Jismoniy kodlashning ikkita asosiy turi qo'llaniladi - sinusoidal tashuvchi signal (analog modulyatsiya) va to'rtburchaklar impulslar ketma-ketligiga asoslangan (raqamli kodlash).
Analog modulyatsiya - tor bo'lgan kanal orqali diskret ma'lumotlarni uzatish uchun tarmoqli kengligi- telefon tarmoqlari ovoz chastotasi kanali (tarmoqli kengligi 300 dan 3400 Gts gacha) Modulyatsiya va demodulyatsiyani amalga oshiradigan qurilma - modem.
Analog modulyatsiya usullari
n amplitudali modulyatsiya (past shovqin immuniteti, ko'pincha fazali modulyatsiya bilan birgalikda ishlatiladi);
n chastotali modulyatsiya (murakkab texnik amalga oshirish, odatda past tezlikli modemlarda qo'llaniladi).
n fazali modulyatsiya.
Modulyatsiyalangan signalning spektri
Potentsial kod- agar diskret ma'lumotlar sekundiga N bit tezlikda uzatilsa, u holda spektr nol chastotali doimiy komponentdan va f0, 3f0, 5f0, 7f0, ... chastotali cheksiz garmonika seriyasidan iborat bo'ladi, bu erda f0 = N/2. Ushbu harmonikalarning amplitudalari asta-sekin kamayadi - f0 amplitudasining 1/3, 1/5, 1/7, ... koeffitsientlari bilan. O'zboshimchalik bilan ma'lumotlarni uzatishda hosil bo'ladigan potentsial kod signalining spektri 0 dan taxminan 7f0 gacha bo'lgan qiymat oralig'ini egallaydi. Ovozli chastotali kanal uchun uzatish tezligining yuqori chegarasi sekundiga 971 bit ma'lumotlar tezligida erishiladi va pastki chegara har qanday tezlik uchun qabul qilinishi mumkin emas, chunki kanalning o'tkazish qobiliyati 300 Gts dan boshlanadi. Ya'ni, ovoz chastotasi kanallarida potentsial kodlar ishlatilmaydi.
Amplituda modulyatsiyasi- spektr fc tashuvchi chastotasining sinusoididan va fc+fm va fc-fm ikkita yon garmonikasidan iborat bo'lib, bu erda fm sinusoidning axborot parametrini o'zgartirish chastotasi bo'lib, u ikkita amplituda sathidan foydalanilganda ma'lumotlar tezligiga to'g'ri keladi. . Fm chastotasi ma'lum bir kodlash usuli uchun liniya quvvatini aniqlaydi. Kichik modulyatsiya chastotasi bilan signal spektrining kengligi hatto kichik bo'ladi (2fm ga teng) va tarmoqli kengligi 2fm dan katta yoki teng bo'lsa, signallar chiziq tomonidan buzilmaydi. Ovoz chastotasi kanali uchun bu usul sekundiga 3100/2 = 1550 bitdan yuqori bo'lmagan ma'lumotlar tezligida qabul qilinadi.
Faza va chastota modulyatsiyasi- spektr murakkabroq, ammo nosimmetrik bo'lib, ko'p sonli tez pasayuvchi garmoniklar. Ushbu usullar ovozli chastotali kanallarni uzatish uchun javob beradi.
Kvadrat amplitudali modulyatsiya (Quadrate Amplitude Modulation) - 8 fazali siljish qiymatlari bilan fazali modulyatsiya va 4 amplitudali amplitudali modulyatsiya. 32 ta signal kombinatsiyasining hammasi ham ishlatilmaydi.
Raqamli kodlash
Potentsial kodlar- mantiqiy va nollarni ifodalash uchun faqat signal potentsialining qiymati qo'llaniladi va uning to'liq impulslarni shakllantiradigan tomchilari hisobga olinmaydi.
Puls kodlari- ikkilik ma'lumotlarni ma'lum bir qutbli impulslar bilan yoki impulsning bir qismi bilan - ma'lum bir yo'nalishning potentsial tushishi bilan ifodalaydi.
Raqamli kodlash usuliga qo'yiladigan talablar:
U bir xil bit tezligida hosil bo'lgan signalning eng kichik spektr kengligiga ega edi (torroq signal spektri bir xil chiziqda yuqori ma'lumotlar tezligiga erishishga imkon beradi, shuningdek, doimiy komponentning yo'qligi talabi mavjud, ya'ni uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri oqim mavjudligi);
Uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida sinxronizatsiya ta'minlangan (qabul qiluvchi chiziqdan kerakli ma'lumotlarni qaysi vaqtda o'qishni aniq bilishi kerak. mahalliy tizimlar- vaqt liniyalari, tarmoqlarda - o'z-o'zini sinxronlashtiruvchi kodlar, ularning signallari transmitter uchun keyingi bitni qaysi vaqtda tanib olish kerakligi haqida ko'rsatmalar beradi);
Xatolarni tan olish qobiliyatiga ega edi;
Amalga oshirishning past narxiga ega.
Nolga qaytmasdan potentsial kod. NRZ (nolga qaytmaslik). Signal bir sikl ichida nolga qaytmaydi.
Amalga oshirish oson, ikkita keskin farqli signal tufayli xatolarni yaxshi aniqlaydi, lekin sinxronizatsiya xususiyatiga ega emas. Nol yoki birlarning uzoq ketma-ketligini uzatganda, chiziqdagi signal o'zgarmaydi, shuning uchun qabul qiluvchi ma'lumotni qachon qayta o'qish kerakligini aniqlay olmaydi. Yana bir kamchilik - bu birliklar va nollarning uzun ketma-ketligini uzatishda nolga yaqinlashadigan past chastotali komponentning mavjudligi. Sof shaklda kod kamdan-kam qo'llaniladi, modifikatsiyalar qo'llaniladi. Jozibadorlik - f0 = N /2 fundamental harmonikning past chastotasi.
Muqobil inversiya bilan bipolyar kodlash usuli. (Bipolyar Alternate Mark Inversion, AMI), NRZ usulining modifikatsiyasi.
Nol potentsial nolni kodlash uchun ishlatiladi, mantiqiy birlik ijobiy yoki salbiy bilan kodlanadi, har bir keyingi birlikning potentsiali avvalgisining potentsialiga qarama-qarshidir. Doimiy komponentning muammolarini va o'z-o'zini sinxronlashning etishmasligini qisman yo'q qiladi. Birlarning uzoq ketma-ketligini uzatganda, NRZ kodi bilan bir xil spektrga ega bo'lgan turli xil qutbli impulslar ketma-ketligi o'zgaruvchan impulslar ketma-ketligini uzatadi, ya'ni doimiy komponentsiz va asosiy garmonik N / 2. Umuman olganda, AMI dan foydalanish NRZ ga qaraganda torroq spektrga olib keladi va shuning uchun yuqori ulanish qobiliyatiga ega. Masalan, o'zgaruvchan nol va birlarni uzatishda f0 asosiy garmonik N/4 chastotaga ega. Noto'g'ri uzatishni tanib olish mumkin, ammo ishonchli qabul qilishni ta'minlash uchun quvvatni taxminan 3 dB ga oshirish kerak, chunki haqiqiy signal darajalari qo'llaniladi.
Birlikda inversiya bilan potentsial kod. (Inverted, NRZI bilan nolga qaytmaslik) AMIga o'xshash kod, lekin ikkita signal darajasi bilan. Nolni o'tkazishda oldingi tsiklning potentsiali uzatiladi va birini o'tkazishda potentsial teskarisiga o'zgaradi. Kod uchinchi darajadan foydalanish istalmagan hollarda qulay (optik kabel).
AMI, NRZI ni yaxshilash uchun ikkita usul qo'llaniladi. Birinchisi, kodga ortiqcha birliklarni qo'shishdir. O'z-o'zini sinxronizatsiya qilish xususiyati paydo bo'ladi, doimiy komponent yo'qoladi va spektr torayadi, lekin foydali tarmoqli kengligi kamayadi.
Yana bir usul - dastlabki ma'lumotni chiziqda birlar va nollarning paydo bo'lish ehtimoli yaqinlashadigan tarzda "aralashtirish". Ikkala usul ham mantiqiy kodlashdir, chunki ular chiziqdagi signallarning shaklini aniqlamaydi.
Bipolyar impuls kodi. Biri bitta qutbli impuls bilan, nol esa boshqasi bilan ifodalanadi. Har bir zarba yarim tsikl davom etadi.
Kod o'z-o'zidan vaqtni aniqlashning ajoyib xususiyatlariga ega, ammo nol yoki birlarning uzoq ketma-ketligini uzatishda DC komponenti bo'lishi mumkin. Spektr potentsial kodlarga qaraganda kengroq.
Manchester kodi. Ethernet tarmoqlarida ishlatiladigan eng keng tarqalgan kod bu Token Ring.
Har bir o'lchov ikki qismga bo'linadi. Ma'lumot tsiklning o'rtasida yuzaga keladigan potentsial tomchilar bilan kodlangan. Birlik pastdan yuqoriga o'tish bilan kodlanadi va nol teskari o'tish bilan kodlanadi. Har bir tsiklning boshida, agar bir nechta 1 yoki 0 ni ketma-ket ko'rsatish kerak bo'lsa, yuqori signalning chekkasi paydo bo'lishi mumkin. Kod mukammal o'z-o'zini sinxronlash xususiyatlariga ega. O'tkazish qobiliyati bipolyar impulsdan ko'ra torroq, doimiy komponent yo'q va asosiy harmonik eng yomon holatda N, eng yaxshi holatda N / 2 chastotasiga ega.
Potentsial kod 2B1Q. Har ikki bit bir siklda to'rt holatli signal orqali uzatiladi. 00 - -2,5V, 01 - -0,833V, 11 - +0,833V, 10 - +2,5V. Kerakli qo'shimcha mablag'lar bir xil bit juftlarining uzoq ketma-ketliklari bilan shug'ullanish uchun. Tasodifiy bitli interleaving bilan spektr NRZ ga qaraganda ikki baravar tor, chunki bir xil bit tezligida aylanish vaqti ikki baravar ko'payadi, ya'ni ma'lumotlar bir xil chiziqda AMI, NRZI dan ikki baravar tez uzatilishi mumkin, lekin katta transmitter quvvati talab qilinadi.
Mantiqiy kodlash
AMI, NRZI, 2B1Q kabi potentsial kodlarni yaxshilash uchun mo'ljallangan, ular bilan kesishgan doimiy potentsialga olib keladigan uzun ketma-ketliklarni almashtirish. Ikki usul qo'llaniladi - ortiqcha kodlash va shifrlash.
Ortiqcha kodlar bitlarning asl ketma-ketligini ko'pincha belgilar deb ataladigan qismlarga bo'lishga asoslanadi, shundan so'ng har bir asl belgi asl nusxasidan ko'proq bitga ega bo'lgan yangisi bilan almashtiriladi.
4B/5B kodi 4-bitli ketma-ketlikni 5-bitli ketma-ketliklar bilan almashtiradi. Keyin 16 bitli birikmalar o'rniga 32 tasi olinadi.Ulardan 16 tasi ko'p sonli nollarni o'z ichiga olmaydi, qolganlari taqiqlangan kodlar (kod buzilishi) hisoblanadi. DCni olib tashlash va kodni o'z-o'zini sinxronlashtirishga qo'shimcha ravishda, ortiqcha kodlar qabul qiluvchiga buzilgan bitlarni tanib olish imkonini beradi. Agar qabul qiluvchi taqiqlangan kodlarni qabul qilsa, u holda signal chiziqda buzilgan.
Ushbu kod faqat nollarning uzun ketma-ketligiga sezgir bo'lgan potentsial kodlash usullaridan biri yordamida jismoniy kodlash yordamida chiziq orqali uzatiladi. Kod qatorda uchta noldan ko'p bo'lmasligini kafolatlaydi. 8V/6T kabi boshqa kodlar ham mavjud.
Belgilangan tarmoqli kengligini ta'minlash uchun transmitter ko'tarilgan takt chastotasida ishlashi kerak (100 Mb / s uchun - 125 MGts). Signalning spektri asl nusxaga nisbatan kengayadi, lekin Manchester kodining spektriga qaraganda torroq bo'lib qoladi.
Scrambling - ma'lumotlarni chiziqdan uzatishdan oldin skrambler bilan aralashtirish.
Skrambling usullari manba kodining bitlari va oldingi sikllarda olingan natija kodining bitlari asosida olingan kodni bitma-bit hisoblashdan iborat. Masalan,
B i \u003d A i xor B i -3 xor B i -5,
Bu erda B i - skramblerning i-siklida olingan natija kodining ikkilik raqami, A i - skramblerning kirishidagi i-siklda keladigan manba kodining ikkilik raqami, B i - 3 va B i -5 - oldingi ish davrlarida olingan natija kodining ikkilik raqamlari.
110110000001 ketma-ketligi uchun scrambler 110001101111 ni beradi, ya'ni ketma-ket oltita nol ketma-ketligi bo'lmaydi.
Olingan ketma-ketlikni olgandan so'ng, qabul qiluvchi uni teskari transformatsiyani qo'llaydigan deskramblerga o'tkazadi.
C i \u003d B i xor B i-3 xor B i-5,
Turli shifrlash tizimlari atamalar soni va ular orasidagi siljish bilan farqlanadi.
Yana bor oddiy usullar nol yoki birlarning ketma-ketligiga qarshi kurash, ular skrabling usullari deb ham ataladi.
Bipolyar AMIni yaxshilash uchun quyidagilar qo'llaniladi:
B8ZS (8-nol almashtirish bilan bipolyar) - faqat 8 noldan iborat ketma-ketlikni tuzatadi.
Buning uchun birinchi uchta noldan keyin qolgan beshta o'rniga beshta signal V-1 * -0-V-1 * qo'shiladi, bu erda V ma'lum bir qutblanish davri uchun taqiqlangan bitta signalni, ya'ni signalni bildiradi. bu avvalgisining qutbliligini o'zgartirmaydi, 1 * - to'g'ri kutupluluk birligining signali va yulduzcha belgisi ushbu tsikldagi manba kodida birlik emas, balki nol borligini ko'rsatadi. Natijada, qabul qiluvchi 8 tsiklda 2 ta buzilishni ko'radi - bu chiziqdagi shovqin tufayli sodir bo'lishi ehtimoldan yiroq emas. Shuning uchun qabul qiluvchi bunday buzilishlarni ketma-ket 8 ta nolni kodlash kabi ko'rib chiqadi. Ushbu kodda har qanday ikkilik raqamlar ketma-ketligi uchun doimiy komponent nolga teng.
HDB3 kodi asl ketma-ketlikda har qanday to'rtta ketma-ket nolni tuzatadi. Har to'rtta nol bitta V signalga ega bo'lgan to'rtta signal bilan almashtiriladi.To'g'ridan-to'g'ri oqim komponentini bostirish uchun V signalining qutbliligi ketma-ket o'zgarishlarda teskari o'zgartiriladi. Bundan tashqari, almashtirish uchun to'rt davrli kodlarning ikkita namunasi qo'llaniladi. Agar almashtirishdan oldin manba kodi Agar birliklar soni toq bo'lsa, unda 000V ketma-ketligi, agar birliklar soni juft bo'lsa, 1 * 00V ketma-ketligi ishlatiladi.
Yaxshilangan nomzod kodlari uzatiladigan ma'lumotlarda yuzaga keladigan har qanday nol va birlar ketma-ketligi uchun juda tor tarmoqli kengligiga ega.
Aloqa liniyasi orqali uzatilishi kerak bo'lgan dastlabki ma'lumotlar diskret (kompyuterning chiqish ma'lumotlari) yoki analog (nutq, televizor tasviri) bo'lishi mumkin.
Diskret ma'lumotlarni uzatish ikki turdagi jismoniy kodlashdan foydalanishga asoslangan:
a) analog modulyatsiya, kodlash sinusoidal tashuvchi signal parametrlarini o'zgartirish orqali amalga oshirilganda;
b) to'rtburchak axborot impulslari ketma-ketligi darajalarini o'zgartirish orqali raqamli kodlash.
Analog modulyatsiya raqamli kodlashdan ko'ra bir xil ma'lumot uzatish tezligida hosil bo'lgan signalning ancha kichik spektriga olib keladi, ammo uni amalga oshirish yanada murakkab va qimmat uskunalarni talab qiladi.
