Скремблирование

В передатчике специальное устройство, называемое скремблером, на каждом такте своей работы побитно вычисляет результирующий код на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода.

Например, скремблер может вычислять для каждого бита следующее выражение:

,

где Bi - двоичная цифра результирующего кода, полученная на i-м такте работы скремблера,

Ai - двоичная цифра исходного кода, поступающая на i-м такте на вход скремблера,

Bi-3 и Bi-5 - двоичные цифры результирующего кода, полученные на предыдущих тактах работы скремблера (на 3 и на 5 тактов ранее текущего такта),

- операция исключающего ИЛИ (сложение по модулю 2).

Приемник передает полученную последовательность дескремблеру, который на ее основе восстанавливает исходную последовательность:

Различные алгоритмы скремблирования отличаются разным количеством слагаемых и разным сдвигом между слагаемыми.

Существуют и более простые методы, также относимые к классу скремблирования. Эти методы основаны на искусственном искажении последовательности нулей запрещенными символами и применяются совместно с определенными методами физического кодирования.

Метод B8ZS (Bipolar win 8-Zeros Substitution, биполярный с заменой 8 нулей) заменяет последовательности, состоящие из 8 нулей на “000V10V1”, где V – сигнал единицы запрещенной в данном такте полярности, а 1 – сигнал единицы корректной полярности. Если на 8 тактах приемник наблюдает три начальных нуля и два искажения полярности, то он заменяет эти 8 бит на 8 логических нулей.

Метод HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zeros, биполярный трехнулевой высокой плотности) заменяет последовательности из четырех идущих подряд нулей на один из четырех четырехразрядных биполярных кодов в зависимости от полярности предыдущего импульса и предыдущей замены.

Дискретная модуляция

Одной из основных тенденций развития сетевых технологий является передача в одной сети как дискретных, так и аналоговых по своей природе данных.

На ранних этапах решения этой проблемы в территориальных сетях все типы данных передавались в аналоговой форме, при этом дискретные по своему характеру данные преобразовывались в аналоговую форму с помощью модемов. Однако передача данных в аналоговой форме не позволяет обнаруживать и исправлять ошибки, поскольку форма сигнала может быть любой. Поэтому для устранения помех требовались дополнительные капитальные вложения на улучшение качества линий.

В настоящий момент аналоговые данные также передаются в цифровом виде. Преобразование аналогового сигнала в цифровой, называют дискретной модуляцией.

Способы дискретной модуляции основаны на дискретизации непрерывных процессов по амплитуде и по времени (рис. 4.25).

Рис. 4.25 - Дискретная модуляция непрерывного процесса

В цифровой телефонии широко применяется метод импулъсно-кодовой модуляции, ИКМ (Pulse Amplitude Modulation, РАМ).

Амплитуда исходной непрерывной функции измеряется с заданным периодом происходит дискретизация по времени.

Затем каждый замер n_i представляется в виде двоичного числа определенной разрядности – происходит дискретизацию по значениям функции (непрерывное множество возможных значений амплитуды заменяется дискретным множеством значений функции). Устройство, которое выполняет подобную функцию, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

После этого замеры передаются по каналам связи в виде последовательности единиц и нулей. При этом применяются те же методы кодирования, что и в случае передачи изначально дискретной информации.

На приемной стороне производит демодуляция оцифрованных амплитуд непрерывного сигнала и восстановление исходной непрерывную функцию. Эту функцию выполняет устройство, называемое цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

Принципы такой передачи заложены в теореме Котельникова: аналоговая непрерывная функция, переданная в виде последовательности ее дискретных по времени значений, может быть точно восстановлена, если частота дискретизации была в 2 и более раз выше, чем частота самой высокой гармоники спектра исходной функции.

Если это условие не соблюдается, то восстановленная функция будет существенно отличаться от исходной.

Преимуществом цифровых методов передачи аналоговой информации является возможность контроля достоверности передаваемых данных.

ЛЕКЦИЯ 4

Передача данных на канальном уровне

Характеристиками методов передачи и протоколов канального уровня являются:

• асинхронный / синхронный / изохронный / плезиохронный,

• байт-ориентированный / бит-ориентированный

• с предварительным установлением соединения / дейтаграммный,

• с обнаружением искаженных кадров / без обнаружения,

• с обнаружением потерянных кадров / без обнаружения,

• с восстановлением искаженных и потерянных данных / без восстановления,

• поддержкой динамической компрессии данных / без поддержки.

Многие из этих свойств характерны не только для протоколов канального уровня, но и для протоколов более высоких уровней.