Методы передачи информации

При обмене данными между узлами обычно используются три метода передачи данных:

• симплексная (однонаправленная) передача (например, радио, телевидение);

• полудуплексная - прием/передача информации осуществляется поочередно;

• дуплексная (двунаправленная) - каждая станция одновременно передает и принимает данные.

* * *

Как в локальных, так и в крупномасштабных сетях имеются случаи, когда пропускная способность передающей среды превы­шает требуемую для передачи единичного сигнала. Экономичное использование высокоскоростного магистрального канала связи для одновременной передачи нескольких сигналов извес­тно как мультиплексирование.

Использование мультиплексирования с разделением частот (Frequency Division Multiplexing - FDM) основывается на том, что общая полоса полезных частот одного высокоскоростного канала связи разделяется на несколько непересекающихся подполос, называемых каналами. В рамках каж­дого из каналов осуществляется взаимонезависимая передача только од­ного сигнала со своей несущей, а общее число одновременно пе­редаваемых сигналов определяется количеством каналов.

Технология FDM, применяемая в оптоволоконных линиях, получила название разделения по длине волны (Wave Time Division Multiplexing - WDM).

Мультиплексирование с временным разделением (Time Division Multiplexing - TDM) осно­вывается на том, что скорость передачи двоичных данных по ма­гистральному каналу значительно превосходит требуемую скорость для передачи единичного дискретного сигнала. В этом случае пор­ции нескольких дискретных сигналов могут поочередно переда­ваться по общей среде, тем самым совместно используя ее. После­довательность временных интервалов использования общей пере­дающей среды определенным сигналом, по аналогии с FDM, на­зывается каналом.

Технология TDM имеет и другое название – техника синхронного режима передачи (Synchronous Transfer Mode - STM).

Следует отметить, что существуют случаи совместного при­менения FDM и TDM. Общая полоса частот передающей среды может быть разбита на несколько отдельных частотных каналов, каждый из которых далее подразделяется на подканалы с помощью времен­ного разделения.

* * *

Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная передача. Широко используются следующие методы последовательной передачи: асинхронная и синхронная, которые позволяют получателю знать момент начала и временной пери­од передачи каждого получаемого бита.

В асинхронной схеме данные передаются по одному символу за раз. Каждому передаваемому символу предшествует передача стартового кода (предупреждает приемник о начале передачи), затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности = 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0, в противном случае. Последний бит "стоп бит" сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.

Недостатки: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных.

При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется Циклический Избыточный Код Обнаружения Ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации.

Преимущества: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.

Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.

Рис. 18. Асинхронная и синхронная передача данных

Для того чтобы приемник мог определить начало и конец блока передаваемых данных, каждый блок снабжается заголовком и концевиком. Данные, обрамленные заголовком и концевиком, полу­чили название пакета. Содержание заголовка и концевика зависит от того, какая используется схема построения блока (байт-ориентированная или бит-ориентированная).

В байт-ориентированной схеме заголовок и концевик пред­ставляют собой один или несколько «синхронизирующих симво­лов», двоичное представление которых не совпадает с двоичным кодом ни одного из передаваемых в блоке информационных сим­волов. В настоящее время байт-ориентированная схема синхрони­зации полностью вытеснена более эффективной и гибкой бит-ориентированной схемой, в которой битовые блоки передаваемой информации с помощью специальных приемов оформления в па­кет выделяются в общем потоке непрерывно передаваемых от пе­редатчика приемнику битов.