobro prilagođena ovim zahtjevima, te se stoga, kako bi opstala u konkurenciji, Ethernet tehnologija morala prilagoditi novim zahtjevima. Tako je rođena 10BASE-T Ethernet specifikacija, koja je koristila kabele s upredenim paricama i topologiju zvijezde kao prijenosni medij.
Čvorišta su radila na fizičkom sloju OSI modela. Ponovili su signale primljene s jednog od portova na sve ostale aktivne portove, nakon što su ih vratili, i nisu izvršili nikakvo filtriranje prometa ili drugu obradu podataka. Stoga je logička topologija mreža izgrađenih pomoću čvorišta uvijek ostala sabirnička.
U jednom trenutku, u mrežama izgrađenim na repetitorima i koncentratorima, samo je jedan čvor mogao prenositi podatke. U slučaju istovremenog prijema signala u zajedničkom prijenosnom mediju, sudar, što je dovelo do oštećenja prenesenih okvira. Dakle, svi uređaji spojeni na takve mreže bili su u istoj kolizijskoj domeni.
Riža. 5.24 Domena kolizije
S povećanjem broja mrežnih segmenata i računala u njima, povećao se broj kolizija, a smanjila se i propusnost mreže. Osim toga, širina pojasa segmenta bila je podijeljena između svih uređaja povezanih s njim. Na primjer, ako je deset radnih stanica spojeno na segment s propusnošću od 10 Mbps, svaki bi uređaj mogao prosječno prenositi brzinom ne većom od 1 Mbps. Nastao je zadatak segmentacija mreže, tj. dijeljenje korisnika u grupe (segmente) prema njihovoj fizičkoj lokaciji, kako bi se smanjio broj klijenata koji se natječu za propusnost.
Switched Ethernet
Zadatak segmentiranja mreže i poboljšanja njezinih performansi riješen je pomoću uređaja tzv most(most). Most je ranih 1980-ih razvila inženjerka Digital Equipment Corporation (DEC) Radia Perlman i bio je OSI uređaj sloja veze dizajniran za povezivanje mrežnih segmenata. Most je izumljen nešto kasnije od usmjerivača, ali budući da je bio jeftiniji i transparentniji za protokole mrežnog sloja (radio je na sloju veze), postao je široko korišten u lokalnim mrežama. Mostne veze ( premošćivanje) temeljni su dio IEEE LAN standarda.
Most je radio po algoritmu prozirni most(prozirni most), koji je definiran standardom IEEE 802.1D. Prije prosljeđivanja okvira iz jednog segmenta u drugi, analizirao ih je i prenosio samo ako je takav prijenos zaista bio nužan, odnosno MAC adresa odredišne radne stanice pripada drugom segmentu. Tako je most izolirao promet jednog segmenta od prometa drugog i podijelio jednu veliku kolizijnu domenu na nekoliko malih, što je povećalo ukupnu učinkovitost mreže. No, most je prenosio okvire emitiranja (na primjer, potrebne za rad ARP protokola) iz jednog segmenta u drugi, pa su svi uređaji na mreži bili u istom domena emitiranja (domena emitiranja).
Algoritam transparentnog mosta bit će detaljnije razmotren u 6. poglavlju.
Switched Ethernet(Mreža s komutacijom Etherneta) je Ethernet mreža čiji su segmenti povezani mostovima ili prekidačima
Riža. 5.25 Povezivanje dva segmenta mreže pomoću mosta
Budući da su mostovi obično bili uređaji s dva priključka, bili su učinkoviti samo onoliko koliko je broj radnih stanica u segmentu bio relativno mali. Čim se povećao, došlo je do zagušenja u mrežama, što je dovelo do gubitka podatkovnih paketa.
Povećanje broja uređaja povezanih u mrežu, povećanje snage procesora radnih stanica, pojava multimedijskih aplikacija i klijent-poslužitelj aplikacija zahtijevali su veću propusnost. Kao odgovor na ove rastuće zahtjeve, Kalpana je 1990. lansirala prvu sklopka (sklopka), pod nazivom EtherSwitch.
Prekidač je most s više priključaka i također radi na sloju podatkovne veze OSI modela. Glavna razlika između prekidača i mosta je u tome što je produktivniji, može istovremeno uspostaviti nekoliko veza između različitih parova portova i podržava naprednu funkcionalnost.
Riža. 5.26 Lokalna mreža izgrađena na prekidačima
Godine 1993. Kalpana je uvela tehnologiju Full Duplex Ethernet Switch (FDES) u svoje prekidače. S vremenom, razvojem Fast Ethernet tehnologije, full-duplex rad postao je dio standarda IEEE 802.3.