Hozirgi vaqtda analog shaklga ega bo'lgan dastlabki ma'lumotlar aloqa kanallari orqali diskret shaklda (birlar va nollar ketma-ketligi shaklida) tobora ko'proq uzatilmoqda, ya'ni analog signallarning diskret modulyatsiyasi amalga oshiriladi.
analog modulyatsiya. U tor tarmoqli kengligi bo'lgan kanallar bo'ylab diskret ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi, uning tipik vakili telefon tarmoqlari foydalanuvchilariga taqdim etilgan ovoz chastotasi kanalidir. Ushbu kanal orqali 300 dan 3400 Gts gacha bo'lgan chastotali signallar uzatiladi, ya'ni uning tarmoqli kengligi 3100 Gts. Bunday tarmoqli nutqni maqbul sifat bilan uzatish uchun etarli. Ohang kanalining o'tkazish qobiliyatini cheklash telefon tarmoqlarida multiplekslash va kontaktlarning zanglashiga olib o'tish uskunalarini qo'llash bilan bog'liq.
Diskret ma'lumotlarni uzatuvchi tomondan modulyator-demodulyator (modem) yordamida uzatishdan oldin ikkilik raqamlarning dastlabki ketma-ketligining tashuvchisi sinusoidining modulyatsiyasi amalga oshiriladi. Teskari konvertatsiya (demodulyatsiya) qabul qiluvchi modem tomonidan amalga oshiriladi.
Raqamli ma'lumotlarni analog shaklga aylantirishning uchta usuli yoki analog modulyatsiyaning uchta usuli mavjud:
Amplitudali modulyatsiya, faqat sinusoidal tebranishlar tashuvchisining amplitudasi uzatilgan ma'lumot bitlarining ketma-ketligiga muvofiq o'zgarganda: masalan, bittasini uzatishda tebranish amplitudasi katta o'rnatiladi va nolni uzatishda u kichik bo'ladi yoki mavjud tashuvchi signali umuman yo'q;
Chastota modulyatsiyasi, modulyatsiya qiluvchi signallar (uzatiladigan axborot bitlari) ta'sirida faqat sinusoidal tebranishlarning tashuvchisi chastotasi o'zgaradi: masalan, nol uzatilganda u past bo'ladi va bitta uzatilganda u yuqori bo'ladi;
Fazali modulyatsiya, uzatiladigan ma'lumot bitlarining ketma-ketligiga muvofiq, faqat sinusoidal tebranishlar tashuvchisining fazasi o'zgarganda: 1-signaldan 0-signalga yoki aksincha o'tishda faza 180 ° ga o'zgaradi. Uning sof shaklida amplituda modulyatsiyasi kam shovqin immuniteti tufayli amalda kamdan-kam qo'llaniladi. Chastotani modulyatsiya qilish modemlarda murakkab sxemalarni talab qilmaydi va odatda 300 yoki 1200 bit / s tezlikda ishlaydigan past tezlikli modemlarda qo'llaniladi. Ma'lumotlar tezligini oshirish kombinatsiyalangan modulyatsiya usullaridan, ko'pincha faza bilan birgalikda amplitudali modulyatsiyadan foydalanish orqali ta'minlanadi.
Diskret ma'lumotlarni uzatishning analog usuli bir kanalda turli tashuvchi chastotali signallardan foydalangan holda keng polosali uzatishni ta'minlaydi. Bu ko'p sonli abonentlarning o'zaro ta'sirini kafolatlaydi (har bir juft abonent o'z chastotasida ishlaydi).
Raqamli kodlash. Diskret ma'lumotlarni raqamli kodlashda ikki turdagi kodlar qo'llaniladi:
a) qachon taqdim etilishi mumkin bo'lgan kodlar axborot birliklari va nollar, faqat signal potentsialining qiymati qo'llaniladi va uning tomchilari hisobga olinmaydi;
b) ikkilik ma'lumotlar ma'lum bir qutbli impulslar yoki ma'lum bir yo'nalishdagi potentsial tomchilar bilan ifodalanganda impuls kodlari.
Ikkilik signallarni ifodalash uchun to'rtburchaklar impulslardan foydalanganda diskret axborotni raqamli kodlash usullariga quyidagi talablar qo'yiladi:
Transmitter va qabul qiluvchi o'rtasidagi sinxronizatsiyani ta'minlash;
Olingan signalning eng kichik spektr kengligini bir xil bit tezligida ta'minlash (chunki signallarning torroq spektri sizga
bir xil tarmoqli kengligi bo'lgan tarmoqlar yuqori tezlikka erishadi
ma'lumotlarni uzatish);
O'tkazilgan ma'lumotlardagi xatolarni aniqlash qobiliyati;
Amalga oshirishning nisbatan past narxi.
Jismoniy qatlam yordamida faqat buzilgan ma'lumotlarni tanib olish (xatoni aniqlash) amalga oshiriladi, bu vaqtni tejaydi, chunki qabul qiluvchi qabul qilingan kadrni buferga to'liq joylashtirishni kutmasdan, xatolikni tan olganida darhol uni rad etadi. ramkadagi bitlar. Keyinchalik murakkab operatsiya - buzilgan ma'lumotlarni tuzatish - yuqori darajadagi protokollar tomonidan amalga oshiriladi: kanal, tarmoq, transport yoki dastur.
Transmitter va qabul qiluvchining sinxronizatsiyasi, qabul qiluvchi kiruvchi ma'lumotlarni qachon o'qishni aniq bilishi uchun zarur. Soat signallari qabul qiluvchini uzatilgan xabarga moslashtiradi va qabul qiluvchini kiruvchi ma'lumotlar bitlari bilan sinxronlashtiradi. Axborotni qisqa masofalarga (kompyuter ichidagi bloklar o'rtasida, kompyuter va printer o'rtasida) uzatishda sinxronizatsiya muammosi alohida vaqtli aloqa liniyasidan foydalangan holda osonlikcha hal qilinadi: ma'lumot faqat keyingi soat pulsi kelgan paytda o'qiladi. Kompyuter tarmoqlarida soat impulslaridan foydalanish ikki sababga ko'ra tark etiladi: qimmat kabellarda o'tkazgichlarni tejash uchun va kabellardagi o'tkazgichlar xususiyatlarining heterojenligi tufayli uzoq masofalar signallarning tarqalish tezligining notekisligi vaqt chizig'idagi taktli pulslarning va asosiy yo'nalishdagi axborot impulslarining sinxronizatsiyasiga olib kelishi mumkin, buning natijasida ma'lumotlar biti o'tkazib yuboriladi yoki qayta o'qiladi).
Hozirgi vaqtda tarmoqlarda uzatuvchi va qabul qiluvchining sinxronlashuviga o'z-o'zini sinxronlash kodlari (SC) yordamida erishiladi. SC yordamida uzatiladigan ma'lumotlarni kodlash kanaldagi axborot signali darajalarining muntazam va tez-tez o'zgarishini (o'tishlarini) ta'minlashdan iborat. Har bir signal darajasining yuqoridan pastgacha yoki aksincha o'tishi qabul qilgichni kesish uchun ishlatiladi. Bitta ma'lumot bitini olish uchun zarur bo'lgan vaqt oralig'ida kamida bir marta signal darajasiga o'tishni ta'minlaydigan SClar eng yaxshisidir. Signal darajasining o'tishlari qanchalik tez-tez bo'lsa, qabul qiluvchining sinxronizatsiyasi qanchalik ishonchli bo'lsa va olingan ma'lumotlar bitlarining identifikatsiyasi shunchalik ishonchli bo'ladi.
Diskret ma'lumotlarni raqamli kodlash usullariga qo'yiladigan ushbu talablar ma'lum darajada bir-biriga ziddir, shuning uchun quyida ko'rib chiqilgan kodlash usullarining har biri boshqalarga nisbatan o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega.
O'z-o'zini sinxronlash kodlari. Eng keng tarqalganlari quyidagi SClar:
Nolga qaytmasdan potentsial kod (NRZ - Non Return to Zero);
Bipolyar impuls kodi (RZ kodi);
Manchester kodi;
Muqobil darajadagi inversiya bilan bipolyar kod.
Shaklda. 32-rasmda ushbu CKlar yordamida 0101100 xabari uchun kodlash sxemalari ko'rsatilgan.
Xarakterlash uchun va qiyosiy baholash SC quyidagi ko'rsatkichlardan foydalanadi:
Sinxronizatsiya darajasi (sifati);
Qabul qilingan axborot bitlarini tan olish va tanlashning ishonchliligi (ishonchliligi);
SC dan foydalanishda aloqa liniyasidagi signal darajasining kerakli o'zgarish tezligi, agar chiziqning o'tkazish qobiliyati o'rnatilgan bo'lsa;
SCni amalga oshiradigan uskunaning murakkabligi (va shuning uchun narxi).
NRZ kodini kodlash oson va amalga oshirish arzon. U shunday nom oldi, chunki bir xil nomdagi bitlarni (bir yoki nol) uzatishda, boshqa kodlash usullarida bo'lgani kabi, tsikl davomida signal nolga qaytmaydi. Signal darajasi har bir seriya uchun o'zgarishsiz qoladi, bu sinxronizatsiya sifatini va qabul qilingan bitlarni tanib olish ishonchliligini sezilarli darajada pasaytiradi (qabul qiluvchining taymeri kiruvchi signal bilan noto'g'ri moslashishi va liniyalarning o'z vaqtida so'rovi sodir bo'lishi mumkin).
N^-kod uchun quyidagi munosabatlar mavjud:
bu erda VI - aloqa liniyasidagi signal darajasining o'zgarish tezligi (bod);
Y2 - aloqa liniyasining o'tkazuvchanligi (bit / s).
Ushbu kodning o'z-o'zini sinxronlash xususiyatiga ega emasligiga qo'shimcha ravishda, u yana bir jiddiy kamchilikka ega: birliklar yoki nollarning uzoq masofalarini uzatishda nolga yaqinlashadigan past chastotali komponentning mavjudligi. Natijada, NRZ kodi sof shaklda tarmoqlarda ishlatilmaydi. Uning turli xil modifikatsiyalari qo'llaniladi, unda kodning zaif o'z-o'zini sinxronlashi va doimiy komponentning mavjudligi yo'q qilinadi.
RZ-kodi yoki bipolyar impuls kodi (nolga qaytish kodi) shundan farq qiladiki, bitta ma'lumot bitini uzatishda signal darajasi bir xil nomdagi bitlar seriyasi yoki o'zgaruvchan bitlar mavjudligidan qat'i nazar, ikki marta o'zgaradi. uzatiladi. Birlik bir qutbli impuls bilan, nol esa boshqasi bilan ifodalanadi. Har bir zarba yarim tsikl davom etadi. Bunday kod mukammal o'zini-o'zi sinxronlash xususiyatlariga ega, ammo uni amalga oshirish narxi ancha yuqori, chunki bu nisbatni ta'minlash kerak.
RZ kodining spektri potentsial kodlarga qaraganda kengroqdir. Uning juda keng spektri tufayli u kamdan-kam qo'llaniladi.
Manchester kodi har bir bitni taqdim etishda signal darajasining o'zgarishini va bir xil nomdagi bitlar seriyasini uzatishda ikki marta o'zgarishini ta'minlaydi. Har bir o'lchov ikki qismga bo'linadi. Ma'lumot har bir tsiklning o'rtasida yuzaga keladigan potentsial tomchilar bilan kodlangan. Birlik pastdan yuqoriga o'tish bilan kodlanadi va nol teskari o'tish bilan kodlanadi. Ushbu kod uchun tezlik nisbati:
Manchester kodi yaxshi o'z-o'zini soatlash xususiyatlariga ega, chunki signal bitta ma'lumot bitini uzatish siklida kamida bir marta o'zgaradi. Uning tarmoqli kengligi RZ kodiga qaraganda torroq (o'rtacha bir yarim baravar). Ma'lumot uzatish uchun uchta signal darajasidan foydalaniladigan bipolyar impuls kodidan farqli o'laroq (bu ba'zan juda istalmagan, masalan, optik kabellarda faqat ikkita holat doimiy ravishda tan olinadi - yorug'lik va zulmat), Manchester kodi ikkita darajaga ega.
Manchester kodi Ethernet va Token Ring texnologiyalarida keng qo'llaniladi.
Alternate Level Inversion Bipolyar Code (AMI code) NRZ kodining modifikatsiyasi hisoblanadi. U potentsialning uchta darajasidan foydalanadi - salbiy, nol va ijobiy. Birlik ijobiy yoki salbiy potentsial bilan kodlangan. Nolinchi potentsial nolni kodlash uchun ishlatiladi. Kod birliklar seriyasini uzatishda yaxshi sinxronlash xususiyatlariga ega, chunki har bir yangi birlikning potentsiali avvalgisining potentsialiga qarama-qarshidir. Nollarni uzatishda sinxronizatsiya bo'lmaydi. AMI kodini amalga oshirish nisbatan oson. Uning uchun 
Chiziqda bitlarning turli kombinatsiyalarini uzatishda AMI kodidan foydalanish NRZ kodiga qaraganda torroq signal spektriga va shuning uchun yuqori liniya o'tkazuvchanligiga olib keladi.
E'tibor bering, takomillashtirilgan potentsial kodlar (yangilangan Manchester kodi va AMI kodi) impuls kodlariga qaraganda torroq spektrga ega, shuning uchun ular yuqori tezlikdagi texnologiyalar, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet kabi.
Analog signallarning diskret modulyatsiyasi. Yuqorida aytib o'tilganidek, zamonaviy rivojlanish tendentsiyalaridan biri kompyuter tarmoqlari ularning raqamlashtirilishi, ya'ni har qanday tabiatdagi signallarning raqamli uzatilishi. Ushbu signallarning manbalari kompyuterlar (diskret ma'lumotlar uchun) yoki telefonlar, videokameralar, video va audio uskunalar (analog ma'lumotlar uchun) kabi qurilmalar bo'lishi mumkin. Yaqin vaqtgacha (raqamli aloqa tarmoqlari paydo boʻlgunga qadar) hududiy tarmoqlarda barcha turdagi maʼlumotlar analog koʻrinishda uzatilar, diskret xarakterga ega boʻlgan kompyuter maʼlumotlari esa modemlar yordamida analog shaklga aylantirilar edi.
Shu bilan birga, ma'lumotni analog shaklda uzatish, agar uzatish paytida sezilarli buzilish bo'lsa, qabul qilingan ma'lumotlarning sifatini yaxshilamaydi. Shu sababli, tovush va tasvirlarni yozish va uzatishning analog texnikasi analog signallarning diskret modulyatsiyasidan foydalanadigan raqamli texnologiya bilan almashtirildi.
Diskret modulyatsiya uzluksiz signallarni amplituda va vaqt bo'yicha tanlab olishga asoslangan. Analog signallarni raqamliga aylantirishning keng qo'llaniladigan usullaridan biri 1938 yilda A.X. tomonidan taklif qilingan impulsli kod modulyatsiyasi (PCM). Rivz (AQSh).
PCM dan foydalanganda konvertatsiya jarayoni uch bosqichni o'z ichiga oladi: xaritalash, kvantlash va kodlash (33-rasm).
Birinchi bosqich - bu namoyish. Asl uzluksiz signalning amplitudasi ma'lum bir davr bilan o'lchanadi, buning natijasida vaqtning diskretizatsiyasi sodir bo'ladi. Ushbu bosqichda analog signal impuls amplitudasi modulyatsiyasi (PAM) signallariga aylanadi. Bosqichning bajarilishi Nyquist-Kotelnikov xaritalash nazariyasiga asoslanadi, uning asosiy pozitsiyasi: agar analog signal chastotasi bilan muntazam intervalda ko'rsatilsa (ya'ni, uning diskret-vaqt qiymatlari ketma-ketligi sifatida ko'rsatilsa). asl uzluksiz signalning eng yuqori harmonik spektrining kamida ikki barobar chastotasi bo'lsa, displeyda asl signalni tiklash uchun etarli ma'lumot bo'ladi. Analog telefoniyada ovozli uzatish uchun 300 dan 3400 Gts gacha bo'lgan diapazon tanlanadi, bu suhbatdoshlarning barcha asosiy harmonikalarini yuqori sifatli uzatish uchun etarli. Shuning uchun, ovozni uzatish uchun PCM usuli qo'llaniladigan raqamli tarmoqlarda 8000 Gts displey chastotasi qabul qilinadi (bu 6800 Gts dan ortiq, bu sifatning bir qator chegarasini ta'minlaydi).
