Способы и методы передачи данных

Способы и методы передачи данных
Для передачи по кабелю кодированных сигналов
немодулированную передачу и модулированную передачу.
используют
две
технологии
–
Немодулированные системы передают данные в виде цифровых сигналов, которые
представляют собой дискретные электрические и световые импульсы. При таком способе цифровой
сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Проходя по кабелю, сигнал постепенно затухает
и, как следствие, искажается или вообще пропадает. Для того чтобы избежать этого, используются
повторители, которые усиливают сигнал и ретранслируют его в дополнительные сегменты.
При обмене данными между узлами используются три метода передачи данных:
1. Симплексная (однонаправленная) передача. Этот метод применяется в радио- и
телевещании. Он не позволяет определять и исправлять ошибки во время передачи.
2. Полудуплексная передача (прием/передача информации осуществляется поочередно). Этот
метод позволяет определять ошибки и исправлять их, посылая запрос на повторную
передачу данных.
3. Дуплексная (двунаправленная) передача. Этот метод передачи данных является самым
эффективным, данные пересылаются в двух направлениях одновременно.
Модулированные системы передают данные в виде аналогового сигнала. Сигналы
кодируются аналоговой электромагнитной или световой волной. Если полосы пропускания
достаточно, то один кабель одновременно могут использовать несколько систем, каждая из которых
настраивается на работу именно с выделенной частью полосы пропускания. Для восстановления
сигнала в модулированных системах используют усилители.
При передаче данных необходимо также решать задачу синхронизации. Во-первых, узлы сети
должны уметь оповещать друг друга о своей готовности к передаче или приему данных, и, вовторых, если они производят обмен данными, должен существовать способ информирования о
передаваемых сообщениях. В зависимости от способов решения проблемы синхронизации различают
синхронную и асинхронную передачу.
При синхронной передаче узлы сети синхронизируются путем задания одинакового отсчета
времени. Для этого передающий узел посылает сигналы тактовой частоты. Приемник в этом случае
выбирает сигнал данных в моменты появления тактовых импульсов. Серьезный недостаток данного
метода заключается в необходимости отдельной линии связи для передачи синхроимпульсов.
При асинхронной передаче поток бит делится на блоки фиксированной длины (например,
байты). Узлы сети имеют генераторы импульсов одинаковой частоты. Генераторы периодически
подстраиваются друг к другу (например, в начале каждого байта данных). Синхронизация в этом
случае достигается передачей старт-бита в начале байта и стоп-бита в его конце.
Методы передачи данных в локальных сетях
Существуют два основных способа передачи данных в локальных сетях: Ethernet и
маркерное кольцо (token ring). Они стандартизованы в IEEE комитетами 802 и Project 802. Ethernet
описан как стандарт локальных сетей в спецификациях IEEE 802.3, а маркерное кольцо - в
спецификациях IEEE 802.5. Оба способа используются широко, однако число инсталляций с
применением Ethernet больше, поскольку этот метод имеет самые широкие возможность для
расширения и реализации высокоскоростных технологий. Также в данном разделе описан третий
метод передачи данных в локальных сетях - Fiber Distributed Data Interface, FDDI
(Распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам),
представляющий собой модификацию маркерного кольца для высокоскоростных коммуникаций.
Стандарт Ethernet использует преимущества шинной и звездообразной топологий. Скорость
передачи по сетям Ethernet составляют: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с. В стандарте
Ethernet используется метод управления доступом под названием Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection, CSMA CD (Множественный доступ контролем несущей и обнаружением
конфликтов). CSMA CD - это алгоритм передачи и декодирования форматированных фреймов
данных. С помощью данного алгоритма посылающий узел сети Ethernet инкапсулируя фрейм и
готовит его для передачи. Все узлы, стремящиеся отправить фрейм в кабель, соревнуются между
собой. Ни один узел не имеет преимуществ перед другими узлами. Узлы прослушивают наличие
пакетов в кабеле. Если обнаруживается передаваемый пакет, то узлы, не стоящие в очередь на
передачу, переходят в режим "ожидания".
ДЕКОДИРОВАНИЕ [decoding]
переданными и принятыми сигналами
—
восстановление
сообщения,
закодированного
Таблица 1. Стандарты IEEE 802.3 для сетей Ethernet
Стандарт
Описание
802.3
Стандарты для коммуникаций 10 Мбит/с
802.3n
Стандарты для коммуникаций 100 Мбит/с
802.3х
Стандарты для управления информационным потоком
802.3z
Стандарты для коммуникаций 1 Гбит/с (по оптоволоконному кабелю)
802.3ab
Стандарты для коммуникаций 1 Гбит/с (по медному проводу)
802.3а
Стандарты для реализации виртуальных локальных сетей (VLAN)
802.3ad
Стандарты для группировки (объединения) каналов (использование нескольких
каналов для увеличения скорости, например, удвоение или утроение скорости за счет использования
двух или трех сгруппированных каналов)
802.3ае
Стандарты для коммуникаций 10 Гбит/с