Najčastejšie sa používa kód Manchester-II alebo kód Manchester lokálnych sietí. Tiež odkazuje na samosynchronizačné kódy, ale na rozdiel od kódu RZ nemá tri, ale iba dve úrovne, čo poskytuje lepšiu odolnosť voči šumu.
Logická nula zodpovedá prechodu na vyššiu úroveň v strede bitového intervalu, logická 1 zodpovedá prechodu na nižšiu úroveň. Logika kódovania je jasne viditeľná na príklade prenosu sekvencie jednotiek alebo núl. Pri prenose prekladaných bitov sa frekvencia opakovania impulzov zníži na polovicu.
Informačné prechody zostávajú v strede bitu, zatiaľ čo hraničné prechody (na hranici bitových intervalov) chýbajú pri striedaní jednotiek a núl. To sa vykonáva pomocou sekvencie inhibičných impulzov. Tieto impulzy sú synchronizované s informačnými impulzmi a zabezpečujú, že nežiaduce prechody hraníc sú zakázané.
Zmena signálu v strede každého bitu uľahčuje izoláciu hodinového signálu. Samosynchronizácia umožňuje prenášať veľké pakety informácií bez straty v dôsledku rozdielov v taktovacej frekvencii vysielača a prijímača.
Obrázok.7.3 Dvojúrovňový kód Manchester-II.
Veľkou výhodou manchesterského kódu je absencia konštantnej zložky pri vysielaní dlhej sekvencie jednotiek alebo núl. Vďaka tomu sa galvanické oddelenie signálov vykonáva najjednoduchšími spôsobmi, napríklad pomocou impulzných transformátorov.
Dôležitou charakteristikou manchesterského kódu je, že signál nemá konštantnú zložku pri vysielaní dlhej sekvencie jednotiek alebo núl. To umožňuje galvanické oddelenie vysielačov a prijímačov pomocou impulzných transformátorov.
frekvenčné spektrum Signál v kódovaní Manchester obsahuje iba dve nosné frekvencie. Pre desaťmegabitový protokol je to 10 MHz pri prenose signálu pozostávajúceho z jednej núl alebo jednotiek a 5 MHz pre signál so striedajúcimi sa nulami a jednotkami. Preto môžu pásmové filtre ľahko odfiltrovať všetky ostatné frekvencie.
Výhody manchesterského kódu:
- kód sa automaticky synchronizuje, pretože v strede bitu nevyhnutne dochádza k prechodu,
- v manchesterskom kódovom signáli nie je žiadna jednosmerná zložka, čo umožňuje použitie na galvanickú izoláciu impulzné transformátory (galvanická izolácia vykonáva sieťová karta).
Nevýhoda manchesterského kódu:
- ako pri kóde RZ je potrebná dvojnásobná šírka pásma ako pri kóde NRZ pri rovnakej bitovej rýchlosti.
Kód Manchester-II našiel uplatnenie v optických a elektrických drôtových sieťach. Najbežnejší 10 Mbps Ethernet LAN protokol používa tento kód.
Na začiatok si teda povedzme, čo predstavuje kódovanie „Manchester“.
V kóde "Manchester" je jednotka kódovaná prechodom signálu v strede bitového intervalu zo stavu "OFF" do stavu "ON" a nula - naopak, prechodom signálu v stred
bitový interval zo stavu "ON" do stavu "OFF".
Aké sú stavy „ZAPNUTÉ“ a „VYPNUTÉ“?
Stavy signálu "ON" a "OFF" sú hlavolamštátov. Vo všeobecnosti je „OFF“ neaktívny stav, rovnaký ako pri absencii akejkoľvek výmeny, a „ON“ je aktívny stav, teda taký, ktorý je nejakým spôsobom odlišný od neaktívneho. Preto aj napriek tomu, že na obrázku vpravo je stav signálu „ZAPNUTÝ“ zobrazený vysokou úrovňou signálu a stav „VYPNUTÝ“ je znázornený nízkou úrovňou, nemalo by sa to brať doslovne (ide len o to, že obraz je známejší a jasnejší s vysokou a nízkou úrovňou). V skutočnosti môžu byť stavy "ON" a "OFF" kódované úplne odlišnými spôsobmi. Napríklad IR diaľkové ovládače kódujú tieto stavy prítomnosťou alebo neprítomnosťou impulzov na určitej frekvencii, integrované fotodetektory (ktoré majú najčastejšie vysokú úroveň výstupného signálu neaktívne) vydávajú kód, v ktorom je „ON“ zakódované nízkou úrovňou a „OFF“ je zakódované vysokou úrovňou atď.
Trvanie nuly a jednotky v kódovaní Manchester je rovnaké, to znamená, že dĺžka správy nezávisí od toho, koľko núl alebo jednotiek je v správe, ale závisí iba od celkového počtu bitov.
Kľúčovou vlastnosťou manchesterského kódovania je, že oba stavy signálu sú nevyhnutne prítomné počas prenosu každého bitu: „ZAPNUTÉ“ a „VYPNUTÉ“ (opäť sa pozrite na obrázok vyššie). To znamená, že počas prenosu každého bitu musí signál aspoň raz zmeniť svoj stav. To znamená, že kód "Manchester" môže pozostávať iba z jednoduchých intervalov, ak sú susedné bity rovnaké, a z dvojitého trvania, ak sú susedné bity odlišné (toto je znázornené na obrázku vľavo).
Opísaná vlastnosť umožňuje dodatočne synchronizovať prijímač s vysielačom pri príjme každého bitu, určiť, či prijatý kód môže byť vôbec „Manchester“, diagnostikovať koniec správy alebo „stratu“ signálu vysielača.
Povedzme, že ak predpokladáme, že frekvencia vysielača nemôže skočiť viac ako 1,5-krát, potom absenciu zmeny stavu signálu v rámci 3 polbitov možno bezpečne interpretovať ako koniec správy alebo „stratu“. ” signálu vysielača (ak vopred poznáme dĺžku správy). Alebo napríklad pri skúmaní nejakého neznámeho kódu, ak vidíme, že kód obsahuje viac ako dva varianty intervalov medzi stavmi „ON“ a „OFF“, potom môžeme jednoznačne dospieť k záveru, že skúmaný kód nie je „Manchester“. “.
Dúfam, že všetko je viac-menej jasné s tým, čo je kód "Manchester", takže prejdime k ďalšej otázke - ako tento kód prijať a dekódovať.
Je zrejmé, že začiatok prenosu údajov môžete určiť zmenou stavu signálu vnímaného prijímačom z „OFF“ na „ON“. Je tu však jedno upozornenie. Keďže prenos jedného začína aj zo stavu „VYPNUTÉ“, potom pri prvej zmene signálu z „VYPNUTÉ“ na „ZAPNUTÉ“ absolútne nedokážeme diagnostikovať, či ide o stred prenosu jedného alebo začiatok prevodu nuly. Jediné, čo sa tu dá urobiť, je vopred sa dohodnúť, ktorý bit sa má preniesť ako prvý (čiže zaviesť špeciálny štartovací bit, ktorého hodnota bude vždy striktne definovaná).
To je všetko, teraz, ak vieme, z ktorého bitu správa začína, poznáme trvanie intervalov stavov "ON" a "OFF", náš prijímač má presný, stabilný generátor a my
presne vieme, koľko bitov chceme prijať, potom môžeme zostaviť prvý najjednoduchší algoritmus na obnovenie originálu, zakódovaný „Manchesterským“ kódom balíka:
- - spustiť záznam hodnoty signálu. Od tohto momentu v intervaloch rovnajúcich sa trvaniu bitu. A tak - kým sa nezíska požadovaný počet bitov.
