อุปกรณ์ที่สลับช่องทางการสื่อสารหลายช่องเรียกว่าฮับ XXXII

การสลับวงจรและแพ็คเก็ต - เป็นวิธีการในการแก้ปัญหาทั่วไปของการสลับข้อมูลในเทคโนโลยีเครือข่ายใด ๆ โซลูชันทางเทคนิคที่ซับซ้อนของงานการสลับทั่วไปทั้งหมดประกอบด้วยปัญหาเฉพาะของเครือข่ายการส่งข้อมูล

โดยปัญหาพิเศษของเครือข่ายข้อมูลได้แก่

กำหนดกระแสน้ำและเส้นทางที่เหมาะสม
พารามิเตอร์การกำหนดค่าเส้นทางการตรึง และตารางของอุปกรณ์เครือข่าย
กระแสการรับรู้และการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอินเทอร์เฟซอุปกรณ์เดียว
สตรีมมัลติเพล็กซ์/ดีมัลติเพล็กซ์
สื่อแยก

ในบรรดาแนวทางที่เป็นไปได้หลายประการในการแก้ปัญหาทั่วไปของการสลับเครือข่ายสมาชิกจะจัดสรรสองวิธีพื้นฐานซึ่งรวมถึงการสลับช่องสัญญาณและการสลับแพ็กเก็ต เทคนิคการสวิตชิ่งแต่ละแบบมีการประยุกต์ใช้แบบดั้งเดิม เช่น เครือข่ายโทรศัพท์ยังคงถูกสร้างและสร้างโดยใช้เทคโนโลยีสวิตซ์วงจร เครือข่ายคอมพิวเตอร์ และส่วนใหญ่ใช้เทคนิคการสวิตชิ่งแพ็กเก็ต

ดังนั้น เนื่องจากการไหลของข้อมูลในเครือข่ายสวิตช์วงจรจึงเป็นข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนระหว่างสมาชิกคู่หนึ่ง ดังนั้น คุณลักษณะกระแสทั่วโลกจึงเป็นที่อยู่คู่หนึ่ง (หมายเลขโทรศัพท์) ที่สมาชิกสื่อสารระหว่างกัน คุณลักษณะหนึ่งของเครือข่ายแบบสลับวงจรคือแนวคิดของช่องสัญญาณเบื้องต้น

ช่องประถม

ช่องธาตุ (หรือช่อง)- เป็นคุณลักษณะทางเทคนิคพื้นฐานของวงจรสวิตช์เครือข่าย ซึ่งได้รับการแก้ไขภายในค่าปริมาณงานเครือข่ายที่กำหนด ทุกลิงค์ในเครือข่ายสวิตช์วงจรมีความจุของช่องสัญญาณพื้นฐานหลายช่องที่นำมาใช้สำหรับเครือข่ายประเภทนี้

ในระบบโทรศัพท์แบบดั้งเดิม ค่าของความเร็วช่องสัญญาณเบื้องต้นจะเท่ากับ 64 กิโลบิต/วินาที ซึ่งเพียงพอสำหรับเสียงดิจิตอลคุณภาพสูง

สำหรับเสียงคุณภาพสูง ให้ใช้ความถี่ของการสั่นของเสียง แอมพลิจูด quantization 8000 Hz (เวลาสุ่มตัวอย่าง 125 มิลลิวินาที) เพื่อแสดงการวัดแอมพลิจูดมักใช้รหัส 8 บิตซึ่งทำให้การไล่ระดับโทนเสียง 256 (ตามค่าการสุ่มตัวอย่าง)

ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้แบนด์วิธในการส่งสัญญาณเสียงหนึ่งช่องสัญญาณ 64 kbit/s:

8000 x 8 = 64000 บิต/วินาที หรือ 64 กิโลบิต/วินาที

ช่องเสียงดังกล่าวเรียกว่าช่องสัญญาณพื้นฐาน เครือข่ายโทรศัพท์ดิจิตอล. คุณลักษณะของเครือข่ายสวิตช์วงจรคือแบนด์วิธของแต่ละลิงก์จะต้องเท่ากับจำนวนช่องสัญญาณพื้นฐานจำนวนเต็ม

ช่องคอมโพสิต

การสื่อสารที่สร้างขึ้นโดยการสลับ (การเชื่อมต่อ) ของช่องสัญญาณเบื้องต้น เรียกว่า ก ช่องคอมโพสิต

ช่องคอมโพสิต

คุณสมบัติของช่องคอมโพสิต:

ช่องคอมโพสิตตลอดความยาวประกอบด้วยช่องสัญญาณพื้นฐานจำนวนเท่ากัน
ช่องสัญญาณคอมโพสิตมีแบนด์วิธคงที่และคงที่ตลอดความยาว
ช่องคอมโพสิตถูกสร้างขึ้นชั่วคราวสำหรับช่วงเวลาของสมาชิกสองคน;
ในเซสชั่น ช่องพื้นฐานทั้งหมดที่รวมอยู่ในช่องคอมโพสิตจะเข้าสู่การใช้งานเฉพาะของผู้สมัครสมาชิกซึ่งช่องคอมโพสิตได้ถูกสร้างขึ้น
ในระหว่างช่วงการสื่อสารในสมาชิกสามารถส่งข้อมูลเครือข่ายได้ไม่เกินความจุช่องสัญญาณของคอมโพสิต
ข้อมูลที่ได้รับในช่องสัญญาณคอมโพสิต ผู้สมัครสมาชิกที่ถูกเรียกนั้นรับประกันว่าจะถูกส่งโดยไม่ล่าช้า สูญเสีย และในอัตราเดียวกัน (อัตราต้นทาง) โดยไม่คำนึงว่าขณะนี้จะมีการเชื่อมต่อเครือข่ายอื่นอยู่หรือไม่
หลังจากสิ้นสุดเซสชัน ช่องพื้นฐานที่รวมอยู่ในช่องสัญญาณคอมโพสิตที่เกี่ยวข้อง ได้รับการประกาศให้เป็นอิสระ และส่งคืนไปยังกลุ่มทรัพยากรที่จัดสรรเพื่อใช้โดยผู้ใช้รายอื่น

การเชื่อมต่อถูกปฏิเสธ

คำขอเชื่อมต่อไม่สำเร็จเสมอไป

หากเส้นทางระหว่างการโทรและสมาชิกที่ถูกเรียกไม่มีช่องฟรีหรือโหนดพื้นฐานที่เรียกว่าไม่ว่าง ความผิดปกติจะเกิดขึ้นในการตั้งค่าการเชื่อมต่อ

ข้อดีของการสลับวงจร

เทคโนโลยีการสลับวงจรมีวัตถุประสงค์เพื่อลดเหตุการณ์อุบัติเหตุในเครือข่ายให้เหลือน้อยที่สุด เช่น เทคโนโลยี เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนที่อาจเกิดขึ้นได้ การทำงานส่วนใหญ่ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลจึงได้รับการดำเนินการล่วงหน้า แม้กระทั่งก่อนที่จะเริ่มการถ่ายโอนข้อมูลก็ตาม ประการแรก สำหรับที่อยู่ที่กำหนด ความพร้อมใช้งานของช่องทางพื้นฐานที่จำเป็นตลอดทางตั้งแต่ผู้ส่งถึงผู้รับ แต่ในกรณีของการระเบิด วิธีการนี้ไม่ได้ผล เนื่องจาก 80% ของช่องเวลาอาจไม่ได้ใช้งาน

