Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  
AccessAdobe photoshopAlgoritmiAutocadBaze de dateCC sharp
CalculatoareCorel drawDot netExcelFox proFrontpageHardware
HtmlInternetJavaLinuxMatlabMs dosPascal
PhpPower pointRetele calculatoareSqlTutorialsWebdesignWindows
WordXml


Interfete si servicii

retele calculatoare



+ Font mai mare | - Font mai mic



Interfete si servicii

IDU ICI+SDU

IDU-Interface Data Unit-unitate de date prin interfata

ICI- Interface Control Information- informatii de control a interfetei

SDU-Service Data Unit-unitate de date a serviciului

PDU =Protocol Data Unit -unitate de date a protocolului

PDU =Fragmente de SDU+ antet, sau

PDU = Cateva SDU +antet

SAP= Service Acces Point- punct de acces la serviciu



Unitatea de date a protocolului PDU (Protocol Data Unit)

Unitatea de date a serviciului SDU (Service Data Unit)

Transmisie orientata/neorientata pe conexiune

Transmisia orientata pe conexiune (ca la sistemul telefonic)

Ø      Calea/ruta se stabileste inaintea transmisiei

Ø      Datele nu au nevoie de adresa: e suficient numarul

circuitului virtual, CV

Ø      Pe un circuit fizic exista circuite virtuale multiple

Transmisia neorientata pe conexiune (ca la sistemul postal),

foloseste datagrame DG

Ø      Fiecare pachet trebuie sa aiba adresa completa

Ø      Fiecare nod de comutare a pachetelor alege ruta pe baza adresei

Tipuri de servicii

Orientat pe conexiune

Ø      Fiabil -orientat pe caracter/byte

-orientat pe bit/mesaj)

Ø      Nefiabil -orientat pe caracter/byte

-orientat pe bit/mesaj

Datagram (neorientat pe conexiune)

Ø      Fiabil -cu confirmare

-cerere-raspuns

Ø      Nefiabil

Un serviciu este fiabil daca nu au loc pierderi de date. Acest lucru este posibil daca se face confirmarea receptiei fiecarui pachet.

Primitive de servicii

La serviciul cu confirmare exista 4 primitive de servicii

1. Cerere de conectare 3. Confirmare de conectare

2. Indicatie de conectare 4. Raspuns de conectare

Indicatie intrerupere

La serviciul fara confirmare exista doar 2 primitive de servicii, cererea si indicatia de conectare, nu exista nici confirmare nici raspuns

Dispozitive de interconectare

Repetor: dispozitiv de nivel fizic care reface adica regenereaza datele si semnalele de coliziune. Este folosit la LAN-uri cu topologie magistrala.

Hub: repetor multiport care permite detectarea defectelor si reluarea dupa defectare. Este un element activ, in LAN-uri cu topologie stea. Fiecare statie este conectata la hub prin doua linii, una de intrare si una de iesire. Cand o singura statie transmite si hub-ul primeste semnalele pe acea linie de intrare, el le va repeta pe toate liniile de iesire. Pentru evitarea coliziunilor, doar o statie poate transmite la un moment dat. Daca exista mai multe hub-uri ele pot fi conectate intr-o structura ierarhica, cu hub-uri intermediare IHUB (Intermediate Hubs) si unul final HHUB (Header Hub). Desi topologia este stea se comporta ca o magistrala.

Punte(bridge): dispozitiv de nivel legatura de date care conecteaza doua domenii de coliziune si propaga si difuzarea MAC.