Kvantlash bosqichida har bir IAM signaliga eng yaqin kvantlash darajasiga mos keladigan kvantlangan qiymat beriladi. IAM signal amplitudasining o'zgarishining butun diapazoni 128 yoki 256 kvantlash darajalariga bo'lingan. Kvantlash darajalari qanchalik ko'p bo'lsa, IAM signalining amplitudasi kvantlangan daraja bilan shunchalik aniq ifodalanadi.
Kodlash bosqichida har bir kvantlangan xaritalash uchun 7 bitli (agar kvantlash darajalari soni 128 bo'lsa) yoki 8 bitli (agar kvantlash darajalari soni 128 bo'lsa) ikkilik kod beriladi. Shaklda. 33 43-darajali kvantlangan signalga mos keladigan 8 elementli ikkilik kod 00101011 signallarini ko'rsatadi. 7 elementli kodlar bilan kodlashda kanal bo'ylab ma'lumotlar tezligi 56 Kbit / s bo'lishi kerak (bu displey chastotasi va ko'rsatkichning mahsulotidir. ikkilik kodning bit chuqurligi) va 8 elementli kodlarni kodlashda - 64 Kbit / s. Standart 64 kbit/s raqamli kanal bo'lib, u raqamli telefon tarmoqlarining elementar kanali deb ham ataladi.
Analog qiymatni raqamli kodga aylantirishning ushbu bosqichlarini bajaradigan qurilma analog-raqamli konvertor (ADC) deb ataladi. Qabul qiluvchi tomonda raqamli-analog konvertor (DAC) yordamida teskari konvertatsiya amalga oshiriladi, ya'ni uzluksiz signalning raqamlashtirilgan amplitudalari demodulyatsiya qilinadi, asl uzluksiz funksiya vaqt.
Zamonaviy raqamli aloqa tarmoqlarida diskret modulyatsiyaning boshqa usullari ham qo'llaniladi, bu esa ovoz o'lchovlarini yanada ixcham shaklda, masalan, 4 bitli raqamlar ketma-ketligi sifatida ko'rsatishga imkon beradi. Analog signallarni raqamli signallarga aylantirish kontseptsiyasi ham qo'llaniladi, bunda IAM signallarining o'zi kvantlanmaydi va keyin kodlanadi, faqat ularning o'zgarishi va kvantlash darajalari soni bir xil deb hisoblanadi. Ko'rinib turibdiki, bunday kontseptsiya signallarni yanada aniqroq konvertatsiya qilishga imkon beradi.
Analog ma'lumotlarni yozib olish, ko'paytirish va uzatishning raqamli usullari tashuvchidan o'qilgan yoki aloqa liniyasi orqali olingan ma'lumotlarning ishonchliligini nazorat qilish imkoniyatini beradi. Shu maqsadda kompyuter ma'lumotlari bilan bir xil boshqarish usullari qo'llaniladi (4.9 ga qarang).
Uzluksiz signalni diskret shaklda uzatish qabul qiluvchining sinxronizatsiyasiga qat'iy talablarni qo'yadi. Sinxronizatsiya kuzatilmasa, asl signal noto'g'ri tiklanadi, bu esa ovoz yoki uzatilgan tasvirning buzilishiga olib keladi. Agar ovoz o'lchovlari (yoki boshqa analog qiymatlari) bo'lgan kadrlar sinxron ravishda kelsa, ovoz sifati ancha yuqori bo'lishi mumkin. Biroq, kompyuter tarmoqlarida ramkalar ham oxirgi tugunlarda, ham oraliq kommutatsiya qurilmalarida (ko'priklar, kalitlar, marshrutizatorlar) kechiktirilishi mumkin, bu esa ovozni uzatish sifatiga salbiy ta'sir qiladi. Shuning uchun raqamli uzluksiz signallarni yuqori sifatli uzatish uchun maxsus raqamli tarmoqlar (ISDN, ATM, tarmoqlar) raqamli televideniye), Frame Relay tarmoqlari hanuzgacha korporativ telefon suhbatlarini uzatish uchun foydalanilsa-da, chunki ulardagi ramka uzatish kechikishlari maqbul chegaralar ichida.
Reja
1-jadval.
LED va yarimo'tkazgichli lazerdan foydalanishni taqqoslash jadvali
Optik kabelning qabul qiluvchi uchi fotodiod bo'lib, unga yorug'lik tushganda elektr impulsini hosil qiladi.
Diskret ma'lumotlarni tor chastota diapazonli aloqa liniyalari orqali uzatish uchun, analog modulyatsiya. Bunday liniyalarning odatiy vakili umumiy foydalanishdagi telefon tarmoqlari foydalanuvchilari uchun mavjud bo'lgan ovozli chastotali aloqa liniyasidir. Bu havola uzatadi analog signallar 300 dan 3400 Gts gacha bo'lgan chastota diapazonida (shuning uchun chiziqning o'tkazish qobiliyati 3100 Gts). Aloqa liniyalarining o'tkazish qobiliyatini qat'iy cheklash bu holat telefon tarmoqlarida multiplekslash va kontaktlarning zanglashiga olib o'tish uchun uskunalardan foydalanish bilan bog'liq.
Tashuvchi sinusoidni uzatuvchi tomonda modulyatsiyalash va qabul qiluvchi tomonda demodulyatsiya qilish funksiyalarini bajaradigan qurilma deyiladi. modem (modulyator-demodulyator).
Analog modulyatsiya - jismoniy kodlash usuli bo'lib, unda ma'lumotlar o'zgartirish orqali kodlanadi amplitudalar, chastotalar yoki bosqichlari tashuvchi chastotasining sinusoidal signali. Da amplituda modulyatsiyasi mantiqiy uchun tashuvchi chastotasi sinusoidining amplitudasining bir darajasi, mantiqiy nol uchun esa boshqasi tanlanadi. Bu usul kam shovqin immuniteti tufayli amalda sof shaklda kamdan-kam qo'llaniladi, lekin ko'pincha modulyatsiyaning boshqa turlari bilan birgalikda qo'llaniladi. Da chastota modulyatsiyasi asl ma'lumotlarning 0 va 1 qiymatlari turli chastotali sinusoidlar tomonidan uzatiladi . Ushbu modulyatsiya usuli murakkablikni talab qilmaydi elektron sxemalar modemlarda va odatda 300 yoki 1200 bit / s tezlikda ishlaydigan past tezlikli modemlarda qo'llaniladi. Da fazali modulyatsiya 0 va 1 ma'lumotlar qiymatlari bir xil chastotali, ammo turli fazali signallarga mos keladi, masalan, 0 va 180 daraja yoki 0, 90, 180 va 270 daraja. Yuqori tezlikdagi modemlarda, odatda, faza bilan birgalikda amplitudali kombinatsiyalangan modulyatsiya usullari qo'llaniladi. Ma'lumotlar tezligini oshirish uchun kombinatsiyalangan modulyatsiya usullari qo'llaniladi. Eng keng tarqalgan usullar Kvadrat amplituda modulyatsiyasi-QAM). Ushbu usullar 8 fazali siljish qiymatlari bilan fazali modulyatsiya va 4 amplitudali amplitudali modulyatsiya kombinatsiyasiga asoslangan. Biroq, barcha mumkin bo'lgan 32 signal kombinatsiyasi ishlatilmaydi. Modemning telefon kanallarida (ayniqsa, o'chirilgan) amplituda va uzoq vaqt davomida juda muhim bo'lgan interferensiya tufayli buzilish natijasi bo'lgan noto'g'ri signallarni tanib olish uchun bunday kodlash ortiqchaligi talab qilinadi.
Da raqamli kodlash diskret ma'lumotlardan foydalaniladi salohiyat Va impuls kodlari. IN salohiyat Kodlarda mantiqiy va nollarni ifodalash uchun faqat signal potentsialining qiymati ishlatiladi va uning to'liq impulslarni tashkil etuvchi tomchilari hisobga olinmaydi. Puls kodlar ikkilik ma'lumotlarni yoki ma'lum bir qutbli impulslar bilan yoki impulsning bir qismi - ma'lum bir yo'nalishning potentsial tushishi bilan ifodalanishiga imkon beradi.
Diskret ma'lumotni uzatish uchun to'rtburchaklar impulslardan foydalanganda, bir vaqtning o'zida bir nechta maqsadlarga erishadigan kodlash usulini tanlash kerak: bir xil bit tezligida, natijada olingan signal spektrining eng kichik kengligiga ega bo'ling; uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida sinxronizatsiya ta'minlangan; xatolarni tan olish qobiliyatiga ega edi; amalga oshirishning past narxiga ega edi.
Torroq signal spektri bir xil chiziqda (bir xil tarmoqli kengligi bilan) yuqori ma'lumotlarni uzatish tezligiga erishishga imkon beradi. Transmitter va qabul qilgichni sinxronlashtirish kerak, shunda qabul qiluvchi aloqa liniyasidan yangi ma'lumotlarni o'qishni qaysi vaqtda aniq bilishi kerak. Bu muammoni tarmoqlarda hal qilish, yaqin atrofdagi qurilmalar o'rtasida, masalan, kompyuter ichidagi qurilmalar o'rtasida yoki kompyuter va printer o'rtasida aloqa qilishdan ko'ra qiyinroq. Qisqa masofalarda alohida soatli aloqa liniyasiga asoslangan sxema yaxshi ishlaydi va ma'lumot ma'lumot uzatish liniyasidan faqat soat pulsi kelgan paytda o'chiriladi. Tarmoqlarda ushbu sxemadan foydalanish kabellardagi o'tkazgichlarning xususiyatlarining heterojenligi tufayli qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Uzoq masofalarda signal tezligi to'lqinlari soatning ma'lumotlar biti o'tkazib yuborilgan yoki qayta o'qilganligi haqidagi tegishli ma'lumot signali uchun juda kech yoki juda erta kelishiga olib kelishi mumkin. Tarmoqlarning soat impulslarini ishlatishdan bosh tortishining yana bir sababi - qimmat kabellarda o'tkazgichlarni tejash. Shuning uchun, tarmoqlar deb atalmish foydalanadi o'z-o'zini sinxronlash kodlari, Ularning signallari transmitter uchun ko'rsatkichlarni olib boradi, qaysi vaqtda keyingi bitni tanib olish kerak (yoki bir nechta bit, agar kod ikkitadan ortiq signal holatiga yo'naltirilgan bo'lsa). Signalning har qanday keskin pasayishi - deb ataladi old- qabul qilgichni uzatuvchi bilan sinxronlashtirish uchun yaxshi ko'rsatkich bo'lib xizmat qilishi mumkin. Sinusoidlarni tashuvchi signal sifatida ishlatganda, natijada olingan kod o'z-o'zini sinxronlash xususiyatiga ega, chunki tashuvchi chastotasining amplitudasi o'zgarishi qabul qiluvchiga kirish kodi paydo bo'lgan vaqtni aniqlashga imkon beradi.
Buzilgan ma'lumotlarni tanib olish va tuzatishni jismoniy qatlam yordamida amalga oshirish qiyin, shuning uchun ko'pincha bu ish yuqorida joylashgan protokollar tomonidan amalga oshiriladi: kanal, tarmoq, transport yoki dastur. Boshqa tomondan, xatolarni aniqlash jismoniy daraja vaqtni tejaydi, chunki qabul qiluvchi ramkaning to'liq buferlanishini kutmaydi, lekin ramka ichidagi xato bitlarni aniqlagandan so'ng darhol uni rad etadi.
Kodlash usullariga qo'yiladigan talablar bir-biriga qarama-qarshidir, shuning uchun quyida muhokama qilinadigan mashhur raqamli kodlash usullarining har biri boshqalarga nisbatan o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega.
Eng oddiy usullardan biri salohiyat kodlash hisoblanadi Unipolyar potentsial kod, shuningdek kodlash deb ham ataladi nolga qaytmasdan (Non Return to No-NRZ) (shakl.7.1.a). Familiya, birlar ketma-ketligi uzatilganda, tsikl davomida signal nolga qaytmasligini aks ettiradi. NRZ usuli yaxshi xatolarni aniqlashga ega (ikkita keskin farqli potentsial tufayli), lekin o'z-o'zini sinxronlash xususiyatiga ega emas. Birlar yoki nollarning uzoq ketma-ketligini uzatganda, chiziqli signal o'zgarmaydi, shuning uchun qabul qiluvchi tomonidan aniqlash qobiliyati yo'q. kirish signali ma'lumotlarni qayta o'qish kerak bo'lgan vaqtni ko'rsatadi. Hatto yuqori aniqlikdagi soat generatori bo'lsa ham, qabul qiluvchi ma'lumotlarni yig'ish paytida xato qilishi mumkin, chunki ikkita generatorning chastotalari deyarli hech qachon bir xil emas. Shuning uchun, yuqori ma'lumotlar tezligida va birliklar yoki nollarning uzoq ketma-ketligida soat chastotalarining kichik nomuvofiqligi butun tsikldagi xatolikka va shunga mos ravishda noto'g'ri bit qiymatini o'qishga olib kelishi mumkin.
|
Guruch. 7.1. Ikkilik ma'lumotlarni kodlash usullari: a-bir qutbli potentsial
ijtimoiy kod; b- bipolyar potentsial kod; V- bir qutbli im-
puls kodi; G -bipolyar puls kodi; d-"Manchester" kodi;
e- to'rtta signal darajasiga ega potentsial kod.
NRZ usulining yana bir jiddiy kamchiligi - bu birliklar yoki nollarning uzoq ketma-ketliklarini uzatishda nolga yaqinlashadigan past chastotali komponentning mavjudligi. Shu sababli, qabul qiluvchi va manba o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri galvanik aloqani ta'minlamaydigan ko'plab aloqa liniyalari ushbu turdagi kodlashni qo'llab-quvvatlamaydi. Natijada, NRZ kodi sof shaklda tarmoqlarda ishlatilmaydi, lekin uning turli xil modifikatsiyalari qo'llaniladi, bunda NRZ kodining zaif o'zini o'zi sinxronlashi ham, doimiy komponentning mavjudligi ham yo'q qilinadi.
NRZ usulining modifikatsiyalaridan biri bu usul Muqobil inversiya bilan bipolyar potentsial kodlash (Bipolyar Alternativ Mark Inversion-AMI). Bu usulda ( guruch. 7.1.b) uchta potentsial daraja ishlatiladi - salbiy, nol va ijobiy. Mantiqiy nolni kodlash uchun nol potentsial qo'llaniladi va mantiqiy birlik ijobiy yoki salbiy potentsial bilan kodlanadi (bu holda har bir yangi birlikning potentsiali avvalgisining potentsialiga qarama-qarshidir). AMI kodi NRZ kodiga xos bo'lgan DC va o'z-o'zidan vaqtni aniqlash muammolarini qisman yo'q qiladi. Bu uzoq ketma-ketliklarni yuborishda sodir bo'ladi. Bunday hollarda chiziqdagi signal NRZ kodi bilan bir xil spektrga ega bo'lgan bipolyar impulslar ketma-ketligi bo'lib, o'zgaruvchan nollar va birlarni uzatadi, ya'ni doimiy komponentsiz va N/2 Gts fundamental garmonik (bu erda N ma'lumotlarning bit tezligi). Nollarning uzoq ketma-ketligi AMI kodi uchun ham, NRZ kodi uchun ham xavflidir - signal nol amplitudali doimiy potentsialga aylanadi. Umuman olganda, chiziqdagi bitlarning turli kombinatsiyalari uchun AMI kodidan foydalanish NRZ kodiga qaraganda torroq signal spektriga va shuning uchun yuqori liniya o'tkazuvchanligiga olib keladi. Misol uchun, o'zgaruvchan va nollarni uzatishda, asosiy harmonik f 0 N/4 Gts chastotaga ega. AMI kodi, shuningdek, noto'g'ri signallarni tanib olish uchun ba'zi xususiyatlarni taqdim etadi. Shunday qilib, signallarning polaritesini qat'iy almashtirishning buzilishi noto'g'ri impulsni yoki chiziqdan to'g'ri impulsning yo'qolishini ko'rsatadi. Noto'g'ri polariteli signal chaqiriladi taqiqlangan signal (signal buzilishi). AMI kodi har bir satrda ikkita emas, uchta signal darajasidan foydalanganligi sababli, qo'shimcha daraja liniyada bir xil bit aniqligini ta'minlash uchun transmitter quvvatini oshirishni talab qiladi, bu faqat kodlarga nisbatan bir nechta signal holatiga ega kodlarning umumiy kamchiligidir. ikkita holatni ajrating.
