Κωδικοποίηση σήματος. Μέθοδοι κωδικοποίησης ψηφιακών σημάτων
Στη διαδικασία της κωδικοποίησης, το πλάτος κάθε δείγματος, κβαντοποιημένο από το επίπεδο APM, αναπαρίσταται με τη μορφή μιας δυαδικής ακολουθίας που περιέχει σύμβολα (συνδυασμός κωδικών bit). Για να προσδιορίσετε τη δομή του συνδυασμού στην απλούστερη περίπτωση, πρέπει να γράψετε το πλάτος του δείγματος AIM σε δυαδικό κώδικα, εκφρασμένο σε βήματα κβαντοποίησης. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη σχέση.
όπου a, = (0, 1) είναι η κατάσταση του αντίστοιχου bit του συνδυασμού. είναι το βάρος του αντίστοιχου bit στα βήματα κβαντισμού υπό όρους.
Για παράδειγμα, εάν = 5 και = 26, τότε ο συνδυασμός κωδικών θα έχει τη δομή 11010 (το πρώτο bit είναι το πιο σημαντικό κατά βάρος), οπότε ak. Μια ακολουθία κωδικών bit είναι ένα σήμα ζώνης βάσης PCM, που ονομάζεται επίσης ψηφιακό.
Στο σχ. Το 5.16 δείχνει διαγράμματα χρονισμού που εξηγούν τη διαδικασία κωδικοποίησης όταν χρησιμοποιείται ένας δυαδικός κώδικας πέντε bit. Το πλάτος των δειγμάτων που φτάνουν στην είσοδο του κωδικοποιητή, σε σε αυτήν την περίπτωσημπορεί να λάβει τιμές στην περιοχή = 0-31 βήματα κβαντισμού υπό όρους και στην έξοδο του κωδικοποιητή δημιουργείται ένα ψηφιακό σήμα με PCM, το οποίο είναι μια ακολουθία συνδυασμών κώδικα πέντε bit.
Όπως φαίνεται παραπάνω, για υψηλής ποιότητας μετάδοση τηλεφωνικών σημάτων με μη ομοιόμορφη κβαντοποίηση, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ένας κωδικός οκτώ bit (= 8, και με έναν ομοιόμορφο - 12 bit (= 12). Στην πράξη, δυαδικός Χρησιμοποιούνται κωδικοί των ακόλουθων τύπων: φυσικός δυαδικός κώδικας, κώδικας, συμμετρικός δυαδικός κώδικας, αντανακλαστικός δυαδικός κώδικας (Κώδικας γκρι).
Ο συμμετρικός δυαδικός κώδικας χρησιμοποιείται κυρίως κατά την κωδικοποίηση διπολικών σημάτων (για παράδειγμα, τηλέφωνο). Στο σχ. Το 2.17 δείχνει τη δομή του κώδικα και τον πίνακα κωδικών που αντιστοιχεί σε αυτόν τον κωδικό. Για όλα τα θετικά δείγματα I, το σύμβολο του πρόσημου έχει τιμή 1 και για τα αρνητικά δείγματα I, 0. Για θετικά και αρνητικά δείγματα ίσα στο πλάτος I, οι δομές των συνδυασμών κωδικών συμπίπτουν πλήρως I (εκτός από το bit πρόσημου), δηλαδή ο κώδικας είναι συμμετρικός... Για παράδειγμα, το μέγιστο θετικό σήμα αντιστοιχεί στον κωδικό 11111111 και το μέγιστο αρνητικό σήμα είναι 01111111. Η απόλυτη τιμή του βήματος κβαντοποίησης ■ Ο φυσικός δυαδικός κώδικας χρησιμοποιείται κυρίως κατά I κατά την κωδικοποίηση μονοπολικών σημάτων. Στο σχ. Το 2.18 δείχνει τη δομή του κώδικα και τον πίνακα κωδικών που αντιστοιχεί σε αυτόν τον κωδικό (με = 8).
Ρύζι. 2.17. Φορμίροβα nχωρίς συμμετρικό δυαδικό κώδικα
Προφανώς, ο αριθμός των συνδυασμών διαφορετικών δομών είναι 256, με το ελάχιστο σήμα να αντιστοιχεί στον συνδυασμό 00000000, και το μέγιστο - 11111111, Η απόλυτη τιμή του βήματος κβαντισμού
Με τη βοήθεια ενός φυσικού δυαδικού κώδικα, είναι δυνατή η κωδικοποίηση και διπολικών σημάτων, παρέχοντας την προκαταρκτική τους μετατόπιση, π.χ. φαίνεται στο σχ. 5.17. Στην περίπτωση αυτή, προφανώς, το πλάτος των κωδικοποιημένων δειγμάτων αλλάζει και η μετάβαση από το πλάτος του δείγματος, που εκφράζεται σε βήματα κβαντισμού, όταν χρησιμοποιείται ένας συμμετρικός κώδικας στο πλάτος του ίδιου δείγματος όταν χρησιμοποιείται ένας φυσικός κώδικας και αντίστροφα, μπορεί να γίνει ως εξής (Εικ. 2.17 και 2.18):
Οι φυσικοί και συμμετρικοί δυαδικοί κώδικες είναι οι απλούστεροι. Τόσο για φυσικούς όσο και για συμμετρικούς κωδικούς, ένα σφάλμα σε ένα από τα σύμβολα μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική παραμόρφωση του σήματος. Εάν, σε έναν συνδυασμό κωδικών όπως το 11010011, παρουσιάστηκε σφάλμα στο πέμπτο bit. δηλ. ο συνδυασμός 11000011 γίνεται αποδεκτός, τότε το πλάτος του δείγματος θα είναι μικρότερο από την πραγματική τιμή κατά = 16 βήματα κβαντισμού υπό όρους. Εξετάστε τις αρχές της κατασκευής συσκευών κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης, οι οποίες μπορεί να είναι γραμμικές και μη γραμμικές. Η γραμμική κωδικοποίηση αναφέρεται στην κωδικοποίηση ενός ομοιόμορφα κβαντισμένου σήματος και στη μη γραμμική κωδικοποίηση ενός μη ομοιόμορφα κβαντισμένου σήματος. Ο κώδικας που δημιουργείται στον κωδικοποιητή ονομάζεται παράλληλος εάν τα σήματα που περιλαμβάνονται στην ομάδα κωδικών m-bit εμφανίζονται σε διαφορετικές εξόδους του κωδικοποιητή ταυτόχρονα και κάθε έξοδος του κωδικοποιητή αντιστοιχεί σε ένα σήμα ενός συγκεκριμένου bit. Ένας κωδικός ονομάζεται διαδοχικός εάν όλα τα σήματα περιλαμβάνονται στο t-φορέςομάδα κωδικών σειράς, εμφανίζονται σε μια έξοδο κωδικοποιητή εναλλάξ με χρονική μετατόπιση,
Ρύζι. 2.18. Δημιουργία φυσικού δυαδικού κώδικα
Ο παράλληλος κώδικας μπορεί να μετατραπεί σε διαδοχικό (Εικ. 2.19, i) και αντίστροφα (Εικ. 2.19.6) χρησιμοποιώντας λογικά κυκλώματα που παρέχουν μετατόπιση παλμών στο χρόνο (για παράδειγμα, καταχωρητές μετατόπισης).
Ρύζι. 2.19. Αρχές μετατροπής πα- Εικ. 2.20. Παράλληλος κώδικας bit γραμμικού κωδικοποιητή σε διαδοχική στάθμιση (α) και αντίστροφα (σι)
Η εγγραφή και η ανάγνωση πληροφοριών από το μητρώο πραγματοποιείται υπό τον έλεγχο των σημάτων που προέρχονται από τον εξοπλισμό παραγωγής.
Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, οι κωδικοποιητές χωρίζονται σε κωδικοποιητές μέτρησης τύπου, μήτρας, τύπου βαρύτητας κ.λπ. στις εξόδους του οποίου σχηματίζεται ένας φυσικός δυαδικός κώδικας. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων κωδικοποιητών είναι η εξισορρόπηση των κωδικοποιημένων δειγμάτων με το άθροισμα των ρευμάτων αναφοράς (τάσεις) με ορισμένα βάρη. Το κύκλωμα γραμμικού κωδικοποιητή στάθμισης bitwise περιέχει οκτώ κελιά (στο = 8), παρέχοντας το σχηματισμό της τιμής του αντίστοιχου bit (1 ή 0). Κάθε κελί (εκτός από το τελευταίο, που αντιστοιχεί στο λιγότερο σημαντικό bit κατά βάρος) περιλαμβάνει ένα κύκλωμα σύγκρισης CC (συγκριτής) και ένα κύκλωμα αφαίρεσης (SV).
Τα κυκλώματα σύγκρισης παρέχουν μια σύγκριση του πλάτους του εισερχόμενου σήματος AIM με σήματα αναφοράς, τα πλάτη των οποίων αντιστοιχούν στα βάρη των αντίστοιχων bit στην είσοδο του επόμενου κελιού. Εάν το πλάτος του σήματος στην είσοδο είναι μικρότερο, τότε η έξοδος σχηματίζει 0 (κενό) και το σήμα διέρχεται χωρίς αλλαγές.η διαδικασία κωδικοποίησης του επόμενου δείγματος.Έτσι, η διαδικασία κωδικοποίησης αντιστοιχεί στη λειτουργία ζύγισης (το πλάτος του κωδικοποιημένου δείγματος στη διαδικασία κωδικοποίησης εξισορροπείται από το άθροισμα τιμές αναφοράςαντίστοιχα ψηφία).
Εάν, για παράδειγμα, ένα δείγμα με πλάτος φτάσει στην είσοδο του κωδικοποιητή, τότε το CCb σχηματίζει = 1 και ένα σήμα με πλάτος θα φτάσει στην είσοδο του έβδομου κελιού. Στην έξοδο θα λάβουμε = 0, και ένα σήμα με το ίδιο πλάτος θα ληφθεί στην είσοδο του τρίτου κελιού του κωδικοποιητή. Στην έξοδο του SS 6 παίρνουμε = 1, και το σήμα με = 1 = θα σταλεί στην είσοδο του επόμενου κελιού. Ως αποτέλεσμα, θα σχηματιστεί ένας συνδυασμός κωδικών της φόρμας 10101110 (το πρώτο bit είναι το πιο σημαντικό κατά βάρος).
Κατά την κωδικοποίηση διπολικών σημάτων στον κωδικοποιητή, είναι απαραίτητο να υπάρχουν δύο κυκλώματα διαμόρφωσης αναφοράς (FE) για την κωδικοποίηση θετικών και αρνητικών δειγμάτων.
