Gesprächspartner. In öffentlichen Zugangsnetzen ist es in der Regel nicht möglich, jedem Teilnehmerpaar eine eigene physische Kommunikationsleitung zur Verfügung zu stellen, die es jederzeit exklusiv „besitzen“ und nutzen könnte. Daher verwendet das Netzwerk immer eine Methode zum Wechseln von Teilnehmern, die die Aufteilung vorhandener physischer Kanäle zwischen mehreren Kommunikationssitzungen und zwischen Netzwerkteilnehmern gewährleistet.

Vermittlung in städtischen Telefonnetzen

Das städtische Telefonnetz besteht aus einer Reihe von Leitungs- und Stationsstrukturen. Ein Netzwerk mit einer PBX wird als nicht in Zonen unterteilt bezeichnet. Linienförmige Strukturen eines solchen Netzes bestehen lediglich aus Teilnehmeranschlüssen. Die typische Kapazität eines solchen Netzwerks beträgt 8-10.000 Teilnehmer. Bei großen Kapazitäten empfiehlt sich aufgrund einer starken Verlängerung der Übertragungsleitung der Umstieg auf eine regionalisierte Netzstruktur. Dabei wird das Stadtgebiet in Bezirke unterteilt, in denen jeweils eine Bezirks-Telefonzentrale (RATS) errichtet wird, an die Teilnehmer dieses Bezirks angeschlossen sind. Teilnehmer in einem Bereich sind über ein RATS verbunden, und Teilnehmer aus verschiedenen RATS sind über zwei verbunden. RATS werden im allgemeinen Fall nach dem „jeder-zu-jedem“-Prinzip durch Verbindungsleitungen miteinander verbunden. Die Gesamtzahl der Bundles zwischen RATS entspricht der Anzahl von RATS/2. Mit zunehmender Netzwerkkapazität beginnt die Anzahl der Stammleitungen, die PATC nach dem „Jeder-zu-Jeder“-Prinzip miteinander verbinden, stark zuzunehmen, was zu einem übermäßigen Anstieg des Kabelverbrauchs und der Kommunikationskosten führt und daher bei einer Netzwerkkapazität von Bei über 80.000 Teilnehmern kommt ein zusätzlicher Vermittlungsknoten zum Einsatz. In einem solchen Netzwerk erfolgt die Kommunikation zwischen automatischen Telefonzentralen verschiedener Bereiche über eingehende Nachrichtenknoten (INOs), und die Kommunikation innerhalb des eigenen Knotenbereichs (UR) erfolgt nach dem Prinzip „jeder zu jedem“ oder über einen eigenen IMS.

Leitungsvermittlung und Paket sind Methoden zur Lösung des allgemeinen Problems der Datenvermittlung in jeder Netzwerktechnologie. Komplexe technische Lösungen der allgemeinen Vermittlungsaufgaben umfassen in ihrer Gesamtheit die besonderen Probleme von Datenübertragungsnetzen.

Zu den besonderen Problemen von Datennetzen zählen:

• Definieren Sie Abläufe und geeignete Routen.
• Konfigurationsparameter für die Fixierungsroute und Tabellen für Netzwerkgeräte;
• Erkennungsflüsse und Datenübertragung zwischen einer Geräteschnittstelle;
• Multiplexen/Demultiplexen von Streams;
• Trennmedium.

Unter den vielen möglichen Ansätzen zur Lösung des allgemeinen Problems der Teilnehmervermittlung in Netzwerken gibt es zwei grundlegende Ansätze, darunter Kanalvermittlung und Paketvermittlung. Für beide Vermittlungstechniken gibt es traditionelle Anwendungen, zum Beispiel werden Telefonnetze weiterhin mit leitungsvermittelter Technologie aufgebaut und aufgebaut, Computernetze basieren größtenteils auf Paketvermittlungstechnik.

Als Informationsfluss werden in leitungsvermittelten Netzen daher die Daten bezeichnet, die zwischen einem Teilnehmerpaar ausgetauscht werden. Dementsprechend handelt es sich bei der globalen Flussfunktion um ein Paar von Adressen (Telefonnummern), mit denen Teilnehmer miteinander kommunizieren. Ein Merkmal leitungsvermittelter Netzwerke ist das Konzept eines Elementarkanals.

Elementarer Kanal

Elementarkanal (oder Kanal)- ist ein grundlegendes technisches Merkmal des leitungsvermittelten Netzwerks, das innerhalb einer bestimmten Art von Netzwerkdurchsatzwert festgelegt ist. Jede Verbindung im leitungsvermittelten Netzwerk verfügt über die Kapazität eines Mehrkanalelements, das für diesen Netzwerktyp vorgesehen ist.

In herkömmlichen Telefonsystemen beträgt der Wert der Elementarkanalgeschwindigkeit 64 kbit/s, was für hochwertige digitale Sprache ausreichend ist.

Für hochwertige Sprachaufnahmen wird die Frequenz der Schallschwingungen mit einer Amplitudenquantisierung von 8000 Hz (Abtastzeit in 125-ms-Intervallen) verwendet. Um ein Maß für die Amplitude darzustellen, wird am häufigsten ein 8-Bit-Code verwendet, der 256 Tonabstufungen (durch Abtastwerte) vornimmt.

In diesem Fall ist für die Übertragung eines Sprachkanals eine Bandbreite von 64 kbit/s erforderlich:

8000 x 8 = 64000 Bit/s oder 64 kbit/s.

Ein solcher Sprachkanal wird als Elementarkanal digitaler Telefonnetze bezeichnet. Ein Merkmal des leitungsvermittelten Netzwerks besteht darin, dass die Bandbreite jeder Verbindung einer ganzzahligen Anzahl von Elementarkanälen entsprechen muss.

Der zusammengesetzte Kanal

Kommunikation, die durch Schalten (Verbindung) elementarer Kanäle entsteht, genannt a zusammengesetzter Kanal.

Composite-Kanal

Die Eigenschaften des Verbundkanals:

• Der zusammengesetzte Kanal besteht über seine gesamte Länge aus der gleichen Anzahl von Elementarkanälen.
• Der zusammengesetzte Kanal hat über seine gesamte Länge eine konstante und feste Bandbreite.
• Der zusammengesetzte Kanal wird vorübergehend für die Dauer der Sitzung von zwei Abonnenten erstellt.
• Bei der Sitzung werden alle Basiskanäle, die im zusammengesetzten Kanal enthalten sind, ausschließlich den Abonnenten zur Verfügung gestellt, für die der zusammengesetzte Kanal erstellt wurde.
• Während der Kommunikationssitzung können die Teilnehmer Netzwerkdaten mit einer Geschwindigkeit senden, die die Kanalkapazität des Verbunds nicht überschreitet;
• Daten, die in einem zusammengesetzten Kanal empfangen werden, werden dem angerufenen Teilnehmer garantiert ohne Verzögerung, Verluste und mit der gleichen Rate (Quellenrate) zugestellt, unabhängig davon, ob zu diesem Zeitpunkt eine Verbindung im anderen Netzwerk besteht oder nicht;
• Nach dem Ende der Sitzung werden die Basiskanäle, die im entsprechenden Verbundkanal enthalten waren, für frei erklärt und an den Ressourcenpool zurückgegeben, der anderen Benutzern zur Nutzung zugewiesen ist.

