způsob přenosu dat
DESCRIPTION
Způsob přenosu dat. P aralelní přenos dat zasíláno více bitů současně bity zasílány po více vodičích Sériový přenos dat data zasílána bit po bitu k přenosu potřeba pouze dva vodiče jeden pro příjem druhý pro vysílání d ále dělíme na synchronní asynchronní (arytmický). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Způsob přenosu dat
Paralelní přenos dat zasíláno více bitů současně bity zasílány po více vodičích
Sériový přenos dat data zasílána bit po bitu k přenosu potřeba pouze dva vodiče
jeden pro příjem druhý pro vysílání
dále dělíme na synchronní asynchronní (arytmický)
Asynchronní přenos
Data nejsou doručována pravidelně Data rozdělena do menších skupin
obvykle 5 až 8 bitů (tzv. znak) Každý znak doplněn o synchronizační informace
start bit (umístěn na začátku každého znaku) zahajuje přenos skupiny bitů synchronizují obě zařízení jeden startbit - úroveň logické nuly délka startbitu = délce datového bitu
stop bit (umístěn na konci každého znaku) ukončují přenos skupiny dat jeden stopbit - úroveň logické jedničky délka stopbitu = délce minimálně jednoho datového bitu zároveň představuje stav klidu
Asynchronní přenos
Asynchronní přenos
Výhody
nižší nároky na kvalitu linky menší chybovost přijetí dat levnější modemy
Nevýhody pomalejší než synchronní ztráta přenosového času na start a stop bity
Synchronní přenos
Vysílán nepřetržitý řetězec bitů Na začátku přenosu vyslán synchronizační signál (SYN)
zajistí synchronizaci zařízení určí intervaly, ve kterých se vyhodnotí jednotlivé datové bity synchronizace po celou dobu přenosu
Výhody rychlejší přenos než asynchronní
Nevýhody vyšší nároky na kvalitu linky složitější (dražší) modemy větší pravděpodobnost chyby
Synchronní přenos
Parita
k bloku dat přidán paritní bit příjemce kontroluje počet logických jedniček v bloku dat a kontroluje tento počet s hodnotou parity dělíme na
sudá lichá příčná podélná
Kontrolní součet (Checksum, CRC) součet jednotlivých znaků v bloku dat - jako dvojková čísla příjemce spočte znovu součet a porovná s přijatým číslem přidává se na konec bloku
Zabezpečení přenosu dat
Parita Nejjednodušší způsob detekce chyb Malá účinnost Pouze tehdy, je-li malá pravděpodobnost výskytu chyb ve více bitech najednou Sudá Parita (Even Parity)
je-li celkový počet jedniček v bloku sudý, pak je paritní bit roven 1, jinak je 0
Lichá Parita (Odd Parity) je-li celkový počet jedniček v bloku lichý, pak je paritní bit roven 1, jinak je 0
Příčná parita kontrolují se celé znaky (většinou 8 bitů) v případě chyby se zopakuje přenos celého znaku
Podélná parita nekontrolují se jednotlivé znaky, ale celé bloky přidá se 8 paritních bitů v případě chyby se zopakuje přenos celého bloku
Parita
Kódování a modulace
Proč je nutné signál kódovat ?1) odstranění stejnosměrné složky 2) zamezení příliš vysokému počtu změn signálu3) zabezpečení a ochrana proti chybám při přenosu
Další příklady kódování NRZ (Non Return Zero)
stejné jako bipolární NRZI (Non Return Zero Inverted)
změna pouze při každé jedničce AMI (Alternative Mark Inversion)
jedničky zobrazeny jako pulsy se střídající polaritou víceúrovňové kódování
Modulace chceme-li k přenosu využít kmitočtové pásmo, které neobsahuje základní harmonickou složku (tzv. nosnou – carrier) nosná je analogový harmonický signál ve tvaru
u(t) = U * sin (ω * t + φ)• U – amplituda• ω – kmitočet (frekvence)• φ – fáze (posunutí)
• nosná se šíří s nejmenšími ztrátami• při modulaci mluvíme o přenosu v tzv. přeloženém pásmu
Kódování a modulace
Druhy modulace Amplitudová (AM)
změna amplitudy nosné používá se výlučně v optických systémech
Frekvenční (FM) změna frekvence nosné nízká efektivita využití šířky pásma příliš se nepoužívá
Fázová (PM) změna fáze (posunutí) nosné v bitech za sekundu [b/s], [bps]