Eng oddiy usullar beixtiyor kodlashlar mavjud bir kutupli impuls kodi, bunda biri impuls bilan, nol esa uning yo'qligi bilan ifodalanadi ( guruch. 7.1c), Va bipolyar impuls kodi, bunda birlik bir qutbli impuls bilan ifodalanadi, nol esa boshqasi ( guruch. 7,1 g). Har bir zarba yarim tsikl davom etadi. Bipolyar impuls kodi yaxshi o'z-o'zini soatlash xususiyatlariga ega, ammo DC impuls komponenti, masalan, birlar yoki nollarning uzoq ketma-ketligini uzatishda mavjud bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, uning spektri potentsial kodlarga qaraganda kengroqdir. Shunday qilib, barcha nollarni yoki birlarni uzatishda kodning asosiy harmonikasining chastotasi N Gts ga teng bo'ladi, bu NRZ kodining asosiy harmonikasidan ikki baravar yuqori va AMI kodining asosiy harmonikasidan to'rt baravar yuqori. o'zgaruvchan va nollarni uzatishda. Juda keng spektr tufayli bipolyar puls kodi kamdan-kam qo'llaniladi.
Mahalliy tarmoqlarda, yaqin vaqtgacha, eng keng tarqalgan kodlash usuli "" deb nomlangan. Manchester kodi"(guruch. 7.1d). Manchester kodida potentsial pasayish, ya'ni pulsning old qismi birlar va nollarni kodlash uchun ishlatiladi. Manchester kodlashda har bir soat ikki qismga bo'lingan. Ma'lumot har bir tsiklning o'rtasida yuzaga keladigan potentsial tomchilar bilan kodlangan. Birlik pastdan yuqoriga o'tish bilan kodlanadi va nol teskari o'tish bilan kodlanadi. Har bir tsiklning boshida, agar siz ketma-ket bir nechta yoki nollarni ko'rsatishingiz kerak bo'lsa, xizmat ko'rsatish signalining chekkasi paydo bo'lishi mumkin. Bitta ma'lumot bitining uzatish siklida signal kamida bir marta o'zgarganligi sababli, Manchester kodi yaxshi o'z-o'zini soatlash xususiyatlariga ega. Manchester kodining tarmoqli kengligi bipolyar impulsdan ko'ra torroq. Shuningdek, u doimiy komponentga ega emas va asosiy harmonik eng yomon holatda (birlar yoki nollar ketma-ketligini uzatishda) N Gts chastotasiga ega va eng yaxshi holatda (o'zgaruvchan va nollarni uzatishda) tengdir. AMI kodlari yoki NRZ kabi N / 2 Gts gacha. O'rtacha, Manchester kodining tarmoqli kengligi bipolyar impuls kodidan bir yarim baravar tor va asosiy harmonik 3N/4 atrofida tebranadi. Manchester kodining yana bir afzalligi shundaki, u faqat ikkita signal darajasiga ega, bipolyar puls kodida esa uchta.
bilan potentsial kodlar ham mavjud katta raqam ma'lumotlarni kodlash uchun signal darajalari. Misol sifatida ko'rsatilgan ( 7.1e-rasm) potentsial kod 2B1Q ma'lumotlarni kodlash uchun to'rtta signal darajasi bilan. Ushbu kodda har ikki bit bir tsiklda to'rtta holatga ega bo'lgan signal orqali uzatiladi. “00” juft biti -2,5 V potentsialga, “01” juft bitiga -0,833 V potentsialga, “11” juft bitiga +0,833 V potentsialga va juft bitga mos keladi. bitlar "10" - +2,5 V potentsial. Ushbu kodlash usuli bir xil bit juftlarining uzoq ketma-ketligi bilan shug'ullanish uchun qo'shimcha chora-tadbirlarni talab qiladi, chunki signal doimiy komponentga aylanadi. Tasodifiy bitli interleaving bilan signal spektri NRZ kodiga qaraganda ikki baravar tor (bir xil bit tezligida aylanish vaqti ikki baravar ko'payadi). Shunday qilib, taqdim etilgan 2B1Q kodidan foydalanib, ma'lumotlarni bir xil chiziq bo'ylab AMI kodidan ikki baravar tezroq uzatish mumkin. Biroq, uni amalga oshirish uchun transmitterning kuchi yuqoriroq bo'lishi kerak, shunda to'rt darajali shovqinlar fonida qabul qiluvchi tomonidan aniq ajralib turadi.
Potentsial AMI va 2B1Q kodlarini yaxshilash uchun, mantiqiy kodlash. Mantiqiy kodlash bitlarning uzoq ketma-ketligini almashtirish uchun mo'ljallangan, doimiy potentsialga olib keladi, ular bilan kesishadi. Mantiqiy kodlash uchun ikkita usul xarakterlidir - ortiqcha kodlar va shifrlash.
Ortiqcha kodlar bitlarning asl ketma-ketligini ko'pincha belgilar deb ataladigan qismlarga bo'lishga asoslangan. Keyin har bir asl belgi asl nusxadan ko'proq bitga ega bo'lgan yangisi bilan almashtiriladi. Masalan, 4B/5B mantiqiy kod asl 4 bitli belgilarni 5 bitli belgilar bilan almashtiradi. Olingan belgilar ortiqcha bitlarni o'z ichiga olganligi sababli, ulardagi bit kombinatsiyalarining umumiy soni asl belgilaridan ko'proq. Shunday qilib, 4B / 5B kodida olingan belgilar 32 bitli kombinatsiyani o'z ichiga olishi mumkin, asl belgilar esa - atigi 16. Shuning uchun, natijada paydo bo'lgan kodda siz ko'p sonli nollarni o'z ichiga olmaydigan 16 ta bunday kombinatsiyani tanlashingiz mumkin va qolganini hisoblang taqiqlangan kodlar (kod buzilishi). DCni olib tashlash va kodni o'z-o'zini sinxronlashtirishga qo'shimcha ravishda, ortiqcha kodlar qabul qiluvchiga buzilgan bitlarni tanib olish imkonini beradi. Agar qabul qiluvchi taqiqlangan kodni qabul qilsa, u holda signal chiziqda buzilgan. 4V/5V kodi faqat nollarning uzun ketma-ketligiga sezgir bo'lgan potentsial kodlash usullaridan biri yordamida jismoniy kodlash yordamida chiziq orqali uzatiladi. 5 bit uzunlikdagi 4V/5V kodli belgilar ularning har qanday kombinatsiyasi uchun qatorda uchta noldan ko'p bo'lmasligini kafolatlaydi. Kod nomidagi B harfi elementar signalning 2 ta holatga ega ekanligini bildiradi (ingliz tilidan ikkilik - ikkilik). Shuningdek, uchta signal holatiga ega kodlar mavjud, masalan, 8B / 6T kodida dastlabki ma'lumotning 8 bitini kodlash uchun har biri uchta holatga ega bo'lgan 6 ta signaldan iborat kod ishlatiladi. 8B/6T kodining ortiqchaligi 4B/5B kodidan yuqori, chunki 256 ta manba kodlari uchun 729 ta (3 dan 6 gacha) belgilar mavjud. Qidiruv jadvalidan foydalanish juda oddiy operatsiya, shuning uchun bu yondashuv murakkablashmaydi tarmoq adapterlari va kalitlar va marshrutizatorlarning interfeys bloklari (qarang 9,11 bo'limlar).
Berilgan liniya sig'imini ta'minlash uchun ortiqcha kodni ishlatadigan transmitter oshirilgan takt chastotasida ishlashi kerak. Shunday qilib, 4V / 5V kodlarini 100 Mbit / s tezlikda uzatish uchun transmitter 125 MGts soat chastotasida ishlashi kerak. Bunday holda, chiziqdagi signalning spektri chiziq orqali sof, ortiqcha bo'lmagan kod uzatilgan holatga nisbatan kengaytiriladi. Shunga qaramay, ortiqcha potentsial kodning spektri Manchester kodining spektriga qaraganda torroq bo'lib chiqadi, bu mantiqiy kodlashning qo'shimcha bosqichini, shuningdek, qabul qiluvchi va uzatuvchining taktli chastotada ishlashini asoslaydi.
Mantiqiy kodlashning yana bir usuli dastlabki ma'lumotni chiziqda birliklar va nollarning paydo bo'lish ehtimoli yaqin bo'ladigan tarzda dastlabki "aralashtirish" ga asoslangan. Ushbu operatsiyani bajaradigan qurilmalar yoki bloklar deyiladi skramblelar(scramble - axlatxona, tartibsiz yig'ilish). Da chayqalish taniqli algoritm ishlatiladi, shuning uchun qabul qiluvchi ikkilik ma'lumotlarni qabul qilib, ularni uzatadi. descrambler, asl bit ketma-ketligini tiklaydi. Haddan tashqari bitlar chiziq bo'ylab uzatilmaydi. Yaxshilangan potentsial ortiqcha va shifrlangan kodlar zamonaviy yuqori tezlikda qo'llaniladi tarmoq texnologiyalari"Manchester" va bipolyar zarba kodlash o'rniga.
7.6. Aloqa liniyalarini multiplekslash texnologiyalari
Uchun multiplekslash("siqilish") aloqa liniyalari, bir nechta texnologiyalar qo'llaniladi. Texnologiya chastotamultiplekslash(chastota bo'linishini ko'paytirish - FDM) dastlab telefon tarmoqlari uchun ishlab chiqilgan, lekin kabel televideniesi tarmoqlari kabi boshqa turdagi tarmoqlar uchun ham qo'llaniladi. Ushbu texnologiya har bir abonent kanalining signallarini o'z chastota diapazoniga o'tkazishni va bir vaqtning o'zida bir nechta abonent kanallaridan signallarni keng polosali aloqa liniyasida uzatishni nazarda tutadi. Masalan, FDM kalitining kirishlari telefon tarmog'i abonentlaridan dastlabki signallarni oladi. Kalit o'z chastota diapazonida har bir kanalning chastotali tarjimasini amalga oshiradi. Odatda, yuqori chastota diapazoni abonent kanallaridan ma'lumotlarni uzatish uchun ajratilgan diapazonlarga bo'linadi. Ikki FDM kaliti orasidagi aloqa liniyasida barcha abonent kanallarining signallari bir vaqtning o'zida uzatiladi, lekin ularning har biri o'z chastota diapazonini egallaydi. Chiqish FDM kaliti har bir tashuvchi chastotasining modulyatsiyalangan signallarini ajratib turadi va ularni abonent telefoni bevosita ulangan mos keladigan chiqish kanaliga uzatadi. FDM kalitlari ham dinamik, ham doimiy almashtirishni amalga oshirishi mumkin. Dinamik kommutatsiyada bir abonent tarmoqqa chaqirilgan abonent raqamini yuborish orqali boshqa abonent bilan ulanishni boshlaydi. Kalit dinamik ravishda taqsimlanadi ushbu obunachiga erkin yo'llardan biri. Doimiy kommutatsiya bilan band uzoq vaqt davomida abonentga tayinlanadi. Chastota bo'linishiga asoslangan kommutatsiya printsipi boshqa turdagi tarmoqlarda o'zgarishsiz qoladi, faqat alohida abonent kanaliga ajratilgan diapazonlarning chegaralari, shuningdek ularning soni o'zgaradi.
Multiplekslash texnologiyasivaqt almashish(Vaqtga bo'linish multiplekslash - TDM) yoki vaqtinchalik multiplekslash vaqt almashish rejimida ishlaydigan, sikl davomida navbatma-navbat barcha abonent kanallariga xizmat ko‘rsatuvchi TDM uskunasidan foydalanishga asoslangan. Har bir ulanishga apparatning ishlash siklining bir vaqt qismi ajratiladi, bu ham deyiladi vaqt oralig'i. Vaqt oralig'ining davomiyligi uskuna tomonidan xizmat ko'rsatadigan abonent kanallari soniga bog'liq. TDM tarmoqlari ikkalasini ham qo'llab-quvvatlashi mumkin dinamik, yoki doimiy almashtirish, ba'zan esa ikkala rejim.
Bilan tarmoqlar dinamik almashtirish abonentlar o'rtasida aloqa o'rnatish uchun dastlabki tartibni talab qiladi. Buning uchun chaqirilgan abonentning manzili tarmoqqa uzatiladi, u kalitlar orqali o'tadi va ularni keyingi ma'lumotlarni uzatish uchun sozlaydi. Ulanish so'rovi bir kalitdan ikkinchisiga yo'naltiriladi va oxir-oqibat qo'ng'iroq qilingan tomonga etib boradi. Agar kerakli chiqish kanalining sig'imi allaqachon tugagan bo'lsa, tarmoq ulanishni o'rnatishdan bosh tortishi mumkin. FDM kaliti uchun chiqish quvvati chastota diapazonlari soniga teng, TDM kaliti uchun esa kanalning ishlash sikli bo'lingan vaqt oralig'i soniga teng. Agar so'ralgan abonent allaqachon boshqa birov bilan aloqa o'rnatgan bo'lsa, tarmoq ulanishni rad etadi. Birinchi holda, ular kalit bandligini, ikkinchisida esa - abonentni aytishadi. Ulanishning buzilishi ehtimoli kontaktlarning zanglashiga olib o'tish usulining kamchiliklari hisoblanadi. Agar ulanish o'rnatilishi mumkin bo'lsa, u holda FDM tarmoqlarida qattiq tarmoqli kengligi yoki TDM tarmoqlarida qat'iy tarmoqli kengligi ajratiladi. Ushbu qiymatlar ulanish davrida o'zgarishsiz qoladi. Ulanish o'rnatilgandan so'ng kafolatlangan tarmoq o'tkazuvchanligi ovoz va video uzatish yoki real vaqtda ob'ektni boshqarish kabi ilovalar uchun zarur bo'lgan muhim xususiyatdir.
Agar faqat bitta jismoniy aloqa kanali mavjud bo'lsa, masalan, modemlar yordamida ma'lumotlarni almashishda telefon tarmog'i, ishning dupleks rejimi FDM yoki TDM texnologiyalaridan foydalangan holda kanalni ikkita mantiqiy pastki kanalga bo'lish asosida tashkil etiladi. FDM texnologiyasidan foydalanganda ikki simli liniyada dupleks ishlashni tashkil qilish uchun modemlar to'rt chastotada ishlaydi (ikki chastota - ma'lumotlarni bir yo'nalishda uzatishda birlar va nollarni kodlash uchun, qolgan ikkita chastota - qarama-qarshi yo'nalishda uzatishda kodlash uchun). ). TDM texnologiyasida ma'lumotlarni bir yo'nalishda uzatish uchun ba'zi vaqt oralig'i, ba'zilari esa boshqa yo'nalishda ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi. Odatda qarama-qarshi yo'nalishdagi vaqt oralig'i o'zgarib turadi.
Faqat bitta optik toladan foydalanilganda dupleks ishlashni tashkil qilish uchun optik tolali kabellarda ma'lumotlarni bir yo'nalishda uzatish bitta to'lqin uzunligidagi yorug'lik nurlari yordamida va teskari yo'nalishda - boshqa to'lqin uzunligi yordamida amalga oshiriladi. Ushbu texnologiya asosan FDM usuli bilan bog'liq, ammo optik tolali kabellar uchun u deyiladi to'lqin uzunligini multiplekslash texnologiyalari(To'lqinlarni bo'linish multiplekslash - WDM) yoki to'lqin multiplekslash.
Texnologiyazich to'lqin(spektral) multiplekslash(Zich to'lqinlarni bo'linish multiplekslash - DWDM) ko'p gigabit va terabit tezliklarda ishlaydigan yangi avlod optik magistrallarini yaratish uchun mo'ljallangan. Ishlashning bunday sifatli sakrashi optik toladagi ma'lumotlar bir vaqtning o'zida ko'p miqdordagi yorug'lik to'lqinlari bilan uzatilishi tufayli ta'minlanadi. DWDM tarmoqlari kontaktlarning zanglashiga olib o'tish printsipi asosida ishlaydi, har bir yorug'lik to'lqini alohida spektral kanalni ifodalaydi va o'z ma'lumotlarini olib yuradi. DWDM texnologiyasining asosiy afzalliklaridan biri optik tolaning chastota potentsialidan foydalanish koeffitsientini sezilarli darajada oshirishdir, uning nazariy o'tkazish qobiliyati 25000 GGts.
Xulosa
Zamonaviy telekommunikatsiya tizimlarida axborot elektromagnit to'lqinlar - elektr, yorug'lik yoki radio signallari orqali uzatiladi.
