Основы построения телекоммуникационных сетей и систем. Служба и сети передачи данных

1. Основы построения телекоммуникационных сетей и систем Тема 5. Служба и сети передачи данных

Снопок Кирилл Александрович
[email protected]
МАИ (НИУ)
Кафедра 408 «Инфокоммуникации»
2016 г.

2. Семиуровневая модель OSI

Прикладной
Прикладной
Уровни
приложений
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Уровни
потоков
данных
Физический
Физический
»
2

3. Прикладной уровень

Application
Application Layer
Layer
Прикладной уровень
Представляет собой набор разнообразных
протоколов,
с
помощью
которых
пользователи
получают
доступ
к
разделяемым ресурсам (файлы, принтеры,
web-страницы)
и
организуют
свою
совместную работу (e-mail).
Примеры: http, ftp, smtp, bittorrent
Единица данных – Сообщение (message)
3

4. Уровень представления данных

Presentation
Presentation Layer
Layer
Уровень представления данных
Имеет
дело с формой представления
информации прикладного уровня, не меняя
её
содержимого
(перекодировка,
шифрование/дешифрование данных)
Примеры: ASCII; SSL
Единица данных – Сообщение (message)
4

5. Сеансовый уровень

Session
Session Layer
Layer
Сеансовый уровень
Обеспечивает
управление
взаимодействием:
фиксирует, какая сторона является активной;
предоставляет
средства
синхронизации,
выставления контрольных точек;
Как правило, на практике интегрирован с
прикладным уровнем (реализуется
протоколах прикладного уровня)
в
Единица данных – Сообщение (message)
5

6. Транспортный уровень

Transport
Transport Layer
Layer
Транспортный уровень
Обеспечивает
приложениям
(или верхним
уровням стека – прикладному и сеансовому)
передачу
данных
с
требуемой
степенью
надёжности, где критерии надёжности:
срочность
возможность восстановления прерванной связи
возможность исправления ошибок передачи
Примеры протоколов: TCP, UDP, SPX
Единица данных – дейтаграмма/блок данных
(datagram)
6

7. Сетевой уровень

Network
Network Layer
Layer
Сетевой уровень
Служит
для
образования
единой
транспортной
системы,
объединяющей
несколько сетей, в т.ч. использующих
различные протоколы нижних уровней,
межсетевой адресации и маршрутизации
пакетов данных.
Примеры: IP, IPX
Единица данных – пакет (packet)
7

8. Канальный уровень

Data
Data Link
Link Layer
Layer
Канальный уровень
Функции канального уровня:
разделение среды передачи
формирование и пересылка последовательностей
бит (кадров) от отправителя к адресату (по LAN
или WAN);
контроль ошибок передачи (опционально)
Примеры: Ethernet, Token ring; PPP, HDLC
Единица данных – кадр (frame)
8

9. Физический уровень

Physical
Physical Layer
Layer
Физический уровень
Служит для передачи бит данных по физическим
каналам связи (кабели, радиоволны и т.д.)
Определяет:
характеристики сред передачи (пропускная способность, полоса
пропускания, активное/волновое сопротивление и т.д.)
характеристики электрических сигналов (крутизна фронтов
импульсов, уровни напряжения и тока, тип кодирования,
скорость передачи)
разъемы контактов кабелей
Примеры: 10Base-T, 1000Base-FX
Единица данных – бит (bit)
9

10. Сете(не)зависимые уровни

Компьютер
Компьютер А
А
Компьютер
Компьютер BB
Приложение
Приложение
пользователя
пользователя
Приложение
Приложение
пользователя
пользователя
Прикладной
Прикладной
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевое устройство
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Сетевой
Сетевой
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Канальный
Канальный
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Физический
Физический
Физический
Физический
10

11. Классификация сетей

Классификация сетей по территориальному
признаку
LAN (Local Area Network) – Локальные сети
(ЛВС)
MAN (Metropolitan Area Network) –
Городские сети
WAN (Wide Area Network) – Глобальные
сети
11

12. Локальные сети (LAN)

Радиус:1-2 км
Скорости: до 10 Гбит/с
Примеры технологий LAN:
Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet,10G
Ethernet)
Token Ring, FDDI
12

13. Глобальные сети (WAN)

Радиус: тысячи километров
Скорости: до 40 Гбит/с
Примеры технологий WAN:
X.25
Frame relay
ATM
Примеры сетей:
Internet
FidoNet
13

14. Городские сети (MAN)

Конвергенция (взаимопроникновение) сетевых
технологий LAN и WAN
Радиус: десятки километров
Скорости: до 40 Гбит/с
Назначение: объединение LAN для
подключения к WAN
Примеры: сети крупных провайдеров
14

15. Вычислительные сети

сообщение
оборудование
правила
IP
TCP
Сеть
среда
Вычислительная сеть (network):
оборудование
среды передачи данных
сообщения
правила обмена сообщениями
15

16. Сетевая топология

Сетевая топология –
описание
конфигурации сети,
схема расположения и
соединения сетевых
устройств.
физическая
логическая
информационная
управления обменом
16

17. Базовые топологии - ШИНА

Топология типа шина, представляет собой общий кабель, к
которому подсоединены все рабочие станции.
Достоинства
Скорость развертывания;
Невысокая стоимость;
Простота настройки;
Выход из строя рабочей станции
не отражается на работе сети;
Недостатки
Обрыв кабеля – отказ всей сети;
Сложная локализация неисправностей;
Плохая масштабируемость.
17

18. Базовые топологии - КОЛЬЦО

Кольцо – базовая топология компьютерной сети, в которой
рабочие станции подключены последовательно друг к другу,
образуя замкнутую сеть.
Достоинства
Простота развертывания;
Сохранение производительности
при высоких нагрузках;
Недостатки
Отказ любой станции/обрыв
кабеля – отказ всего кольца;
Сложность управления/диагностики.
18

19. Базовые топологии - ЗВЕЗДА

Звезда – базовая топология сети, в которой все компьютеры
сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой
коммутатор).
Достоинства
Масштабируемость;
Простота управления/диагностики;
Высокая производительность;
Выход из строя рабочей станции
не отражается на работе сети;
Недостатки
Отказ центрального узла
– отказ всей сети;
Повышенная стоимость;
19

20. Протокол и интерфейс (1)

Протокол – формализованные правила, определяющие
последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются
сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах.
Интерфейс – формализованные правила, определяющие
взаимодействие сетевых компонентов соседних уровней одного узла.
Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным
уровнем соседнему.
Стек протоколов – иерархически организованный набор протоколов,
достаточный для организации взаимодействия узлов в сети.
20

21. Протокол и интерфейс (2)

3А
3А
Протокол 3А-3В
3В
3В
Интерфейс
2В-3В
2А
2А
1А
1А
Протокол 2А-2В
Протокол 1А-1В
2В
2В
Интерфейс
1В-2В
1В
1В
21

22. Семейство стандартов IEEE 802

http://standards.ieee.org/getieee802/
802: Overview & Architecture
802.1: Bridging & Management
802.2: Logical Link Control
802.3: CSMA/CD (Ethernet) Access Method
802.5: Token Ring Access Method
802.11: Wireless
802.15: Wireless Personal Area Networks
802.16: Broadband Wireless Metropolitan Area Networks
802.17: Resilent Packet Rings
802.20: Overview and Architecture
802.21: Media Independent Handover Services
22

23. ЛВС Ethernet

802.3
Самая распространённая технология ЛВС
Метод доступа к среде – CSMA/CD
Скорости передачи данных
Ethernet – 10 Мбит/с
Fast Ethernet – 100 Мбит/с
Gigabit Ethernet – 1 Гбит/с
10G Ethernet – 10 Гбит/с
40G Ethernet, 100G Ethernet – 40 Гбит/с и 100 Гбит/с
Применяемые физические среды передачи:
коаксиальный кабель
витая пара
одно- и многомодовые оптические кабели
23