Možnosť dva. Vieme, z akého bitu správa začína, poznáme trvanie intervalov „ON“ a „OFF“, náš prijímač má stabilný generátor, ale nevieme nič o dĺžke správy. V tomto prípade môžete použiť vlastnosť kódu Manchester, že signál nemôže zostať konštantný 3 alebo viac polbitov. To znamená, že za koniec správy možno považovať moment, keď signál zostane v stave „OFF“ 3 polbity. Algoritmus obnovy zdrojového kódu v tomto prípade môže vyzerať takto:
- - zmenou stavu signálu z "OFF" na "ON" určíme začiatok vysielania
- - odpočítajte štvrtinu trvania bitu (aby ste sa dostali do stredu polovičného bitu)
- - od tohto momentu (nech je to moment číslo 1) a ďalej v intervaloch rovnajúcich sa trvaniu polbitu analyzujeme hodnotu signálu. Raz
stane sa, že signál v posledných troch meraniach bude v stave „OFF“ - to bude signalizovať koniec správy. Navyše, zaznamenávaním hodnoty signálu vždy s nepárnymi číslami, okrem posledného, obnovíme pôvodnú správu.
Možnosť tri. Vieme, z ktorého bitu správa začína, ale nepoznáme trvanie intervalov, počas ktorých je signál v stave „ON“ a „OFF“. Čo by sme mali robiť v
tento prípad? Ak šťastnou náhodou poznáte hodnotu nielen prvého bitu, ale aj druhého, tak presne viete, v akých intervaloch (v celom bite alebo v polovici)
dôjde k prvým 2 prepnutiam a môžete ľahko zistiť potrebné intervaly alebo, vedecky povedané, synchronizovať prijímač s vysielačom.
(Áno, tak sme prišli na to, prečo majú až 2 štartovacie bity. Mimochodom, v ethernetových sieťach, kde sa používa aj kódovanie Manchester, sa na úvodnú synchronizáciu používa celá 56-bitová preambula).
Potom môžete jednoducho použiť prvý alebo druhý z vyššie uvedených algoritmov.
Predpokladajme, že existuje iná možnosť. Poznáme prvé dva bity správy, ale náš generátor je úplná sračka, hoci funguje (alebo z vedeckého hľadiska môžeme zaručiť, že v čase, ktorý sa rovná trvaniu polbitu, sa frekvencia generátora nemôže zmeniť o 1,5-krát alebo viac). Tu je návod, ako byť?
Áno, stačí prepočítať hodnoty trvania polbitu a celého bitu pre každý nový front. To znamená, že je potrebné synchronizovať prijímač s vysielačom nie raz na začiatku, ale na každom novom čele (predným máme na mysli prepínanie medzi stavmi „ON“ / „OFF“), keďže s Manchester kódovanie máme nový front v každom prenášanom bite.
Skrátka zvážte rôzne kombinácie môžete si dlho pamätať na hlavnú výhodu, pre ktorú bol kód „Manchester“ tak milovaný všetkými: pri prenose každého bitu dôjde k zmene stavu „ON“ / „OFF“, čo umožňuje synchronizáciu vysielač a prijímač.
Okrem vyššie uvedeného existuje aj takzvané „diferenčné“ alebo „diferenciálne“ „Manchester“ kódovanie. V tomto prípade, keď sa vysiela nula, bitový interval začína zmenou stavu signálu na opačný a pri vysielaní jednotky sa stav signálu na začiatku bitového intervalu nemení. V opačnom prípade je všetko rovnaké ako v bežnom "Manchesterskom" kódovaní - v strede bitového intervalu sa stav signálu nevyhnutne zmení na opačný (pozri obrázok vľavo).
Tag EM4100 ukladá 64 bitov dát, čo znamená, že návrh musí obsahovať 64-bitový posuvný register tvorený ôsmimi 8-bitovými registrami 74HC165. Register sa resetuje po každých 64 posunoch, aby sa vynulovali údaje a začalo sa odznova. Údaje na vstupoch registra sú nasledovné:- Vzorec časovania: deväť jednotiek
- Výrobca/ID verzie: 2 bloky po 5 bitoch, z ktorých 4 bity sú dáta a 5. bit je parita
- Jedinečný identifikátor: 8 blokov po 5 bitoch, z ktorých 4 bity sú dáta a piaty je parita
- Kontrolný súčet: 4 paritné bity počítané podľa stĺpcov
- Stop bit: "0"
Dokonca aj šifrované štítky sú zraniteľné voči mnohým útokom. Okrem toho je čoraz jednoduchšie emulovať štítky na smartfónoch podpora NFC(ktoré zvyčajne pracujú na frekvencii 13,56 MHz). Stačí správne napísať aplikáciu modulácie poľa a môžete robiť, čo chcete.
Ako štandardnú výhovorku pripomeniem, že autor (A prekladateľ! - Poznámka. preklad.) nepreberá žiadnu zodpovednosť za následky použitia informácií z tohto článku. Čitateľ musí byť zodpovedný za všetky svoje činy.
Rám
Niekedy veľmišťastie. Krásny obal by nezaškodil práve teraz, keď je hotový prototyp a objednaný plošný spoj. A práve v tom čase Fleming dokončil montáž a spustil stroj rezanie laserom Fotonová píla OSAA. Po roku práce na projekte je laser pripravený na rezanie svojich prvých častí. Flemming a Rune vykonajú posledné úpravy a vymenia hliníkový kryt laserovej skrine. Viete si predstaviť, akí sme boli všetci šťastní, keď sme videli, ako táto vec funguje.So spusteným strojom sme mohli otestovať náš projekt v reálnom živote. Puzdro pre náš RFID štítok je vyrobené z 2 mm plexiskla. Tento korpus je prvý objekt vyrobený na PhotonSaw, áno!
Zrodil sa nápad umiestniť cievku na vonkajšiu stranu puzdra. Najprv bolo rozhodnuté použiť polovičnú výšku trupu, čo však v praxi nefungovalo (ďalšie otvory na dlhých stranách sa teda nevyužívajú). Cievka dokonale pasuje po obvode celého puzdra, aj keď som mal pochybnosti, či obdĺžnikové vinutie (105x55 mm) nebude príliš veľké na bežnú elektromagnetickú väzbu.
Skúšobná cievka bola navinutá bez akýchkoľvek výpočtov s 0,4 mm drôtom v 66 otáčkach. A samozrejme sme mali opäť šťastie, pretože cievka dopadla presne tak, ako mala, s indukčnosťou 645 μH, s pripojeným štítkom rezonančná frekvencia 125,2 kHz. Test čítačky dverí ukázal, že prototyp s touto cievkou fungoval dobre.
S cievkou na vonkajšej strane puzdra je možné zmenšiť jej hrúbku. Vnútorná hrúbka teraz závisí len od výšky dielov na doske a pri zohľadnení hrúbky dosky by mala byť približne 6 mm. Okrem toho by bolo pekné pridať gravírovanie. Flemming navrhol zaoblenie strán puzdra z estetických a ergonomických dôvodov. Zakrivené telo lepšie ochráni aj boky cievky, pretože tam, kde nie je veľké napätie, cievky drôtu radi vyliezajú von.
PhotonSaw ešte nie je úplne na rovnakej úrovni: gravírovanie Horný kryt výrazne odsťahovala. Pred vyhotovením finálnej verzie prípadu je potrebné ho dopracovať. Zakrivené obrysy boli tiež vystavené chybe výpočtu v softvéri, pretože lúč sa po prechode uzavretou dráhou nevrátil do pôvodnej polohy. Ale každopádne krivky vyzerajú naozaj hladko.
