Способы обмена данными

Данные, полученные при обработке информации различными вычислительными устройствами необходимо не только сохранить, но и для практического использования передать потребителю. С этой целью, практически одновременно с развитием вычислительной техники стали развиваться методы передачи информации, то есть компьютерные сети. Компьютерные сети позволяют решить две важные задачи: задачу обмена информацией между различными пользователями и задачу повышения вычислительных возможностей за счет совместного использования нескольких вычислительных устройств.

Основными требованиями к компьютерным сетям является обеспечение высокой надежности соединения при обеспечении минимальной стоимости, максимального быстродействия и высокой пропускной способности. Решение этих проблем базируется на использовании метода разделения пакетов (информация разбивается на несколько фрагментов – пакетов, которые непрерывно передаются по сети разным абонентам) взамен используемого ранее в телефонии метода разделения каналов (устанавливается соединение между абонентами и информация передается по мере поступления). Так при передаче речевого сообщения по телефонным линиям связи до 40% времени составляют паузы. Метод разделения пакетов позволяет использовать данные окна для передачи других сообщений, что значительно повышает пропускную способность сети.

Существует три способа организации передачи информации в сети: симплексный – передача в одну сторону, полудуплексный – чередование приема и передачи, и дуплексный – возможность одновременного приема и передачи. Очевидно, способ организации накладывает определенные требования и на конфигурацию среды передачи сигнала. Так симплексная и полудуплексная организации требуют только одной линии связи, а дуплексная организация (используется в Internet) – двух линий связи.

В качестве среды передачи сигнала могут применяться либо кабель (электрический или оптический), либо беспроводное соединение (радиосвязь). Для упрощения используемого оборудования информация, как правило, представляется в последовательном виде. При этом сама информация кодируется. Это необходимо для повышения надежности передачи, так как при использовании прямого двоичного кода (лог. «1» - наличие напряжения, лог. «0» - отсутствие напряжения) невозможно отличить отсутствие информационного сигнала от передачи сигнала лог. «0». В сети Internet, например, используется фазовая модуляция импульсов синхронизации при которой в зависимости от скорости передачи либо фронт импульса кодирует сигнал лог. «1», а срез – сигнал лог. «0». (манчестерский код, используется до частоты 10 МГц) либо изменение сигнала (фронт или срез импульса) соответствует сигналу лог. «1» а отсутствие изменения сигнала – лог. «0» (код NRZI, используется до частоты 100 МГц.). Причем изменение сигнала происходит в середине периода импульсов синхронизации (рис.10.12).

Использование модуляции дополнительно решает вопрос увеличения пропускной способности сети, так как при заданной частоте позволяет увеличить объем передаваемой информации. Например, использование NRZI кодирования позволяет при заданной частоте передать в два раза больше информации, чем при манчестерском кодировании.

Рис.10.12. Методы кодирования информации в сети Internet.

На рис 10.13, в качестве примера, приведен канал передачи данных в сети Internet, выполненный на основе витой пары – двух скрученных между собой проводников. Скручивание проводников позволяет уменьшить действие на линию передачи внешних электромагнитных полей, вызывающих искажение передаваемой информации. На концах витой пары установлены разделительные трансформаторы, обеспечивающие гальваническую развязку приемника и передатчика. Такое соединение используется при частотах передачи до 100 Мгц. Амплитуда передаваемого сигнала составляет порядка 2 вольт.

Рис.10.13. Канала передачи информации в сети Internet на основе витой пары

В настоящее время организация компьютерных сетей регламентируется семиуровневой моделью OSI (Open System Interconnection), в которой сформулированы протоколы взаимодействие всех ее узлов.

Сигнал вы сети интернет по стандарту 10BASE-T

«Inside of Ethernet 10Base-T» участника Smelter2 - собственная работа. Под лицензией CC BY-SA 4.0 с сайта Викисклада - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inside_of_Ethernet_10Base-T.gif#/media/File:Inside_of_Ethernet_10Base-T.gif