24. Подуровни MAC и LLC (IEEE 802)

отвечает за сопряжение с вышестоящими
Logical
Logical Link
Link
Control
Control (LLC)
(LLC)
протоколами стека (мультиплексирование
и демультиплексирование)
управляет потоком данных
обрабатывает ошибки передачи
регулирует доступ к среде передачи
Media
Media Access
Access
Control
Control (MAC)
(MAC)
дополняет модуль данных (PDU) LLC
информацией об адресах и контрольной
суммой – формирует кадр MAC
выявляет ошибки и отклоняет ошибочные
кадры
24

25. MAC-кадр Ethernet

8
6
6
2
пппппппппп ппппп
4
ппппппппп
DA
SA
EtherType
Data
FCS
64-1518
пппп
Преамбула (ограничитель) – синхронизация
10101010 … 10101010 10101011
DA, SA (Destination Address, Source Address) – MAC
адреса получателя/отправителя
EtherType (тип кадра) – тип протокола верхнего
(сетевого) уровня (аналог DSAP/SSAP)
Data – данные верхнего уровня
FCS (Frame check sequence) – контрольная сумма по
CRC32
25

26. CSMA/CD – обзор

CSMA/CD (Carrier sense multiple access with collision detection) –
метод множественного
обнаружением коллизий
доступа
с
контролем
несущей
и
Особенности:
Множественный доступ
Все узлы имеют постоянный доступ к несущей (и передаваемым по
сети данным) – «логическая шина»
Захват среды передачи происходит по требованию любого узла в
любой момент времени – «случайный доступ»
Контроль несущей
Перед отправкой кадра узел проверяет, свободна ли среда
Обнаружение коллизий
Одновременная отправка кадра несколькими узлами - коллизия.
Требуется обнаружение и обработка
26

27. CSMA/CD – получение кадра

Получение
кадра
Приём первых байт кадра,
включая адрес назначения
несовпадение
сравнение
адресов
совпадение
Приём остальных байт кадра
Подсчёт контрольной суммы
CRC ok
нет
да
Передача кадра вверх
по стеку
Кадр
получен
Кадр
отброшен
27

28. CSMA/CD – передача кадра

Отправка
кадра
N:=0
ожидание
L* 512 bt
занято
контроль
несущей
L=random
integer [0,2k]
ожидание
(завис. от
метода
захвата)
свободно
межкадровый
интервал
k:=N
k:=10
N<10
N>10
передача
кадра
N>=10
N<15
коллизия
нет
Отправка
завершена
да
передача
32бит jam
N++
N=15
да
Отмена
отправки
28

29. CSMA/CD – коллизия

Коллизия – искажение
передаваемых по сети кадров,
происходящее в результате
наложения кадров от двух и более
станций, пытающихся вести
одновременную передачу.
Механизм возникновения:
Два узла начинают передачу
одновременно;
Один узел начинает передачу
раньше другого, но его сигналы не
успевают достигнуть второго узла до
того, как и он также начинает
передачу.
29

30. CSMA/CD – этапы устранения коллизии

1.
Обнаружение коллизии
2.
Jam-последовательность (32 бит)
3.
специальный набор символов, усиливающий коллизию (т.к.
короче минимального кадра) – повышение вероятности
скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями
передается станцией, первой обнаружившей коллизию (т.е.
вызвавшей её)
Случайная пауза
4.
коллизию всегда обнаруживает станция, вызвавшая её (по
разнице передаваемого и принимаемого сигналов)
станция, обнаружившая коллизию, мгновенно
приостанавливает передачу
выдерживается всеми станциями сети после получения jam
Повторная попытка передачи
захват канала, IFG и т.д.
30

