Sinyal kodlama. Dijital sinyalleri kodlama yöntemleri

Kodlama sürecinde, APM seviyesi tarafından nicelenen her örneğin genliği, sembolleri (-bit kod kombinasyonu) içeren bir ikili dizi biçiminde temsil edilir. En basit durumda kombinasyonun yapısını belirlemek için, niceleme adımlarında ifade edilen AIM örneğinin genliğini ikili kodda yazmanız gerekir.Bu durumda, ilişkiyi kullanabilirsiniz.

burada a, = (0, 1) kombinasyonun karşılık gelen bitinin durumudur; koşullu niceleme adımlarında karşılık gelen bitin ağırlığıdır.

Örneğin, eğer = 5 ve = 26 ise, kod kombinasyonu 11010 yapısına sahip olacaktır (ilk bit ağırlıkça en anlamlıdır), yani ak. Bir bit kodları dizisi, dijital olarak da adlandırılan bir PCM temel bant sinyalidir.

İncirde. 5.16, beş bitlik bir ikili kod kullanıldığında kodlama sürecini açıklayan zamanlama şemalarını gösterir. Kodlayıcının girişine gelen örneklerin genliği, bu durumda= 0-31 koşullu niceleme adımları aralığında değerler alabilir ve kodlayıcının çıkışında, beş bitlik kod kombinasyonlarının bir dizisi olan PCM'li bir dijital sinyal üretilir.

Yukarıda gösterildiği gibi, düzgün olmayan nicemlemeli telefon sinyallerinin yüksek kaliteli iletimi için, sekiz bitlik bir kod (= 8 ve tek tip bir - 12 bitlik (= 12) kullanmak gerekir. şu tür kodlar kullanılır: doğal ikili, kod, simetrik ikili kod , refleks ikili kod (Gray kod).

Simetrik ikili kod, çoğunlukla iki kutuplu sinyalleri (örneğin, telefon) kodlarken kullanılır. İncirde. 2.17, kodun yapısını ve bu koda karşılık gelen kod tablosunu gösterir. Tüm pozitif I örnekleri için işaret sembolü 1, negatif I örnekleri için 0 değerine sahiptir. I genliği eşit olan pozitif ve negatif örnekler için, kod kombinasyonlarının yapıları tamamen I ile çakışır (işaret biti hariç), yani, kod simetriktir ... Örneğin, maksimum pozitif sinyal 11111111 koduna karşılık gelir ve maksimum negatif sinyal 01111111'dir. Kuantizasyon adımının mutlak değeri ■ Doğal ikili kod, tek kutuplu sinyalleri kodlarken esas olarak I kullanılır. İncirde. 2.18, kodun yapısını ve bu koda karşılık gelen kod tablosunu gösterir (= 8 ile).

Pirinç. 2.17. Formirova n simetrik ikili kod yok

Açıkçası, çeşitli yapıların kombinasyonlarının sayısı 256'dır, minimum sinyal 00000000 kombinasyonuna karşılık gelir ve maksimum - 11111111, niceleme adımının mutlak değeri

Doğal bir ikili kod yardımıyla, örneğin ön yer değiştirmelerini sağlayarak ve-bipolar sinyalleri kodlamak mümkündür. Şek. 5.17. Bu durumda, açıkça, kodlanmış örneklerin genliği değişir ve simetrik bir kod kullanılırken niceleme adımlarında ifade edilen numunenin genliğinden doğal bir kod kullanılırken aynı örneğin genliğine geçiş ve bunun tersi, aşağıdaki gibi yapılabilir (Şekil 2.17 ve 2.18):

Doğal ve simetrik ikili kodlar en basitidir. Hem doğal hem de simetrik kodlar için, sembollerden birindeki hata, önemli sinyal bozulmasına neden olabilir. 11010011 gibi bir kod kombinasyonunda beşinci bitte bir hata oluştuysa; yani, 11000011 kombinasyonu kabul edilirse, örnek genliği = 16 koşullu niceleme adımıyla gerçek değerden daha az olacaktır. Doğrusal ve doğrusal olmayan kodlama ve kod çözme cihazları oluşturma ilkelerini göz önünde bulundurun. Doğrusal kodlama, düzgün bir şekilde nicelenmiş bir sinyalin kodlanmasına ve tek biçimli olmayan nicelenmiş bir sinyalin doğrusal olmayan kodlamasına atıfta bulunur. Kodlayıcıda üretilen kod, m-bit kod grubuna dahil olan sinyaller kodlayıcının farklı çıkışlarında aynı anda görünüyorsa ve kodlayıcının her çıkışı belirli bir bitin sinyaline karşılık geliyorsa paralel olarak adlandırılır. Tüm sinyaller dahil edilmişse, bir kod sıralı olarak adlandırılır. t kez satır kod grubu, bir zaman kayması ile dönüşümlü olarak bir kodlayıcı çıkışında görünür,

Pirinç. 2.18. Doğal ikili kod oluşturma

Paralel kod, zaman içinde bir darbe kayması sağlayan mantık devreleri (örneğin, kaydırma kayıtları) kullanılarak sıralıya (Şekil 2.19, i) ve bunun tersi (Şekil 2.19.6) dönüştürülebilir.

Pirinç. 2.19. Pa dönüştürme ilkeleri- Şek. 2.20. Sıralı ağırlıklandırmada (a) lineer kodlayıcı bit paralel kodu ve tersi (B)

Kayıttan bilgi yazma ve okuma, üretici ekipmandan gelen sinyallerin kontrolü altında gerçekleştirilir.

Çalışma prensibine göre, kodlayıcılar sayım tipi, matris, ağırlık tipi kodlayıcılar vb.'ne ayrılır. DSP'de, ağırlıklandırma tipi kodlayıcılar en sık kullanılır, aralarında en basit olanı bitsel ağırlık kodlayıcıdır (Şekil 2.20), doğal bir ikili kodun oluşturulduğu çıkışlarda. Bu tür kodlayıcıların çalışma prensibi, kodlanmış örnekleri belirli ağırlıklarla referans akımların (voltajların) toplamı ile dengelemektir. Bitsel ağırlıklı lineer kodlayıcı devresi, karşılık gelen bitin (1 veya 0) değerinin oluşumunu sağlayan sekiz hücre (= 8'de) içerir. Her hücre (ağırlıkça en az anlamlı bite karşılık gelen sonuncusu hariç) bir CC karşılaştırma devresi (karşılaştırıcı) ve bir çıkarma devresi (SV) içerir.

Karşılaştırma devreleri, gelen AIM sinyalinin genliğinin, genlikleri bir sonraki hücrenin girişine karşılık gelen bitlerin ağırlıklarına karşılık gelen referans sinyalleriyle karşılaştırmasını sağlar.Girişteki sinyalin genliği daha az ise, o zaman çıkış 0 (boş) oluşturur ve sinyal herhangi bir değişiklik olmadan geçer sonraki örneğin kodlama işlemi Böylece kodlama işlemi tartma işlemine karşılık gelir (kodlama işleminde kodlanmış numunenin genliği toplam ile dengelenir) referans değerleri karşılık gelen rakamlar).

Örneğin, kodlayıcının girişine genliği olan bir örnek gelirse, CCb = 1 olur ve genliği olan bir sinyal yedinci hücrenin girişine ulaşır. Çıkışta = 0 alacağız ve kodlayıcının üçüncü hücresinin girişinde aynı genliğe sahip bir sinyal alınacaktır. SS 6'nın çıkışında = 1 elde ederiz ve bir sonraki hücrenin girişinde = 1 = olan bir sinyal alınacaktır, vb. Sonuç olarak, 10101110 biçiminde bir kod kombinasyonu oluşturulacaktır (ilk bit ağırlıkça en önemli).

Enkoderde bipolar sinyalleri kodlarken, pozitif ve negatif örnekleri kodlamak için iki referans şekillendirme devresine (FE) sahip olmak gerekir.