การสลับแพ็คเก็ต

หลักการที่สำคัญที่สุดของเครือข่ายที่มีการส่งข้อมูลแบบสลับแพ็กเก็ตจะถูกส่งผ่านเครือข่ายในรูปแบบของโครงสร้างที่แยกจากข้อมูลส่วนอื่น ๆ ที่เรียกว่าแพ็กเก็ต แต่ละแพ็กเก็ตมีส่วนหัวซึ่งประกอบด้วยที่อยู่ปลายทาง และข้อมูลสนับสนุนอื่นๆ (ความยาวของช่องข้อมูล เช็คซัม และอื่นๆ) ใช้สำหรับการจัดส่งไปยังผู้รับพัสดุ

การมีที่อยู่ในแต่ละแพ็กเก็ตเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีการสลับแพ็กเก็ต เนื่องจากแต่ละแพ็กเก็ตสามารถประมวลผลได้อย่างอิสระจากแพ็กเก็ตสวิตช์อื่นที่ประกอบเป็นการรับส่งข้อมูลเครือข่าย นอกเหนือจากชื่อในแพ็คเกจแล้วอาจมีช่องเพิ่มเติมอีกหนึ่งช่องให้วางไว้ที่ท้ายแพ็คเกจและเรียกว่าตัวอย่าง โดยปกติแล้วในตัวอย่างจะมีการตรวจสอบผลรวมซึ่งช่วยให้คุณตรวจสอบว่าข้อมูลได้รับความเสียหายระหว่างการส่งผ่านเครือข่ายหรือไม่

การแบ่งพาร์ติชั่นข้อมูลออกเป็นแพ็กเก็ต

การแบ่งพาร์ติชันข้อมูลออกเป็นแพ็กเก็ตเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน โหนดผู้ส่งแบบลูกโซ่จะสร้างข้อมูลการส่งข้อมูลซึ่งแบ่งออกเป็นส่วนเท่าๆ กัน หลังจากนั้นจะเกิดการก่อตัวของแพ็คเกจโดยการเพิ่มค่าใช้จ่ายส่วนหัว และขั้นตอนสุดท้ายจะรวบรวมแพ็กเก็ตเป็นข้อความต้นฉบับไปยังโหนดปลายทาง

การแบ่งพาร์ติชั่นข้อมูลออกเป็นแพ็กเก็ต

การถ่ายโอนข้อมูลผ่านเครือข่ายเป็นแพ็กเก็ต

เครือข่ายการส่งแพ็คเก็ต

เช่นเดียวกับในเครือข่ายสวิตช์วงจร เครือข่ายสวิตช์แพ็กเก็ต สำหรับแต่ละสตรีมจะถูกกำหนดเส้นทางด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติในตารางที่เก็บไว้สำหรับสวิตช์สับเปลี่ยน แพ็กเก็ตที่เข้าสู่สวิตช์จะถูกประมวลผลและส่งไปตามเส้นทางเฉพาะ

ความไม่แน่นอนและการเคลื่อนย้ายข้อมูลแบบอะซิงโครนัสในเครือข่ายแบบแพ็กเก็ตสวิตช์ทำให้เกิดความต้องการพิเศษบนสวิตช์ในเครือข่ายดังกล่าว

ข้อแตกต่างหลักระหว่างแพ็กเก็ตสวิตช์ของสวิตช์ในเครือข่ายที่สลับวงจรก็คือ มีหน่วยความจำบัฟเฟอร์ภายในสำหรับจัดเก็บแพ็กเก็ตชั่วคราว บัฟเฟอร์สวิตช์จำเป็นต้องปรับอัตราข้อมูลในลิงก์การสื่อสารที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซให้สอดคล้องกัน ตลอดจนปรับอัตราแพ็กเก็ตที่มาถึงให้สอดคล้องกับความเร็วในการเปลี่ยน

วิธีการโอนแพ็คเกจ

สวิตช์สามารถทำงานได้โดยใช้หนึ่งในสามวิธีในการโปรโมตแพ็คเกจ:

การส่งเดตาแกรม
ถ่ายโอนไปยังการสร้างการเชื่อมต่อแบบลอจิคัล
ถ่ายโอนไปยังการจัดตั้งช่องทางเสมือน

การส่งเดตาแกรม

การถ่ายโอนเดตาแกรมวิธีการส่งเสริมแพ็กเก็ตที่แยกจากกัน ขั้นตอนการประมวลผลแพ็คเก็ตจะถูกกำหนดโดยค่าของพารามิเตอร์ที่มีอยู่และสถานะปัจจุบันของเครือข่ายเท่านั้น และทุกเครือข่ายแพ็กเก็ตเดียวถือเป็นการถ่ายโอนหน่วยที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ - ดาตาแกรม

ภาพประกอบหลักการแพ็กเก็ตดาตาแกรม

ถ่ายโอนไปยังการสร้างการเชื่อมต่อแบบลอจิคัล

ขั้นตอนการประสานกันของโหนดปลายทั้งสองของเครือข่ายของพารามิเตอร์บางตัวของกระบวนการแลกเปลี่ยนแพ็กเก็ตเรียกว่าการสร้างการเชื่อมต่อแบบลอจิคัล ตัวเลือกที่เจรจาโดยโหนดโต้ตอบทั้งสอง เรียกว่าพารามิเตอร์การเชื่อมต่อแบบลอจิคัล

ช่องเสมือนจริง

เส้นทางคงที่ที่บุล่วงหน้าเพียงเส้นทางเดียวที่เชื่อมต่อโหนดปลายกับเครือข่ายที่เปลี่ยนแพ็กเก็ต เรียกว่าช่องทางเสมือน (วงจรเสมือนหรือช่องทางเสมือน) มีการวางช่องทางเสมือนเพื่อการไหลของข้อมูลอย่างยั่งยืน เพื่อแยกกระแสข้อมูลของกระแสการรับส่งข้อมูลทั้งหมดของแต่ละแพ็กเก็ตจะถูกทำเครื่องหมายด้วยป้ายชนิดพิเศษ - ฉลาก เช่นเดียวกับการสร้างการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบลอจิคัล ช่องทางเสมือนจะเริ่มต้นด้วยปะเก็นจากโหนดต้นทางซึ่งเป็นแพ็คเกจพิเศษ - คำขอการเชื่อมต่อ

เครือข่ายการสลับตารางโดยใช้แชนเนลเสมือนแตกต่างจากตารางการสลับในเครือข่ายดาตาแกรม ประกอบด้วยรายการผ่านช่องทางเสมือนของสวิตช์เท่านั้น และไม่ใช่ที่อยู่ปลายทางที่เป็นไปได้ทั้งหมด เช่นเดียวกับในเครือข่ายที่มีการถ่ายโอนอัลกอริธึมดาตาแกรม

