Форматы последовательной передачи данных по линиям

Существуют два способа передачи данных (слова) информации по линиям данных:

1) Параллельный. При этом по параллельным проводникам (по шине) одновременно пересылаются все биты;

2) Последовательный. При этом используется одна или несколько линий связи, но биты слова пересылаются поочередно, начиная, например, с его младшего разряда.

Преимуществом параллельной передачи является, в первую очередь, более высокая скорость передачи данных (при прочих равных условиях) данные передаются быстрее во столько раз, сколько разрядов в слове.

Недостатком является ограниченная длина – 1-2 м. Это, в первую очередь, связано с наличием электрической емкости между проводниками.

Подавляющее большинство реально используемых каналов связи в МПС имеют последовательную передачу с возможностью передачи от десятков метров до сотен километров и более.

Режимы последовательной передачи данных:

- синхронный

- асинхронный.

При синхронной передаче каждый информационный бит сопровождается сигналом синхронизации по отдельной линии, информирующим приемник о наличии на линии информационного бита.

При асинхронной передаче данных также требуется наличие сигнала синхронизации, но он передается по той же линии, что и информационный поток.

Существует общепринятый стандартный формат асинхронной передачи данных, который содержит:

- стартовый бит;

- n пересылаемых бит информации (7 или 8 бит);

- бит контроля четности или нечетности (может отсутствовать);

- стоповые биты (1 или 2).

Существует мнемоническая запись асинхронного формата, например, 8N1 (8 бит данных, отсутствует бит контроля четности, 1 стоповый бит).

Когда данные не посылаются, на линии сохраняется уровень сигнала, соответствующий логической 1.

Рисунок 17 - Формат асинхронной последовательной передачи данных

Методы передачи на канальном уровне

Прежде чем послать данные в канал связи, посылающий узел данных разбивает их на небольшие блоки, называемые пакетами данных. На узле–получателе пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида.

В составе любого пакета должна присутствовать следующая информация:

- данные или информация, предназначенная для передачи по сети;

- адрес, указывающий место назначения пакета. Каждый узел сети имеет адрес. Кроме того, адрес имеет и приложение. Адрес приложения необходим для того, чтобы идентифицировать, какому именно приложению принадлежит пакет;

- управляющие коды – это информация, которая описывает размер и тип пакета. Управляющие коды включают в себя также коды проверки ошибок и другую информацию.

Существует три принципиально различные схемы коммутации в вычислительных сетях:

- коммутация каналов;

- коммутация пакетов;

- коммутация сообщений.

Кодирование информации

Любое событие или явление может быть выражено по-разному, разными способами, разным алфавитом. Чтобы информацию более точно и экономно передать по каналам связи, ее надо соответственно закодировать.

Кодирование - преобразование дискретной информации, представленной в виде первичного алфавита, в последовательность кодов.

Декодирование – это операция, обратная кодированию.

Традиционно для кодирования одного символа русского о(английского) алфавита используется 1 или 2 байта информации.

Способы кодирования: шифрование, сжатие, защита от шума.

Общая схема передачи информации через канал связи содержит следующие этапы:

1) Кодирование исходной информации от передатчика, включающее в себя шифрование, сжатие, помехозащитное кодирование;

2) Непосредственно передача через физическую среду;

3) Декодирование информации, обратное процессу кодирования, и передача в приемник информации, эквивалентной исходной.

Рисунок 19 - Общая схема передачи информации

В процессе хранения данных и передачи информации по сетям связи неизбежно возникают ошибки. Контроль целостности данных и исправление ошибок – важные задачи при передаче данных.

В системах связи возможны несколько стратегий борьбы с ошибками:

· обнаружение ошибок в блоках данных и автоматический запрос повторной передачи поврежденных блоков;

· обнаружение ошибок в блоках данных и отбрасывание поврежденных блоков, такой подход иногда применяется в системах потокового мультимедиа, где важна минимальная задержка передачи и нет времени на повторную передачу;

· исправление ошибок (англ. forward error correction) применяется на физическом уровне.