Sinyalin kodunu çözme sürecinde, bit kodu kombinasyonları, karşılık gelen genliklerle AIM örneklerine dönüştürülür. Kod çözücünün çıkışındaki sinyal, değeri 1 olan kod kombinasyonunun bu bitlerinin referans sinyallerinin () toplanması sonucunda elde edilebilir. Yani, kod kombinasyonu 10101110, kod çözücünün girişine ulaşırsa. , daha sonra kod çözücünün çıkışındaki AIM sayımının genliği = 174δ

Pirinç. 2.21 Doğrusal Tartım Dekoderi - Şek. 2.22 Hat kodlayıcı
geri bildirim türü

Ağırlıklandırma tipi lineer kod çözücünün blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.21. Üreten ekipmandan gelen kontrol sinyallerinin etkisi altında, sonraki sekiz bitlik kod kombinasyonu kaydırma yazmacına yazılır. Bundan sonra, yalnızca bu tuşlar () kapatılır ve

1 değerine sahip rakamlara karşılık gelir. Sonuç olarak, ilgili referans sinyalleri, referans sinyallerinin (FE) üretecinden toplayıcının girişine beslenir, bunun sonucunda belirli bir genliğe sahip bir AIM sayımı oluşturulur. toplayıcının çıktısı.

Açıktır ki, bir (veya daha fazla) kod kombinasyon bitinde bir dijital sinyalin doğrusal bir yol üzerinden iletilmesi sürecinde bir hata meydana gelirse, kod çözücünün çıkışındaki örneğin genliği gerçek değerden farklı olacaktır. Örneğin, 10101110 kombinasyonunda P 6'da bir hata meydana gelirse, yani kombinasyon 10001110 kod çözücünün girişine ulaşırsa, kod çözücünün i çıkışındaki örneğin genliği, yani gerçek genlikten daha az Nispeten karmaşık cihazlar olan bir dizi karşılaştırma devresine eşittir. Pratikte, ağırlıklı tip I kodlayıcı daha sık olarak bir karşılaştırma devresi ve devresi kullanılarak kullanılır. geri bildirim bir kod çözücü içeren (Şekil 5.22). Jeneratör ekipmanından gelen kontrol sinyalinin () etkisi altında, her çevrimde kontrol devresinden dekoderin girişinde, en anlamlı bitten başlayarak her bir çıkıştan sırayla beslenir. B kod çözücünün çıkışında, dengeleyici bir PAM sinyali () oluşturulur, bu

B, giriş PIM sinyaliyle karşılaştırıldığı SS girişine girer. В Karşılaştırma sonucuna bağlı olarak, mevcut bitin değeri SS'nin çıkışında oluşur: 1 (at) veya O (at).

Pirinç. 2.23. Referans sinyallerinin oluşum prensibi

Bu sinyal, kod çözücünün çıkışına ve geri besleme devresi aracılığıyla kontrol devresinin girişine beslenir ve 1 geldiğinde, kontrol devresinin ilgili çıkışının durumu değişmeden kalır (1) ve O geldiğinde, ayrıca 0 olarak değişir. Sonuç olarak, saat döngüleri boyunca, kontrol devresinin çıkışları, (niceleme hatası dikkate alınarak) için oluşturulmuş bir kombinasyon olacaktır.

Kodlayıcılar ve kod çözücüler oluştururken (bkz. Şekil 5.20 ve 5.21), bir dizi referans sinyali oluşturan FE'lerin kullanılması gerekir ve iki bitişik standardın değerleri arasındaki oran eşittir. Bu tür cihazları oluşturmanın genel fikri, oldukça kararlı bir referans sinyal kaynağı ve iletim katsayısına sahip bir devre zinciri kullanmaktır (R - 5.23). Bu tür devreler genellikle iki değerin () hassas dirençleri üzerinde uygulanan bir matris biçimine sahiptir.

Modern DSP'lerde, sekiz bit kodlu (= 8) eşit olmayan bir niceleme ölçeği ile sinyallerin kodlanmasını ve kodunun çözülmesini sağlayan doğrusal olmayan kodlayıcılar ve kod çözme cihazları (doğrusal olmayan kod çözücüler) kullanılır. Tek tip olmayan niceleme ölçeği kodlaması için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir:

analog sıkıştırma doğrusal kodlamadan önce sinyalin dinamik aralığının sıkıştırılması ve doğrusal kod çözme işleminden sonra sinyalin dinamik aralığının genişletilmesi ile karakterize edilir;

doğrusal olmayan kodlama analogdan dijitale dönüştürme ve kompresör işlevlerini birleştiren doğrusal olmayan kodlayıcılarda bir sinyal kodlaması ile karakterize edilen;

dijital sıkıştırmaçok sayıda bit içeren bir doğrusal kodlayıcıda bir sinyalin kodlanmasıyla karakterize edilir, ardından doğrusal olmayan bir dijital işleme kodlamanın sonucu.

Doğrusal kodlayıcının (LK) girişinde ve doğrusal kod çözücünün (LD) çıkışında analog sıkıştırma (Şekil 2.24) olduğunda, sırasıyla analog kompresör (AK) ve genişletici (AE) açılır ve ilgili analog sinyalin doğrusal olmayan dönüşümü (bkz. Şekil 2.15). AK oluşturmak için temel bir unsur olarak. ve AE bipolar sinyalleri bipolar kullanılabilir (Şekil 2.25).

Pirinç. 2.24. Analog prensibi Şek. 2.25 Doğrusal olmayan iki bağlantı noktalı analog sıkıştırma sıkıştırması

Dirençler bir seçim sağlar istenilen mod pozitif ve negatif sinyaller için devre parametrelerinin çalışması ve hizalanması. önemli dezavantaj Bu method kompresör ve genişleticinin tamamen karşılıklı genlik özelliklerini elde etmenin çok zor olması gerçeğinde yatmaktadır, bunun sonucunda kompresör-genişletici sisteminin toplam genlik özelliği doğrusal olandan farklı olacaktır (bkz. Şekil 2.15). Bu kaçınılmaz olarak iletilen sinyallerin doğrusal olmayan bozulmasına yol açacaktır. Analog sıkıştırma, DSP geliştirmenin ilk aşamalarında kullanılmıştır ve şu anda kullanılmamaktadır.

Çoğu zaman, modern DSP'lerde, dijital devrelerde uygulanmasının rahatlığı için, düzgün sıkıştırma özelliğinden vazgeçmenin ve onu, düzgün sıkıştırma özelliğinin parçalı kırık bir yaklaşımı olan parçalı bir karakteristikle değiştirmenin tavsiye edildiği doğrusal olmayan kodekler kullanılır.

İncirde. 2.26, pozitif sinyaller için segmentli A sıkıştırma özelliğini gösterir (negatif sinyal değerleri bölgesi için benzer bir forma sahiptir). Resmi olarak, kişi başına toplam segment sayısı tam tanım(negatif ve pozitif sinyaller için) 16'dır, ancak dört merkez segmenti (pozitif ve negatif bölgelerde ikişer tane) aslında bir segment oluşturur, bu nedenle gerçek segment sayısı 13'tür. Bu nedenle, bu özelliğe tip sıkıştırma özelliği denir. Karakteristik bölümlerin her biri (bkz. Şekil 5.26) 16 niceleme adımı içerir ve bunların toplam sayısı 256'dır (her sinyal polaritesi için 128). Bu durumda, aşağıdaki segment numaralandırma ve niceleme adımları benimsenmiştir. N m her segmentin içinde: = 0,1,2, ..., 7 ve = 0, 1, 2, ..., 15. Açıktır ki, her segment içinde nicemleme adımı sabit, yani tek biçimli nicemleme gerçekleştirilir ve büyük bir seri numarasına sahip bir segmente geçerken, segmentin eğimi yarıya indiği için nicemleme adımı iki katına çıkar. En küçük niceleme adımı (), ilk iki segmente (=0, 1) karşılık gelir ve eşit olduğu ortaya çıkar. Kuantizasyon adımını belirlemek için i. segment oranı kullanabilirsin

Böylece, maksimum niceleme adımı (yedinci segmentte), yani minimum adımın 64 katı.

