Методы аналоговой модуляции

1)Потенциальный код

2)амплитудная модуляция

3)Частотная модуляция

4)Фазовая модуляция

Дискретная модуляция аналоговых сигналов

Дискретные способы модуляции основаны на дискретизации непрерывных процессов как по амплитуде, так и по времени.

9) Протоколы сжатия данных

Как известно, применение сжатия данных позволяет более эффективно использовать емкость дисковой памяти. Не менее полезно применение сжатия при передачи информации в любых системах связи. В последнем случае появляется возможность передавать значительно меньшие (как правило, в несколько раз) объемы данных и, следовательно, требуются значительно меньшие ресурсы пропускной способности каналов для передачи той же самой информации.

На сегодняшний день существует множество различных алгоритмов сжатия данных без потерь, подразделяющихся на несколько основных групп.

Кодирование повторов {Run-Length Encoding, RLE).

Вероятностные методы сжатия

В основе вероятностных методов сжатия лежит идея построения "дерева", положение символа на "ветвях" которого определяется частотой его появления. Каждому символу присваивается код, длина которого обратно пропорциональна частоте появления этого символа. Существуют две разновидности вероятностных методов, различающих способом определения вероятности появления каждого символа:

> статические (static) методы, использующие фиксированную таблицу частоты появления символов, рассчитываемую перед началом процесса сжатия;

> динамические (dinamic) или адаптивные (adaptive) методы, в которых частота появления символов все время меняется и по мере считывания нового блока данных происходит перерасчет начальных значений частот.

Статические методы характеризуются хорошим быстродействием и не требуют значительных ресурсов оперативной памяти. Они нашли широкое применение в многочисленных программах-архиваторах, например ARC, PKZIP и др., но для сжатия передаваемых модемами данных используются редко — предпочтение отдается арифметическому кодированию и методу словарей, обеспечивающим большую степень сжатия.

Арифметические методы

Принципы арифметического кодирования были разработаны в конце 70-х годов В результате арифметического кодирования строка символов заменяется .Действительным числом больше нуля и меньше единицы. Арифметическое кодирование позволяет обеспечить высокую степень сжатия, особенно в случаях, когда сжимаются данные, где частота появления различных символов сильно варьируется. Однако сама процедура арифметического кодирования требует мощных вычислительных ресурсов, и до недавнего времени этот метод мало применялся при сжатии передаваемых данных из-за медленной работы алгоритма. Лишь появление мощных процессоров, особенно с RISC-архитектурой, позволило создать эффективные устройства арифметического сжатия данных.

Метод словарей

Алгоритм, положенный в основу метода словарей, был впервые описан в работах израильских исследователей Якйба Зива и Абрахама Лемпеля, которые впервые опубликовали его в 1977 г. В последующем алгоритм был назван Lempel-Ziv, или сокращенно LZ. На сегодняшний день LZ-алгоритм и его модификации получили наиболее широкое распространение, по сравнению с другими методами сжатия. В его основе лежит идея замены наиболее часто встречающихся последовательностей символов (строк) в передаваемом потоке ссылками на "образцы", хранящиеся в специально создаваемой таблице (словаре). Алгоритм основывается на том, что по потоку данных движется скользящее "окно", состоящее из двух частей. В большей по объему части содержатся уже обработанные данные, а в меньшей помещается информация, прочитанная по мере ее просмотра. Во время считывания каждой новой порции информации происходит проверка, и если оказывается, что такая строка уже помещена в словарь ранее, то она заменяется ссылкой на нее.

10) Протоколы передачи данных Х-modem, Y-modem, Z-modem

Наиболее часто используемой функцией коммуникационного программного обеспечения является функция передачи файлов. Она осуществляется с помощью специальных протоколов передачи файлов. Выбор и использование протокола передачи файлов может производится пользователем в явном виде, как это делается в терминальных программах, так и в неявном, например в игровых программах, поддерживающих модемную связь.

Основными задачами протоколов передачи файлов являются:

> обеспечение безошибочной передачи данных;

> управление потоком передаваемых данных;

> передача вспомогательной информации;

> защита соединения.

Первые протоколы передачи файлов появились задолго до модемов, поддерживающих аппаратное исправление ошибок. По этой причине задача обеспечения безошибочной передачи по сегодняшний день остается одной из их основных. Для ее реализации применяются в основном те же методы, что и в современных протоколах исправления ошибок. Передаваемые данные разбиваются на блоки (кадры) определенной длины, и в каждый из них включается проверочная комбинация (CRC) для обнаружения ошибок. Эта комбинация формируется по определенному правилу на основе передаваемых информационных битов блока. На приемной стороне производится повторное вычисление проверочной комбинации по тому же правилу и сравнение ее с принятой. При совпадении проверочных комбинаций принимающая сторона посылает подтверждение правильного приема блока (АСК), а при несовпадении — запрос на повторную передачу данного блока (NACK). Таким образом реализуется механизм автоматического запроса повторения (ARQ), аналогичный механизму ARQ в протоколах исправления ошибок типа MNP классов 1—4 и V.42. При этом ARQ также может быть стартстопного типа (SAW), с возвратом на N шагов (GBN) или селективного повторения (SR).

При использовании ARQ типов GBN и SR непрерывная передача неподтвержденных блоков данных может привести к перегрузке буферов как приемника, так и передатчика. Что бы этого не происходило используется управление потоком передаваемых данных.

Перед непосредственной передачей файла необходимо установить соединение на уровне канала данных (уровень 2 модели OSI), передать информацию о имени файла, его размере, дате последней его модификации и т.п., а после передачи — произвести разъединение канала данных. Все это осуществляется при помощи вспомогательной служебной информации, передаваемой по каналу связи.

Среди протоколов, рассчитанных на отсутствие аппаратной защиты от ошибок можно выделить широко распространенные протоколы XModem, XModem-CRC, XModem-1 К, YModem, Kermit, ZModem и ряд других.

1)Протокол XModem

Протокол XModem, разработанный Бардом Христенсеном, благодаря широкому использованию в справочных службах и введению в недорогие связные программы для PC стал фактическим стандартом для связи между персональными компьютерами.

Передающий компьютер начинает передачу файла только после приема от принимающего компьютера знака NAK (Negative AcKnowledge),представляющего собой последовательность <0010101> в кодировке ACSII. Принимающий компьютер передает эту последовательность до тех пор, пока не начнется передача собственно файла. Если передано девять знаков NAK, а передача файла не началась, процесс должен быть возобновлен вручную.

После приема знака NAK передающий компьютер посылает знак начала блока SOH (Start Of Header) (Olh), два номера блока (сам номер и его двоичное дополнение по "единицам"), блок данных из 128 байт и контрольную сумму блока CS (Check Sum). Блоки нумеруются по модулю 256. Контрольная сумма размером в 1 байт представляет собой остаток от деления на 255 суммы значений кодов ASCII знаков, входящих в блок данных.

Принимающий компьютер тоже вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с принятой. Если сравниваемые значения различны либо прошло 10 с, а прием блока не завершен, принимающий компьютер посылает передатчику знак NAK, означающий запрос на повторную передачу последнего блока. Если блок принят правильно, приемник передает подтверждение его приема знаком АСК (06h). В случае, если следующий блок не поступил в течение 10с, то передача знака АСК повторяется до тех пор, пока блок не будет принят правильно. После девяти неудачных попыток передачи блока связь прерывается.

В протоколе используется двукратная передача номера. Это исключает повторную передачу одного и того же блока из-за потери подтверждающего сообщения. Принимающий компьютер контролирует уникальность номеров принимаемых блоков. Если блок ошибочно передан повторно, то он сбрасывается. После успешной передачи всех данных передающий компьютер посылает знак завершения передачи EOT (End Of Transmission) (04h), сообщающий об окончании передачи файла.

Перерыв в передаче блока свыше 1 с считается перерывом связи.

Преимущества данного протокола перед другими заключаются в его доступности для разработчиков программных средств, простоте реализации на языках высокого уровня, малом объеме приемного буфера (256 байт) и возможности передачи не только символьных (в кодах ACSII), но и исполняемых файлов.

К основным недостаткам протокола Xmodem можно отнести низкую производительность, обусловленную в основном использованием механизма ARQ типа SAW, большую вероятность необнаруженных ошибок, необходимость задания имени файла при приеме и относительно большой объем передаваемой служебной информации.

Последующие модификации протокола XModem были направлены на устранение этих и некоторых других его недостатков.

Протокол YModem

Протокол YModem представляет собой протокол XModem-CRC, в котором реализована групповая передача кадров. Все программы, реализующие протокол YModem, должны выполнять следующие функции:

-передавать информацию о имени и пути файла в-блоке 0 в виде строки знаков ASCII, завершающейся знаком NUL (Oh);

- использовать эту информацию на приемной стороне в качестве имени и пути принятого файла, если иная реализация не оговорена специально;

- применять проверку CRC-16 при приеме знаков "с", в противном случае использовать 8-битовую контрольную сумму;

- принимать любую комбинацию из 128- и 1024-байтных блоков внутри каждого принимаемого файла;

- обеспечивать возможность переключения длины блоков в конце передачи файла (файлов) и (или) в случае частых повторных передач;

- передающая программа не должна изменять длину неподтвержденного блока;

- передавать в конце каждого файла знаки EOF до десяти раз, пока не будет принят знак АСК;

- обозначать конец сеанса связи нулевым (пустым) именем пути.