31. CSMA/CD – интервалы ожидания

Битовый интервал (bt) – время между появлением двух
последовательных бит данных на кабеле (обратно битовой
скорости: 0,1 мкс для 10 Мбит/с);
Межкадровый интервал (технологическая пауза, inter-frame
gap – IFG): IFG = 96 bt
приведение сетевых адаптеров в исходное состояние
предотвращение монопольного захвата канала одной станцией
Случайная пауза: P = L × 512 bt
Для предотвращения повторных коллизий
L – случайное целое число из диапазона [0; 2N], где N – номер
попытки (N≤10);
После 10 попыток N не увеличивается, т.о. случайная пауза (для 10 Мбит/с)
принимает значения от 0 до 52,4 мс;
После 16 последовательных неудачных попыток передачи кадр отбрасывается.
31

32. Домен коллизий

Домен коллизий (collision domain) – это область сети
Ethernet, все узлы которой распознают коллизию
независимо от того, в какой части этой области коллизия
возникла
Возникшая коллизия не распространяется за рамки
соответствующего домена коллизий
Чем больше количество доменов коллизий, тем менее
заметны последствия каждой коллизии
Для разбиения сети на домены коллизий применяют
коммутаторы
32

33. Физический уровень Ethernet

10 Base-5
Битовая
скорость
Частотная
характеристика
Спецификация
Физическая среда
10 Base-5
10 Base-2
10 Base-T
10 Base-F
«толстый» коаксиал RG-8
«тонкий» коаксиал RG-58
UTP Cat 3(5)
MMF
Код физической
среды
Длина
сегмента
500
185
100
2000
33

34. 10 Base-5: «Thick» Ethernet

Физическая шина / Логическая шина
Терминатор
50 Ом
Трансивер
Сетевой
адаптер
Разъём
DB-15
Повторитель
(repeater)
Компьютер
Ненагруженный
сегмент
Коаксиальный кабель
RG8 или RG11
Блок
повторения
Терминатор – «заглушка», препятствует
Достоинства:
помехозащищенность
длина сегмента 500м
мобильность узлов в пределах 50м
кабеля OUI
распространению отраженных сигналов
Трансивер (tranceiver = transmitter + receiver) –
элемент сетевого адаптера, реализующий
следующие функции приёма/передачи и
обнаружения коллизий
Недостатки:
высокая стоимость кабеля
сложность монтажа кабеля
низкая масштабируемость сети
Кабель AUI (до 50м UTP)
34

35. 10 Base-2: «Thin» Ethernet

Физическая шина / Логическая шина
до 185 м
50 Ом BNC
Терминатор
Коаксиальный
кабель RG58
T-образный
BNC-коннектор
BNC T-коннектор
50 Ом BNC
Терминатор
Достоинства:
низкая стоимость кабеля
упрощённый монтаж
Недостатки:
низкая помехозащищенность
небольшая длина сегмента
отсутствие мобильности узлов
плохая эргономика
35

36. 10 Base-T: Twisted pair

Физическая звезда / Логическая шина
Концентратор 10Base-T
Rx
Tx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
Transmitter
передатчик
Tx
Rx
Rx
Receiver
Приёмник
Достоинства:
масштабируемость сети
управляемость сети
Недостатки:
низкая помехозащищённость
небольшая длина сегмента (100 м)
повышенная стоимость:
дополнительное оборудование
расход кабеля
36

37. Fast Ethernet: 100 Мбит/с

Метод доступа CSMA/CD (CSMA для точечных
полнодуплексных каналов)
Сохранение формата кадра Ethernet II
Физическая топология звезда, логическая топология
шина/звезда
Скорость 100 Мбит/с
IFG = 0,96 мкс
bt = 0,01 мкс
Используемые физические среды:
UTP Cat.3 и выше
MMF, SMF
37

38. Gigabit Ethernet: 1 Гбит/с

Метод доступа CSMA (только полнодуплексные
каналы: коллизий нет)
Сохранение формата кадра Ethernet II
Физическая/логическая топология звезда
Скорость 1 Гбит/с
IFG = 9,6 нс
bt = 1 нс
Используемые физические среды:
UTP Cat.5 и выше
MMF, SMF
38