Κατά τη διαδικασία αποκωδικοποίησης του σήματος, οι συνδυασμοί κωδικών bit μετατρέπονται σε δείγματα AIM με τα αντίστοιχα πλάτη. Το σήμα στην έξοδο του αποκωδικοποιητή μπορεί να ληφθεί αθροίζοντας τα σήματα αναφοράς () αυτών των bit του συνδυασμού κωδικών, η τιμή των οποίων είναι 1. Έτσι, εάν ο συνδυασμός κωδικών 10101110 φτάσει στην είσοδο του αποκωδικοποιητή, τότε το πλάτος του αριθμού PIM στην έξοδο του αποκωδικοποιητή = 174δ
Ρύζι. 2.21 Γραμμικός αποκωδικοποιητής ζύγισης - Εικ. 2.22 Κωδικοποιητής γραμμής
τύπος ανατροφοδότησης
Το μπλοκ διάγραμμα του γραμμικού αποκωδικοποιητή τύπου στάθμισης φαίνεται στο Σχ. 2.21. Υπό την επίδραση των σημάτων ελέγχου από τον εξοπλισμό παραγωγής, ο επόμενος συνδυασμός κωδικών οκτώ bit εγγράφεται στον καταχωρητή μετατόπισης. Μετά από αυτό, μόνο αυτά τα κλειδιά () είναι κλειστά
αντιστοιχούν στα ψηφία που έχουν τιμή 1. Ως αποτέλεσμα, τα αντίστοιχα σήματα αναφοράς τροφοδοτούνται στην είσοδο του αθροιστή από τη γεννήτρια σημάτων αναφοράς (FE), με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μια μέτρηση AMM με ορισμένο πλάτος στην έξοδο του αθροιστή.
Προφανώς, εάν παρουσιαστεί σφάλμα στη διαδικασία μετάδοσης ψηφιακού σήματος κατά μήκος μιας γραμμικής διαδρομής σε ένα (ή περισσότερα) bit του συνδυασμού κωδικών, τότε το πλάτος του δείγματος στην έξοδο του αποκωδικοποιητή θα διαφέρει από την πραγματική τιμή. Εάν, για παράδειγμα, στον συνδυασμό 10101110 παρουσιαστεί σφάλμα στο P 6, δηλαδή ο συνδυασμός 10001110 φτάσει στην είσοδο του αποκωδικοποιητή, τότε το πλάτος του δείγματος στην έξοδο i του αποκωδικοποιητή, δηλαδή σε μικρότερο από το πραγματικό πλάτος του δείγματος, ίσο με έναν αριθμό κυκλωμάτων σύγκρισης, τα οποία είναι σχετικά πολύπλοκες συσκευές. Στην πράξη, ο σταθμισμένος κωδικοποιητής τύπου I χρησιμοποιείται συχνότερα χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα και ένα κύκλωμα σύγκρισης ανατροφοδότησηπου περιέχει αποκωδικοποιητή (Εικ. 5.22). Υπό την επίδραση του σήματος ελέγχου (), που προέρχεται από τον εξοπλισμό της γεννήτριας, στην είσοδο του αποκωδικοποιητή από το κύκλωμα ελέγχου σε κάθε κύκλο, τροφοδοτείται διαδοχικά από κάθε μία από τις εξόδους, ξεκινώντας από το πιο σημαντικό bit. Στην έξοδο του αποκωδικοποιητή Β σχηματίζεται ένα εξισορροπητικό σήμα PAM () το οποίο
Το B εισέρχεται στην είσοδο SS, όπου συγκρίνεται με το σήμα εισόδου PIM. В Ανάλογα με το αποτέλεσμα της σύγκρισης, η τιμή του τρέχοντος bit σχηματίζεται στην έξοδο του SS: 1 (at) ή O (at).
Ρύζι. 2.23. Η αρχή του σχηματισμού σημάτων αναφοράς
Αυτό το σήμα τροφοδοτείται στην έξοδο του αποκωδικοποιητή και μέσω του κυκλώματος ανάδρασης στην είσοδο του κυκλώματος ελέγχου, και όταν φτάσει το 1, η κατάσταση της αντίστοιχης εξόδου του κυκλώματος ελέγχου παραμένει αμετάβλητη (1) και όταν φτάσει το O, αλλάζει επίσης σε 0. Ως αποτέλεσμα, μέσω των κύκλων ρολογιού, οι έξοδοι του κυκλώματος ελέγχου θα σχηματίζεται ένας συνδυασμός για τον οποίο (λαμβάνοντας υπόψη το σφάλμα κβαντοποίησης).
Κατά την κατασκευή κωδικοποιητών και αποκωδικοποιητών (βλ. Εικ. 5.20 και 5.21), είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν FE που σχηματίζουν ένα σύνολο σημάτων αναφοράς και η αναλογία μεταξύ των τιμών δύο γειτονικών προτύπων είναι ίση. Η γενική ιδέα της κατασκευής τέτοιων συσκευών είναι η χρήση μιας εξαιρετικά σταθερής πηγής σήματος αναφοράς και μιας αλυσίδας κυκλωμάτων με συντελεστή μετάδοσης (R είναι - 5,23). Τέτοια κυκλώματα έχουν συνήθως τη μορφή μιας μήτρας που εφαρμόζεται σε αντιστάσεις ακριβείας δύο ονομασιών ().
Στα σύγχρονα DSP, οι μη γραμμικοί κωδικοποιητές και αποκωδικοποιητές (μη γραμμικοί κωδικοποιητές) χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση και την αποκωδικοποίηση σημάτων με ανομοιόμορφη κλίμακα κβαντοποίησης για έναν κωδικό οκτώ bit (= 8). Για κωδικοποίηση ανομοιόμορφης κλίμακας κβαντισμού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθες μέθοδοι:
αναλογική συμπίεσηχαρακτηρίζεται από συμπίεση του δυναμικού εύρους του σήματος πριν από τη γραμμική κωδικοποίηση και επέκταση του δυναμικού εύρους του σήματος μετά τη γραμμική αποκωδικοποίηση.
μη γραμμική κωδικοποίηση, που χαρακτηρίζεται από την κωδικοποίηση ενός σήματος σε μη γραμμικούς κωδικοποιητές, που συνδυάζει τις λειτουργίες της μετατροπής αναλογικού σε ψηφιακό και συμπιεστή.
ψηφιακή σύνθεση, που χαρακτηρίζεται από την κωδικοποίηση ενός σήματος σε έναν γραμμικό κωδικοποιητή με μεγάλο αριθμό bit, ακολουθούμενο από ένα μη γραμμικό ψηφιακή επεξεργασίατο αποτέλεσμα της κωδικοποίησης.
Κατά την αναλογική συμπίεση (Εικ. 2.24) στην είσοδο του γραμμικού κωδικοποιητή (LK) και στην έξοδο του γραμμικού αποκωδικοποιητή (LD), ο αναλογικός συμπιεστής (AK) και ο διαστολέας (AE) ενεργοποιούνται αντίστοιχα, παρέχοντας την αντίστοιχη μη γραμμική μετατροπή του αναλογικού σήματος (βλ. Εικ. 2.15). Ως βασικό στοιχείο για το κτίριο ΑΚ. και τα διπολικά σήματα ΑΕ μπορούν να χρησιμοποιηθούν διπολικά (Εικ. 2.25).
Ρύζι. 2.24. Αναλογική αρχή Εικ. 2.25 Μη γραμμική αναλογική σύζευξη δύο θυρών
Οι αντιστάσεις παρέχουν μια επιλογή από επιθυμητή λειτουργίαεργασία και ευθυγράμμιση παραμέτρων κυκλώματος για θετικά και αρνητικά σήματα. Σημαντικό μειονέκτημα αυτή τη μέθοδοέγκειται στο γεγονός ότι είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθούν εντελώς αμοιβαία χαρακτηριστικά πλάτους του συμπιεστή και του διαστολέα, με αποτέλεσμα το συνολικό χαρακτηριστικό πλάτους του συστήματος συμπιεστή-διαστολέα να διαφέρει από το γραμμικό (βλ. Εικ. 2.15). Αυτό αναπόφευκτα θα οδηγήσει σε μη γραμμική παραμόρφωση των εκπεμπόμενων σημάτων. Η αναλογική σύνθεση χρησιμοποιήθηκε στα αρχικά στάδια ανάπτυξης του DSP και επί του παρόντος δεν χρησιμοποιείται.
Τις περισσότερες φορές στα σύγχρονα DSP χρησιμοποιούνται μη γραμμικοί κωδικοποιητές, για τη διευκόλυνση της εφαρμογής των οποίων στα ψηφιακά κυκλώματα, συνιστάται να εγκαταλείψουμε το χαρακτηριστικό ομαλής συμπίεσης και να το αντικαταστήσουμε με ένα τμηματοποιημένο χαρακτηριστικό, το οποίο είναι μια τμηματικά σπασμένη προσέγγιση του χαρακτηριστικού ομαλής συμπίεσης.
Στο σχ. Το 2.26 δείχνει το τμηματοποιημένο Α-χαρακτηριστικό συμπίεσης για θετικά σήματα (για την περιοχή των τιμών αρνητικού σήματος, έχει παρόμοια μορφή). Επίσημα, ο συνολικός αριθμός τμημάτων ανά πλήρης περιγραφή(για αρνητικά και θετικά σήματα) είναι 16, αλλά τα τέσσερα κεντρικά τμήματα (δύο το καθένα στη θετική και αρνητική περιοχή) αποτελούν στην πραγματικότητα ένα τμήμα, οπότε ο πραγματικός αριθμός τμημάτων είναι 13. Επομένως, αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται χαρακτηριστικό συμπίεσης τύπου. Κάθε ένα από τα χαρακτηριστικά τμήματα (βλ. Εικ. 5.26) περιέχει 16 στάδια κβαντοποίησης και ο συνολικός αριθμός τους είναι 256 (128 για κάθε πολικότητα σήματος). Σε αυτήν την περίπτωση, υιοθετήθηκε η ακόλουθη αρίθμηση τμημάτων και βημάτων κβαντισμού N mμέσα σε κάθε τμήμα: = 0,1,2, ..., 7 και = 0, 1, 2, ..., 15. Προφανώς, μέσα σε κάθε τμήμα, το βήμα κβαντισμού αποδεικνύεται σταθερό, δηλαδή ομοιόμορφη κβαντοποίηση πραγματοποιείται και κατά τη μετάβαση σε τμήμα με μεγάλο σειριακό αριθμό, το βήμα κβαντισμού διπλασιάζεται, αφού η κλίση του τμήματος μειώνεται στο μισό. Το μικρότερο βήμα κβαντισμού () αντιστοιχεί στα δύο πρώτα τμήματα (= 0, 1) και αποδεικνύεται ίσο. Για να προσδιορίσετε το βήμα κβαντοποίησης i-ο τμήμαμπορείτε να χρησιμοποιήσετε την αναλογία
Έτσι, το μέγιστο βήμα κβαντισμού (στο έβδομο τμήμα), δηλαδή 64 φορές το ελάχιστο βήμα.