Verbindung abgelehnt

Verbindung abgelehnt

Verbindungsanfragen sind nicht immer erfolgreich.

Wenn auf dem Weg zwischen rufendem und gerufenem Teilnehmer keine freien Kanäle vorhanden sind oder der gerufene Basisknoten belegt ist, kommt es zu einer Störung beim Verbindungsaufbau.

Der Vorteil der Leitungsumschaltung

Die Leitungsvermittlungstechnologie zielt darauf ab, die zufälligen Ereignisse im Netzwerk, also einer Technologie, zu minimieren. Um eventuelle Unsicherheiten zu vermeiden, werden viele Arbeiten zum Informationsaustausch im Vorfeld bereits vor Beginn der Datenübermittlung durchgeführt. Erstens für eine bestimmte Adresse die Verfügbarkeit der erforderlichen Basiskanäle vom Absender bis zum Empfänger. Bei Bursty ist dieser Ansatz jedoch wirkungslos, da der Kanal möglicherweise 80 % der Zeit im Leerlauf ist.

Paketvermittlung

Das wichtigste Prinzip der paketvermittelten Netzwerke ist die Übermittlung von Daten über das Netzwerk in Form von strukturell voneinander getrennten Datenstücken, sogenannten Paketen. Jedes Paket verfügt über einen Header, der die Zieladresse und andere unterstützende Informationen (Länge des Datenfelds, eine Prüfsumme usw.) enthält und für die Zustellung des Pakets an den Empfänger verwendet wird.

Die Angabe einer Adresse in jedem Paket ist eines der wichtigsten Merkmale der Paketvermittlungstechnologie, da jedes Paket unabhängig von den anderen Vermittlungspaketen, aus denen der Netzwerkverkehr besteht, verarbeitet werden kann. Zusätzlich zum Titel kann das Paket ein zusätzliches Feld am Ende des Pakets und einen sogenannten Trailer enthalten. Im Trailer wird normalerweise eine Prüfsumme platziert, mit der Sie überprüfen können, ob die Informationen während der Übertragung über das Netzwerk beschädigt wurden oder nicht.

Partitionierung der Daten in Pakete

Die Aufteilung der Daten in Pakete erfolgt in mehreren Schritten. Der Kettensenderknoten generiert Übertragungsdaten, die in gleiche Teile aufgeteilt werden. Danach erfolgt die Bildung eines Pakets durch Hinzufügen des Header-Overheads. Und in der letzten Phase werden die Pakete zu der ursprünglichen Nachricht an den Zielknoten zusammengesetzt.

Partitionierung der Daten in Pakete

Daten als Paket über ein Netzwerk übertragen

Paketübertragungsnetzwerk

Wie in den leitungsvermittelten Netzwerken, den paketvermittelten Netzwerken, wird für jeden der Ströme die Route manuell oder automatisch in den gespeicherten Tabellen für Kommutierungsschalter festgelegt. Pakete, die den Switch erreichen, werden verarbeitet und auf einer bestimmten Route gesendet

Unsicherheit und asynchrone Bewegung von Daten in paketvermittelten Netzwerken stellen besondere Anforderungen an die Switches in solchen Netzwerken.

Der wesentliche Unterschied zwischen einem Paketschalter und den Switches in leitungsvermittelten Netzwerken besteht darin, dass sie über einen internen Pufferspeicher zur Zwischenspeicherung von Paketen verfügen. Switch-Puffer müssen die Datenraten in Kommunikationsverbindungen, die mit ihren Schnittstellen verbunden sind, sowie die Ankunftsrate der Pakete mit ihrer Switch-Geschwindigkeit harmonisieren.

Methoden zum Übertragen von Paketen

Ein Switch kann auf der Grundlage einer von drei Methoden zur Förderung von Paketen arbeiten:

• Datagrammübertragung;
• Übergang zum Aufbau einer logischen Verbindung;
• Übergang zum Aufbau eines virtuellen Kanals.

Datagrammübertragung

Datagrammübertragung Methode, die auf der Förderung voneinander unabhängiger Pakete basiert. Der Paketverarbeitungsprozess wird nur durch die Werte der Parameter, die er trägt, und den aktuellen Zustand des Netzwerks bestimmt. Und jedes einzelne Paketnetzwerk wird als völlig unabhängige Übertragungseinheit betrachtet – Datagramm.

Illustration des Datagramm-Paketprinzips

Übergang zum Aufbau einer logischen Verbindung

Übergang zum Aufbau einer logischen Verbindung

Das Verfahren zur Harmonisierung einiger Parameter des Paketaustauschprozesses zwischen den beiden Endknoten eines Netzwerks wird als Aufbau einer logischen Verbindung bezeichnet. Von den beiden interagierenden Knoten ausgehandelte Optionen, sogenannte logische Verbindungsparameter.

Virtueller Kanal

Virtueller Kanal

Die einzige vorab aufgefüllte feste Route, die Endknoten mit dem paketvermittelten Netzwerk verbindet und als virtueller Kanal (virtuelle Leitung oder virtueller Kanal) bezeichnet wird. Für einen nachhaltigen Informationsfluss werden virtuelle Kanäle gelegt. Um den Datenfluss vom gesamten Verkehrsfluss zu isolieren, wird jedes Paket mit einem speziellen Zeichen gekennzeichnet – einem Etikett. Wie beim Aufbau einer logischen Netzwerkverbindung beginnt der virtuelle Kanal mit der Übermittlung eines speziellen Pakets vom Quellknoten – der Verbindungsanforderung.

Die Tabellenvermittlung in Netzwerken mit virtuellen Kanälen unterscheidet sich von der Vermittlungstabelle in Datagrammnetzwerken. Es enthält nur Einträge, die die virtuellen Kanäle des Switches passieren, und nicht alle möglichen Zieladressen, wie es in Netzwerken mit Datagramm-Übertragungsalgorithmus der Fall ist.

Vergleich leitungsvermittelt und Paket

Kanäle wechseln	Paketvermittlung
Sie müssen zunächst eine Verbindung herstellen	Keine Phase des Verbindungsaufbaus (Datagramm-Methode)
Der Standort ist nur beim Verbindungsaufbau erforderlich	Mit jedem Paket werden Adress- und andere Dienstinformationen übertragen
Das Netzwerk kann eine Verbindung zum Teilnehmer verweigern	Das Netzwerk ist immer bereit, Daten vom Teilnehmer zu empfangen
Garantierte Bandbreite (Bandbreite) für interagierende Abonnenten	Die Netzwerkbandbreite für Benutzer ist unbekannt, Übertragungsverzögerungen sind zufällig
Der Echtzeitverkehr wird ohne Verzögerung übertragen	Bei der Übertragung von stoßartigem Datenverkehr werden Netzwerkressourcen effektiv genutzt
Hohe Übertragungssicherheit	Möglicher Datenverlust durch Pufferüberlauf
Irrationale Nutzung der Kanalkapazität, wodurch die Gesamteffizienz des Netzwerks verringert wird	Automatische dynamische Bandbreitenzuweisung eines physischen Kanals zwischen Teilnehmern

Vorlesung Nr. 8

Eigenschaften von Informationskanälen

Ein Informationskanal kann auch durch drei entsprechende Parameter charakterisiert werden: Nutzungsdauer des Kanals T k, die Bandbreite der vom Kanal übertragenen FrequenzenFk, und der Dynamikbereich des KanalsDkCharakterisiert seine Fähigkeit, verschiedene Signalpegel zu übertragen.