Zostava PCB
Objednaná doska dorazila:
Montáž nebola veľmi náročná. Na šablónovú dosku bola nanesená spájkovacia pasta, všetky detaily boli umiestnené a potom spájkované v domácej peci.
Cez oddeľovaciu kapacitu (47 pF má odpor približne 27 kOhm pri frekvencii 125 kHz) a ochranné diódy prúdi prúd do napájacích zberníc. Energia prichádzajúca z cievky stačí na udržanie napájacieho napätia asi 1 V. Prúd môže dosiahnuť 250-500 μA. Prekvapivo sa zdá, že čipy 74HC s týmto zdrojom fungujú. Žiaľ, pod takým tlakom sa dejú zvláštne veci. 74HC má vnútorný resetovací obvod a musíte sa uistiť, že funguje. Všimnite si, že vypnutie ochranných diód nepomôže. Na vstupoch mikroobvodov sú vnútorné ochranné diódy, ktoré sa v tomto prípade otvárajú a vykonávajú rovnakú prácu.
Reset napájania sa spustí iba vtedy, ak napätie napájacieho zdroja klesne na určitú dobu pod určitú úroveň. Ak napätie zostane príliš vysoké, vnútorná logika môže byť zmätená, pretože niektoré jej časti môžu byť v neurčitom stave, zatiaľ čo iné fungujú správne. Na nastavenie všetkých čipov do konzistentného stavu je potrebný interný reset. Obvod teda bude pracovať nepravidelne pri veľmi nízkom napájacom napätí.
Boli pozorované nasledujúce príznaky: tag chvíľu funguje, pričom odosiela správne údaje. Ak sa cievka vyberie z čítačky a potom sa vloží späť, môžete si staviť, či sa štítok vypne. Niekedy to funguje, niekedy nie. Vypnutie PLL situáciu zhoršuje. Nízka spotreba energie spôsobuje, že čítačka príležitostne prijíma údaje zo zakázanej značky. To znamená „energeticky efektívny systém“.
Existujú dve riešenia: 1) znížte kondenzátor v obvode obnovy hodín na 15 pF a 2) pridajte odpor 22-100 kΩ medzi napájanie a zem, aby ste odčerpali prebytočnú energiu. Druhá metóda vedie k zvýšeniu úniku počas prevádzky a nie je skutočne potrebná pri znižovaní kapacity kondenzátora. Poskytuje sa však ako voliteľná možnosť a je stále lepšia ako neurčitý stav čipov.
Modulácia prúdom alebo napätím
Modulátor priniesol čerstvú porciu bolesti hlavy. Modulácia úplne zmizla, keď bola cievka umiestnená v určitej vzdialenosti od čítačky. Môže sa to stať aj pri pohybe cievky smerom k čítačke alebo od nej.Dôvod bol v obvode modulátora. MOSFETy uzatvárajú cievku na odpor s určitým odporom. Ak je však odber energie zo slučky vysoký, odpor modulátora je oveľa vyšší ako odpor napájacích obvodov. To vedie k tomu, že hĺbka modulácie závisí od spotrebovaného prúdu, a to nie je príliš dobré. Situáciu zhoršila voľba obmedzujúcej zenerovej diódy pri nižšom napätí ako v prototype.
Bolo rozhodnuté prepnúť modulátor z režimu modulácie napätia do režimu aktuálnej modulácie. V prvom režime bol odpor v obvode odtoku a teraz je zapojený medzi zdroj a zem. Napätie zdroja hradla bude na tomto rezistore klesať, kým hodnota nezostane mierne nad prahom otvorenia tranzistora (0,9-1,1 V), čo uvedie tranzistor do lineárneho režimu. Teraz bude prúd cez tranzistor stabilný, bez ohľadu na odtokové napätie.
Testovanie prototypov ukázalo, že súčasná modulácia funguje veľmi dobre. Lacná bezmenná čítačka už nezlyháva (dobre, možno raz za sto alebo tak nejako). Môžeme predpokladať, že táto zmena bude úžasne fungovať aj na iných čitateľoch a label teraz zrejme bude vedieť zapracovať na väčšine z nich.
Hotová verzia 1
Zmeny môžete vidieť v vytlačená obvodová doska. Nemal som 15 pF SMD kondenzátor, musel som spájkovať obyčajný s nožičkami. Modulátor je obrastený prídavnými odpormi na zdrojoch tranzistorov. Všeobecne prijateľné pre prvú verziu.(na obrázky sa dá kliknúť) 
Video ukážka
Záver
Možno si myslíte, že tento projekt, postavený na logike 7400, možno pripísať retro obvodom, no nie je to celkom pravda. Po prvé, moderná rodina 74HC nie je taká stará. Po druhé, schémy s nízkou spotrebou energie sú vždy relevantné. Po tretie, jeden čip logické prvky(ako napríklad použitá Schmittova spúšť) sa často používajú v moderný vývoj. Často sa zabúda, že vývoj technológie sa nezastaví ani pre staršie rodiny mikroobvodov. Stali sa menej nápadnými na pozadí všeobecnej rozmanitosti.Analógová časť sa ukázala byť náročnejšia na vývoj ako digitálna časť. Čiastočne kvôli chýbajúcim špecifikáciám, ale hlavne kvôli mnohým kompromisom potrebným na splnenie parametrov a nepredvídaným vedľajšie účinky. Digitálne návrhy majú relatívne málo možností, zatiaľ čo analógové návrhy zvyčajne vyžadujú rovnováhu medzi rôznymi (a často protichodnými) kritériami.
Musím priznať, že čipy 74HC sú veľmi, veľmi dobre vyrobené. Vývojári vedeli, čo robia a dosiahli veľmi nízku spotrebu energie. Najprv som mal nejaké pochybnosti, či bude tag schopný bežať na pasívne napájanie, ale po prečítaní špecifikácií to bola len otázka správneho návrhu obvodu. Aj keď stále existuje priestor na optimalizáciu rôznych častí štítku.
Teraz sa pozrime, ako sa tomuto projektu darí v súťaži 7400 2012. Podávanie prihlášok do súťaže končí 31. novembra. Prajeme autorovi veľa šťastia! - Poznámka. preklad.
Štítky: Pridajte štítky
Manchester kód
V lokálnych sieťach bol donedávna najrozšírenejším spôsobom kódovania tzv Manchester kód(Obr. 2.16, d). Používa sa v technológiách Ethernet a Token Ring.
V kóde Manchester sa na zakódovanie jednotiek a núl používa potenciálny pokles, teda predná časť impulzu. V kódovaní Manchester sú každé hodiny rozdelené na dve časti. Informácie sú zakódované potenciálnymi kvapkami, ktoré sa vyskytujú uprostred každého cyklu. Jednotka je zakódovaná prechodom z nízkej do vysokej a nula je zakódovaná spätnou hranou. Na začiatku každého cyklu sa môže vyskytnúť hrana servisného signálu, ak potrebujete reprezentovať niekoľko jednotiek alebo núl v rade. Keďže signál sa mení aspoň raz za prenosový cyklus jedného dátového bitu, Manchester kód má dobré samosynchronizačné vlastnosti. Šírka pásma manchesterského kódu je užšia ako u bipolárneho pulzu. Taktiež nemá konštantnú zložku a základná harmonická v najhoršom prípade (pri prenose postupnosti jednotiek alebo núl) má frekvenciu N Hz a v najlepšom prípade (pri prenose striedavých jednotiek a núl) sa rovná na N / 2 Hz, ako v kódoch AMI alebo NRZ. V priemere je šírka pásma manchesterského kódu jeden a pol krát užšia ako u bipolárneho pulzného kódu a základná harmonická osciluje okolo 3N/4. Manchester kód má ďalšiu výhodu oproti bipolárnemu pulznému kódu. Ten používa na prenos dát tri úrovne signálu, zatiaľ čo Manchester používa dve.