Amplitudová + Fázová (QAM, pulzně šířková) kombinuje obě modulace maximální využití přenosového kanálu nejčastěji používaná například u modemů
Kódování a modulace
Kódování a modulace
Parametry modulovaného signálu počet rozlišitelných stavů
určuje počet namodulovaných logických hodnot ovlivňuje přenosovou rychlost např. fázová modulace
posun o 0° a 180° => 2 stavy posun o 0°,90°,180° a 270°
=> 4 stavy modulační rychlost
počet změn modulačního signálu za jednotku času udává se v Baudech za sekundu [Bd/s]
přenosová rychlost velikost přenesené informace za jednotku času v bitech za sekundu [b/s], [bps]
šířka pásma rozsah přenášených frekvencí ovlivněna fyzikálními vlastnostmi přenosového média určuje maximální přenosovou rychlost 2 * šířka pásma = maximální modulační rychlost
Kódování a modulace
Poznámka
modulační rychlost nám neříká nic o velikosti přenesené informace za jednotku času. je rovna přenosové rychlost pouze v případě, je-li použito dvoustavové modulace
Kódování a modulace
Podmínka vytvoření okruhu (kanálu) Fyzické prostředky zajišťující přenos dat Druhy přenosových cest
linková přenosová cesta přenos dat pomocí kabelů
bezdrátové (radiové cesty) krátkovlnné spoje družicové spoje
Charakterizována šířkou pásma Lze vytvořit
více okruhů z jedné cesty (multiplex) jeden okruh z více cest (trunking)
zvýší šířku pásma okruhu okruh z více cest za sebou
pokud neexistuje přímá cesta mezi koncovými uzly
Přenosová cesta
Souhrn prostředků vytvářející telekomunikační spojení dvou míst Kanál je charakterizován
šířkou pásma přenosovou rychlostí úrovní šumu a dalšími vlastnostmi (čas, priorita, atd.)
Kanál je jednosměrný !!! data lze přenášet pouze jedním směrem umožňuje poloduplexní režim přenosu dat (half-duplex)
Přenosový kanál
Přenosový kanál
Přenosový okruh dva přenosové kanály obousměrný přenos dat tzv. duplexní režim (full-duplex)
Přenosový spoj okruh vybavený na koncích koncovými zařízeními
telefonní přístroj modem atd.
Přenosový okruh a spoj
Podle vlastnictví
Veřejné okruhy (Public Circuits) přístupné všem (za poplatek) například veřejná telefonní síť
Soukromé okruhy (Private Circuits) uživatel si zřídí vlastní přenosovou cestu například Wifi, Ronja atd.
Pronajaté okruhy (Leased Circuits) za poplatek je okruh trvale pronajat například O2 pronajímá svoji síť poskytovatelům
Klasifikace okruhů
Podle délky trvání
Dočasný okruh spojení trvá pouze určitou dobu například telefonní hovor navázání a udržení spojení zajistí ústředna více přenosových cest
Trvalý okruh spojení trvá neomezenou dobu přenosové cesty propojeny napevno nedochází ke komutaci (zdroj poruch) tzv. pevná linka
Klasifikace okruhů
Podle typu
Analogový okruh pro připojení analogového modemu
Digitální okruh pro připojení digitálního modemu
Datový okruh vznikne připojením modemu do analogového okruhu modem musí být homologován pro danou zemi
Klasifikace okruhů
Klasifikace okruhů
Rozdělení přenosového kanálu s velkou šířkou pásma na několik logických podkanálů
po jednom kabelu lze uskutečnit více přenosů najednou
Druhy multiplexů časový multiplex (TDM) frekvenční multiplex (FDM) statistický multiplex (STDM)
Součet šířek pásem jednotlivých podkanálů je vždy menší než šířka výsledného
Multiplex
Každému podkanálu vyhrazena určitá část frekvenčního pásma Signál posunut do této oblasti frekvence na straně vysílače (zajišťuje multiplexor) Do původní oblasti je posunut na straně přijímače (zajistí demultiplexor) Je isochronní, tedy garantuje šířku pásma Využívá se například v širokopásmových lokálních sítích (přístup k Internetu u kabelové televize CATV)
Frekvenční multiplex
Frekvenční multiplex
analogová technikapoužívala se například v
analogových telefonních sítíchm
ultiplexor
f [Hz]
0
demultiplexor
signály jednotlivých kanálů jsou posunuty do vhodných frekvenčních poloh a „poskládány“
