Způsob přenosu dat Paralelní přenos dat Sériový přenos dat zasíláno více bitů současně bity zasílány po více vodičích Sériový přenos dat data zasílána bit po bitu k přenosu potřeba pouze dva vodiče jeden pro příjem druhý pro vysílání dále dělíme na synchronní asynchronní (arytmický)

Asynchronní přenos Data nejsou doručována pravidelně Data rozdělena do menších skupin obvykle 5 až 8 bitů (tzv. znak) Každý znak doplněn o synchronizační informace start bit (umístěn na začátku každého znaku) zahajuje přenos skupiny bitů synchronizují obě zařízení jeden startbit - úroveň logické nuly délka startbitu = délce datového bitu stop bit (umístěn na konci každého znaku) ukončují přenos skupiny dat jeden stopbit - úroveň logické jedničky délka stopbitu = délce minimálně jednoho datového bitu zároveň představuje stav klidu

Asynchronní přenos

Asynchronní přenos Výhody Nevýhody nižší nároky na kvalitu linky menší chybovost přijetí dat levnější modemy Nevýhody pomalejší než synchronní ztráta přenosového času na start a stop bity

Synchronní přenos Vysílán nepřetržitý řetězec bitů Na začátku přenosu vyslán synchronizační signál (SYN) zajistí synchronizaci zařízení určí intervaly, ve kterých se vyhodnotí jednotlivé datové bity synchronizace po celou dobu přenosu Výhody rychlejší přenos než asynchronní Nevýhody vyšší nároky na kvalitu linky složitější (dražší) modemy větší pravděpodobnost chyby

Synchronní přenos

Zabezpečení přenosu dat Parita k bloku dat přidán paritní bit příjemce kontroluje počet logických jedniček v bloku dat a kontroluje tento počet s hodnotou parity dělíme na sudá lichá příčná podélná Kontrolní součet (Checksum, CRC) součet jednotlivých znaků v bloku dat - jako dvojková čísla příjemce spočte znovu součet a porovná s přijatým číslem přidává se na konec bloku

Parita Nejjednodušší způsob detekce chyb Malá účinnost Pouze tehdy, je-li malá pravděpodobnost výskytu chyb ve více bitech najednou Sudá Parita (Even Parity) je-li celkový počet jedniček v bloku sudý, pak je paritní bit roven 1, jinak je 0 Lichá Parita (Odd Parity) je-li celkový počet jedniček v bloku lichý, pak je paritní bit Příčná parita kontrolují se celé znaky (většinou 8 bitů) v případě chyby se zopakuje přenos celého znaku Podélná parita nekontrolují se jednotlivé znaky, ale celé bloky přidá se 8 paritních bitů v případě chyby se zopakuje přenos celého bloku

Parita

Kódování a modulace Proč je nutné signál kódovat ? odstranění stejnosměrné složky zamezení příliš vysokému počtu změn signálu zabezpečení a ochrana proti chybám při přenosu

Kódování a modulace Další příklady kódování Modulace NRZ (Non Return Zero) stejné jako bipolární NRZI (Non Return Zero Inverted) změna pouze při každé jedničce AMI (Alternative Mark Inversion) jedničky zobrazeny jako pulsy se střídající polaritou víceúrovňové kódování Modulace chceme-li k přenosu využít kmitočtové pásmo, které neobsahuje základní harmonickou složku (tzv. nosnou – carrier) nosná je analogový harmonický signál ve tvaru u(t) = U * sin (ω * t + φ) U – amplituda ω – kmitočet (frekvence) φ – fáze (posunutí) nosná se šíří s nejmenšími ztrátami při modulaci mluvíme o přenosu v tzv. přeloženém pásmu

Kódování a modulace Druhy modulace Amplitudová (AM) změna amplitudy nosné používá se výlučně v optických systémech Frekvenční (FM) změna frekvence nosné nízká efektivita využití šířky pásma příliš se nepoužívá Fázová (PM) změna fáze (posunutí) nosné v bitech za sekundu [b/s], [bps] Amplitudová + Fázová (QAM, pulzně šířková) kombinuje obě modulace maximální využití přenosového kanálu nejčastěji používaná například u modemů