Comutator de nivel 2 (switch): punte multiport cu cai paralele, de nivel legatura de date, pentru LAN-uri cu topologie stea, care comuta pachetele de date sosite pe o legatura de intrare doar spre legatura de iesire a statiei destinatie. Astfel, celelalte linii pot fi folosite pentru alt trafic. Switch-urile pot memora pachetele sosite, (store-and-forward switch) dupa care le transmit pe linia adecvata sau, deoarece adresa MAC e la inceputul pachetului, pot sa le livreze direct pe legatura de iesire, imediat ce nivelul 2 recunoaste adresa destinatie (cut-through switch), caz in care viteza este mai mare, dar nu mai are timp pentru detectia erorilor (verificarea sumei ciclice de control). Exista insa doua dezavantaje mari in cazul LAN-urilor conectate prin punti/switch-uri: supraincarcarea cauzata de difuzare si absenta legaturilor multiple spre o statie. Toate statiile conectate la o punte/switch au aceeasi adresa MAC de difuzare, astfel ca daca se transmite un cadru cu o adresa de difuzare el va fi transmis tuturor statiilor conectate la aceeasi punte/switch. Standardul pentru punti nu permite existenta buclelor inchise in retea, deci nu este posibil sa existe mai multe rute spre aceeasi statie, ceea ce scade performanta si siguranta.



Ruter: dispozitiv de nivel retea pentru comutarea de pachete care nu propaga difuzarea MAC. Comutarea pachetelor se face prin software. Au fost create pentru a elimina dezavantajele de la retelele conectate prin punti/switch-uri. Retelele locale de mari dimensiuni sunt partitionate in mai multe subretele, conectate prin rutere. Cadrele cu adresa MAC de difuzare vor fi trimise doar subretelei destinatie. Dar, pentru expedierea pachetelor (forwarding), ruterul trebuie sa proceseze adresa lor IP, ceea ce consuma timp; astfel, in timp ce puntile pot procesa cateva milioane de pachete pe secunda, ruterele proceseaza sub un milion de pachete pe secunda.

Comutator de nivel 3 (switch: accelereaza procedura de forwarding, care este implementata hardware, eliminand astfel inconvenientul vitezei reduse a ruterelor. Exista doua variante de implementare: pachet cu pachet - care procedeaza asemanator cu ruterele dar apeland la hardware pentru expedierea pachetelor - respectiv orientat pe flux, la care se incearca identificarea fluxurilor de pachete cu aceeasi adresa sursa si destinatie si comutarea simultana a acestora pe rute prestabilite.

Poarta (gateway): convertor de protocol / server intermediar pentru serverele care nu pot comunica direct cu clientul (aplicatia)

Transmisia datelor prin mediul fizic de comunicatie

Succesul receptorului in interpretarea corecta a datelor receptionate depinde de banda de frecventa, tipul de codare electrica, viteza datelor si raportul semnal pe zgomot.

Capacitatea canalului

La transmiterea prin canale exista o serie de factori care afecteaza calitatea semnalului : atenuarea, zgomotul si intarzierea. Atenuarea semnalului sau reducerea puterii acestuia depinde de distanta, si ea se defineste ca raportul:

unde este puterea transmisa, iar este puterea receptionata. Pentru medii ghidate atenuarea este exponentiala si de aceea este deseori exprimata in decibeli (dB) per unitatea de distanta. Pentru medii neghidate atenuarea este o functie mai complexa care depinde atat de distanta cat si de conditiile atmosferice. Existenta atenuarii impune trei conditii de care trebuie tinut cont in ingineria comunicatiilor: i) semnalul receptionat trebuie sa aiba o putere suficienta pentru ca circuitele electronice ale receptorului sa-l poata detecta, ii) nivelul semnalului sa fie suficient de mare fata de cel al zgomotului, ca semnalul sa poata fi receptionat fara erori, iii) atenuarea semnalului creste deseori odata cu cresterea frecventei. Primele doua conditii se rezolva asigurand semnalului o putere suficienta la emisie si folosind amplificatoare si repetoare, dar trebuie ca puterea sa nu fie atat de mare incat sa aduca circuitele in zone de neliniaritate, ceea ce ar duce la deformari suplimentare ale semnalului. A treia problema se rezolva prin egalizarea atenuarii in banda de frecvente in care se face transmisia, cu circuite pasive (bobine), sau folosirea unor amplificatoare care amplifica mai mult semnalele de frecvente inalte decat cele de frecvente joase.

Pentru transmisiunile digitale sau numerice se pune problema cum sa fie tratate efectele canalului astfel incat datele sa poata fi transmise la o viteza cat mai mare.