Έτσι, ο συντελεστής συγκρότησης, που ορίζεται ως ο λόγος του μεγαλύτερου βήματος κβαντισμού προς το μικρότερο, είναι ίσος και το κέρδος στην ανοσία θορύβου για αδύναμα σήματαείναι ίσο με
Ρύζι. 2.26. Τύπος συνδυαστικού χαρακτηριστικού ΕΝΑ= 87,6/13
Μια τυπική εξάρτηση της ατρωσίας από το θόρυβο κβαντοποίησης από το επίπεδο σήματος (με αρμονικό σήμα) για το χαρακτηριστικό / 1 = 87,6 / 13 φαίνεται στο Σχήμα. 2.27. Για ασθενή σήματα που δεν υπερβαίνουν το μηδέν και το πρώτο τμήμα, όπως φαίνεται από το Σχ. 2.27, η ομοιόμορφη κβαντοποίηση πραγματοποιείται με ένα ελάχιστο βήμα κβαντισμού και αυξάνεται με την αύξηση της ομοιόμορφης κβαντοποίησης. Αυτός ο χαρακτήρας της αλλαγής παρατηρείται επίσης κατά τη μετάβαση σε όλα τα επόμενα τμήματα. Μετά την είσοδο του σήματος στην απαγορευμένη περιοχή, η ασφάλεια πέφτει απότομα λόγω της υπερφόρτωσης του κωδικοποιητή.
Η δομή της κωδικής λέξης που σχηματίζεται στην έξοδο του κωδικοποιητή με το χαρακτηριστικό ΕΝΑ= 87,6 / 13, έχει τη μορφή PXYZABCD, όπου το P είναι σύμβολο πρόσημου (1 για θετικά σήματα, 0 για αρνητικά σήματα). XYZ - Χαρακτήρες κωδικού αριθμού τμήματος N c \ ABCD - σύμβολα του κωδικού του αριθμού του βήματος μέσα στο τμήμα (βλ. Εικ. 2.26). Εάν, για παράδειγμα, ένα θετικό δείγμα στην είσοδο του κωδικοποιητή έχει πλάτος που αντιστοιχεί στο ένατο βήμα κβαντισμού στο έκτο τμήμα, τότε ο συνδυασμός 11101001 (P = l, XYZ = 110, αφού = 6, ABCD = 1001, αφού = 9).
Ρύζι. 2.27. Εξάρτηση Εικ. 2.28. Μη γραμμικός κωδικοποιητής
τύπος ζύγισης
Τα σχήματα και η αρχή λειτουργίας των κωδικοποιητών τύπου μη γραμμικής στάθμισης είναι βασικά τα ίδια με εκείνα των γραμμικών κωδικοποιητών. Η μεγαλύτερη διαφορά έγκειται στην ακολουθία ενεργοποίησης των πηγών αναφοράς κατά τη διαδικασία κωδικοποίησης του αρχικού σήματος.
Για την κωδικοποίηση ενός σήματος μιας πολικότητας, πρέπει να δημιουργηθούν 11 σήματα αναφοράς στη γεννήτρια σημάτων αναφοράς κωδικοποιητή. Στο σχ. Το 2.28 δείχνει ένα απλοποιημένο μπλοκ διάγραμμα ενός μη γραμμικού κωδικοποιητή τύπου στάθμισης, που περιέχει ένα κύκλωμα σύγκρισης (CC), ένα κύκλωμα μεταγωγής και αθροίσματος για αναφορές (SPSE), δύο κυκλώματα για τη δημιουργία σημάτων αναφοράς (και) για θετικά και αρνητικά δείγματα και έναν έλεγχο λογικό κύκλωμα (LSC). Η κωδικοποίηση πραγματοποιείται για οκτώ κύκλους, σε κάθε έναν από τους οποίους σχηματίζεται ένα από τα σύμβολα του συνδυασμού κωδικών. Στην περίπτωση αυτή, διακρίνονται τα ακόλουθα τρία στάδια:
σχηματισμός ενός συμβόλου P (μέτρο 1).
σχηματισμός του κωδικού του τμήματος με αριθμό XYZ (βήματα 2-4).
σχηματισμός του κωδικού του αριθμού του βήματος εντός του τμήματος ABCD (βήματα 5-8).
Στο πρώτο βήμα, προσδιορίζεται το πρόσημο της επόμενης μέτρησης που λαμβάνεται στην είσοδο του κωδικοποιητή. Εάν η μέτρηση είναι θετική, τότε σχηματίζεται P = 1 και συνδέεται στο κύκλωμα, διαφορετικά, σχηματίζεται P = 0 και συνδέεται FE 2 στο κύκλωμα.
Ο κωδικός αριθμού τμήματος δημιουργείται ως εξής (Εικ. 2.29).
Στον δεύτερο κύκλο του OLC, χρησιμοποιώντας το PPSE, το σήμα αναφοράς που αντιστοιχεί στο κάτω όριο του τέταρτου τμήματος παρέχεται στην είσοδο SS = 1, η οποία τροφοδοτείται μέσω του βρόχου ανάδρασης στην είσοδο του OLC. Εάν, λοιπόν, ληφθεί απόφαση ότι η καταμέτρηση εμπίπτει σε ένα από τα τέσσερα τμήματα χαμηλής τάξης (= 0 ... 3), και σχηματιστεί το σύμβολο X = 0, το οποίο τροφοδοτείται μέσω του βρόχου ανάδρασης στην είσοδο του το OLC.
Στο τρίτο μέτρο σχηματίζεται το τρίτο σύμβολο του συνδυασμού (Υ). Ανάλογα με την τιμή του προηγούμενου χαρακτήρα (X), καθορίζεται ο αριθμός του τμήματος στο οποίο εμπίπτει το κωδικοποιημένο δείγμα. Εάν X = 1, τότε το OLC με τη βοήθεια του SPEC παρέχει μια τροφοδοσία τάσης αναφοράς στην είσοδο SS, που αντιστοιχεί στο κάτω όριο του έκτου τμήματος (βλ. Πίνακα 5.1). Εάν, τότε ληφθεί απόφαση ότι η καταμέτρηση εμπίπτει σε ένα από τα δύο ανώτερα τμήματα (= 6 ή = 7), και σχηματίζεται το επόμενο σύμβολο Y = l, το οποίο τροφοδοτείται μέσω του βρόχου ανάδρασης στην είσοδο του OLC. Εάν, τότε αποφασιστεί ότι η καταμέτρηση εμπίπτει στο τέταρτο ή πέμπτο τμήμα και σχηματίζεται Y = 0. Εάν X = 0, τότε το OLC, χρησιμοποιώντας το PPSE, παρέχει μια τάση αναφοράς στην είσοδο SS, που αντιστοιχεί στην χαμηλότερη όριο του δεύτερου τμήματος.
Αν ,. τότε λαμβάνεται απόφαση ότι η καταμέτρηση εμπίπτει στο δεύτερο και τρίτο τμήμα και σχηματίζεται το Y = l. Εάν, τότε ληφθεί απόφαση ότι η καταμέτρηση εμπίπτει σε ένα από τα δύο χαμηλότερα τμήματα, και σχηματίζεται Y = 0.
Στον τέταρτο κύκλο κωδικοποίησης, σχηματίζεται το σύμβολο Z, δηλαδή το τελευταίο σύμβολο στον κωδικό αριθμού τμήματος. Ανάλογα με τις τιμές των προηγούμενων χαρακτήρων (XY), ορίζεται τελικά ο αριθμός τμήματος που αντιστοιχεί σε αυτό το δείγμα. Έτσι, εάν X = 1 και Y = 0, τότε η τάση αναφοράς είναι ενεργοποιημένη, που αντιστοιχεί στο κάτω όριο του πέμπτου τμήματος. Εάν ==, τότε λαμβάνεται η απόφαση ότι το δείγμα εμπίπτει στο πέμπτο τμήμα, σχηματίζεται το σύμβολο Z = l και η τάση αναφοράς = = παραμένει ενεργοποιημένη μέχρι το τέλος της διαδικασίας κωδικοποίησης αυτού του δείγματος. Εάν, τότε ληφθεί απόφαση ότι το δείγμα πέφτει στο τέταρτο τμήμα, σχηματίζεται Z = 0 και μέχρι το τέλος της διαδικασίας κωδικοποίησης ενεργοποιηθεί, που αντιστοιχεί στο κάτω όριο του τέταρτου τμήματος.
Ρύζι. 2.29. Αλγόριθμος για τη δημιουργία του κωδικού αριθμού
τμήμα
Ως αποτέλεσμα, μετά από τέσσερις κύκλους κωδικοποίησης, σχηματίζονται τέσσερα σύμβολα του συνδυασμού (PXYZ) και μία από τις οκτώ τάσεις αναφοράς που αντιστοιχούν στο κάτω όριο του τμήματος, στο οποίο εμπίπτει το κωδικοποιημένο δείγμα, συνδέεται στο CC.
Στους υπόλοιπους τέσσερις κύκλους ρολογιού, σχηματίζονται διαδοχικά σύμβολα ABCD του συνδυασμού κωδικών, η τιμή των οποίων εξαρτάται από τον αριθμό του βήματος κβαντοποίησης εντός του τμήματος, που αντιστοιχεί στο πλάτος του κωδικοποιημένου δείγματος. Δεδομένου ότι η ομοιόμορφη κβαντοποίηση πραγματοποιείται σε οποιοδήποτε τμήμα, η διαδικασία κωδικοποίησης εφαρμόζεται, όπως στους κωδικοποιητές τύπου γραμμικής στάθμισης, με διαδοχική ενεργοποίηση των τάσεων αναφοράς που αντιστοιχούν σε αυτό το τμήμα.
Έτσι, εάν ληφθεί θετική μέτρηση με πλάτος στην είσοδο του κωδικοποιητή, τότε μετά τους τέσσερις πρώτους κύκλους ρολογιού θα σχηματιστούν τα σύμβολα PXYZ = 1110 και η τάση αναφοράς που αντιστοιχεί στο κάτω όριο του έκτου τμήματος θα συνδεθεί στο SS. Στον πέμπτο κύκλο ρολογιού, σε αυτό το σήμα αναφοράς προστίθεται η μέγιστη τάση αναφοράς που αντιστοιχεί στο πιο σημαντικό σύμβολο (A) στον αριθμό κωδικού βήματος κβαντοποίησης για το έκτο τμήμα. Αφού, τότε σχηματίζεται το σύμβολο A = 0 και αντί για "" ~~ στον έκτο κύκλο, η τάση αναφοράς του επόμενου ψηφίου συνδέεται = =. Εφόσον, στην έξοδο του SS, σχηματίζεται το σύμβολο B = 1, η τάση αναφοράς δεν αλλάζει και στον επόμενο έβδομο κύκλο συνδέεται η τάση αναφοράς της επόμενης εκφόρτισης.
Αφού ==, σχηματίζεται το σύμβολο C = 0 και η τάση αναφοράς αυτού του bit () απενεργοποιείται.
Στον τελευταίο κύκλο ρολογιού, συνδέεται η τάση αναφοράς του λιγότερο σημαντικού χαρακτήρα (D). Από + -, σχηματίζεται το σύμβολο D = l και η διαδικασία κωδικοποίησης για αυτό το δείγμα τελειώνει. Έτσι, ο συνδυασμός κωδικών 11100101 θα δημιουργηθεί στην έξοδο του κωδικοποιητή.
Όπως σημειώθηκε παραπάνω, 11 σήματα αναφοράς μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαδικασία κωδικοποίησης, ωστόσο, μέχρι να ολοκληρωθεί η διαδικασία κωδικοποίησης οποιουδήποτε δείγματος, δεν θα ενεργοποιηθούν περισσότερα από πέντε σήματα αναφοράς (ένα από αυτά αντιστοιχεί στο κάτω όριο του τμήμα, όχι περισσότερο από τέσσερα - στα σήματα αναφοράς εντός του αντίστοιχου τμήματος).
