16

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Кафедра информационно-сетевых технологий

_______________________________________________________________________________

Дисциплина «Информационные сети»

Задание и методические указания по курсовой работе

«Методы передачи данных в информационных сетях»

Авторы – к.т.н., доцент О.И. Красильникова и д.т.н. профессор Н.Н. Красильников

Цель работы. Изучение аналоговых и цифровых методов передачи данных в информационных сетях, видов аналоговой модуляции, применяемых цифровых кодов и требований к ним, методов улучшения свойства самосинхронизации потенциальных кодов.

Часть I

Краткие теоретические сведения

Для конкретности рассмотрим методы передачи данных используемые в компьютерных сетях. В них для передачи данных между узлами необходимо последовательно передать все биты, составляющие сообщение. Для этого требуется осуществить логический перенос этих битов на сигнал, обладающий способностью распространения по физической среде передачи данных. Такой сигнал-переносчик информации называется несущим. В качестве несущего сигнала в информационных сетях обычно используют либо синусоидальный сигнал, либо последовательность прямоугольных импульсов. В первом случае производится так называемая аналоговая модуляция, во втором - дискретная модуляция, или, что - то же самое, цифровое кодирование.

1. Методы аналоговой модуляции

Поскольку в качестве несущего сигнала используется синусоидальное колебание, которое характеризуется тремя параметрами: амплитудой, частотой и фазой, то для передачи информации необходимо осуществлять изменение одного их этих параметров или их комбинации.

В соответствии с тем, изменением какого параметра кодируется информация, выделяют амплитудную, частотную и фазовую модуляции.

На рис. 1,а показана несущая синусоида.

На рис. 1,б показана последовательность битов информации, подлежащих передаче.

1. Амплитудная модуляция.

В этом случае меняется только амплитуда несущей синусоиды. Значениям потенциала нуля и единицы соответствуют две различные амплитуды сигнала (рис. 1,в).

2. Частотная модуляция.

Для передачи логических нулей и единиц используются синусоиды различных частот (рис. 1г).

3.Фазовая модуляция.

В данном случае при изменении модулирующего сигнала происходит скачкообразное изменение фазы несущей синусоиды. На рис. 1,д показан случай изменения фазы на 180⁰.

Для выполнения модуляции на передающей стороне и демодуляции на приемной стороне между компьютером, в котором данные хранятся в цифровом виде, и аналоговой телефонной линией используется устройство называемое модемом.

В низкоскоростных модемах может быть использована частотная модуляция, в высокоскоростных обычно применяют комбинированные методы модуляции, например, амплитудную в сочетании с фазовой. Совершенствование модемов предусматривает увеличение количества битов, приходящихся на 1 бод.

Бод - это количество изменений информационного параметра несущего сигнала в секунду. Если параметр сигнала при изменении принимает одно из двух различимых значений, то каждое изменение параметра несущего сигнала соответствует одному биту. Если параметр может принимать более двух различимых значений, то любое его изменение соответствует большему количеству битов. В этом случае пропускная способность линии в битах в секунду будет выше числа бод. Например, для обеспечения 3 бит/бод используется комбинированная модуляция, при которой используется 4 значения фазового сдвига (0⁰, 90⁰, 180⁰, 270⁰) и два уровня амплитуды для каждого сдвига. Если модуляционная технология предусматривает 16 различных комбинаций значений амплитуды и фазовых сдвигов, то тем самым будет обеспечена передача 4 бит/бод. Этот случай называется квадратурной амплитудной модуляцией. Он позволяет, например, передавать 9600 бит/с по линии с пропускной способностью 2400 бод.

a)

б)

в)

г)

д)

Рис.1

Аналоговая модуляция обычно используется при передаче информации по каналу с узкой полосой пропускания, например, по телефонным линиям в глобальных сетях, а также в радиоканалах, что позволяет обеспечивать связь между многими пользователями одновременно. В локальных кабельных сетях аналоговое кодирование практически не используется из-за высокой сложности и стоимости как кодирующего, так и декодирующего оборудования.