Potenciálny kód 2B1Q
Na obr. 2.16e ukazuje potenciálny kód so štyrmi úrovňami signálu pre kódovanie dát. Toto je kód 2B1Q, ktorého názov odráža jeho podstatu - každé dva bity (2V) sú v jednom cykle prenášané signálom, ktorý má štyri stavy (1Q), Dvojici bitov 00 zodpovedá potenciál -2,5 V, dvojici bitov 01 zodpovedá potenciálu -0,833 V, pár 11 - potenciál +0,833 V a pár 10 - +2,5 V potenciál. Pri tejto metóde kódovania sú potrebné dodatočné opatrenia na boj s dlhými sekvenciami rovnakých párov bitov, pretože signál sa potom prevedie na konštantnú zložku. Pri náhodnom bitovom vkladaní je spektrum signálu dvakrát užšie ako spektrum NRZ kódu, pretože pri rovnakej bitovej rýchlosti sa trvanie hodín zdvojnásobí. Pomocou kódu 2B1Q teda môžete prenášať dáta po tej istej linke dvakrát rýchlejšie ako pri použití kódu AMI alebo NRZI. Na jeho realizáciu však musí byť výkon vysielača vyšší, aby boli štyri úrovne prijímačom jasne rozlíšené na pozadí rušenia.
2.2.3. Logické kódovanie
Logické kódovanie sa používa na zlepšenie potenciálnych kódov typu AMI, NRZI alebo 2Q1B. Logické kódovanie by malo nahradiť dlhé sekvencie bitov vedúce ku konštantnému potenciálu rozptýlenými. Ako bolo uvedené vyššie, pre logické kódovanie sú charakteristické dve metódy – redundantné kódy a skramblovanie.
Nadbytočné kódy
Nadbytočné kódy sú založené na rozdelení pôvodnej sekvencie bitov na časti, ktoré sa často nazývajú znaky. Potom sa každý pôvodný znak nahradí novým, ktorý má viac bitov ako pôvodný. Napríklad, logický kód 4V/5V, používané v technológiách FDDI a Fast Ethernet, nahrádza pôvodné 4-bitové znaky 5-bitovými znakmi. Keďže výsledné symboly obsahujú nadbytočné bity, celkový počet bitových kombinácií v nich je väčší ako v pôvodných. Takže v kóde 4B / 5B môžu výsledné symboly obsahovať 32 bitové kombinácie, zatiaľ čo pôvodné symboly - iba 16. Preto vo výslednom kóde môžete vybrať 16 takých kombinácií, ktoré neobsahujú veľké množstvo núl a počítať zvyšok zakázané kódy (porušenie kódu). Okrem odstránenia DC a samosynchronizácie kódu umožňujú redundantné kódy prijímaču rozpoznať poškodené bity. Ak prijímač dostane zakázaný kód, znamená to, že signál bol na linke skreslený.
Korešpondencia zdrojových a výsledných kódov 4V/5V je uvedená nižšie.
Kód 4B/5B sa potom prenáša po linke pomocou fyzického kódovania v jednej z potenciálnych metód kódovania, ktorá je citlivá len na dlhé sekvencie núl. 4V/5V kódové symboly s dĺžkou 5 bitov zaručujú, že pre akúkoľvek ich kombináciu sa na riadku nemôžu vyskytnúť viac ako tri nuly za sebou.
Písmeno B v kódovom názve znamená, že elementárny signál má 2 stavy – z angličtiny binárny – binárny. Existujú aj kódy s tromi stavmi signálu, napríklad v kóde 8B/6T pre 8-bitové kódovanie informácie o pozadí používa sa kód 6 signálov, z ktorých každý má tri stavy. Redundancia kódu 8B/6T je vyššia ako redundancia kódu 4B/5B, pretože na 256 zdrojových kódov pripadá 3 6 = 729 výsledných symbolov.
Použitie vyhľadávacej tabuľky je veľmi jednoduchá operácia, takže tento prístup nekomplikuje sieťové adaptéry a bloky rozhraní prepínačov a smerovačov.
Na zabezpečenie daného šírku pásma linka, vysielač používajúci redundantný kód musí pracovať so zvýšeným taktom. Takže na prenos 4V / 5V kódov rýchlosťou 100 Mb/s musí vysielač pracovať s hodinovou frekvenciou 125 MHz. V tomto prípade je spektrum signálu na linke rozšírené v porovnaní s prípadom, keď sa po linke prenáša čistý, neredundantný kód. Napriek tomu sa spektrum redundantného potenciálneho kódu ukazuje byť užšie ako spektrum manchesterského kódu, čo odôvodňuje dodatočnú fázu logického kódovania, ako aj prevádzku prijímača a vysielača pri zvýšenej frekvencii hodín.
Miešanie
Ďalším spôsobom logického kódovania je miešanie údajov pomocou scramblera pred ich vložením do riadku s úprimným kódom.
Metódy skramblovania spočívajú vo výpočte bit po bite výsledného kódu na základe bitov zdrojového kódu a bitov výsledného kódu prijatých v predchádzajúcich cykloch. Napríklad scrambler môže implementovať nasledujúci vzťah:
kde Bi je binárna číslica výsledného kódu získaného v i-tom cykle scramblera, Ai je binárna číslica zdrojového kódu, ktorý prichádza do i-teho cyklu na vstupe scramblera, Bi-3 a Bi -5 sú binárne číslice výsledného kódu získaného v predchádzajúcich cykloch scramblera, respektíve o 3 a 5 cyklov skôr ako aktuálny cyklus, operácia XOR (sčítanie modulo 2). Napríklad pre zdrojovú sekvenciu 110110000001 scrambler poskytne nasledujúci kód výsledku: B1 = A1 = 1 (prvé tri číslice výsledného kódu budú rovnaké ako pôvodné, pretože ešte nie sú potrebné predchádzajúce číslice)
Výstupom scramblera bude teda sekvencia 110001101111, ktorá neobsahuje sekvenciu šiestich núl, ktorá bola prítomná v zdrojový kód.
Po prijatí výslednej sekvencie ju prijímač odovzdá dekódovaču, ktorý rekonštruuje pôvodnú sekvenciu na základe inverzného vzťahu:
Rôzne kódovacie algoritmy sa líšia počtom výrazov, ktoré dávajú číslicu výsledného kódu, a posunom medzi výrazmi. Takže v ISDN sieťach sa pri prenose dát zo siete k účastníkovi používa transformácia s posunmi o 5 a 23 pozícií a pri prenose dát od účastníka do siete s posunmi o 18 a 23 pozícií.
Je ich viac jednoduché metódy boj proti sekvenciám jednotiek, označovaných aj ako trieda scramblingu.
Na zlepšenie bipolárneho AMI kódu sa používajú dve metódy založené na umelom skreslení postupnosti núl zakázanými znakmi.
Na obr. Obrázok 2.17 ukazuje použitie metódy B8ZS (bipolárna s 8-nulovou substitúciou) a metódy HDB3 (vysokohustotná bipolárna 3-nula) na opravu kódu AMI. Zdrojový kód pozostáva z dvoch dlhých sekvencií núl: v prvom prípade - od 8 a v druhom - od 5.