Ρύζι. 2.30. Αρχή ψηφιακής σύγκρισης
Στην εξεταζόμενη περίπτωση, θα ενεργοποιηθούν μόνο τρία σήματα αναφοράς (512δ 0, 128 δ 0 και 32 δ 0). Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το πλάτος του κωδικοποιημένου δείγματος μπορεί να μην εξισορροπείται πάντα ακριβώς από τα σήματα αναφοράς, όπως 1 στο εξεταζόμενο παράδειγμα. Στη γενική περίπτωση, θα υπάρχει αναπόφευκτα ένα σφάλμα κβαντισμού £ / osh.kv, η μέγιστη τιμή του οποίου είναι ίση με το μισό του βήματος κβαντισμού εντός του αντίστοιχου τμήματος, δηλαδή για το μηδέν και το πρώτο τμήμα (για ασθενή σήματα) και για το έβδομο τμήμα (ισχυρό σήμα).
Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά της τρίτης μεθόδου κωδικοποίησης με μια ανομοιόμορφη κλίμακα κβαντισμού, δηλαδή την ψηφιακή σύνθεση.
Με την ψηφιακή συμπίεση (Εικ. 2.30), η γραμμική (ομοιόμορφη) κωδικοποίηση (LK) πραγματοποιείται με μεγάλο αριθμό bit (για παράδειγμα, = 12), ακολουθούμενη από ψηφιακή μετατροπή (ψηφιακή συμπίεση του CK) χρησιμοποιώντας λογικές συσκευές σε Μη γραμμικός κώδικας οκτώ bit που έχει την ίδια δομή, όπως όταν χρησιμοποιείται ένας μη γραμμικός κωδικοποιητής με χαρακτηριστικό τύπου συμπίεσης (βλ. Εικ. 5.26). Η μέθοδος μετατροπής συνδυασμών κώδικα 12 bit ενός γραμμικού κώδικα σε συνδυασμούς 8 bit ενός μη γραμμικού κώδικα φαίνεται στον Πίνακα. 5.2. Το πρώτο bit (P) παραμένει αμετάβλητο και μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με την πολικότητα του σήματος. Σημασία των συμβόλων XYZ που ορίζουν τον αριθμό τμήματος Ν γ,αντιστοιχεί στον αριθμό των μηδενικών (/) στον συνδυασμό 12-bit μεταξύ του συμβόλου P και των συμβόλων AEDS (στην πραγματικότητα, τα σύμβολα XYZ είναι ένας ανεστραμμένος φυσικός τριψήφιος κωδικός δυαδικής τιμής).
Μετά το σχηματισμό των συμβόλων XYZ στον κώδικα οκτώ bit, τα σύμβολα ABCD ξαναγράφονται χωρίς αλλαγές και όλα τα άλλα σύμβολα του συνδυασμού 12 bit απορρίπτονται, ανεξάρτητα από την τιμή τους, καθορίζοντας το σφάλμα κβαντισμού.
Πίνακας 2.2
Μετά το σχηματισμό των συμβόλων XYZ στον κώδικα οκτώ bit, τα σύμβολα ABCD ξαναγράφονται χωρίς αλλαγές και όλα τα άλλα σύμβολα του συνδυασμού 12 bit απορρίπτονται, ανεξάρτητα από την τιμή τους, καθορίζοντας το σφάλμα κβαντισμού. Στη λήψη, η αποκατάσταση του σήματος AIM πραγματοποιείται με τη χρήση ψηφιακού διαστολέα (TsE) και γραμμικού αποκωδικοποιητή (LD).
Η μη γραμμική αποκωδικοποίηση πραγματοποιείται παρόμοια με τη γραμμική αποκωδικοποίηση, λαμβάνοντας υπόψη τα σημειωμένα χαρακτηριστικά της μη γραμμικής κωδικοποίησης. Έτσι, στη διαδικασία της μη γραμμικής αποκωδικοποίησης, δηλαδή, ο σχηματισμός ενός δείγματος AIM με ορισμένο πλάτος, σύμφωνα με τη δομή του συνδυασμού κωδικών (PXYZABCD), προσδιορίζεται το πρόσημο της αναφοράς και ο αριθμός τμήματος (), μετά το οποίο Βρίσκεται η τιμή (λαμβάνοντας υπόψη ότι το αποκωδικοποιημένο σήμα για να μειωθεί το σφάλμα κβαντισμού, προστίθεται τάση ίση με το μισό βήμα κβαντοποίησης σε αυτό το τμήμα):
πού είναι η τάση αναφοράς που αντιστοιχεί στο κάτω όριο του τμήματος;
Βήμα κβαντοποίησης σε τμήμα.
Εάν, για παράδειγμα, ο συνδυασμός κωδικών 01010110 ληφθεί στην είσοδο του αποκωδικοποιητή (δηλαδή P = 0, = 5, A = 0; B = 1; C = 1, D = 0), τότε το δείγμα AIM με το πλάτος +) _ "=
Έτσι, στον αποκωδικοποιητή, σε αυτή την περίπτωση, οι τάσεις αναφοράς είναι ίσες με.
Λογοτεχνία:Κύριος 3 [8-21]
Προσθήκη. 6 [102-104]
1.Συμμετρικός και φυσικός δυαδικός κώδικας
2. Μη γραμμική κωδικοποίηση. Συνδυαστικό χαρακτηριστικό τύπου Α = 87,6 / 13. Μη γραμμικό κύκλωμα κωδικοποιητή.
3.Διαμόρφωση διαφορικού κωδικού παλμού
4 διαμόρφωση δέλτα
). Η φυσική κωδικοποίηση μπορεί να αλλάξει το σχήμα, το εύρος ζώνης και την αρμονική σύνθεση του σήματος προκειμένου να συγχρονίσει τον δέκτη και τον πομπό, να εξαλείψει το στοιχείο DC ή να μειώσει το κόστος υλικού.
Συλλογικό YouTube
-
1 / 5
Το σύστημα κωδικοποίησης σήματος έχει μια ιεραρχία πολλαπλών επιπέδων.
Φυσική κωδικοποίηση
Το χαμηλότερο επίπεδο στην ιεραρχία κωδικοποίησης είναι η φυσική κωδικοποίηση, η οποία καθορίζει τον αριθμό των διακριτών επιπέδων σήματος (πλάτος τάσης, πλάτος ρεύματος, πλάτος φωτεινότητας).
Η φυσική κωδικοποίηση θεωρεί την κωδικοποίηση μόνο στο χαμηλότερο επίπεδο της ιεραρχίας κωδικοποίησης - το φυσικό επίπεδο και δεν λαμβάνει υπόψη τα υψηλότερα επίπεδα στην ιεραρχία κωδικοποίησης, τα οποία περιλαμβάνουν λογική κωδικοποίηση διαφορετικών επιπέδων.
Από την άποψη της φυσικής κωδικοποίησης, ένα ψηφιακό σήμα μπορεί να έχει δύο, τρία, τέσσερα, πέντε κ.λπ. επίπεδα πλάτους τάσης, πλάτος ρεύματος, πλάτος φωτός.
Καμία από τις εκδόσεις της τεχνολογίας Ethernet δεν χρησιμοποιεί άμεση δυαδική κωδικοποίηση του bit 0 με τάση 0 βολτ και του bit 1 με τάση +5 βολτ, καθώς αυτή η μέθοδος οδηγεί σε ασάφεια. Εάν ένας σταθμός στείλει τη συμβολοσειρά bit 00010000, τότε ο άλλος σταθμός μπορεί να την ερμηνεύσει είτε ως 10000 είτε ως 01000, καθώς δεν μπορεί να διακρίνει το "χωρίς σήμα" από το bit 0. Επομένως, η μηχανή λήψης χρειάζεται έναν τρόπο να προσδιορίσει μοναδικά την αρχή, το τέλος και στη μέση κάθε μπιτ χωρίς τη βοήθεια εξωτερικού χρονοδιακόπτη. Η φυσική κωδικοποίηση του σήματος επιτρέπει στον δέκτη να συγχρονίζεται με τον πομπό σε μια αλλαγή τάσης στο μέσο της περιόδου bit.
Λογική κωδικοποίηση
Το δεύτερο επίπεδο στην ιεραρχία κωδικοποίησης είναι το χαμηλότερο επίπεδο λογικής κωδικοποίησης με διαφορετικούς σκοπούς.
Μαζί, η φυσική κωδικοποίηση και η λογική κωδικοποίηση αποτελούν το σύστημα κωδικοποίησης χαμηλότερου επιπέδου.
Μορφές κώδικα
Κάθε bit μιας κωδικής λέξης μεταδίδεται ή γράφεται χρησιμοποιώντας διακριτά σήματα, όπως παλμούς. Ο τρόπος με τον οποίο αναπαρίσταται ο πηγαίος κώδικας από ορισμένα σήματα καθορίζεται από τη μορφή του κώδικα. Είναι γνωστό ένας μεγάλος αριθμός απόμορφές, καθένα από τα οποία έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και προορίζεται για χρήση σε συγκεκριμένο εξοπλισμό.
- Μορφή BVN (χωρίς επιστροφή στο μηδέν)αντιστοιχεί φυσικά στον τρόπο λειτουργίας των λογικών κυκλωμάτων. Ένα μόνο bit μεταδίδεται μέσα σε έναν κύκλο, το επίπεδο δεν αλλάζει. Ένα θετικό άκρο σημαίνει μια μετάβαση από το 0 στο 1 στον πηγαίο κώδικα, ένα αρνητικό άκρο - από το 1 στο 0. Η απουσία ακμών δείχνει ότι οι τιμές των προηγούμενων και των επόμενων bit είναι ίσες. Για την αποκωδικοποίηση κωδικών σε μορφή BVN, απαιτούνται παλμοί ρολογιού, καθώς το φάσμα του δεν περιέχει συχνότητα ρολογιού. Το σήμα που αντιστοιχεί στον κωδικό μορφής BVN περιέχει στοιχεία χαμηλής συχνότητας (δεν εμφανίζονται πτώσεις κατά τη μετάδοση μεγάλων σειρών μηδενικών ή μονάδων).
- Μορφή BVN-1 (χωρίς επιστροφή στο μηδέν με πτώση στη μετάδοση 1)είναι ένα είδος μορφής BVN. Σε αντίθεση με το τελευταίο, το επίπεδο BVN-1 δεν μεταδίδει δεδομένα, καθώς τόσο οι θετικές όσο και οι αρνητικές πτώσεις αντιστοιχούν σε μεμονωμένα bit. Κατά τη μετάδοση 1 σχηματίζονται πτώσεις σήματος. Με τη μετάδοση 0, το επίπεδο δεν αλλάζει. Το ρολόι απαιτείται για την αποκωδικοποίηση.