Rad u full duplex modu pruža mogućnost istovremenog prijema i prijenosa informacija. samo su dva uređaja spojena na prijenosni medij. Prijem i prijenos provode se na dva različita fizička kanala "od točke do točke". Na primjer, preko različitih parova kabela s upredenom paricom ili različitih vlakana optičkog kabela.
To eliminira kolizije medija (više ne zahtijeva CSMA/CD jer nema medijskih sukoba), povećava vrijeme dostupno za prijenos podataka i udvostručuje korisnu propusnost kanala. Svaki kanal omogućuje prijenos punom brzinom. Na primjer, za specifikaciju 10BASE-T, svaki kanal prenosi podatke brzinom od 10 Mbps. Za specifikaciju 100BASE-TX, pri 100 Mbps. Na krajevima duplex veze brzina veze se udvostručuje jer podaci se mogu slati i primati u isto vrijeme. Na primjer, u specifikaciji 1000BASE-T, u kojoj se podaci prenose preko kanala brzinom od 1000 Mbps, ukupna propusnost bit će 2000 Mbps.
Riža. 5.27 Prijenos podataka u punom duplex načinu
Također, zahvaljujući full duplex načinu rada, nestalo je ograničenje ukupne duljine mreže i broja uređaja u njoj. Jedino što je ostalo je ograničenje duljine kabela koji povezuju susjedne uređaje.
Puni dupleks rad moguć je samo pri povezivanju mrežnih uređaja čiji portovi to podržavaju. Ako je dijeljeni medijski segment spojen na priključak uređaja, port će raditi u poludupleksnom načinu i prepoznati kolizije. Portovi suvremenih mrežnih uređaja podržavaju funkciju automatskog otkrivanja poludupleksnog ili punog dupleksnog načina rada.
Kada port radi u full duplex modu, interval slanja između uzastopnih okvira ne smije biti manji od tehnološke pauze jednake 9,6 µs. Kako bi se izbjeglo prelijevanje prijemnih međuspremnika uređaja kada rade u punom dupleksnom načinu rada, potrebno je koristiti mehanizam kontrole toka okvira.
Treba napomenuti da specifikacije za 10, 40 i 100 Gigabit Ethernet podržavaju samo full duplex rad. To je zbog činjenice da su moderne mreže postale potpuno komutirane, a prekidači gotovo uvijek koriste puni dupleks način kada su u interakciji s drugim prekidačima ili brzim mrežnim prilagodnicima.
Predavanje 4. Metode mrežne komunikacije.
Mrežne komunikacijske metode
Signali
Kao što je ranije spomenuto, postoji mnogo načina da se fizički stvori i odašilje signal. Električni impulsi mogu putovati kroz bakrenu žicu, svjetlosni impulsi kroz stakleno ili plastično vlakno, radio signali se prenose zrakom, kao i laserski impulsi u infracrvenom ili vidljivi raspon Pretvaranje jedinica i nula koje predstavljaju podatke u računalu u impulse energije naziva se kodiranje (modulacija).
Slično klasifikaciji računalnih mreža, signali se mogu klasificirati na temelju njihovih različitih karakteristika. Signali su sljedeći:
analogni i digitalni,
modulirani i modulirani,
sinkroni i asinkroni,
simpleks, poludupleks, dupleks i multipleks
Analogni i digitalni signali
Ovisno o obliku električnog napona (koji se može vidjeti na ekranu osciloskopa), signali se dijele na analogne i digitalne.Ti pojmovi su vam najvjerojatnije već upoznati jer se vrlo često nalaze u dokumentaciji različite elektroničke opreme, tj. kao što su kasetofoni, televizori, telefoni itd. itd.
U određenom smislu, analogna oprema predstavlja odlazeću eru elektroničke tehnologije, a digitalna oprema predstavlja najnoviju, koja će je zamijeniti. Međutim, treba imati na umu da jedna vrsta signala ne može biti bolja od druge. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke, kao i svoja područja primjene. Iako se digitalni signali sve više koriste, oni nikada neće zamijeniti analogne signale.
Parametri analognih signala
Analogni se signali mijenjaju glatko i kontinuirano tijekom vremena, pa se mogu grafički prikazati kao glatka krivulja (slika 4.1).
U prirodi je velika većina procesa u osnovi analogna. Na primjer, zvuk je promjena tlaka zraka, koja se pomoću mikrofona može pretvoriti u električni napon. Primjenjujući ovaj napon na ulaz osciloskopa, možete vidjeti graf sličan onom prikazanom na sl. 4.1, tj. Možete vidjeti kako se tlak zraka mijenja tijekom vremena.
Da biste bolje vizualizirali analogne informacije, zamislite tradicionalni brzinomjer u automobilu. Kako se brzina vozila povećava, igla se glatko pomiče po ljestvici od jednog do sljedećeg broja. Drugi primjer je ugađanje postaje u radio prijamniku: kada okrenete gumb, primljena frekvencija se glatko mijenja.
Većina analognih signala je cikličke ili periodične prirode, kao što su radio valovi, koji su visokofrekventne oscilacije elektromagnetskog polja. Takve cikličke analogne signale obično karakteriziraju tri parametra.
Amplituda. Maksimalna ili minimalna vrijednost signala, tj. visina valova.
Frekvencija. Broj cikličkih promjena signala u sekundi. Frekvencija se mjeri u hercima (Hz); 1 Hz je jedan ciklus u sekundi.
Faza. Položaj vala u odnosu na drugi val ili u odnosu na neku točku u vremenu koja služi kao referentna točka. Faza se obično mjeri u stupnjevima, a smatra se da je puni ciklus jednak 360 stupnjeva.
Parametri digitalnih signala
Drugi naziv za digitalne signale je diskretni. Pojam diskretna stanja prilično je uobičajen.Digitalni signali prelaze iz jednog diskretnog stanja u drugo gotovo trenutno, bez zaustavljanja u međustanjima (slika 4.2).
Primjer digitalnog signala bio bi najnoviji digitalni brzinomjer u automobilu (usporedite s primjerom analognog brzinomjera u prethodnom odjeljku). Kako se brzina vozila povećava, znamenke koje pokazuju vrijednost brzine u kilometrima na sat prekidača skaču, a vrijednost signala je u osnovi diskretna: na primjer, nema međuvrijednosti između diskretnih stanja "125 km/h" i "126 km/h". Drugi primjer digitalnih informacija je najnoviji radio prijemnik, u koji korisnik unosi točan broj jednak frekvenciji radijske postaje za ugađanje određene postaje.
Usporedba analognih i digitalnih signala
Računala su digitalni strojevi. Informacije koje obrađuju predstavljene su nulama i jedinicama. Binarna znamenka je ili 0 ili 1, bez ničega između ili izvan njih. Zbog ove precizne definicije digitalni signali su vrlo pogodni za predstavljanje i prijenos računalnih podataka, zbog čega se koriste u velikoj većini mreža.
Zbog jednostavnosti tehnologije, digitalni signali imaju niz prednosti:
Digitalna oprema je općenito jeftinija od analogne opreme.
Digitalni signali su manje osjetljivi na smetnje.
Međutim, analogni signali također imaju neke prednosti:
Lako se multipleksiraju, t.j. prenose veliki broj signala preko jednog kanala.
Manje su podložni slabljenju (slabljenje signala s povećanjem udaljenosti), pa se s istom snagom odašiljačkog uređaja mogu prenositi na veću udaljenost.
Općenito, i analogni i digitalni signali su korisni. Međutim, u računalnim mrežama digitalni signali mogu postići veću razinu sigurnosti, propusnosti i pouzdanosti. Osim toga, digitalne linije su znatno manje sklone pogreškama od analognih linija.
Lokalne mreže gotovo se uvijek temelje na prijenosu digitalnih signala preko kabela. Analogni signali se koriste u nekim mrežama šireg područja.
Modulirani i nemodulirani signali
Važna karakteristika metode prijenosa je kapacitet kanala, koji je izravno povezan s modulacijom signala. Digitalni signal naziva se nemoduliran ako su prijelazi iz jednog diskretnog stanja u drugo naponski udari u kabelu ili drugom mediju. Istodobno, u moduliranom signalu, prijelaz između diskretnih stanja je promjena amplitude takozvanog nosećeg signala, a to su visokofrekventne fluktuacije napona.
Nemodulirani signal zauzima cijeli komunikacijski kanal. Osim toga, ništa se više ne može prenijeti komunikacijskim kanalom. Primjer nemoduliranih signala su signali u Ethernet kabelu.
Ako se koristi modulacija, tada jedan kanal može odašiljati nekoliko digitalnih signala na različitim frekvencijama nositelja. Osim toga, ne samo digitalni, već i analogni signali mogu se prenositi na različitim frekvencijama nositelja. Primjer je sustav kabelske televizije, gdje jedan kabel opslužuje desetke televizijskih kanala, svaki s različitim programom.
Nemodulirani signali
Nemodulirani signali su prilično jednostavni: samo jedan signal se prenosi kroz kabel u isto vrijeme. Nemodulirani je najčešće digitalni signal, iako može biti analogni.
U računalnoj i komunikacijskoj tehnici uglavnom se koriste nemodulirani digitalni signali. Na primjer, računalo razmjenjuje modulirane digitalne signale s monitorima, pisačima, tipkovnicama i tako dalje. Primjer primjene moduliranih digitalnih signala je ISDN (Integrated Services Digital Network) sustav u kojem se mnogi signali prenose na zasebnim kanalima preko jednog kabela. Nemodulirani signali mogu se prenositi u dva smjera, t.j. i odašiljač i prijemnik mogu se ugraditi na svaki kraj kabela, radeći istovremeno.
Modulirani signali
Koristeći modulirane signale, možete organizirati nekoliko komunikacijskih kanala preko jednog kabela, dok svaki komunikacijski kanal može raditi na vlastitoj frekvenciji prijenosa bez ometanja drugih kanala.
Modulirani signali su jednosmjerni. To znači da se signal prenosi samo u jednom smjeru: na jednom kraju kabela je instaliran odašiljač, a na drugom prijamnik. Međutim, nekoliko kanala u različitim smjerovima može istovremeno raditi na jednom kabelu.
Osim kabelske televizije, modulirani signali se koriste u DSL (Digital Subscriber Line) sustavu u kojem se podaci i glas prenose istovremeno preko iste linije, moguće putem satelita ili putem radio valova.
Za smještaj više komunikacijskih kanala na jednoj liniji koriste se metode multipleksiranja.
Multipleksiranje
Multipleksiranje se odnosi na istovremeni prijenos više signala preko jedne linije. Na prijemnoj strani se obnavljaju multipleksirani signali, tj. odvojene su jedna od druge. Vratimo se na primjer kabelske televizije. Televizor ima ugrađen dekoder signala koji izdvaja jedan kanal, a odbacuje ostatak. Zahvaljujući tome, gledatelj može odabrati željeni program.
Mnogi izvori literature spominju metode multipleksiranja samo u odnosu na analogne signale, ali digitalni signali se također mogu multipleksirati. Koriste se sljedeće osnovne metode multipleksiranja:
frekvencijska podjela kanala (Frequency Division Method - FDM);
vremenska podjela kanala (Time Division Method - TDM);
valne duljine velike gustoće (Multipleksiranje s podjelom valnih duljina - DWDM).
Kanali s podjelom frekvencije
Uz frekvencijsko odvajanje kanala koji zauzimaju istu liniju, svaki kanal radi na svojoj frekvenciji (slika 4.3). Obično se analogni signali multipleksiraju ovom metodom. Da bi bila moguća dvosmjerna komunikacija s frekvencijskom podjelom, sa svake strane moraju biti ugrađeni i multipleksor i demultiplekser.
Privremeno odvajanje kanala
Obično se ova tehnika koristi za multipleksiranje digitalnih signala. S vremenskom podjelom, svakom kanalu se dodjeljuju vlastiti vremenski intervali. Na prijemnom kraju, signali različitih kanala razdvojeni su demultiplekserom (slika 4.4).
Multipleksiranje valne duljine visoke gustoće
Ova metoda multipleksiranja koristi se kod prijenosa signala preko optičkih kabela. Signali svakog kanala prenose se svjetlosnim snopom s vlastitom valnom duljinom. Fizički se ova metoda poklapa s frekvencijskom podjelom kanala, budući da je valna duljina svjetlosnog snopa jedinstveno povezana s njegovom frekvencijom. Međutim, razlike u hardverskim implementacijama ovih metoda su toliko velike da se još uvijek smatraju zasebnim metodama.Kao što je prikazano na sl. 4.5, različiti podaci mogu se prenositi istovremeno preko jednog optičkog vlakna, i to različitim metodama (na primjer, SONET i ATM).
Asinkroni i sinkroni prijenos
Podaci ugrađeni u digitalni signal zapravo su predstavljeni promjenama u diskretnim stanjima signala. Naše izvorne nule i jedinice možemo vratiti mjerenjem napona voltmetrom u određenim vremenskim točkama. Međutim, morate točno znati u koje vremenske točke trebate izvršiti mjerenja. Sinkronizacija, tj. Vrijeme je jednako važno u komunikacijskoj tehnologiji kao i u svim drugim područjima našeg života.
U mrežnoj tehnologiji ovo vrijeme se naziva sinkronizacija bitova. Elektronički uređaji sinkroniziraju pojedinačne bitove korištenjem asinkronih ili sinkronih metoda.