39. 10G Ethernet: 10 Гбит/с

Метод доступа CSMA (только полнодуплексные
каналы: коллизий нет)
Сохранение формата кадра Ethernet II
Физическая/логическая топология звезда
Скорость 10 Гбит/с
IFG = 0,96 нс
bt = 0,1 нс
Используемые физические среды:
UTP Cat.6 и выше, STP
MMF, SMF
39

40. Взгляд в будущее: 40GbE, 100GbE

Физическая звезда / Логическая звезда
(только полнодуплексные каналы)
Физическая среда
40GbE (не путать с
backplane (1м)
40G Base-KR4
-
STP (10м)
40G Base-CR4
100G Base-CR10
MMF (100м)
40G Base-SR4
100G Base-SR10
SMF (10км)
40G Base-LR4
100G Base-LR4
SMF (40км)
-
100G Base-ER4
40Гбит/с DWDM)
100Gb Ethernet
Стандарт 802.3ba – принят в 2010 г.
40

41. Сети X.25

Передача трафика низкой
интенсивности алфавитноцифровых терминалов
PAD, Packet AssemblerDisassembler
Рассчитаны на интенсивность
ошибок передачи до 10-3
Установка соединения
Управление потоком данных
Исправление ошибок
Сетевой уровень может
работать только с 1 канальным
протоколом
X.25 Switch
PAD
T
X.25 Switch
PAD
T
T
T
41

42. Адресация в X.25

В автономных сетях – произвольные адреса
любой длины в пределах поля адреса
В открытых сетях – стандарт X.121 –
International Data Numbers, IDN (до 14
десятичных разрядов)
Код идентификации страны (Data Network Identification
Code, DNIC) – 4 разряда
Первая часть (3 знака) – код страны
Россия – 250, 251
Вторая часть (1 знак) – код сети X.25 в стране
Номер национального терминала (до 10 разрядов)
42

43. Стек протоколов X.25

Физический уровень – синхронные
интерфейсы X.21 и X.21 bis
Канальный уровень – протокол
сбалансированного доступа к линии связи
(Link Access Protocol – Balanced, LAP-B)
Сетевой (пакетный) уровень – X.25/3
Установление и разрыв виртуального канала
Маршрутизация пакетов
Управление потоком данных (пакетов)
43

44. Технология frame relay

Подходит для передачи пульсирующего
трафика компьютерных сетей
Технология канального уровня, построенная на
постоянных виртуальных каналах
(поддерживает коммутируемые каналы)
Благодаря низкой протокольной избыточности
(исключен контроль ошибок) обеспечивает
высокую скорость передачи и низкие задержки
Поддерживает Quality of Service (QoS)
44

45. Стек протоколов frame relay

Управление
(сигнал)
Управление
(сигнал)
Данные
Данные
Q.933
Протоколы
верхних
уровней
LAP-F
control
Q.922
Q.933
LAP-D
Q.921
LAP-F core
Q.922
LAP-F core
Q.922
LAP-D
Q.921
Physical Layer
Physical Layer
Терминал
Сеть
45

46. Стек протоколов frame relay

Продвижение кадров
Канальный уровень – LAP-F (Link Access Procedure for Frame
mode bearer Services), он же Q.922 (согласно ITU-T)
LAP-F core – трансляция кадров по уже построенным (или постоянным)
виртуальным каналам
LAP-F control – используется для восстановления ошибочных кадров по
технологии Frame Switching
Физический уровень – ISDN, PDH/SDH
Установка динамических соединений
Сетевой – Q.933 – маршрутизация
Канальный – LAP-D (Q.921) – надежная передача сигнальных
кадров между соседними коммутаторами
46

47. Протокол IP (Internet Protocol)

Маршрутизируемый протокол доставки сообщений
между узлами составной сети
Относится к протоколам «best effort»
без установления соединения
не даёт гарантии надёжной доставки пакета
Способен выполнять динамическую фрагментацию
дейтаграмм при их передаче между сетями с
различными максимально допустимыми
значениями длины поля данных кадра (MTU)
IP-пакет состоит из заголовка (от 20 до 60 байт) и
поля данных (до 65515 байт) – суммарно до 65 535
байт
47