- Μορφή BVN −0 (χωρίς επιστροφή στο μηδέν με πτώση κατά τη μετάδοση 0)είναι συμπληρωματικό του BVN-1 (οι κλίσεις αντιστοιχούν σε μηδέν bits του πηγαίο κώδικα). Σε συστήματα καταγραφής πολλαπλών τροχιών ψηφιακά σήματαΟι παλμοί ρολογιού πρέπει να καταγράφονται μαζί με τον κωδικό σε μορφή BVN. Πιθανή επιλογήείναι η εγγραφή δύο πρόσθετων σημάτων που αντιστοιχούν στους κωδικούς στις μορφές BVN-1 και BVN-0. Σε ένα από τα δύο σήματα, οι πτώσεις συμβαίνουν σε κάθε κύκλο ρολογιού, γεγονός που καθιστά δυνατή τη λήψη παλμών ρολογιού.
- Μορφή VN (επιστροφή στο μηδέν)απαιτεί τη μετάδοση ενός παλμού που καταλαμβάνει μόνο ένα μέρος του διαστήματος ρολογιού (για παράδειγμα, το μισό), με ένα μόνο bit. Με ένα bit μηδέν, δεν δημιουργείται παλμός.
- Μορφή VN-P (με ενεργή παύση)σημαίνει τη μετάδοση ενός παλμού θετικής πολικότητας με ένα μόνο bit και αρνητικού - με μηδενικό bit. Ένα σήμα αυτής της μορφής έχει στοιχεία συχνότητας ρολογιού στο φάσμα του. Χρησιμοποιείται σε πολλές περιπτώσεις για μετάδοση δεδομένων μέσω γραμμών επικοινωνίας.
- Μορφή DF-0 (διφασική με άλμα φάσης κατά τη μετάδοση 0)Αντιστοιχεί στη μέθοδο παρουσίασης με την οποία σχηματίζονται τα άλματα στην αρχή κάθε μέτρου. Με μεμονωμένα bit, το σήμα σε αυτή τη μορφή αλλάζει με τη συχνότητα του ρολογιού, δηλαδή στο μέσο κάθε κύκλου, υπάρχει πτώση στάθμης. Όταν μεταδίδεται ένα μηδενικό bit, δεν σχηματίζεται διαφορά στη μέση του κύκλου, δηλαδή υπάρχει ένα άλμα φάσης. Κωδικός σε αυτή τη μορφήέχει τη δυνατότητα αυτοσυγχρονισμού και δεν απαιτεί τη μετάδοση σημάτων ρολογιού.
Η κατεύθυνση του διαφορικού κατά τη μετάδοση ενός σήματος 1 είναι άσχετη. Επομένως, η αλλαγή της πολικότητας του κωδικοποιημένου σήματος δεν επηρεάζει το αποτέλεσμα της αποκωδικοποίησης. Μπορεί να μεταδοθεί μέσω ισορροπημένων γραμμών χωρίς εξάρτημα DC. Διευκολύνει επίσης τη μαγνητική εγγραφή. Αυτή η μορφή είναι επίσης γνωστή ως Manchester 1. Χρησιμοποιείται στον κώδικα ώρας-διεύθυνσης SMPTE, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως για το συγχρονισμό πολυμέσων ήχου και βίντεο.
Συστήματα κωδικοποίησης δύο επιπέδων
Καμία επιστροφή στο μηδέν
Πιθανή κωδικοποίηση, που ονομάζεται επίσης κωδικοποίηση χωρίς επιστροφή στο μηδέν (NRZ (Αγγλικά)Ρωσική).
Όταν μεταφέρει το μηδέν, μεταφέρει το δυναμικό που είχε οριστεί στον προηγούμενο κύκλο (δηλαδή, δεν το αλλάζει) και κατά τη μεταφορά ενός, το δυναμικό αντιστρέφεται στο αντίθετο. Αυτός ο κωδικός ονομάζεται κωδικός δυνητικής αντιστροφής ενός (NRZI).
NRZ
Δύο σταθερά διακριτά δυναμικά χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ενός και μηδενικού:
- Τα bit 0 αντιπροσωπεύονται από μια μηδενική τάση 0 (V).
- τα bit 1 αντιπροσωπεύονται από την τιμή U (B).
NRZ (ανεστραμμένο):
- Τα bit 0 αντιπροσωπεύονται από την τιμή U (B).
- Τα bit 1 αντιπροσωπεύονται από 0 (V) μηδενική τάση.
Ο απλούστερος κωδικός, ένα συνηθισμένο ψηφιακό (διακριτό) σήμα (μπορεί να μετατραπεί σε αντίστροφη πολικότητα ή επίπεδα που αντιστοιχούν στο μηδέν και ένα μπορεί να αλλάξει).
Πλεονεκτήματα - Απλή υλοποίηση. δεν χρειάζεται κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση στα άκρα. Υψηλή ταχύτητα μετάδοσης για ένα δεδομένο εύρος ζώνης (για διασφάλιση εύρος ζώνηςστα 10 Mbps, το εύρος ζώνης είναι 5 MHz, αφού μια ταλάντευση ισούται με 2 bit). Ένα bit start-stop χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό της μεταφοράς byte.
Μειονεκτήματα - Παρουσία σταθερού εξαρτήματος, που καθιστά αδύνατη την παροχή γαλβανικής απομόνωσης με χρήση μετασχηματιστή. Υψηλές απαιτήσεις για συγχρονισμό συχνότητας στα άκρα λήψης και εκπομπής - κατά τη μετάδοση μιας λέξης (byte), ο δέκτης δεν πρέπει να χάνει περισσότερο από ένα bit (για παράδειγμα, για μια λέξη διάρκειας byte με bits έναρξης και διακοπής, δηλαδή μόνο 10 bit πληροφοριών καναλιού, οι συχνότητες αποσυγχρονισμού του δέκτη και του πομπού δεν μπορούν να υπερβαίνουν το 10% και στις δύο κατευθύνσεις, για μια λέξη 16 bit, δηλαδή 18 bit πληροφοριών καναλιού, ο αποσυγχρονισμός δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5,5%, και ακόμη λιγότερο σε φυσικές υλοποιήσεις).
NRZI
Κατά τη μετάδοση μιας ακολουθίας μονάδων, το σήμα, σε αντίθεση με άλλες μεθόδους κωδικοποίησης, δεν επιστρέφει στο μηδέν κατά τη διάρκεια ενός κύκλου ρολογιού. Δηλαδή, η αλλαγή σήματος συμβαίνει όταν η μονάδα μεταδίδεται και η μεταφορά του μηδενός δεν οδηγεί σε αλλαγή τάσης.
Πλεονεκτήματα της μεθόδου NRZI:
- Ευκολία υλοποίησης.
- Η μέθοδος έχει καλή αναγνώριση σφαλμάτων (λόγω της παρουσίας δύο έντονα διαφορετικών δυναμικών).
- Η θεμελιώδης αρμονική f0 έχει επαρκή χαμηλή συχνότητα(ίσο με N / 2 Hz, όπου N είναι ο ρυθμός bit του διακριτού bit/s δεδομένων), το οποίο έχει ως αποτέλεσμα ένα στενό φάσμα.
Μειονεκτήματα της μεθόδου NRZI:
- Η μέθοδος δεν έχει την ιδιότητα αυτοσυγχρονισμού. Ακόμη και με την παρουσία μιας γεννήτριας ρολογιού υψηλής ακρίβειας, ο δέκτης μπορεί να κάνει λάθος στην επιλογή της στιγμής λήψης δεδομένων, αφού οι συχνότητες των δύο ταλαντωτών δεν είναι ποτέ εντελώς πανομοιότυπες. Ως εκ τούτου, στο υψηλές ταχύτητεςανταλλαγή δεδομένων και μεγάλες ακολουθίες μονάδων ή μηδενικών ελαφρά αναντιστοιχία συχνότητες ρολογιούμπορεί να οδηγήσει σε σφάλμα σε έναν ολόκληρο κύκλο και, κατά συνέπεια, στην ανάγνωση μιας λανθασμένης τιμής bit.
- Το δεύτερο σοβαρό μειονέκτημα της μεθόδου είναι η παρουσία μιας συνιστώσας χαμηλής συχνότητας, η οποία προσεγγίζει ένα σταθερό σήμα κατά τη μετάδοση μεγάλων ακολουθιών μονάδων και μηδενικών (μπορείτε να μετακινηθείτε με τη συμπίεση των μεταδιδόμενων δεδομένων). Εξαιτίας αυτού, πολλές γραμμές επικοινωνίας που δεν παρέχουν άμεση γαλβανική σύνδεση μεταξύ του δέκτη και της πηγής δεν υποστηρίζουν αυτόν τον τύπο κωδικοποίησης. Επομένως, στα δίκτυα, ο κώδικας NRZ χρησιμοποιείται κυρίως με τη μορφή διαφόρων τροποποιήσεών του, στις οποίες εξαλείφονται τόσο ο κακός αυτοσυγχρονισμός του κώδικα όσο και τα προβλήματα του σταθερού στοιχείου.
Μετάδοση πολλαπλών επιπέδων MLT-3 - 3 (μετάδοση πολλαπλών επιπέδων) - λίγο παρόμοια με τον κωδικό NRZI, αλλά σε αντίθεση με το τελευταίο, έχει τρία επίπεδα σήματος. Η μονάδα αντιστοιχεί στη μετάβαση από το ένα επίπεδο σήματος στο άλλο και η αλλαγή στο επίπεδο σήματος λαμβάνει χώρα διαδοχικά λαμβάνοντας υπόψη την προηγούμενη μετάβαση. Κατά τη μετάδοση "μηδέν", το σήμα δεν αλλάζει.
Αυτός ο κωδικός, όπως και ο NRZI, πρέπει να είναι προ-κωδικοποιημένος. Χρησιμοποιείται στο Fast Ethernet 100Base-TX.
Υβριδικός τριαδικός κώδικας (Αγγλικά)Ρωσική
Bit εισόδου Προηγούμενη κατάσταση
στην έξοδοbit εξόδου 0 + − 0 − 0 1 + 0 + − 4Β3Τ[αφαίρεση προτύπου]
Πίνακας κωδικοποίησης:
Πίνακας κωδικοποίησης MMS 43
Εισαγωγή Συσσωρευμένη μετατόπιση DC 1 2 3 4 0000 + 0 + (+2) 0−0 (−1) 0001 0 − + (+0) 0010 + − 0 (+0) 0011 0 0 + (+1) − − 0 (−2) 0100 − + 0 (+0) 0101 0 + + (+2) − 0 0 (−1) 0110 − + + (+1) − − + (−1) 0111 − 0 + (+0) 1000 + 0 0 (+1) 0 − − (−2) 1001 + − + (+1) − − − (−3) 1010 + + − (+1) + − − (−1) 1011 + 0 − (+0) 1100 + + + (+3) − + − (−1) 1101 0 + 0 (+1) − 0 − (−2) 1110 0 + − (+0) 1111 + + 0 (+2) 0 0 − (−1) Πίνακας αποκωδικοποίησης.
Μετατροπή σήματος
Σφάλματα κβαντισμού και θόρυβος.
Επίπεδη κβαντοποίηση, ομοιόμορφη και μη ομοιόμορφη κβάντωση.
Μετατροπή σήματος.