Asinkroni prijenos
Ova metoda koristi početni bit koji se nalazi na početku svake poruke za sinkronizaciju. Kada startni bit udari u prijemni uređaj, on u tom trenutku sinkronizira svoj unutarnji sat sa satom uređaja za odašiljanje.
Sinkroni prijenos
U sinkronom prijenosu, unutarnji satovi uređaja za odašiljanje i primanje koordinirani su ugrađenim mehanizmima. Na primjer, informacije o vremenu mogu biti ugrađene u podatkovne signale. Ova metoda se naziva državno zajamčena sinkronizacija. Među sinkronim metodama, ovo je najčešće.
Druga sinkrona metoda je sinkronizacija korištenjem zasebnog vremenskog signala, u kojem se vremenska informacija prenosi između odašiljača i prijemnika na zasebnom kanalu. Druga sinkrona metoda je gating. U tom se slučaju sinkronizacija izvodi pomoću posebnih stroboskopa.
Simpleks, poludupleks i full duplex metode prijenosa
Kanali koji prenose podatkovne signale mogu raditi u jednom od tri načina: simplex, half-duplex i full-duplex. Ove metode se razlikuju po smjerovima u kojima se signali prenose.
Simpleksni prijenos
Kao što naziv govori, ovo je najjednostavniji način prijenosa. Ponekad se naziva jednosmjernim jer signali putuju samo u jednom smjeru, poput automobila u jednosmjernoj ulici (slika 4.6).
Televizija je primjer simpleks komunikacije. Podaci (TV programi) se prenose na TV. Ne šalju se signali s TV-a natrag u studio ili kabelsku tvrtku. Stoga TV prijemnik uključuje samo prijamnik signala, ali ne i odašiljač.
Trenutno, interaktivni televizijski sustavi postaju sve rašireniji, omogućujući vam prijenos signala ne samo iz studija na TV, već iu suprotnom smjeru. Međutim, kabelska oprema većine tvrtki još uvijek podržava samo simpleks prijenos. To je stvorilo ozbiljan problem s pojavom interneta. Postojeći kabelski sustav mogao je prenositi podatke samo u jednom smjeru, prema korisniku.
Ovaj nedostatak onemogućuje korisniku, primjerice, pristup web stranicama, jer korisnikov preglednik mora poslati svoj zahtjev web stranici. Kabelske tvrtke nude dva načina rješavanja ovog problema:
prijenos korisničkih zahtjeva (koji su uvijek mnogo kraći od web stranica) preko telefonskih linija i web stranica preko televizijskih kabela;
ugraditi novu kabelsku opremu s dvosmjernim prijenosom.
Većina tvrtki koristila je prvu metodu kao privremenu alternativu drugoj, naprednijoj. Ako se kabelski prijenosni sustav ostavi kao simplex, korisnik će morati snositi troškove samo za kupnju kabelskih i telefonskih modema (s kapacitetom potonjih ne većim od 56 Kbps.) U ovom slučaju, resursi jednog kabelski kanal velike brzine bit će u potpunosti iskorišten.
Mnoge kabelske tvrtke odmah nadograđuju svoju opremu kako bi podržale dvosmjernu komunikaciju, dok druge i dalje pružaju samo jednosmjerne internetske podatke putem TV kabela. U tim područjima korisnici su prisiljeni koristiti kabelske i analogne modeme spojene na telefonsku liniju.
Poludupleks prijenos
U usporedbi s simpleksnim, prednosti poludupleksnog prijenosa su očite: signali se mogu prenositi u oba smjera. Nažalost, ova cesta nije dovoljno široka da signali prolaze u oba smjera u isto vrijeme. U poludupleksnoj metodi signali se prenose samo u jednom smjeru odjednom (slika 4.7).
Poludupleksna metoda koristi se u mnogim radiokomunikacijskim sustavima, kao što su komunikacijski uređaji u policijskim vozilima. U ovim sustavima, kada se pritisne tipka mikrofona, možete govoriti, ali ne možete ništa čuti. Ako korisnici istovremeno pritisnu tipke mikrofona na oba kraja, niti jedan od njih neće čuti ništa.
dupleks prijenos
Rad dvosmjernog komunikacijskog sustava je poput dvosmjerne ulice: automobili se mogu kretati u oba smjera u isto vrijeme (slika 4.8).
Primjer dupleks komunikacije je normalan telefonski razgovor. Oba pretplatnika mogu govoriti u isto vrijeme, dok svaki od njih čuje što govori onaj drugi s druge strane linije (iako nije uvijek moguće razabrati što je rečeno).
