Цифрове кодування сигналу
2.При вузькосмуговій передачівикористовується двополярний дискретний сигнал. При цьому кодування в мережевому адаптері цифрової передачі РС цифрових даних виконується безпосередньо.
Найбільш простим і часто використовується кодуванняметодом без повернення до нуля (NRZ - Non Return to Zero), в якому біт «1» представляється позитивною напругою (H - високий рівень), а біт «0» - негативним напругою (L – низький рівень). Т. е. Сигнал завжди вище або нижче нульової напруги, звідки і назва методу. Ілюстрацію викладених методів кодування сигналів наведено на малюнку 5.22.
Як при передачі аналогових, так і цифрових сигналів, якщо наступні один за одним біти рівні (обидва «0» або обидва «1»), важко сказати, коли закінчується один і починається інший. Для вирішення цього завдання приймач і передавач треба синхронізувати, тобто однаково відраховувати інтервали часу.
Це можна виконати або ввівши додаткову лінію для передачі синхроімпульсів (що не завжди можливо, та й накладно), або використовувати спеціальні методи передачі даних: асинхронне або автопідстроювання.
Рисунок 5.22 – Варіанти кодування сигналів.
Методи передачі даних по мережах
При низьких швидкостях передачі сигналів використовується метод асинхронної передачі, при більших швидкостях ефективніше використовувати метод автопідстроювання. Як передавач, так і приймач оснащені генераторами тактових імпульсів, що працюють на одній частоті. Однак неможливо, щоб вони працювали абсолютно синхронно, тому їх необхідно періодично підлаштовувати. Аналогічно звичайним годинникам, які необхідно періодично коригувати.
Приасинхронної передачігенератори синхронізуються на початку передачі кожного пакета (абобайта) даних і передбачається, що за цей час не буде неузгодженості генераторів, які викликали б помилки в передачі. У цьому вважається, що цепакети однієї довжини(наприклад, байт). Синхронізація тактового генератора приймача досягається тим, що:
- перед кожним пакетом (байтом) надсилається додатковий «старт-біт», який завжди дорівнює «0»;
- в кінці пакета посилається ще один додатковий «стоп-біт», який завжди дорівнює «1».
Якщо дані передаються, лінія зв'язку перебуває у стані «1» (стан незайнятості). Початок передачі викликає перехід від "1" до "0", що означає початок "старт-біту". Цей перехід використовується синхронізації генератора приймача. Пояснимо цей процес тимчасовою діаграмою (рисунок 5.23):
Малюнок 5.23 – Асинхронна передача
Припередачі з автопідстроюванням– використовується метод Манчестерського кодування, при якому:
- тактовий генератор приймача синхронізується під час передачі кожного біта;
- отже, можна посилатипакети будь-якої довжини.
Синхронізація сигналу даних досягається забезпеченням переходу від "H"-рівня до "L"-рівня або навпаки, у середині кожного біта даних (рисунок 5.24). Ці переходи служать для синхронізації тактового генератора приймача. Біти даних кодуються: "0" – при переході "L" → "H" і "1" – при переході "H" → "L"
Малюнок 5.24 – Передача з автопідстроюванням
Якщо інформація не передається, лінії даних немає ніяких переходів і тактові генератори передавача і приймача неузгоджені.
При цьому виді кодування переходи відбуваються не тільки в середині кожного біта даних, а й між бітами, коли два послідовні біти мають одне й те саме значення.
Після простою лінії необхіднапопередня синхронізація генератора, яка досягається посилкоюфіксованої послідовності бітів(преамбула та біти готовності).
Наприклад, можна використовувати преамбулу з восьми бітів: 11111110, де перші 7 бітів використовуються для початкової синхронізації, а останній – для повідомлення приймачеві, що преамбула закінчилася, тобто далі підуть біти даних.
Лекція 17
Тема 5.3 Принципи функціонування локальних обчислювальних мереж
План лекції
- Основні компоненти ЛОМ
– Мережі на основі сервера
– Поняття топології мережі та базові топології:
топологія типу «шина»
топологія типу «зірка»
топологія типу «кільце»
– Порівняльні характеристики топологій
– Методи доступу до фізичного середовища передачі
Основна частина лекції
Основні компоненти ЛОМ
ЛОМ на базі ПК набули в даний час широкого поширення через невелику складність і невисоку вартість. Вони використовуються при автоматизації промисловості, банківської діяльності, а також для створення розподілених, керуючих та інформаційно-довідкових систем. ЛОМ мають модульну організацію.
сервери – це апаратно-програмні комплекси, що виконують функції управління розподілом мережевих ресурсів загального доступу;
-робочі станції- це комп'ютери, що здійснюють доступ до мережевих ресурсів, що надаються сервером;
– фізичне середовище передачі даних (мережевий кабель) – це коаксіальні та оптоволоконні кабелі, кручені пари проводів, а також бездротові канали зв'язку (інфрачервоне випромінювання, лазери, радіопередача).
Типи ЛОМ
Виділяється два основних типи ЛОМ: однорангові (peer-to-peer) ЛОМ та ЛОМ на основісервера (server based). Відмінності між ними мають принципове значення, тому що визначають різні можливості цих мереж.
