Obsah

IN-POS 7. Technologie přenosu dat

Zadání

Vypracování

Signály, digitální a analogové vysílání

Defekty signálů

Přenos dat

Přímé kódování

  • 1 = kladná hodnota amplitudy
  • 0 = nulová hodnota amplitudy
  • ➖ žádná samosynchrovatelnost

NRZ

NRZ-L
  • 1 = záporná
  • 0 = kladná
  • ➖ žádná samosynchronizovatelnost

NRZ-I

  • 1 = změna polarizace apmplitudy
  • 0 = žádná změna
  • ➖ řeší jen posloupnost 1, neřeší posloupnost 0

Manchester

  • Každý bit kódován 2 prvky signálu.
  • ➕ plná samosynchronizovatelnost

4B/5B

  • Substituce originálních 4-bitových bloků speciálním 5-bitovými vzorky.
    • nejvýše tři 0 za sebou
  • Vlastní převod s využitím NRZ-I.
  • ➕ Uměle zavedená redundance pro zabezpečení synchronizace.
  • ➕ Včetně možnosti detekce chyb.

Přenosové médium

(páteře, stovky Gbps), atp.

Multiplexing

Technika sdı́lenı́ dostupné přenosové kapacity přenosového média souběžnými komunikacemi.
  • Cı́lem je efektivnějšı́ využitı́ média.
  • Uplatněn zejména u optických vláken a bezdrátů.

Frequency-Division Multiplexing (FDM)

  • každý přenášený signál je modulován samostatným nosným signálem s unikátnı́ nosnou frekvencı́
  • modulované nosné signály se kombinujı́ do nového signálu, který se

přenášı́ spojem

Wave-Division Multiplexing (WDM)

  • varianta FDM pro optické signály (optická vlákna)
  • použitı́ vı́ce světelných paprsků na různých frekvencı́ch
  • každá barva světla (vlnová délka, frekvence) reprezentuje 1 kanál

Time-Division Multiplexing (TDM)

  • v libovolném okamžiku kanál využı́vá výhradně jeden vysı́lajı́cı́ (po jistou dobu)
  • vysoká propustnost i při mnoha vysı́lajı́cı́ch
  • nutnost preciznı́ synchronizace vysı́lače a přijı́mače

Řízení datového spoje

Chybové řízení

Error Detection, Automatic Request for Retransmission (ARQ)

  • detekce chyby a zajištěnı́ opakovánı́ přenosu
  • vhodné pro málo chybujı́cı́ přenosová média

Forward Error Correction (FEC)

  • detekce chyb a snaha o jejich korekci (s využitı́m redundance dat)
  • vhodné pro často chybujı́cı́ přenosová média či média s velkou latencı́
  • např. Hammingův kód

Řı́zenı́ přı́stupu k médiu (MAC)

Aloha

  • stanice vysı́lá kdykoliv má připravený rámec
  • kolize detekovány nepřijetı́m potvrzenı́ o přijetı́ v definovaném časovém intervalu
  • po kolizi náhodnou dobu vyčká a zkusı́ vysı́lat znovu
  • ➖ neefektivnı́

CSMA/CD

  • upravená Aloha – stanice vysı́lá jen když zjistı́ klid v médiu
  • současně na médiu naslouchá pro detekci přı́padné kolize
    • (CD = Collision Detection)
  • aplikace v klasickém LAN Ethernetu; nepoužitelné v nevoděném médiu

CSMA/CA

  • obcházenı́ kolizı́
  • použitelné v nevoděném médiu

Sítě na L2

bus

  • relativně jednoduše instalovatelná
  • koliznı́ doména tvořena všemi připojenými stanicemi
  • CSMA/CD jako protokol řı́zenı́ přı́stupu k médiu
  • náchylná k defektům (výpadek kabelu = výpadek celé sı́tě)

ring

  • všechny zprávy putujı́ v jednom směru
  • koliznı́ doména tvořena všemi připojenými stanicemi
  • právo vysı́lat určuje metoda peška
  • velmi náchylná k defektům (výpadek kabelu/zařı́zenı́ = výpadek celé sı́tě)

star

  • centrálnı́ propojovacı́ bod (hub, bridge, switch)
  • hůře instalovatelná
  • koliznı́ doména v závislosti na propojovacı́m bodu
    • hub – operuje na L1 – koliznı́ doména tvořena všemi připojenými stanicemi
    • bridge, switch – operujı́ na L2 – koliznı́ doména vždy tvořena pouze dvěma sousedı́cı́mi stanicemi
  • nepřı́liš náchylná k defektům (výpadek kabelu = výpadek pouze daného zařı́zenı́)

Budování L2 sítí

Distribuovaný Spanning Tree Algorithm

  • cı́l algoritmu: nepoužı́vat některé porty můstků (zabránit cyklům)
  • každý můstek posı́lá periodické zprávy:
    • <vlastnı́ adresa, adresa kořenového můstku, vzdálenost od kořene>
  • když dostane zprávu od souseda, upravı́ definici nejlepšı́ cesty
    • preferuje kořen s menšı́ adresou
    • preferuje menšı́ vzdálenosti
    • při stejných vzdálenostech preferuje nižšı́ adresu
  • mechanismus:
    • volba kořenového vrcholu stromu (nejnižšı́ adresa)
    • postupný růst stromu – nejkratšı́ vzdálenost od kořene (preference majı́ uzly s nižšı́ adresou, pokud existuje vı́ce možnostı́)
    • nalezené nejlepšı́ cesty definujı́ aktivnı́ porty můstků
    • všechny ostatnı́ porty vypnout
  1. fáze výběru kořenového můstku
    1. po zapnutı́ všechny můstky prohlásı́, že jsou kořenem (Root Bridge)
    2. každý z nich zašle konfiguračnı́ informaci na všechny porty
    3. na základě těchto informacı́ je zvolen kořenový můstek s nejnižšı́ ID
  2. fáze výběru kořenových portů
    1. každý můstek si za svůj kořenový port (Root Port) zvolı́ ten s nejnižšı́ cenou cesty k Root Bridge
    2. majı́-li dva porty stejnou cenu, je zvolen ten s nižšı́m Port ID (druhý se vypne (stane se non-designated) pro vyloučenı́ smyček)
  3. fáze výběru aktivnı́ch/neaktivnı́ch portů
    1. Root Bridge nastavı́ všechny svoje porty jako aktivnı́ (Designated)
    2. na všech spojı́ch, na kterých nejsou Root Porty, si přepı́nače vyměňujı́ informace a zjišťujı́, kdo z nich má nižšı́ Bridge ID. Ten potom nastavı́ svůj port jako aktivnı́, druhý s vyššı́m Bridge ID svůj port vypne.

Zdroje