Problemi u signalizaciji
Signali s kojima računala komuniciraju podložni su raznim smetnjama i ograničenjima. Različite vrste kabela i metode prijenosa imaju različitu osjetljivost na smetnje.
Elektromagnetske smetnje
Elektromagnetske smetnje su prodor stranog elektromagnetskog signala koji remeti oblik korisnog signala. Kada se korisnom signalu doda vanjska smetnja, računalo primatelj ne može ispravno interpretirati signal.
Zamislite da se vozite u automobilu pored moćne industrijske instalacije i u to vrijeme slušate radio. Čist i čitljiv signal odjednom je prekriven bukom i pucketanjem. To je zato što se jaki signali dodaju radio signalu iz postavke koja je bliže od radija. Stoga se elektromagnetske smetnje ponekad nazivaju šumom.
Vrlo često smetnje dolazi iz nepoznatog izvora. Postoji mnogo uređaja u kojima električni signali ne obavljaju informacijske funkcije, već su nusproizvod različitih proizvodnih procesa. Smetnje koje stvaraju mogu se proširiti na udaljenosti do nekoliko kilometara.
Elektromagnetske smetnje uzrokuju probleme ne samo u računalnim komunikacijskim tehnologijama. U gradovima postoji mnogo uređaja koji odašilju i primaju elektromagnetske signale: mobilni telefoni, radio komunikacije, televizijski odašiljači i prijamnici. Elektromagnetske smetnje mogu uzrokovati mnoge probleme, kao što su loša televizijska slika, pad zrakoplova zbog kvara u komunikaciji s kontrolorom, smrt pacijenta zbog kvara medicinske opreme itd. Postoje i dugotrajne nuspojave elektromagnetskog zračenja, poput raka ili leukemije, koje mogu biti uzrokovane produljenom izloženošću osobe snažnom izvoru elektromagnetskih polja.
U komunikacijskoj tehnologiji, nezaštićene bakrene žice posebno su osjetljive na elektromagnetske smetnje. Metalni vanjski omotač koaksijalnih kabela uvelike ih štiti od smetnji. Istu funkciju obavlja i metalni omotač kabela oklopljene upletene parice. Neoklopljeni upleteni par prilično je osjetljiv na smetnje. Optički kabeli potpuno su neosjetljivi na elektromagnetske smetnje, jer signali u njima nisu električni impulsi, već snop svjetlosti. Stoga, u uvjetima jakih elektromagnetskih smetnji, optički komunikacijski kanali najbolje funkcioniraju.
RF smetnje
Radiofrekventne smetnje su signali od radijskih odašiljača i drugih uređaja koji generiraju signale na radio frekvencijama. Oni također uključuju procesore i računalne zaslone. Radiofrekvencija je elektromagnetno zračenje na frekvencijama od 10 kHz do 100 GHz. Zračenje na frekvencijama od 2 do 10 GHz naziva se i mikrovalno.
Utjecaj radiofrekvencijskih smetnji eliminira se uz pomoć filtara protiv smetnji koji se koriste u različitim vrstama mreža.
Preslušavanje
Ova vrsta smetnji uključuje signale iz žica koje se nalaze na udaljenosti od nekoliko milimetara jedna od druge. Električna struja koja teče kroz žicu stvara elektromagnetno polje koje generira signale u drugoj žici koja se nalazi u blizini. Nerijetko, dok razgovarate telefonom, možete čuti prigušene razgovore drugih ljudi. Razlog tome je preslušavanje.
Preslušavanje se uvelike smanjuje ako su dvije žice upletene zajedno, kao što se radi u upredenoj parici. Što je više zavoja po jedinici duljine, to je manji učinak smetnji. Korištenje optičkog kabela u potpunosti eliminira ovaj problem. Unutar jedne ljuske može se smjestiti bilo koji broj optičkih vlakana, koja se međusobno neće ometati, jer signali u njima nisu električni impulsi, već svjetlosne zrake.
Slabljenje signala
Prolazeći kroz kabel, električni signali postaju sve slabiji. Što je veća udaljenost do izvora, to je signal slabiji. To je lako zamisliti, zamišljajući da pokušavate nešto reći osobi koja je na nekoj udaljenosti od vas. Ako je udaljen 5 metara, čut će vaš glas (signal) jasno i glasno, ali ako je udaljen 50 metara, teško će razumjeti na što mu vičete. Ovo slabljenje signala s udaljenosti naziva se slabljenje signala.
Slabljenje je razlog zašto specifikacije različitih mrežnih arhitektura određuju ograničenje duljine kabela. Ako se ovo ograničenje poštuje, tada učinak blijeđenja neće utjecati na normalan rad komunikacijske veze.