Ryža. 2.17. Kódy B8ZS a HDB3. V - signál jednotky zakázanej polarity; 1*-signál jednotky správnej polarity, ale nahradenie 0 v zdrojovom kóde
Kód B8ZS opravuje iba sekvencie pozostávajúce z 8 núl. Aby to urobil, za prvé tri nuly namiesto zvyšných piatich núl vloží päť číslic: V-1*-0-V-1*. V tu označuje signál jedna, zakázaný pre daný cyklus polarity, teda signál, ktorý nemení polaritu predchádzajúceho, 1* je signál jednotky správnej polarity a hviezdička označuje skutočnosť, že v zdrojovom kóde v tomto cykle nebola jednotka, ale nula . Výsledkom je, že prijímač vidí 2 skreslenia v 8 hodinových cykloch - je veľmi nepravdepodobné, že by sa to stalo kvôli šumu na linke alebo iným poruchám prenosu. Preto prijímač považuje takéto porušenia za kódovanie 8 po sebe idúcich núl a po prijatí ich nahradí pôvodnými 8 nulami. Kód B8ZS je konštruovaný tak, že jeho konštantná zložka je nula pre akúkoľvek postupnosť binárnych číslic.
Prednáška 4: Model OSI
Vrstvy a proces komunikácie v modeli OSI
Interakcia úrovní v procese komunikácie
Pre jednotnú reprezentáciu údajov v sieťach s heterogénnymi zariadeniami a softvérom vyvinula Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) základný komunikačný model. otvorené systémy OSI (Open System Interconnect). Tento model popisuje pravidlá a postupy na prenos údajov v rôznych sieťových prostrediach pri organizovaní komunikačnej relácie. Hlavnými prvkami modelu sú vrstvy, aplikačné procesy a fyzické prostriedky spojenia. Na obr. 2.1 je znázornená štruktúra základného modelu. Každá úroveň modelu OSI vykonáva špecifickú úlohu v procese prenosu údajov cez sieť. základný model je základom pre vývoj sieťových protokolov. OSI rozdeľuje komunikačné funkcie v sieti do siedmich vrstiev, z ktorých každá slúži inej časti procesu interoperability otvorených systémov.
Ryža. 2.1 OSI model
Model OSI popisuje iba prostriedky interakcie celého systému, nie aplikácie pre koncových používateľov. Aplikácie implementujú svoje vlastné komunikačné protokoly prístupom k systémovým zariadeniam. Ak aplikácia môže prevziať funkcie niektorých vyšších vrstiev modelu OSI, potom pre komunikáciu priamo pristupuje k systémovým nástrojom, ktoré vykonávajú funkcie zostávajúcich nižších vrstiev modelu OSI.
Interakcia vrstiev modelu OSI
Model OSI možno rozdeliť na dva rôzne modely, ako je znázornené na obrázku 2.2:
horizontálny model založený na protokoloch, ktorý poskytuje mechanizmus interakcie programov a procesov na rôznych strojoch;
vertikálny model založený na službách poskytovaných susednými vrstvami navzájom na rovnakom stroji.
Ryža. 2.2 Schéma interakcie počítačov v základnom referenčnom modeli OSI
Každá vrstva odosielajúceho počítača interaguje s rovnakou vrstvou prijímajúceho počítača, ako keby bola priamo prepojená. Takýto vzťah sa nazýva logický resp virtuálne pripojenie. V skutočnosti sa interakcia uskutočňuje medzi susednými úrovňami jedného počítača.
Takže informácie na odosielajúcom počítači musia prejsť všetkými úrovňami. Potom sa prenesie cez fyzické médium do prijímajúceho počítača a opäť prejde všetkými vrstvami, kým nedosiahne rovnakú úroveň, z ktorej bol odoslaný na odosielajúcom počítači.
AT horizontálny model tieto dva programy potrebujú spoločný protokol na výmenu údajov. Vo vertikálnom modeli susedné vrstvy komunikujú pomocou aplikačných programovacích rozhraní (API).
Pred privedením do siete sa dáta rozdelia na pakety. Paket je jednotka informácií prenášaných medzi stanicami v sieti. Pri odosielaní dát paket prechádza postupne cez všetky úrovne softvér. Na každej úrovni sa do paketu pridávajú riadiace informácie tejto úrovne (hlavička), ktoré sú potrebné pre úspešný prenos dát po sieti, ako je znázornené na obr. 2.3, kde Zag- hlavička paketu, Kon- koniec paketu.
Na prijímacej strane paket prechádza všetkými vrstvami v opačnom poradí. Na každej vrstve protokol na tejto vrstve načíta informácie o pakete, potom odstráni informácie pridané do paketu v rovnakej vrstve odosielateľom a pošle paket ďalšej vrstve. Keď balík dosiahne Aplikovanéúrovne sa z paketu odstránia všetky riadiace informácie a dáta sa vrátia do pôvodnej podoby.
Ryža. 2.3 Vytvorenie balíka každej úrovne sedemúrovňového modelu
Každá úroveň modelu má svoju vlastnú funkciu. Čím vyššia úroveň, tým viac náročná úloha on rozhodne.
Samostatné úrovne modelu OSI vhodné považovať za programové skupiny navrhnuté tak, aby vykonávali špecifické funkcie. Jedna vrstva je napríklad zodpovedná za poskytovanie transformácie údajov z ASCII v EBCDIC a obsahuje programy potrebné na dokončenie tejto úlohy.
Každá vrstva poskytuje službu vyššej vrstve a následne požaduje službu od nižšej vrstvy. Horné vrstvy vyžadujú službu takmer rovnakým spôsobom: spravidla ide o požiadavku smerovať niektoré dáta z jednej siete do druhej. Praktická implementácia princípov adresovania dát je priradená nižším úrovniam.
Uvažovaný model určuje interakciu otvorených systémov rôznych výrobcov v rovnakej sieti. Preto pre nich vykonáva koordinačné akcie na:
interakcia aplikovaných procesov;
formuláre na prezentáciu údajov;
jednotné ukladanie údajov;
správa sieťových zdrojov;
bezpečnosť údajov a ochrana informácií;
diagnostika programov a hardvéru.
Na obr. 2.4 dané Stručný opis funkcie na všetkých úrovniach.
Ryža. 2.4 Funkcie úrovne
Aplikačná vrstva
Aplikačná vrstva poskytuje aplikačným procesom prístup do oblasti interakcie, je vyššou (siedmou) úrovňou a priamo susedí s aplikačnými procesmi. Aplikačná vrstva je v skutočnosti súbor rôznych protokolov, pomocou ktorých používatelia siete pristupujú k zdieľaným zdrojom, ako sú súbory, tlačiarne alebo hypertextové webové stránky, a tiež organizujú svoju spoločnú prácu, napríklad pomocou protokolu Email. Špeciálne prvky aplikačných služieb poskytujú služby pre špecifické aplikačné programy, ako sú programy na prenos súborov a emuláciu terminálu. Ak napríklad program potrebuje odosielať súbory, určite sa použije protokol prenosu súborov, prístupu a správy FTAM ( Prenos súboru, Prístup a Správa). V modeli OSI aplikačný program, ktorá potrebuje vykonať konkrétnu úlohu (napríklad aktualizovať databázu v počítači), odošle konkrétne údaje vo formulári datagramy na aplikačná vrstva. Jednou z hlavných úloh tejto vrstvy je určiť, ako má byť žiadosť aplikácie spracovaná, inými slovami, akú formu má mať žiadosť.
Jednotka údajov, s ktorou aplikačná vrstva pracuje, sa zvyčajne nazýva správa.
Aplikačná vrstva vykonáva nasledujúce funkcie:
Popis foriem a metód interakcie medzi aplikovanými procesmi.