Capacitatea canalului este viteza maxima cu care se pot transmite datele printr-o cale de comunicatie sau canal, in anumite conditii. Exista patru notiuni care trebuie avute in vedere:

Debitul datelor reprezinta viteza, in biti pe secunda (bps) la care pot fi comunicate datele.

Banda de frecvente, sau latimea de banda, reprezinta banda semnalului transmis, impusa de transmitator si de natura mediului de transmisie, exprimata in cicluri pe secunda sau Hertzi (Hz).

Zgomotul reprezinta nivelul mediu al zgomotului prin calea de comunicatie.

Probabilitatea erorii sau rata erorii este rata de aparitie a erorilor si se calculeaza ca raportul dintre numarul de biti eronati receptionati si numarul total de biti transmisi; prin eroare se intelege receptionarea unui 1 cand s-a transmis un 0, sau invers receptionarea unui 0 cand s-a transmis un 1.

Terminalul de date sau calculatorul transmite datele sub forma unor simboluri binare, sau biti. La transmiterea in canal, forma de semnalizare poate fi pastrata sau modificata, de catre echipamentul numit modem. Numele este o abreviere de la modulare-demodulare, deoarece in acest echipament, datele moduleaza de obicei un semnal sinusoidal, numit purtatoare, modificandu-i unul din parametrii care o caracterizeaza si anume: amplitudinea, faza sau frecventa. Daca insa, transmisia se face in banda de baza, adica prin niveluri de tensiune continua, ridicate sau coborate, atunci nu mai apare operatia de modulare a purtatoarei la emisie, respectiv de demodulare la receptie, dar echipamentului i s-a pastrat denumirea de modem. Acesta se numeste modem in banda de baza si contine la emitator un codor, care schimba codarea NRZ a datelor livrate de terminalul de date, intr-o codare mai adecvata transmisiei, ca de exemplu codare RZ, Manchester, AMI, HDB3, codare bipolara, codare multinivel, etc. La receptor exista decodorul, care reface secventa binara din simbolurile receptionate din canal. Astfel, in canalul de comunicatie se pot transmite alte tipuri de simboluri, diferite de simbolurile binare livrate modemului de terminalul de date.

Terminalul de date se numeste DTE (Data Terminal Equipment), iar viteza datelor sau debitul D al datelor livrate la iesirea sa si la intrarea in modem se masoara in biti pe secunda, sau bps. Modemul se numeste DCE (Data Circuit Equipment), iar viteza semnalelor de la iesirea sa si deci din canal se numeste viteza de semnalizare v, si se masoara in numar de simboluri pe secunda adica baud sau Bd. Relatia dintre debit si viteza de semnalizare este:

unde M este o putere a lui 2, si reprezinta numarul de simboluri posibile din canal.

Exista doua teoreme care stabilesc limitele pentru viteza de transmisie, pentru canale fara zgomot, respectiv cu zgomot: teorema lui Nyquist si teorema lui Shannon.

Cosiderand un canal fara zgomot sau ideal, singura limitare impusa vitezei datelor este cea data de banda de frecvente. Teorema lui Nyquist pentru canale ideale  afirma ca daca B este banda de frecvente disponibile a canalului echivalent cu un filtru trece-jos ideal, atunci viteza datelor prin canal, pentru codarea cu 2 niveluri, este:

Exemplu: consideram o cale vocala ideala, la care transmisia semnalelor binare se face in banda (300 - 3400) Hz, deci banda sa este de 3100 Hz. Semnalele numerice se transmit prin intermediul unui modem. Atunci capacitatea canalului este C=2B=6200 bps.



Codarea multinivel (M niveluri): in canale pot fi insa folosite semnale cu mai mult de doua niveluri, astfel incat fiecare element de semnal poate reprezenta sau transporta mai mult decat un singur bit. Daca, de exemplu, se foloseste o reprezentare cu 4 niveluri de tensiune, atunci fiecare element de semnal va transporta 2 biti (), iar daca se foloseste o reprezentare cu 8 niveluri de tensiune atunci fiecare element de semnal va transporta 3 biti (). La semnalizarea multinivel, formula lui Nyquist devine:

Pentru o banda data, debitul datelor poate fi crescut marind numarul simbolurilor din canal. Evident ca acest lucru complica sarcina receptorului, care va trebui sa faca distinctie nu numai intre doua simboluri ci intre mai multe, din cele M posibile. Aceste formule reprezinta valori maxime teoretice pentru canalele ideale; in canalele reale, zgomotul si alte efecte limiteaza valoarea lui M.

