Кодирование информации в лвс

Кодирование информации, передаваемой по сети, имеет непосредственное отношение к соотношению максимально допустимой скорости передачи и пропускной способности используемой среды передачи. При использовании различных кодов предельная скорость передачи данных по одному и тому же кабелю может отличаться в 3 раза. От выбранного кода зависит также сложность используемой сетевой аппаратуры и надежность передачи информации.

1. Простейший код NRZ (Non Return Zero) представляет собой практически обычный цифровой сигнал. При использовании кода NRZ возможно использование обратной полярности или изменение уровней 0 и 1. К достоинствам кода NRZ относятся его очень простая реализация (сигнал не нужно кодировать перед устройством и декодировать на приемном конце), а также минимальная среди других кодов пропускная способность линии связи, требующаяся для данной скорости передачи. Самым большим недостатком кода NRZ является возможность потери приемником синхронизации при приеме больших блоков данных. Приемник может привязать момент начала приема только к стартовому биту передаваемого пакета данных, а во время приема вынужден пользоваться только собственным тактовым генератором. При расхождении «часов» приемника и передатчика в ту или иную сторон, временной сдвиг к моменту окончания приема пакета может превысить длительность одного или нескольких бит, в результате чего произойдет потеря передаваемых данных. Например, при длине пакета, равной 10000 бит, допустимое расхождение часов приемника и передатчика составляет 0,01%. Во избежание потерь, вызванных рассинхронизацией, можно ввести вторую линию, предназначенную для передачи снхросигнала. Однако, при этом требуемое количество кабеля, а также количество приемников и передатчиков увеличивается в 2 раза, что является невыгодным при большой протяженности сети и количестве абонентов. Из-за этого недостатка код NRZ используется только для передачи информации короткими пакетами (не более 1 Кбит). Для синхронизации начала приема пакетов используется стартовый служебный бит, уровень которого отличается от уровня пассивного состояния линии связи. Наиболее известное применение кода NRZ – это последовательный код ПЭВМ, передача информации в котором ведется блоками по 8 бит, которые сопровождаются стартовым стартовым и стоповым битами. (1 – отсутствие сигнала).

2. К од RZ (Return to Zero). Трехуровневый код RZ получил такое название из-за того, что после значащего уровня сигнала в первой половине передаваемого бита информации следует возврат к некоторому нулевому уровню, переход к которому производится в середине каждого бита. Обязательное наличие перехода в середине каждого бита позволяет выделить из этого кода синхроимпульс, и в этом случае возможна временная привязка не только к началу передаваемого пакета, как в случае кода NRZ, но и к каждому передаваемому биту. Обязательное наличие перехода в середине каждого бита позволяет выделить из этого кода синхроимпульс, и в этом случае возможна временная привязка не только к началу передаваемого пакета, как в случае кода NRZ, но к каждому передаваемому биту. Это позволяет избежать потери синхронизации при любой длине пакта. Такие коды, несущие в себе синхроимпульс, называются самосинхронизирующимися. Недостаток кода RZ заключается в том, что заданной скорости передачи для него требуется вдвое большая полоса пропускания канала связи по сравнению с кодом NRZ. Например, для передачи информации со скоростью 10 Мбит/с требуется полоса пропускания 10 МГц, в то время как для кода NRZ требуемая пропускная способность составляет 5 МГц. Код RZ удобен для применения в сетях на основе оптоволоконного кобеля. Поскольку в оптоволоконном кабеле не существует положительных и отрицательных уровней сигнала, используется три следующих уровня сигнала:

• Отсутствие света

• Средний свет

• Сильный свет

Такая градация очень удобна, т.к. при отсутствии передачи информации свет все равно присутствует, что позволяет определить целостность линии связи без каких-либо дополнительных работ.

3. Код Manchester-II (M-II). Код M-II получил наибольшее распространение в локальных сетях. Этот код также относится к самосинхронизирующимся, но в отличие от кода RZ, имеет не три, а два уровня сигнала ,что способствует его лучшей помехоустойчивости. Логическому нулю в коде M-II соответствует положительный переход в центре бита, а логической единице – отрицательный переход там же, или наоборот. Так же, как и в случае кода RZ, обязательное наличие перехода в середине бита позволяет приемнику передавать информацию сколь угодно большими пакетами без потерь, связанных с рассинхронизацией. Расхождение часов приемника и передатчика может составлять до 25%. Как и в случае кода RZ, требуется пропускная способность линии связи в два раза больше, чем для кода NRZ. Стандартный Манчестерский код имеет несколько вариантов. Принцип одного из вариантов кода M-II заключается в том, что в начале каждого битового интервала сигнал меняет уровень на противоположный предыдущему, а в середине единичных битовых интервалов уровень меняется еще раз. Такой вариант кода M-II используется в сетях Token Ring. Применение стандартного M-II кода оказалось удобным в таких сетях, как Ethernet.

В течение передачи данных величина постоянной составляющей должна быть равна приблизительно половине амплитуды, и по ее отклонению за установленные пределы можно легко зафиксировать возникшие в сети коллизии.

Все разрабатываемые в настоящее время коды должны обеспечивать компромисс между требуемой при заданной скорости передачи полосой пропускания и возможностью самосинхронизации. Чаще всего для обеспечения самосинхронизации бит синхронизации добавляется в поток передаваемых информационных битов. Например, один бит синхронизации на 2 или 4 бита информации, или два бита синхронизации на 8 информационных.

Кодирование передаваемой информации не сводится к простой вставке дополнительных битов в передаваемые. Группы информационных битов преобразуются в передаваемые по сети группы с количеством битов на один или два большим. Например, в сетях FDDI применяется кодирование, по схеме 4b/5b, в котором 4 информационных бита преобразуются в 5 передаваемых. В этом случае требуемая полоса пропускания по сравнению с кодом NRZ увеличивается в 1,25 раза, а не в 2 раза. По такому же принципу строится код 8b/10b, который используется в сетях Gigabit Ethernet. В сетях класса Fast Ethernet на основе витой пары используется код 8b/6T, который предусматривает параллельную передачу трех трехуровневых сигналов по трем витым парам.

Все рассматриваемые коды предусматривают непосредственную передачу в сеть цифровых двух- ли трехуровневый прямоугольных импульсов. Иногда используется другой метод, а именно модуляция информационными импульсами высокочастотного аналогового сигнала. Такое аналоговое кодирование позволяет существенно увеличивать пропускную способность канала связи при переходе на широкополосную передачу. Кроме того, при прохождении аналогового сигнала синусоидальной формы по каналу связи, форма сигнала не искажается, в то время как для цифрового сигнала, помимо уменьшения амплитуды, искажается и его форма. К самым простым видам аналогового кодирования относятся амплитудная и частотная модуляция.