Aloqa liniyalari, axborot uzatish uchun jismoniy vosita turiga qarab, kabel (simli) yoki simsiz bo'lishi mumkin. Aloqa liniyalari sifatida parallel burilmagan o'tkazgichlarga asoslangan telefon kabellari, koaksiyal kabellar, o'ralgan juft o'tkazgichlarga asoslangan kabellar (ekranlanmagan va ekranlangan), optik tolali kabellar ishlatiladi. Bugungi kunda eng samarali va yaqin kelajakda istiqbolli - bu o'ralgan juft o'tkazgichlar va optik tolali kabellar asosidagi kabellar. Simsiz aloqa liniyalari ko'pincha turli xil radio to'lqin diapazonlarida radio signallarini uzatish orqali amalga oshiriladi. Infraqizil simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi ko'rinadigan yorug'lik va eng qisqa mikroto'lqinlar orasidagi elektromagnit spektrning bir qismini ishlatadi. Eng yuqori tezlik va shovqinga chidamli simsiz aloqaning lazer texnologiyasidir.
Aloqa liniyalarining asosiy xarakteristikalari chastotali javob, tarmoqli kengligi va ma'lum bir chastotada zaiflashuvdir.
Aloqa liniyasining o'tkazuvchanligi u orqali ma'lumotlarni uzatishning mumkin bo'lgan maksimal tezligini tavsiflaydi. Aloqa liniyasining shovqinga chidamliligi uning ichki o'tkazgichlarda tashqi muhitda hosil bo'ladigan shovqin darajasini pasaytirish qobiliyatini belgilaydi. Ma'lumotlarni uzatishning ishonchliligi ma'lumotlarning har bir uzatilgan biti uchun buzilish ehtimolini tavsiflaydi.
Aloqa liniyasiga qo'llaniladigan signallarning u yoki bu ko'rinishida diskret ma'lumotlarning ko'rinishi jismoniy kodlash deb ataladi. Mantiqiy kodlash asl ma'lumotlarning bitlarini bir xil ma'lumotlarni tashuvchi, lekin qo'shimcha xususiyatlarga ega bo'lgan yangi bit ketma-ketligi bilan almashtirishni o'z ichiga oladi.
Diskret ma'lumotlarni tor chastota diapazoni bilan aloqa liniyalari orqali uzatish uchun analog modulyatsiya qo'llaniladi, bunda ma'lumot sinusoidal tashuvchi chastota signalining amplitudasi, chastotasi yoki fazasini o'zgartirish orqali kodlanadi. Diskret ma'lumotlarni raqamli kodlashda potentsial va impuls kodlari qo'llaniladi. Aloqa liniyalarini multiplekslash uchun chastota, vaqt va to'lqinli multiplekslash texnologiyalari qo'llaniladi.
Nazorat savollari va topshiriqlari
1. Aloqa liniyalarining tasnifini keltiring.
2. Eng keng tarqalgan kabel aloqa liniyalarini tavsiflang.
3. Asosiy simsiz aloqa liniyalarini taqdim eting va ularning qiyosiy xarakteristikalarini keltiring.
4. Aloqa kanallari uzatilayotgan signallarni qanday fizik omillar ta’sirida buzadi?
5. Aloqa kanalining amplituda-chastota xarakteristikasi nima?
6. Aloqa kanalining o‘tkazish qobiliyati qanday birliklarda o‘lchanadi?
7. “Aloqa liniyasining shovqin immuniteti” tushunchasiga ta’rif bering.
8. "Ma'lumotlarni uzatish ishonchliligi" xarakteristikasi nima bilan belgilanadi va u qanday birliklarda o'lchanadi?
9. «Analog modulyatsiya» nima va uning qanday turlari diskret ma’lumotlarni uzatishda qo‘llaniladi?
10. Tashuvchi sinusoidni uzatuvchi tomondan modulyatsiyalash va qabul qiluvchi tomonda demodulyatsiya qilish funksiyalarini qaysi qurilma bajaradi?
11. Raqamli signallarni potentsial va impuls kodlash o'rtasidagi farqni ayting.
12. O'z-o'zini sinxronlash kodlari nima?
13. Raqamli signallarni mantiqiy kodlashdan maqsad nima va qanday usullardan foydalaniladi?
14. Texnologiyani tavsiflab bering chastotali multiplekslash aloqa liniyalari.
15. Vaqtga bo'linish multiplekslash texnologiyasining xususiyatlari qanday?
16. Optik tolali kabellarda faqat bitta optik toladan foydalanganda dupleks ishlashni tashkil qilish uchun qanday multiplekslash texnologiyasi qo'llaniladi?
17. Zich to'lqinli multiplekslash texnologiyasining maqsadi nima?
Aloqa liniyasi orqali uzatiladigan ma'lumotlar odatda maxsus kodlashdan o'tadi, bu esa uzatishning ishonchliligini oshiradi. Bunday holda, kodlash va dekodlash uchun qo'shimcha apparat xarajatlari muqarrar va tarmoq adapterlarining narxi oshadi.
Tarmoq orqali uzatiladigan axborotni kodlash maksimal ruxsat etilgan uzatish tezligi va foydalaniladigan uzatish muhitining tarmoqli kengligi nisbati bilan bog'liq. Misol uchun, turli kodlar bilan bir xil kabel orqali maksimal uzatish tezligi ikki barobar farq qilishi mumkin. Tarmoq uskunasining murakkabligi va axborotni uzatishning ishonchliligi ham bevosita tanlangan kodga bog'liq.
Aloqa kanallari orqali diskret ma'lumotlarni uzatish uchun dastlabki diskret ma'lumotlarni jismoniy kodlashning ikkita usuli qo'llaniladi - sinusoidal tashuvchi signalga asoslangan va to'rtburchaklar impulslar ketma-ketligiga asoslangan. Birinchi usul ko'pincha chaqiriladi analog modulyatsiya, chunki kodlash analog signalning parametrlarini (amplituda, faza, chastota) o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Ikkinchi yo'l deyiladi raqamli kodlash. Hozirgi vaqtda analog shaklga ega bo'lgan ma'lumotlar (nutq, televizor tasviri) aloqa kanallari orqali diskret shaklda uzatiladi. Analog ma'lumotni diskret shaklda ifodalash jarayoni deyiladi diskret modulyatsiya.
5.1Analog modulyatsiya
Diskret ma'lumotlarning sinusoidal signal sifatida ifodalanishi deyiladi analog modulyatsiya. Analog modulyatsiya ma'lumotni turli darajadagi amplituda, faza yoki chastotaga ega bo'lgan sinusoidal signal sifatida ko'rsatishga imkon beradi. Bundan tashqari, o'zgaruvchan parametrlarning kombinatsiyalaridan foydalanishingiz mumkin - amplituda va chastota, amplituda-faza. Misol uchun, agar siz to'rtta amplituda darajasi va to'rt chastota darajasi bilan sinusoidal signal hosil qilsangiz, bu axborot parametrining 16 holatini beradi, bu bitta o'zgarish uchun 4 bit ma'lumotni bildiradi.
Analog modulyatsiyaning uchta asosiy turi mavjud:
amplituda,
chastota,
Amplituda modulyatsiyasi.(AM) Amplitudali modulyatsiya bilan mantiqiy uchun tashuvchi chastotasi sinusoidining amplitudasining bir darajasi, mantiqiy nol uchun esa boshqasi tanlanadi (5.1-rasmga qarang). Signalning chastotasi doimiy bo'lib qoladi. Bu usul kam shovqin immuniteti tufayli amalda sof shaklda kamdan-kam qo'llaniladi, lekin ko'pincha modulyatsiyaning boshqa turi - fazali modulyatsiya bilan birgalikda qo'llaniladi.
Guruch. 5.1 Har xil turlar modulyatsiya
Chastotani modulyatsiya qilish. ( Jahon chempionati) Chastotani modulyatsiya qilish bilan dastlabki ma'lumotlarning mantiqiy 0 va mantiqiy 1 qiymatlari turli chastotali sinusoidlar tomonidan uzatiladi - f 1 va f 2 (5.1-rasmga qarang). Signal amplitudasi doimiy bo'lib qoladi. Ushbu modulyatsiya usuli modemlarda murakkab sxemalarni talab qilmaydi va odatda past tezlikli modemlarda qo'llaniladi.
Fazali modulyatsiya. (FM) Fazali modulyatsiya bilan mantiqiy 0 va 1 qiymatlari bir xil chastotali signallarga mos keladi, lekin boshqa faza bilan (teskari), masalan, 0 va 180 daraja yoki 0,90,180 va 270 daraja. Olingan signal teskari sinus to'lqinlar ketma-ketligiga o'xshaydi (5.1-rasmga qarang). Signalning amplitudasi va chastotasi doimiy bo'lib qoladi.
Uzatish tezligini oshirish uchun kombinatsiyalangan modulyatsiya usullari qo'llaniladi (axborot parametrining bir tsikliga bitlar sonini ko'paytirish). Eng keng tarqalgan usullar kvadratura amplituda modulyatsiyasi (Quadratatura Amplituda Modulyatsiya, QAM). Ushbu usullar 8 fazali siljish qiymatlari bilan fazali modulyatsiya va 4 amplitudali amplitudali modulyatsiya kombinatsiyasidan foydalanadi. Ushbu usul bilan 32 ta signal kombinatsiyasi mumkin. Va ularning barchasi ishlatilmasa ham, tezlik hali ham sezilarli darajada oshadi va ortiqcha tufayli ma'lumotlarni uzatishdagi xatolarni nazorat qilish mumkin. Misol uchun, ba'zi kodlarda dastlabki ma'lumotlarni ifodalash uchun faqat 6, 7 yoki 8 kombinatsiyaga ruxsat beriladi va qolgan kombinatsiyalar taqiqlanadi. Modemning telefon kanallarida, ayniqsa o'rnatilgan kanallarda, amplituda va vaqt ichida juda muhim bo'lgan shovqin tufayli buzilish natijasida paydo bo'lgan noto'g'ri signallarni tanib olish uchun bunday kodlash ortiqchaligi talab qilinadi.
Analog modulyatsiya qaysi liniyalarda ishlashi mumkinligini va bu usul u yoki bu foydalanilgan uzatish liniyalarining tarmoqli kengligini qay darajada qondirishini aniqlaymiz, buning uchun biz olingan signallarning spektrini ko'rib chiqamiz. Masalan, amplituda modulyatsiya usulini olaylik. Amplitudali modulyatsiya bilan olingan signalning spektri tashuvchi chastotasining sinusoididan iborat bo'ladi. f Bilan va ikki tomonli harmoniklar:
(f Bilan -f m ) Va (f Bilan + f m ), Qayerda f m- modulyatsiya chastotasi (sinusoidning axborot parametridagi o'zgarishlar), agar ikkita amplituda darajasi ishlatilsa, ma'lumotlar tezligiga to'g'ri keladi.
Guruch. 5.2 Amplituda modulyatsiyasi bilan signal spektri
Chastotasi f m berilgan kodlash usuli uchun chiziqning tarmoqli kengligini aniqlaydi. Modulyatsiya chastotasi past bo'lsa, signal spektrining kengligi ham kichik bo'ladi (teng 2f m 5.2-rasmga qarang), shuning uchun uning o'tkazish qobiliyati dan katta yoki teng bo'lsa, signallar chiziq tomonidan buzilmaydi. 2f m .
Shunday qilib, amplituda modulyatsiyasi bilan natijada olingan signal tor spektrga ega.
Fazali va chastotali modulyatsiya bilan signal spektri amplitudali modulyatsiyaga qaraganda murakkabroq, chunki bu erda ikkitadan ortiq yon harmonikalar hosil bo'ladi, lekin ular asosiy tashuvchi chastotaga nisbatan nosimmetrik joylashgan va ularning amplitudalari tez kamayadi. Shuning uchun modulyatsiyaning ushbu turlari tor tarmoqli kengligi bo'lgan liniyalar orqali ma'lumotlarni uzatish uchun ham juda mos keladi. Bunday liniyalarning odatiy vakili umumiy telefon tarmoqlari foydalanuvchilari uchun mavjud bo'lgan ovoz chastotasi kanalidir.
Ovozli chastotali kanalning odatiy chastota reaktsiyasidan ko'rinib turibdiki, bu kanal 300 dan 3400 Gts gacha bo'lgan chastotalarni uzatadi va shuning uchun uning o'tkazish qobiliyati 3100 Gts ni tashkil qiladi (5.3-rasmga qarang).
Guruch. 5.3 Ovoz chastotasi kanalining chastotali javobi
Inson ovozi qabul qilinadigan nutq sifati uchun ancha kengroq spektrga ega bo'lsa-da - taxminan 100 Gts dan 10 kHz gacha, 3100 Gts diapazoni yaxshi echimdir. Ohang kanalining tarmoqli kengligining qat'iy cheklanishi telefon tarmoqlarida multiplekslash va kontaktlarning zanglashiga olib o'tish uskunalarini qo'llash bilan bog'liq.
Shunday qilib, ovoz chastotasi kanali uchun amplituda modulyatsiyasi 3100/2=1550 bit/s dan ortiq bo'lmagan ma'lumotlarni uzatish tezligini ta'minlaydi. Agar siz axborot parametrining bir necha darajalaridan foydalansangiz (amplitudaning 4 darajasi), u holda ovoz chastotasi kanalining o'tkazuvchanligi ikki baravar ortadi.
Ko'pincha analog kodlash ma'lumotni tor tarmoqli kengligi bo'lgan kanal orqali, masalan, keng tarmoqli telefon liniyalari orqali uzatishda qo'llaniladi. Mahalliy tarmoqlarda kodlash va dekodlash uskunasining yuqori murakkabligi va narxi tufayli kamdan-kam qo'llaniladi.
Hozirgi vaqtda analog signallar bilan ishlaydigan deyarli barcha uskunalar qimmat mikrosxemalar asosida ishlab chiqilmoqda. DSP (raqamli signal protsessori). Bunday holda, modulyatsiya va signal uzatilgandan so'ng, qabul qilishda demodulyatsiyani amalga oshirish kerak va bu yana qimmat uskunalar. Tashuvchi sinusoidni uzatuvchi tomonda modulyatsiya qilish va qabul qiluvchi tomonda demodulyatsiya qilish funktsiyasini bajarish uchun maxsus qurilma ishlatiladi, bu deyiladi. modem (modulyator-demodulyator). 56 000 bps modem 100 dollar turadi va LAN kartasi 100 Mbit/s uchun 10 dollar turadi.
Xulosa qilib aytganda, biz analog modulyatsiyaning afzalliklari va kamchiliklarini taqdim etamiz.
Analog modulyatsiya juda ko'p turli xil ma'lumot parametrlariga ega: amplituda, faza, chastota. Ushbu parametrlarning har biri har bir operator o'zgarishi uchun bir nechta holatni olishi mumkin. Va, shuning uchun, natijada signal etkazish mumkin katta miqdorda soniyada bit.
Analog modulyatsiya natijada olingan signalni tor spektr bilan ta'minlaydi va shuning uchun yomon liniyalarda (tor tarmoqli kengligi bilan) ishlash kerak bo'lgan joyda yaxshi, u erda yuqori uzatish tezligini ta'minlay oladi. Analog modulyatsiya yaxshi chiziqlarda ham ishlashi mumkin, bu erda analog modulyatsiyaning yana bir afzalligi ayniqsa muhimdir - spektrni o'zgartirish qobiliyati. kerakli maydon, foydalanilayotgan chiziqning tarmoqli kengligiga qarab.
Analog modulyatsiyani amalga oshirish qiyin va uni amalga oshiradigan uskunalar juda qimmat.
Analog modulyatsiya undan voz kechib bo'lmaydigan hollarda qo'llaniladi, ammo mahalliy tarmoqlarda boshqa kodlash usullari qo'llaniladi, ularni amalga oshirish uchun oddiy va arzon uskunalar kerak bo'ladi. Shuning uchun ko'pincha mahalliy tarmoqlarda aloqa liniyalarida ma'lumotlarni uzatishda jismoniy kodlashning ikkinchi usuli - raqamli kodlash qo'llaniladi.
5. 2.Raqamli kodlash
Raqamli kodlash- to'g'ri to'rtburchak impulslar bilan ma'lumotni tasvirlash. Raqamli kodlashdan foydalanish uchun salohiyat Va impuls kodlari.