Teorema lui Shannon pentru canale reale.

Teorema lui Nyquist arata ca, pastrand constante celelalte conditii, dublarea benzii permite dublarea ratei datelor. Sa consideram acum relatia dintre rata datelor, zgomot si rata erorii. Zgomotul poate corupe unul sau mai multi biti. Daca rata datelor creste, atunci fiecare bit va dura mai putin, astfel ca pentru o anumita structura a zgomotului vor fi afectati mai multi biti. Deci, pentru un anumit nivel de zgomot, cresterea ratei datelor duce la cresterea ratei erorilor. Pe de alta parte, pentru un anumit nivel de zgomot, cresterea puterii semnalului va permite receptorului sa detecteze corect un numar mai mare de biti in prezenta zgomotului, deci scade rata erorilor. Elementul cheie in acest rationament este raportul semnal pe zgomot care este raportul dintre puterea semnalului si puterea zgomotului, notat fie cu SNR (Signal-to-Noise Ratio), fie cu   S/N. Acest raport se exprima in valori absolute, ca raportul dintre cele doua puteri, a semnalului S, si a zgomotului N. Raportul exprimat in decibeli, se calculeaza cu formula:

.

Un raport SNR mare inseamna o calitate buna a semnalului receptionat si un numar redus de repetoare. Acest raport e important in transmiterea datelor numerice, deoarece impune limita superioara pentru rata datelor.

Cel care a stabilit formula pentru capacitatea maxima a canalului, in prezenta zgomotelor, a fost C. Shannon:

Se poate folosi o formula aproximativa in care raportul semnal/zgomot se introduce in decibeli

Puterea zgomotului este proportionala cu B, banda de frecvente utilizata, deoarece:

unde este densitatea spectrala de putere a zgomotului.

Exemplu: pentru o linie telefonica, B = 3100 Hz si S/N = 30 dB. Deci,

Capacitatea va fi:

sau

Capacitatea indicata de formula lui Shannon e denumita "capacitate fara erori" ("error-free capacity"). Shannon a aratat ca daca informatia se transmite prin canal la o rata mai mica decat cea data pentru capacitatea fara erori, atunci este posibila codarea informatiei cu un cod adecvat, pentru a atinge aceasta limita superioara, dar nu a specificat cum trebuie creat acest cod.

Codarea electrica a datelor. Succesul receptorului in interpretarea corecta a datelor receptionate depinde de banda de frecventa, tipul de codare electrica, viteza datelor si raportul semnal pe zgomot.

Elementul de semnal este impulsul.

Transmiterea datelor binare se face asociind fiecarui bit unul sau mai multe elemente de semnal. In cazul cel mai simplu e o corespondenta unu la unu intre biti si elementele de semnal. De exemplu, 1 logic e reprezentat prin nivel ridicat de tensiune, iar 0 logic e reprezentat prin nivel scazut de tensiune. Dar exista si alte metode de reprezentare electrica a datelor (vezi figura de mai sus).

Viteza de semnalizare sau viteza de modulatie se masoara la iesirea modemului si arata viteza cu care se schimba starile semnalului in canalul de comunicatie:

v=1/durata elementului minim [Baud].

Viteza datelor, rata datelor sau debitul terminalului de date:

R=1/T [biti/secunda sau [bps],

T fiind durata bitului sau perioada de bit.

S a afirmat deja ca succesul receptorului in interpretarea corecta a datelor receptionate depinde de banda de frecventa, tipul de codare electrica, viteza datelor si raportul semnal pe zgomot. Daca ceilalti factori raman constanti, atunci:

Cresterea vitezei datelor duce la cresterea probabilitatii de eroare, BER (Bit Error Rate),

Cresterea S/N duce la scaderea probabilitatii de eroare, BER,

Cresterea benzii permite cresterea vitezei datelor.



