Передача и прием данных (или, в более широком смысле, передача данных или цифровая связь ) - это передача и прием данных ( цифровой поток битов или оцифрованный аналоговый сигнал [1] ) по двухточечной или двухточечной связи. канал связи . Примерами таких каналов являются медные провода , оптические волокна , каналы беспроводной связи, носители информации и компьютерные шины . Данные представлены в видеэлектромагнитный сигнал , такой как электрическое напряжение , радиоволна , микроволновый или инфракрасный сигнал.
Аналоговая или аналоговая передача - это метод передачи голоса, данных, изображения, сигнала или видеоинформации с использованием непрерывного сигнала, который изменяется по амплитуде, фазе или некоторому другому свойству пропорционально параметрам переменной. Сообщения представлены либо последовательностью импульсов с помощью линейного кода ( передача в основной полосе частот ), либо ограниченным набором непрерывно изменяющихся форм сигналов ( передача с полосой пропускания ) с использованием метода цифровой модуляции . Модуляция полосы пропускания и соответствующая демодуляция (также известная как обнаружение) выполняется модемным оборудованием. Согласно наиболее распространенному определению цифрового сигнала, как сигналы основной полосы частот, так и сигналы полосы пропускания, представляющие потоки битов, рассматриваются как цифровая передача, в то время как альтернативное определение рассматривает только сигнал основной полосы частот как цифровой, а передачу цифровых данных в полосе пропускания как форму цифро-аналогового преобразования .
Передаваемые данные могут быть цифровыми сообщениями, исходящими из источника данных, например компьютера или клавиатуры. Это также может быть аналоговый сигнал, такой как телефонный звонок или видеосигнал, оцифрованный в битовый поток, например, с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) или более совершенного кодирования источника ( аналого-цифровое преобразование и сжатие данных. ) схемы. Это исходное кодирование и декодирование выполняется с помощью оборудования кодека .
[ править ]
Схожее содержание имеют курсы и учебники в области передачи данных [1], а также цифровой передачи [2] [3] и цифровой связи [4] [5] .
Цифровая передача или передача данных традиционно относится к телекоммуникациям и электротехнике . Основные принципы передачи данных также могут быть охвачены в рамках темы передачи данных в области информатики или компьютерной инженерии , которая также включает компьютерные сетевые приложения и сетевые протоколы , например маршрутизацию, коммутацию и межпроцессное взаимодействие . Хотя протокол управления передачей (TCP) включает в себя передачу, TCP и другие протоколы транспортного уровня рассматриваются в компьютерных сетях, но не обсуждаются в учебниках или курсах по передаче данных.
Термин « телепередача» включает в себя как аналоговую, так и цифровую связь. В большинстве учебников термин аналоговая передача относится только к передаче сигнала аналогового сообщения (без оцифровки) посредством аналогового сигнала, либо как немодулированный сигнал основной полосы частот, либо как сигнал полосы пропускания с использованием метода аналоговой модуляции, такого как AM или FM . Он также может включать в себя аналоговые по сравнению с аналоговыми импульсными модулированными сигналами основной полосы частот, такими как широтно-импульсная модуляция. В нескольких книгах, относящихся к традиции компьютерных сетей, «аналоговая передача» также относится к передаче битовых потоков в полосе пропускания с использованием методов цифровой модуляции, таких как FSK., PSK и ASK . Обратите внимание, что эти методы описаны в учебниках, например, под названием «цифровая передача» или «передача данных». [1]
Теоретические аспекты передачи данных покрыты теории информации и теории кодирования .
Уровни протокола и подтемы [ править ]
| Модель OSI по слоям |
|---|
Курсы и учебники в области передачи данных обычно рассматривают следующие уровни и темы протоколов модели OSI :
- Уровень 1, физический уровень :
- Кодирование каналов, включая
- Схемы цифровой модуляции
- Схемы кодирования строк
- Коды прямого исправления ошибок (FEC)
- Битовая синхронизация
- Мультиплексирование
- Выравнивание
- Модели каналов
- Кодирование каналов, включая
- Уровень 2, уровень канала передачи данных :
- Схемы доступа к каналу , управление доступом к среде (MAC)
- Связь в пакетном режиме и кадровая синхронизация
- Обнаружение ошибок и автоматический запрос на повторение (ARQ)
- Управление потоком
- Уровень 6, уровень представления :
- Кодирование источников (оцифровка и сжатие данных) и теория информации.