do jednoho širšího přenosového pásma
signály jednotlivých kanálů jsou posunuty do vhodných frekvenčních poloh a „poskládány“
do jednoho širšího přenosového pásma
jednotlivé složky jsou„vyextrahovány“ a vráceny do
původní frekvenční polohy
jednotlivé složky jsou„vyextrahovány“ a vráceny do
původní frekvenční polohy
Každému podkanálu vyhrazena celá část frekvenčního pásma V pravidelných časových intervalech můžou postupně kanál používat jednotlivé podkanály (zajišťuje multiplexor) Na straně přijímače je vše opět seřazeno zpátky (zajistí demultiplexor) Účinnější než frekvenční, protože využije větší šířku pásma Je také isochronní, tedy garantuje šířku pásma Vhodný pro rovnoměrnou zátěž Nevhodný pro kolísající zátěž, protože podkanál nevyužije celý svůj přidělený čas Použit ve většině dnešních lokálních sítí a sítí integrovaných služeb (např. ISDN)
Časový multiplex
Časový multiplex
A
B
C
D
přepojovacíprvek
(multiplexor)
jednotlivé kanály mají pevněpřiřazené časové sloty, jejichdata proto není nutné nijak identifikovat
Nevyhrazuje jednotlivým podkanálům pevně stanovenou přenosovou kapacitu Teprve v případě okamžité potřeby dynamicky reaguje na kolísání zátěže Výhodou je lepší využití pásma při kolísavém zatížení Nevýhodou je, že negarantuje 100% dostupnost přenosové kapacity => není isochronní Ze statistického hlediska (odtud i název) je ale výhodnější než klasický časový multiplex
Statistický multiplex
Statistický multiplex
A
B
C
D
přepojovacíprvek
(multiplexor)
jednotlivé kanály nemají pevněpřiřazené časové sloty, jejichdata proto musí být vhodně identifikována
Simplex
data lze přenášet pouze jedním směrem nelze obrátit směr přenosu dáno například vlastnostmi přenosové cesty například optické kabely
Poloduplex (half-duplex) data lze najednou přenášet pouze jedním směrem lze obrátit směr přenosu
Duplex (full-duplex) data lze přenášet oběma směry současně
Simplex, poloduplex, duplex
Existují tři základní principy přepojování okruhů přepojování paketů virtuální spoje
Nutno zajistit bezpečné doručení dat k cíli Dvě možnosti vytvoření spoje
spojovaná služba cesta vytyčena před vlastním přenosem dat
nespojovaná služba cestu vytvářím až v okamžiku přenosu
Přenos dat po cestě
Využívá se spojované služby Vytvoří se okruh, který bude existovat po celou dobu přenosu a poté se pošle celá zpráva Přenos probíhá v reálném čase Výhody
garantovaná přenosová kapacita dána nejslabším článkem okruhu
garantované pořadí zpráv garantovaná plynulost dat vhodné pro multimédia
Nevýhody nedokáže dynamicky reagovat na zatížení sítě nevyužije k přenosu celou kapacitu cesty může dojít k situaci, kdy vytvořená cesta zabrání vytvoření cesty jiné a ta musí počkat až do vyslání celé zprávy => zahlcování sítě
Přepojování okruhů
Přepojování okruhů
Využívá se nespojované služby Zpráva se rozdělí do stejně velkých částí (paketů)
ke každému paketu se připojí adresa příjemce adresa odesílatele pořadí paketu ve zprávě
Pakety putují samostatně sítí k cíli, každý může jít jinou cestou (tzv. datagramová služba) Výhody
dynamicky reaguje na zatížení sítě !!! dokáže využít maximální kapacity cesty nedochází k zbytečnému zahlcování sítě
Nevýhody nelze garantovat pořadí paketů nelze garantovat plynulost dat relativně pomalé (v každém uzlu musím hledat cestu)
Přepojování paketů
Přepojování paketů
Speciální varianta přepojování paketů Před vlastním přenosem se vyšle zvláštní paket, který najde nejjednodušší (nejkratší) cestu a vrátí se zpátky, přičemž si „pamatuje cestu“ a do každého uzlu vloží informaci o této cestě Následně vyslané pakety již neobsahují adresu příjemce, nýbrž identifikátor virtuálního spoje, kterým se každý uzel řídí a celá zpráva tedy putuje po tomto virtuálním spoji Kombinuje vlastnosti přepojování paketů i okruhů
Virtuální spoje
Virtuální spoje