Böylece, en büyük niceleme adımının en küçüğüne oranı olarak tanımlanan sıkıştırma katsayısı eşittir ve gürültü bağışıklığındaki kazanç, zayıf sinyaller eşittir

Pirinç. 2.26. Tip sıkıştırma özelliği A= 87,6/13

/ 1 = 87.6 / 13 karakteristiği için nicemleme gürültüsünden bağışıklığın sinyal seviyesine (harmonik bir sinyalle) tipik bir bağımlılığı, Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.27. Sıfır ve birinci segmentlerin ötesine geçmeyen zayıf sinyaller için, Şekil 2'den görülebileceği gibi. 2.27'de, üniform nicemleme, minimum nicemleme adımı ile gerçekleştirilir ve artan üniform nicemleme ile artar. Bu değişim karakteri, sonraki tüm segmentlere geçiş sırasında da gözlenir. Sinyal kısıtlı alana girdikten sonra, kodlayıcının aşırı yüklenmesi nedeniyle güvenlik keskin bir şekilde düşer.

Karakteristik ile kodlayıcının çıkışında oluşturulan kod kelimesinin yapısı A= 87.6 / 13, PXYZABCD biçimindedir, burada P bir işaret sembolüdür (pozitif sinyaller için 1, negatif sinyaller için 0); XYZ - Segment Numarası Kodu Karakterleri Nc \ ABCD - segment içindeki adım sayısının kodunun sembolleri (bkz. Şekil 2.26). Örneğin, kodlayıcının girişindeki pozitif bir numune, altıncı bölümdeki dokuzuncu niceleme adımına karşılık gelen bir genliğe sahipse, 11101001 kombinasyonu (P = l, XYZ = 110, çünkü = 6, ABCD = 1001, çünkü = 9 ).

Pirinç. 2.27. Bağımlılık Şekil. 2.28. Doğrusal olmayan kodlayıcı

tartı tipi

Doğrusal olmayan ağırlıklandırma tipi kodeklerin şemaları ve çalışma prensibi temel olarak doğrusal kodeklerinkilerle aynıdır. En büyük fark, orijinal sinyali kodlama sürecinde referans kaynaklarını açma sırasında yatmaktadır.

Tek kutuplu bir sinyali kodlamak için, kodlayıcı referans sinyali üretecinde 11 referans sinyali oluşturulmalıdır. İncirde. 2.28, bir karşılaştırma devresi (CC), referanslar için bir anahtarlama ve toplama devresi (SPSE), pozitif ve negatif numuneler için referans sinyalleri (ve) üretmek için iki devre ve bir kontrol içeren, ağırlıklandırma tipi doğrusal olmayan bir kodlayıcının basitleştirilmiş bir blok diyagramını gösterir. mantık devresi (LSC). Kodlama, her birinde kod kombinasyonunun sembollerinden birinin oluşturulduğu sekiz döngü için gerçekleştirilir. Bu durumda, aşağıdaki üç aşama ayırt edilebilir:

bir işaret sembolü P'nin oluşumu (ölçü 1);

XYZ segment numarasının kodunun oluşturulması (adım 2-4);

ABCD segmenti içindeki adım numarasının kodunun oluşturulması (adım 5-8).

İlk adımda, kodlayıcının girişinde alınan bir sonraki sayımın işareti belirlenir. Sayı pozitif ise P=1 oluşur ve devreye bağlanır, aksi halde P=0 oluşur ve devreye FE 2 bağlanır.

Segment numarası kodu aşağıdaki gibi oluşturulur (Şekil 2.29).

OLC'nin ikinci döngüsünde, PPSE kullanılarak, dördüncü bölümün alt sınırına karşılık gelen referans sinyali, geri besleme döngüsü aracılığıyla OLC'nin girişine beslenen SS girişine = 1 verilir. Bu durumda, sayının dört düşük dereceli segmentten (= 0 ... 3) birine düştüğüne karar verilirse ve geri besleme döngüsünden girişe beslenen X = 0 sembolü oluşturulur. OLC.

Üçüncü ölçüde, (Y) kombinasyonunun üçüncü sembolü oluşur. Önceki karakterin (X) değerine bağlı olarak, kodlanmış örneğin düştüğü segmentin numarası belirtilir. X = 1 ise, SPEC yardımıyla OLC, altıncı segmentin alt sınırına karşılık gelen SS girişine bir referans voltaj beslemesi sağlar (bkz. Tablo 5.1). Sayının iki üst segmentten birine (= 6 veya = 7) düşmesine karar verilirse ve geri besleme döngüsünden OLC'nin girişine beslenen bir sonraki Y = l sembolü oluşturulur. Sayının dördüncü veya beşinci segmente düştüğüne karar verilirse ve Y = 0 oluşur X = 0 ise, OLC, PPSE kullanarak SS girişine alt kısma karşılık gelen bir referans voltajı sağlar. ikinci bölümün sınırı.

Eğer ,. daha sonra sayımın ikinci ve üçüncü segmentlere düştüğüne karar verilir ve Y = l oluşur. Eğer sayının iki alt segmentten birine düştüğüne karar verilirse ve Y = 0 oluşur.

Dördüncü kodlama döngüsünde, Z sembolü, yani segment numarası kodundaki son sembol oluşur. Önceki karakterlerin (XY) değerlerine bağlı olarak bu örneğe karşılık gelen segment numarası son olarak ayarlanır. Dolayısıyla, X = 1 ve Y = 0 ise, beşinci segmentin alt sınırına karşılık gelen referans voltajı açılır. == ise, numunenin beşinci segmente düştüğüne karar verilir, Z = l sembolü oluşur ve referans voltajı = = bu numunenin kodlama işleminin sonuna kadar açık kalır. Numunenin dördüncü segmente düştüğüne dair bir karar verilirse, Z = 0 oluşur ve dördüncü segmentin alt sınırına karşılık gelen kodlama işleminin sonuna kadar açılır.

Pirinç. 2.29. Sayı kodunu oluşturmak için algoritma

segment

Sonuç olarak, dört kodlama döngüsünden sonra, kombinasyonun (PXYZ) dört sembolü oluşturulur ve kodlanmış örneğin düştüğü segmentin alt sınırına karşılık gelen sekiz referans voltajdan biri CC'ye bağlanır.

Kalan dört saat döngüsünde, değeri, kodlanmış örneğin genliğine karşılık gelen, segment içindeki niceleme adımının sayısına bağlı olan, kod kombinasyonunun ABCD sembolleri sırayla oluşturulur. Herhangi bir segment içinde üniform nicemleme gerçekleştirildiğinden, kodlama işlemi, lineer ağırlıklandırma tipi kodlayıcılarda olduğu gibi, bu segmente karşılık gelen referans voltajlarını sırayla açarak uygulanır.

Bu nedenle, kodlayıcının girişinde genlikli pozitif bir sayım alınırsa, ilk dört saat döngüsünden sonra PXYZ = 1110 sembolleri oluşacak ve altıncı segmentin alt sınırına karşılık gelen referans voltajı bağlanacaktır. SS. Beşinci saat döngüsünde, altıncı segment için nicemleme adım numarası kodundaki en anlamlı sembole (A) karşılık gelen maksimum referans voltajı bu referans sinyaline eklenir. O zamandan beri, A = 0 sembolü oluşur ve "" yerine ~~ altıncı döngüde, bir sonraki basamağın referans voltajı = = bağlanır. SS'nin çıkışında B=1 sembolü oluştuğu için referans voltajı değişmez ve sonraki yedinci çevrimde bir sonraki deşarjın referans voltajı bağlanır.

== olduğundan, C = 0 sembolü oluşur ve bu bitin () referans gerilimi kapatılır.

Son saat döngüsünde, en az anlamlı karakterin (D) referans voltajı bağlanır. + - olduğundan D = l sembolü oluşur ve bu örnek için kodlama işlemi sona erer. Böylece kodlayıcının çıkışında 11100101 kod kombinasyonu oluşturulacaktır.