- Криптография (может происходить на любом уровне)
Также часто приходится иметь дело с межуровневым дизайном этих трех уровней. [6]
Приложения и история [ править ]
Данные (в основном, но не исключительно информационные ) отправляются не электронными средствами (например, оптическими , акустическими , механическими ) с момента появления связи . Данные аналогового сигнала отправляются в электронном виде с момента появления телефона . Однако первыми приложениями электромагнитной передачи данных в наше время были телеграфия (1809 г.) и телетайпы (1906 г.), которые являются цифровыми сигналами . Фундаментальные теоретические работы по передаче данных и теории информации Гарри Найквиста , Ральфа Хартли ,Клод Шеннон и другие в начале 20-го века работали с этими приложениями.
Передача данных используется в компьютерах на компьютерных шинах и для связи с периферийным оборудованием через параллельные и последовательные порты, такие как RS-232 (1969), FireWire (1995) и USB (1996). Принципы передачи данных также используются в носителях для обнаружения и исправления ошибок с 1951 года.
Передача данных используется в компьютерном сетевом оборудовании, таком как модемы (1940), адаптеры локальных сетей (LAN) (1964), повторители , концентраторы повторителей , микроволновые каналы , точки доступа к беспроводной сети (1997) и т. Д.
В телефонных сетях цифровая связь используется для передачи множества телефонных вызовов по одному и тому же медному или оптоволоконному кабелю с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), то есть дискретизации и оцифровки, в сочетании с мультиплексированием с временным разделением (TDM) (1962). Телефонные станции стали цифровыми и управляются программным обеспечением, что облегчает предоставление многих дополнительных услуг. Например, первая телефонная станция AX была представлена в 1976 году. С конца 1980-х годов цифровая связь с конечным пользователем стала возможной с использованием услуг цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN). С конца 1990-х годов такие технологии широкополосного доступа, как ADSL , кабельные модемы ,Оптоволокно до здания (FTTB) и оптоволокно до дома (FTTH) получили широкое распространение в небольших офисах и домах. Текущая тенденция заключается в замене традиционных телекоммуникационных услуг связью в пакетном режиме, такой как IP-телефония и IPTV .
Передача аналоговых сигналов в цифровом виде позволяет расширить возможности обработки сигналов. Способность обрабатывать коммуникационный сигнал означает, что ошибки, вызванные случайными процессами, могут быть обнаружены и исправлены. Цифровые сигналы также могут быть дискретизированы вместо непрерывного контроля. Мультиплексирования нескольких цифровых сигналов значительно проще мультиплексирование аналоговых сигналов.
Благодаря всем этим преимуществам, а также благодаря тому, что последние достижения в области широкополосных каналов связи и твердотельной электроники позволили ученым полностью реализовать эти преимущества, цифровая связь быстро выросла. Цифровая связь быстро вытесняет аналоговую из-за огромного спроса на передачу компьютерных данных и способности цифровой связи делать это.
Цифровая революция также привела к появлению множества цифровых телекоммуникационных приложений, в которых применяются принципы передачи данных. Примерами являются сотовая телефония второго поколения (1991 г.) и позже , видеоконференцсвязь , цифровое телевидение (1998 г.), цифровое радио (1999 г.), телеметрия и т. Д.
Передача данных, цифровая передача или цифровая связь - это физическая передача данных (цифровой битовый поток или оцифрованный аналоговый сигнал [1]) по каналу связи точка-точка или точка-множество точек. Примерами таких каналов являются медные провода, оптические волокна, каналы беспроводной связи, носители информации и компьютерные шины. Данные представлены в виде электромагнитного сигнала, такого как электрическое напряжение, радиоволна, микроволновая печь или инфракрасный сигнал.
В то время как аналоговая передача - это передача непрерывно изменяющегося аналогового сигнала по аналоговому каналу, цифровая связь - это передача дискретных сообщений по цифровому или аналоговому каналу. Сообщения представлены либо последовательностью импульсов с помощью линейного кода (передача в основной полосе частот), либо ограниченным набором непрерывно изменяющихся форм волны (передача с полосой пропускания) с использованием метода цифровой модуляции. Модуляция полосы пропускания и соответствующая демодуляция (также известная как обнаружение) выполняется модемным оборудованием. Согласно наиболее распространенному определению цифрового сигнала, как сигналы основной полосы частот, так и сигналы полосы пропускания, представляющие потоки битов, рассматриваются как цифровая передача, в то время как альтернативное определение рассматривает только сигнал основной полосы частот как цифровой,и передача цифровых данных в полосе пропускания как форма цифро-аналогового преобразования.
