6. Режимы передачи данных в сетях, их характеристика.
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.
Режим передачи. Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.
Примером симплексного режима передачи 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.
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 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.
Симплексный режим — передача данных только в одном направлении.
Примером симплексного режима передачи 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.
Дуплексный режим — одновременные передача и прием сообщений.
Симплексный режим 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.
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.
Режимы передачи данных в сетях
Механизм передачи данных или информации между двумя связанными устройствами, соединенными по сети, называется режимом передачи.
- Режим передачи также называется режимом связи.
- Он указывает направление потока сигнала между двумя связанными устройствами.
- Шины и сети предназначены для обеспечения связи между отдельными устройствами, связанными по сети.
Категории режимов транзакций
Существует три категории режимов передачи:
Симплексный режим
В этом типе режима передачи связь является однонаправленной, то есть данные могут передаваться только в одном направлении. Это означает, что вы не можете отправить сообщение обратно отправителю, как на улице с односторонним движением.
Из этих двух устройств только одно может отправлять или передавать по каналу связи, а другое-только принимать данные.
Симплексную дуплексную передачу можно увидеть между компьютером и клавиатурой. Телевизионное вещание, телевидение и пульт дистанционного управления также являются примерами симплексной дуплексной передачи.
Другой пример симплексной передачи включает в себя акустическую систему. Диктор говорит в микрофон, и голос передается через усилитель, а затем на динамики.
Преимущество Симплексного режима
В этом режиме станция может использовать всю пропускную способность канала связи, поэтому одновременно может передаваться больше данных.
Недостаток Симплексного режима
В основном коммуникации требуют двустороннего обмена данными, но это однонаправленный обмен, поэтому здесь нет связи между устройствами.
Полудуплексный Режим
В полудуплексном режиме каждая станция может также передавать и принимать данные.
Поток сообщений может идти в обоих направлениях, но не одновременно.
Вся пропускная способность канала связи используется в одном направлении за один раз.
В полудуплексном режиме отправитель отправляет данные и ожидает их подтверждения, а если есть какая-либо ошибка, то получатель может потребовать от него повторной передачи этих данных. Благодаря этому возможно обнаружение ошибок.
Примером полудуплексного режима является рация. В рации с одной стороны говорят в микрофон устройства, а с другой-кто-то слушает. После паузы другой говорит, и первое лицо слушает.
Это как однополосная дорога с двунаправленным движением. Пока машины едут в одном направлении, машины, идущие в другую сторону, должны ждать.
Преимущество Полудуплексного режима
В полудуплексном режиме вся пропускная способность канала берется на себя любым из двух устройств, передающих одновременно.
Недостаток Полудуплексного режима
Это вызывает задержку в отправке данных в нужное время, так как когда одно устройство отправляет данные, то другое должно ждать отправки данных.
Полный Дуплексный Режим
В полнодуплексном режиме связь является двунаправленной, то есть поток данных идет в обоих направлениях одновременно.
С обоих концов прием и передача данных возможны одновременно.
Полнодуплексный режим имеет два физически отдельных пути передачи, один из которых предназначен для движения трафика в одном направлении, а другой-для движения трафика в противоположном направлении.
Это один из самых быстрых способов связи между устройствами.
По телефонной линии два человека общаются друг с другом, оба могут говорить и слушать друг друга одновременно, это полнодуплексная передача.
Другой пример — улица с двусторонним движением, движение по которой осуществляется одновременно в обоих направлениях.
Преимущество Полнодуплексного режима
Обе станции могут отправлять и получать данные одновременно, поэтому емкость канала может быть разделена.
Недостаток Полнодуплексного режима
Полоса пропускания канала связи делится на две части, если между устройствами нет выделенного пути.