Κανάλιυπάρχει ένα σύνολο τεχνικών μέσων μεταξύ της πηγής των μηνυμάτων και του καταναλωτή. Τεχνικές συσκευές, που αποτελούν μέρος του καναλιού, έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε τα μηνύματα να φτάνουν στον καταναλωτή με τον καλύτερο τρόπο - για αυτό, τα σήματα μετατρέπονται. Τέτοιοι χρήσιμοι μετασχηματισμοί σημάτων είναι η διαμόρφωση που συζητήθηκε προηγουμένως και η μετατροπή συνεχών σημάτων σε διακριτά. Αντίστοιχα, τα κανάλια ταξινομούνται ανάλογα με τις καταστάσεις - συνεχήςκαι διακεκριμένος.
Τα σήματα που μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση ενός αντικειμένου ή διεργασίας είναι από τη φύση τους συνεχή, όπως και οι ίδιες οι διαδικασίες είναι συνεχείς. Επομένως, τέτοια σήματα ονομάζονται αναλογικά, επειδή είναι ανάλογες με τις καταστάσεις διεργασίας ή αντικειμένων που αντιπροσωπεύουν. Ο αριθμός των τιμών που μπορεί να λάβει αναλογικό σήμα, ατελείωτα. Κατά συνέπεια, τα κανάλια στα οποία μεταδίδονται αυτά τα σήματα είναι επίσης αναλογικά.
Στα αυτόματα τηλεφωνικά κέντρα, η εργασία συχνά περιορίζεται στη διάκριση μεταξύ ενός πεπερασμένου αριθμού καταστάσεων αντικειμένων, για παράδειγμα, εάν ένα κύκλωμα σιδηροτροχιάς είναι απασχολημένο ή ελεύθερο. Για τη μετάδοση αυτού του αριθμού καταστάσεων, αρκεί να συγκρίνουμε το λαμβανόμενο σήμα με κάποιο σήμα αναφοράς. Εάν είναι περισσότερο από την αναφορά, το αντικείμενο βρίσκεται σε μια κατάσταση, λιγότερο - σε μια άλλη. Πως περισσότερος αριθμόςκαταστάσεις του αντικειμένου, τόσο περισσότερα επίπεδα αναφοράς θα πρέπει να είναι.
Από την άλλη πλευρά, αρκεί ο καταναλωτής να λαμβάνει πληροφορίες για την κατάσταση του αντικειμένου όχι συνεχώς χρονικά, αλλά περιοδικά, και εάν η περίοδος ψηφοφορίας συνδέεται με το ρυθμό μεταβολής της κατάστασης του αντικειμένου, τότε ο καταναλωτής δεν θα έχει καμία απώλεια πληροφοριών.
Ως αποτέλεσμα μετασχηματισμών ενός συνεχούς σήματος, που ονομάζεται κβαντισμός και δειγματοληψία παίρνω μετρήσεις σημάτων, που θεωρούνται αριθμοί σε ένα ή άλλο σύστημα αριθμών. Αυτά τα δείγματα είναι διακριτά σήματα. Αυτοί οι αριθμοί μετατρέπονται σε συνδυασμούς κωδικών ηλεκτρικών σημάτων, τα οποία μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας ως συνεχείς. Όταν χρησιμοποιείται ως φορέας σταθερής κατάστασης, λαμβάνεται μια ακολουθία παλμών βίντεο. Εάν είναι απαραίτητο, αυτή η ακολουθία διαμορφώνει μια αρμονική ταλάντωση και λαμβάνει μια ακολουθία ραδιοπαλμών.
Η κωδικοποίηση νοείται ως η μετατροπή διακριτών σημάτων σε μια ακολουθία ή συνδυασμό κάποιων συμβόλων. Το σύμβολο του κωδικού είναι το στοιχειώδες σήμα , διαφορετικό από άλλο χαρακτήρα ανά σημείο κώδικα . Ο αριθμός των τιμών των χαρακτηριστικών του κώδικα ονομάζεται βάση του κώδικα - Μ... Ο αριθμός των χαρακτήρων σε έναν συνδυασμό κωδικών NSκαθορίζει το μήκος του κωδικού. Εάν το μήκος του κωδικού είναι σταθερό για όλους τους συνδυασμούς, ο κωδικός ονομάζεται ομοιόμορφος. Ομοιόμορφο δυαδικό ( Μ= 2) κωδικοί. Ο μέγιστος αριθμός συνδυασμών κωδικών για ομοιόμορφη κωδικοποίηση: Ν= m n.
Ονομάζεται αναπαράσταση συνεχών σημάτων από δείγματα και δειγμάτων - από ένα σύνολο συμβόλων ψηφιακή διαμόρφωση... Από αυτά, τα πιο συνηθισμένα είναι διαμόρφωση κωδικού παλμού(PCM) και διαμόρφωση δέλτα(DM).
Εξετάστε το PCM. Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να μεταδώσουμε ένα συνεχές σήμα με εύρος μεταβολής από μηδέν έως 15 βολτ. Πιστεύουμε ότι μας αρκεί να μεταφέρουμε 16 επίπεδα, δηλ. Ν= 16. Επομένως, αν Μ= 2, λοιπόν n= 4. Κωδικοποιούμε: 0 V - 0000, 1 V - 0001, 2 V - 0010, 3 V - 0011, κ.λπ. Αυτοί οι αριθμοί με τη μορφή παλμών και παύσεων τροφοδοτούνται στη γραμμή επικοινωνίας, στη συνέχεια αποκωδικοποιούνται στον δέκτη και μετατρέπονται, εάν είναι απαραίτητο, σε συνεχές σήμα ξανά. Η μετατροπή ενός συνεχούς σήματος σε διακριτό σήμα πραγματοποιείται σε συσκευές που ονομάζονται μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό(ADC), αντίστροφες μετατροπές - σε συσκευές μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό(DAC).
2. Σε μετάδοση στενής ζώνηςχρησιμοποιείται ένα διπολικό διακριτό σήμα. Επιπλέον, η κωδικοποίηση σε προσαρμογέα δικτύουΗ μετάδοση ψηφιακών δεδομένων υπολογιστή σε ψηφιακό σήμα εκτελείται απευθείας.
Η απλούστερη και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη είναι η κωδικοποίηση μέθοδος χωρίς επιστροφή στο μηδέν (NRZ - Non Return to Zero), στο οποίο το bit "1" αντιπροσωπεύεται από μια θετική τάση (H - υψηλό επίπεδο), και bit "0" - αρνητική τάση (L - χαμηλό επίπεδο). Δηλαδή, το σήμα είναι πάντα πάνω ή κάτω από το μηδέν τάση, εξ ου και το όνομα της μεθόδου. Μια απεικόνιση των περιγραφόμενων μεθόδων κωδικοποίησης σήματος φαίνεται στο Σχήμα 5.22.
Και για τα αναλογικά και για τα ψηφιακά σήματα, εάν τα διαδοχικά bit είναι ίσα (και τα δύο "0" ή και τα δύο "1"), τότε είναι δύσκολο να πούμε πότε τελειώνει το ένα και πότε ξεκινά το άλλο. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, ο δέκτης και ο πομπός πρέπει να συγχρονιστούν, δηλαδή τα χρονικά διαστήματα να μετρηθούν εξίσου.
Αυτό μπορεί να γίνει είτε με την εισαγωγή μιας πρόσθετης γραμμής για τη μετάδοση παλμών συγχρονισμού (που δεν είναι πάντα δυνατό και ακριβό), είτε με τη χρήση ειδικών μεθόδων μετάδοσης δεδομένων: ασύγχρονη ή αυτόματη ρύθμιση.
Εικόνα 5.22 - Επιλογές για κωδικοποίηση σήματος.
Μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων μέσω δικτύων
Στο χαμηλές ταχύτητεςμετάδοση σήματος, χρησιμοποιείται η μέθοδος ασύγχρονης μετάδοσης, όταν υψηλές ταχύτητεςείναι πιο αποτελεσματικό να χρησιμοποιείτε τη μέθοδο αυτόματου συντονισμού. Τόσο ο πομπός όσο και ο δέκτης είναι εξοπλισμένοι με γεννήτριες ρολογιού που λειτουργούν στην ίδια συχνότητα. Ωστόσο, είναι αδύνατο να λειτουργήσουν απόλυτα συγχρονισμένα, επομένως πρέπει να προσαρμόζονται περιοδικά. Παρόμοιο με ένα συνηθισμένο ρολόι, το οποίο πρέπει να ρυθμίζεται περιοδικά.
Στο ασύγχρονη μεταφοράοι γεννήτριες συγχρονίζονται στην αρχή της μετάδοσης κάθε πακέτου (ή byte) δεδομένων και θεωρείται ότι κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου δεν θα υπάρξει αναντιστοιχία γεννητριών που θα προκαλούσε σφάλματα μετάδοσης. Στην περίπτωση αυτή, θεωρείται ότι όλα συσκευασίες ίδιου μήκους(για παράδειγμα ένα byte). Ο συγχρονισμός του ρολογιού του δέκτη επιτυγχάνεται με:
· Πριν από κάθε πακέτο (byte) αποστέλλεται ένα επιπλέον "bit-bit", το οποίο είναι πάντα "0".
· Στο τέλος του πακέτου, αποστέλλεται ένα άλλο πρόσθετο "stop bit", το οποίο είναι πάντα "1".
Εάν δεν μεταδίδονται δεδομένα, ο σύνδεσμος βρίσκεται στην κατάσταση "1" (κατάσταση αδράνειας). Η αρχή της μετάδοσης προκαλεί μια μετάβαση από το "1" στο "0", που σημαίνει την αρχή του "bit start". Αυτή η μετάβαση χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό του ταλαντωτή του δέκτη. Ας εξηγήσουμε αυτή τη διαδικασία με ένα διάγραμμα χρονισμού (Εικόνα 5.23):
Εικόνα 5.23 - Ασύγχρονη μετάδοση
Στο μετάδοση αυτόματης ρύθμισης- χρησιμοποιείται η μέθοδος κωδικοποίησης Manchester, στην οποία:
· Η γεννήτρια ρολογιού του δέκτη συγχρονίζεται με τη μετάδοση κάθε bit.
Επομένως, μπορείτε να στείλετε συσκευασίες οποιουδήποτε μήκους.
Ο συγχρονισμός του σήματος δεδομένων επιτυγχάνεται διασφαλίζοντας τη μετάβαση από το επίπεδο "H" στο επίπεδο "L" ή αντίστροφα, στη μέση κάθε bit δεδομένων (Εικόνα 5.24). Αυτές οι μεταβάσεις χρησιμοποιούνται για τον συγχρονισμό του ρολογιού του δέκτη. Τα bit δεδομένων κωδικοποιούνται: "0" - με τη μετάβαση "L" → "H" και "1" - με τη μετάβαση "H" → "L"
Εικόνα 5.24 - Μεταφορά με αυτόματο συντονισμό
Εάν δεν μεταδοθεί καμία πληροφορία, δεν υπάρχουν μεταβάσεις στη γραμμή δεδομένων και οι γεννήτριες ρολογιού του πομπού και του δέκτη δεν ταιριάζουν.