Yukarıda belirtildiği gibi, kodlama işleminde 11 referans sinyali kullanılabilir, ancak herhangi bir örneğin kodlama işlemi tamamlandığında, beşten fazla referans sinyali açılmayacaktır (bunlardan biri, sinyalin alt sınırına karşılık gelir). segment, en fazla dört - ilgili segment içindeki referans sinyallerine).

Pirinç. 2.30. Dijital sıkıştırma ilkesi

Dikkate alınan durumda, yalnızca üç referans sinyali açılacaktır (512δ 0, 128 δ 0 ve 32 δ 0). Kodlanmış örneğin genliğinin, dikkate alınan örnekte 1 olduğu gibi, referans sinyalleri tarafından her zaman tam olarak dengelenmeyebileceği akılda tutulmalıdır. Genel durumda, kaçınılmaz olarak, maksimum değeri karşılık gelen segment içindeki niceleme adımının yarısına eşit olan, yani sıfır ve birinci segmentler için (zayıf sinyaller için) ve için bir kuantizasyon hatası £ / osh.kv olacaktır. yedinci segment (güçlü sinyal).

Tekdüze olmayan niceleme ölçeği, yani dijital sıkıştırma ile üçüncü kodlama yönteminin özelliklerini ele alalım.

Sayısal sıkıştırma ile (Şekil 2.30), doğrusal (tek biçimli) kodlama (LK) çok sayıda bit (örneğin, = 12) ile gerçekleştirilir, ardından mantık aygıtları kullanılarak sayısal dönüştürme (CK'nin dijital sıkıştırması) yapılır. sıkıştırma tipi özelliği olan doğrusal olmayan bir kodlayıcı kullanırken olduğu gibi aynı yapıya sahip sekiz bitlik doğrusal olmayan kod (bkz. Şekil 5.26). Doğrusal bir kodun 12 bitlik kod kombinasyonlarını, doğrusal olmayan bir kodun 8 bitlik kombinasyonlarına dönüştürme yöntemi Tablo'da gösterilmektedir. 5.2. İlk bit (P) değişmeden kalır ve sinyalin polaritesi hakkında bilgi taşır. Segment numarasını tanımlayan XYZ sembollerinin anlamı Nc, P sembolü ile AEDS sembolleri arasındaki 12 bitlik kombinasyondaki sıfır (/) sayısına karşılık gelir (aslında XYZ sembolleri, ters çevrilmiş bir doğal üç basamaklı ikili değer kodudur).

Tablo 2.2

Sekiz bitlik kodda XYZ sembollerinin oluşturulmasından sonra, ABCD sembolleri değişiklik yapılmadan yeniden yazılır ve 12 bitlik kombinasyonun diğer tüm sembolleri, değerlerinden bağımsız olarak niceleme hatasını belirleyerek atılır. Resepsiyonda, AIM sinyalinin restorasyonu, bir dijital genişletici (TsE) ve bir doğrusal kod çözücü (LD) kullanılarak gerçekleştirilir.

Doğrusal olmayan kod çözme, doğrusal olmayan kodlamanın belirtilen özellikleri dikkate alınarak doğrusal kod çözmeye benzer şekilde gerçekleştirilir. Bu nedenle, doğrusal olmayan kod çözme sürecinde, yani belirli bir genliğe sahip bir AIM örneğinin oluşturulması, kod kombinasyonunun (PXYZABCD) yapısına göre, referansın işareti ve segment numarası () belirlenir, sonra hangi değerin bulunduğu (niceleme hatasını azaltmak için kodu çözülen sinyal dikkate alınarak, bu segmentte nicemleme adımının yarısına eşit bir voltaj eklenir):

segmentin alt sınırına karşılık gelen referans voltajı nerede;

Segmentte niceleme adımı.

Örneğin, kod çözücünün girişinde 01010110 kod kombinasyonu alınırsa (yani P = 0, = 5, A = 0; B = 1; C = 1, D = 0) o zaman genlik + ) _ "=

Böylece kod çözücüde bu durumda referans gerilimleri eşittir.

Edebiyat:Ana 3 [8-21]

Ekle. 6 [102-104]

Kontrol soruları:

1.Simetrik ve doğal ikili kod

2. Doğrusal olmayan kodlama. Tip A sıkıştırma karakteristiği = 87.6 / 13. Doğrusal olmayan kodlayıcı devresi.

3.Diferansiyel Darbe Kodu Modülasyonu

4 delta modülasyonu

). Fiziksel kodlama, alıcı ve vericiyi senkronize etmek, DC bileşenini ortadan kaldırmak veya donanım maliyetlerini azaltmak için sinyalin şeklini, bant genişliğini ve harmonik bileşimini değiştirebilir.

Üniversite YouTube'u

1 / 5

Sinyal kodlama sistemi çok seviyeli bir hiyerarşiye sahiptir.

Fiziksel kodlama

Kodlama hiyerarşisindeki en düşük seviye, ayrık sinyal seviyelerinin (voltaj genliği, akım genliği, parlaklık genliği) sayısını belirleyen fiziksel kodlamadır.

Fiziksel kodlama, kodlamayı yalnızca kodlama hiyerarşisinin en düşük düzeyinde - fiziksel düzeyde - dikkate alır ve farklı düzeylerin mantıksal kodlamasını içeren kodlama hiyerarşisindeki daha yüksek düzeyleri dikkate almaz.

Fiziksel kodlama açısından, bir dijital sinyal iki, üç, dört, beş vb. voltaj genliği, akım genliği, ışık genliği seviyelerine sahip olabilir.

Ethernet teknolojisinin sürümlerinin hiçbiri, 0 volt voltajlı bit 0 ve +5 volt voltajlı bit 1'in doğrudan ikili kodlamasını kullanmaz, çünkü bu yöntem belirsizliğe yol açar. Bir istasyon 00010000 bit dizisini gönderirse, diğer istasyon bunu "sinyal yok"u bit 0'dan ayırt edemediği için 10000 veya 01000 olarak yorumlayabilir. Bu nedenle, alıcı makinenin başlangıcı, bitişi ve her bitin ortasında, harici bir zamanlayıcı yardımı olmadan. Sinyalin fiziksel olarak kodlanması, alıcının, bit periyodunun ortasındaki bir voltaj değişikliğinde verici ile senkronize olmasını sağlar.

mantıksal kodlama

Kodlama hiyerarşisindeki ikinci düzey, farklı amaçlarla mantıksal kodlamanın en alt düzeyidir.

Fiziksel kodlama ve mantıksal kodlama birlikte en düşük seviyeli kodlama sistemini oluşturur.

Kod biçimleri

Bir kod kelimesinin her biti, darbeler gibi ayrı sinyaller kullanılarak iletilir veya yazılır. Kaynak kodun belirli sinyallerle temsil edilme şekli, kod formatı tarafından belirlenir. Biliniyor çok sayıda her birinin kendi avantajları ve dezavantajları olan ve belirli ekipmanlarda kullanılması amaçlanan formatlar.

BVN formatı (sıfıra dönüş yok) doğal olarak mantık devrelerinin çalışma moduna karşılık gelir. Bir döngü içinde tek bir bit iletilir, seviye değişmez. Pozitif kenar, kaynak kodunda 0'dan 1'e geçiş, negatif kenar - 1'den 0'a geçiş anlamına gelir. Kenarların olmaması, önceki ve sonraki bitlerin değerlerinin eşit olduğunu gösterir. BVN formatındaki kodları çözmek için, spektrumu bir saat frekansı içermediğinden saat darbeleri gereklidir. BVN format koduna karşılık gelen sinyal, düşük frekanslı bileşenler içerir (uzun sıfırlar veya birler serileri iletirken hiçbir düşüş olmaz).
BVN-1 formatı (iletim 1'de düşüşle sıfıra dönüş yok) bir tür BVN formatıdır. İkincisinden farklı olarak, hem pozitif hem de negatif düşüşler tek bitlere karşılık geldiğinden BVN-1 seviyesi veri iletmez. İletim 1 sırasında sinyal düşüşleri oluşur. İletim 0 ile seviye değişmez. Kod çözme için saat gereklidir.
BVN formatı -0 (0 iletirken bırakma ile sıfıra dönüş yok) BVN-1'in tamamlayıcısıdır (eğimler, kaynak kodun sıfır bitlerine karşılık gelir). Çok kanallı kayıt sistemlerinde dijital sinyaller saat darbeleri kodla birlikte BVN formatında kaydedilmelidir. Olası seçenek BVN-1 ve BVN-0 formatlarındaki kodlara karşılık gelen iki ek sinyalin kaydıdır. İki sinyalden birinde, her saat döngüsünde düşüşler meydana gelir, bu da saat darbelerinin elde edilmesini mümkün kılar.
VN formatı (sıfıra dönüş) saat aralığının sadece bir kısmını (örneğin yarısını) kaplayan bir darbenin tek bir bit ile iletilmesini gerektirir. Sıfır bit ile darbe üretilmez.
VN-P formatı (aktif duraklama ile) pozitif kutuplu bir darbenin tek bit ve negatif - sıfır bit ile iletilmesi anlamına gelir. Bu formattaki bir sinyalin spektrumunda saat frekansı bileşenleri bulunur. İletişim hatları üzerinden veri iletimi için birçok durumda kullanılır.
DF-0 formatı (0 iletirken faz atlamalı iki fazlı) Her ölçünün başında atlamaların oluşturulduğu sunum yöntemine karşılık gelir. Tek bit ile bu formattaki sinyal saat frekansı ile değişir, yani her çevrimin ortasında bir seviye düşüşü olur. Sıfır biti iletildiğinde, çevrimin ortasında bir fark oluşmaz, yani bir faz atlaması olur. kod bu biçim kendi kendini senkronize etme yeteneğine sahiptir ve saat sinyallerinin iletilmesini gerektirmez.

1 sinyali iletirken diferansiyelin yönü önemsizdir. Bu nedenle, kodlanmış sinyalin polaritesinin değiştirilmesi, kod çözme sonucunu etkilemez. DC bileşeni olmadan dengeli hatlar üzerinden iletilebilir. Ayrıca manyetik olarak kaydetmeyi kolaylaştırır. Bu biçim aynı zamanda Manchester 1 olarak da bilinir. Ses ve video ortamını senkronize etmek için yaygın olarak kullanılan SMPTE zaman adresi kodunda kullanılır.

İki seviyeli kodlama sistemleri

Sıfıra dönüş yok

Sıfıra dönüşsüz kodlama (NRZ) olarak da adlandırılan potansiyel kodlama (İngilizce) Rusça).

Sıfır aktarırken, önceki döngüde ayarlanan potansiyeli aktarır (yani değiştirmez) ve bir aktarırken potansiyel tersine çevrilir. Bu kod, potansiyel bir inversiyon kodu (NRZI) olarak adlandırılır.

NRZ

Birleri ve sıfırları iletmek için kararlı bir şekilde ayırt edilebilen iki potansiyel kullanılır:

bit 0, sıfır voltaj 0 (V) ile temsil edilir;
bit 1, U (B) değeriyle temsil edilir.

NRZ (ters çevrilmiş):

bit 0, U (B) değeriyle temsil edilir;
bit 1, 0 (V) sıfır voltaj ile temsil edilir.

En basit kod, sıradan bir dijital (ayrık) sinyal (ters polariteye veya sıfıra karşılık gelen seviyelere dönüştürülebilir ve bir değiştirilebilir).

Avantajlar - Basit uygulama; uçlarda kodlamaya ve kod çözmeye gerek yok. Belirli bir bant genişliği için yüksek iletim hızı (sağlamak için Bant genişliği 10Mbps'de bant genişliği 5 MHz'dir, çünkü bir yalpalama 2 bite eşittir). Bayt aktarımını senkronize etmek için bir başlatma-durdurma biti kullanılır.

Dezavantajlar - Bir transformatör kullanarak galvanik izolasyon sağlamayı imkansız kılan sabit bir bileşenin varlığı. Alıcı ve verici uçlarda frekans senkronizasyonu için yüksek gereksinimler - bir kelimenin (bayt) iletimi sırasında, alıcı bir bitten fazlasını kaybetmemelidir (örneğin, başlatma ve durdurma bitleri olan bir bayt uzunluğundaki kelime için, yani, sadece 10 bit kanal bilgisi, alıcı ve vericinin senkronizasyonsuzlaştırma frekansları her iki yönde de %10'u geçemez, 16 bitlik bir kelime için, yani 18 bit kanal bilgisi için, senkronizasyonsuzluk %5.5'i geçmemeli ve hatta daha az olmalıdır. fiziksel uygulamalar).

NRZI

Bir diziyi iletirken, sinyal, diğer kodlama yöntemlerinden farklı olarak, bir saat döngüsü sırasında sıfıra dönmez. Yani, birim iletildiğinde sinyal değişikliği meydana gelir ve sıfırın aktarılması voltajda bir değişikliğe yol açmaz.

NRZI yönteminin avantajları:

Uygulama kolaylığı.
Yöntem iyi bir hata tanıma özelliğine sahiptir (birbirinden keskin bir şekilde farklı iki potansiyelin varlığından dolayı).
Temel harmonik f0 yeterli düşük frekanslı(N / 2 Hz'e eşittir, burada N, ayrık veri bit / s'nin bit hızıdır), bu da dar bir spektrumla sonuçlanır.

NRZI yönteminin dezavantajları:

Yöntemin kendi kendine senkronizasyon özelliği yoktur. Yüksek hassasiyetli bir saat üretecinin varlığında bile, iki osilatörün frekansları hiçbir zaman tamamen aynı olmadığından, alıcı veri toplama anının seçiminde hata yapabilir. Bu nedenle, yüksek hızlar veri alışverişi ve uzun birler veya sıfır dizileri hafif uyumsuzluk saat frekansları tüm döngüde bir hataya ve buna bağlı olarak yanlış bir bit değerinin okunmasına neden olabilir.
Yöntemin ikinci ciddi dezavantajı, uzun birler ve sıfır dizileri iletirken sabit bir sinyale yaklaşan düşük frekanslı bir bileşenin varlığıdır (iletilen verileri sıkıştırarak dolaşabilirsiniz). Bu nedenle, alıcı ve kaynak arasında doğrudan bir galvanik bağlantı sağlamayan birçok iletişim hattı bu tür kodlamayı desteklemez. Bu nedenle, ağlarda, NRZ kodu esas olarak, hem kodun zayıf kendi kendine senkronizasyonunun hem de sabit bileşen sorunlarının ortadan kaldırıldığı çeşitli modifikasyonlar şeklinde kullanılır.

MLT-3 Çok Seviyeli İletim - 3 (çok seviyeli iletim) - NRZI koduna biraz benzer, ancak ikincisinden farklı olarak üç sinyal seviyesine sahiptir. Birim, bir sinyal seviyesinden diğerine geçişe karşılık gelir ve sinyal seviyesindeki değişim, önceki geçişi dikkate alarak sırayla gerçekleşir. "Sıfır" iletirken sinyal değişmez.

NRZI gibi bu kodun önceden kodlanması gerekir. Hızlı Ethernet 100Base-TX'te kullanılır.

Hibrit üçlü kod (İngilizce) Rusça

giriş biti	Önceki devlet çıkışta	çıkış biti
0	+	−
	0	−
	−	0
1	+	0
	0	+
	−	+

4B3T[şablonu kaldır]

Kodlama tablosu:

MMS 43 kodlama tablosu

Giriş	Birikmiş DC ofseti
Giriş	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)

Kod çözme tablosu.

Sinyal dönüştürme

Niceleme hataları ve gürültü.

Düzey niceleme, tek biçimli ve tek biçimli olmayan nicemleme.

Sinyal dönüştürme.

Kanal mesajların kaynağı ile tüketici arasında bir takım teknik araçlar vardır. Teknik cihazlar Kanalın bir parçası olan , mesajların tüketiciye en iyi şekilde ulaşması için tasarlanmıştır - bunun için sinyaller dönüştürülür. Bu tür faydalı sinyal dönüşümleri, daha önce tartışılan modülasyon ve sürekli sinyallerin ayrık olanlara dönüştürülmesidir. Buna göre kanallar duruma göre sınıflandırılır - sürekli ve ayrık.

Bir nesnenin veya sürecin durumu hakkında bilgi taşıyan sinyaller, süreçlerin kendileri sürekli olduğu gibi, doğaları gereği süreklidir. Bu nedenle, bu tür sinyallere analog denir, çünkü temsil ettikleri süreç veya nesne durumlarına benzerler. Alınabilecek değer sayısı analog sinyal, Sonsuza kadar. Buna göre bu sinyallerin iletildiği kanallar da analogdur.

Otomatik telefon santrallerinde, görev genellikle, örneğin bir demiryolu devresinin meşgul veya boş olup olmadığı gibi sınırlı sayıda nesne durumu arasında ayrım yapmaya indirgenir. Bu sayıda durumu iletmek için alınan sinyali bazı referans sinyalleriyle karşılaştırmak yeterlidir. Referans olandan daha fazlaysa, nesne bir durumda, daha az - diğerinde. Nasıl daha fazla sayı nesnenin durumları, daha fazla referans seviyesi olmalıdır.

Öte yandan, tüketicinin nesnenin durumu hakkında zaman içinde sürekli değil, periyodik olarak bilgi alması yeterlidir ve yoklama süresi nesnenin durumundaki değişim hızına bağlıysa, tüketici herhangi bir bilgi kaybı olmayacaktır.

olarak adlandırılan sürekli bir sinyalin dönüşümlerinin bir sonucu olarak nicemleme ve örnekleme elde etmek bir veya başka bir sayı sisteminde sayılar olarak kabul edilen sinyal sayıları. Bu örnekler ayrık sinyallerdir.. Bu sayılar, iletişim hattı üzerinden sürekli olarak iletilen elektrik sinyallerinin kod kombinasyonlarına dönüştürülür. Sabit durum taşıyıcısı olarak kullanıldığında, bir dizi video darbesi elde edilir. Gerekirse, bu dizi bir harmonik salınımı modüle eder ve bir dizi radyo darbesi elde eder.

Kodlama, ayrı sinyallerin bir diziye veya bazı sembollerin kombinasyonuna dönüştürülmesi olarak anlaşılır. Kod sembolü temel sinyaldir , kod noktasına göre başka bir karakterden farklı . Kod özelliklerinin değer sayısına kodun temeli denir - m... Bir kod kombinasyonundaki karakter sayısı NS kodun uzunluğunu belirler. Kodun uzunluğu tüm kombinasyonlar için sabit ise, kod tek tip olarak adlandırılır. Tek tip ikili ( m= 2) kodlar. Tek tip kodlama için maksimum kod kombinasyonu sayısı: n= m n.

Sürekli sinyallerin örneklerle ve örneklerle - bir dizi sembolle temsiline denir. dijital modülasyon... Bunlardan en yaygın olanları darbe kodu modülasyonu(PCM) ve delta modülasyonu(DM).

PCM'yi düşünün. Sıfırdan 15 volta değişen bir aralıkta sürekli bir sinyal iletmemiz gerektiğini varsayalım. 16 seviyeyi transfer etmemizin yeterli olduğuna inanıyoruz, yani. n= 16. Dolayısıyla, eğer m= 2, o zaman n= 4. Kodlarız: 0 V - 0000, 1 V - 0001, 2 V - 0010, 3 V - 0011, vb. Darbeler ve duraklamalar şeklindeki bu sayılar iletişim hattına beslenir, daha sonra alıcıda kodu çözülür ve gerekirse tekrar sürekli bir sinyale dönüştürülür. Sürekli bir sinyalin ayrık bir sinyale dönüştürülmesi, adı verilen cihazlarda gerçekleştirilir. analogdan dijitale dönüştürücüler(ADC), ters dönüşümler - cihazlarda dijitalden analoğa dönüştürme(DAC).

2. Dar bant iletiminde bir bipolar ayrık sinyal kullanılır. Ayrıca, kodlama ağ adaptörü PC dijital verilerinin dijital sinyale iletilmesi doğrudan gerçekleştirilir.

En basit ve en yaygın kullanılanı kodlamadır. sıfıra dönüşsüz yöntem (NRZ - Sıfıra Dönülmez), burada "1" biti pozitif bir voltajla temsil edilir (H - yüksek seviye) ve bit "0" - negatif voltaj (L - düşük seviye). Yani sinyal her zaman sıfır voltajın üstünde veya altındadır, dolayısıyla yöntemin adıdır. Tarif edilen sinyal kodlama yöntemlerinin bir gösterimi Şekil 5.22'de gösterilmektedir.

Hem analog hem de dijital sinyaller için, ardışık bitler çift ise (hem "0" hem de her ikisi "1"), birinin ne zaman bitip diğerinin ne zaman başladığını söylemek zordur. Bu sorunu çözmek için alıcı ve vericinin senkronize olması yani zaman aralıklarının eşit sayılması gerekir.

Bu, senkron pulsları iletmek için ek bir hat ekleyerek (ki bu her zaman mümkün değildir ve pahalıdır) veya özel veri iletim yöntemleri kullanılarak yapılabilir: asenkron veya otomatik ayarlama.

Şekil 5.22 - Sinyal kodlama seçenekleri.

Ağlar üzerinden veri iletim yöntemleri

NS düşük hızlar sinyal iletimi, asenkron iletim yöntemi kullanıldığında, yüksek hızlar otomatik ayarlama yöntemini kullanmak daha verimlidir. Hem verici hem de alıcı aynı frekansta çalışan saat üreteçleriyle donatılmıştır. Ancak kesinlikle senkronize çalışmaları mümkün değildir, bu nedenle periyodik olarak ayarlanmaları gerekir. Periyodik olarak ayarlanması gereken sıradan bir saate benzer.

NS asenkron aktarım jeneratörler, her veri paketinin (veya baytının) iletiminin başlangıcında senkronize edilir ve bu süre zarfında iletim hatalarına neden olacak hiçbir jeneratör uyuşmazlığı olmayacağı varsayılır. Bu durumda, tüm olduğu varsayılır. aynı uzunluktaki paketler(örneğin bir bayt). Alıcı saatinin senkronizasyonu şu şekilde sağlanır:

· Her paketten (bayt) önce, her zaman "0" olan ek bir "başlangıç biti" gönderilir;

· Paketin sonunda, her zaman "1" olan başka bir ek "durdurma biti" gönderilir.

Hiçbir veri aktarılmıyorsa, bağlantı "1" durumundadır (boş durum). İletimin başlangıcı, "1"den "0"a geçişe neden olur, bu da "başlangıç biti"nin başlangıcı anlamına gelir. Bu geçiş, alıcının osilatörünü senkronize etmek için kullanılır. Bu işlemi bir zamanlama şeması ile açıklayalım (Şekil 5.23):

Şekil 5.23 - Asenkron iletim

NS otomatik ayarlı şanzıman- Manchester kodlama yöntemi kullanılır, burada:

· Alıcının saat üreteci, her bitin iletimi ile senkronizedir;

Bu nedenle, gönderebilirsiniz herhangi bir uzunlukta paketler.

Veri sinyalinin senkronizasyonu, her veri bitinin ortasında "H" katmanından "L" katmanına veya tam tersi geçiş sağlanarak sağlanır (Şekil 5.24). Bu geçişler, alıcı saatini senkronize etmek için kullanılır. Veri bitleri kodlanmıştır: "0" - "L" → "H" ve "1" geçişi ile - "H" → "L" geçişi ile

Şekil 5.24 - Otomatik ayarlı aktarım

Herhangi bir bilgi iletilmezse veri hattında geçiş olmaz ve verici ile alıcının saat üreteçleri uyumsuzdur.