Potentsial kodlar. Potensial kodlarda mantiqiy va nollarni ifodalash uchun faqat tsikl davridagi signal potentsialining qiymati qo'llaniladi va uning to'liq impulslarni tashkil etuvchi tomchilari hisobga olinmaydi. Tsikl davrida olingan signal qanday qiymatga ega bo'lishi muhimdir.
impuls kodlari. Impuls kodlari mantiqiy nolni va mantiqiy birlikni ma'lum bir qutbli impulslar yoki impulsning bir qismi - ma'lum bir yo'nalishning potentsial tushishi bilan ifodalaydi. Impuls kodining qiymati butun pulsni uning o'tishlari bilan birga o'z ichiga oladi.
Raqamli kodlash uchun talablarni aniqlaylik. Masalan, diskret ma'lumotlarni (mantiqiy nollar va birliklar ketma-ketligi) bir kompyuterning chiqishi - manba - aloqa liniyasi orqali boshqa kompyuterning kirishiga - qabul qiluvchiga o'tkazishimiz kerak.
1. Ma'lumotlarni uzatish uchun bizda barcha chastotalarni o'tkazmaydigan aloqa liniyalari mavjud, ularning turiga qarab ma'lum tarmoqli kengligi mavjud. Shuning uchun, ma'lumotlarni kodlashda, kodlangan ma'lumotlarning aloqa liniyasi orqali "o'tishi" ni hisobga olish kerak.
2. Diskret ma'lumotlarning ketma-ketligi ma'lum chastotali raqamli impulslar sifatida kodlangan bo'lishi kerak. Bunday holda, albatta, quyidagilarga erishish yaxshidir:
a) kodlangan signallarning chastotalari odatda aloqa aloqalarining o'tkazish qobiliyatiga mos keladigan darajada past bo'lishi.
b) kodlangan signallar yuqori uzatish tezligini ta'minlaydi.
Shunday qilib, yaxshi kod bo `lishi shart kamroq Hertz va soniyada ko'proq bit.
3. Uzatiladigan ma'lumotlar mantiqiy nol va birlarning oldindan aytib bo'lmaydigan o'zgaruvchan ketma-ketligidir.
Keling, ushbu ma'lumotni raqamli impulslar bilan ma'lum bir tarzda kodlaylik, keyin hosil bo'lgan signalning chastotasini qanday aniqlash mumkin? Raqamli kodning maksimal chastotasini aniqlash uchun shaxsiy ketma-ketliklarni kodlashda olingan signalni hisobga olish kifoya, masalan:
mantiqiy nollarning ketma-ketligi
mantiqiy bo'lganlar ketma-ketligi
mantiqiy nollar va birlarning o'zgaruvchan ketma-ketligi
Bundan tashqari, Furye usuli yordamida signalni parchalash, spektrni topish, har bir harmonikning chastotalarini aniqlash va signalning umumiy chastotasini topish kerak, shu bilan birga signalning asosiy spektri tarmoqli kengligiga to'g'ri kelishi muhimdir. aloqa liniyasi. Bu hisob-kitoblarning barchasini bajarmaslik uchun signal spektrining asosiy garmonikasini aniqlashga harakat qilish kifoya, buning uchun signal shaklidan birinchi sinusoidni taxmin qilish kerak, u o'z shaklining konturini takrorlaydi, so'ngra uni toping. bu sinusoid davri. Davr - ikkita signal o'zgarishi orasidagi masofa. Keyin signal spektrining asosiy harmonikasining chastotasini ham aniqlashingiz mumkin F = 1/T, Qayerda F- chastota, T- signal davri. Keyingi hisob-kitoblarning qulayligi uchun signal o'zgarishining bit tezligi teng deb hisoblaymiz N.
Olingan signalning chastotasini aniqlash uchun har bir raqamli kodlash usuli uchun bunday hisob-kitoblar amalga oshirilishi mumkin. Raqamli kodlashda olingan signal to'rtburchaklar impulslarning o'ziga xos ketma-ketligidir. Spektrni topish uchun to'rtburchaklar impulslar ketma-ketligini sinusoidlar yig'indisi sifatida ifodalash uchun bunday sinusoidlarning ko'p soni kerak bo'ladi. Kvadrat to'lqinlar ketma-ketligining spektri odatda modulyatsiyalangan signallarga qaraganda ancha kengroq bo'ladi.
Agar ovoz chastotasi kanalida ma'lumotlarni uzatish uchun raqamli kod ishlatilsa, potentsial kodlashning yuqori chegarasi ma'lumotlarni uzatish tezligi 971 bps uchun erishiladi va pastki chegara har qanday tezlik uchun qabul qilinishi mumkin emas, chunki kanalning o'tkazish qobiliyati 300 dan boshlanadi. Hz.
Shunung uchun raqamli kodlar ovozli chastotali kanallarda hech qachon foydalanilmaydi. Ammo boshqa tomondan, ular ma'lumotlarni uzatish uchun telefon liniyalaridan foydalanmaydigan mahalliy tarmoqlarda juda yaxshi ishlaydi.
Shunday qilib, raqamli kodlash yuqori sifatli uzatish uchun keng tarmoqli kengligi talab qiladi.
4. Aloqa liniyalari orqali axborotni manba tugunidan qabul qiluvchi tugunga uzatishda shunday uzatish rejimini ta’minlash kerakki, bunda qabul qiluvchi har doim manbadan ma’lumotlarni qaysi vaqtda qabul qilishini aniq bilib oladi, ya’ni zarur. ta'minlash uchun sinxronizatsiya manba va qabul qiluvchi. Tarmoqlarda sinxronizatsiya muammosini kompyuter ichidagi bloklar yoki kompyuter va printer o'rtasida ma'lumot almashishdan ko'ra hal qilish qiyinroq. Qisqa masofalarda alohida soatli aloqa liniyasiga asoslangan sxema yaxshi ishlaydi. Bunday sxemada ma'lumot ma'lumotlar liniyasidan faqat soat pulsi kelgan paytda olib tashlanadi (5.4-rasmga qarang).
Guruch. 5.4 Qisqa masofalarda qabul qiluvchi va uzatgichni sinxronlashtirish
Ushbu sinxronizatsiya opsiyasi kabellardagi o'tkazgichlarning xususiyatlarining heterojenligi tufayli har qanday tarmoq uchun mutlaqo mos emas. Uzoq masofalarda signal tezligi to'lqinlari soatning ma'lumotlar biti o'tkazib yuborilgan yoki qayta o'qilganligi haqidagi tegishli ma'lumot signali uchun juda kech yoki juda erta kelishiga olib kelishi mumkin. Tarmoqlarning soat impulslarini ishlatishdan bosh tortishining yana bir sababi - qimmat kabellarda o'tkazgichlarni tejash. Shuning uchun, tarmoqlar deb atalmish foydalanadi o'z-o'zini sinxronlash kodlari.
O'z-o'zini sinxronlash kodlari- qabul qiluvchiga qaysi vaqtda keyingi bitni tanib olish zarurligini ko'rsatadigan signallar (yoki bir nechta bit, agar kod ikkitadan ortiq signal holatiga yo'naltirilgan bo'lsa). Signalning har qanday keskin pasayishi - deb ataladi old- qabul qilgichni uzatuvchi bilan sinxronlashtirish uchun yaxshi ko'rsatkich bo'lib xizmat qilishi mumkin. O'z-o'zini sinxronlash kodiga misol sinus to'lqin bo'lishi mumkin. Tashuvchi chastotasi amplitudasining o'zgarishi qabul qiluvchiga kirish kodi paydo bo'lgan vaqtni aniqlashga imkon beradi. Ammo bu analog modulyatsiyaga tegishli. Raqamli kodlashda o'z-o'zini sinxronlash kodlarini yaratadigan usullar ham mavjud, ammo bu haqda keyinroq.
Shunday qilib, yaxshi raqamli kod sinxronizatsiyani ta'minlashi kerak
Yaxshi raqamli kodga qo'yiladigan talablarni ko'rib chiqib, raqamli kodlash usullarini ko'rib chiqishga o'tamiz.
5. 2.1 NRZ nolga qaytmasdan potentsial kod
Ushbu kod o'z nomini oldi, chunki 1s ketma-ketligi uzatilganda, tsikl davomida signal nolga qaytmaydi (quyida ko'rib chiqamiz, boshqa kodlash usullarida bu holatda nolga qaytish sodir bo'ladi).
Kod NRZ (nolga qaytmaslik)- nolga qaytmasdan - bu eng oddiy ikki darajali kod. Olingan signal ikkita potentsial darajaga ega:
Nol pastki darajaga, birlik - yuqoriga to'g'ri keladi. Axborot o'tishlari bit chegarasida sodir bo'ladi.
Keling, kod bo'yicha ma'lumotlarni uzatishning uchta maxsus holatini ko'rib chiqaylik NRZ: nol va birlarning o'zgaruvchan ketma-ketligi, nollar ketma-ketligi va birlar ketma-ketligi (5.5-rasm, a ga qarang).
Guruch. 5.5 NRZ kodi
Keling, ushbu kod sanab o'tilgan talablarga javob beradimi yoki yo'qligini aniqlashga harakat qilaylik. Buning uchun qaysi NRZ kodida ishlatiladigan aloqa liniyasiga talablar mavjudligini aniqroq aniqlash uchun taqdim etilgan holatlarning har birida potentsial kodlash bilan spektrning fundamental garmonikasini aniqlash kerak.
Birinchi holat - o'zgaruvchan va nollarning cheksiz ketma-ketligidan iborat bo'lgan ma'lumot uzatiladi (5.5-rasmga qarang, b).
Bu rasm birlar va nollarni almashtirganda ikkita bit 0 va 1 bir siklda uzatilishini ko'rsatadi.Sinusoidning shakli shaklda ko'rsatilgan. 4.22b N- bit tezligi, bu sinusoidning davri teng T=2N. Bu holda asosiy harmonikaning chastotasi teng f 0 = N/2.
Ko'rib turganingizdek, ushbu kodning bunday ketma-ketligi bilan ma'lumotlarni uzatish tezligi signal chastotasidan ikki baravar yuqori.
Nol va birliklar ketma-ketligini uzatishda, natijada olingan signal to'g'ridan-to'g'ri oqim, signal o'zgarishi chastotasi nolga teng. f 0 = 0 .
Haqiqiy signalning spektri aloqa liniyasi orqali qanday ma'lumotlar uzatilishiga qarab doimiy ravishda o'zgarib turadi va nollarning uzoq ketma-ketligini yoki signal spektrini past chastotalar tomon siljitadiganlardan ehtiyot bo'lish kerak. Chunki Nol yoki birlarning uzun ketma-ketligini uzatishda NRZ kodi doimiy komponentga ega.
Signal nazariyasidan ma'lumki, kenglik talablaridan tashqari, uzatiladigan signal spektriga yana bir muhim talab qo'yiladi - doimiy komponent yo'q(qabul qiluvchi va uzatuvchi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri oqim mavjudligi), chunki turli xil foydalanish transformator almashinuvi aloqa liniyasida o'tmaydi D.C..
Shuning uchun, ba'zi ma'lumotlar ushbu havola orqali e'tiborga olinmaydi. Shuning uchun amalda ular har doim kodlash bosqichida tashuvchi signal spektrida doimiy komponent mavjudligidan xalos bo'lishga harakat qilishadi.
Shunday qilib, biz yaxshi raqamli kod uchun yana bir talabni aniqladik raqamli kod doimiy komponentga ega bo'lmasligi kerak.
NRZ ning yana bir kamchiligi - sinxronizatsiya etishmasligi. Bunday holda, faqat sinxronlashtirishning qo'shimcha usullari yordam beradi, bu haqda keyinroq gaplashamiz.
NRZ kodining asosiy afzalliklaridan biri oddiylikdir. To'rtburchak impulslarni yaratish uchun ikkita tranzistor kerak bo'ladi va analog modulyatsiyani amalga oshirish uchun murakkab mikrosxemalar kerak bo'ladi. Potensial signalni kodlash va dekodlash kerak emas, chunki kompyuter ichida ma'lumotlarni uzatish uchun xuddi shu usul qo'llaniladi.
Yuqorida ko'rsatilgan barcha narsalar natijasida biz boshqa raqamli kodlash usullarini ko'rib chiqishda bizga yordam beradigan bir nechta xulosalar chiqaramiz:
NRZni amalga oshirish juda oson, xatolarni yaxshi aniqlaydi (ikkita keskin farqli potentsial tufayli).
NRZ nol va birlarni uzatishda DC komponentiga ega, bu esa transformator izolyatsiyalangan liniyalarda uzatishni imkonsiz qiladi.
NRZ o'z-o'zini sinxronlashtiruvchi kod emas va bu uni har qanday liniyada uzatishni qiyinlashtiradi.
NRZ kodining jozibadorligi, uni yaxshilashga arziydi, yuqorida ko'rsatilganidek, N/2 Gts ga teng bo'lgan asosiy harmonik fo ning nisbatan past chastotasi. Shunday qilib, kod NRZ 0 dan N/2 Hz gacha past chastotalarda ishlaydi.
Natijada, NRZ kodi sof shaklda tarmoqlarda ishlatilmaydi. Shunga qaramay, uning turli xil modifikatsiyalari qo'llaniladi, bunda NRZ kodining zaif o'z-o'zini sinxronlashi va doimiy komponentning mavjudligi muvaffaqiyatli bartaraf etiladi.
NRZ kodining imkoniyatlarini qandaydir tarzda yaxshilash maqsadida quyidagi raqamli kodlash usullari ishlab chiqilgan
5. 2.2. AMI alternativ inversion bipolyar kodlash usuli
Alternativ inversiya bilan bipolyar kodlash usuli (Bipolyar Alternate Mark Inversion, AMI) NRZ usulining modifikatsiyasi hisoblanadi.
Bu usul potentsialning uchta darajasidan foydalanadi - salbiy, nol va ijobiy. Uchta signal darajasi kodning kamchiligidir, chunki uchta darajani farqlash uchun qabul qiluvchiga kirishda signal-shovqin nisbati yaxshiroq bo'lishi kerak. Qo'shimcha qatlam chiziqda bir xil bit aniqligini ta'minlash uchun transmitter quvvatini taxminan 3 dB ga oshirishni talab qiladi, bu esa ko'p shtatli kodlarning bilvel kodlari bilan solishtirganda umumiy kamchiligi hisoblanadi. AMI kodida nol potentsial mantiqiy nolni kodlash uchun ishlatiladi, mantiqiy potentsial ijobiy yoki salbiy bilan kodlanadi, har bir yangisining potentsiali avvalgisining potentsialiga qarama-qarshidir.
Guruch. 5.6 AMI kodi
Ushbu kodlash usuli uzoq ketma-ketliklarni uzatishda DC komponentining muammolarini va NRZ kodiga xos bo'lgan o'z-o'zini sinxronizatsiya etishmasligini qisman yo'q qiladi. Lekin doimiy komponent muammosi uning uchun nol ketma-ketligini uzatishda qoladi (5.6-rasmga qarang).
Keling, kod ishlashining alohida holatlarini ko'rib chiqaylik va ularning har biri uchun olingan signal spektrining fundamental garmonikasini aniqlaymiz. Nollar ketma-ketligi bilan - signal - to'g'ridan-to'g'ri oqim - fo \u003d 0 (5.7-rasm, a)
Guruch. 5.7 AMI spektrining asosiy chastotalarini aniqlash
Shu sababli, AMI kodini yanada yaxshilash kerak. Birliklar ketma-ketligini uzatishda chiziqdagi signal NRZ kodi bilan bir xil spektrdagi bipolyar impulslar ketma-ketligi bo'lib, o'zgaruvchan nollar va birlarni uzatadi, ya'ni doimiy komponentsiz va fundamental harmonik fo = N/2 Hz. .
O'zgaruvchan va nollarni uzatishda asosiy harmonik fo = N/4 Hz, bu NRZ kodidan ikki baravar kam.
Umuman olganda, chiziqdagi bitlarning turli kombinatsiyalari uchun AMI kodidan foydalanish NRZ kodiga qaraganda torroq signal spektriga va shuning uchun yuqori chiziq o'tkazuvchanligiga olib keladi. AMI kodi, shuningdek, noto'g'ri signallarni tanib olish uchun ba'zi xususiyatlarni taqdim etadi. Shunday qilib, signallarning polaritesini qat'iy almashtirishning buzilishi noto'g'ri impulsni yoki chiziqdan to'g'ri impulsning yo'qolishini ko'rsatadi. Noto'g'ri polariteli signal taqiqlangan signal deb ataladi. (signal buzilishi).