Передаваемые данные могут быть цифровыми сообщениями, исходящими из источника данных, например компьютера или клавиатуры. Это также может быть аналоговый сигнал, такой как телефонный звонок или видеосигнал, оцифрованный в битовый поток, например, с использованием кодовой модуляции (ИКМ) или более совершенных схем кодирования источника (аналого-цифровое преобразование и сжатие данных). . Это исходное кодирование и декодирование выполняется с помощью оборудования кодека.
Последовательная и параллельная передача [ править ]
В области телекоммуникаций, последовательная передача представляет собой последовательные передачи из сигнальных элементов из группы , представляющей символ или другой объект из данных . Цифровая последовательная передача - это биты, которые отправляются последовательно по одному проводу, частоте или оптическому тракту. Поскольку для этого требуется меньше обработки сигнала и меньше шансов на ошибку, чем при параллельной передаче, скорость передачи каждого отдельного пути может быть выше. Его можно использовать на больших расстояниях, так как по нему можно легко послать контрольную цифру или бит четности .
В телекоммуникациях параллельная передача - это одновременная передача сигнальных элементов символа или другого объекта данных. В цифровомсвязи, параллельная передача - это одновременная передача связанных элементов сигнала по двум или более отдельным путям. Используется несколько электрических проводов, которые могут передавать несколько битов одновременно, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем может быть достигнута при последовательной передаче. Этот метод используется внутри компьютера, например, для внутренних шин, а иногда и снаружи для таких вещей, как принтеры. Основная проблема заключается в "перекосе", потому что провода при параллельной передаче данных имеют немного разные свойства (не намеренно), поэтому некоторые биты могут прибыть раньше других, что может испортить сообщение. Бит четности может помочь уменьшить это. Тем не менее, параллельная передача данных по электрическим проводам менее надежна на большие расстояния, потому что искаженные передачи гораздо более вероятны.
Каналы связи [ править ]
Некоторые типы каналов связи включают:
- Схема передачи данных
- Полнодуплексный
- Полудуплекс
- Многоканальный :
- Автобусная сеть
- Ячеистая сеть
- Кольцевая сеть
- Звездная сеть
- Беспроводная сеть
- Точка-точка
- Симплекс
Асинхронная и синхронная передача данных [ править ]
Асинхронная последовательная связь использует стартовые и стоповые биты для обозначения начала и конца передачи. [7] Этот метод передачи используется, когда данные отправляются с перерывами, а не сплошным потоком.
Синхронная передача синхронизирует скорости передачи как на приемном, так и на отправляющем концах передачи с использованием тактовых сигналов. Часы могут быть отдельным сигналом или встроены в данные. Затем между двумя узлами передается непрерывный поток данных . Из-за отсутствия стартовых и стоповых битов скорость передачи данных более эффективна.
См. Также [ править ]
- Компьютерная сеть
- Коммуникация
- Теория информации
- СМИ (коммуникация)
- Сетевая безопасность
- Передача данных от узла к узлу
- Коммутация пакетов
- Обработка сигналов
- Телекоммуникации
- Передача (значения)
Ссылки [ править ]
- ^ a b c А. П. Кларк, "Принципы передачи цифровых данных", опубликованный Wiley, 1983 г.
- ^ Дэвид Р. Смит, "Цифровые системы передачи", Kluwer International Publishers, 2003, ISBN 1-4020-7587-1 . См. Оглавление .
- ^ Серджио Бенедетто, Эцио Бильери, «Принципы цифровой передачи: с беспроводными приложениями», Springer 2008, ISBN 0-306-45753-9 , ISBN 978-0-306-45753-1 . См. Оглавление
- ^ Саймон Хайкин, "Digital Communications", John Wiley & Sons, 1988. ISBN 978-0-471-62947-4 . См. Оглавление .
- ^ Джон Проакис, «Цифровые коммуникации», 4-е издание, McGraw-Hill, 2000. ISBN 0-07-232111-3 . См. Оглавление .
- ^ F. Foukalas et al., "Предложения межуровневого проектирования для беспроводных мобильных сетей: обзор и таксономия"
- ^ «Что такое асинхронная передача? - Определение из Техопедии» . Techopedia.com . Проверено 8 декабря 2017 .