Bu tür kodlama ile, geçişler sadece her veri bitinin ortasında değil, aynı değere sahip iki ardışık bit olduğunda bitler arasında da gerçekleşir.

Hat boşta kaldıktan sonra, göndererek elde edilen jeneratörün ön senkronizasyonu gereklidir. sabit bit dizisi(Önsöz ve hazırlık bitleri).

Örneğin, sekiz bitlik bir giriş kullanabilirsiniz: 11111110, burada ilk 7 bit ilk senkronizasyon için kullanılır ve sonuncusu alıcıya girişin sona erdiğini, yani veri bitlerinin takip edeceğini bildirmek için kullanılır.

ders 17

Konu 5.3 Yerel yönetimlerin işleyiş ilkeleri bilgisayar ağları

ders planı

- Temel LAN bileşenleri

- LAN türleri

- Eşler arası ağlar

- Sunucu tabanlı ağlar

- Birleşik ağlar

- Donanım

- Ağ topolojisi kavramı ve temel topolojiler:

Otobüs topolojisi

Yıldız topolojisi

halka topolojisi

birleşik topolojiler

– karşılaştırmalı özellikler topolojiler

- Fiziksel iletim ortamına erişim yöntemleri

Dersin ana kısmı

Temel LAN bileşenleri

PC tabanlı LAN'lar, düşük karmaşıklıkları ve düşük maliyetleri nedeniyle artık yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstrinin, bankacılığın otomasyonunda ve ayrıca dağıtılmış, kontrol ve bilgi referans sistemlerinin oluşturulmasında kullanılırlar. LAN'lar modülerdir.

sunucular, ağ kaynaklarının dağıtımını yönetme işlevlerini yerine getiren donanım ve yazılım sistemleridir. genel erişim;

– iş istasyonları erişim sağlayan bilgisayarlar var mı? ağ kaynakları sunucu tarafından sağlanan;

- F fiziksel veri iletim ortamı ( ağ kablosu) – bunlar koaksiyel ve fiber optik kablolardır, bükülü çiftler teller de kablosuz kanallar iletişim (kızılötesi radyasyon, lazerler, radyo iletimi).

LAN türleri

İki ana LAN türü vardır: eşler arası LAN'lar ve sunucu tabanlı LAN'lar. Aralarındaki farklar, bu ağların farklı yeteneklerini belirledikleri için temel öneme sahiptir.

LAN türünün seçimi şunlara bağlıdır:

· İşletmenin büyüklüğü;

· Gerekli güvenlik seviyesi;

· Ağ trafiğinin hacmi;

· Finansal maliyetler;

· Ağ yönetim desteğinin kullanılabilirlik düzeyi.

Aynı zamanda, ağ yönetiminin görevleri genellikle şunları içerir:

· Kullanıcı çalışması ve veri koruma yönetimi;

· Kaynaklara erişim sağlamak;

· Uygulama ve veri desteği;

· Uygulama yazılımlarının kurulumu ve modernizasyonu.

Eşler arası ağlar

Bu ağlarda tüm bilgisayarlar eşittir: aralarında hiyerarşi yoktur; özel sunucu yok. Tipik olarak, her bilgisayar çalışır ve nasıl iş istasyonu(PC) ve bir sunucu olarak, yani sorumlu bir PC yoktur.

Şekil 5.25 - LAN bileşenleri

tüm ağın yönetimi (Şekil 5.26). Tüm kullanıcılar, bilgisayarlarındaki hangi veri ve kaynakların (kataloglar, yazıcılar, faks modemler) ağ üzerinden herkese açık hale getirileceğine kendileri karar verir.

Çalışma Grubu Ortak bir amaç ve çıkarlarla birleşmiş küçük bir ekiptir. Bu nedenle, eşler arası ağlarda çoğu zaman 10'dan fazla bilgisayar yoktur. Bu ağlar nispeten basittir. Çünkü her bilgisayar hem bilgisayar hem de sunucudur. Daha karmaşık ağlar için güçlü bir merkezi sunucuya veya diğer bileşenlere gerek yoktur.

Eşler arası ağlar genellikle sunucu tabanlı ağlardan daha ucuzdur, ancak daha güçlü ve dolayısıyla daha pahalı PC'ler gerektirir. İçlerindeki ağ yazılımı için performans gereksinimleri ve koruma düzeyi de önemli ölçüde daha düşüktür.

Şekil 5.26 - Eşler arası ağ

Şu işletim sistemlerinde: MS Widows NT for Workstation; MS Widows 95/98, Widows 2000 eşler arası ağlar için yerleşik destek. Bu nedenle, eşler arası bir ağ kurmak için ek bir yazılıma gerek yoktur ve bilgisayarları bağlamak için basit bir kablolama sistemi kullanılır. Eşler arası ağ iletişimi şu durumlarda uygundur:

· Kullanıcı sayısı 10-15 kişiyi geçmez;

· Kullanıcılar kompakt bir şekilde bulunur;

· Veri koruma sorunları kritik değildir;

· Öngörülebilir gelecekte, şirketin genişlemesi ve dolayısıyla ağdaki artış beklenmemektedir.

Eşler arası ağlar küçük firmaların ihtiyaçlarına çok uygun olsa da, kullanımlarının uygun olmadığı durumlar vardır. Bu ağlarda koruma, paylaşılan bir kaynağa (örneğin bir dizin) bir parola ayarlamayı içerir. Eşler arası korumayı merkezi olarak yönetmek zordur çünkü:

- kullanıcı kendisi kurar;

- "Paylaşılan" kaynaklar, yalnızca merkezi sunucuda değil, tüm bilgisayarlarda bulunabilir.

Bu durum tüm ağ için bir tehdittir; ayrıca, kullanıcılar hiçbir şekilde koruma yüklemeyebilir.

Sunucu tabanlı ağlar

10'dan fazla kullanıcı bağlıysa, eşler arası ağ iyi performans göstermeyebilir. Bu nedenle, çoğu ağ özel sunucular kullanır (Şekil 5.27). Vurgulanan bu tür sunucular, yalnızca sunucu olarak işlev gören (bir PC veya istemcinin işlevleri hariç) olarak adlandırılır. Ağ istemcilerinden gelen isteklerin hızlı işlenmesi ve dosya ve dizinlerin korunmasının yönetilmesi için özel olarak optimize edilmiştir.

Şekil 5.27 - Sunucu tabanlı ağ yapısı

Ağın boyutu ve ağ trafiğinin hacmi arttıkça sunucu sayısı da artmalıdır. Görevleri birden çok sunucuya yaymak, her görevin en fazla verimi almasını sağlar etkili yol mümkün olan her şeyden.

Sunucuların gerçekleştirdiği görev yelpazesi çeşitli ve karmaşıktır. Kullanıcıların artan ihtiyaçlarını karşılamak için LAN sunucuları uzmanlaşmıştır. Yani, örneğin, içinde işletim sistemi Windows NT Sunucusu var çeşitli türleri sunucular (Şekil 5.15):

– Dosya sunucuları ve baskı sunucuları... Dosyalara ve yazıcılara kullanıcı erişimini kontrol ederler. Başka bir deyişle, dosya sunucusu dosya ve veri depolamak içindir;

- ile birlikte Uygulama sunucuları(veritabanı sunucusu, WEB sunucusu dahil ) ... İstemci-sunucu uygulamalarının (programlarının) uygulama bölümleri üzerlerinde yürütülür. Bu sunucular, bir dosya sunucusuyla çalışırken dosya sunucularından temel olarak farklıdır. istenen dosya veya tüm veriler istekte bulunan PC'ye kopyalanır ve uygulama sunucusu ile çalışırken PC'ye yalnızca isteğin sonuçları gönderilir;

– posta sunucuları - kontrol iletimi e-postalar ağ kullanıcıları arasında;

- F balta sunucuları- bir veya daha fazla faks modem aracılığıyla gelen ve giden faks mesajlarının akışını kontrol etmek;

- NS iletişim sunucuları- veri akışını kontrol etmek ve posta mesajları bu LAN ile diğer ağlar veya uzak kullanıcılar arasında modem ve telefon hattı aracılığıyla. Ayrıca internete erişim sağlarlar;

- ile birlikte dizin hizmetleri sunucusu- ağdaki bilgileri aramak, depolamak ve korumak için tasarlanmıştır.

