Способы передачи информации

Процессы передачи или приема информации в вычислительных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т.е. один из процессов может начаться только после того, как получит данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными.

Процессы, в которых нет такой привязки, называются асинхронными.

При передаче информации по каналам связи сети используют так называемые информационные пакеты, которые включают:

Преамбулу - набор синхронизирующих битов, которые дают возможность принимающей стороне приготовиться к приему;

адресную часть, в которую записываются адреса передатчика и приемника,

служебную - вспомогательную часть,

информационную зону, в которой записывается передаваемая информация,

контрольную сумму, с помощью которой проверяется правильность приема пакета.

 

Рисунок Вид сетевого информационного пакета

 

Такой пакет информации называется Сетевым информационным пакетом.

Размер каждого поля в пакете варьируется в зависимости от параметров сети.

Например: адресное поле, длиной 3 бита позволяет адресовать только к 8-ми различным устройствам, а адресное поле в 16 бит – к 2 – 16 устройствам. Чем больше размер информационной зоны, тем лучше соотношение объема полезной и служебной информации в пакете. Однако при большом уровне помех в сети, предпочтительнее короткие информационные поля, т.к. снижается вероятность искажения информации.

При синхронной передаче информация передается блоками, которые обрамляются специальными управляющими символами. Синхронная передача – высокоскоростная и почти безошибочная. Она используется для обмена сообщениями между ЭВМ в вычислительных сетях. Синхронная передача требует дорогостоящего оборудования.

При асинхронной передаче данные передаются в канал связи как последовательность битов, из которой при приеме необходимо выделить байты для последующей их обработки. Для этого каждый байт ограничивается стартовым и стоповым битами, которые и позволяют произвести выделение их из потока передачи. Асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования и отвечает требованиям организации диалога в вычислительной сети при взаимодействии ЭВМ

Аппаратные средства сетей

Для создания сети необходима соответствующая аппаратура и линия (канал) связи. В частности на каждом компьютере сети должен быть установлен сетевой адаптер.

Сетевой адаптер (сетевая карта) запрограммирован на выполнение части базовых функций, связанных с передачей данных

Сетевой адаптер взаимодействует с процессором при помощи своих входов, которые идентифицируются с портами компьютера. Управляется сетевой адаптер командами, поступающими в порты, и далее сам формирует управляющие сообщения, передаваемые по каналам связи, например запросы к серверу. Сетевой адаптер принимает все сообщения, передаваемые по присоединенному каналу связи, и отбирает из них только те, которые адресованы данному компьютеру. Полученное сообщение хранится в буфере сетевого адаптера до тех пор, пока процессор не даст команду принять это сообщение. Если сообщение должно быть послано сетевым адаптером, оно ожидает своей очереди в специальном буфере до тех пор, пока не образуется перерыв в передаче данных по сети, после чего сообщение отправляется по каналу связи. Сетевой адаптер обеспечивает также проверку правильности передачи сообщения по сети и в случае неудачи повторяет сообщение.

Сетевой адаптер вставляется в слот расширения на материнской плате компьютера. Имеются материнские платы со встроенным сетевым адаптером. Сетевые адаптеры различаются производительностью (скоростью передачи данных) и соответственно стоимостью. Например, для сети с числом ПК до 50 обычно применяются недорогие адаптеры класса Ethernet.

В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных в которых является радиоканал. В подобных сетях компьютеры устанавливаются на небольших расстояниях друг от друга: в пределах одного или нескольких соседних помещений.

Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие – преобразовать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство – модем.

Модем – устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.

Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является канал связи, для организации которого используются:

· Сетевые кабели (обычно в пределах одного здания);

· Радиореле (беспроводная);

· Оптико-волоконные или телефонные кабели (в пределах города, региона);

· Спутниковая связь (в пределах стран, континентов, мира).

 

При построении ряда вычислительных сетей стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний.

Для выполнения функций коммутации используются специальные устройства – концентраторы.

Концентратор (HUB – хаб) – устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения. Коммутация – соединение.

Концентратор обеспечивает централизованное подключение и отключение компьютеров от сети. Он позволяет сохранять работоспособность сети при отключении или выходе из строя отдельных систем. Преимущества концентратора начинаются сказываться с ростом числа систем, включенных в сеть. (Симонович 2007 стр. 252)

Для увеличения протяженности сети используются специальные устройства – повторители. Повторитель (Repeater – репитор) – устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние. Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальные повторители позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м, а дистанционные – до 2000 м. (Макарова, 232)

Повторитель также используется, если требуется продублировать сигнал более чем в трех экземплярах, его необходимо одновременно усилить.

Используемые в сетях каналы связи могут иметь самые различные физические характеристики. Кабель для связи может быть узко- и широкочастотным: по узкочастотному кабелю может идти только один сигнал (одна частота), в широкочастотном - разные частоты служат для одновременной передачи нескольких сигналов. Широкополосная передача позволяет совмещать в одном канале передачу цифровых данных, изображения и звука, что является необходимым требованием современных мультимедиа. По оптоволоконному кабелю идет одновременно очень много сигналов, не мешающих друг другу.

Если передача по каналу связи может идти только в одном направлении, то такая связь называется симплексной.

Полудуплексный канал связи разрешает передачу в любом направлении, но в каждый момент времени в каком-либо одном.

Дуплексная связь – это постоянная передача в двух направлениях

(Макарова, стр. 211) Если все абоненты компьютерной сети ведут передачу данных по каналу на одной частоте, такой канал называется узкополосным (пропускает одну частоту). Узкополосный способ позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченном расстоянии (1000 M). В тоже время этот способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными – до 10 Мбит/с. Подавляющее большинство ЛВС использует узкополосную передачу.

Если каждый абонент работает на своей собственной частоте по одному каналу, то такой канал называется широкополосным (пропускает много частот). Использование широкополосных каналов позволяет экономить на их количестве, но усложняет процесс управления обменом данными.

Аналоговый способ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот.