Для представления информации в канале связи используются два способа:

• Аналоговый, или широкополосный (broadband),

• Цифровой, или узкополосный (baseband).

Эти способы отличаются шириной спектра передаваемого сигнала.

При широкополосном способе передача данных осуществляется с помощью непрерывного (аналогового) сигнала. Такой сигнал представляет собой непрерывный ряд значений какой-либо физической величины.

Спектр аналогового сигнала имеет незначительную ширину, поэтому, если имеется достаточная полоса пропускания, то в одной линии связи можно организовать виртуальный канал передачи данных от нескольких передающих систем. В этом случае каждой системе выделяется свой интервал частот в полосе пропускания. Такой способ создания виртуальных каналов называется частотным мультиплексированием (Frequency Division Multiplexing, FDM).

При узкополосном способе передача данных осуществляется в виде дискретного (цифрового) сигнала. Такой сигнал представляет собой последовательность импульсов определенной физической природы. Элементарный цифровой сигнал, т.е. сигнал, передаваемый за один такт работы передающей аппаратуры, имеет фиксированное число состояний.

Цифровой сигнал имеет достаточно широкий спектр (спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину). Чтобы обеспечить передачу данных без значительных искажений сигнала, необходимо использовать кабель со значительной полосой пропускания. При этом вся емкость канала будет использоваться для передачи одного импульса. Для создания виртуальных цифровых каналов используется принцип временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing, TDM). В таком случае, каждой передающей системе выделяется определенная доля времени передачи (тайм-слот или квант).

В соответствии со способами представления информации каналы передачи данных делятся на аналоговые и цифровые.

По направлению различают три режима передачи данных: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

При симплексном (simplex) режиме информация передается только в одном направлении – от передатчика к приемнику (рис. 4.12).

Рис.4.12 - Симплексный режим передачи

Передающий узел в данном случае полностью занимает канал.

Примером симплексного режима передачи является радиовещание, телевещание. В компьютерных сетях симплексная передача практически не используется.

Полудуплексный (half duplex) режим допускает передачу в двух направлениях, но в разные моменты времени (рис. 4.13).

Рис. 4.13 - Полудуплексный режим передачи

Абоненты, связанные каналом передачи, могут поочередно (но не одновременно) передавать информацию. Для смены направления передачи, как правило, используется специальный сигнал.

Примером полудуплексного режима является запрос на получение информации, например, в поисковой системе сети Internet (пользователь «сообщает» ключевое слово поисковой системе, которая выдает список адресов).

Дуплексный, полнодуплексный (duplex, full duplex) режим позволяет одновременно передавать информацию в двух направлениях (рис. 4.14).

Рис. 4.14 - Дуплексный режим передачи

В простейшем случае для поддержания дуплексной связи используется две линии связи (прямая и обратная). При организации дуплексной передачи по единственной линии каждый узел из принимаемого сигнала вычитает собственные данные.

Дуплексный режим может быть симметричным (полоса пропускания канала одинакова в обоих направлениях) или асимметричным (в противном случае).

Примером дуплексного режима является телефонный разговор.

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

В соответствии с режимами передачи каналы связи делятся на симплексные, полудуплексные и дуплексные.

По возможности коммутации каналы связи делятся на коммутируемые и некоммутируемые.

Коммутируемые каналы создаются из отдельных участков (сегментов) только на время передачи по ним информации. По окончании сеанса связи такой канал ликвидируется (разрывается).

Некоммутируемые (выделенные) каналы организуются на длительное время и имеют постоянные характеристики по длине, пропускной способности, помехозащищенности ценности.

По пропускной способности каналы связи делятся на низкоскоростные, среднескоростные, высокоскоростные.

В низкоскоростных каналах связи скорость передачи составляет от 50 до 200 бит/с. К таким каналам относятся телеграфные каналы.

В среднескоростных каналах связи скорость передачи составляет от 300 до 56000 бит/с. К таким каналам относятся телефонные каналы.

Высокоскоростные каналы связи обеспечивают скорость передачи данных выше 56 000 бит/с.

ЛЕКЦИЯ 3

Передача данных на физическом уровне

В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Таким образом, информация, генерируемая абонентами сети, является цифровой (дискретной).

Способ представления информации, генерируемой абонентами сети, в виде сигналов, подаваемых на линию связи, называется физическим или линейным кодированием. В соответствии со способами представления информации в канале связи существует два основных вида физического кодирования:

• на основе синусоидального несущего сигнала (аналоговая модуляция),

• на основе последовательности прямоугольных импульсов (цифровое кодирование).

Данные методы кодирования отличаются не только шириной спектра, но и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации. Для реализации аналоговой модуляции не требуется канала связи с большой полосой пропускания, как для цифрового кодирования, но аппаратура передачи данных в этом случае, напротив, является более сложной и дорогой.

Аналоговая модуляция чаще всего применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой пропускания. Примером является канал тональной частоты телефонных сетей, которые применяются в глобальных сетях.

Канал тональной частоты передает частоты в диапазоне от 300 до 3400 Гц, т.е. полоса пропускания равна 3100 Гц. И хотя человеческий голос имеет спектр от 100 Гц до 10 кГц, такой полосы пропускания достаточно для приемлемого качества передачи речи.

Кроме того, аналоговое кодирование применяется в радиоканалах, что позволяет обеспечивать связь между многими пользователями одновременно.

В локальных кабельных сетях применяется цифровое кодирование. Такая передача данных называется передачей в основной полосе частот.

В цифровом виде могут передаваться как компьютерные данные, изначально имеющие дискретную форму, так и оцифрованные аналоговые данные (например, речь и телевизионное изображение). Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Термины «модуляция» и «кодирование» часто используют как синонимы.