เปรียบเทียบวงจรสวิตช์และแพ็กเก็ต

การสลับช่อง	การสลับแพ็คเก็ต
คุณต้องสร้างการเชื่อมต่อก่อน	ไม่มีขั้นตอนของการสร้างการเชื่อมต่อ (วิธีดาตาแกรม)
จำเป็นต้องใช้ตำแหน่งเมื่อสร้างการเชื่อมต่อเท่านั้น	ที่อยู่และข้อมูลบริการอื่น ๆ จะถูกส่งไปพร้อมกับแต่ละแพ็กเก็ต
เครือข่ายอาจปฏิเสธการเชื่อมต่อกับสมาชิก	เครือข่ายพร้อมรับข้อมูลจากสมาชิกอยู่เสมอ
รับประกันแบนด์วิธ (แบนด์วิธ) สำหรับการโต้ตอบกับสมาชิก	ไม่ทราบแบนด์วิธเครือข่ายสำหรับผู้ใช้ ความล่าช้าในการส่งข้อมูลเป็นแบบสุ่ม
การรับส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์จะถูกถ่ายโอนโดยไม่ชักช้า	ทรัพยากรเครือข่ายถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อส่งข้อมูลปริมาณข้อมูลจำนวนมาก
ความน่าเชื่อถือในการส่งข้อมูลสูง	ข้อมูลอาจสูญหายเนื่องจากบัฟเฟอร์ล้น
การใช้ความจุของช่องสัญญาณอย่างไม่มีเหตุผล ส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของเครือข่ายลดลง	การจัดสรรแบนด์วิธแบบไดนามิกอัตโนมัติของช่องทางทางกายภาพระหว่างสมาชิก

ทำงานอิสระ : หน้า 646–651, 720–722,
หน้า 67–79, 542–544, –651, หน้า 48–58; หน้า 408–431

รีพีทเตอร์ (รีพีทเตอร์) –ส่งสัญญาณไฟฟ้าจากส่วนหนึ่งของสายเคเบิลไปยังอีกส่วนหนึ่ง ขยายสัญญาณล่วงหน้าและฟื้นฟูรูปร่างของมัน ใช้ในเครือข่ายท้องถิ่นเพื่อเพิ่มความยาว ในคำศัพท์ OSI ทำงานที่ชั้นกายภาพ

สวิตช์– ตัวทำซ้ำหลายพอร์ตที่อ่านที่อยู่ปลายทางของแต่ละแพ็กเก็ตขาเข้าและส่งผ่านพอร์ตที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผู้รับเท่านั้น สามารถทำงานได้ ที่แตกต่างกัน ระดับโอเอสไอ (อีกเวอร์ชั่นหนึ่ง- ท่อ ระดับ)

ฮับ(ฮับ) – อุปกรณ์หลายพอร์ตสำหรับขยายสัญญาณระหว่างการส่งข้อมูล ใช้เพื่อเพิ่มเวิร์กสเตชันในเครือข่ายหรือเพื่อเพิ่มระยะห่างระหว่างเซิร์ฟเวอร์และเวิร์กสเตชัน (ความจุรวมของช่องสัญญาณอินพุตสูงกว่าความจุของช่องสัญญาณเอาท์พุต) มันทำงานเหมือนสวิตช์ แต่ยังสามารถขยายสัญญาณได้อีกด้วย

มัลติเพล็กเซอร์(อุปกรณ์หรือโปรแกรม) – ช่วยให้คุณสามารถส่งสัญญาณที่แตกต่างกันหลายรายการพร้อมกันผ่านสายสื่อสารเดียว

ประตู– ถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเครือข่ายหรือโปรแกรมแอปพลิเคชันที่ใช้โปรโตคอลที่แตกต่างกัน (วิธีการเข้ารหัส สื่อทางกายภาพสำหรับการถ่ายโอนข้อมูล) เช่น การเชื่อมต่อเครือข่ายท้องถิ่นกับเครือข่ายระดับโลก ดำเนินการบน สมัครแล้ว ระดับ.

สะพาน– เชื่อมต่อสองเครือข่ายด้วยโปรโตคอลเดียวกัน ขยายสัญญาณและส่งผ่านเฉพาะสัญญาณที่จ่าหน้าถึงคอมพิวเตอร์ที่อยู่อีกด้านหนึ่งของบริดจ์ ฉบับอื่น : คอมพิวเตอร์ที่มีการ์ดเครือข่ายสองตัวที่ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อเครือข่าย

เราเตอร์– (เชื่อมต่อ LAN ที่แตกต่างกัน เช่น บริดจ์ จะส่งผ่านเฉพาะข้อมูลที่มีไว้สำหรับเซ็กเมนต์ที่เชื่อมต่ออยู่) รับผิดชอบในการเลือกเส้นทางสำหรับการส่งแพ็กเก็ตระหว่างโหนด เส้นทางถูกเลือกตาม:
– โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับโทโพโลยีเครือข่าย

– อัลกอริธึมการกำหนดเส้นทางพิเศษ

ดำเนินการบน เครือข่าย ระดับโอเอสไอ

คำถามที่ไม่ชัดเจน :

อุปกรณ์สำหรับเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ที่มีช่องทางการสื่อสารหลายช่องเรียกว่า:

– ฮับ/ทวนสัญญาณ/มัลติเพล็กเซอร์/โมเด็ม

อุปกรณ์ที่สลับช่องทางการสื่อสารหลายช่องเรียกว่า:

– ข้อมูลมัลติเพล็กเซอร์/ฮับ/ทวนสัญญาณ/โมเด็ม

XXXIII แนวคิดการเข้ารหัสขั้นพื้นฐาน

ทำงานอิสระ : หน้า 695–699

การเข้ารหัส (การเข้ารหัส)– การเข้ารหัสข้อมูลที่ส่งไปยังเครือข่ายเพื่อให้ฝ่ายที่เกี่ยวข้องในธุรกรรมเฉพาะสามารถอ่านได้เท่านั้น ความน่าเชื่อถือของการป้องกันขึ้นอยู่กับอัลกอริธึมการเข้ารหัสและความยาวของคีย์เป็นบิต

วิธีการเข้ารหัส– อัลกอริธึมที่อธิบายขั้นตอนการแปลงข้อความต้นฉบับเป็นข้อความผลลัพธ์ ตัวอย่าง - วิธี การเล่นเกม – การแทนที่ตัวอักษรด้วยบันทึกย่อตามอัลกอริธึมบางอย่าง

คีย์การเข้ารหัส– ชุดพารามิเตอร์ที่จำเป็นในการใช้วิธีการ ฉบับอื่น: – ลำดับของอักขระที่จัดเก็บไว้ในฮาร์ดดิสก์หรือดิสก์แบบถอดได้

กุญแจแบบคงที่– ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อทำงานกับข้อความที่แตกต่างกัน

คีย์ไดนามิก– การเปลี่ยนแปลงสำหรับแต่ละข้อความ

ประเภทของวิธีการเข้ารหัส .