48. Способы адресации

Unicast – передача сообщения
единственному адресату
Multicast – передача
сообщения нескольким
адресатам, описываемым
общим адресом
Broadcast – передача сообщения всем
доступным адресатам, описываемым
общим адресом (широковещательная
рассылка)
48

49. Адресация в TCP/IP

Локальные (аппаратные, физические)
адреса – адресация узлов в пределах
локальной сети (MAC) 00a0.173d.bc01
Сетевые (логические, IP) адреса –
однозначная идентификация узла в
пределах составной сети 192.168.1.1
Доменные имена – символьные
идентификаторы узлов www.qwerty.ru
49

50. IP(v4) адрес

IP-адрес – уникальный идентификатор узла в
пределах составной TCP/IP-сети
Представляет собой 32-битное двоичное число,
условно разделяемое на 4 октета (байта)
Состоит из адреса сети (network) и узла (host)
пппп
172
Десятичная
форма записи
1
1
16
8
9
16
17
156
24
25
32
64
32
16
8
4
2
1
128
64
32
16
8
4
2
1
10101100 00010000 00000001 10011100
128
64
32
16
8
4
2
1
128
64
32
16
8
4
2
1
128
Двоичная
форма записи
пппп
50

51. IP адрес: сеть и узел

Деление 32-битного IP-адреса на адрес сети и
адрес узла – 2 подхода:
32-битное поле адреса заранее делится на две части
фиксированной длины (по классу сети)
Произвольное деление (по маске подсети) –
бесклассовая адресация
Маска подсети – 32-битное двоичное число,
использующееся в паре с IP-адресом и
содержащее последовательность единиц в тех
разрядах, которые должны в IP-адресе
интерпретироваться как адрес сети
51

52. Классы IP сетей

1
89
15 16
23 24
32
HHHHHHH HHHHHHH
0.0.0.0 –
Class A 0NNNNNNN HHHHHHH
H
H
H
127.255.255.255
Class C
128.0.0.0 –
10NNNNNN NNNNNNN HHHHHHH HHHHHHH
N
H
H
191.255.255.255
HHHHHHH
192.0.0.0 –
110NNNNN NNNNNNN
NNNNNNNN
N
H
223.255.255.255
Class D
1110MMMM
Адрес группы multicast
224.0.0.0 –
239.255.255.255
Class E
1111XXXX
Зарезервировано
240.0.0.0 –
255.255.255.255
Class B
Пример:
135.168.39.187 – адрес класса B
сеть: 135.168.0.0 узел: 0.0.39.187
52

53. Маски подсетей

Маски подсетей обеспечивают произвольное деление IP-адреса на сеть и узел
Количество «единиц» в маске соответствует длине адреса сети в битах; количество
«нулей» – адресу узла
Все «единицы» в маске следуют подряд, начиная со старшего бита
Маска используется ТОЛЬКО в паре с IP-адресом
27
128
26
64
25
32
24
16
23
8
22
4
21
2
20
1
Байт
маски
1
1
1
1
1
1
1
1
255
1
1
1
1
1
1
1
0
254
1
1
1
1
1
1
0
0
252
1
1
1
1
1
0
0
0
248
1
1
1
1
0
0
0
0
240
1
1
1
0
0
0
0
0
224
1
1
0
0
0
0
0
0
192
1
0
0
0
0
0
0
0
128
Примеры
масок:
255.255.0.0
255.192.0.0
128.0.0.0
255.255.255.252
255.255.224.0
255.192.255.0
53

54. Форматы записи IP-адресов/масок

адрес
192.168.0.1 / 24
маска
Десятичный с точками (dotted decimal)
192.168.0.1 255.255.255.0
Двоичный (бинарный)
11000000.10101000.00000000.00000001
11111111.11111111.11111111.00000000
Шестнадцатеричный
0xC0A80001 0xFFFFFF00
54