Die Menge wird aufgerufen Kapazität Kanal.

Eine unverzerrte Signalübertragung ist nur dann möglich, wenn die Signalmenge in die Kanalkapazität „passt“.

Somit, Allgemeinzustand Die Zuordnung des Signals zum Informationsübertragungskanal wird durch die Beziehung bestimmt

Die Beziehung drückt jedoch eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für die Anpassung des Signals an den Kanal aus. Eine ausreichende Bedingung ist die Übereinstimmung aller Parameter:

Für einen Informationskanal werden folgende Konzepte verwendet: Informationseingabegeschwindigkeit, Informationsübertragungsgeschwindigkeit und Kanalkapazität.

Unter der Geschwindigkeit der Informationseingabe (Informationsfluss) ICH ( X ) Verstehen Sie die durchschnittliche Menge an Informationen, die pro Zeiteinheit von einer Nachrichtenquelle in einen Informationskanal eingegeben werden. Dieses Merkmal der Nachrichtenquelle wird nur durch die statistischen Eigenschaften der Nachrichten bestimmt.

Informationsübertragungsrate ICH ( Z , Y ) – die durchschnittliche Informationsmenge, die pro Zeiteinheit über einen Kanal übertragen wird. Sie hängt von den statistischen Eigenschaften des übertragenen Signals und von den Eigenschaften des Kanals ab.

Bandbreite C – die höchste theoretisch erreichbare Informationsübertragungsrate für einen bestimmten Kanal. Dies ist eine Eigenschaft des Kanals und hängt nicht von der Signalstatistik ab.

Die Kapazität des Informationskanals wird durch zwei Parameter bestimmt: Bittiefe und Frequenz. Es ist proportional zu ihrem Produkt.

Bittiefe ist die maximale Informationsmenge, die gleichzeitig in einem Kanal platziert werden kann.

Frequenz zeigt an, wie oft Informationen innerhalb einer Zeiteinheit in einem Kanal platziert werden können.

Die Kapazität des Mailkanals ist enorm. So können Sie beispielsweise beim Versenden einer Laserdisk per Post gleichzeitig mehr als 600 MB an Informationen im Kanal platzieren. Gleichzeitig ist die Häufigkeit des Postkanals sehr gering – die Post wird höchstens fünfmal am Tag aus den Postfächern entnommen.

Der Telefoninformationskanal ist ein Bit: Gleichzeitig kann über die Telefonleitung entweder eine Einheit (Strom, Impuls) oder eine Null gesendet werden. Die Frequenz dieses Kanals kann Zehntausende bis Hunderttausende Zyklen pro Sekunde erreichen. Diese Eigenschaft des Telefonnetzes ermöglicht die Nutzung für die Kommunikation zwischen Computern.

Um den Informationskanal möglichst effektiv zu nutzen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Informationsübertragungsgeschwindigkeit möglichst nahe an der Kanalkapazität liegt. Gleichzeitig sollte die Geschwindigkeit der Informationseingabe die Kanalkapazität nicht überschreiten, da sonst nicht alle Informationen über den Kanal übertragen werden.

Dies ist die Hauptvoraussetzung für die dynamische Koordination der Nachrichtenquelle und des Informationskanals.

Eines der Hauptthemen in der Theorie der Informationsübertragung ist die Bestimmung der Abhängigkeit der Geschwindigkeit und Kapazität der Informationsübertragung von Kanalparametern und Eigenschaften von Signalen und Interferenzen. Diese Fragen wurden zuerst von K. Shannon eingehend untersucht.

1. Methoden zur Erhöhung der Störfestigkeit

Grundlage aller Methoden zur Erhöhung der Störfestigkeit von Informationssystemen ist die Nutzung bestimmter Unterschiede zwischen Nutzsignal und Störsignal. Um Störungen zu bekämpfen, sind daher a priori Informationen über die Eigenschaften der Störung und des Signals erforderlich.

Derzeit sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, die Störfestigkeit von Systemen zu erhöhen. Es ist zweckmäßig, diese Methoden in zwei Gruppen zu unterteilen.

ICHGruppe – basierend auf der Wahl der Nachrichtenübertragungsmethode.

IIGruppe – verbunden mit der Konstruktion rauschresistenter Empfänger.

Eine einfache und anwendbare Möglichkeit zur Erhöhung der Störfestigkeit ist Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses durch Erhöhung der Sendeleistung. Diese Methode ist jedoch möglicherweise wirtschaftlich nicht rentabel, da sie mit einem erheblichen Anstieg der Komplexität und Kosten der Ausrüstung verbunden ist. Darüber hinaus geht mit einer Erhöhung der Sendeleistung eine Erhöhung der Störwirkung eines bestimmten Kanals auf andere einher.

Eine wichtige Möglichkeit zur Erhöhung der Störfestigkeit der kontinuierlichen Signalübertragung ist rationale Wahl der Modulationsart Signale. Durch den Einsatz von Modulationsarten, die eine deutliche Erweiterung des Signalfrequenzbandes bewirken, kann eine deutliche Erhöhung der Störfestigkeit der Übertragung erreicht werden.

Eine radikale Möglichkeit, die Störfestigkeit der diskreten Signalübertragung zu erhöhen, ist die Verwendung spezielle Anti-Jamming-Codes . In diesem Fall gibt es zwei Möglichkeiten, die Störfestigkeit von Codes zu erhöhen:

1. Auswahl von Übertragungsmethoden, die eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Codebeschädigung bieten;

2. Verbesserung der Korrektureigenschaften von Codekombinationen. Dieser Weg ist mit der Verwendung von Codes verbunden, die es ermöglichen, Verzerrungen in Codekombinationen zu erkennen und zu beseitigen. Dieses Codierungsverfahren ist mit der Einführung zusätzlicher, redundanter Symbole in den Code verbunden, was mit einer Erhöhung der Übertragungszeit bzw. Übertragungsfrequenz von Codesymbolen einhergeht.

Eine erhöhte Immunität gegen Übertragungsstörungen kann auch durch die erneute Übertragung derselben Nachricht erreicht werden. Auf der Empfangsseite werden die empfangenen Nachrichten verglichen und diejenigen mit den meisten Übereinstimmungen als wahr akzeptiert. Um Unsicherheiten bei der Verarbeitung empfangener Informationen auszuschließen und eine Auswahl nach dem Mehrheitskriterium sicherzustellen, muss die Nachricht mindestens dreimal wiederholt werden. Diese Methode zur Erhöhung der Störfestigkeit ist mit einer Verlängerung der Übertragungszeit verbunden.