Με αυτόν τον τύπο κωδικοποίησης, οι μεταβάσεις πραγματοποιούνται όχι μόνο στη μέση κάθε bit δεδομένων, αλλά και μεταξύ bit όταν δύο διαδοχικά bit έχουν την ίδια τιμή.
Αφού η γραμμή είναι αδρανής, απαιτείται προκαταρκτικός συγχρονισμός της γεννήτριας, ο οποίος επιτυγχάνεται με αποστολή σταθερή ακολουθία bit(προοίμιο και μπιτ ετοιμότητας).
Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα προοίμιο οκτώ bit: 11111110, όπου τα πρώτα 7 bit χρησιμοποιούνται για αρχικό συγχρονισμό και το τελευταίο χρησιμοποιείται για να ενημερώσει τον παραλήπτη ότι το προοίμιο έχει τελειώσει, δηλαδή θα ακολουθήσουν τα bit δεδομένων.
Διάλεξη 17
Θέμα 5.3 Αρχές λειτουργίας του τοπικού δίκτυα υπολογιστών
Σχέδιο διάλεξης
- Βασικά στοιχεία LAN
- Τύποι LAN
- Δίκτυα peer-to-peer
- Δίκτυα που βασίζονται σε διακομιστή
- Συνδυασμένα δίκτυα
- Σκεύη, εξαρτήματα
- Έννοια τοπολογίας δικτύου και βασικές τοπολογίες:
τοπολογία λεωφορείου
τοπολογία αστεριών
τοπολογία δακτυλίου
συνδυασμένες τοπολογίες
– Συγκριτικά χαρακτηριστικάτοπολογίες
- Μέθοδοι πρόσβασης στο φυσικό μέσο μετάδοσης
Το κύριο μέρος της διάλεξης
Βασικά στοιχεία LAN
Τα LAN που βασίζονται σε Η/Υ χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως λόγω της χαμηλής πολυπλοκότητας και του χαμηλού κόστους τους. Χρησιμοποιούνται στον αυτοματισμό της βιομηχανίας, των τραπεζών, καθώς και για τη δημιουργία κατανεμημένων συστημάτων, συστημάτων ελέγχου και πληροφόρησης-αναφοράς. Τα LAN είναι αρθρωτά.
Οι διακομιστές είναι συστήματα υλικού και λογισμικού που εκτελούν τις λειτουργίες διαχείρισης της διανομής των πόρων του δικτύου γενική πρόσβαση;
– σταθμούς εργασίαςΕίναι υπολογιστές που έχουν πρόσβαση πόρους δικτύουπαρέχεται από τον διακομιστή?
- στ φυσικό μέσο μετάδοσης δεδομένων ( καλώδιο δικτύου) – αυτά είναι ομοαξονικά καλώδια και καλώδια οπτικών ινών, στριμμένα ζεύγηκαλωδια επισης ασύρματα κανάλιαεπικοινωνίες (υπέρυθρη ακτινοβολία, λέιζερ, ραδιομετάδοση).
Τύποι LAN
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι LAN: ομότιμα LAN και LAN που βασίζονται σε διακομιστή. Οι διαφορές μεταξύ τους είναι θεμελιώδους σημασίας, αφού καθορίζουν τις διαφορετικές δυνατότητες αυτών των δικτύων.
Η επιλογή του τύπου LAN εξαρτάται από:
· Το μέγεθος της επιχείρησης.
· Το απαιτούμενο επίπεδο ασφάλειας.
· Ο όγκος της κίνησης του δικτύου.
· Οικονομικό κόστος.
· Το επίπεδο διαθεσιμότητας διοικητικής υποστήριξης δικτύου.
Ταυτόχρονα, τα καθήκοντα διαχείρισης δικτύου συνήθως περιλαμβάνουν:
· Διαχείριση της εργασίας των χρηστών και προστασία δεδομένων.
· Παροχή πρόσβασης σε πόρους.
· Υποστήριξη εφαρμογών και δεδομένων.
· Εγκατάσταση και εκσυγχρονισμός λογισμικού εφαρμογών.
Δίκτυα peer-to-peer
Σε αυτά τα δίκτυα, όλοι οι υπολογιστές είναι ίσοι: δεν υπάρχει ιεραρχία μεταξύ τους. χωρίς αποκλειστικό διακομιστή. Συνήθως, κάθε υπολογιστής λειτουργεί και πώς σταθμός εργασίας(PC), και ως διακομιστής, δηλαδή δεν υπάρχει κανένας υπολογιστής υπεύθυνος για
Εικόνα 5.25 - Στοιχεία LAN
διαχείριση ολόκληρου του δικτύου (Εικόνα 5.26). Όλοι οι χρήστες αποφασίζουν μόνοι τους ποια δεδομένα και πόρους (κατάλογοι, εκτυπωτές, μόντεμ φαξ) στον υπολογιστή τους θα είναι διαθέσιμα στο κοινό μέσω του δικτύου
Ομάδα εργασίαςΕίναι μια μικρή ομάδα που ενώνεται με κοινό στόχο και συμφέροντα. Επομένως, στα δίκτυα peer-to-peer, τις περισσότερες φορές δεν υπάρχουν περισσότεροι από 10 υπολογιστές. Αυτά τα δίκτυα είναι σχετικά απλά. Δεδομένου ότι κάθε υπολογιστής είναι και υπολογιστής και διακομιστής. Δεν υπάρχει ανάγκη για ισχυρό κεντρικό διακομιστή ή άλλα στοιχεία που απαιτούνται για πιο πολύπλοκα δίκτυα.
Τα δίκτυα peer-to-peer είναι συνήθως φθηνότερα από τα δίκτυα που βασίζονται σε διακομιστές, αλλά απαιτούν πιο ισχυρούς και επομένως πιο ακριβούς υπολογιστές. Οι απαιτήσεις απόδοσης και το επίπεδο προστασίας για το λογισμικό δικτύου σε αυτά είναι επίσης σημαντικά χαμηλότερα.
Εικόνα 5.26 - Δίκτυο peer-to-peer
Σε τέτοια λειτουργικά συστήματα όπως: MS Widows NT for Workstation. MS Widows 95/98, Widows 2000 ενσωματωμένη υποστήριξη για δίκτυα peer-to-peer. Επομένως, για τη δημιουργία ενός δικτύου peer-to-peer, δεν απαιτείται πρόσθετο λογισμικό και χρησιμοποιείται ένα απλό σύστημα καλωδίωσης για τη σύνδεση των υπολογιστών. Η δικτύωση peer-to-peer είναι καλή όταν:
· Ο αριθμός των χρηστών δεν υπερβαίνει τα 10-15 άτομα.
· Οι χρήστες βρίσκονται σε συμπαγή τοποθεσία.
· Τα θέματα προστασίας δεδομένων δεν είναι κρίσιμα.
· Στο άμεσο μέλλον δεν αναμένεται η επέκταση της εταιρείας και κατά συνέπεια η αύξηση του δικτύου.
Παρόλο που τα δίκτυα peer-to-peer είναι κατάλληλα για τις ανάγκες των μικρών επιχειρήσεων, υπάρχουν περιπτώσεις όπου η χρήση τους είναι ακατάλληλη. Σε αυτά τα δίκτυα, η προστασία περιλαμβάνει τον ορισμό ενός κωδικού πρόσβασης σε έναν κοινόχρηστο πόρο (για παράδειγμα, έναν κατάλογο). Είναι δύσκολη η κεντρική διαχείριση της προστασίας peer-to-peer επειδή:
- ο χρήστης το εγκαθιστά μόνος του.
- Οι "κοινόχρηστοι" πόροι μπορούν να βρίσκονται σε όλους τους υπολογιστές, όχι μόνο στον κεντρικό διακομιστή.
Αυτή η κατάσταση αποτελεί απειλή για ολόκληρο το δίκτυο. Επιπλέον, οι χρήστες ενδέχεται να μην εγκαταστήσουν καθόλου προστασία.
Δίκτυα που βασίζονται σε διακομιστές
Εάν είναι συνδεδεμένοι περισσότεροι από 10 χρήστες, το δίκτυο peer-to-peer ενδέχεται να μην έχει καλή απόδοση. Επομένως, τα περισσότερα δίκτυα χρησιμοποιούν αποκλειστικούς διακομιστές (Εικόνα 5.27). Επισημαίνεταικαλούνται τέτοιοι διακομιστές που λειτουργούν μόνο ως διακομιστής (εξαιρουμένων των λειτουργιών ενός υπολογιστή ή ενός πελάτη). Είναι ειδικά βελτιστοποιημένα για γρήγορη επεξεργασία αιτημάτων από πελάτες δικτύου και για διαχείριση της προστασίας αρχείων και καταλόγων.
Εικόνα 5.27 - Δομή δικτύου που βασίζεται σε διακομιστή
Καθώς αυξάνεται το μέγεθος του δικτύου και ο όγκος της κίνησης δικτύου, ο αριθμός των διακομιστών πρέπει να αυξάνεται. Η κατανομή εργασιών σε πολλούς διακομιστές διασφαλίζει ότι κάθε εργασία απολαμβάνει τα μέγιστα αποτελεσματικός τρόποςαπό όλα τα δυνατά.
Το εύρος των εργασιών που εκτελούν οι διακομιστές είναι ποικίλο και πολύπλοκο. Για να καλύψουν τις αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών, οι διακομιστές LAN έχουν γίνει εξειδικευμένοι. Έτσι, για παράδειγμα, σε λειτουργικό σύστημαΟ διακομιστής Windows NT υπάρχει Διάφοροι τύποιδιακομιστές (Εικόνα 5.15):
– Διακομιστές αρχείων και διακομιστές εκτύπωσης... Ελέγχουν την πρόσβαση των χρηστών σε αρχεία και εκτυπωτές. Με άλλα λόγια, ένας διακομιστής αρχείων είναι για την αποθήκευση αρχείων και δεδομένων.
- με Διακομιστές εφαρμογών(συμπεριλαμβανομένου του διακομιστή βάσης δεδομένων, του διακομιστή WEB ) ... Σε αυτά εκτελούνται τμήματα εφαρμογών των εφαρμογών πελάτη-διακομιστή (προγράμματα). Αυτοί οι διακομιστές διαφέρουν θεμελιωδώς από τους διακομιστές αρχείων κατά την εργασία με έναν διακομιστή αρχείων επιθυμητό αρχείοή ολόκληρα τα δεδομένα αντιγράφονται στον υπολογιστή που ζητά και όταν εργάζεστε με τον διακομιστή εφαρμογών, μόνο τα αποτελέσματα του αιτήματος αποστέλλονται στον υπολογιστή.
– διακομιστές αλληλογραφίας - έλεγχος μετάδοσης ηλεκτρονικά μηνύματαμεταξύ χρηστών του δικτύου·
- στ διακομιστές ax- έλεγχος της ροής των εισερχόμενων και εξερχόμενων μηνυμάτων φαξ μέσω ενός ή περισσότερων μόντεμ φαξ.
