15.02.2024 / Передача данных

Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты:

• Передатчик

• Сообщение

• Средства передачи

• Приемник.

Передача данных в цифровых системах

• Передатчик: устройство, источник данных.

• Приемник: устройство, принимающее данные. Может быть компьютером, терминалом или другим цифровым устройством.

• Сообщение: цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи. Могут включать файлы баз данных, таблицы, тексты или изображения.

• Средства передачи: физическая среда передачи и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.

Каналы связи

Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены:

• Выделенные телефонные каналы: используются для передачи голосовой информации.

• Специальные каналы для передачи цифровой информации: обеспечивают передачу данных в цифровом формате.

Дополнительно могут применяться:

• Радиоканалы: обеспечивают беспроводную передачу данных по радиоволнам.

• Каналы спутниковой связи: обеспечивают связь через спутники, что особенно полезно в удалённых или недоступных местах.

В ЛВС (локальных вычислительных сетях) используются различные типы передающих сред:

• Витая пара проводов

• Коаксиальный кабель

• Оптоволоконный кабель.

Для характеристики процесса обмена сообщениями по каналам связи используются следующие понятия:

• Режим передачи: определяет способ организации передачи данных между устройствами, такой как односторонний (полудуплексный) или двусторонний (полный дуплексный).

• Код передачи: отвечает за преобразование информации из символьного в битовый вид для передачи по каналу связи.

• Тип синхронизации: определяет метод согласования времени передачи данных между устройствами, такой как синхронный или асинхронный.

Режим передачи

Существуют три режима передачи:

• Симплексный

• Полудуплексный

• Дуплексный

Симплексный режим - это режим передачи 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.

Передатчик ⟶ Приемник

Полудуплексный режим - это режим передачи информации, при котором источник и приемник попеременно меняются местами:

• Передатчик ⟶ Приемник

• Передатчик ⟵ Приемник

Пример работы в полудуплексном режиме: разведчик, который передает информацию в Центр, а затем принимает инструкции от Центра.

Дуплексный режим - одновременная передача и прием сообщений.

Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы, который позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи. Примером дуплексного режима является телефонный разговор.

• Передатчик -> Приемник

• Приемник <- Передатчик

Коды передачи данных

Для передачи информации по каналам связи используются специальные коды. Эти коды стандартизованы и определены рекомендациями ISO (Международная организация по стандартизации) или Международным консультативным комитетом 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.

Типы синхронизации данных

Процессы передачи или приема информации в Вычислительных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т.е. один из процессов может начаться только после того, как получит полностью данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными.

В то же время существуют процессы, в которых нет такой привязки и они могут выполняться независимо от степени полноты переданных данных. Такие процессы называются асинхронными.

Синхронизация данных

Синхронизация данных - это согласование различных процессов во времени. В системах передачи данных используются два основных способа передачи данных: синхронный и асинхронный.

В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех, как на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. С такими ситуациями вы встречаетесь достаточно часто: искажение звука в телефоне, помехи при телевизионной передаче, ошибки телеграфа, неполнота переданной информации, неверно выраженная мысль, ошибка в расчетах. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука - криптография.

Скорость передачи информации

Передача информации может происходить с разной скоростью. Количество передаваемой информации за единицу времени называется скоростью передачи информации или скоростью информационного потока. Эта скорость обычно выражается в таких единицах, как:

• бит в секунду (бит/с)

• байт в секунду (байт/с)

• килобайт в секунду (Кбайт/с)

Интерпретация приставок

Существует неоднозначность в интерпретации приставок. Существуют два основных подхода:

1. Компьютерный подход: килобит трактуется как 1024 бита (как килобайт), мегабит как 1024 килобита и так далее. Основной довод в пользу этого подхода - соответствие с традиционными для вычислительной техники единицами.

2. Стандартный подход: килобит трактуется как 1000 бит (как килограмм или километр), мегабит как 1000 килобит и т. д. Основной довод сторонников такого подхода - простота в вычислениях.

Оба подхода применяются, но для бита чаще используется стандартный подход, в то время как для байта компьютерный подход признается более традиционным. К битам компьютерный подход применяется, преимущественно в компьютерной технике и программировании.

Решение задачи на передачу файла

Допустим, что файл размером 64 Кбайт передается через некоторое соединение со скоростью 1024 бит в секунду.

Для определения размера файла (в Кбайт), который можно передать за то же время через другое соединение со скоростью 256 бит в секунду, используем следующие шаги:

1. Расчет времени передачи файла:

   Для текущего соединения с скоростью 1024 бит/сек:

   $\text{Время} = \frac{\text{Размер файла (бит)}}{\text{Скорость передачи (бит/сек)}}$

   $\text{Время} = \frac{64 \times 1024 \times 8}{1024} = 512 \text{ сек}$

2. Расчет размера файла для нового соединения:

   Для нового соединения с скоростью 256 бит/сек:

   $\text{Размер файла (Кбайт)} = \frac{\text{Время} \times \text{Скорость передачи (бит/сек)}}{8 \times 1024}$

   $\text{Размер файла (Кбайт)} = \frac{512 \times 256}{8 \times 1024} = 16 \text{ Кбайт}$

Таким образом, размер файла, который можно передать за то же время через соединение со скоростью 256 бит/сек, составляет 16 Кбайт.