Systeme mit wiederholter Übertragung diskreter Informationen werden in Systeme mit Gruppensummierung, bei denen der Vergleich durch Codekombinationen erfolgt, und Systeme mit zeichenweiser Summierung, bei denen der Vergleich durch Symbole von Codekombinationen erfolgt, unterteilt. Das zeichenweise Scannen ist effizienter als die Gruppenprüfung.

Ein Systemtyp, bei dem eine erhöhte Störfestigkeit durch Erhöhung der Übertragungszeit erreicht wird, sind Systeme mit Rückmeldung. Kommt es zu Verzerrungen in den übertragenen Nachrichten, sorgen über den Rückkanal eintreffende Informationen dafür, dass die Übertragung wiederholt wird. Das Vorhandensein eines Rückkanals führt zu einer Komplexität des Systems. Anders als bei Systemen mit Sendewiederholung kommt es bei Systemen mit Rückkopplung jedoch nur dann zu einer Sendewiederholung, wenn Verzerrungen im Sendesignal erkannt werden, d. h. Die Redundanz scheint insgesamt geringer zu sein.

Rauschresistenter Empfang besteht darin, Redundanz sowie a priori Informationen über Signale und Störungen zu nutzen, um das Empfangsproblem optimal zu lösen: ein Signal erkennen, Signale unterscheiden oder Nachrichten wiederherstellen. Derzeit wird der Apparat der statistischen Entscheidungstheorie häufig zur Synthese optimaler Empfänger verwendet.

Empfängerfehler nehmen mit zunehmendem Signal-Rausch-Verhältnis am Empfängereingang ab. Dabei wird das Empfangssignal häufig vorverarbeitet, um das Verhältnis von Nutzanteil zu Störanteil zu erhöhen. Zu diesen Methoden der Signalvorverarbeitung gehören die SHOW-Methode (eine Kombination aus einem Breitbandverstärker, einem Begrenzer und einem Schmalbandverstärker), die Signalauswahl nach Dauer, die Interferenzkompensationsmethode, die Filtermethode, die Korrelationsmethode, die Akkumulationsmethode usw.

2. Moderne technische Mittel zum Datenaustausch und Kanalbildungsgeräte

Der Empfänger kann ein Computer, ein Terminal oder ein digitales Gerät sein.

Um die Übertragung von Informationen vom Computer zur Kommunikation sicherzustellen

Dabei kann es sich um eine Datenbankdatei, eine Tabelle, eine Antwort auf eine Anfrage, einen Text oder ein Bild handeln.

Zur Übermittlung von Nachrichten in Computernetzwerken werden verschiedene Arten von Kommunikationskanälen verwendet. Am gebräuchlichsten sind dedizierte Telefonkanäle und spezielle Kanäle zur Übertragung digitaler Informationen. Es werden auch Funkkanäle und Satellitenkommunikationskanäle verwendet.

Eine Ausnahme bilden hier LANs, bei denen als Übertragungsmedium Twisted-Pair-Leitungen, Koaxialkabel und Glasfaserkabel zum Einsatz kommen.

Um die Übertragung von Informationen von einem Computer in die Kommunikationsumgebung sicherzustellen, ist es notwendig, die Signale der internen Schnittstelle des Computers mit den Parametern der über Kommunikationskanäle übertragenen Signale zu koordinieren. In diesem Fall muss sowohl ein physikalischer Abgleich (Form, Amplitude und Dauer des Signals) als auch ein Code-Abgleich durchgeführt werden.

Als technische Geräte werden Geräte bezeichnet, die die Funktion haben, einen Computer mit Kommunikationskanälen zu verbinden Adapter oder Netzwerkadapter. Ein Adapter ermöglicht die Kopplung mit einem Computer über einen Kommunikationskanal. Neben Einkanal-Adaptern kommen auch Mehrkanal-Geräte zum Einsatz – Datenübertragungsmultiplexer oder einfach Multiplexer.

Datenübertragungsmultiplexer – ein Gerät zur Verbindung eines Computers mit mehreren Kommunikationskanälen.

Datenübertragungsmultiplexer wurden in Televerarbeitungssystemen eingesetzt – der erste Schritt zur Schaffung von Computernetzwerken. Später, mit dem Aufkommen von Netzwerken mit komplexen Konfigurationen und einer großen Anzahl von Teilnehmersystemen, begann man, spezielle Kommunikationsprozessoren zur Implementierung von Schnittstellenfunktionen zu verwenden.

Wie bereits erwähnt, ist es zur Übertragung digitaler Informationen über einen Kommunikationskanal erforderlich, einen Bitstrom in analoge Kanäle umzuwandeln, und beim Empfang von Informationen von einem Kommunikationskanal an einen Computer den umgekehrten Vorgang auszuführen – analoge Signale in a umzuwandeln Bitstrom, den der Computer verarbeiten kann. Solche Transformationen werden von einem speziellen Gerät durchgeführt - Modem.

Modem– ein Gerät, das eine Modulation und Demodulation von Informationssignalen durchführt, wenn diese von einem Computer auf einen Kommunikationskanal übertragen werden und wenn sie von einem Kommunikationskanal in einen Computer empfangen werden.

Die teuerste Komponente eines Computernetzwerks ist der Kommunikationskanal. Daher versuchen sie beim Aufbau mehrerer Computernetzwerke Kommunikationskanäle einzusparen, indem sie mehrere interne Kommunikationskanäle auf einen externen umschalten. Um Schaltfunktionen auszuführen, werden spezielle Geräte verwendet - Hubs.

Nabe– ein Gerät, das durch Frequenzteilung mehrere Kommunikationskanäle zu einem zusammenschaltet.

In einem LAN, in dem das physische Übertragungsmedium ein Kabel begrenzter Länge ist, werden spezielle Geräte verwendet, um die Länge des Netzwerks zu erhöhen – Repeater.

Verstärker– ein Gerät, das die Beibehaltung der Form und Amplitude des Signals gewährleistet, wenn es über eine größere Distanz übertragen wird, als diese Art von physikalischem Übertragungsmedium bietet.

Es gibt lokale und entfernte Repeater. Lokal Mit Repeatern können Sie Netzwerkfragmente verbinden, die sich in einer Entfernung von bis zu 50 m befinden, und Fernbedienung– bis 2000 m.

Die häufigsten Arten von Netzwerktopologien:

Lineares Netzwerk. Enthält nur zwei Endknoten, beliebig viele Zwischenknoten und hat nur einen Pfad zwischen zwei beliebigen Knoten.

Ringnetzwerk. Ein Netzwerk, in dem mit jedem Knoten zwei und nur zwei Zweige verbunden sind.

Baumnetzwerk. Ein Netzwerk, das mehr als zwei Endknoten und mindestens zwei Zwischenknoten enthält und in dem es nur einen Pfad zwischen den beiden Knoten gibt.

Sternennetzwerk. Ein Netzwerk, in dem es nur einen Zwischenknoten gibt.

Mesh-Netzwerk. Ein Netzwerk, das mindestens zwei Knoten enthält, zwischen denen zwei oder mehr Pfade bestehen.

Vollständig verbundenes Netzwerk. Ein Netzwerk, in dem es eine Verzweigung zwischen zwei beliebigen Knoten gibt. Das wichtigste Merkmal eines Computernetzwerks ist seine Architektur.