55. IP адрес и маска подсети

128
64
32
16
8
4
2
1
IP-ппппп
172
1
0
1
0
1
1
0
0
172.16.123.204
16
0
0
0
1
0
0
0
0
123
0
1
1
1
1
0
1
1
204
1
1
0
0
1
1
0
0
255
1
1
1
1
1
1
1
1
224
1
1
1
0
0
ппппп
255.255.224.0
1
8
9
16
17
0
0
0
11001100
24
25
32
10101100 00010000 011 11011 11001100
64
32
16
8
4
2
1
128
64
32
16
8
4
2
1
128
64
32
16
8
4
2
1
128
64
32
16
8
4
2
1
128
11111111 11111111 111 00000 00000000
55

56. Телекоммуникационное оборудование

Физический
Физический
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Телекоммуникационное оборудование
Маршрутизатор (router) – сетевое устройство,
предназначенное для объединения сетей (в т.ч.
различных) в составные сети
Коммутатор (switch) – сетевое устройство,
предназначенное для объединения сегментов сети в
локальную сеть
Повторитель (repeater) – сетевое устройство,
предназначенное для увеличения расстояния сетевого
соединения путем повторения электрического сигнала
«один в один»
Концентратор (hub) – сетевое устройство для
объединения нескольких других устройств в общий
сегмент сети путем повторения электрического сигнала
«один во все»
56

57. Представление информации

Кодирование
потенциальное
1
0
(без возврата к нулю)
импульсное
(с возвратом к нулю)
улучшенное потенциальное
Модуляция
амплитудная (AM – amplitude modulation)
частотная (FM – frequency modulation)
фазовая (PM – phase modulation)
1
1
57

58. Потенциальное кодирование

0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0
U
код
NRZ
0
бит 0 представляется значением U (В)
бит 1 представляется нулевым напряжением (0 В)
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0
U
код
NRZI
0
смена уровня сигнала при передаче бита 1
неизменный уровень сигнала при передаче бита 0
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0
код
AMI
Значимой
Значимой является
является величина
величина
сигнала
сигнала вв течение
течение такта
такта
+U
0
-U
биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В)
биты 1 представляются поочерёдно значениями -U
или +U (В)
Достоинства:
простая реализация
распознаваемость ошибок
малое затухание сигналов
низкая частота (1/2 битовой
скорости)
Недостатки:
отсутствие
самосинхронизации
появление постоянной
составляющей при передаче
длинной последовательности
нулей/единиц
58

59. Импульсное кодирование

Значимым
Значимым является
является не
не
уровень
уровень сигнала
сигнала вв
течение
течение такта,
такта, аа его
его
изменение
изменение за
за такт
такт
Достоинства:
самосинхронизация
отсутствие постоянной
составляющей
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0
U
0
Манчестерский код
каждый такт делится пополам;
бит 0 представляется перепадом вниз (U→0)
бит 1 представляется обратным перепадом
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0
+U
0
-U
Недостатки:
высокая частота
(сопоставима с битовой
скоростью)
биполярный импульсный код
каждый такт делится пополам;
бит 0 представляется перепадом -U→0
бит 1 представляется перепадом +U→0
59

60. Улучшенные потенциальные коды

код 2B1Q (2 binary – 1 quandary)
четыре допустимых уровня сигнала;
каждые 2 бита (2B) кодируются одним из
четырёх уровней сигнала (1Q);
Кодовая
группа
Кодовый
символ
Кодовое
напряжение
00
-3
-2,5 В
01
-1
-0,833 В
10
+3
+2,5 В
11
+1
+0,833 В
01 001 1 0001 1 0
+2,5
+0,833
-0,833
-2,5
Достоинства:
высокая эффективность
2 бит/Гц
Недостатки:
наличие постоянной составляющей требует дополнительной обработки;
сложность реализации (мощность передатчика, чувствительность
приёмника).
60