Kódování a modulace

Kódování a modulace Parametry modulovaného signálu počet rozlišitelných stavů určuje počet namodulovaných logických hodnot ovlivňuje přenosovou rychlost např. fázová modulace posun o 0° a 180° => 2 stavy posun o 0°,90°,180° a 270° => 4 stavy modulační rychlost počet změn modulačního signálu za jednotku času udává se v Baudech za sekundu [Bd/s] přenosová rychlost velikost přenesené informace za jednotku času v bitech za sekundu [b/s], [bps] šířka pásma rozsah přenášených frekvencí ovlivněna fyzikálními vlastnostmi přenosového média určuje maximální přenosovou rychlost 2 * šířka pásma = maximální modulační rychlost

Kódování a modulace Poznámka modulační rychlost nám neříká nic o velikosti přenesené informace za jednotku času. je rovna přenosové rychlost pouze v případě, je-li použito dvoustavové modulace

Přenosová cesta Charakterizována šířkou pásma Podmínka vytvoření okruhu (kanálu) Fyzické prostředky zajišťující přenos dat Druhy přenosových cest linková přenosová cesta přenos dat pomocí kabelů bezdrátové (radiové cesty) krátkovlnné spoje družicové spoje Charakterizována šířkou pásma Lze vytvořit více okruhů z jedné cesty (multiplex) jeden okruh z více cest (trunking) zvýší šířku pásma okruhu okruh z více cest za sebou pokud neexistuje přímá cesta mezi koncovými uzly

Přenosový kanál Souhrn prostředků vytvářející telekomunikační spojení dvou míst Kanál je charakterizován šířkou pásma přenosovou rychlostí úrovní šumu a dalšími vlastnostmi (čas, priorita, atd.) Kanál je jednosměrný !!! data lze přenášet pouze jedním směrem umožňuje poloduplexní režim přenosu dat (half-duplex)

Přenosový kanál

Přenosový okruh a spoj Přenosový okruh Přenosový spoj dva přenosové kanály obousměrný přenos dat tzv. duplexní režim (full-duplex) Přenosový spoj okruh vybavený na koncích koncovými zařízeními telefonní přístroj modem atd.

Klasifikace okruhů Podle vlastnictví Veřejné okruhy (Public Circuits) přístupné všem (za poplatek) například veřejná telefonní síť Soukromé okruhy (Private Circuits) uživatel si zřídí vlastní přenosovou cestu například Wifi, Ronja atd. Pronajaté okruhy (Leased Circuits) za poplatek je okruh trvale pronajat například O2 pronajímá svoji síť poskytovatelům

Klasifikace okruhů Podle délky trvání Dočasný okruh Trvalý okruh spojení trvá pouze určitou dobu například telefonní hovor navázání a udržení spojení zajistí ústředna více přenosových cest Trvalý okruh spojení trvá neomezenou dobu přenosové cesty propojeny napevno nedochází ke komutaci (zdroj poruch) tzv. pevná linka

Klasifikace okruhů Podle typu Analogový okruh Digitální okruh pro připojení analogového modemu Digitální okruh pro připojení digitálního modemu Datový okruh vznikne připojením modemu do analogového okruhu modem musí být homologován pro danou zemi

Klasifikace okruhů

Multiplex Rozdělení přenosového kanálu s velkou šířkou pásma na několik logických podkanálů po jednom kabelu lze uskutečnit více přenosů najednou Druhy multiplexů časový multiplex (TDM) frekvenční multiplex (FDM) statistický multiplex (STDM) Součet šířek pásem jednotlivých podkanálů je vždy menší než šířka výsledného

Frekvenční multiplex Každému podkanálu vyhrazena určitá část frekvenčního pásma Signál posunut do této oblasti frekvence na straně vysílače (zajišťuje multiplexor) Do původní oblasti je posunut na straně přijímače (zajistí demultiplexor) Je isochronní, tedy garantuje šířku pásma Využívá se například v širokopásmových lokálních sítích (přístup k Internetu u kabelové televize CATV)

Frekvenční multiplex f [Hz] demultiplexor multiplexor signály jednotlivých kanálů jsou posunuty do vhodných frekvenčních poloh a „poskládány“ do jednoho širšího přenosového pásma f [Hz] multiplexor demultiplexor jednotlivé složky jsou „vyextrahovány“ a vráceny do původní frekvenční polohy analogová technika používala se například v analogových telefonních sítích

Časový multiplex Je také isochronní, tedy garantuje šířku pásma Každému podkanálu vyhrazena celá část frekvenčního pásma V pravidelných časových intervalech můžou postupně kanál používat jednotlivé podkanály (zajišťuje multiplexor) Na straně přijímače je vše opět seřazeno zpátky (zajistí demultiplexor) Účinnější než frekvenční, protože využije větší šířku pásma Je také isochronní, tedy garantuje šířku pásma Vhodný pro rovnoměrnou zátěž Nevhodný pro kolísající zátěž, protože podkanál nevyužije celý svůj přidělený čas Použit ve většině dnešních lokálních sítí a sítí integrovaných služeb (např. ISDN)

Časový multiplex A přepojovací B prvek (multiplexor) C jednotlivé kanály mají pevně přiřazené časové sloty, jejich data proto není nutné nijak identifikovat D

Statistický multiplex Nevyhrazuje jednotlivým podkanálům pevně stanovenou přenosovou kapacitu Teprve v případě okamžité potřeby dynamicky reaguje na kolísání zátěže Výhodou je lepší využití pásma při kolísavém zatížení Nevýhodou je, že negarantuje 100% dostupnost přenosové kapacity => není isochronní Ze statistického hlediska (odtud i název) je ale výhodnější než klasický časový multiplex

Statistický multiplex B přepojovací prvek (multiplexor) C jednotlivé kanály nemají pevně přiřazené časové sloty, jejich data proto musí být vhodně identifikována D

Simplex, poloduplex, duplex data lze přenášet pouze jedním směrem nelze obrátit směr přenosu dáno například vlastnostmi přenosové cesty například optické kabely Poloduplex (half-duplex) data lze najednou přenášet pouze jedním směrem lze obrátit směr přenosu Duplex (full-duplex) data lze přenášet oběma směry současně

Přenos dat po cestě Existují tři základní principy přepojování okruhů přepojování paketů virtuální spoje Nutno zajistit bezpečné doručení dat k cíli Dvě možnosti vytvoření spoje spojovaná služba cesta vytyčena před vlastním přenosem dat nespojovaná služba cestu vytvářím až v okamžiku přenosu

Přepojování okruhů Využívá se spojované služby Vytvoří se okruh, který bude existovat po celou dobu přenosu a poté se pošle celá zpráva Přenos probíhá v reálném čase Výhody garantovaná přenosová kapacita dána nejslabším článkem okruhu garantované pořadí zpráv garantovaná plynulost dat vhodné pro multimédia Nevýhody nedokáže dynamicky reagovat na zatížení sítě nevyužije k přenosu celou kapacitu cesty může dojít k situaci, kdy vytvořená cesta zabrání vytvoření cesty jiné a ta musí počkat až do vyslání celé zprávy => zahlcování sítě

Přepojování okruhů

Přepojování paketů Využívá se nespojované služby Zpráva se rozdělí do stejně velkých částí (paketů) ke každému paketu se připojí adresa příjemce adresa odesílatele pořadí paketu ve zprávě Pakety putují samostatně sítí k cíli, každý může jít jinou cestou (tzv. datagramová služba) Výhody dynamicky reaguje na zatížení sítě !!! dokáže využít maximální kapacity cesty nedochází k zbytečnému zahlcování sítě Nevýhody nelze garantovat pořadí paketů nelze garantovat plynulost dat relativně pomalé (v každém uzlu musím hledat cestu)

Přepojování paketů

Virtuální spoje Speciální varianta přepojování paketů Před vlastním přenosem se vyšle zvláštní paket, který najde nejjednodušší (nejkratší) cestu a vrátí se zpátky, přičemž si „pamatuje cestu“ a do každého uzlu vloží informaci o této cestě Následně vyslané pakety již neobsahují adresu příjemce, nýbrž identifikátor virtuálního spoje, kterým se každý uzel řídí a celá zpráva tedy putuje po tomto virtuálním spoji Kombinuje vlastnosti přepojování paketů i okruhů

Virtuální spoje