Windows NT Server, bilgisayarları, güvenlik sistemi kullanıcılara herhangi bir ağ kaynağına farklı erişim hakları veren mantıksal etki alanı gruplarında birleştirir.

Şekil 5.28. - LAN'daki sunucu türleri

Ayrıca, sunucuların her biri hem ayrı bir bilgisayarda hem de küçük boyutlu bir LAN'da uygulanabilir, bir bilgisayarda başka bir sunucuyla birleştirilebilir. Kuzey ve OS tek bir birim olarak çalışır. Bir işletim sistemi olmadan, en güçlü sunucu bile bir donanım yığınıdır. İşletim sistemi, sunucunun donanım kaynaklarının potansiyelini gerçekleştirmenize olanak tanır.

1.1 TEMEL KAVRAMLAR

kodlama- ayrık mesaj öğelerinin bir dizi kod sembolüne dönüştürülmesi. Ters dönüşüm - kod çözme.

Bu işlemleri otomatik olarak yapan cihazlar buna göre isimlendirilir. kodlayıcı ve kod çözücü. kodek- kodlayıcı ve kod çözücüyü birleştiren bir cihaz.

kod- kodlamanın gerçekleştirildiği algoritma (kural).

Kod kombinasyonu (kelime)- ayrı bir mesajın bir unsuruna karşılık gelen bir dizi kod sembolü.

kod alfabesi- tüm kod sembolleri seti.

Temel kodm- kod alfabesindeki karakter sayısı. m = 2 ise kod çağrılır ikili, m> 2 - çok konumlu (ikili olmayan).

Deşarj- kod kelimesinin önemli konumu.

Kodun bitliği (değeri)n - kod kombinasyonundaki karakter sayısı. n = const ise, kod çağrılır üniforma, n ≠ sabit - düzensiz.

Tek tip ikili dosyalar için kodlayıcılar ve kod çözücüler yapmak daha kolaydır.

1.2 AYRI MESAJ SİSTEMİ

Şekil 1.1 - Ayrık mesaj iletim sisteminin blok şeması.

Kaynak ayrı bir mesaj verir. Sürekli olandan ayrı bir mesaj oluşturmak için zaman ve seviye örneklemesi kullanılır.

Kaynak kodlaması (veri sıkıştırma), bilgilerin depolanması ve iletilmesinin teknik maliyetlerini azaltmak için kullanılır.

Bilgiye yetkisiz erişimi engellemek için kriptografik kodlama (şifreleme) kullanılmaktadır.

Kanal kodlaması (hata düzeltme kodlaması), gürültülü bir kanal üzerinden bilgi iletiminin güvenilirliğini artırmak için kullanılır.

1.3 VERİ SIKIŞTIRMA

Sıkıştırma mümkündür çünkü kaynağın çıkışındaki veriler fazla ve/veya ayırt edilemeyen bilgiler içeriyor.

Kötü ayırt edilebilir bilgi- alıcısını etkilemeyen bilgiler. Bu bilgiler kullanılarak kısaltılır veya kaldırılır. kayıplı sıkıştırma... Bu durumda, ilk bilginin entropisi azalır. Kayıplı sıkıştırma, dijital görüntüleri ve sayısallaştırılmış sesi sıkıştırmak için kullanılır.

Kayıplı sıkıştırma teknikleri:

Modeli kullanma - model parametrelerinin seçimi ve parametrelerden sadece birinin transferi;

Tahmin - sonraki bir elemanın tahmini ve hata değerinin iletimi;

Diferansiyel kodlama, bir öncekiyle karşılaştırıldığında, değişikliklerin sonraki bir öğeye iletilmesidir.

gereksiz bilgi- Konu hakkında bilgi katmayan bilgiler. Kullanılarak fazlalık azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir kayıpsız sıkıştırma (verimli kodlama)... Bu durumda, verilerin entropisi değişmeden kalır. Veri iletim sistemlerinde kayıpsız sıkıştırma kullanılmaktadır.

Kayıpsız sıkıştırma algoritmalarında kullanılan teknikler:

Sıra uzunluğu kodlaması - tekrarlanan öğelerin sayısının iletilmesi;

Sözlük kodlaması - tekrarlamak yerine daha önce iletilen dizilere bağlantılar kullanmak;

Düzensiz kodlama - Daha olası karakterlere daha kısa kod sözcükleri atanır.

1.4 SÖZLÜĞÜN KODLANMASI

Semboller arasındaki bağımlılığın neden olduğu fazlalığı azaltmanıza olanak tanır. Bir sözlüğü kodlama fikri, sık sık meydana gelen karakter dizilerini, özel olarak oluşturulmuş bir tabloda (sözlük) saklanan kalıplara referanslarla değiştirmektir. Bu yaklaşım, İsrailli araştırmacılar Ziv ve Lempel'in çalışmalarında açıklanan LZ algoritmasına dayanmaktadır.

1.5 EKSİK KODLAMA

Karakterlerin eşit olmayan olasılığının neden olduğu fazlalığı azaltır. Tekdüze olmayan kodlamanın ardındaki fikir, sık rastlanan karakterler için kısa kod sözcükleri ve nadiren ortaya çıkanlar için uzun kod sözcükleri kullanmaktır. Bu yaklaşım Shannon-Fano ve Huffman algoritmalarına dayanmaktadır.

Shannon-Fano ve Huffman kodları ön eklidir. önek kodu- daha kısa bir kelimenin başka bir uzun kelimenin başlangıcı (ön eki) olmaması özelliğine sahip bir kod. Böyle bir kod her zaman benzersiz bir şekilde çözülür. Bunun tersi doğru değil.

Shannon-Fano kodu aşağıdaki gibi inşa edilmiştir. Kaynak sembolleri, oluşma olasılıklarının (sıklıklarının) azalan sırasına göre yazılır. Daha sonra bu semboller üst ve alt olmak üzere iki kısma ayrılır, böylece bu kısımların toplam olasılıkları mümkün olduğunca aynı olur. Üst kısımdaki semboller için, kod kelimesinin ilk karakteri olarak 1, alt kısım için 0 kullanılır, daha sonra bu kısımların her biri tekrar yarıya bölünür ve kod kelimesinin ikinci karakteri yazılır. İşlem, alınan parçaların her biri bir sembol içerene kadar tekrarlanır.

Örnek 1.1:

Tablo 1.1 - Shannon-Fano kodunun yapısı.

	olasılık	Bölme adımları

Shannon-Fano algoritması her zaman en küçük ortalama kod sözcüğü uzunluğuna sahip açık bir kodun oluşturulmasına yol açmaz. Huffman algoritması belirtilen eksikliklerden arındırılmıştır.

Huffman kodu aşağıdaki gibi inşa edilmiştir. Kaynak sembolleri, oluşma olasılıklarının (frekanslarının) azalan sırasına göre düzenlenir. En son iki sembol, toplam olasılığın atfedildiği bir yardımcıda birleştirilir. Ortaya çıkan semboller yine azalan olasılık sırasına göre düzenlenir ve son ikisi birleştirilir. İşlem 1 olasılıkla tek bir yardımcı sembol olana kadar devam eder. Kod kombinasyonlarını bulmak için bir kod ağacı oluşturulur. Olasılık 1'e karşılık gelen noktadan iki kol yönlendirilir. Şubeye daha az - 0 olmak üzere 1 sembolü atanır. Bu dallanma, her sembolün olasılığına ulaşılana kadar devam eder. Kod ağacında gezinme yukarıdan aşağıya, her sembol için bir kod kombinasyonu yazın.

Örnek 1.2:

Tablo 1.2 - Huffman kodunun yapısı.