- Προς το διακομιστές επικοινωνίας- έλεγχος της ροής δεδομένων και ταχυδρομικά μηνύματαμεταξύ αυτού του LAN και άλλων δικτύων ή απομακρυσμένων χρηστών μέσω μόντεμ και τηλεφωνικής γραμμής. Παρέχουν επίσης πρόσβαση στο Διαδίκτυο.
- με διακομιστή υπηρεσιών καταλόγου- σχεδιασμένο για αναζήτηση, αποθήκευση και προστασία πληροφοριών στο δίκτυο.
Ο διακομιστής Windows NT ενώνει υπολογιστές σε ομάδες λογικών τομέων, το σύστημα ασφαλείας των οποίων παρέχει στους χρήστες διαφορετικά δικαιώματα πρόσβασης σε οποιονδήποτε πόρο δικτύου.
Εικόνα 5.28. - Τύποι διακομιστών στο LAN
Επιπλέον, καθένας από τους διακομιστές μπορεί να υλοποιηθεί τόσο σε ξεχωριστό υπολογιστή όσο και σε ένα μικρού μεγέθους LAN, να συνδυαστεί σε έναν υπολογιστή με κάποιον άλλο διακομιστή. Το North και το OS λειτουργούν ως ενιαία μονάδα. Χωρίς λειτουργικό σύστημα, ακόμη και ο πιο ισχυρός διακομιστής είναι ένας σωρός υλικού. Το λειτουργικό σύστημα σάς επιτρέπει να συνειδητοποιήσετε τις δυνατότητες των πόρων υλικού του διακομιστή.
1.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
Κωδικοποίηση- μετατροπή διακριτών στοιχείων μηνύματος σε μια ακολουθία κωδικών συμβόλων. Αντίστροφη μετατροπή - αποκρυπτογράφηση.
Οι συσκευές που εκτελούν αυτές τις λειτουργίες αυτόματα ονομάζονται ανάλογα κωδικοποιητήςκαι αποκρυπτογράφος. Κωδικοποιητής- μια συσκευή που συνδυάζει έναν κωδικοποιητή και έναν αποκωδικοποιητή.
Κώδικας- τον αλγόριθμο (κανόνα) με τον οποίο πραγματοποιείται η κωδικοποίηση.
Συνδυασμός κωδικών (λέξη)- μια ακολουθία κωδικών συμβόλων που αντιστοιχούν σε ένα στοιχείο ενός διακριτού μηνύματος.
Κωδικό αλφάβητο- ολόκληρο το σύνολο των κωδικών συμβόλων.
Βάση κώδικαςΜ- τον αριθμό των χαρακτήρων στο αλφάβητο κωδικών. Αν m = 2 καλείται ο κωδικός δυάδικος, m> 2 - πολλαπλών θέσεων (μη δυαδικό).
Απαλλάσσω- σημαντική θέση της κωδικής λέξης.
Το bit (τιμή) του κώδικαn - τον αριθμό των χαρακτήρων στο συνδυασμό κωδικών. Αν n = const, τότε καλείται ο κωδικός στολή, n ≠ const - άνισος.
Κωδικοποιητές και αποκωδικοποιητές είναι πιο εύκολο να κατασκευαστούν για ομοιόμορφα δυαδικά.
1.2 ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΜΗΝΥΜΑΤΩΝ
Εικόνα 1.1 - Μπλοκ διάγραμμα του διακριτού συστήματος μετάδοσης μηνυμάτων.
Η πηγή εκδίδει ένα διακριτό μήνυμα. Για να σχηματιστεί ένα διακριτό μήνυμα από ένα συνεχές, χρησιμοποιείται δειγματοληψία χρόνου και επιπέδου.
Η κωδικοποίηση πηγής (συμπίεση δεδομένων) χρησιμοποιείται για τη μείωση του τεχνικού κόστους αποθήκευσης και μετάδοσης πληροφοριών.
Η κρυπτογραφική κωδικοποίηση (κρυπτογράφηση) χρησιμοποιείται για την αποτροπή μη εξουσιοδοτημένης πρόσβασης σε πληροφορίες.
Η κωδικοποίηση καναλιού (κωδικοποίηση διόρθωσης σφαλμάτων) χρησιμοποιείται για την αύξηση της αξιοπιστίας της μετάδοσης πληροφοριών μέσω ενός θορυβώδους καναλιού.
1.3 ΣΥΜΠΙΕΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ
Η συμπίεση είναι δυνατή επειδή τα δεδομένα στην έξοδο της πηγής περιέχουν περιττές ή/και ελάχιστα διακριτές πληροφορίες.
Κακή διακριτική πληροφορία- πληροφορίες που δεν επηρεάζουν τον δέκτη του. Τέτοιες πληροφορίες συντομεύονται ή αφαιρούνται με τη χρήση συμπίεση με απώλειες... Σε αυτή την περίπτωση, η εντροπία των αρχικών πληροφοριών μειώνεται. Η συμπίεση με απώλεια χρησιμοποιείται για τη συμπίεση ψηφιακών εικόνων και ψηφιοποιημένου ήχου.
Τεχνικές συμπίεσης με απώλεια:
Χρήση του μοντέλου - επιλογή παραμέτρων μοντέλου και μεταφορά μόνο μιας από τις παραμέτρους.
Πρόβλεψη - πρόβλεψη ενός επόμενου στοιχείου και μετάδοση της τιμής σφάλματος.
Η διαφορική κωδικοποίηση είναι η μετάδοση αλλαγών σε ένα επόμενο στοιχείο σε σύγκριση με το προηγούμενο.
Περιττές πληροφορίες- πληροφορίες που δεν προσθέτουν γνώσεις για το θέμα. Ο πλεονασμός μπορεί να μειωθεί ή να εξαλειφθεί με τη χρήση συμπίεση χωρίς απώλειες (αποτελεσματική κωδικοποίηση)... Σε αυτή την περίπτωση, η εντροπία των δεδομένων παραμένει αμετάβλητη. Η συμπίεση χωρίς απώλειες χρησιμοποιείται σε συστήματα μετάδοσης δεδομένων.
Τεχνικές που χρησιμοποιούνται σε αλγόριθμους συμπίεσης χωρίς απώλειες:
Κωδικοποίηση μήκους ακολουθίας - μετάδοση του αριθμού των επαναλαμβανόμενων στοιχείων.
Κωδικοποίηση λεξικού - χρησιμοποιώντας συνδέσμους σε ακολουθίες που είχαν μεταδοθεί προηγουμένως, αντί να τις επαναλάβετε.
Ανομοιόμορφη κωδικοποίηση - Οι μικρότερες κωδικές λέξεις εκχωρούνται σε πιο πιθανούς χαρακτήρες.
1.4 ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΛΕΞΙΚΟΥ
Σας επιτρέπει να μειώσετε τον πλεονασμό που προκαλείται από την εξάρτηση μεταξύ των συμβόλων. Η ιδέα της κωδικοποίησης ενός λεξικού είναι να αντικατασταθούν οι συχνά εμφανιζόμενες ακολουθίες χαρακτήρων με αναφορές σε μοτίβα που είναι αποθηκευμένα σε έναν ειδικά δημιουργημένο πίνακα (λεξικό). Αυτή η προσέγγιση βασίζεται στον αλγόριθμο LZ που περιγράφεται στις εργασίες των Ισραηλινών ερευνητών Ziv και Lempel.
1.5 ΗΛΙΜΕΝΗ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ
Μειώνει τον πλεονασμό που προκαλείται από άνιση πιθανότητα χαρακτήρων. Η ιδέα πίσω από την μη ομοιόμορφη κωδικοποίηση είναι να χρησιμοποιηθούν σύντομες κωδικές λέξεις για χαρακτήρες που εμφανίζονται συχνά και μεγάλες κωδικές λέξεις για σπάνια. Αυτή η προσέγγιση βασίζεται στους αλγόριθμους Shannon-Fano και Huffman.
Οι κωδικοί Shannon-Fano και Huffman έχουν πρόθεμα. Κωδικός προθέματος- έναν κωδικό με την ιδιότητα ότι καμία συντομότερη λέξη δεν είναι η αρχή (πρόθεμα) μιας άλλης μεγαλύτερης λέξης. Ένας τέτοιος κωδικός αποκωδικοποιείται πάντα μοναδικά. Το αντίστροφο δεν είναι αλήθεια.
Κωδικός Shannon-Fanoκατασκευάζεται ως εξής. Τα σύμβολα πηγής γράφονται με φθίνουσα σειρά των πιθανοτήτων (συχνοτήτων) εμφάνισής τους. Στη συνέχεια αυτά τα σύμβολα χωρίζονται σε δύο μέρη, πάνω και κάτω, έτσι ώστε οι συνολικές πιθανότητες αυτών των μερών να είναι όσο το δυνατόν ίδιες. Για τα σύμβολα του επάνω μέρους, το 1 χρησιμοποιείται ως ο πρώτος χαρακτήρας της κωδικής λέξης και το 0 για το κάτω μέρος. Στη συνέχεια, κάθε ένα από αυτά τα μέρη μειώνεται ξανά στο μισό και γράφεται ο δεύτερος χαρακτήρας της κωδικής λέξης. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου καθένα από τα ληφθέντα μέρη περιέχει ένα σύμβολο.
Παράδειγμα 1.1:
Πίνακας 1.1 - Κατασκευή του κώδικα Shannon-Fano.
Πιθανότητα
Διαχωρίζοντας βήματα
Ο αλγόριθμος Shannon-Fano δεν οδηγεί πάντα στην κατασκευή ενός σαφούς κώδικα με το μικρότερο μέσο μήκος κωδικών λέξεων. Ο αλγόριθμος Huffman είναι απαλλαγμένος από τις σημειωμένες ελλείψεις.
Κωδικός Huffmanκατασκευάζεται ως εξής. Τα σύμβολα της πηγής είναι διατεταγμένα με φθίνουσα σειρά των πιθανοτήτων (συχνοτήτων) εμφάνισής τους. Τα δύο πιο πρόσφατα σύμβολα συνδυάζονται σε ένα βοηθητικό, στο οποίο αποδίδεται η συνολική πιθανότητα. Τα σύμβολα που προκύπτουν ταξινομούνται και πάλι με φθίνουσα σειρά πιθανοτήτων και τα δύο τελευταία συνδυάζονται. Η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να υπάρξει ένα μόνο βοηθητικό σύμβολο με πιθανότητα 1. Για να βρείτε τους συνδυασμούς κωδικών, δημιουργείται ένα δέντρο κώδικα. Από το σημείο που αντιστοιχεί στην πιθανότητα 1, κατευθύνονται δύο κλάδοι. Είναι πιο πιθανό να αποδοθεί στον κλάδο το σύμβολο 1, με ένα μικρότερο - 0. Αυτή η διακλάδωση συνεχίζεται μέχρι να επιτευχθεί η πιθανότητα κάθε συμβόλου. Μετακίνηση μέσα από το δέντρο κώδικα από πάνω προς τα κάτω, γράψτε έναν συνδυασμό κωδικών για κάθε σύμβολο.
Παράδειγμα 1.2:
Πίνακας 1.2 - Κατασκευή του κώδικα Huffman.
Εικόνα 1.2 - Δέντρο κώδικα για τον κώδικα Huffman.
