Кодування сигналів

Кодування на двох нижніх моделях OSI виявляє спосіб представлення даних сигналами, котрі поширюються через середовища передачі даних. Кодування є логічне і фізичне.

Логічне кодування (Data encoding)
Логічне кодування даних перетворює потік біт сформованого кадру в послідовність символів, що підлягають фізичному кодуванню для передачі по лінії зв'язку. Використовують наступні схеми:

§ 4В/5В - кожні 4 біти вхідного потоку кодуються п'яти бітним символом. Існує двохкратна надлишковість, використовується в FDDI, 100 Base Fx/Tx.

§ 8B/10B - восьмий біт кодується десятибітним символом, 4^х кратна надлишковість. Використовується в 100 Base Sx/Lx.

§ 5В/6В - кожних п'ть біт кодуються шестибітним символом. Використовуються в 100VG-AnyLAN.

§ 8В/6Т - вісім біт вхідного потоку кодуються шістьма трісковими символами (-,0,+),. Використовується в 100BaseT4.

§ Вставка біт (Bit stuffing) - біт орієнтована схема виключення недопустимих послідовностей біт. Використовується в HDLC.

Фізичне (сигнальне ) кодування
Фізичне кодування (signal encoding) - визначає правила представлення дискретних символів в фізичні (електричні або оптичні) сигнали лінії. На рівні фізичних сигналів замість бітової швидкості передавання (біт/с) оперують поняттям швидкості зміни сигналу в лінії, яка вимірюється в бодах (baud). Схеми кодування:

§ АМІ (Alternate Mark Inversion)- біполярна схема, яка використовує +В,0В;і –В. Нулеві біти - 0В, решта +В або –В . Використовується в хDSL, ІSDN .

§ МАМІ - модифікована АМІ, відповідно імпульс - 0, а 1 - нульовий потенціал Використовується в ISDN (S/T інтерфейс).

§ В8ZS (Bipolar with 8 Zero Substitution ) - аналог АМІ, але для синхронізації включаються послідовності 8 і більше нулів.

§ Манчестерське кодування - двохфазне, полярне, само синхронізується, біжучий біт визначається по зміні стану в середині бітового інтервалу. Це кодування використовується в Ethernet. Зміна -В до +В> "1"; від +В до -В> "0".

§ Диференційне манчестерське кодування - це двохфазне полярне, само синхронізується. Біжучий біт визначається по наявності переходу на початку бітового інтервалу. "0" - є перехід, "1" - нема переходу.

§ MLT-3 - це трирівневе кодування з скрембліруванням, не само синхронізується. Використовує +В, 0, -В. Використовується в 100 Base Tx i FDDI.

§ NRZ - біполярна, не транзитивна схема (стан змінюється на границі). Має два варіанти: - недиференційований NRZ (використовується в RS-232, стан безпосередньо визначає стан біта). - диференційований NRZ (стан змінюється на початку бітового інтервалу для одиниці і не змінюється для нуля).

§ NRZ I - це модифікований варіант NRZ. Стан змінюється на протилежний на початку бітового інтервалу при передачі нуля і не змінюється при передачі одиниці.

Мережні адаптери (NIC)
Кожен вузол локальної мережі має мережний адаптер (NIC- Network Interface card).

Мережна карта або мережний адаптер - це плата розширення, що вставляє в рознімання материнської плати (main board) комп'ютера. Також існують мережні адаптери стандарту PCMCIA для ноутбуків (notebook), вони уставляються в спеціальне рознімання в корпусі ноутбука. Або інтегровані на материнській платі комп'ютера, вони підключаються по локальній шині. З'явилися Ethernet мережні карти, які підключаються до USB (Universal Serial Bus) порту комп'ютера.

Мережні плати характеризуються своєю :

· Розрядністю: 8 біт (самі старі), 16 біт й 32 біта. Варто очікувати появи 64 біт мережних карт (якщо їх уже не випустили).

· Шиною даних, по якій іде обмін інформацією між материнською платою й мережною картою: ISA, EISA, VL-Bus, PCI і ін.

· Мікросхемою контролера або чипом (Chip, chipset) , на якому дана плата виготовлена. І який визначає тип використовуваного сумісного драйвера й майже все інше : розрядність, тип шини й т.д.

· Підтримуваним мережним середовищем передачі (network media) , по-російському сказати: установленими на карті розніманнями для підключення до певного мережного кабелю. BNC для мереж 10Base-2, RJ45 для мереж 10Base-T і 100Base-TX, AUI для мереж 10Base-5 або рознімання для підключення до волоконної оптики.

· Швидкістю роботи: Ethernet 10Mbit й/або Fast Ethernet 100Mbit, Gigabit Ethernet 1000Base-..

· Також, карти на кручену пару можуть підтримувати або не підтримувати FullDuplex режим роботи.

· MAC- адресою

Адаптер має прийомопередатчик (трансівер) підключений до загального середовища передачі даних. Адаптер прослуховує лінію і дочікується тишини (відсутність несучого сигналу). Далі він формує кадр, що починається з синхронізуючої преамбули за якою іде потік двійкових даних в машинному коді. Решта вузлів приймають цей сигнал, синхронізують по преамбулі і декодують його в послідовність біт, яка поміщається в буфер. Закінчення кадру визначається по пропаданні несучої.

В кожному кадрі є заголовок з МАС-адресою відправника та вузла отримувача.
МАС-адреса - це постійний адрес, який визначається виробником і є незмінним для кожної з мережевих карт.
Адаптери або інтерфейсні карти призначені для виконання функцій першого і другого рівнів моделі OSI в комп'ютерах підключених до локальної мережі.

Адаптери мають приймаючу і передаючу частини. Задача передаючої частини: при отриманні від центрального процесора блоку даних і адреси призначення для передачі отримати доступ до середовища передачі, сформувати і передати кабель, добавити преамбулу, свою адресу, CRC-код і виконувати повторні спроби передачі в разі отримання колізій.

Колізії (Конфлікти) - це зіткнення двох кадрів в середовищі передачі даних.
Прийомна частина проглядає всі кадри і приймає тільки ті, які безпосередньо її стосуються.
Додатково адаптер може мати мікросхему віддаленого завантаження (Boot ROM) а також засоби пробудження через мережу (Wake on Lan).
В якості засобів доставки інформації адаптер використовує канали DMA, програмний ввід-вивід, пряме керування шиною.
Адаптери на серверах повинні мати швидкість не менше 100 Мбіт/с, можуть бути комбіновані.
Під конфігуруванням адаптера розуміють налаштування на використання системних ресурсів комп'ютера, а також вибір середовища передачі даних. Може виконуватися перемичками на платі, спеціальними програмними утилітами.

2 Нуль-модемні кабелі

Нуль-модем (9-9) кабель

Рис 1. Порт DB9

Використовується кабель для обох DTE пристроїв (наприклад для двох комп’ютерів).

9 PIN D-SUB FEMALE до комп’ютера 1.

9 PIN D-SUB FEMALE до комп’ютера 2.

Нуль-модем (25-25) кабель

Рис 2. Порт DB25

Нуль –модем для послідовного порту (LapLink/InterLink Parallel Cable)

Працює з :

· MS-DOS v6.0 InterLink from Microsoft

· Windows 95 Direct Cable connection from Microsoft

· Norton Commander v4.0 & v5.0 from Symantec

Тема 1.4. Способи передачі даних в мережі

1. Методи доступу
2. Ймовірносні методи
3. Детерміновані методи

Кожна мережева топологія має характерну для неї топологію з'єднаня вузлів в мережі і метод доступу до середовища передачі. Ці категорії пов'язані з 1 і 2 рівнями моделі OSI.

Розрізняють фізичну топологію, яка визначає правила фізичних з'єднань вузлів (прокладку кабелів) і логічну топологію, котра визначає напрямки потоків даних між вузлами мережі.
Логічна і фізична топологія відносно незалежні одна від другої.
В логічній шині інформація (кадр) передається першим вузлом одночасно до всіх вузлів підключених до одного сегменту. Передачу зчитаних даних на вищий рівень (LLC підрівень Data Link рівня моделі OSI ) виконує тільки той вузол, якому адресовано даний кадр.

Логічна шина реалізується на фізичних топологіях шини, зірки, дерева, сітки. Метод доступу до середовища передачі даних - імовірностний (Ethernet), або детермінований (ARCnet)

В логічному кільці інформація передається послідовно від вузла до вузла. Кожен вузол приймає кадри тільки від попереднього і посилає наступним вузлам тільки по колу. Вузол далі транслює всі дані по мережі, але обробляє тільки адресовані йому. Метод доступу – детермінований . Дану топологію використовують в мережах Token Ring, IEEE 802.5 , FDDI.

Доступом до мережі називають взаємодію станції (вузла мережі) із середовищем передачі даних для обміну інформацією з іншими станціями. Керування доступом до середовища - це встановлення послідовності, у якій станції одержують доступ до середовища передачі даних.

Методи доступу поділяються на:

· імовірнісний (probabilistic)

· детермінований (determistic).

Метод доступу до середовища передачі , який розподіляється між усіма вузлами сегмента - імовірнісний, який базується на прослуховуванні сигналу ліній. Детермінований метод - оснований на певній дисципліні передачі прав доступу.