– สมมาตร : ใช้คีย์เดียวกันสำหรับทั้งการเข้ารหัสและถอดรหัส ไม่สะดวกในอีคอมเมิร์ซเนื่องจากผู้ขายและผู้ซื้อจะต้องมีสิทธิในการเข้าถึงข้อมูลที่แตกต่างกัน ผู้ขายส่งแค็ตตาล็อกเดียวกันให้ผู้ซื้อทั้งหมด แต่ผู้ซื้อส่งคืนข้อมูลบัตรเครดิตที่เป็นความลับให้กับผู้ขาย และไม่สามารถผสมคำสั่งซื้อและการชำระเงินระหว่างผู้ซื้อที่แตกต่างกันได้

วิธีการส่งข้อมูลดิจิทัล

ข้อมูลดิจิทัลจะถูกส่งไปตามตัวนำโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน: ไม่มีแรงดันไฟฟ้า - "O", แรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน - "1" มีสองวิธีในการส่งข้อมูลผ่านสื่อการส่งข้อมูลทางกายภาพ: ดิจิทัลและแอนะล็อก

หมายเหตุ: 1. หากสมาชิกทั้งหมดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลผ่านช่องสัญญาณที่ความถี่เดียวกัน ช่องดังกล่าวจะเรียกว่าคลื่นความถี่แคบ (ผ่านความถี่เดียว)

2. หากผู้สมัครสมาชิกแต่ละคนทำงานบนความถี่ของตนเองโดยใช้ช่องสัญญาณเดียว ช่องดังกล่าวจะเรียกว่า บรอดแบนด์ (ผ่านหลายความถี่) การใช้ช่องสัญญาณบรอดแบนด์ช่วยให้คุณประหยัดปริมาณ แต่ทำให้กระบวนการจัดการการแลกเปลี่ยนข้อมูลซับซ้อนขึ้น

ที่ ดิจิทัลหรือ วิธีการส่งสัญญาณแบบแนร์โรว์แบนด์(รูปที่ 6.10) ข้อมูลจะถูกส่งในรูปแบบธรรมชาติบนความถี่เดียว วิธีแนร์โรว์แบนด์อนุญาตให้ส่งข้อมูลดิจิทัลเท่านั้น ทำให้มั่นใจได้ว่าผู้ใช้เพียงสองคนเท่านั้นที่สามารถใช้สื่อการส่งข้อมูลในเวลาที่กำหนด และอนุญาตให้ทำงานได้ตามปกติในระยะทางที่จำกัดเท่านั้น (ความยาวสายสื่อสารไม่เกิน 1,000 ม.) ในเวลาเดียวกัน วิธีการส่งข้อมูลแบบแนร์โรว์แบนด์ให้ความเร็วในการแลกเปลี่ยนข้อมูลสูงถึง 10 Mbit/s และช่วยให้คุณสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่กำหนดค่าได้ง่าย เครือข่ายท้องถิ่นส่วนใหญ่ใช้การส่งสัญญาณแบบแนโรว์แบนด์

ข้าว. 6.10. วิธีการส่งสัญญาณดิจิตอล

อนาล็อกวิธีการส่งข้อมูลดิจิทัล (รูปที่ 6.11) ให้การส่งสัญญาณบรอดแบนด์ผ่านการใช้สัญญาณความถี่พาหะที่แตกต่างกันในช่องสัญญาณเดียว

ด้วยวิธีการส่งแบบอะนาล็อก พารามิเตอร์ของสัญญาณความถี่พาหะจะถูกควบคุมสำหรับการส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านช่องทางการสื่อสาร

สัญญาณความถี่พาหะคือการสั่นแบบฮาร์มอนิกที่อธิบายโดยสมการ:

X= X บาปสูงสุด (ωt +φ 0)

โดยที่ X max คือความกว้างของการแกว่ง

ω - ความถี่การสั่น;

φ - ระยะเริ่มต้นของการแกว่ง

คุณสามารถส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านช่องสัญญาณอะนาล็อกได้โดยการควบคุมหนึ่งในพารามิเตอร์ของสัญญาณความถี่พาหะ: แอมพลิจูด ความถี่ หรือเฟส เนื่องจากจำเป็นต้องส่งข้อมูลในรูปแบบไบนารี่ (ลำดับของค่าและศูนย์) จึงสามารถเสนอวิธีการควบคุมต่อไปนี้ได้ ( การปรับ): แอมพลิจูด, ความถี่, เฟส

วิธีเข้าใจหลักการที่ง่ายที่สุดคือ แอมพลิจูดการมอดูเลต: "0" - ไม่มีสัญญาณเช่น ไม่มีการสั่นของความถี่พาหะ "1" - การมีสัญญาณเช่น การปรากฏตัวของการสั่นของความถี่พาหะ มีการแกว่ง - หนึ่งไม่มีการแกว่ง - เป็นศูนย์ (รูปที่ 6.11a)

ความถี่การมอดูเลตเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ 0 และ 1 ที่ความถี่ต่างกัน เมื่อย้ายจาก 0 เป็น 1 และจาก 1 เป็น 0 สัญญาณความถี่พาหะจะเปลี่ยนไป (รูปที่ 6.116)

สิ่งที่เข้าใจยากที่สุดคือ เฟสการปรับ สาระสำคัญของมันคือเมื่อเคลื่อนที่จาก 0 เป็น 1 และจาก 1 เป็น 0 ระยะของการแกว่งจะเปลี่ยนไป กล่าวคือ ทิศทางของพวกเขา (รูปที่ 6.11c)

ในเครือข่ายลำดับชั้นระดับสูง - ระดับโลกและระดับภูมิภาค - ก็ใช้เช่นกัน การส่งผ่านบรอดแบนด์ซึ่งกำหนดให้ผู้สมัครสมาชิกแต่ละรายทำงานด้วยความถี่ของตนเองภายในช่องสัญญาณเดียว สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการโต้ตอบของสมาชิกจำนวนมากด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูง

การส่งข้อมูลแบบไวด์แบนด์ทำให้คุณสามารถรวมการส่งข้อมูลดิจิทัล รูปภาพ และเสียงในช่องเดียว ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่จำเป็นของระบบมัลติมีเดียสมัยใหม่

ตัวอย่างที่ 6.5 ช่องอะนาล็อกทั่วไปคือช่องโทรศัพท์ เมื่อผู้ใช้บริการยกหูโทรศัพท์ เขาจะได้ยินสัญญาณเสียงที่สม่ำเสมอ - นี่คือสัญญาณความถี่พาหะ เนื่องจากอยู่ในช่วงความถี่เสียง จึงเรียกว่าสัญญาณเสียง ในการส่งสัญญาณคำพูดผ่านช่องโทรศัพท์จำเป็นต้องควบคุมสัญญาณความถี่พาหะ - เพื่อปรับสัญญาณ เสียงที่ไมโครโฟนรับจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งในทางกลับกัน จะปรับสัญญาณความถี่พาหะ เมื่อส่งข้อมูลดิจิทัล การควบคุมจะดำเนินการตามไบต์ข้อมูล - ลำดับของค่าและศูนย์

ฮาร์ดแวร์

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายโอนข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ไปยังสภาพแวดล้อมการสื่อสารจำเป็นต้องประสานสัญญาณของอินเทอร์เฟซภายในของคอมพิวเตอร์กับพารามิเตอร์ของสัญญาณที่ส่งผ่านช่องทางการสื่อสาร ในกรณีนี้ ต้องทำการจับคู่ทางกายภาพ (รูปร่าง แอมพลิจูด และระยะเวลาของสัญญาณ) และการจับคู่โค้ด

อุปกรณ์ทางเทคนิคที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับช่องทางการสื่อสารเรียกว่าอะแดปเตอร์หรืออะแดปเตอร์เครือข่าย อะแดปเตอร์หนึ่งตัวช่วยให้สามารถจับคู่กับคอมพิวเตอร์ที่มีช่องทางการสื่อสารเดียวได้

ข้าว. 6.11. วิธีการส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านสัญญาณอะนาล็อก:

เอ – การมอดูเลตแอมพลิจูด; ข – ความถี่; ค - เฟส

นอกจากอะแดปเตอร์ช่องสัญญาณเดียวแล้ว ยังใช้อุปกรณ์หลายช่องสัญญาณด้วย - มัลติเพล็กเซอร์การส่งข้อมูลหรือเพียงแค่ มัลติเพล็กเซอร์.

