Уровень представления данных
¤ Имеет дело с формой представления информации прикладного уровня, не меняя её содержимого (перекодировка, шифрование/дешифрование данных)
¤ Примеры: ASCII; SSL (Secure Socket Layer)
¤ Единица данных – Сообщение (message)
Сеансовый уровень
¤ Обеспечивает управление взаимодействием:
§ фиксирует, какая сторона является активной;
§ предоставляет средства синхронизации, выставления контрольных точек;
¤ Как правило, на практике интегрирован с прикладным уровнем (реализуется в протоколах прикладного уровня)
¤ Единица данных – Сообщение (message)
Транспортный уровень
¤ Обеспечивает приложениям (или верхним уровням стека – прикладному и сеансовому) передачу данных с требуемой степенью надёжности, где критерии надёжности:
§ срочность
§ возможность восстановления прерванной связи
§ возможность исправления ошибок передачи
¤ Примеры протоколов: TCP, UDP, SPX
¤ Единица данных – дейтаграмма/блок данных (datagram)
Сетевой уровень
¤ Служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, в т.ч. использующих различные протоколы нижних уровней, межсетевой адресации и маршрутизации пакетов данных.
¤ Примеры: IP, IPX
¤ Единица данных – пакет (packet)
Канальный уровень
¤ Функции канального уровня:
§ разделение среды передачи
§ формирование и пересылка последовательностей бит (кадров) от отправителя к адресату (по LAN или WAN);
§ контроль ошибок передачи (опционально)
¤ Примеры: Ethernet, Token ring; PPP, HDLC
¤ Единица данных – кадр (frame)
Физический уровень
¤ Служит для передачи бит данных по физическим каналам связи (кабели, радиоволны и т.д.)
¤ Определяет:
§ характеристики сред передачи (пропускная способность, полоса пропускания, активное/волновое сопротивление и т.д.)
§ характеристики электрических сигналов (крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения и тока, тип кодирования, скорость передачи)
§ разъемы контактов кабелей
¤ Примеры: 10Base-T, 1000Base-FX
¤ Единица данных – бит (bit)
3. Физические среды передачи данных
Линия(канал) связисостоит в общем случае из физической среды, по которой передаются информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры.
Физическая среда передачи данных (medium) – кабель, земная атмосфера или космическое пространство, через которые распространяются информационные сигналы.
Передача информации – колебания электромагнитного поля различной частоты:
электрический ток/напряжение;
радиосигналы;
световые сигналы.
Характеристики линий связи
¤ Полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого данная ЛС может передавать сигнал без существенного искажения [Гц]
¤ Битовая скорость– максимальная скорость передачи данных [бит/с] (зависит не только от физических характеристик канала, но и от используемого протокола канального уровня)
¤ Помехозащищённость – устойчивость канала к искажению передаваемых данных вследствие затухания и/или электромагнитных наводок
Витая пара
Витая пара (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или
несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим
числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между
собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба
провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних
источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.
Оптическое волокно
Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло,
пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного
внутреннего отражения.
Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической
связи, позволяющей передавать информацию на большие расстояния с более высокой
скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи.
¤ Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Мода – это одна из возможных траекторий распространения света в волокне (одно из возможных решений уравнения Максвелла).
Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 9 микрон.
Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины,
который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в
североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по
многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под
своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из
прямоугольного превращается в колоколоподобный.
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель (от лат. co — совместно и axis — ось, то есть «соосный»),
также известный как коаксиал (от англ. coaxial), — электрический кабель, состоящий из
расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи
высокочастотных сигналов.
4. Способы кодирования данных
Кодирование
потенциальное
(без возврата к нулю)
импульсное
(с возвратом к нулю)
улучшенное потенциальное
Модуляция
a. амплитудная (AM – amplitude modulation)
b. частотная (FM – frequency modulation)
c. фазовая (PM – phase modulation)
Потенциальное кодирование
n Достоинства
n Простая реализация
n распознаваемость ошибок
n малое затухание сигналов
n низкая частота (1/2 битовой скорости)
n Недостатки
n отсутствие самосинхронизации
n появление постоянной составляющей при передаче длинной последовательности нулей/единиц
Импульсное кодирование
Значимым является не уровень сигнала в течение такта, а его изменение за такт
Достоинства:
¤ самосинхронизация
¤ отсутствие постоянной составляющей
Недостатки:
¤ высокая частота (сопоставима с битовой скоростью)
Скремблирование – модификация исходной кодовой последовательности путём побитового вычисления результирующего кода на основании соответствующих бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода (например, для подавления постоянной составляющей)
Достоинства:
¤ низкая частота (1/2 битовой скорости)
¤ самосинхронизация
¤ без постоянной составляющей
Недостатки:
¤ более сложное оборудование
Манчестерский код