Netzwerkarchitektur - Dies ist die implementierte Struktur des Datenübertragungsnetzes, die es definiert Topologie, Gerätezusammensetzung Und Regeln für ihre Interaktion online. Im Rahmen der Netzwerkarchitektur werden Fragen der Informationskodierung, ihrer Adressierung und Übertragung, der Nachrichtenflusskontrolle, der Fehlerkontrolle und der Analyse des Netzwerkbetriebs in Notsituationen und bei Leistungsverschlechterungen berücksichtigt.

Die gängigsten Architekturen:

• Ethernet(Englisch) Äther- Rundfunk) - Rundfunknetz. Das bedeutet, dass alle Stationen im Netzwerk alle Nachrichten empfangen können. Topologie – linear oder sternförmig. Datenübertragungsgeschwindigkeit 10 oder 100 Mbit/s.
• Arcnet (Angeschlossenes Ressourcen-Computernetzwerk- Computernetzwerk verbundener Ressourcen) - Rundfunknetzwerk. Physikalische Topologie – Baum. Datenübertragungsrate 2,5 Mbit/s.
• Token-Ring(Relay-Ring-Netzwerk, Token-Passing-Netzwerk) – ein Ringnetzwerk, bei dem das Prinzip der Datenübertragung darauf basiert, dass jeder Ringknoten auf das Eintreffen einer kurzen, eindeutigen Bitfolge wartet – Marker- von einem benachbarten vorherigen Knoten. Das Eintreffen des Tokens zeigt an, dass es möglich ist, eine Nachricht von diesem Knoten weiter entlang des Flusses zu übertragen. Datenübertragungsgeschwindigkeit 4 oder 16 Mbit/s.
• FDDI (Glasfaserverteilte Datenschnittstelle) - Netzwerkarchitektur für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über Glasfaserleitungen. Übertragungsgeschwindigkeit - 100 Mbit/s. Topologie – Doppelring oder gemischt (einschließlich Stern- oder Baum-Subnetze). Die maximale Anzahl von Stationen im Netzwerk beträgt 1000. Sehr hohe Ausrüstungskosten.
• Geldautomat (asynchroner Übertragungsmodus) – eine vielversprechende, aber sehr teure Architektur, die die Übertragung digitaler Daten, Videoinformationen und Sprache über dieselben Leitungen gewährleistet. Übertragungsgeschwindigkeit bis zu 2,5 Gbit/s. Optische Kommunikationsleitungen.

Computernetzwerk-Hardware.

1.Computer;

2. Geräte zur Verbindung eines Computers mit einem Kommunikationskanal;

3. Kommunikationskanäle

4. Geräte, die Kommunikationskanäle verbinden (schalten).

5. Geräte, die lokale Netzwerke verbinden.

Geräte zum Anschließen eines Computers an einen Kommunikationskanal

Um die Übertragung von Informationen von einem Computer in die Kommunikationsumgebung sicherzustellen, ist es notwendig, die Signale der internen Schnittstelle des Computers mit den Parametern der über Kommunikationskanäle übertragenen Signale zu koordinieren.

• Ein technisches Gerät, das die Funktion übernimmt, einen Computer mit einem Kommunikationskanal zu koppeln, wird genannt Adapter , oder Netzwerkadapter. Ein Adapter ermöglicht die Kopplung mit einem Computer über einen Kommunikationskanal.
• Neben einkanaligen Adaptern kommen auch mehrkanalige Schnittstellengeräte – Multiplexer – zum Einsatz. Multiplexer – Hierbei handelt es sich um ein Gerät zur Verbindung elektronischer Geräte mit mehreren Kommunikationskanälen.
• Um digitale Informationen zu übertragen, muss der Bitstrom in ein analoges Signal umgewandelt werden. Führen Sie beim Empfang die umgekehrte Transformation durch. Das Modem führt solche Konvertierungen durch. Modem – ein Gerät, das Informationssignale moduliert und demoduliert, wenn sie von einem Computer an einen Kommunikationskanal übertragen und von einem Kommunikationskanal an einen Computer empfangen werden.

Netzwerkkabel

• (koaxial , bestehend aus zwei voneinander isolierten konzentrischen Leitern, von denen der äußere das Aussehen einer Röhre hat;
• Glasfaser ;
• Kabel an verdrillte Paare gebildet aus zwei miteinander verflochtenen Drähten usw.).

Geräte, die Kommunikationskanäle verbinden (schalten).

Die teuerste Komponente des Flugzeugs ist der Kommunikationskanal. Daher versuchen sie beim Aufbau von Computernetzwerken Kommunikationskanäle einzusparen, indem sie mehrere interne Kommunikationskanäle auf einen externen umschalten. Um die Schaltfunktion auszuführen, werden spezielle Geräte verwendet – Hubs.

• Hubs (Hubs) Und Hubs wechseln (Schalter) erweitern die topologischen, funktionalen und Geschwindigkeitsfähigkeiten von Computernetzwerken. Ein Hub mit einer Reihe verschiedener Porttypen ermöglicht dies Kombinieren Sie Netzwerksegmente mit unterschiedlichen Kabelsystemen . An den Hub-Port können Sie entweder einen separaten Netzwerkknoten oder einen weiteren Hub oder ein Kabelsegment anschließen.
• In einem LAN, in dem das Übertragungsmedium ein Kabel begrenzter Länge ist, werden spezielle Geräte – Repeater – verwendet, um die Länge des Netzwerks zu erhöhen. Verstärker – ein Gerät, das die Beibehaltung der Form und Amplitude des Signals gewährleistet, wenn es über eine größere Distanz übertragen wird, als diese Art von physikalischem Übertragungsmedium bietet. Ein lokaler Repeater verbindet Netzwerkfragmente bis zu 50 m und ein Remote-Repeater bis zu 2000 m.

Verbindungen lokale Netzwerke

Zur Verbindung lokaler Netzwerke werden folgende Geräte verwendet, die sich in Zweck und Leistungsfähigkeit unterscheiden:

· Brücke (Englisch) Brücke) – verbindet zwei lokale Netzwerke. Überträgt Daten zwischen Netzwerken in Paketform, ohne dass Änderungen daran vorgenommen werden. Brücken können Pakete filtern Dadurch wird das gesamte Netzwerk vor lokalen Datenflüssen geschützt und nur Daten durchgelassen, die für andere Netzwerksegmente bestimmt sind.

· Router (Englisch) Router) verbindet Netzwerke mit einem gemeinsamen Protokoll effizienter als eine Bridge. Es ermöglicht beispielsweise die Aufteilung großer Nachrichten in kleinere Teile und gewährleistet so das Zusammenspiel lokaler Netzwerke mit unterschiedlichen Paketgrößen.

Ein Router kann Pakete an eine bestimmte Adresse weiterleiten (Bridges filtern nur unnötige Pakete heraus), den besten Pfad für das Paket auswählen und vieles mehr. Je schwieriger und mehr Netzwerk, desto größer ist der Nutzen durch den Einsatz von Routern.

· Bridge-Router (Englisch) Brouter) ist ein Bridge/Router-Hybrid, der nach Möglichkeit zunächst versucht, das Routing durchzuführen, und dann in den Bridge-Modus wechselt, wenn dies fehlschlägt.

· Tor (Englisch) Tor) wird im Gegensatz zu einer Brücke in Fällen verwendet, in denen die verbundenen Netzwerke dies haben verschiedene Netzwerkprotokolle . Eine Nachricht von einem Netzwerk, die am Gateway ankommt, wird in eine andere Nachricht umgewandelt, die den Anforderungen des nächsten Netzwerks entspricht. Somit verbinden Gateways Netzwerke nicht einfach nur, sondern ermöglichen ihnen den Betrieb als ein einziges Netzwerk.

Netzwerkprotokolle

Einzelne Abschnitte des Internets sind Netzwerke unterschiedlicher Architektur, die über Router miteinander kommunizieren. Die übertragenen Daten werden in kleine Teile, sogenannte Pakete, aufgeteilt. Jedes Paket bewegt sich unabhängig von anderen Paketen durch das Netzwerk.

Überwinden Schnittstelleninkompatibilität Einzelne Computer entwickeln spezielle Standards, sogenannte Kommunikationsprotokolle.

Kommunikationsprotokoll ist ein vereinbarter Satz spezifischer Regeln für den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Datenübertragungsgeräten. Es gibt Protokolle für Übertragungsgeschwindigkeit, Datenformate, Fehlerkontrolle usw.

Netzwerke im Internet können unbegrenzt miteinander kommutieren (d. h. kommunizieren), da alle an der Datenübertragung beteiligten Computer ein einziges Kommunikationsprotokoll verwenden, TCP/IP (sprich „TCP/IP“).

Bei TCP/IP handelt es sich eigentlich um zwei verschiedene Protokolle, die unterschiedliche Aspekte der Datenübertragung in einem Netzwerk definieren:

• TCP (Transmission Control Protocol) – ein Protokoll zur Steuerung der Datenübertragung, das die automatische Neuübertragung fehlerhafter Pakete nutzt; Dieses Protokoll ist dafür verantwortlich, die übertragenen Informationen in Pakete aufzuteilen und Informationen aus den Paketen des Empfängers korrekt wiederherzustellen.
• IP (Internet Protocol) ist ein Internetworking-Protokoll, das für die Adressierung eines Pakets verantwortlich ist und es ihm ermöglicht, auf seinem Weg zu seinem endgültigen Ziel mehrere Netzwerke zu passieren.

Das Schema zur Übertragung von Informationen über das TCP/IP-Protokoll ist wie folgt: Das TCP-Protokoll unterteilt Informationen in Pakete und nummeriert alle Pakete; Anschließend werden alle Pakete mithilfe des IP-Protokolls an den Empfänger übertragen, wo mithilfe des TCP-Protokolls überprüft wird, ob alle Pakete empfangen wurden. Nachdem alle Pakete empfangen wurden, ordnet das TCP-Protokoll sie in die richtige Reihenfolge und fügt sie zu einem Ganzen zusammen.

Wir haben oben mit Ihnen besprochen, dass das Internet aus einer großen Anzahl von Computern besteht, von denen einige nur vorübergehend eine Verbindung herstellen können, während andere über eine permanente Netzwerk-IP-Adresse (Host) verfügen. Der Unterschied zwischen dem Netzwerk und Weltweites Netz ist, dass der Ausgangspunkt nur derjenige ist, auf dem ein spezielles Programm zur Unterstützung des WWW-Servers installiert ist. Am häufigsten wird ein solcher Computer als „Server“ bezeichnet.

Wie findet ein Paket seinen Empfänger??

Jeder mit dem Internet verbundene Computer verfügt über zwei gleichwertige eindeutige Adressen: eine digitale IP-Adresse und eine symbolische Domänenadresse. Die Adressvergabe erfolgt nach folgendem Schema: Die internationale Organisation Network Information Center vergibt Adressgruppen an die Besitzer lokaler Netzwerke, diese verteilen nach eigenem Ermessen konkrete Adressen.

Die IP-Adresse eines Computers ist 4 Byte lang. Typischerweise definieren das erste und zweite Byte die Netzwerkadresse, das dritte Byte die Subnetzadresse und das vierte Byte die Adresse des Computers im Subnetz. Der Einfachheit halber wird die IP-Adresse als vier Zahlen mit Werten von 0 bis 255 geschrieben, die durch Punkte getrennt sind, zum Beispiel: 145.37.5.150. Netzwerkadresse - 145.37; Subnetzadresse - 5; Die Computeradresse im Subnetz ist 150.

Internet

Um die Übertragung von Informationen von einem Computer in die Kommunikationsumgebung sicherzustellen, ist es notwendig, die Signale der internen Schnittstelle des Computers mit den Parametern der über Kommunikationskanäle übertragenen Signale zu koordinieren. In diesem Fall muss sowohl ein physikalischer Abgleich (Form, Amplitude und Dauer des Signals) als auch ein Code-Abgleich durchgeführt werden.

Als technische Geräte werden Geräte bezeichnet, die die Funktion haben, einen Computer mit Kommunikationskanälen zu verbinden Adanter oder Netzwerkadapter. Ein Adapter ermöglicht die Kopplung mit einem Computer über einen Kommunikationskanal.

Neben Einkanal-Adaptern kommen auch Mehrkanal-Geräte zum Einsatz – Datenübertragungsmultiplexer oder einfach Multiplexer.

Datenübertragungsmultiplexer– ein Gerät zur Verbindung eines Computers mit mehreren Kommunikationskanälen.

Datenübertragungsmultiplexer wurden in Televerarbeitungssystemen eingesetzt – der erste Schritt zur Schaffung von Computernetzwerken. Später, mit dem Aufkommen von Netzwerken mit komplexen Konfigurationen und einer großen Anzahl von Teilnehmersystemen, begann man, spezielle Kommunikationsprozessoren zur Implementierung von Schnittstellenfunktionen zu verwenden.

Wie bereits erwähnt, ist es zum Übertragen digitaler Informationen über einen Kommunikationskanal erforderlich, einen Bitstrom in analoge Signale umzuwandeln, und beim Empfang von Informationen von einem Kommunikationskanal an einen Computer den umgekehrten Vorgang auszuführen – analoge Signale in einen Strom umzuwandeln Bits, die der Computer verarbeiten kann. Solche Transformationen werden von einem speziellen Gerät durchgeführt - Modem.

Modem– ein Gerät, das Informationssignale moduliert und demoduliert, wenn sie von einem Computer an einen Kommunikationskanal übertragen und von einem Kommunikationskanal an einen Computer empfangen werden.

Die teuerste Komponente eines Computernetzwerks ist der Kommunikationskanal. Daher versuchen sie beim Aufbau mehrerer Computernetzwerke Kommunikationskanäle einzusparen, indem sie mehrere interne Kommunikationskanäle auf einen externen umschalten. Um Schaltfunktionen auszuführen, werden spezielle Geräte verwendet - Hubs.

Nabe– ein Gerät, das durch Frequenzteilung mehrere Kommunikationskanäle zu einem zusammenschaltet.

In einem LAN, in dem das physische Übertragungsmedium ein Kabel begrenzter Länge ist, werden spezielle Geräte verwendet, um die Länge des Netzwerks zu erhöhen – Repeater.

Verstärker– ein Gerät, das die Beibehaltung der Form und Amplitude des Signals gewährleistet, wenn es über eine größere Distanz übertragen wird, als diese Art von physikalischem Übertragungsmedium bietet.

Es gibt lokale und entfernte Repeater. Lokal Mit Repeatern können Sie Netzwerkfragmente verbinden, die sich in einer Entfernung von bis zu 50 m befinden, und Fernbedienung– bis 2000 m.

Listen und definieren Sie die Eigenschaften eines Kommunikationsnetzwerks (Datenübertragungsgeschwindigkeit, Kommunikationskanalkapazität usw.). Warum ist der Durchsatz möglicherweise geringer als die Datenübertragungsrate? Wofür werden Servicebits verwendet? Wie zuverlässig sind die übermittelten Informationen?

Zur Beurteilung der Qualität eines Kommunikationsnetzes können Sie folgende Merkmale heranziehen:

§ Datenübertragungsgeschwindigkeit über den Kommunikationskanal;

§ Kapazität des Kommunikationskanals;

§ Zuverlässigkeit der Informationsübertragung;

§ Zuverlässigkeit des Kommunikationskanals und der Modems.

Datenübertragungsrateüber einen Kommunikationskanal wird anhand der Anzahl der Informationsbits gemessen, die pro Zeiteinheit – einer Sekunde – übertragen werden.

Erinnern! Die Einheit der Datenübertragungsgeschwindigkeit ist Bits pro Sekunde.

Notiz. Die am häufigsten verwendete Einheit zur Geschwindigkeitsmessung ist Baud. Baud ist die Anzahl der Zustandsänderungen des Übertragungsmediums pro Sekunde. Da jede Zustandsänderung mehreren Datenbits entsprechen kann, kann die tatsächliche Bit-pro-Sekunde-Rate höher sein als die Baudrate.

Die Datenübertragungsgeschwindigkeit hängt von der Art und Qualität des Kommunikationskanals, der Art der verwendeten Modems und der verwendeten Synchronisationsmethode ab.

Daher beträgt der Geschwindigkeitsbereich für asynchrone Modems und einen Telefonkommunikationskanal 300 bis 9600 Bit/s und für synchrone Modems 1200 bis 19200 Bit/s.

Für Benutzer von Computernetzwerken kommt es nicht auf abstrakte Bits pro Sekunde an, sondern auf Informationen, deren Maßeinheit Bytes oder Zeichen sind. Eine praktischere Eigenschaft eines Kanals ist daher seine Durchsatz, Dies wird anhand der Anzahl der pro Zeiteinheit über den Kanal übertragenen Zeichen geschätzt - eine Sekunde. In diesem Fall sind alle Dienstzeichen in der Nachricht enthalten. Der theoretische Durchsatz wird durch die Datenübertragungsrate bestimmt. Der tatsächliche Durchsatz hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter der Übertragungsmethode, der Qualität des Kommunikationskanals, seinen Betriebsbedingungen und der Nachrichtenstruktur.

Erinnern! Die Maßeinheit für die Kommunikationskanalkapazität ist Ziffer pro Sekunde.

Ein wesentliches Merkmal jedes Netzwerkkommunikationssystems ist Zuverlässigkeitübermittelte Informationen. Da auf der Grundlage der Verarbeitung von Informationen über den Zustand des Kontrollobjekts Entscheidungen über den einen oder anderen Prozessverlauf getroffen werden, kann das Schicksal des Objekts letztendlich von der Zuverlässigkeit der Informationen abhängen. Die Zuverlässigkeit der Informationsübertragung wird als Verhältnis der Anzahl fehlerhaft übertragener Zeichen zur Gesamtzahl übertragener Zeichen beurteilt. Das erforderliche Maß an Zuverlässigkeit muss sowohl von der Ausrüstung als auch vom Kommunikationskanal bereitgestellt werden. Es ist unangemessen, teure Geräte zu verwenden, wenn der Kommunikationskanal nicht die erforderlichen Anforderungen an die Zuverlässigkeit erfüllt.

Erinnern! Maßeinheit für die Zuverlässigkeit: Anzahl der Fehler pro Vorzeichen – Fehler/Vorzeichen.

Für Computernetzwerke sollte dieser Indikator innerhalb von 10 -6 –10 -7 Fehlern/Vorzeichen liegen, d. h. Pro Million übertragener Zeichen oder pro zehn Millionen übertragener Zeichen ist ein Fehler zulässig.

Endlich, Zuverlässigkeit Der Zustand eines Kommunikationssystems wird entweder durch den Anteil der Zeit in gutem Zustand an der Gesamtbetriebszeit oder durch die durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen bestimmt. Mit dem zweiten Merkmal können Sie die Zuverlässigkeit des Systems besser beurteilen.

Erinnern! Maßeinheit für die Zuverlässigkeit: durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen – Stunde.

Bei Computernetzwerken muss die mittlere Zeitspanne zwischen Ausfällen recht groß sein und mindestens mehrere tausend Stunden betragen.

Was ist digitale (schmalbandige) Datenübertragung? Was ist breitbandige (analoge) Datenübertragung? Was sind die Vor- und Nachteile jedes einzelnen? Was ist ein Adapter? Welche Möglichkeiten gibt es, digitale Informationen über einen analogen Kanal zu übertragen? Listen Sie die verschiedenen Modulationsarten auf und erläutern Sie sie jeweils (mit erklärenden Bildern und Beispielen).

Es gibt zwei Hauptdatenübertragungstechnologien:

Breitbandübertragung (analog)

Schmalbandübertragung (für digitale Signale)

Die Breitbandübertragung basiert auf der Nutzung ständig wechselnder Wellen zur Übertragung von Informationen über einen Kommunikationskanal. Sie werden üblicherweise als Sinusfunktion dargestellt und daher als Sinuswelle bezeichnet.

Es kann durch die folgenden Parameter beschrieben werden:

Frequenz – stellt eine Folge von Übergängen dar, die einen Zyklus bilden (Mittelpunkt, oberes Extremum, Mittelpunkt, unteres Extremum, Mittelpunkt). Die Anzahl solcher Zyklen pro Sekunde wird als Frequenz der Sinuswelle bezeichnet. Gemessen in Zyklen pro Sekunde oder Hertz.

Amplitude – stellt den relativen Abstand zwischen den Extrema der Welle dar.

Die Phase einer einzelnen Sinuswelle wird relativ zu einer anderen Sinuswelle (der Referenz) gemessen und als Winkelverschiebung zwischen den beiden Wellen ausgedrückt. Der Ausdruck „zwei Sinuswellen sind um 180 Grad phasenverschoben“ bedeutet, dass im selben Moment eine der Wellen ihr maximales Extremum und die andere ihr Minimum erreicht.

Schmalbandübertragung:

Polarkodierung. Basierend auf der Verwendung diskreter Zustände eines Kommunikationskanals zur Übertragung von Informationen über diesen. Diese diskreten Zustände werden normalerweise als eine Art Impuls (normalerweise Spannungen) dargestellt und als Rechteckwelle bezeichnet. Es wurden viele digitale Signaldarstellungs- oder digitale Kodierungsschemata entwickelt. Eine digitale Eins wird durch eine Spannung von +12 V dargestellt, eine digitale Null wird durch eine Spannung von -12 V dargestellt.

Unipolare Kodierung.

bipolare Kodierung (Rückkehr auf Null). Digitale Nullen werden durch fehlende Spannung dargestellt, digitale Einsen durch vorzeichenerzeugende 3-Volt-Impulse.

Potenzielle Codierung – der Signalpegel zu bestimmten Zeitpunkten ist aussagekräftig.

Stromkodierung – Das Vorhandensein oder Fehlen von Strom in der Leitung ist informativ.

Netzwerke nutzen potenzielle Codierung.

Wenn digitale Daten über eine analoge Übertragungsleitung übertragen werden müssen, ist ein Mechanismus erforderlich, der die digitalen Daten in Form einer Sinuswelle darstellt, um das Vorhandensein von Einsen und Nullen anzuzeigen.

Wenn eine Amplitudenmanipulation durchgeführt wird, handelt es sich um eine Amplitudenmodulation.

Frequenz – Frequenzmodulation.

Phase - Phasenmodulation.

Wechselstrom wird zur Datenübertragung verwendet, insbesondere über Telefonleitungen. Ein kontinuierliches Signal mit einer Frequenz zwischen 1000 und 2000 Hz wird als Sinuswellen-Trägerfrequenz bezeichnet.

Zur Übertragung von Informationen können Amplitude, Frequenz und Phase des Trägers verändert (moduliert) werden.

Bei der Amplitudenmodulation werden 2 unterschiedliche Signalamplituden verwendet, entsprechend den Werten 0 und 1 (Abb. B. Die Amplitude ist entweder Null oder ungleich Null).

Bei der Frequenzmodulation werden mehrere unterschiedliche Frequenzen zur Übertragung eines digitalen Signals verwendet (Abbildung B).

Bei der einfachsten Phasenmodulation wird in bestimmten Zeitabständen eine Phasenverschiebung der Trägerfrequenz um 180 Grad angelegt (Abb. D). Die beiden Zustände werden durch das Vorhandensein oder Fehlen einer Phasenverschiebung an der Grenze jedes Bits codiert.

Ein Gerät, das einen seriellen Bitstrom empfängt und ihn in ein durch eine oder mehrere der oben genannten Methoden moduliertes Ausgangssignal umwandelt und auch inverse Umwandlungen durchführt, wird als Modem bezeichnet. Installiert zwischen einem digitalen Computer und einer analogen Telefonleitung. Alle guten Modems verwenden zur Übertragung kombinierte Signalmodulationsverfahren Höchstmenge bisschen.

Vergleich von Breitband- und Schmalband-Signalübertragung.

Telefonleitung – Breitband-Kommunikationsleitung.

Die T1-Leitung ist ein Schmalbandkanal.

Dementsprechend können die übertragenen Informationen sowohl analog als auch digital sein.

Es gibt 2 Arten von Geräten:

DTE – Endgeräte.

DCE – Telekommunikationsausrüstung.

DTE generiert Informationen in Form von Daten, die über einen Kommunikationskanal übertragen werden können. Es kann digital und analog sein.

Das DCE empfängt Daten vom DTE in seinem Format und wandelt sie in ein Format um, das mit der bestehenden Kommunikationsverbindung kompatibel ist.

Codierungsschema:

Die Abbildung zeigt eine Matrix aus 4 Elementen. Die Spalten definieren die Art der Kommunikationsverbindungen und die Zeilen definieren die Art der vom DTE-Gerät generierten Informationen.

Ich quadrantiere. Informationen in analoger Form müssen über einen Breitbandkanal übertragen werden (Sprachübertragung über eine Telefonleitung (Audiosignal (DTE) -> Mikrofon (DCE) -> Analogsignal)).

II. Quadrant. Digitale Informationen müssen über einen analogen Kanal übertragen werden. Konvertierungsschema: PC (DTE) -> Modem (DCE) -> Analogkanal.

III Quadrant. Der analoge Informationsstrom muss über einen digitalen Kanal übertragen werden. Videoinformationen (DTE) -> Codec (DCE) -> digitale Leitung T1.

IV. Quadrant. Digitale Informationen müssen über eine digitale Leitung übertragen werden. Es erfolgt eine Konvertierung vom vom DTE verwendeten Signalkodierungsschema in das von der Verbindung verwendete Schema.

Beispielsweise verwendet RS-232 (COM-Port) ein Polarsignal-Codierungsschema und der Kommunikationskanal verwendet eine BPRZ-Codierung, die sich von der vorherigen unterscheidet. Das DCE, das diese Konvertierung durchführt, wird Channel and Data Service Unit (CSU/DSU) genannt.

DCE-Geräte spielen eine wichtige Rolle bei der Implementierung der physikalischen Schicht. Mithilfe verschiedener Arten von DCE-Funktionen können beliebige Informationen (analog oder digital) in eine mit jedem Kommunikationskanal (Schmalband oder Breitband) kompatible Form gebracht werden.

Modulation (lateinisch modulatio – Dimension, Dimension) ist der Vorgang der Änderung eines oder mehrerer Parameter einer hochfrequenten modulierten Schwingung gemäß dem Gesetz einer niederfrequenten Informationsnachricht (Signal). Dadurch wird das Spektrum des Steuersignals in den Hochfrequenzbereich übertragen, denn für eine effektive Übertragung in den Weltraum ist es notwendig, dass alle Empfangs- und Sendegeräte auf unterschiedlichen Frequenzen arbeiten und sich nicht gegenseitig „stören“. Hierbei handelt es sich um den Vorgang der „Landung“ einer Informationsschwingung auf einem a priori bekannten Träger. Die übertragenen Informationen sind im Steuersignal enthalten. Die Rolle des Informationsträgers übernimmt eine hochfrequente Schwingung, die Trägerwelle genannt wird. Als Träger können Schwingungen verschiedener Formen verwendet werden (rechteckig, dreieckig usw.), am häufigsten werden jedoch harmonische Schwingungen verwendet. Je nachdem, welcher Parameter der Trägerschwingung sich ändert, wird die Art der Modulation unterschieden (Amplitude, Frequenz, Phase usw.). Die Modulation mit einem diskreten Signal wird digitale Modulation oder Keying genannt.

Analoge Modulation

Amplitudenmodulation (AM)

Amplitudenmodulation mit Einseitenband (SSB – Single Sideband AM)

Balanced Amplitude Modulation (BAM) – AM mit Trägerunterdrückung

Quadraturmodulation(QAM)

Winkelmodulation

Frequenzmodulation (FM)

Lineare Frequenzmodulation (Chirp)

Phasenmodulation (PM)

Signal Code Modulation (SCM), in der englischen Version Signal Code Modulation (SCM)

Sigma-Delta-Modulation (∑Δ)

Digitale Modulation

Pulsmodulation

Pulscodemodulation (PCM oder Pulse Code Modulation)

Pulsweitenmodulation (PWM)

Pulsamplitudenmodulation (PAM)

Pulsfrequenzmodulation (PFM)

Pulsphasenmodulation (PPM)