มัลติเพล็กเซอร์การส่งข้อมูล- อุปกรณ์สำหรับเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับช่องทางการสื่อสารหลายช่องทาง

มัลติเพล็กเซอร์ในการส่งข้อมูลถูกนำมาใช้ในระบบประมวลผลทางไกล - ขั้นตอนแรกสู่การสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ต่อมาด้วยการเกิดขึ้นของเครือข่ายที่มีการกำหนดค่าที่ซับซ้อนและระบบสมาชิกจำนวนมาก โปรเซสเซอร์การสื่อสารพิเศษจึงเริ่มถูกนำมาใช้เพื่อใช้ฟังก์ชันการเชื่อมต่อ

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ในการส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านช่องทางการสื่อสารจำเป็นต้องแปลงกระแสบิตเป็นสัญญาณอะนาล็อก และเมื่อรับข้อมูลจากช่องทางการสื่อสารไปยังคอมพิวเตอร์ ให้ดำเนินการตรงกันข้าม - แปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นกระแสของ บิตที่คอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลได้ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวดำเนินการโดยอุปกรณ์พิเศษ - โมเด็ม.

โมเด็ม- อุปกรณ์ที่ปรับและดีมอดูเลตสัญญาณข้อมูลเมื่อส่งสัญญาณจากคอมพิวเตอร์ไปยังช่องทางการสื่อสารและเมื่อรับจากช่องทางการสื่อสารไปยังคอมพิวเตอร์

ส่วนประกอบที่แพงที่สุดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์คือช่องทางการสื่อสาร ดังนั้นเมื่อสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์จำนวนหนึ่งพวกเขาจึงพยายามประหยัดช่องทางการสื่อสารโดยเปลี่ยนช่องทางการสื่อสารภายในหลายช่องเป็นช่องภายนอกช่องเดียว ในการทำหน้าที่สลับจะใช้อุปกรณ์พิเศษ - ฮับ.

ฮับ- อุปกรณ์ที่เปลี่ยนช่องการสื่อสารหลายช่องให้เป็นช่องเดียวโดยการแบ่งความถี่

ใน LAN ซึ่งสื่อการรับส่งข้อมูลทางกายภาพเป็นสายเคเบิลที่มีความยาวจำกัด อุปกรณ์พิเศษจะถูกใช้เพื่อเพิ่มความยาวของเครือข่าย - ขาประจำ.

ทบทวน- อุปกรณ์ที่รับประกันการรักษารูปร่างและความกว้างของสัญญาณเมื่อส่งสัญญาณในระยะทางที่มากกว่าที่กำหนดโดยสื่อการส่งทางกายภาพประเภทนี้

มีทวนท้องถิ่นและระยะไกล ท้องถิ่นทวนสัญญาณช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อชิ้นส่วนเครือข่ายที่อยู่ในระยะไกลสูงสุด 50 ม. และ ระยะไกล- สูงถึง 2,000 ม.

ในบทความนี้เราจะพิจารณาวิธีการหลักในการสลับเครือข่าย

ในเครือข่ายโทรศัพท์แบบดั้งเดิม การสื่อสารระหว่างสมาชิกจะดำเนินการโดยใช้การสลับช่องทางการสื่อสาร ในตอนแรก การสลับช่องสัญญาณการสื่อสารทางโทรศัพท์จะดำเนินการด้วยตนเอง จากนั้นการสลับจะดำเนินการโดยการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์อัตโนมัติ (ATS)

หลักการที่คล้ายกันนี้ใช้ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ระยะไกลทางภูมิศาสตร์ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทำหน้าที่เป็นสมาชิก เป็นไปไม่ได้ทางกายภาพที่จะจัดเตรียมสายสื่อสารแบบไม่สลับสับเปลี่ยนให้กับคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่อง ซึ่งคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะใช้ตลอดเวลา ดังนั้นในเครือข่ายคอมพิวเตอร์เกือบทั้งหมดจึงใช้วิธีการเปลี่ยนสมาชิก (เวิร์กสเตชัน) อยู่เสมอซึ่งทำให้สมาชิกหลายรายสามารถเข้าถึงช่องทางการสื่อสารที่มีอยู่เพื่อจัดให้มีเซสชันการสื่อสารหลายรายการพร้อมกัน

การสลับเป็นกระบวนการเชื่อมต่อสมาชิกเครือข่ายการสื่อสารต่างๆ ผ่านโหนดการขนส่งสาธารณะ เครือข่ายการสื่อสารจะต้องให้แน่ใจว่าสมาชิกของตนสื่อสารกัน สมาชิกอาจเป็นคอมพิวเตอร์ ส่วนเครือข่ายท้องถิ่น เครื่องแฟกซ์ หรือคู่สนทนาทางโทรศัพท์

เวิร์กสเตชันเชื่อมต่อกับสวิตช์โดยใช้สายสื่อสารแต่ละสาย ซึ่งแต่ละสายจะใช้ได้ตลอดเวลาโดยสมาชิกเพียงรายเดียวที่กำหนดให้กับสายนี้ สวิตช์เชื่อมต่อถึงกันโดยใช้สายสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน (แชร์โดยสมาชิกหลายคน)

ลองดูสามวิธีหลักที่พบบ่อยที่สุดในการเปลี่ยนสมาชิกในเครือข่าย:

การสลับวงจร
การสลับแพ็กเก็ต;
การสลับข้อความ

การสลับวงจร

การสลับวงจรเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของช่องสัญญาณทางกายภาพแบบคอมโพสิตต่อเนื่องจากแต่ละส่วนของช่องสัญญาณที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลโดยตรงระหว่างโหนด แต่ละช่องเชื่อมต่อกันด้วยอุปกรณ์พิเศษ - สวิตช์ซึ่งสามารถสร้างการเชื่อมต่อระหว่างโหนดปลายสุดของเครือข่ายได้ ในเครือข่ายแบบสลับวงจร ก่อนที่จะส่งข้อมูล จำเป็นต้องดำเนินการขั้นตอนการสร้างการเชื่อมต่อเสมอ ในระหว่างที่มีการสร้างช่องสัญญาณคอมโพสิต

เวลาในการส่งข้อความจะขึ้นอยู่กับความจุของช่องสัญญาณ ความยาวของการเชื่อมต่อ และขนาดของข้อความ

สวิตช์รวมถึงช่องที่เชื่อมต่อจะต้องรับประกันการส่งข้อมูลพร้อมกันจากช่องสมาชิกหลายช่อง ในการดำเนินการนี้ จะต้องมีความเร็วสูงและสนับสนุนเทคนิคมัลติเพล็กซ์ของช่องสมาชิกบางประเภท

ข้อดีของการสลับวงจร:

อัตราการถ่ายโอนข้อมูลคงที่และเป็นที่รู้จัก
ลำดับการมาถึงของข้อมูลที่ถูกต้อง
เวลาแฝงต่ำและคงที่ในการส่งข้อมูลผ่านเครือข่าย

ข้อเสียของการสลับวงจร:

เครือข่ายอาจปฏิเสธที่จะให้บริการตามคำขอเพื่อสร้างการเชื่อมต่อ
การใช้ความจุของช่องสัญญาณทางกายภาพอย่างไม่มีเหตุผล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการไม่สามารถใช้อุปกรณ์ของผู้ใช้ที่ทำงานด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน แต่ละส่วนของวงจรคอมโพสิตทำงานที่ความเร็วเท่ากัน เนื่องจากเครือข่ายที่สลับวงจรไม่บัฟเฟอร์ข้อมูลผู้ใช้
ความล่าช้าที่จำเป็นก่อนการส่งข้อมูลเนื่องจากขั้นตอนการสร้างการเชื่อมต่อ

การสลับข้อความคือการแบ่งข้อมูลออกเป็นข้อความ ซึ่งแต่ละข้อความประกอบด้วยส่วนหัวและข้อมูล

นี่คือวิธีการโต้ตอบที่สร้างช่องทางลอจิคัลโดยการส่งข้อความตามลำดับผ่านโหนดการสื่อสารไปยังที่อยู่ที่ระบุในส่วนหัวของข้อความ

ในกรณีนี้ แต่ละโหนดจะได้รับข้อความ เขียนลงในหน่วยความจำ ประมวลผลส่วนหัว เลือกเส้นทาง และส่งข้อความจากหน่วยความจำไปยังโหนดถัดไป

เวลาในการส่งข้อความจะพิจารณาจากเวลาประมวลผลในแต่ละโหนด จำนวนโหนด และความจุของเครือข่าย เมื่อการถ่ายโอนข้อมูลจากโหนด A ไปยังโหนดการสื่อสาร B สิ้นสุดลง โหนด A จะเป็นอิสระและสามารถมีส่วนร่วมในการจัดระเบียบการสื่อสารอื่น ๆ ระหว่างสมาชิกได้ ดังนั้นช่องทางการสื่อสารจึงถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ระบบควบคุมเส้นทางจะซับซ้อน
ทุกวันนี้ การสลับข้อความในรูปแบบบริสุทธิ์ไม่มีอยู่จริง

การสลับแพ็กเก็ตเป็นวิธีการพิเศษในการสลับโหนดเครือข่ายซึ่งสร้างขึ้นเป็นพิเศษเพื่อการส่งข้อมูลการรับส่งข้อมูลคอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุด (การรับส่งข้อมูลแบบพัลซิ่ง) การทดลองในการพัฒนาเครือข่ายคอมพิวเตอร์เครื่องแรกซึ่งใช้เทคโนโลยีการสลับวงจรแสดงให้เห็นว่าการสลับประเภทนี้ไม่ได้ให้โอกาสในการได้รับปริมาณงานสูงของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สาเหตุเกิดจากธรรมชาติของการรับส่งข้อมูลที่แอปพลิเคชันเครือข่ายทั่วไปสร้างขึ้น

เมื่อการสลับแพ็กเก็ตเกิดขึ้น ข้อความทั้งหมดที่ส่งโดยผู้ใช้เครือข่ายจะถูกแยกย่อยที่โหนดต้นทางออกเป็นส่วนเล็กๆ ที่เรียกว่าแพ็กเก็ต มีความจำเป็นต้องชี้แจงว่าข้อความเป็นข้อมูลที่ครบถ้วนตามตรรกะ - คำขอถ่ายโอนไฟล์ การตอบสนองต่อคำขอนี้ที่มีทั้งไฟล์ ฯลฯ ข้อความสามารถมีความยาวได้ตามใจชอบ ตั้งแต่หลายไบต์ไปจนถึงหลายเมกะไบต์ ในทางกลับกัน แพ็กเก็ตมักจะมีความยาวผันแปรได้ แต่อยู่ภายในขีดจำกัดที่แคบ เช่น ตั้งแต่ 46 ถึง 1500 ไบต์ (EtherNet) แต่ละแพ็กเก็ตจะมีส่วนหัวที่ระบุข้อมูลที่อยู่ที่จำเป็นในการส่งแพ็กเก็ตไปยังโหนดปลายทาง เช่นเดียวกับหมายเลขแพ็กเก็ตที่โหนดปลายทางจะใช้ในการรวบรวมข้อความ

สวิตช์เครือข่ายแพ็กเก็ตแตกต่างจากสวิตช์วงจรตรงที่มีหน่วยความจำบัฟเฟอร์ภายในเพื่อจัดเก็บแพ็กเก็ตชั่วคราว หากพอร์ตเอาต์พุตของสวิตช์ไม่ว่างในการส่งแพ็กเก็ตอื่นเมื่อได้รับแพ็กเก็ต

ข้อดีของการสลับแพ็กเก็ต:

ทนต่อความล้มเหลวได้มากขึ้น
ปริมาณงานเครือข่ายโดยรวมสูงเมื่อส่งทราฟฟิกที่หนาแน่น
ความสามารถในการกระจายแบนด์วิธของช่องทางการสื่อสารทางกายภาพแบบไดนามิก

ข้อเสียของการสลับแพ็กเก็ต:

ความไม่แน่นอนของความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างสมาชิกเครือข่าย
ความล่าช้าของแพ็กเก็ตข้อมูลแปรผัน
ข้อมูลอาจสูญหายเนื่องจากบัฟเฟอร์ล้น
อาจมีความผิดปกติในลำดับการมาถึงของแพ็กเก็ต

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ใช้การสลับแพ็คเก็ต

วิธีการส่งแพ็กเก็ตในเครือข่าย:

วิธีเดตาแกรม– การส่งข้อมูลจะดำเนินการเป็นชุดของแพ็กเก็ตอิสระ แต่ละแพ็กเก็ตจะเคลื่อนที่ผ่านเครือข่ายตามเส้นทางของตัวเอง และผู้ใช้จะได้รับแพ็กเก็ตตามลำดับแบบสุ่ม

ข้อดี: ความเรียบง่ายของกระบวนการถ่ายโอน
ข้อเสีย: ความน่าเชื่อถือต่ำเนื่องจากความเป็นไปได้ที่แพ็กเก็ตจะสูญหายและความต้องการซอฟต์แวร์ในการรวบรวมแพ็กเก็ตและกู้คืนข้อความ

ช่องทางลอจิคัลคือการส่งลำดับของแพ็กเก็ตที่เชื่อมโยงกันในห่วงโซ่พร้อมกับการสร้างการเชื่อมต่อเบื้องต้นและการยืนยันการรับของแต่ละแพ็กเก็ต หากไม่ได้รับแพ็กเก็ต i-th ก็จะไม่ได้รับแพ็กเก็ตที่ตามมาทั้งหมด
ช่องเสมือนจริง– นี่คือช่องทางลอจิคัลที่มีการส่งสัญญาณลำดับของแพ็กเก็ตที่เชื่อมต่อกันเป็นลูกโซ่ตามเส้นทางที่ตายตัว

ข้อดี: ลำดับตามธรรมชาติของข้อมูลจะถูกรักษาไว้ เส้นทางจราจรที่ยั่งยืน สามารถจองทรัพยากรได้
ข้อเสีย: ความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์

ในบทความนี้ เราได้ตรวจสอบวิธีการสลับหลักในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ โดยมีคำอธิบายของวิธีการสลับแต่ละวิธีที่ระบุถึงข้อดีและข้อเสีย

การบรรยายครั้งที่ 8

ลักษณะของช่องทางข้อมูล

ช่องข้อมูลสามารถกำหนดลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องสามตัว: เวลาใช้งานช่อง ทีเคแบนด์วิธของความถี่ที่ส่งผ่านช่องสัญญาณเอฟเคและช่วงไดนามิกของช่องสัญญาณดีเคแสดงถึงความสามารถในการส่งสัญญาณระดับต่างๆ

ปริมาณเรียกว่า ความจุ ช่อง.