Kako frekvencija raste, prigušenje se povećava, jer što je frekvencija signala veća, to je intenzivnija disperzija njegove elektromagnetske energije u okolni prostor. Kako se frekvencija povećava, sama žica se iz nositelja signala pretvara u antenu, rasipajući svoju energiju u svemir.
Signali u optičkom kabelu također su podložni slabljenju. Dva glavna uzroka su apsorpcija svjetlosnog snopa nečistoćama u staklu i raspršivanje snopa zbog malih promjena u optičkoj gustoći stakla nastalog tijekom njegove proizvodnje. Međutim, optički kabeli mogu prenositi signal mnogo duži od bakrenih kabela bez smanjenja snage signala na neprihvatljivu razinu.
Širina pojasa
Širina pojasa komunikacijskog kanala obično se mjeri u megabitima po sekundi (Mbps). Na širinu pojasa utječu vrsta signala, vrsta medija i udaljenost na kojoj se signal prenosi.
Koncepti visoke i niske propusnosti vrlo su relativni. Na primjer, propusnost lOBaseT Etherneta od 10 Mbps izgleda vrlo visoka u usporedbi s propusnošću telefonskog modema (50 Kbps), dok se u isto vrijeme čini frustrirajuće niskom u usporedbi s Gigabit Ethernetom (1 Gbps) ili brzim WAN vezama, kao što je kao SONET i bankomat.
Važan kriterij pri odabiru vrste kabelske i mrežne arhitekture je potrebna (sada i u budućnosti) propusnost.
Planiranje rasta mreže
U fazi planiranja mreže, mora se imati na umu da je propusnost resurs koji uvijek nije dovoljan. Kupnja opreme s većom propusnošću nego što je trenutno potrebna dobra je investicija: dodatni će se troškovi definitivno isplatiti.
Računalne i komunikacijske tehnologije brzo se razvijaju. U 1980-ima, tipične WAN veze imale su propusnost od 10 Kbps, a lokalne mreže propusnost od 2,5 Mbps. U to vrijeme nitko nije ni zamišljao da će jednog dana biti potrebno bilo što prenositi brzinom većom od 100 Mbps. Uostalom, tehnologije poput videokonferencija, prijenosa glasa ili prijenosa velikih datoteka koje su danas raširene još nisu postojale .
Puno je lakše i jeftinije položiti kabel s povećanom propusnošću nego kasnije zamijeniti kabel novim.Recimo da instalirate 10BaseT mrežu, za što je dovoljan kabel kategorije 3 sa propusnošću od 10 Mbps. Kupnjom kabela kategorije 3 umjesto kategorije 5 uštedjet ćete nekoliko dolara. Međutim, za nekoliko godina, kada trebate nadograditi svoju mrežu na 100 Mbps (što će se gotovo sigurno dogoditi), morat ćete zamijeniti sve kablove. To će koštati znatno više nego da ste odmah kupili i instalirali kabel kategorije 5.
Metode pristupa mreži
Postoji nekoliko različitih metoda pristupa koji odgovaraju različitim mrežnim arhitekturama i topologijama. Sljedeće metode se najčešće koriste:
prosljeđivanje tokena (relejni pristup);
zahtjev za prioritetima.
CSMA/CD metoda
Trenutačno, najčešća metoda kontrole pristupa LAN-u je CSMA/CD (višestruki pristup s senzorom prijenosa s detekcijom sudara). Prevalencija CSMA/CD metode uvelike je posljedica činjenice da se koristi u najčešćoj Ethernet arhitekturi danas.
Ovo je vrlo brza i učinkovita metoda pružanja pristupa Ethernet kabelu. Da bismo razumjeli kako funkcionira, pogledajmo odvojeno dijelove njegovog imena.
Kontrola medija. Kada se računalo sprema poslati podatke u mrežu pomoću CSMA/CD metode, prvo mora provjeriti prenosi li drugo računalo podatke na istom kabelu u isto vrijeme. Drugim riječima, provjerite status prijevoznika: je li zauzet prijenosom drugih podataka.
Višestruki pristup. To znači da više računala može početi slati podatke u mrežu u isto vrijeme.
Otkrivanje sukoba. To je glavni zadatak CSMA/CD metode. Kada je računalo spremno za prijenos, provjerava status medija. Ako je kabel zauzet, računalo ne šalje signale. Ako računalo ne čuje signale drugih ljudi u kabelu, počinje odašiljati. Međutim, može se dogoditi da dva računala slušaju kabel i, ne otkrivajući signale, oba počnu odašiljati u isto vrijeme. Taj se fenomen naziva kolizija signala.
Kada se signali sudare u mrežnom kabelu, paketi podataka se uništavaju. Međutim, nije sve izgubljeno. U CSMA/CD metodi, računala čekaju nasumično vrijeme i ponovno šalju iste signale. Zašto bi vremenski interval trebao biti slučajan? Ako oba računala čekaju neki fiksni broj milisekundi, onda im se vremena čekanja mogu poklopiti i sve će se ponoviti ispočetka. Računalo koje prvo ponavlja prijenos paketa (čije se nasumično vremensko razdoblje pokazalo kraćim) na neki način "osvaja" pristup mreži na ruletu.
Vjerojatnost sukoba je mala, jer se javljaju samo ako se počeci paketa podudaraju, t.j. vrlo kratkih vremenskih razdoblja. Budući da se signali prenose velikom brzinom (u Ethernetu - 10 ili 100 Mbps), performanse ostaju visoke.
Implementacija CSMA/CD metode definirana je specifikacijama IEEE 802.3.
CSMA/CA metoda
Naziv metode je skraćenica od Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (višestruki pristup s kontrolom medija i izbjegavanjem sukoba).
CSMA/CA je "nepovjerljivija" metoda. Ako računalo ne pronađe druge signale u kabelu, ne zaključuje da je put čist i možete poslati svoje dragocjene podatke. Umjesto toga, računalo prvo šalje signal Zahtjev za slanjem (RTS). Time najavljuje drugim računalima da namjerava započeti prijenos podataka. Ako drugo računalo učini isto u isto vrijeme, tada će doći do sukoba signala, a ne paketa podataka. Stoga se paketi podataka nikada ne mogu sudariti. To se zove prevencija sukoba.
Na prvi pogled, metoda sa prevencijom sukoba puno je naprednija nego s detekcijom. Međutim, njegova izvedba je niža zbog činjenice da je, osim podataka, potrebno slati KTS signale, od kojih velika većina nije potrebna. Zapravo, broj signala koji pristižu na kabel gotovo se udvostručuje.
CSMA/CA metoda se koristi u AppleTalk mrežama.
Dodavanje tokena
Postoji li metoda pristupa koja uopće radi bez sukoba signala? Postoji takva metoda: to je metoda prenošenja tokena.
Metoda prijenosa tokena je nekonkurentna.U ovoj metodi dva računala ne mogu početi odašiljati signal u isto vrijeme. Metoda djeluje poput seminara, gdje sudionik ne može početi govoriti dok mu se ne da riječ. Slično, računalo na mreži koja prenosi tokene ne signalizira dok mu token ne prođe.
Telekomunikacijski sustavi by vrste komunikacije, kao i načini prijenosa i prijema podataka dijele se na sljedeće vrste komunikacije:
Jednostavna komunikacija
Jednostavna komunikacija- riječ je o jednosmjernoj komunikaciji između dva pretplatnika, u kojoj se usmjeravanje odvija u jednom smjeru i putem istog komunikacijskog kanala. Oni. na simpleks komunikacija drugi pretplatnik, kojem je poruka ili poruka poslana, ne može ništa odgovoriti niti potvrditi, već samo slušati.
Polu dupleks
Polu dupleks- ovo je dvosmjerna komunikacija između dva pretplatnika, u kojoj se putem istog komunikacijskog kanala naizmjenično primaju i prenose podaci. Prvi pretplatnik šalje poruku i mora otpustiti svoj kanal. Drugi, nakon što je primio poruku, šalje (šalje) odgovornu poruku putem istog kanala. I ovo može trajati koliko god želite. Filmovi često sadrže ovakve dijaloge:
- Prvo, ovo je santa leda - PRIJEM
— Iceberg, čuo sam tvoju poruku, GOTOVO
— Kraj komunikacije.
U ovom primjeru poludupleks riječ "PRIM" samo znači da je poruka poslana i da se možete prebaciti na način odgovora.
dupleks komunikacija
dupleks komunikacija- Ovo je dvosmjerna komunikacija koja se može odvijati istovremeno. Oni. dva pretplatnika mogu primati i slati poruku putem jednog komunikacijskog kanala. Razni telefonski razgovori su sjajan primjer dupleks komunikacija. U praksi u osnovi postoji zaseban komunikacijski kanal za prijem i prijenos.
U većini slučajeva, komunikacijski kanal pruža sredstva za jednosmjerni prijenos podataka. Uz pomoć samo jedne komunikacijske linije moguće je osigurati implementaciju više komunikacijskih kanala odjednom. Takva se veza naziva višekanalna.
