Режимы передачи данных
Для передачи цифровых данных по каналам связи используются специальные двоичные коды. Коды эти стандартизованы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) — Международной организации по стандартизации (МОС) или CCITT (по-французски Comite Consultatie International Telegraphique et Telefonique) – Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ). Сейчас последняя организация имеет название ITU-T (International Telecommunication Union – Technical Standard Sector) – Международный Союз Электросвязи, Сектор Технических стандартов телекоммуникаций (МСЭ-Т). В узком смысле под термином кодирование понимают переход от одной формы представления информации к другой форме, в частности к двоичной форме. При таком способе кодирования любая информация представляется в виде последовательности двоичных символов (0 и 1). Устройство, выполняющее операцию кодирования, называют кодирующим или кодером. При двоичном кодировании букв, цифр, знаков (например, математических операций), так как набор этих символов намного больше двух, каждому символу соответствует некоторая последовательность двоичных цифр (бит), которую называют кодовой комбинацией или просто кодом. Например, русский алфавит из 32 букв можно закодировать последовательность из пяти двоичных цифр. Кодом часто называют и само правило, описывающее отображение одного набора знаков в другой набор знаков (например, двоичный). Объем алфавита (набора) символов, используемых при кодировании, называют основанием кода. Например, если набор символов двоичный, то такой код имеет основание 2 и называется двоичным. Таким кодом является азбука Морзе, 7-разрядный код ASCII и т.п. Число символов в кодовой комбинации называют длиной кода, значностью или разрядностью. Если значность всех кодовых комбинаций одинакова, то код называется равномерным. Код Морзе неравномерный, 7-разрядный код ASCII – равномерный. Обратную операцию перевода кодовых комбинаций в знаки исходного сообщения называют декодированием. Техническая ее реализация осуществляется декодирующим устройством или декодером. Совокупность кодирующего и декодирующего устройств образует подсистему, называемую кодеком. Наиболее распространенным двоичным кодом является код ASCII (American Standard Code for Information Interchange), принятый для кодирования информации практически во всем мире (отечественный аналог — код КОИ-7), однако есть и другие виды кодирования, например, одношаговые, помехоустойчивые коды и т.д., но об этом в другой теме. Чрезвычайно важным разделом кодирования (который называется физическим или сигнальным кодированием – signal encoding) является способ представления двоичных цифр (0 и 1) в виде электрических или оптических сигналов, распространяющихся по линиям связи. Существуют несколько способов сигнального кодирования двоичных цифр:
- потенциальный (potencial coding) способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю другой (рис. 2.1). Разность величин верхнего и нижнего уровня может быть различной.
Существуют большое количество разновидностей потенциального способа, например биполярное кодирование, при котором используют положительное, отрицательное и нулевое значение напряжения, На рис.2.2. приведена биполярная схема кодирования AMI (Alternate Mark Inversion), где все нулевые биты представляются значением 0 v, а единичные – чередующимися положительными и отрицательными значениями.;
- импульсный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности
Эти способы используются для кодирования данных при передаче как внутри компьютера, так и при передаче в компьютерных сетях. Однако линии связи во втором случае существенно отличаются по своим электрическим характеристикам от тех, которые существуют внутри компьютера. Главное отличие внешних линий связи от внутренних состоит в их гораздо большей протяженности, а также в том, что они проходят вне экранированного корпуса по пространствам, зачастую подверженным воздействию сильных электромагнитных помех. Все это приводит к существенно большим искажениям прямоугольных импульсов (например, «заваливанию» фронтов), чем внутри компьютера. Поэтому при передаче данных внутри и вне компьютера не всегда можно использовать одни и те же скорости и способы кодирования. В частности потенциальное или импульсное кодирование применяется только на каналах высокого качества и на небольшие расстояния (до 1000 м), т.е. в ЛВС, а в случае, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы, в вычислительных сетях применяют специфический способ сигнального кодирования (никогда не используемого внутри компьютера) – модуляцию с использованием гармонического (синусоидального) переносчика, той частоты, которую хорошо передает имеющаяся линия связи. Информация на выходе компьютера 
а) Информация на выходе компьютера 
б) Рис.2.1. Потенциальные способы сигнального кодирования а) – классический, б) — биполярный AMI Обычно модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналоговые телефонные линии, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому не очень подходят для непосредственной передачи импульсов.
1.4. Режимы передачи данных
Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник.
Передатчик — устройство, являющееся источником данных.
Приемник — устройство, принимающее данные. Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.
Сообщение — цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи. Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.
Средства передачи — физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.
Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы и специальные каналы для передачи цифровой информации. Применяются также радиоканалы и каналы спутниковой связи.
Особняком в этом отношении стоят ЛВС, где в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.
Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.
Симплексный режим — передача данных только в одном направлении.
Примером симплексного режима передачи (рис. 5) является система, в которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях симплексная передача практически не используется.
Полудуплексный режим — попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами (рис. 6).
Яркий пример работы в полудуплексном режиме — разведчик, передающий в Центр информацию, а затем принимающий инструкции из Центра.
Дуплексный режим — одновременные передача и прием сообщений.
Дуплексный режим (рис. 7) является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи. Пример дуплексного режима — телефонный разговор.
Рис. 5. Симплексный режим передачи
Рис. 6. Полудуплексный режим передачи
Рис. 7. Дуплексный режим передачи
1.5. Коды передачи данных
Для передачи информации по каналам связи используются специальные коды. Коды эти стандартизованы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) — Международной организации по стандартизации (МОС) или Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ).
Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCII, принятый для обмена информацией практически во всем мире (отечественный аналог — код КОИ-7).
Следует обратить внимание еще на один способ связи между ЭВМ, когда ЭВМ объединены в комплекс с помощью интерфейсного кабеля и с помощью двухпроводной линии связи.
Интерфейсный кабель — это набор проводов, по которым передаются сигналы от одного устройства компьютера к другому. Чтобы обеспечить быстродействие, для каждого сигнала выделен отдельный провод. Сигналы передаются в определенной последовательности и в определенных комбинациях друг с другом.
Для передачи кодовой комбинации используется столько линий, сколько битов эта комбинация содержит. Каждый бит передается по отдельному проводу. Это параллельная передача или передача параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается при организации локальных МВК, для внутренних связей ЭВМ и для небольших расстояний между абонентами сети. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание физической передающей среды и обладает плохой помехозащищенностью. В вычислительных сетях передача параллельными кодами не используется.
Для передачи кодовой комбинации по двухпроводной линии группа битов передается по одному проводу бит за битом. Это передача информации последовательным кодом. Она, вполне естественно, медленнее, так как требует преобразования данных в параллельный код для дальнейшей обработки в ЭВМ, но экономически более выгодна для передачи сообщений на большие расстояния.