28. Многоканальные линии связи. Методы разделения. Достоинства и недостатки.

В одной линии можно образовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация. Такая линия связи называется многоканальной. При этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами. Существуют два метода разделения (уплотнения, мультиплексирования) линии передачи данных:

• разделение по времени (TDM – Time Division Multiplexing), при котором каждому каналу в передаваемой порции данных (кадре) выделяется некоторый интервал времени (тайм-слот). Используется в локальных вычислительных сетях и в цифровых каналах передачи данных глобальных сетей.

• частотное разделение (FDM – Frequency Division Multiplexing), при котором каналу выделяется некоторая полоса частот, пример радиовещание, телевидение, широкополосные аналоговые телефонные каналы, каналы ADSL.

Устройство, осуществляющее объединение сигналов нескольких каналов для передачи по одной линии связи называется мультиплексором.

Пример 1. Система первого уровня иерархии PDH-T1 имеет 24 цифровых телефонных канала с временным разделением, а система второго уровня иерархии PDH-T2 – 4 канала T1.

Все 24 канала передают в мультиплексор по байту, образуя 192-битный кадр с добавлением одного бита синхронизации. 4 кадра составляют суперкадр. В суперкадре имеются контрольный код и синхронизирующая комбинация.

При обычном мультиплексировании каждому каналу выделяется определенный слот, если же использование слотов для передачи данных неодинакова (одни каналы недогружены, а по другим трафик значительный), то эффективность системы невысокая.

Загружать свободные слоты или, другими словами, динамически перераспределять слоты можно, используя так называемые статистические мультиплексоры на основе микропроцессоров. В этом случае временно весь канал Т1 или его часть может отдаваться одному соединению с указанием адреса назначения.

Пример 2. В широкополосных аналоговых телефонных сетях каналы группируются в первичные (полоса 60-108 кГц), вторичные (312-552 кГц), третичные (812-2044 кГц) и т.д.

В группе первичных каналов помещаются 12 каналов тональной частоты (расстояние между каналами 4 кГц, ширина полосы пропускания 3,1 кГц, избыток полосы по 450 Гц слева и справа от основной полосы используется для взаимной фильтрации соседних каналов), в группе вторичных каналов – пять первичных групп и т.д.

Групповой сигнал, излучаемый в линию связи, представляет собой линейную сумму (суперпозицию) аналоговых сигналов всех каналов.

Важнейшими недостатками систем с частотным разделением являются:

• рост уровня шума в каждом канале при увеличении длины канала;

• возможность межканального влияния при превышении допустимой мощности сигнала за счет возникающих при этом нелинейных искажений группового сигнала системы;

• серьезные частотные искажения, вносимые в передаваемый сигнал разделительными канальными фильтрами.

29. Режимы передачи данных.

Для характеристики процесса обмена данными в вычислительной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации.

Режим передачи (transmission mode) определяет возможные направления передачи сигналов между узлами сети. Существуют три режима передачи (режима использования канала):

• симплексный или односторонний (simplex mode),

• полудуплексный (half-duplex mode),

• дуплексный (full-duplex mode).

Симплексный режим позволяет передавать данные только в одном предварительно определенном направлении. Примером симплексного режима передачи является телеметрическая система, в которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ.

В вычислительных сетях симплексная передача практически не используется, так как передатчик полностью занимает канал и не может получить подтверждение о приеме информации, что необходимо для обеспечения нормальной связи.

Полудуплексный режим допускает двустороннюю связь, но передача и прием ведутся по очереди, когда передатчик и приемник последовательно меняются местами. Для смены направления требуется подача специального сигнала и получение подтверждения. Используется, например, для факсимильной связи.

Дуплексный режим допускает одновременную передачу и прием сообщений. Дуплексная связь может быть организована с помощью:

• четырехпроводной линии связи – одна пара проводов для прямой и другая для обратной передачи, применяются в основном на выделенных линиях с интенсивным трафиком (протокол V.29) и в ЛВС на витой паре или оптоволокне;

• частотного разделения – прямая и обратная передачи ведутся на разных частотах, т.е. полоса для каждого направления занимает только часть канала и сужается более чем вдвое по сравнению с полосой симплексной связи. Применяется в коммутируемых каналах (протоколы V.21, V.22, V.22bis) и в каналах ADSL.

• эхо-компенсации (echo cancellation) – при установлении соединения с помощью посылки зондирующего сигнала определяются параметры (запаздывание и мощность) эха (отраженного собственного сигнала); в дальнейшем из принимаемого сигнала вычитается эхо собственного сигнала. Применяется в коммутируемых каналах (современные протоколы, начиная с V.32).

Простой пример дуплексного режима – телефонный разговор.

Дуплексный режим может быть симметричным (полоса пропускания канала в обоих направлениях одинакова) и несимметричным (пропускная способность в одном направлении значительно больше, чем в противоположном). Несимметричный режим позволяет оптимизировать использование канала, например, в клиент-серверных системах поток данных от сервера гораздо больше, чем от клиента.

Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи.