Kable koncentryczne




Specyfika sieci lokalnych |
Przesyłanie informacji cyfrowej |
Synchronizacja bitowa |
Rodzaje transmisji



Specyfika sieci lokalnych

Sieci lokalne posiadają swoją specyfikę przede wszystkim
w warstwach najniższych modelu OSI. W celu uzyskania dużych
szybkości transmisji oraz małej stopy błędów stosuje się
specyficzne rodzaje łączy i techniki transmisji, co znajduje
swoje odzwierciedlenie w warstwach: fizycznej i liniowej.
Wszystkie stacje dołączone do LSK korzystają ze wspólnego
medium transmisyjnego. Pojawia się więc tutaj problem
bezkolizyjnego dostępu do tego medium (np. te same stacje
nie mogą zacząć jednocześnie nadawania). W celu rozwiązania
tego problemu zdecydowano się na rozbicie warstwy liniowej
na dwie podwarstwy: niższą (odpowiedzialną za bezkonfliktowy
dostęp do łączy) - podwarstwę dostępu i wyższą (realizującą
pozostałe funkcje) - podwarstwę łącza logicznego.

Okazało się, że niektóre zasady dostępu do łącza wymagają
dodatkowych, specjalnych usług warstwy fizycznej. Nie można
więc łączyć w dowolny sposób rozwiązań odnośnie podwarstwy
dostępu i warstwy fizycznej. Zalecenia i normy dotyczące
LSK (obecnie są to już standardy) zebrano w dokumentach ISO
o numerach 8802.X. X oznacza poszczególne warianty.


Najistotniejszymi warstwami są, jak wspomniano, warstwy:
fizyczna i liniowa. Funkcje warstwy sieciowej są praktyczni
zbędne w LSK, gdyż wszystkie stacje są przyłączone do
wspólnego łącza. Gdyby więc pominąć problem łączenia sieci
lokalnych między sobą oraz z sieciami rozległymi to warstwę
sieciową można by pominąć, natomiast funkcje warstwy
transportowej należałoby tak dobrać by nie dublowały funkcji
warstwy liniowej (warstwa transportowa zapewniać miała
transmisję między stacjami końcowymi, a liniowe między
sąsiednimi). Takie podejście stosowane było w sieciach
starszych. W nowszych rozwiązaniach wprowadzono warstwę
sieciową z prostymi, bezpołączeniowymi protokołami oraz
połączeniową warstwę transportową. Jeśli chodzi o warstwy
wyższe, to warstwę prezentacji często pomija się w ramach
sieci, w których pracują stację z jednakowym systemem
operacyjnym, a funkcje warstwy sesji drastycznie się
ogranicza.


Przesyłanie informacji cyfrowej

Podstawowym warunkiem wymiany informacji pomiędzy
komputerami jest sprzężenie ich łączem. Rodzaj użytych
łączy, konfiguracja, sposób reprezentacji przesyłanej
informacji, szybkość i zasięg przesyłania, odporność na
zakłócenia zewnętrzne decydują w głównej mierze o
parametrach sieci lokalnej. Elementarne zadanie przesyłania
informacji cyfrowej można przedstawić następująco: dana jest
informacja źródłowa w postaci ciągu bitów I, którego
elementy należą do zbioru B={0,1}. Ciąg ten powinien zostać
przekazany z miejsca przeznaczenia (źródła) za pomocą
nadajnika do miejsca przeznaczenia, które odbierze ciąg przy
użyciu pewnego odbiornika Nadajnik transformuje ciąg I w
przebieg czasowy pewnego sygnału SN (elektrycznego,
świetlnego, radiowego) i wprowadza go w ośrodek (medium)
zdolny do przesyłania sygnału tego typu. Rozprzestrzeniając
się w ośrodku sygnał ulega opóźnieniom, zniekształceniom
oraz modyfikacjom przez zakłócające źródła zewnętrzne.
Dociera do odbiornika jako sygnał SO. Różnica między
sygnałem SO a SN musi być na tyle mała by mogła umożliwić
odtworzenie ciągu I. Układ: nadajnik, ośrodek, odbiornik
tworzy łącze.