Вибір типу ЛОМ залежить від:
- необхідного рівня безпеки;
- обсяг мережного трафіку;
- рівня доступності мережної адміністративної підтримки.
При цьому завдання мережного адміністрування зазвичай входить:
- управління роботою користувачів та захистом даних;
- забезпечення доступу до ресурсів;
- підтримка додатків та даних;
- встановлення та модернізація прикладного ПЗ.
Однорангові мережі
У цих мережах усі комп'ютери рівноправні: немає ієрархії у тому числі; немає виділеного сервера. Як правило, кожен ПК функціонує і як робоча станція (РС), і як сервер, тобто немає ПК відповідального за
Малюнок 5.25 – Компоненти ЛОМ
адміністрування всієї мережі (рис. 5.26). Всі користувачі вирішують самі, які дані та ресурси (каталоги, принтери, факс-модеми) на своєму комп'ютері зробити загальнодоступними по мережі
Робоча група- це невеликий колектив, об'єднаний спільною метою та інтересами. Тому в однорангових мережах найчастіше трохи більше 10 комп'ютерів. Ці мережі відносно прості. Оскільки кожен ПК є одночасно і РС, і сервером. Немає потреби в потужному центральному сервері або інших компонентах, обов'язкових для більш складних мереж.
Однорангові мережі зазвичай дешевше мереж на основі сервера, але вимагають потужніших, а отже і дорожчих, ПК. Вимога до продуктивності та до рівня захисту для мережного ПЗ у них також значно нижча.
Малюнок 5.26 – Однорангова мережа
У таких операційних системах, як: MS Widows NT for Workstation; MS Widows 95/98, Widows 2000 вбудована підтримка однорангових мереж.Тому, щоб встановити однорангову мережу, додаткового ПЗ не потрібно, а об'єднання комп'ютерів застосовується проста кабельна система. Однорангова мережа цілком підходить там, де:
- кількість користувачів не перевищує 10-15 осіб;
- користувачі розташовані компактно;
- питання захисту даних не є критичними;
- в найближчому майбутньому не очікується розширення фірми, і, отже, збільшення мережі.
Незважаючи на те, що однорангові мережі цілком задовольняють потреби невеликих фірм, виникають ситуації, коли їх використання є недоречним. У цих мережах захист передбачає встановлення пароля на ресурс, що розділяється (наприклад, каталог). Централізовано керувати захистом в одноранговій мережі складно, тому що:
- Користувач встановлює її самостійно;
– «загальні» ресурси можуть бути на всіх ПК, а не тільки на центральному сервері.
Така ситуація – загроза для всієї мережі; Крім того, користувачі можуть взагалі не встановити захист.
Мережі на основі сервера
При підключенні більше 10 користувачів однорангова мережа може виявитися недостатньо продуктивною. Тому більшість мереж використовують виділені сервери (рисунок 5.27).Виділениминазиваються такі сервери, які функціонують лише як сервер (виключаючи функції РС або клієнта). Вони спеціально оптимізовані для швидкої обробки запитів від мережевих клієнтів та управління захистом файлів і каталогів.
Рисунок 5.27 – Структура мережі на основі сервера
Зі збільшенням розмірів мережі та обсягу мережного трафіку необхідно збільшувати кількість серверів. Розподіл завдань серед кількох серверів гарантує, що кожне завдання виконуватиметься найефективнішим способом із усіх можливих.
Колозадач, які виконують сервери, різноманітний і складний. Щоб пристосуватися до зростаючих потреб користувачів, сервери ЛВС стали спеціалізованими. Так, наприклад, в операційній системі Windows NT Server є різні типи серверів (рисунок 5.15):
–Файл-сервери та принт-сервери. Вони керують доступом користувачів до файлів та принтерів. Іншими словами, файл-сервер призначений для зберігання файлів та даних;
- зервери додатків(у тому числі сервер баз даних, WEB -сервер). Там виконуються прикладні частини клієнт серверних додатків (програм). Ці сервери принципово відрізняються від файл-серверів тим, що при роботі з файл-сервером потрібний файл або дані повністю копіюються на РС, а при роботі з сервером додатків на РС пересилаються тільки результати запиту;
–поштові сервери– керують передачею електронних повідомлень між користувачами мережі;
- факс-сервери- керують потоком вхідних та вихідних факсимільних повідомлень через один або кілька факс-модемів;
– зервер служб каталогів– призначений для пошуку, зберігання та захисту інформації в мережі.
Windows NT Server об'єднує PC у логічні групи-домени, система захисту яких наділяє користувачів різними правами доступу до будь-якого мережного ресурсу.
Малюнок 5.28. – Типи серверів у ЛОМ
При цьому кожен із серверів може бути реалізований як на окремому комп'ютері, так і в невеликих за обсягом ЛОМ, бути поєднаним на одному комп'ютері з іншим сервером. Північ та ОС працюють як єдине ціле. Без ОС навіть найпотужніший сервер є купою заліза. ОС дозволяє реалізувати потенціал апаратних ресурсів сервера.