Alegerea metodei de codare depinde de:

Spectrul semnalului: absenta componentelor de inalta frecventa inseamna ca banda necesara transmisiei este mai redusa; este de dorit sa nu existe componenta continua, ca sa poata fi interconectate dispozitivele prin transformatoare, ceea ce permite izolarea electrica si reducerea interferentelor. In plus, caracteristica de transfer a canalului (de atenuare si de faza) este mai buna la mijlocul benzii de trecere si mai dezavantajoasa la capetele benzii, astfel ca un semnal "bun" este cel care are energia concentrata la jumatatea benzii de transisie. In acest caz distorsiunile vor fi minime in semnalul receptionat.

Numarul mediu de tranzitii pe bit: pentru o detectie corecta a semnalului la receptor, e necesar sa fie stabilit cu precizie inceputul si sfarsitul bitului, ceea ce este o problema dificila. Ideal ar fi sa se transmita o secventa speciala de impulsuri de tact care sa faca sincronizarea receptorului, solutie care este insa costisitoare. Alta solutie, mai utilizata, este folosirea unei codari electrice, prin care semnalul de date sa contina suficiente tranzitii, din care se formeaza impulsurile care sa permita sincronizarea receptorului.

Detectia erorilor, se face de obicei in nivelul legatura de date, superior nivelului fizic, dar este util sa existe si in nivelul fizic aceasta posibilitate, astfel incat erorile pot fi mai rapid detectate.

Interferenta semnalelor si imunitatea la zgomot: anumite coduri au performante superioare in prezenta zgomotelor, care se cuantifica prin probabilitatea ca un bit sa fie eronat dupa detectie, BER (Bit Error Rate).

Complexitate si cost: desi costul logicii cablate numerice scade, acest factor nu poate fi neglijat. Costul creste odata cu cresterea vitezei de semnalizare. Anumite coduri duc la o viteza de semnalizare mai mare decat viteza datelor, ceea ce implica o banda necesara mai mare, deci costuri mai mari.

Codarea electrica a datelor:

Codarea NRZ (Non Return to Zero) sau NRZ-L (Level): se pastreaza acelasi nivel de tensiune pe toata durata bitului; la NRZ unipolar, de exemplu 0 logic e asociat cu absenta de semnal, iar 1 logic cu un nivel pozitiv de tensiune. La NRZ-L bipolar, 1 logic e reprezentat cu un nivel de tensiune si 0 logic cu acelasi nivel de tensiune dar de polaritate opusa. Banda ocupata este minima, apare componenta continua, iar numarul mediu de tranzitii pe bit este insuficient pentru sincronizarea receptorului.

Codarea RZ (Return to Zero): nu se pastreaza acelasi nivel de tensiune pe toata durata bitului; banda ocupata este dubla fata de NRZ, dar si numarul mediu de tranzitii pe bit este dublu fata de NRZ

Codarea unipolara: elementele de semnal au aceeasi polaritate, fie toate pozitive, fie toate negative; apare componenta continua

Codarea polara: o stare logica e reprezentata prin nivel pozitiv de tensiune, iar cealalta stare logica prin nivel negativ de tensiune. Avantajul este absenta componentei continue.

Codarea cu conservarea fazei pentru acelasi simbol: NRZ, NRZ-L, Manchester.

Codarea fara conservarea fazei pentru acelasi simbol sau codarea diferentiala: informatia este purtata de schimbarea fazei, nu de faza simbolului, care difera pentru acelasi simbol. Din aceasta categorie fac parte: NRZ-M (Mark-numai aparitia lui 1 duce la schimbare de nivel) sau NRZI (NRZ Invert on One); NRZ-S, (Space- numai aparitia lui 0 duce la schimbare de nivel).

Sunt posibile combinatii intre ele, de exemplu NRZ unipolar, NRZ bipolar, RZ unipolar, RZ bipolar, etc.

Codurile RZ ocupa o banda dubla fata de NRZ, deci au SNR pe jumatate (sau cu 3 dB mai mic) decat NRZ. In schimb creste numarul mediu de tranzitii pe bit, deci permit o sincronizare mai buna a receptorului.