การส่งสัญญาณที่ไม่บิดเบือนสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อปริมาณสัญญาณ "พอดี" กับความจุของช่องสัญญาณ

ดังนั้น เงื่อนไขทั่วไปในการจับคู่สัญญาณกับช่องสัญญาณการส่งข้อมูลจึงถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์

อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์แสดงให้เห็นเงื่อนไขที่จำเป็นแต่ไม่เพียงพอสำหรับการจับคู่สัญญาณกับช่องสัญญาณ เงื่อนไขที่เพียงพอคือข้อตกลงกับพารามิเตอร์ทั้งหมด:

สำหรับช่องข้อมูล จะใช้แนวคิดต่อไปนี้: ความเร็วในการป้อนข้อมูล ความเร็วในการส่งข้อมูล และความจุของช่องสัญญาณ

ภายใต้ความเร็วของการป้อนข้อมูล (การไหลของข้อมูล) ฉัน ( เอ็กซ์ ) เข้าใจจำนวนข้อมูลโดยเฉลี่ยที่ป้อนจากแหล่งข้อความลงในช่องทางข้อมูลต่อหน่วยเวลา คุณลักษณะของแหล่งที่มาของข้อความนี้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางสถิติของข้อความเท่านั้น

อัตราการถ่ายโอนข้อมูล ฉัน ( ซี , ย ) – จำนวนข้อมูลโดยเฉลี่ยที่ส่งผ่านช่องทางต่อหน่วยเวลา ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางสถิติของสัญญาณที่ส่งและคุณสมบัติของช่องสัญญาณ

แบนด์วิดท์ C – อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดที่ทำได้ตามทฤษฎีสำหรับช่องสัญญาณที่กำหนด นี่เป็นลักษณะของช่องและไม่ขึ้นอยู่กับสถิติของสัญญาณ

ปริมาณงานของช่องข้อมูลถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์สองตัว: ความลึกของบิตและความถี่ เป็นสัดส่วนกับผลิตภัณฑ์ของตน

ความลึกบิต คือจำนวนข้อมูลสูงสุดที่สามารถวางพร้อมกันในช่องสัญญาณได้

ความถี่ แสดงจำนวนครั้งที่ข้อมูลสามารถใส่ลงในช่องภายในหน่วยเวลาได้

ความจุของช่องทางไปรษณีย์มีมหาศาล ดังนั้นเมื่อส่งเลเซอร์ดิสก์ทางไปรษณีย์คุณสามารถใส่ข้อมูลในช่องสัญญาณได้มากกว่า 600 MB พร้อมกัน ในขณะเดียวกันความถี่ของช่องทางไปรษณีย์ก็ต่ำมาก - จดหมายจะถูกลบออกจากกล่องไม่เกินห้าครั้งต่อวัน

ช่องข้อมูลโทรศัพท์เป็นแบบหนึ่งบิต: ในเวลาเดียวกันสามารถส่งหน่วย (กระแส, แรงกระตุ้น) หรือศูนย์ไปตามสายโทรศัพท์ได้ ความถี่ของช่องนี้สามารถเข้าถึงหลายหมื่นรอบต่อวินาที คุณสมบัติของเครือข่ายโทรศัพท์นี้อนุญาตให้ใช้ในการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ได้

เพื่อที่จะใช้ช่องทางข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด จำเป็นต้องมีมาตรการเพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วในการส่งข้อมูลใกล้เคียงกับความจุของช่องมากที่สุด ในเวลาเดียวกัน ความเร็วของการป้อนข้อมูลไม่ควรเกินความจุของช่องสัญญาณ มิฉะนั้น ข้อมูลทั้งหมดจะไม่ถูกส่งผ่านช่องสัญญาณ

นี่เป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการประสานงานแบบไดนามิกของแหล่งข้อความและช่องทางข้อมูล

หนึ่งในประเด็นหลักในทฤษฎีการส่งข้อมูลคือการพิจารณาการพึ่งพาความเร็วการส่งข้อมูลและความจุของพารามิเตอร์ช่องสัญญาณและลักษณะของสัญญาณและการรบกวน คำถามเหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างลึกซึ้งครั้งแรกโดยเค. แชนนอน

1. วิธีการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียง

พื้นฐานของวิธีการทั้งหมดในการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของระบบข้อมูลคือการใช้ความแตกต่างบางประการระหว่างสัญญาณที่เป็นประโยชน์และการรบกวน ดังนั้น เพื่อต่อสู้กับสัญญาณรบกวน จึงจำเป็นต้องมีข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับคุณสมบัติของสัญญาณรบกวนและสัญญาณ

ปัจจุบันมีวิธีมากมายในการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของระบบ สะดวกในการแบ่งวิธีการเหล่านี้เป็นสองกลุ่ม

ฉันกลุ่ม – ขึ้นอยู่กับการเลือกวิธีการส่งข้อความ

ครั้งที่สองกลุ่ม – เกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องรับกันเสียง

วิธีที่ง่ายและใช้ได้จริงในการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงคือ เพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน โดยการเพิ่มกำลังส่ง แต่วิธีนี้อาจไม่ทำกำไรเชิงเศรษฐกิจเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นอย่างมากในความซับซ้อนและต้นทุนของอุปกรณ์ นอกจากนี้ การเพิ่มกำลังในการส่งจะมาพร้อมกับผลการรบกวนที่เพิ่มขึ้นของช่องสัญญาณที่กำหนดต่อผู้อื่น

วิธีสำคัญในการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของการส่งสัญญาณต่อเนื่องคือ การเลือกประเภทการมอดูเลตอย่างมีเหตุผล สัญญาณ ด้วยการใช้ประเภทของการมอดูเลตที่ให้การขยายย่านความถี่สัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุการเพิ่มขึ้นอย่างมากในการป้องกันสัญญาณรบกวนในการส่งสัญญาณ

วิธีที่รุนแรงในการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของการส่งสัญญาณแบบแยกคือการใช้ รหัสป้องกันการรบกวนพิเศษ - ในกรณีนี้มีสองวิธีในการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของรหัส:

1. การเลือกวิธีการส่งข้อมูลที่ให้โอกาสเกิดความเสียหายของโค้ดน้อยลง

2. การเพิ่มคุณสมบัติการแก้ไขของการรวมรหัส เส้นทางนี้เกี่ยวข้องกับการใช้รหัสที่ทำให้สามารถตรวจจับและกำจัดการบิดเบือนในชุดรหัสได้ วิธีการเข้ารหัสนี้เกี่ยวข้องกับการแนะนำสัญลักษณ์เพิ่มเติมที่ซ้ำซ้อนในรหัส ซึ่งมาพร้อมกับการเพิ่มเวลาในการส่งหรือความถี่ในการส่งของสัญลักษณ์รหัส

การป้องกันสัญญาณรบกวนในการส่งสัญญาณที่เพิ่มขึ้นสามารถทำได้โดยการส่งข้อความเดิมอีกครั้ง ในด้านการรับ ข้อความที่ได้รับจะถูกเปรียบเทียบและข้อความที่มีจำนวนตรงกันมากที่สุดจะถือว่าเป็นจริง เพื่อขจัดความไม่แน่นอนเมื่อประมวลผลข้อมูลที่ได้รับ และให้แน่ใจว่าได้เลือกตามเกณฑ์ส่วนใหญ่ ต้องทำซ้ำข้อความอย่างน้อยสามครั้ง วิธีการเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงนี้สัมพันธ์กับเวลาในการส่งสัญญาณที่เพิ่มขึ้น

ระบบที่มีการส่งข้อมูลแยกกันซ้ำๆ จะถูกแบ่งออกเป็นระบบที่มีการรวมกลุ่มซึ่งการเปรียบเทียบจะทำโดยการผสมรหัส และระบบที่มีการรวมอักขระต่ออักขระ ซึ่งการเปรียบเทียบจะดำเนินการโดยใช้สัญลักษณ์ของการผสมรหัส การสแกนทีละตัวอักษรมีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจสอบเป็นกลุ่ม

ระบบประเภทหนึ่งที่เพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงได้โดยการเพิ่มเวลาการส่งสัญญาณคือระบบป้อนกลับ หากข้อความที่ส่งมีการบิดเบือน ข้อมูลที่มาถึงผ่านช่องทางย้อนกลับจะช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการส่งสัญญาณซ้ำ การมีช่องทางส่งคืนทำให้เกิดความซับซ้อนของระบบ อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากระบบที่มีการส่งสัญญาณซ้ำ ในระบบที่มีการส่งสัญญาณซ้ำจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อตรวจพบการบิดเบือนในสัญญาณที่ส่ง เช่น ความซ้ำซ้อนดูเหมือนจะน้อยลงโดยรวม

การรับสัญญาณที่ทนต่อเสียงรบกวน ประกอบด้วยการใช้ความซ้ำซ้อน ตลอดจนข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับสัญญาณและการรบกวน เพื่อแก้ไขปัญหาการรับสัญญาณในวิธีที่ดีที่สุด: การตรวจจับสัญญาณ การแยกสัญญาณ หรือการกู้คืนข้อความ ปัจจุบัน เครื่องมือของทฤษฎีการตัดสินใจทางสถิติถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์ตัวรับที่เหมาะสมที่สุด

ข้อผิดพลาดของตัวรับจะลดลงเมื่ออัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่อินพุตของตัวรับเพิ่มขึ้น ในเรื่องนี้สัญญาณที่ได้รับมักจะถูกประมวลผลล่วงหน้าเพื่อเพิ่มอัตราส่วนของส่วนประกอบที่มีประโยชน์ต่อการรบกวน วิธีการประมวลผลสัญญาณล่วงหน้าดังกล่าวรวมถึงวิธี SHOW (การรวมกันของเครื่องขยายสัญญาณแถบกว้าง ตัวจำกัด และตัวขยายสัญญาณแถบแคบ) การเลือกสัญญาณตามระยะเวลา วิธีการชดเชยสัญญาณรบกวน วิธีการกรอง วิธีความสัมพันธ์ วิธีการสะสม ฯลฯ

2. วิธีการทางเทคนิคสมัยใหม่ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลและอุปกรณ์สร้างช่องทาง

เครื่องรับอาจเป็นคอมพิวเตอร์ เทอร์มินัล หรืออุปกรณ์ดิจิทัลบางชนิด

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายโอนข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ไปยังการสื่อสาร

ซึ่งอาจเป็นไฟล์ฐานข้อมูล ตาราง การตอบสนองต่อแบบสอบถาม ข้อความ หรือรูปภาพ

ช่องทางการสื่อสารประเภทต่างๆ ใช้ในการส่งข้อความในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ที่พบมากที่สุดคือช่องโทรศัพท์เฉพาะและช่องพิเศษสำหรับการส่งข้อมูลดิจิทัล ใช้ช่องวิทยุและช่องสื่อสารผ่านดาวเทียมด้วย

LAN มีความโดดเด่นในเรื่องนี้ โดยที่ใช้สายคู่ตีเกลียว สายโคแอกเซียล และสายไฟเบอร์ออปติกเป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูล

อุปกรณ์ทางเทคนิคที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับช่องทางการสื่อสารเรียกว่า อะแดปเตอร์หรือ อะแดปเตอร์เครือข่าย- อะแดปเตอร์หนึ่งตัวช่วยให้สามารถจับคู่กับคอมพิวเตอร์ที่มีช่องทางการสื่อสารเดียวได้ นอกจากอะแดปเตอร์ช่องสัญญาณเดียวแล้ว ยังใช้อุปกรณ์หลายช่องสัญญาณด้วย - มัลติเพล็กเซอร์การส่งข้อมูลหรือเพียงแค่ มัลติเพล็กเซอร์

มัลติเพล็กเซอร์การส่งข้อมูล – อุปกรณ์สำหรับเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับช่องทางการสื่อสารหลายช่อง

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ในการส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านช่องทางการสื่อสาร จำเป็นต้องแปลงกระแสบิตเป็นช่องอะนาล็อก และเมื่อรับข้อมูลจากช่องทางการสื่อสารไปยังคอมพิวเตอร์ ให้ดำเนินการตรงกันข้าม - แปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็น กระแสบิตที่คอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลได้ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวดำเนินการโดยอุปกรณ์พิเศษ - โมเด็ม.

โมเด็ม– อุปกรณ์ที่ทำการมอดูเลชั่นและดีโมดูเลชั่นของสัญญาณข้อมูลเมื่อส่งสัญญาณจากคอมพิวเตอร์ไปยังช่องทางการสื่อสาร และเมื่อรับสัญญาณเหล่านั้นจากช่องทางการสื่อสารไปยังคอมพิวเตอร์

ฮับ– อุปกรณ์ที่เปลี่ยนช่องทางการสื่อสารหลายช่องให้เป็นช่องเดียวโดยการแบ่งความถี่

ทบทวน– อุปกรณ์ที่รับประกันการรักษารูปร่างและความกว้างของสัญญาณเมื่อส่งสัญญาณในระยะทางที่มากกว่าที่กำหนดโดยสื่อการส่งทางกายภาพประเภทนี้

มีทวนท้องถิ่นและระยะไกล ท้องถิ่นทวนสัญญาณช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อชิ้นส่วนเครือข่ายที่อยู่ในระยะไกลสูงสุด 50 ม. และ ระยะไกล– สูงถึง 2,000 ม.