Výkon rôzne druhy Tvorba.
prenos súboru;
riadenie práce;
riadenie systému atď.
Identifikácia používateľov pomocou ich hesiel, adries, elektronických podpisov;
Identifikácia fungujúcich predplatiteľov a možnosť prístupu k novým aplikačným procesom;
Určenie dostatku dostupných zdrojov;
Organizácia žiadostí o spojenie s inými aplikačnými procesmi;
Presun žiadostí na reprezentatívnu úroveň pre potrebné metódy popisu informácií;
Výber postupov pre plánovaný dialóg procesov;
Správa dát vymieňaných medzi aplikačnými procesmi a synchronizácia interakcie medzi aplikačnými procesmi;
Stanovenie kvality služby (čas dodania dátových blokov, akceptovateľná chybovosť);
Dohoda o oprave chýb a stanovení spoľahlivosti údajov;
Koordinácia obmedzení uložených na syntax (množiny znakov, štruktúra údajov).
Tieto funkcie definujú druhy služieb, ktoré aplikačná vrstva poskytuje aplikačným procesom. Okrem toho aplikačná vrstva prenáša do aplikačných procesov službu poskytovanú fyzickou vrstvou, vrstvou dátového spojenia, sieťou, transportom, reláciou a prezentačnou vrstvou.
Na aplikačná vrstva je potrebné poskytnúť užívateľom už spracované informácie. To môže zvládnuť systémový a používateľský softvér.
Aplikačná vrstva je zodpovedná za prístup k aplikáciám do siete. Úlohami tejto úrovne sú prenos súborov, výmena poštové správy a správu siete.
Najbežnejšie protokoly troch vrstiev sú:
FTP (File Transfer Protocol) protokol na prenos súborov;
TFTP (Trvial File Transfer Protocol) je najjednoduchší protokol na prenos súborov;
e-mail X.400;
Telnet práca so vzdialeným terminálom;
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) je jednoduchý protokol na výmenu pošty;
CMIP (Common Management Information Protocol) spoločný protokol správy informácií;
SLIP ( Serial Line IP) IP pre sériové linky. Protokol na sériový prenos údajov po znakoch;
SNMP (Simple Network Management Protocol) jednoduchý protokol správy siete;
FTAM (File Transfer, Access, and Management) je protokol na prenos, prístup a správu súborov.
Prezentačná vrstva
Prezentačná vrstva alebo prezentačná vrstva predstavuje dáta odovzdávané medzi aplikačnými procesmi v požadovanej forme dát.
Táto vrstva zabezpečuje, že informácie odovzdané aplikačnou vrstvou budú pochopené aplikačnou vrstvou v inom systéme. V prípade potreby prezentačná vrstva v čase prenosu informácií vykoná konverziu dátových formátov do nejakého bežného prezentačného formátu a v čase príjmu vykoná spätnú konverziu. Aplikačné vrstvy tak môžu prekonať napríklad syntaktické rozdiely v reprezentácii dát. Táto situácia môže nastať v sieti LAN s heterogénnymi počítačmi ( IBM PC aMacintosh), ktoré si potrebujú vymieňať údaje. Takže v oblasti databáz by sa informácie mali prezentovať vo forme písmen a číslic a často vo forme grafický obrázok. Tieto údaje musíte spracovať napríklad ako čísla s pohyblivou rádovou čiarkou.
Spoločná reprezentácia dát je založená na systéme ASN.1, ktorý je spoločný pre všetky úrovne modelu. Tento systém slúži na popis štruktúry súborov a zároveň rieši problém šifrovania dát. Na tejto úrovni je možné vykonávať šifrovanie a dešifrovanie dát, vďaka čomu je okamžite zabezpečená tajnosť výmeny dát pre všetky aplikačné služby. Príkladom takéhoto protokolu je protokol zabezpečiť Zásuvka vrstva(SSL) ktorý poskytuje tajné správy pre protokoly aplikačnej vrstvy zásobníka TCP/IP. Táto vrstva zabezpečuje transformáciu dát (kódovanie, kompresiu atď.) aplikačnej vrstvy na informačný tok pre transportnú vrstvu.
Reprezentatívna vrstva vykonáva tieto hlavné funkcie:
Generovanie požiadaviek na vytvorenie relácií interakcie medzi aplikačnými procesmi.
Koordinácia prezentácie dát medzi aplikačnými procesmi.
Implementácia formulárov na prezentáciu údajov.
Prezentácia grafického materiálu (kresby, výkresy, schémy).
Šifrovanie údajov.
Odosielanie žiadostí o ukončenie relácií.
Protokoly prezentačnej vrstvy sú zvyčajne neoddeliteľnou súčasťou protokoly troch najvyšších vrstiev modelu.
Vrstva relácie
Vrstva relácie je vrstva, ktorá definuje postup na vykonávanie relácií medzi používateľmi alebo aplikačnými procesmi.
Vrstva relácie poskytuje kontrolu konverzácie na zachytenie toho, ktorá strana je aktívna v rámci tento moment a tiež poskytuje možnosti synchronizácie. Tie umožňujú vkladať kontrolné body do dlhých presunov, aby ste sa v prípade zlyhania mohli vrátiť k poslednému. kontrolný bod namiesto toho, aby si začínal odznova. V praxi používa vrstvu relácie len málo aplikácií a málokedy sa implementuje.
Vrstva relácie riadi prenos informácií medzi aplikačnými procesmi, koordinuje príjem, prenos a vydanie jednej komunikačnej relácie. Okrem toho vrstva relácie navyše obsahuje funkcie správy hesiel, kontroly konverzácie, synchronizácie a zrušenia komunikácie v prenosovej relácii po zlyhaní v dôsledku chýb v nižších vrstvách. Funkcie tejto úrovne sú v koordinácii komunikácie medzi dvoma aplikačnými programami bežiacimi na rôznych pracovných staniciach. Prichádza vo forme dobre štruktúrovaného dialógu. Tieto funkcie zahŕňajú vytvorenie relácie, riadenie prenosu a príjmu paketov správ počas relácie a ukončenie relácie.
Na úrovni relácie sa určuje, aký bude prenos medzi dvoma aplikačnými procesmi:
polovičný duplex(procesy budú postupne odosielať a prijímať údaje);
duplex(procesy budú odosielať dáta a zároveň ich prijímať).
V polovičnom duplexnom režime sa vrstva relácie vydáva procesu, ktorý spúšťa prenos, dátový token. Keď príde čas na odpoveď druhého procesu, dátový token sa mu odovzdá. Vrstva relácie umožňuje prenos iba strane, ktorá vlastní dátový token.
Vrstva relácie poskytuje nasledujúce funkcie:
Vytvorenie a ukončenie spojenia medzi interagujúcimi systémami na úrovni relácie.
Vykonávanie bežnej a urgentnej komunikácie medzi aplikačnými procesmi.
Riadenie interakcie aplikovaných procesov.
Synchronizácia pripojení relácie.
Oznamovanie výnimiek aplikačným procesom.
Vytvorenie štítkov v procese aplikácie, ktoré umožňujú po zlyhaní alebo chybe obnoviť jeho vykonávanie z najbližšieho štítku.
Prerušenie v nevyhnutných prípadoch procesu podávania žiadostí a jeho správne obnovenie.
Ukončenie relácie bez straty údajov.
Prenos špeciálnych správ o priebehu relácie.
Vrstva relácie je zodpovedná za organizáciu relácií výmeny údajov medzi koncovými strojmi. Protokoly vrstvy relácie sú zvyčajne súčasťou protokolov troch najvyšších vrstiev modelu.
Transportná vrstva.
