Цель работы: Изучить методы асинхронной и синхронной передачи данных. Составить характеристику этих методов
Основные сведения:
ПРОЦЕСС ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Передача данных – вид электросвязи, обеспечивающий обмен сообщениями между прикладными процессами пользователей, удалённых ЭВМ с целью обработки вычислит. средствами.
Сеть передачи данных – организационно-техническая структура, состоящая из узлов коммутации и каналов связи, соединяющих узлы связи между собой и с оконечным оборудованием, предназначенная для передачи данных между удалёнными точками.
Канал передачи – комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в определённой полосе частот и с определённой скоростью передачи между сетевыми станциями и узлам, а также между ними и оконечным устройством.
СИНХРОННАЯ И АСИНХРОННАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ
При обмене данными по каналам связи используются три метода передачи данных:
1) Симплексная (однонаправленная) — TV, радио;
2) Полудуплексная передача — (приём и передача данных осуществляются поочерёдно);
3) Дуплексная (двунаправленная) – каждая станция одновременно передаёт и принимает данные.
Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная (полудуплексная) передача. Она разделяется на два метода:
а) Асинхронная передача;
б) Синхронная передача.
При асинхронной передаче каждый символ передаётся отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают о начале передачи. Затем передаётся символ. Для определения достоверности передачи используется бит чётности (бит чётности равен 1, если количество единиц в символе нечётно, и равен 0 в противном случае). Последний бит сигнализирует об окончании передачи.
Преимущества:
1) Несложная отработанная система;
2) Недорогое интерфейсное оборудование.
Недостатки:
1) Третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов;
2) Невысокая скорость передачи данных по сравнению с синхронной;
3) При множественной ошибке с помощью бита чётности невозможно определить достоверность полученной информации.
Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени, и не требуется высокая скорость передачи данных.
При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приёмника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. Код обнаружения ошибки вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации.
Преимущества:
1) Высокая эффективность передачи данных;
2) Высокая скорость передачи данных;
3) Надёжный встроенный механизм обнаружения ошибок.
Недостатки:
1) Интерфейсное оборудование более сложное и дорогое.
ВЫВОДЫ
- Основной задачей протоколов канального уровня является доставка кадра узлу назначения в сети определенной технологии и достаточно простой топологии.
- Асинхронные протоколы разрабатывались для обмена данными между низкоскоростными старт-стопными устройствами: телетайпами, алфавитно-цифровыми терминалами и т. п. В этих протоколах для управления обменом данными используются не кадры, а отдельные символы из нижней части кодовых таблиц ASCII или EBCDIC. Пользовательские данные могут оформляться в кадры, но байты в таких кадрах всегда отделяются друг от друга стартовыми и стоповыми сигналами.
- Синхронные протоколы посылают кадры как для отправки пользовательских данных, так и для управления обменом.
- В зависимости от способа выделения начала и конца кадра синхронные протоколы делятся на символьно- ориентированные и бит- ориентированные. В первых для этой цели используются символы кодов ASCII или EBCDIC, а в последних – специальный набор бит, называемый флагом. Бит-ориентированные протоколы более рационально расходуют поле данных кадра, так как для исключения из него значения, совпадающего с флагом, добавляют к нему только один дополнительный бит, а символьно- ориентированные протоколы добавляют целый символ.
- В дейтаграммных протоколах отсутствует процедура предварительного установления соединения, и за счет этого срочные данные отправляются в сеть без задержек.
- Протоколы с установлением соединения могут обладать многими дополнительными свойствами, отсутствующими у дейтаграммных протоколов. Наиболее часто в них реализуется такое свойство, как способность восстанавливать искаженные и потерянные кадры.
- Для обнаружения искажений наиболее популярны методы, основанные на циклических избыточных кодах (CRC), которые выявляют многократные ошибки.
- Для восстановления кадров используется метод повторной передачи на основе квитанций. Этот метод работает по алгоритму с простоями источника, а также по алгоритму скользящего окна.
- Для повышения полезной скорости передачи данных в сетях применяется динамическая компрессия данных на основе различных алгоритмов. Коэффициент сжатия зависит от типа данных и применяемого алгоритма и может колебаться в пределах от 1:2 до 1:8.
ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ
- Назовите методы компрессии, наиболее подходящие для текстовой информации. Почему они неэффективны для сжатия двоичных данных?
- Что подразумевается под расстоянием Хемминга?
- Каково расстояние Хемминга в схемах контроля по паритету?
- Можно ли использовать частотное мультиплексирование в сети Ethernet?
- Какой режим временного мультиплексирования используется в сетях с коммутацией пакетов?
- Можно ли сочетать различные методы мультиплексирования? Если да, то приведите соответствующие примеры.
- Что общего в методах частотного и временного мультиплексирования?
- На основании какой техники организуется дуплексный режим работы канала, если оба передатчика используют один и тот же диапазон частот в одно и то же время?
- Найдите первые две гармоники спектра NRZ-сигнала при передаче последовательности 110011001100…, если тактовая частота передатчика равна 100 МГц.
- Какие из 16-ти кодов ЗВ/4В вы выберете для передачи пользовательской информации?
- Предложите избыточный код с расстоянием Хемминга, равным 3.
- Могут ли данные надежно передаваться по каналу с полосой пропускания от 2,1 до 2,101 ГГц, если для их передачи используется несущая частота 2,1005 ГГц, амплитудная манипуляция с двумя значениями амплитуды и тактовая частота 5 МГц?
- Предложите коды неравной длины для каждого из символов А, В, С, D, Fи О, если нужно передать сообщение BDDACAAF000A Будет ли достигнута компрессия данных по сравнению с использованием:
- традиционных; кодов ASCII?
- кодов равной длины, учитывающих наличие только данных символов?
- Во сколько раз увеличится ширина спектра кода NRZпри увеличении тактовой частоты передатчика в два раза?
Комментарии: