Інші коди

Всі коди, що розробляються останнім часом, покликані знайти компроміс між потрібною при заданій швидкості передачі смугою пропускання кабелю і можливістю|спроможністю| самосинхронізації. Розробники прагнуть зберегти самосинхронізацію, але|та| не ціною двократного збільшення смуги пропускання, як в RZ|, що розгледіли|розглядали|, манчестерському і біфазному кодах.

Найчастіше для цього в потік передаваних бітів додають біти синхронізації. Наприклад, один біт синхронізації на 4, 5 або 6 інформаційних бітів або два біта синхронізації на 8 інформаційних бітів. Насправді все йде дещо складніше: кодування не зводиться до простий вставці в передавані дані додаткових бітів. Групи інформаційних бітів перетворяться в передавані по мережі групи з кількістю бітів на один або два більше. Приймач здійснює зворотне перетворення, відновлює початкові інформаційні біти. Досить просто здійснюється в цьому випадку і виявлення частоти, що несе (детектування передачі).

Так, наприклад, в мережі|сіті| FDDI| (швидкість передачі 100 Мбіт/с) застосовується код 4В/5В, який 4 інформаційних біта перетворить в 5 передаваних бітів. При цьому синхронізація приймача здійснюється один раз на 4 бита, а не в кожному біті, як в разі|у разі| манчестерської коди. Та зате необхідна смуга пропускання збільшується в порівнянні з кодом NRZ| не в два рази, а тільки|лише| в 1,25 разу (тобто|цебто| складає не 100 Мгц, а всього лише|усього лише| 62,5 Мгц). За тим же принципом будуються і інші коди, зокрема, 5В/6В, використовуваний в стандартній мережі|сіті| 100VG-AnyLAN|, або 8В/10В, вживаний в мережі|сіті| Gigabit| Ethernet|.

У сегменті 100BASE-T4 мережі Fast Ethernet використаний декілька інший підхід. Там застосовується код 8В/6Т, що передбачає паралельну передачу трьох трирівневих сигналів по трьом витим парам. Це дозволяє досягти швидкості передачі 100 Мбіт/с на дешевих кабелях з витими парами категорії 3, що мають смугу пропускання всього лишь16 Мгц (див. табл. 2.1). Правда, це вимагає більшої витрати кабелю і збільшення кількості приймачів і передавачів. До того ж принципово, щоб всі дроти були однієї довжини і затримки сигналу в них не дуже розрізнялися.

Інколи вже закодована інформація піддається додатковому кодуванню, що дозволяє спростити синхронізацію на приймальному кінці. Найбільшого поширення для цього набули 2-рівневий код NRZI, вживаний в оптоволоконних мережах (FDDI і 100BASE-FX), а також 3-рівневий код MLT-3, використовуваний в мережах на витих парах (TPDDI і 100BASE-TХ). Обидва ці коди (рис. 3.17) не є такими, що самосинхронизирующимися.

Мал. 3.17. Коди NRZI і MLT-3

Код NRZI| (без повернення до нуля|нуль-індикатора| з|із| інверсією одиниць – Non-Return| to| Zero|, Invert| to| one|) передбачає|припускає|, що рівень сигналу міняється на протилежний на початку одиничного|поодинокого| бітового інтервалу і не міняється при передачі нульового бітового інтервалу. При послідовності одиниць на кордонах|межах| бітових інтервалів є|наявний| переходи, при послідовності нулів|нуль-індикаторів| – переходів немає. У цьому сенсі|змісті| код NRZI| краще синхронізується, чим NRZ| (там немає переходів ні при послідовності нулів|нуль-індикаторів|, ні при послідовності одиниць).

Код MLT-3 (Multi-Level Transition-3) передбачає, що при передачі нульового бітового інтервалу рівень сигналу не міняється, а при передачі одиниці – міняється на наступний рівень по такому ланцюжку: +U, 0, – U, 0 +U, 0, – U і так далі Таким чином, максимальна частота зміни рівнів виходить вчетверо менше швидкості передачі в бітах (при послідовності суцільних одиниць). Необхідна смуга пропускання виявляється менше, ніж при коді NRZ.

Всі згадані в даному розділі коди передбачають безпосередню передачу в мережу|сіть| цифрових двох -| або трьохрівневих прямокутних імпульсів.

Проте інколи в мережах використовується і інший шлях – модуляція інформаційними імпульсами високочастотного аналогового сигналу (синусоїдального). Таке аналогове кодування дозволяє при переході на широкосмугову передачу істотно збільшити пропускну спроможність каналу зв'язку (в цьому випадку по мережі можна передавати декілька битий одночасно). До того ж, як вже наголошувалося, при проходженні по каналу зв'язку аналогового сигналу (синусоїдального) не спотворюється форма сигналу, а тільки зменшується його амплітуда, а в разі цифрового сигналу форма сигналу спотворюється (див. рис. 3.2).

До найпростіших видів аналогового кодування відносяться наступні (рис. 3.18):

• Амплітудна модуляція (АМ, AM – Amplitude Modulation), при якій логічній одиниці відповідає наявність сигналу (або сигнал більшої амплітуди), а логічному нулю – відсутність сигналу (або сигнал меншої амплітуди). Частота сигналу при цьому залишається постійною. Недолік амплітудної модуляції полягає в тому, що АМ-СИГНАЛ сильно схильний до дії перешкод і шумів, а також пред'являє підвищені вимоги до загасання сигналу в каналі зв'язку. Достоїнства – простота апаратурної реалізації і вузький частотний спектр.

Мал. 3.18. Аналогове кодування цифрової інформації

• Частотна модуляція (ЧМ, FM – Frequency Modulation), при якій логічній одиниці відповідає сигнал вищої частоти, а логічному нулю – сигнал нижчої частоти (або навпаки). Амплітуда сигналу при частотній модуляції залишається постійною, що є великою перевагою в порівнянні з амплітудною модуляцією.
• Фазова модуляція (ФМ, PM – Phase Modulation), при якій зміні логічного нуля на логічну одиницю і навпаки відповідає різка зміна фази синусоїдального сигналу однієї частоти і амплітуди. Поважно, що амплітуда модульованого сигналу залишається постійною, як і в разі частотної модуляції.

Застосовуються і значно складніші методи модуляції, що є комбінацією перерахованих простих методів. Про деяких з них буде розказано в розділі 12.

Найчастіше аналогове кодування використовується при передачі інформації по каналу з вузькою смугою пропускання, наприклад, по телефонних лініях в глобальних мережах. Крім того, аналогове кодування застосовується в радіоканалах, що дозволяє забезпечувати зв'язок між багатьма користувачами одночасно. У локальних кабельних мережах аналогове кодування практично не використовується із-за високої складності і вартості як що кодує, так і декодуючого устаткування.

4. Лекція: Пакети, протоколи і методи управління обміном