Transportná vrstva je určená na prenos paketov cez komunikačnú sieť. Na transportnej vrstve sú pakety rozdelené do blokov.
Na ceste od odosielateľa k príjemcovi môžu byť pakety poškodené alebo stratené. Zatiaľ čo niektoré aplikácie majú svoje vlastné spracovanie chýb, existujú niektoré, ktoré uprednostňujú okamžité riešenie spoľahlivého pripojenia. Úlohou transportnej vrstvy je zabezpečiť, aby aplikácie alebo vyššie vrstvy modelu (aplikácia a relácia) prenášali dáta s takým stupňom spoľahlivosti, aký vyžadujú. Model OSI definuje päť tried služieb poskytovaných transportnou vrstvou. Tieto typy služieb sa líšia kvalitou poskytovaných služieb: naliehavosťou, schopnosťou obnoviť prerušenú komunikáciu, dostupnosťou zariadení multiplexovania pre viacnásobné spojenia medzi rôznymi aplikačnými protokolmi prostredníctvom spoločného transportného protokolu, a čo je najdôležitejšie, schopnosťou odhaliť a opraviť chyby prenosu, ako je skreslenie, strata a duplikácia paketov.
Transportná vrstva určuje adresovanie fyzických zariadení (systémov, ich častí) v sieti. Táto vrstva garantuje doručovanie blokov informácií príjemcom a riadi toto doručovanie. Jeho hlavnou úlohou je poskytovať efektívne, pohodlné a spoľahlivé formy prenosu informácií medzi systémami. Keď sa spracováva viac ako jeden paket, transportná vrstva riadi poradie, v ktorom pakety prechádzajú. Ak prejde duplikát predtým prijatej správy, potom danej úrovni rozpozná a ignoruje správu.
Funkcie transportnej vrstvy zahŕňajú:
Riadenie sieťového prenosu a zabezpečenie integrity dátových blokov.
Zisťovanie chýb, ich čiastočné odstraňovanie a vykazovanie neopravených chýb.
Obnova prevodovky po poruchách a poruchách.
Konsolidácia alebo rozdelenie blokov údajov.
Udelenie priorít pre presuny blokov (normálne alebo urgentné).
Potvrdenie prevodu.
Eliminácia blokov v zablokovaných situáciách v sieti.
Počnúc transportnou vrstvou sú implementované všetky vyššie protokoly softvérové nástroje zvyčajne súčasťou sieťového operačného systému.
Medzi najbežnejšie protokoly transportnej vrstvy patria:
TCP (Transmission Control Protocol) Protokol riadenia prenosu zásobníka TCP/IP;
UDP (User Datagram Protocol) je užívateľský datagramový protokol zásobníka TCP/IP;
NCP (NetWare Core Protocol) základný protokol pre siete NetWare;
SPX (Sequenced Packet eXchange) Novell Stack Sequenced Packet Exchange;
TP4 (Transmission Protocol) - prenosový protokol triedy 4.
mankúnskejkód označuje samosynchronizujúce impulzné kódy a má dve úrovne, čo poskytuje dobrú odolnosť proti šumu. Každý cyklus (bitový interval) je rozdelený na dve časti. Informácie sú zakódované potenciálnymi kvapkami, ktoré sa vyskytujú uprostred každého cyklu.
Jednotka je zakódovaná úrovňou signálu od vysokej k nízkej a nula je zakódovaná spätnou hranou. Na začiatku cyklu môže nastať obslužná hrana signálu (keď sa vysiela niekoľko jednotiek alebo núl za sebou).
Uvažujme o špeciálnych prípadoch kódovania, ako v predchádzajúcich prípadoch.
O Manchester Pri kódovaní povinná zmena signálu v strede každého bitového intervalu uľahčuje izoláciu hodinového signálu. Preto mankúnskejkód má dobré samosynchronizujúce vlastnosti.
Signál neobsahuje konštantnú zložku, frekvencia základnej harmonickej signálu je v rozsahu od fo=N/2 Hz až fo=N Hz, ktoré sa líšia v závislosti od typu bitového toku.
Kódovanie Manchester sa používalo v skorých verziách technológie 10 Mbps Ethernet.
Diferenciálny kód Manchester (Differential Manchester)
Booleovské hodnoty „0“ a „1“ sa prenesú prítomnosť alebo neprítomnosť smenyúroveň signálu v skoro hodinový (bitový) interval. V strede bitového intervalu je povinná zmena hodnoty signálu.
Diferenciálne kódovanie Manchester
Tento kód má rovnaké výhody a nevýhody ako mankúnskej.
Zo všetkých kódov, ktoré sme uvažovali, má Manchester kódovanie najlepšiu samosynchronizáciu, pretože okraj signálu sa vyskytuje aspoň raz za hodiny.
Manchester kód sa používa v sieťach Ethernet s prenosovou rýchlosťou 10 Mbps (10Base-T). Diferenciálny kód Manchester - v sieťach s technológiou Token Ring.
V súčasnosti vývojári dospeli k záveru, že v mnohých prípadoch je racionálnejšie aplikovať potenciálne kódovanie, pričom jeho nedostatky odstraňujeme pomocou tzv. logické kódovanie (cm. nižšie v tejto časti).
Návrat na nulový kód rz (Návrat na nulu)
Bit "1" - pulz jeden polarita v prvej polovici bitového intervalu, v druhej polovici bitového intervalu má signál nulový potenciál.
Bit "0" - pulz ďalší polarita v prvej polovici bitového intervalu, v druhej polovici bitového intervalu má signál nulový potenciál. Kód má dobré synchronizačné vlastnosti.
Pre tento kód je to bitový interval 
.
Kód s inverziou hodnôt kódu cmi.
Pri tomto spôsobe prenosu je bit 1 reprezentovaný podľa pravidiel kvázi-ternárny kódovanie a bit 0 - vo forme dvoch impulzov opačnej polarity so zmenou znamienka v strede. Kód má tiež dobré synchronizačné vlastnosti.
Potenciálny kód 2b1q
Toto je potenciálny kód so štyrmi úrovňami signálu na kódovanie údajov. Názov odráža podstatu kódovania – každé dva bity (2B) sa prenášajú v jednom cykle signálom určitej úrovne (1Q) . Linkový signál má štyri stavy. Inými slovami, informačná rýchlosť N v tomto spôsobe kódovania je dvojnásobkom modulačnej rýchlosti B.
2B1Q kódovanie
Signál v kóde 2B1Q
Na obrázku je znázornený signál zodpovedajúci sekvencii bitov: 01 01 10 00. Hlavná frekvencia signálu v kóde 2B1Q nepresahuje hodnotu fo=N/4 Hz.
Na implementáciu tohto spôsobu kódovania však musí byť výkon vysielača vyšší, aby prijímač jasne rozlíšil štyri potenciálne hodnoty na pozadí rušenia.
Kód MLT3 (Viacúrovňový prenos – 3) .
Používajú sa tri úrovne prenosu: "-1", "0", "+1".
Jednota zodpovedá požadovaný prechod z jednej úrovne signálu na druhú na okraji hodinového intervalu.
nula zodpovedá neprítomnosť sa mení úroveň signálu linky.
Pri prenose sekvencie jednotiek zahŕňa perióda zmeny úrovne signálu štyri bity. V tomto prípade fo=N/4 Hz. Toto je maximálna základná frekvencia signálu v kóde. MLT-3. V prípade striedavého sledu núl a jednotiek je základná harmonická signálu na frekvencii fo=N/8 Hz, čo je polovica kódu NRZI.
