Асинхронная и синхронная передача данных
При обмене данными на физическом уровне единицей информации является бит, поэтому средства данного уровня поддерживают побитовую синхронизацию между приемником и передатчиком. Канальный уровень оперирует кадрами, поэтому требуется обеспечить синхронизацию на уровне кадров - распознать начало первого байта кадра, его длину и признак окончания кадра. Таким образом, для обмена информацией необходимо обеспечить синхронизацию на битовом и кадровом уровнях.
Обычно, чтобы передатчик и приемник смогли обеспечить устойчивый обмен информацией, достаточно обеспечить синхронизацию на битовом и кадровом уровне. Однако при плохом качестве линии связи для удешевления аппаратуры и повышения надежности передачи данных вводят дополнительные средства синхронизации на уровне байт. Такой режим работы называется асинхронным или старт-стопным. Другой причиной использования такого режима работы является наличие устройств, которые генерируют байты данных в случайные моменты времени (например, клавиатуры).
При асинхронном (asynchronous) режиме каждый байт данных обрамляется специальными сигналами «старт» и «стоп» (рис. 4.26, а).
Рис. 4.26 - Асинхронная (а) и синхронная (б) передачи на уровне байт
Данные сигналы предназначены для того, чтобы известить приемник о приходе данных, а также дать ему достаточно времени для выполнения некоторых операций, связанных с синхронизацией, до поступления следующего байта. Стартовый сигнал имеет продолжительность в один тактовый интервал, а стоповый сигнал может длиться один, полтора или два такта. Стартовый сигнал кодируется 1, стоповый – 0.
Асинхронным описанный режим называется потому, что каждый байт может быть несколько смещен во времени относительно побитовых тактов предыдущего байта. Это не влияет на корректность принимаемых данных, так как в начале каждого байта происходит дополнительная синхронизация за счет стартового бита.
При синхронном (synchronous) режиме передачи стартовый и стоповый биты между каждой парой байт отсутствуют. Все биты кадра передаются непрерывным синхронным потоком, что значительно ускоряет передачу данных. Данные собираются в кадр, который предваряется байтом синхронизации (рис. 4.26, б). Байт синхронизации - это байт, содержащий заранее известный код, например 0111110, который оповещает приемник о приходе кадра данных. Иногда для увеличения надежности применяется несколько синхробайт. При получении байта синхронизации приемник должен войти режим байтовой синхронизации с передатчиком. При синхронной передаче нет стоповых и стартовых битов, поэтому необходимо синхронизация байт осуществляется другими способами, которые будут рассмотрены ниже. Для того, чтобы исключить потерю синхронизации при передаче длинного кадра, используются самосинхронизирующиеся коды.
При изохронной (isochronous) передаче отправка кадров данных происходит в заданные моменты времени, т.е. известные приемнику и передатчику. При этом данные, передаваемые отправителем с постоянной скоростью, буду поступать к приемнику с той же скоростью. Изохронная передача необходима, например, для доставки оцифрованного видеоизображения или звука.
Плезиохронная (plesiochronous) передача требует внутренней синхронизации узлов от источников с номинально совпадающими частотами. Термин “плезиохронная” означает “почти синхронная”, поскольку частоты источников точно не совпадают, и со временем накапливается расхождение, которое компенсируется вставкой фиктивных данных.
Синхронные протоколы канального уровня делятся на два типа:
байт-ориентированные (символьно-ориентированные)
бит-ориентированные
Для обоих типов характерны одни и те же методы синхронизации бит. Главное различие между ними заключается в методе синхронизации байт (символов) и кадров.