Quyidagi xulosalar chiqarish mumkin:
AMI birlar ketma-ketligini uzatishda DC komponentini bekor qiladi;
AMI tor spektrga ega - N/4 dan - N/2;
AMI sinxronizatsiya muammolarini qisman yo'q qiladi
AMI liniyada ikkita emas, uchta signal darajasidan foydalanadi va bu uning kamchiligi, ammo quyidagi usul uni yo'q qilishga muvaffaq bo'ldi.
5. 2.3 NRZI birligida inversiya bilan potentsial kod
Ushbu kod butunlay AMI kodiga o'xshaydi, lekin faqat ikkita signal darajasidan foydalanadi. Nol uzatilganda, u oldingi tsiklda o'rnatilgan potentsialni uzatadi (ya'ni, uni o'zgartirmaydi) va bitta uzatilganda, potentsial teskari tomonga o'zgaradi.
Ushbu kod deyiladi birida inversiyaga ega potentsial kod (Inverted bilan nolga qaytmaslik, NRZI).
Uchinchi signal darajasidan foydalanish juda istalmagan hollarda, masalan, ikkita signal holati ishonchli tarzda tanilgan optik kabellarda - yorug'lik va qorong'ilik uchun qulaydir.
Guruch. 5.8 NRZI kodi
NRZI kodi AMI kodidan olingan signal shaklida farq qiladi, ammo agar siz asosiy harmonikalarni hisoblasangiz, har bir holat uchun ular bir xil ekanligi ayon bo'ladi. O'zgaruvchan va nollarning ketma-ketligi uchun signalning asosiy chastotasi fo=N/4.(5.9-rasm, a ga qarang). Birliklar ketma-ketligi uchun - fo=N/2. Nollarning ketma-ketligi bilan bir xil kamchilik saqlanib qoladi fo=0- chiziqdagi to'g'ridan-to'g'ri oqim.
Guruch. 5.9 NRZI uchun spektrning asosiy chastotalarini aniqlash
Xulosalar quyidagicha:
NRZI - AMI kodi bilan bir xil imkoniyatlarni taqdim etadi, lekin buning uchun faqat ikkita signal darajasidan foydalanadi va shuning uchun keyingi takomillashtirish uchun ko'proq mos keladi. NRZI ning kamchiliklari nol ketma-ketligiga ega bo'lgan DC komponenti va uzatish paytida sinxronizatsiyaning yo'qligi. NRZI kodi yuqori darajadagi ilg'or kodlash usullarini ishlab chiqish uchun asos bo'ldi.
5. 2.4 MLT3 kodi
MLT-3 uch darajali uzatish kodi (Ko'p darajali uzatish - 3) NRZI kodi bilan juda ko'p umumiyliklarga ega. Uning eng muhim farqi uchta signal darajasidir.
Ulardan biri bir signal darajasidan ikkinchisiga o'tishga mos keladi. Chiziqli signal darajasining o'zgarishi faqat kirishda birlik qabul qilingan taqdirdagina sodir bo'ladi, ammo NRZI kodidan farqli o'laroq, ishlab chiqarish algoritmi ikkita qo'shni o'zgarish har doim qarama-qarshi yo'nalishga ega bo'ladigan tarzda tanlanadi.
Guruch. 5.10 Potentsial MLT-3 kodi
Oldingi barcha misollarda bo'lgani kabi maxsus holatlarni ko'rib chiqing.
Nollarni uzatishda signal ham doimiy komponentga ega, signal o'zgarmaydi - fo = 0 Hz. (5.10-rasmga qarang). Hammasi uzatilganda, axborot o'tishlari bit chegarasida o'rnatiladi va bitta signal aylanishi to'rt bitni sig'dira oladi. Ushbu holatda fo=N/4 Hz - maksimal kod chastotasi MLT-3 barcha birliklarni o'tkazishda (5.11-rasm, a).
Guruch. 5.11 Spektrning asosiy chastotalarini aniqlash MLT-3
O'zgaruvchan ketma-ketlik bo'lsa, kod MLT-3 ga teng maksimal chastotaga ega fo=N/8, bu NRZI kodidan ikki baravar kam, shuning uchun bu kod torroq tarmoqli kengligiga ega.
Siz sezganingizdek, MLT-3 kodining kamchiliklari, NRZI kodi kabi, sinxronizatsiyaning yo'qligi. Ushbu muammo nollarning uzun ketma-ketligini va sinxronizatsiya qilish imkoniyatini yo'q qiladigan qo'shimcha ma'lumotlarni o'zgartirish bilan hal qilinadi. Umumiy xulosa quyidagicha bo'lishi mumkin - uch darajali kodlashdan foydalanish MLT-3 chiziqli signalning takt chastotasini kamaytirishga va shu bilan uzatish tezligini oshirishga imkon beradi.
5. 2.5 Bipolyar impuls kodi
Potentsial kodlardan tashqari, impuls kodlari ma'lumotlar to'liq impuls yoki uning qismi - front bilan ifodalanganda ham qo'llaniladi.
Ushbu yondashuvning eng oddiy holati bipolyar impuls kodi, bunda birlik bir polaritning zarbasi bilan ifodalanadi, nol esa boshqasi. Har bir zarba yarim tsikl davom etadi (5.12-rasm). Bipolyar impuls kodi - uch darajali kod. Keling, xuddi shu maxsus holatlarda bipolyar kodlash orqali ma'lumotlarni uzatish paytida olingan signallarni ko'rib chiqaylik.
Guruch. 5.12 Bipolyar impuls kodi
Kodning o'ziga xos xususiyati shundaki, bitning markazida har doim o'tish (ijobiy yoki salbiy) mavjud. Shuning uchun har bir bit etiketlanadi. Qabul qilgich signalning o'zidan impulsning takrorlanish tezligiga ega bo'lgan sinxron pulsni (strobe) olishi mumkin. Bog'lanish har bir bitga amalga oshiriladi, bu qabul qilgichni transmitter bilan sinxronlashtirishni ta'minlaydi. Strobni olib yuradigan bunday kodlar deyiladi o'z-o'zini sinxronlash. Har bir holat uchun signallar spektrini ko'rib chiqing (5.13-rasm). Barcha nollarni yoki birlarni uzatishda kodning asosiy harmonikasining chastotasi fo=N Hz, bu NRZ kodidan ikki baravar asosiy va AMI kodidan to'rt baravar asosiy hisoblanadi. O'zgaruvchan va nollarni uzatishda - fo=N/2
Guruch. 5.13 Bipolyar impuls kodi uchun spektrning asosiy chastotalarini aniqlash.
Kodning bu kamchiligi ma'lumotlar uzatish tezligida daromad keltirmaydi va impuls kodlari potentsiallardan sekinroq ekanligini aniq ko'rsatadi.
Misol uchun, 10 Mbit / s ulanish uchun tashuvchining chastotasi 10 MGts ni talab qiladi. O'zgaruvchan nollar va birliklar ketma-ketligini uzatishda tezlik oshadi, lekin unchalik emas, chunki kodning fundamental garmonikasining chastotasi f=N/2 Hz.
Bipolyar impuls kodi oldingi kodlarga nisbatan katta afzalliklarga ega - u o'z-o'zini sinxronlashtiradi.
Bipolyar impuls kodi keng signal spektriga ega va shuning uchun sekinroq.
Bipolyar impuls kodi uchta darajadan foydalanadi.
5. 2.6 Manchester kodeksi
Manchester kodi takomillashtirilgan bipolyar impuls kodi sifatida ishlab chiqilgan. Manchester kodi, shuningdek, o'z-o'zini sinxronlash kodlariga ham tegishli, ammo bipolyar koddan farqli o'laroq, u uchta emas, faqat ikkita darajaga ega, bu esa yaxshi shovqin immunitetini ta'minlaydi.
Manchester kodida potentsial pasayish, ya'ni pulsning old qismi birlar va nollarni kodlash uchun ishlatiladi. Manchester kodlashda har bir soat ikki qismga bo'lingan. Ma'lumot har bir tsiklning o'rtasida yuzaga keladigan potentsial tomchilar bilan kodlangan. Bu shunday bo'ladi:
Birlik pastdan yuqoriga o'tish bilan kodlanadi va nol teskari o'tish bilan kodlanadi. Har bir tsiklning boshida, agar siz ketma-ket bir nechta yoki nollarni ko'rsatishingiz kerak bo'lsa, xizmat ko'rsatish signalining chekkasi paydo bo'lishi mumkin.
Kodlashning maxsus holatlarini ko'rib chiqing (almashinadigan nollar va birliklar ketma-ketligi, ba'zi nollar, ba'zilari) va keyin biz ketma-ketliklarning har biri uchun asosiy harmonikalarni aniqlaymiz (5.14-rasmga qarang). Barcha holatlarda, Manchester kodlash bilan har bir bitning markazidagi signal o'zgarishi soat signalini ajratishni osonlashtirayotganini ko'rish mumkin. Shuning uchun, Manchester kodi yaxshi o'z-o'zini sinxronlash xususiyatlariga ega.
Guruch. 5.14 Manchester kodi
O'z-o'zini sinxronlashtirish har doim uzatuvchi va qabul qiluvchining takt chastotasidagi farqlar tufayli katta ma'lumotlar paketlarini yo'qotishsiz uzatish imkonini beradi.
Shunday qilib, faqat bitta yoki faqat nollarni uzatishda asosiy chastotani aniqlaymiz.
Guruch. 5.15 Manchester kodi uchun spektrning asosiy chastotalarini aniqlash.
Nol va birlarni uzatishda ko'rinib turganidek, doimiy komponent yo'q. Asosiy chastota fo=NHz, bipolyar kodlashda bo'lgani kabi. Shu sababli, aloqa liniyalarida signallarni galvanik izolyatsiya qilish eng oddiy usullar bilan, masalan, impuls transformatorlari yordamida amalga oshirilishi mumkin. O'zgaruvchan va nollarni uzatishda asosiy harmonikaning chastotasi teng bo'ladi fo=N/2Hz.
Shunday qilib, Manchester kodi takomillashtirilgan bipolyar kod bo'lib, ma'lumotlarni uzatish uchun faqat ikkita signal darajasidan foydalangan holda takomillashtiriladi, bipolyardagi kabi uchta emas. Ammo bu kod NRZI bilan solishtirganda hali ham sekin, bu ikki baravar tezroq.
Bir misolni ko'rib chiqing. Ma'lumot uzatish uchun tarmoqli kengligi bo'lgan aloqa liniyasini oling 100 MGts va tezlik 100 Mbit/s. Agar ilgari biz ma'lum chastotada ma'lumotlar tezligini aniqlagan bo'lsak, endi berilgan chiziq tezligida signalning chastotasini aniqlashimiz kerak. Shunga asoslanib, biz NRZI kodi bo'yicha ma'lumotlarni uzatish uchun N / 4-N / 2 chastota diapazoni biz uchun etarli ekanligini aniqlaymiz - bu 25 -50 MGts gacha bo'lgan chastotalar, bu chastotalar bizning liniyamizning tarmoqli kengligiga kiritilgan. - 100 MGts. Manchester kodi uchun bizga N / 2 dan N gacha chastota diapazoni kerak - bu 50 dan 100 MGts gacha bo'lgan chastotalar, bu diapazonda signal spektrining asosiy harmoniklari joylashgan. Manchester kodi uchun u bizning liniyamizning o'tkazish qobiliyatini qoniqtirmaydi va shuning uchun chiziq bunday signalni katta buzilishlar bilan uzatadi (bunday kodni ushbu liniyada ishlatib bo'lmaydi).
5.2.7Differentsial Manchester kodi.
Differentsial Manchester kodi Manchester kodlashning bir turi. U chiziqli signalning soat oralig'ining o'rtasidan faqat sinxronizatsiya uchun foydalanadi va har doim signal darajasida o'zgarishlar mavjud. Mantiqiy 0 va 1 mos ravishda takt oralig'ining boshida signal darajasining o'zgarishi mavjudligi yoki yo'qligi bilan uzatiladi (5.16-rasm).
Guruch. 5.16 Differensial Manchester kodi
Ushbu kod Manchesterdagi kabi afzallik va kamchiliklarga ega. Ammo, amalda, Manchesterning differentsial kodi ishlatiladi.
Shunday qilib, Manchester kodi mahalliy tarmoqlarda (yuqori tezlikdagi liniyalar mahalliy tarmoq uchun ajoyib hashamat bo'lgan paytda), o'z-o'zini sinxronlashtirish va doimiy komponentning yo'qligi tufayli juda faol edi. U hali ham optik tolali va elektr tarmoqlarida keng qo'llaniladi. Biroq, so'nggi paytlarda ishlab chiquvchilar potentsial kodlashdan foydalanish yaxshiroq degan xulosaga kelishdi, uning kamchiliklarini yo'q qilish uchun mantiqiy kodlash.
5.2.8Potentsial kod 2B1Q
Kod 2B1Q- ma'lumotlarni kodlash uchun to'rtta signal darajasiga ega potentsial kod. Uning nomi uning mohiyatini aks ettiradi - har ikki bit (2B) to'rtta holatga ega bo'lgan signal orqali bir tsiklda uzatiladi (1Q).
Pare bit 00 potentsialga mos keladi (-2,5V), bir necha bit 01 potentsialga mos keladi (-0,833 V), juftlik 11 - salohiyat (+0,833 V), va er-xotin 10 - salohiyat ( +2,5 V).
Guruch. 5.17 Potentsial kodi 2B1Q
5.17-rasmda ko'rinib turibdiki, bu kodlash usuli bir xil bit juftlarining uzoq ketma-ketligi bilan shug'ullanish uchun qo'shimcha chora-tadbirlarni talab qiladi, chunki bu signalni DC komponentiga aylantiradi. Shuning uchun ham nollarni, ham birlarni uzatishda fo=0Hz. Birlar va nollarni almashtirganda, signal spektri kodga qaraganda ikki baravar tor bo'ladi NRZ, chunki bir xil bit tezligida tsiklning davomiyligi ikki baravar ko'payadi - fo=N/4Hz.
Shunday qilib, 2B1Q kodidan foydalanib, siz AMI yoki NRZI kodini ishlatishdan ikki baravar tez bir xil chiziq orqali ma'lumotlarni uzatishingiz mumkin. Biroq, uni amalga oshirish uchun transmitter quvvati yuqori bo'lishi kerak, shunda to'rtta potentsial daraja (-2,5V, -0,833 V, +0,833 V, +2,5 V) shovqin fonida qabul qiluvchi tomonidan aniq ajralib turadi.
5. 2.9 PAM5 kodi
Biz yuqorida ko'rib chiqqan barcha signal kodlash sxemalari bitga asoslangan edi. Bit kodlash bilan har bir bit protokol mantig'i bilan aniqlangan signal qiymatiga mos keladi.
Bayt kodlash bilan signal darajasi ikki yoki undan ortiq bit bilan o'rnatiladi. Besh darajali kodda PAM5 5 kuchlanish darajasi (amplituda) va ikki bitli kodlash qo'llaniladi. Har bir kombinatsiya o'z kuchlanish darajasiga ega. Ikki bitli kodlashda ma'lumotni uzatish uchun to'rt daraja talab qilinadi (ikkidan ikkinchi darajagacha - 00, 01, 10, 11 ). Ikki bitni bir vaqtning o'zida uzatish signalni o'zgartirish tezligining yarmini ta'minlaydi. Beshinchi daraja xato tuzatish uchun ishlatiladigan kodda ortiqcha hosil qilish uchun qo'shiladi. Bu signal-shovqin nisbatining qo'shimcha chegarasini beradi.
Guruch. 5.18 PAM 5 kodi
5. 3. Mantiqiy kodlash
Mantiqiy kodlash gacha ishlaydi jismoniy kodlash.
Mantiqiy kodlash bosqichida to'lqin shakli endi shakllanmaydi, lekin sinxronlashning yo'qligi, doimiy komponentning mavjudligi kabi jismoniy raqamli kodlash usullarining kamchiliklari bartaraf etiladi. Shunday qilib, birinchi navbatda, ikkilik ma'lumotlarning tuzatilgan ketma-ketligi mantiqiy kodlash vositalaridan foydalangan holda shakllantiriladi, so'ngra ular jismoniy kodlash usullari yordamida aloqa liniyalari orqali uzatiladi.