La codarea Manchester, unde 1 logic este reprezentat prin nivel ridicat si coborat de tensiune HL (High-Low) in perioada T de bit, iar 0 logic prin nivel coborat si ridicat de tensiune, LH(Low-High), se asigura o tranzitie pe bit, deci o sincronizare buna a receptorului, dar banda ocupata este dubla fata de codarea NRZ, deci SNR mai mic cu 3dB, ceea ce poate conduce la cresterea numarului de erori.

Codarea AMI (Alternate Mark Inversion): 1 apare cu polaritate alternanta, iar 0 e reprezentat ca 0 volt sau absenta de semnal; se elimina astfel componenta continua. Deoarece fiecare 1 introduce o tranzitie, sirurile lungi de 1 permit o sincronizare buna a receptorului, dar sirurile lungi de 0 nu, deoarece nu apar tranzitii suficiente. Nu apare componenta continua, deoarece pentru 1 alterneaza polaritatea impulsului. Banda semnalului este considerabil mai mica decat la NRZ. Alternarea polaritatii impulsurilor ofera o cale simpla de detectie a erorilor, deoarece orice eroare izolata, adaugarea sau stergerea unui impuls, va genera un viol de bipolaritate .

Codul pseudoternar este asemanator cu AMI, dar 1 e reprezentat prin absenta de semnal iar 0 logic prin impuls cu polaritate alternanta. Are aceleasi proprietati cu AMI si fiecare este folosit in diverse aplicatii. Dezavantajul este pierderea sincronizarii, in cazul unor siruri lungi de 1 la AMI, sau de 0 la pseudoternar. Pentru depasirea sa, s-a folosit introducerea unor biti suplimentari care forteaza o tranzitie, cum este in cazul ISDN, la viteza mica. La viteze mari schema nu este folosita, deoarece ar duce la cresterea suplimentara a benzii si de aceea se aplica tehnici de aleatorizare (scrambling) a secventei de date.

Cele doua metode de codare AMI si pseudoternara se mai numesc si de codare binara multinivel; fata de NRZ, codarea binara multinivel permite o sincronizare mai buna si la absenta componentei continue, dar cu trei niveluri de tensiune, (+A, _A, 0) fiecare element de semnalizare ar putea transporta biti de informatie si nu doar unul singur. Astfel eficienta e mai scazuta ca la NRZ. La aceeasi concluzie se poate ajunge si prin urmatorul rationament: receptorul trebuie sa fie capabil sa distinga unul din cele trei niveluri posibile, deci e necesara o putere a semnalului mai mare cu 3 dB decat la NRZ, pentru aceeasi probabilitate a erorii. Sau altfel spus, la un raport semnal pe zgomot dat, rata erorii pentru NRZ este semnificativ mai mica decat pentru codarea binara multinivel.

Densitatea spectrala de putere la diferitele coduri

BER (Eb/N0)(dB) pentru diverse coduri

Codarea binara multinivel nu trebuie confundata cu codarea multinivel unde se grupeaza 2, 3, sau n biti sositi de la terminalul de date, si in linie se transmite un nivel de tensiune din cele posibile, corespunzator secventei binare de transmis. Codarea multinuivel permite reducerea vitezei de semnalizare de 2, 3,.., n ori si deci o reducere a benzii semnalului, dar sincronismul este deficitar.

HDB3 (High Density Bipolar 3-zeros substitution) asemanator cu AMI, dar un sir de 4 zerouri e inlocuit cu un sir cu un viol de bipolaritate.

B8ZS (Bipolar with 8-zeros substitution) asemanator cu AMI, dar un sir de 4 zerouri e inlocuit cu un sir cu doua violuri de bipolaritate.

4B5B si 8B10B: patru, respectiv opt biti sunt codati ca cinci, respectiv zece biti, in acelasi interval de timp, 4T respectiv 8T. Banda de frecvente creste cu 25% , dar nu se dubleaza ca la codarea Manchester; creste insa numarul mediu de tranzitii pe bit, ceea ce va permite o sincronizare mai buna a receptorului.





Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare



DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1349
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved