Лекция №5 (25 сентября 2008)

(ПРОДОЛЖЕНИЕ…)

Одной из наиболее широко распространенных технологий мобильной связи является технология, соответствующая стандарту для цифровых систем сотовой связи GSM, основанной на TDMA.

GSM может поддерживать интенсивный график до 256 Кбит/с, обеспечивает роуминг (автоматическое отслеживание перехода пользователя из одной соты другую) и допускает интеграцию речи и данных, а также связь с телефонными линиями общего пользования.

Существует две разновидности GSM:

• 890-960 МГц;

• 1710-1880 МГц.

В каждой соте системы GSM действует базовая станция (БС), обеспечивающая прием и передачу сигналов абонентов. БС имеет диапазон частот, отличный от диапазонов соседних сот

Мобильная ячейка прослушивает соседние базовые станции и сообщает контроллеру базовой станции о качестве приема, для того чтобы он мог своевременно переключить ячейку на нужную базовую станцию.

Центр коммутации сетей GSM осуществляет маршрутизацию, направляя вызову нужному абоненту, в том числе и во внешнюю сеть.

Транковая связь

Транковая связь – мобильная связь для предприятий (некого ведомства).

Особенности:

• Связь внутри группы и групповой вызов от центра ко всем членам группы;

• Наличие приоритетности;

• Более высокая скорость соединения, чем в обычных сотовых системах (достигается за счет меньшего количества абонентов и более низких частот);

• Использование полудуплексной передачи.

Для транковой связи характерна повышенная оперативность связи и пониженная стоимость в сравнении с GSM.

Кодирование информации в локальных сетях

Кодирование передаваемой по сети информации имеет непосредственное отношение к соотношению максимально допустимой скорости передачи данных и пропускной способности, используемой в среде передачи. При использовании различных кодов максимальная скорость передачи данных по одному и тому же кабели может отличаться в два раза. Выбор кода влияет также на сложность сетевой аппаратуры и надежность передачи данных.

NRZ код

Простейший код NRZ (Non Return to Zero) фактически представляет собой обычный цифровой сигнал.

В коде NRZ допускается изменение полярности на обратную, а также изменение уровней соответствующих нулю и единице. К достоинствам NRZ относится его очень простая реализация и минимальная среди других кодов пропускная способность линии связи, требуемая при данной скорости передачи. Наиболее частое изменение уровня сигнала будет при чередовании 0 и 1, тогда при скорости передачи равной 10 Мбит/с, тогда требуемая пропускная способность будет равна 1/200млс, т.е. 5 МГц.

Существенным недостатком кода NRZ является возможность потери приемника синхронизации при приеме слишком больших блоков данных. Приемник может привязать момент начала приема только к стартовому биту пакета, а в течение приема вынужден будет пользоваться только собственным тактовым генератором. При расхождении частот в приемнике и передатчике (а оно бывает всегда) временной сдвиг к концу приема пакета может превысить длительность одного или нескольких бит. В результате чего произойдет существенная потеря данных.

Пример:

При длине пакета равной 10.000 бит расхождение частот в приемнике и передатчике не может превышать 0,01%

Во избежание потери синхронизации можно ввести вторую линия для передачи синхронизирующего сигнала, что не выгодно при большой длине сети и большом числе абонентов. Поэтому код NRZ используется только для передачи данных короткими пакетами (до 1Кбит). Для синхронизации в момент начала приема используется стартовый служебный бит, уровень которого отличается от уровня пассивного состояния линии связи.

Наиболее известное применение кода NRZ – последовательный порт персонального компьютера, передача данных которого ведется блоками по 8-мь бит в сопровождении стартового и стопового битами.

RZ код

Return Zero – 3-х уровневый код, в котором после значащего уровня сигнала в первой половине бита. Следует возврат к некоторому нулевому уровню. Переход к нему производится всегда в середине каждого бита.

Поскольку в середине каждого бита имеется переход, то из кода RZ приемник может вызвать синхроимпульс. При использовании этого кода возможна временная привязка не только к началу пакета, но и к каждому биту, поэтому потеря синхронизации не произойдет при любой длине пакета. Такие коды несущие в себе синхроимпульса называются самосинхронизирующимися.

Недостаток кода RZ в том, что для него при заданной скорости передачи требуется в двое большая полоса пропускания, чем для кода NRZ, т.к. на один бит приходится два изменения уровня сигнала.

Манчестерский код (Манчестер-2)

Получил наиболее распространение в локальных сетях. Он также самосинхронизирующийся, но в отличие от кода RZ имеет только два уровня, что способствует его лучшей помехозащищенности. При использовании манчестерского кода нулю соответствует положительный переход в середине бита, а единице – отрицательный, или наоборот.

Обязательно наличие перехода в середине бита также как и в RZ позволяет приемнику легко выделить из пришедшего сигнала синхроимпульс, что позволяет вести передачу информации сколь угодно большими пакетами без потерь из-за раз синхронизации (допустимо расхождение частот приемника и передатчика в 25%).

Как и в случае кода RZ пропускная способность линии связи требуется в 2 раза большая пропускная способность линии связи по сравнению с NRZ.

Важное свойство:

Если один из уровней сигнала нулевой, то величина постоянной составляющей в течении передачи будет близка к половине амплитуды сигнала.

Это позволяет по отклонению постоянной составляющей фиксировать появление коллизий в сети. Этот способ обнаружения коллизий используется в сетях Ethernet.

Стандартный манчестерский код имеет несколько вариантов, один из которых используется в сетях Token Ring (IBM).

В этом варианте, в начале каждого битового интервала сигнал меняет уровень на противоположный предыдущий, а в середине битовых интервалов соответствующих единице, уровень сменяется еще раз.

	0	1	0	0	0	1	1	0	1
Манчестер-2 (мод-2)

Более совершенные коды должны находить компромиссы между требуемой при заданной скорости передачи данных полосой пропускания и возможностью самосинхронизации. Обычно для этого в поток передаваемых битов добавляют биты синхронизации, например один бит синхронизации на 4, 5 и другое количество информационных бит. В действительности кодирование не сводится к простой вставке в передаваемые данные дополнительных битов. Группы информационных битов преобразуются в передаваемые по сети группы с увеличенным количеством бит. А приемник осуществляет обратные преобразования.

Например, в сетях FDDI применяется кодирование по схеме 4B/5B, при котором 4 информационных бита преобразуются в 5 передаваемых. Коды преобразование подобраны таким образом, чтобы изменение сигналов было как можно более частым независимо от вида передаваемых данных. Требуемая полоса пропускания при этом увеличивается по сравнению с кодом NRZ не в два, а в 1,25 раза.

По такому же принципу строится код 8В/10В, используемый в сетях Gigabit Ethernet.

В сегменте сетей Fast Ethernet (витая пара) применяется другой подход: используется код 8В/6Т, который предусматривает 11-ю передачу трех 3-х уровневых сигналов по 3-м внешним парам.

Это позволяет достичь скорости передачи 100Мбит/с на дешевых кабелях 3-ей категории с помощью пропускания 16 МГц.