Mantiqiy kodlash dastlabki ma'lumotlarning bitlarini bir xil ma'lumotni olib yuruvchi, lekin qo'shimcha ravishda qo'shimcha xususiyatlarga ega bo'lgan yangi bitlar ketma-ketligi bilan almashtirishni nazarda tutadi, masalan, qabul qiluvchi tomon qabul qilingan ma'lumotlardagi xatolarni aniqlash qobiliyatiga ega. Dastlabki ma'lumotlarning har bir baytini bir paritet bit bilan birga olib borish modemlar yordamida ma'lumotlarni uzatishda juda ko'p qo'llaniladigan mantiqiy kodlash usuliga misoldir.
Mantiqiy kodlashning ikkita usulini ajrating:
Ortiqcha kodlar
Scrambling.
5. 3.1 Ortiqcha kodlar
Ortiqcha kodlar bitlarning asl ketma-ketligini ko'pincha belgilar deb ataladigan qismlarga bo'lishga asoslangan. Keyin har bir asl belgi asl nusxadan ko'proq bitga ega bo'lgan yangisi bilan almashtiriladi. Ortiqcha kodning aniq misoli 4V/5V mantiqiy koddir.
Mantiqiy kod 4V/5V asl 4 bitli belgilarni 5 bitli belgilar bilan almashtiradi. Olingan belgilar ortiqcha bitlarni o'z ichiga olganligi sababli, ulardagi bit kombinatsiyalarining umumiy soni asl belgilaridan ko'proq. Shunday qilib, besh bitli sxema 00 dan 31 gacha bo'lgan o'nlik kodda qiymatga ega bo'lgan 32 (2 5) ikki xonali alfanumerik belgilarni beradi. Dastlabki ma'lumotlar faqat to'rt bit yoki 16 (2 4) belgidan iborat bo'lishi mumkin.
Shuning uchun, natijada paydo bo'lgan kodda siz ko'p sonli nollarni o'z ichiga olmaydigan 16 ta kombinatsiyani tanlashingiz va qolganlarini hisoblashingiz mumkin. taqiqlangan kodlar (kod buzilishi). Bunday holda, nollarning uzun satrlari buziladi va kod har qanday uzatilgan ma'lumotlar uchun o'z-o'zidan sinxronlashtiriladi. Doimiy komponent ham yo'qoladi, ya'ni signal spektri yanada torayadi. Ammo bu usul liniyaning foydali o'tkazish qobiliyatini pasaytiradi, chunki foydalanuvchi ma'lumotlarining ortiqcha birliklari o'tkazilmaydi va faqat "efir vaqtini egallaydi". Ortiqcha kodlar qabul qiluvchiga buzilgan bitlarni tanib olish imkonini beradi. Agar qabul qiluvchi taqiqlangan kodni qabul qilsa, u holda signal chiziqda buzilgan.
Shunday qilib, keling, ishni ko'rib chiqaylik. mantiqiy kod 4V/5V. O'zgartirilgan signal mavjud Ma'lumot uzatish uchun 16 ta qiymat va 16 ta ortiqcha qiymat. Qabul qiluvchining dekoderida besh bit ma'lumot va xizmat signallari sifatida dekodlanadi.
Xizmat signallari uchun to'qqizta belgi ajratilgan, ettita belgi bundan mustasno.
Uchdan ortiq noldan iborat kombinatsiyalar bundan mustasno (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000 ) . Bunday signallar belgi bilan izohlanadi V va qabul qiluvchilar jamoasi BUZISH- muvaffaqiyatsizlik. Buyruq yuqori shovqin yoki transmitterning ishlamay qolishi sababli xatoni ko'rsatadi. Besh nolning yagona kombinatsiyasi (00 - 00000 ) xizmat signallarini bildiradi, belgini bildiradi Q va maqomga ega TOMON- chiziqda signal yo'q.
Bunday ma'lumotlarni kodlash ikkita muammoni hal qiladi - sinxronizatsiya va shovqin immunitetini yaxshilash. Sinxronizatsiya uchta noldan ortiq ketma-ketlikni yo'q qilish tufayli yuzaga keladi va yuqori shovqin immunitetiga ma'lumot qabul qiluvchisi besh bitli intervalda erishadi.
Ma'lumotlarni kodlashning ushbu usuli bilan ushbu afzalliklarning narxi uzatish tezligining pasayishi hisoblanadi. foydali ma'lumotlar. Masalan, to'rtta ma'lumot bitiga bitta ortiqcha bitni qo'shish natijasida kodli protokollardagi tarmoqli kengligi samaradorligi. MLT-3 va ma'lumotlarni kodlash 4B/5B mos ravishda 25% ga kamayadi.
Kodlash sxemasi 4V/5V jadvalda keltirilgan.
|
Ikkilik kod 4B |
Natija kodi 5V |
Shunday qilib, ushbu jadvalga muvofiq kod shakllanadi 4V/5V, keyin faqat nollarning uzun ketma-ketligiga sezgir bo'lgan potentsial kodlash usullaridan biri yordamida jismoniy kodlash yordamida chiziq orqali uzatiladi - masalan, NRZI raqamli kodidan foydalangan holda.
5 bit uzunlikdagi 4V/5V kodli belgilar ularning har qanday kombinatsiyasi uchun qatorda uchta noldan ko'p bo'lmasligini kafolatlaydi.
Xat IN kod nomida elementar signal 2 ta holatga ega ekanligini anglatadi - ingliz tilidan ikkilik- ikkilik. Shuningdek, uchta signal holatiga ega kodlar mavjud, masalan, kodda 8V/6T dastlabki ma'lumotlarning 8 bitini kodlash uchun har biri uchta holatga ega bo'lgan 6 ta signaldan iborat kod ishlatiladi. Kodning ortiqchaligi 8V/6T koddan yuqori 4V/5V, chunki 256 ta manba kodlari uchun 3 6 = 729 natija belgisi mavjud.
Aytganimizdek, mantiqiy kodlash jismoniydan oldin sodir bo'ladi, shuning uchun u tarmoq ulanishi darajasidagi uskunalar tomonidan amalga oshiriladi: tarmoq adapterlari va kalitlar va routerlarning interfeys bloklari. O'zingiz ko'rganingizdek, qidiruv jadvalidan foydalanish juda oddiy operatsiya, shuning uchun keraksiz kodlar bilan mantiqiy kodlash usuli ushbu uskunaning funktsional talablarini murakkablashtirmaydi.
Yagona talab shundaki, ortiqcha kodni ishlatadigan transmitter berilgan liniya quvvatini ta'minlash uchun yuqori soat tezligida ishlashi kerak. Ha, kodlarni yuborish uchun 4V/5V tezlik bilan 100 Mb/s uzatuvchi soat chastotasida ishlashi kerak 125 MGts. Bunday holda, chiziqdagi signalning spektri chiziq orqali sof, ortiqcha bo'lmagan kod uzatilgan holatga nisbatan kengaytiriladi. Shu bilan birga, ortiqcha potentsial kodning spektri Manchester kodining spektriga qaraganda torroqdir, bu mantiqiy kodlashning qo'shimcha bosqichini, shuningdek, qabul qiluvchi va uzatuvchining taktli chastotada ishlashini oqlaydi.
Shunday qilib, quyidagi xulosaga kelish mumkin:
Asosan uchun mahalliy tarmoqlar oddiyroq, ishonchliroq, yaxshiroq, tezroq - keraksiz kodlar yordamida mantiqiy ma'lumotlarni kodlashdan foydalaning, bu nollarning uzoq ketma-ketligini yo'q qiladi va signal sinxronizatsiyasini ta'minlaydi, keyin jismoniy darajada uzatish uchun tezkor raqamli koddan foydalaning. NRZI, sekin, lekin o'z-o'zini sinxronlashdan foydalanishdan ko'ra Manchester kodi.
Masalan, tarmoqli kengligi 100M bit / s va tarmoqli kengligi 100 MGts bo'lgan chiziq orqali ma'lumotlarni uzatish uchun NRZI kodi 25 - 50 MGts chastotalarni talab qiladi, bu 4V / 5V kodlashsiz. Va agar qo'llanilsa NRZI shuningdek, 4V / 5V kodlash, endi chastota diapazoni 31,25 dan 62,5 MGts gacha kengayadi. Ammo shunga qaramay, bu diapazon hali ham chiziqning o'tkazish qobiliyatiga "mos keladi". Va Manchester kodi uchun hech qanday qo'shimcha kodlashdan foydalanmasdan, 50 dan 100 MGts gacha bo'lgan chastotalar kerak bo'ladi va bu asosiy signalning chastotalari, ammo ular endi 100 MGts chizig'idan o'tmaydi.
5. 3.2 Scrambling
Mantiqiy kodlashning yana bir usuli dastlabki ma'lumotni chiziqda birlar va nollarning paydo bo'lish ehtimoli yaqin bo'ladigan tarzda dastlabki "aralashtirish" ga asoslangan.
Ushbu operatsiyani bajaradigan qurilmalar yoki bloklar deyiladi scramblers (scramble - borini, tasodifiy yig'ish).
Da chayqalish ma'lumotlar ma'lum bir algoritm bo'yicha aralashtiriladi va qabul qiluvchi ikkilik ma'lumotlarni qabul qilib, uni uzatadi. descrambler, bu asl bit ketma-ketligini tiklaydi.
Haddan tashqari bitlar chiziq bo'ylab uzatilmaydi.
Skramblingning mohiyati shunchaki tizim orqali o'tadigan ma'lumotlar oqimining asta-sekin o'zgarishidir. Skramblelarda ishlatiladigan deyarli yagona operatsiya XOR - "bit bo'yicha XOR", yoki ular aytadilar - qo'shimcha tomonidan modul 2. Ikki birlik eksklyuziv OR bilan qo'shilsa, eng yuqori birlik o'chiriladi va natija yoziladi - 0.
Scrambling usuli juda oddiy. Avval skramblerni o'ylab toping. Boshqacha qilib aytganda, ular "eksklyuziv OR" yordamida bitlarni asl ketma-ketlikda qanday nisbatda aralashtirishni o'ylab topadilar. Keyin, ushbu nisbatga ko'ra, ma'lum bitlarning qiymatlari joriy bitlar ketma-ketligidan tanlanadi va unga muvofiq qo'shiladi. XOR o'zaro. Bunday holda, barcha bitlar 1 bitga siljiydi va hozirgina olingan qiymat ("0" yoki "1") bo'shatilgan eng kam muhim bitga joylashtiriladi. Shishishdan oldin eng muhim bitda bo'lgan qiymat kodlash ketma-ketligiga qo'shiladi va uning keyingi bitiga aylanadi. Keyin bu ketma-ketlik fizik kodlash usullaridan foydalangan holda, qabul qiluvchi tugunga uzatiladigan chiziqqa chiqariladi, uning kirishida bu ketma-ketlik teskari nisbatga asoslanib ochiladi.
Masalan, skrambler quyidagi munosabatlarni amalga oshirishi mumkin:
Qayerda Bi- skramblerning i-tsiklida olingan natija kodining ikkilik raqami, AI- skrambler kiritishiga i-siklda keladigan manba kodining ikkilik raqami; B i-3 va B i-5- skramblerning oldingi davrlarida olingan natija kodining ikkilik raqamlari, mos ravishda joriy sikldan 3 va 5 davr oldin, - XOR operatsiyasi (modul 2 qo'shilishi).
Endi kodlangan ketma-ketlikni aniqlaymiz, masalan, bunday manba ketma-ketligi uchun 110110000001 .
Yuqorida tavsiflangan skrambler quyidagi natija kodini ishlab chiqaradi:
B 1 \u003d A 1 \u003d 1 (natijadagi kodning dastlabki uchta raqami asl kod bilan bir xil bo'ladi, chunki hali zarur oldingi raqamlar yo'q)
Shunday qilib, scramblerning chiqishi ketma-ketlik bo'ladi 110001101111 . Bunda dastlabki kodda mavjud bo'lgan oltita nol ketma-ketligi yo'q.
Olingan ketma-ketlikni olgandan so'ng, qabul qiluvchi uni teskari munosabatga asoslangan dastlabki ketma-ketlikni qayta tiklaydigan deskramblerga o'tkazadi.
Boshqa turli xil shifrlash algoritmlari mavjud, ular hosil bo'lgan kodning raqamini beradigan atamalar soni va atamalar orasidagi siljish bilan farqlanadi.
Kodlashning asosiy muammosi skramblerlar - uzatish (kodlash) va qabul qilish (dekodlash) qurilmalarini sinxronlashtirish. Agar kamida bitta bit o'tkazib yuborilsa yoki noto'g'ri kiritilsa, barcha uzatilgan ma'lumotlar qaytarib bo'lmaydigan tarzda yo'qoladi. Shuning uchun skramblerga asoslangan kodlash tizimlarida sinxronizatsiya usullariga katta e'tibor beriladi. .
Amalda, odatda, ushbu maqsadlar uchun ikkita usulning kombinatsiyasi qo'llaniladi:
a) qabul qiluvchi tomonga oldindan ma'lum bo'lgan ma'lumotlar oqimiga sinxronizatsiya bitlarini qo'shish, agar bunday bit topilmasa, jo'natuvchi bilan sinxronlashtirishni faol ravishda qidirishni boshlash imkonini beradi;
b) sinxronizatsiya yo'qolgan paytlarda sinxronizatsiyasiz "xotiradan" olingan ma'lumotlar bitlarini dekodlash imkonini beradigan yuqori aniqlikdagi vaqt impulslari generatorlaridan foydalanish.
Birlar ketma-ketligi bilan ishlashning oddiyroq usullari ham mavjud bo'lib, ular skrabling deb tasniflanadi.
Kodni yaxshilash uchun Bipolyar AMI taqiqlangan belgilar bilan nollar ketma-ketligini sun'iy ravishda buzishga asoslangan ikkita usul qo'llaniladi.
Guruch. 5.19 B8ZS va HDB3 kodlari
Ushbu rasm usuldan foydalanishni ko'rsatadi B8ZS (8-nol almashtirish bilan bipolyar) va usul HDB3 (Yuqori zichlikdagi bipolyar 3-nol) AMI kodini tuzatish uchun. Manba kodi ikkita uzun nol ketma-ketligidan iborat (birinchi holatda 8 ta, ikkinchi holatda 5 ta).
Kod B8ZS faqat 8 ta noldan iborat ketma-ketlikni tuzatadi. Buning uchun birinchi uchta noldan keyin qolgan besh nol o'rniga beshta raqamni kiritadi: V-1*-0-V-1*.V bu erda ma'lum bir qutblilik tsikli uchun taqiqlangan birlik signalini, ya'ni oldingi birlikning qutbliligini o'zgartirmaydigan signalni bildiradi; 1 * - to'g'ri kutupluluk birligi signali va yulduzcha belgisi ushbu tsikldagi manba kodida birlik emas, balki nol borligini bildiradi. Natijada, qabul qiluvchi 8 soat tsiklida 2 ta buzilishni ko'radi - bu liniyadagi shovqin yoki boshqa uzatish nosozliklari tufayli sodir bo'lishi ehtimoldan yiroq emas. Shu sababli, qabul qiluvchi bunday buzilishlarni ketma-ket 8 ta nolni kodlash kabi ko'rib chiqadi va qabul qilingandan so'ng ularni asl 8 nolga almashtiradi.
B8ZS kodi shunday tuzilganki, uning doimiy komponenti har qanday ikkilik raqamlar ketma-ketligi uchun nolga teng.
Kod HDB3 asl ketma-ketlikda istalgan 4 ta ketma-ket nolni tuzatadi. HDB3 kodini yaratish qoidalari B8ZS kodiga qaraganda ancha murakkab. Har to'rt nol bitta V signalga ega bo'lgan to'rtta signal bilan almashtiriladi. DC komponentini bostirish uchun signalning polaritesi. V ketma-ket almashtirishlar bilan almashtiriladi.
Bundan tashqari, almashtirish uchun to'rt davrli kodlarning ikkita namunasi qo'llaniladi. Agar manba kodida almashtirishdan oldin birlarning toq soni bo'lsa, u holda ketma-ketlik ishlatiladi 000V, va agar birliklar soni juft bo'lsa - ketma-ketlik 1*00V.
Shunday qilib, mantiqiy kodlashni potentsial kodlash bilan birgalikda ishlatish quyidagi afzalliklarni beradi:
Kengaytirilgan nomzod kodlari uzatiladigan ma'lumotlarda yuzaga keladigan 1 va 0 ning har qanday ketma-ketligi uchun juda tor tarmoqli kengligiga ega. Natijada, mantiqiy kodlash orqali potentsialdan olingan kodlar Manchesterga qaraganda torroq spektrga ega, hatto ortib borayotgan soat chastotasida ham.