Signál v kóde MLT-3
Logické kódovanie
Logické kódovanie vykonávaný vysielačom do fyzickékódovanie, diskutované vyššie, pomocou odkazu alebo fyzickej vrstvy. Na javisku logickékódovanie bojovať s nedostatkami metód fyzickédigitálnykódovanie - neprítomnosťsynchronizácia, Dostupnosťkonštantnýkomponent. Teda najprv s pomocou logickékódovanie vytvoria sa opravené bitové sekvencie, ktoré sa potom používajú jednoducho metódyfyzickékódovanie prenášané cez komunikačné linky.
Booleankódovanie zahŕňa nahradenie bitov pôvodnej informačnej sekvencie novou bitovou sekvenciou, ktorá nesie rovnakú informáciu, ale má navyše ďalšie vlastnosti, ako je schopnosť prijímajúcej strany detekovať chyby v prijatých dátach alebo spoľahlivo udržiavať synchronizáciu s prichádzajúci signál.
Rozlišovať dve metódy logického kódovania:
- kódovanie redundantný kód;
- miešanie.
Prebytok kódy (kódy tabuliek) sú založené na rozdelení pôvodnej bitovej sekvencie do skupín a potom nahradení každej pôvodnej skupiny kódovým slovom v súlade s tabuľkou. Kódové slovo vždy obsahuje viac bitov ako pôvodná skupina.
Logický kód 4V/5V nahrádza pôvodné 4-bitové skupiny 5-bitovými kódovými slovami. V dôsledku toho je celkový počet možných kombinácií bitov pre ne (2 5 = 32) väčší ako pre pôvodné skupiny (2 4 = 16). Preto v kódová tabuľka môžete zahrnúť 16 takých kombinácií, ktoré neobsahujú viac ako dve nuly za sebou a použiť ich na prenos dát. Kód zaručuje, že pre akúkoľvek kombináciu kódových slov sa na riadku nemôžu vyskytnúť viac ako tri po sebe idúce nuly.
Zostávajúce kombinácie kódov sa používajú na prenos servisných signálov (synchronizácia prenosu, začiatok bloku údajov, koniec bloku údajov, riadenie prenosu na spojovej vrstve). Nepoužité kódové slová môže prijímač použiť na detekciu chýb v dátovom toku. Cenou za výhody získané týmto spôsobom kódovania dát je zníženie rýchlosti prenosu užitočných informácií o 25 %.
|
Kód linky |
Symbol |
Zdrojová skupina | |
4V/5V logické kódovanie sa používa v 100Mbit/s ethernetových sieťach:
v kombinácii s NRZI kódom (špecifikácia 100Base FX, prenosové médium - optické vlákno);
kombinovaný s kódom MLT-3 (špecifikácia 100Base TX, prenosové médium UTP Cat 5e).
V kóde sú napríklad aj kódy s tromi stavmi signálu 8V/6T na zakódovanie 8 bitov pôvodnej informácie sa používajú kódové slová ternárneho kódu 6 prvkov. Každý prvok môže mať jednu z troch hodnôt (+1, 0, -1). Redundancia kódu 8V/6T vyšší ako kód 4V/5V, pretože dňa 28 = 256 započítané zdrojové znaky 3 6 =729 výsledné kódové slová. Táto metóda kódovania sa používa v špecifikácii 100Base T4 - pri organizovaní 100Mbps Ethernet cez UTP Cat3 kábel (zastaraná špecifikácia). Tu sa na prenos bitového toku používajú súčasne 3 krútené páry. Rýchlosť prenosu informácií pre každý pár je N=100 Mbps / 3 = 33,3 Mbps, rýchlosť modulácie lineárneho signálu je 25 M Baud (8:6=1,33; 33,3:1,33=25), čo umožňuje použitie netieneného krútená dvojlinka UTP Cat3.
V kóde8V/10V každých 8 bitov pôvodnej sekvencie sa nahradí desiatimi bitmi kódového slova. Zároveň existuje 1024 výsledných kombinácií pre 256 počiatočných kombinácií. Pri výmene v súlade s tabuľkou kódov sa dodržiavajú nasledujúce pravidlá:
žiadna výsledná kombinácia (kódové slovo) by nemala mať viac ako 4 rovnaké bity v rade;
žiadna výsledná kombinácia by nemala obsahovať viac ako 6 núl alebo 6 jednotiek;
Kód 8B/10B(+NRZI) sa používa v štandarde 1000Base-X Gigabit Ethernet (keď sa ako prenosové médium používa vlákno).
Implementujte sieťové adaptéry logického kódovania. Pretože použitie vyhľadávacej tabuľky je veľmi jednoduchá operácia, metóda logického kódovania redundantných kódov nekomplikuje funkčné požiadavky tohto zariadenia.
Poskytnúť danú priepustnosťNVysielač bit/s, ktorý používa redundantný kód, musí pracovať pri zvýšenej frekvencii hodín. Takže na prenos signálu v kóde 4V/5V s rýchlosťou prenosu informácií N= 100 Mbps, vysielač musí pracovať s hodinovou frekvenciou 125 MHz (t.j.B=125 MBaud). V tomto prípade je spektrum lineárneho signálu rozšírené. Spektrum signálu redundantného potenciálneho kódu sa však ukazuje byť užšie ako spektrum signálu Manchesterkód, čo odôvodňuje dodatočný krok logického kódovania, ako aj prevádzku prijímača a vysielača pri zvýšenej frekvencii hodín.
Miešanie je také "zmiešanie" pôvodnej bitovej sekvencie, pri ktorom sa pravdepodobnosť výskytu jednotiek a núl na vstupe fyzického kódovacieho modulu blíži k 0,5. Zariadenia (alebo softvérové moduly), ktoré vykonávajú túto operáciu, sa nazývajú scramblery (scramble - dump, náhodná montáž).
Schéma na zahrnutie scramblera do komunikačného kanála
Scrambler vo vysielači vykonáva transformáciu štruktúry pôvodného digitálneho toku. Descrambler v prijímači obnoví pôvodnú bitovú sekvenciu. Takmer jediná operácia používaná v scrambleroch a deskrambleroch je XOR - "bitový XOR"(doplnené o modul 2).
Hlavnou časťou scramblera a descramblera je generátor pseudonáhodnej sekvencie (PRS) vo forme K-bitového spätnoväzbového posuvného registra.
Existujú 2 hlavné typy párov scrambler-descrambler:
samosynchronizácia;
s prvotnou inštaláciou (aditívum).
Samotaktné obvody sú riadené zakódovanou sekvenciou. Tieto schémy majú nevýhodu v šírení chýb. Vplyv chybného symbolu sa objaví toľkokrát, koľkokrát spätná väzba je v schéme.
Variant implementácie skramblovania v samosynchronizačnej schéme.
Nech napríklad scrambler implementuje vzťah In i =A i +B i -5 +B i -7 .
Tu je Bi binárne číslo výsledného kódu získaného v i-tom cykle scramblera; Ai je binárna číslica zdrojového kódu, ktorá prichádza do vysielača na vstup scramblera v i-tom cykle; Bi-5 a Bi-7 sú binárne číslice výsledného kódu získaného v predchádzajúcich cykloch scramblera, v tomto poradí, v cykloch „i-5“ a „i-7“.
Descrambler v prijímači rekonštruuje pôvodnú sekvenciu pomocou vzťahu
C i =B i +B i-5 +B i-7 =(A i +B i-5 +B i-7)+B i-5 +B i-7 =A i
V aditívnych obvodoch sa zakódovaná sekvencia neprivádza na vstup posuvných registrov, nedochádza k šíreniu chýb, ale je potrebná synchronizácia činnosti dvojice scrambler-descrambler.