Reprezentacja i przesyłanie ciągu bitów.
Synchronizacja bitowa

Przebieg SO jest zwykle konstruowany jako sekwencja kilku
wybranych przebiegów elementarnych S o czasie trwania T
zwanym okresem sygnalizacji. Reprezentacja ta nosi nazwę
kodu. Najprostszym sposobem reprezentacji wartości
logicznych 0 i 1, tworzących ciąg I, jest przedstawienie
każdej z nich jako pewnego, ustalonego w okresie
sygnalizacji T, poziomu sygnału (napięcia). Kod taki nazywa
się kodem NRZ (Non Return to Zero). Przykład transmisji
ciągu złożonego z naprzemian pojawiających się 0 i 1
przedstawiono na rysunku. Rysunek (część b) przedstawia
przebieg sygnału po wniesieniu zniekształceń przez tor
transmisyjny, a w części c widać jak wygląda rzeczywisty
sygnał odbierany przez odbiornik dla dwóch różnych okresów
sygnalizacji T i T1=2T. Widać tutaj typowy kształt wykresu,
tzw. oka sygnału, który często zamieszczany jest w
dokumentacji łączy jako ich charakterystyka. Widać, że
zniekształcenia zwiększają się wraz ze zmniejszaniem się
okresu sygnalizacji (wzrostem szybkości transmisji).
Odbiornik po odebraniu takiego sygnału musi odtworzyć ciąg
wysyłany I. Mimo bardzo dużego zniekształcenia sygnału jest
to możliwe, pod warunkiem próbkowania poziomu odbieranego
sygnału we właściwym momencie. Próbki często pobiera się w
1/4, 1/3 lub 1/2 każdego okresu sygnalizacji. Ważne staje
się więc określenie przez odbiornik momentu rozpoczęcia
okresu sygnalizacji. Jest to tzw. problem synchronizacji
bitowej.
Jednak nawet przy najbardziej precyzyjnej synchronizacji
bitowej istnieje długość toru transmisji, przy której
sygnał ulega takiemu zniekształceniu, że nie jest możliwe
odtworzenie informacji, która była w nim zawarta. Długość
ta maleje ze wzrostem szybkości transmisji. Wprowadzenie
wzmacniaczy sygnałów nie wpływa na ograniczenie długości
łącza. W celu wyeliminowania tego problemu stosuje się
regeneratory sygnału. Są to układy odbierające i dekodujące
sygnał do postaci pośredniego kodu zerojedynkowego, który
jest następnie ponownie kodowany i nadawany dalej.
W przypadku transmisji asynchronicznej zakłada się, że
odbiornik ma możliwość określenia początku pierwszego
okresu sygnalizacji oraz dysponuje zegarem taktującym o
częstotliwości równej częstotliwości sygnału przychodzącego
lub jej wielokrotności. Można np. przyjąć, że gdy łącze jest
bezczynne to znajduje się w stanie niskim L. Nadanie
pierwszego bitu informacji poprzedzone jest wysłaniem tzw.
bitu startu, który charakteryzuje się utrzymaniem stanu
wysokiego H przez jeden okres sygnalizacji. Odbiornik
zaczyna próbkować sygnał wejściowy w chwilach 3/2T, 5/2T,
7/2T itd. Po nadaniu określonej z góry liczby bitów
informacji przesyłany jest sygnał stopu, polegający na
wprowadzeniu łącza w stan L na co najmniej jeden okres
sygnalizacji. Następnie transmitowana jest kolejna część
informacji. Jak widać występuje tutaj ograniczenie na
liczbę bitów informacji zawartej pomiędzy bitami startu i
stopu, ale jest to niezbędne, gdyż może nastąpić ponowne
ustalenie początku informacji i pewne niestabilności
zegarów taktujących nadajnika i odbiornika nie wpływają na
przesyłanie informacji. Metoda ta nie umożliwia szybkich
transmisji.

Do przesyłania danych z większymi szybkościami stosuje się
transmisję synchroniczną. W tym przypadku przesyłanie
informacji poprzedzane jest dostosowaniem fazy zegarów
taktujących nadajnika i odbiornika (synchronizacja wstępna),
co uzyskuje się podczas transmisji ustalonego, wstępnego
ciągu bitów (np. 1, 0, 1, 0) zwanego preambułą. Preambuła
powinna być przesyłana po każdym okresie bezczynności łącza.
Odbiornik może być jednak niezdolny do odebrania pierwszych
bitów preambuły. W celu wyeliminowania preambuły stosuje się
inne rozwiązania, np. utrzymuje się stałą gotowość
odbiornika przez ciągłą aktywność nadajnika, który przesyła
informacje nie mające znaczenia zamiast pozostawać w stanie
nieaktywnym. Można również na bieżąco korygować różnice
pomiędzy taktami zegara nadajnika i odbiornika np. przez
zastosowanie dodatkowej linii łączącej nadajnik z
odbiornikiem, którą przekazywane są impulsy zegarowe. Inną
możliwością jest wprowadzenie takiego sposobu kodowania
informacji źródłowej, aby przesyłany sygnał zawierał
dodatkowo informację taktującą, a więc użycie tzw. kodów
samosynchronizujących.


Rodzaje transmisji, elementarne konfiguracje łączy

Transmisja w paśmie podstawowym (baseband) - polega na
przesłaniu ciągu impulsów uzyskanego na wyjściu dekodera
(i być może lekko zniekształconego). Widmo sygnału jest
tutaj nieograniczone. Jest to rozwiązanie dominujące w
obecnie istniejących LSK.

Transmisja szerokopasmowa (broadband) polega na tym, że za
pomocą przebiegu uzyskanego na wyjściu dekodera jest
modyfikowany (modulowany) sygnał sinusoidalny o pewnej
częstotliwości (zwanej częstotliwością nośną). Modulacji
może podlegać dowolny parametr przebiegu sinusoidalnego:
amplituda, częstotliwość lub faza. Tak zmodulowany przebieg
sinusoidalny jest przekazywany w tor transmisyjny. Widmo
takiego przebiegu mieści się w pewnym ściśle określonym
przedziale częstotliwości, którego środkiem jest
częstotliwość nośna, a szerokość nie przekracza dwukrotnej
szybkości sygnalizacji (częstotliwości sygnału
modulującego).Istnieją rozwiązania, które pozwalają jeszcze
zawęzić to pasmo. Każde łącze charakteryzuje się pewnym
pasmem przenoszenia sygnałów. Pasmo to dzieli się na części
(kanały), a w każdej z nich przesyła się sygnał o innej
częstotliwości nośnej. Można więc w jednym łączu przesyłać
sygnał telewizyjny, informację cyfrową itd.



Specyfika sieci lokalnych |
Przesyłanie informacji cyfrowej |
Synchronizacja bitowa |
Rodzaje transmisji