Уплотнение сигнала и выделение уплотненного сигнала

Современные средства передачи информации часто бывают многоканальными, т.е. предназначенными для передачи нескольких сигналов. Различают два подхода к организации многоканальных средств передачи:

· структурный, когда сигналы разделяются пространственно, т.е. каждый сигнал передается по своей линии связи:

· виртуальный, когда все сигналы передаются по общей линии связи путем уплотнения, или мультиплексирования, сигналов на передающей стороне и их последующего разделения на принимающей стороне.

Очевидно, более привлекательным является второй подход, обеспечивающий использование одного ресурса (линии связи) несколькими задачами.

Рассмотрим основные методы уплотнения и выделения сигнала:

1) частотный. Для уплотненияразличным сигналам назначаются непересекающиеся участки частотной шкалы. Например, для передачи двух сигналов используются сигналы-носители с разными частотами (показаны на рис. 17.12 жирной и обыкновенной линией).

U(t)

Рис. 17.12. Сигналы-носители при частотном уплотнении

Тогда в простейшем случае возможны амплитудный и фазовый методы модуляции для собственно передачи дискретного сигнала. Для выделения нужного сигнала на приемной стороне полученный уплотненный сигнал разделяется частотными фильтрами, что позволяет «направить» разночастотные сигналы-носители разным получателям.

2) временной. Для уплотненияразные сигналы передаются только в определенные отрезки времени, например, для одного получателя сигнал передается от 6 часов утра до полудня, для другого – с полудня до 18 часов и т.д. Для синхронизации сигналов на передающей и принимающей стороне устанавливаются распределители, отсчитывающие время, отведенное под каждый сигнал, – это и есть выделениесигнала при данном методе.

3) кодовый. Для уплотнениякаждому сигналу присваивается адрес получателя, указываемый специальным кодом. При выделениисигнала на принимающей стороне декодирующее устройство направляет сигналы согласно их адресам. Например, дискретный сигнал 0110₂из примеров 17.1 – 17.7 при таком методе уплотнения и двух возможных получателях с адресами 0 и 1 при пересылке его первому адресату будет иметь вид 00110₂, а при пересылке второму – 10110₂, где старший разряд – код адреса получателя сигнала.

Компьютерные сети

Если источником и получателем сообщения являются компьютеры, то такая система передачи информации формирует компьютерную сеть.

Компьютерные сети обладают следующими возможностями, что делает их привлекательными для пользователей:

1) обеспечивают параллельную обработку данных несколькими ЭВМ;

2) поддерживают распределенные базы информации, когда данные, требуемые для решения прикладных задач, а также программы обработки этих данных распределяются по сети, разгружая ресурсы отдельных компьютеров и приближаясь к тем точкам сети, где они наиболее актуальны;

3) обеспечивают возможность специализации отдельных ЭВМ для решения определенных задач;

4) автоматизируют обмен информацией и программами между компьютерами сети;

5) вычислительные мощности и средства передачи информации резервируются на случай выхода из строя отдельных из них;

6) обеспечивают перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;

7) повышают уровень загрузки отдельных компьютеров и дорогостоящего оборудования.

Выполним фасетную классификацию компьютерных сетей (далее – просто сетей), сведя ее в табл. 17.1 (заголовки столбцов таблицы – признаки классификации, данные в графах – их значения).

Рассмотрим отдельные классификационные признаки и их значения.

Информационные сети обеспечивают лишь обмен информацией любого рода; вычислительные сети решают задачи обработки данных, сопровождаемые обменом данными и программами между компьютерами сети; информационно-вычислительныесовмещают обе функции.

Таблица 17.1

Функциональное назначение	Способы размещения информации в сети	Степень территориальной рассредоточенности	Тип используемых ЭВМ	Метод передачи данных	Топология
Информационные	С централизованным хранением данных и программ	Глобальные	Однородные	С коммутацией каналов	Радиальная
Вычислительные	С распределенным хранением данных и программ	Региональные	Неоднородные	С коммутацией сообщений	Кольцевая
Информационно-вычислительные	Локальные	С коммутацией пакетов	Многосвязная
Иерархическая
Общая шина

Централизованноехранение данных и программ предполагает использование одного, наиболее мощного компьютера для хранения информации. Этот компьютер называется сервером – server (англ.) - в отличие от остальных ЭВМ сети, называемых рабочими станциями – workstations (англ.). При распределенномхранении информация распределяется по компьютерам сети.

Глобальные(WAN – Wide Area Network) сети охватывают территорию одной или нескольких стран, а также континентов. Расстояние между узлами сети достигает тысяч километров. Региональные (MAN – Metropolian Area Network) соответствуют городу, району. Узлы сети отдалены на десятки и сотни километров. Локальные(LAN – Local Area Network) распространяются в рамках одного здания, их элементы удалены максимально на несколько километров.

В состав однородныхсетей входят компьютеры одного типа, неоднородныесети такого ограничения не имеют.

Топология сетей

Этот классификационный признак определяет схемы соединения компьютеров в сети.

Радиальнаятопология представлена на рис. 17.13 (УК – устройство коммутации –техническое устройство, возможно, компьютер, для сопряжения каналов связи). Используется в учрежденческих системах управления с централизованным хранением информации, которое выполняет УК (в этом случае в его роли выступает ЭВМ). Эта топология не надежна, так как выход из строя УК разрушает всю сеть. Кроме того, она характеризуется значительным потреблением кабеля, что повышает ее стоимость.

ЭВМ ЭВМ

УК

ЭВМ ЭВМ

Рис. 17.13. Схема радиальной топологии (УК – устройство коммутации)

Кольцеваятопология (рис. 17.14) обеспечивает передачу информации по кольцу только в одном направлении, что уменьшает надежность сети. Для повышения надежности при неисправности кабеля вводят дополнительное кольцо, что приводит к удорожанию сети.

УК

ЭВМ ЭВМ

Рис. 17.14 Схема кольцевой топологии

Многосвязнаятопология (рис. 17.15) наиболее сложная и дорогая, применяется очень редко для обеспечения высокой скорости и надежности.

УК

ЭВМ ЭВМ

Рис. 17.15. Схема многосвязной топологии

Топология типа общая шина (рис. 17.16) использует в качестве обслуживающего устройства одну из ЭВМ, которая обеспечивает централизованный доступ к общей информации и ресурсам. Эта топология характеризуется низкой стоимостью, высокой гибкостью и скоростью передачи данных.

УК

ЭВМ ЭВМ ЭВМ

Рис. 17.16. Схема топологии «общая шина»

Иерархическаятопология (рис. 17.17) образуется с помощью нескольких топологий типа «общая шина»: они объединяются в дерево с корнем в виде ЭВМ, где размещаются самые важные компоненты сети. Эта топология используется в сложных системах с десятками и сотнями пользователей.

ЭВМ

УК