Коммуникационные программы, в которых не реализованы все перечисленные функции, не совместимы с протоколом YModem. Выполнение этих минимальных требований, однако, не гарантирует надежной передачи файлов в условиях сильных помех.

Протокол YModem устраняет некоторые недостатки протокола XModem, в основном сохраняя его простоту.

Как и в случае передачи одного файла, приемник инициирует групповую передачу путем посылки знака "с" (для режима CRC-16).

Передатчик открывает файл и передает номер 0.

Для групповой передачи требуются только имена файлов. Для обеспечения совместимости "снизу вверх" все неиспользуемые байты блока 0 должны иметь значение 0.

Имя файла (возможно с указанием пути) передается как строка кодов ASCII, завершаемая знаком NUL. Этот формат имени файла используется в функциях, ориентированных на операционные системы типа MS-DOS, и в функции fopen библиотеки языка Си. В имя файла не включаются пробелы. Обычно передается только само имя без префикса справочника. Имя диска источника (например, А:, В: и т.д.) не передается. Если передатчик не поддерживает передачу знаков в обоих регистрах, имя передается в строчном регистре. Если в имя файла включен каталог, его название должно ограничиваться знаками "/".

Обозначения длины файла и каждого последующего поля произвольны. Длина файла представляется в блоке как десятичная строка, обозначающая количество байт в файле. В нее не должны входить знаки EOF ("Z) или другие знаки (garbage characters), используемые для заполнения последнего блока. Если передаваемый файл увеличивается во время передачи, то параметр "Длина файла" должен иметь значение, соответствующее максимально ожидаемому размеру или не передаваться вовсе.

Дата модификации файла является необязательным параметром, имя и длина файла могут передаваться без передачи даты модификации. Дата модификации представляется в виде восьмеричного числа, указывающего время последнего изменения файла, и измеряется в секундах по Гринвичу, начиная с 1 января 1970 г. Это время называется Универсальным Координационным Временем (Universal Coordinated Time). Дата 0 обозначает, что дата модификации неизвестна и должна быть оставлена дата приема файла. Этот формат используется для исключения неопределенности при передачах файлов между различными временными зонами. ,

Протокол YModem допускает возможность введения других полей заголовка без нарушения совместимости со своими прежними версиями. Оставшаяся часть блока устанавливается в "О". Это важно для сохранения совместимости "снизу вверх".

Далее приемник инициирует передачу содержимого файлов в соответствии с протоколом XModem-CRC. После того как содержимое файла передано, приемник запрашивает имя следующего файла.

Передача нулевого имени файла может означать, во-первых, что групповая передача завершена, и, во вторых, что запрошенные у передатчика файлы не могут быть открыты для чтения.

По умолчанию приемник запрашивает CRC-16.

3)Протокол ZModem

Протокол ZModem введен в большинство связных программ и в настоящее время получил самое широкое распространение. Представляя собой развитие протоколов XModem и YModem, он устраняет их недостатки и при соблюдении совместимости имеет ряд преимуществ:

> высокое быстродействие благодаря использованию процедуры SBN;

> динамическая адаптация к качеству канала связи посредством изменения в широких пределах размера передаваемых блоков;

> возможность возобновления прерванной передачи файла с того места, на котором произошел сбой;

> повышенная достоверность передачи благодаря использованию 32-разрядной проверочной комбинации (CRC);

> возможность отключения функции контроля ошибок передаваемых блоков при использовании модемов с аппаратной коррекцией ошибок. Протокол ZModem явился результатом технического компромисса между следующими противоречивыми требованиями:

> простота использования;

> обеспечение высокой пропускной способности;

> сохранение целостности информации;

> достижение высокой надежности передачи;

> простота реализации.

>Простота использования

Протокол позволяет или программно инициировать передачу файлов или передавать команды и (или) модификаторы другим программам. Названия файлов достаточно ввести только один раз. Возможен выбор файлов с помощью меню. При групповых передачах возможно задание файлов одной маской. Организация передачи осуществляется путем введения минимального количества команд с клавиатуры.

При передаче файлов передается кадр ZRQINIT, который инициирует автоматический прием файлов.

Протокол ZModem может эмулировать режим протокола YModem, если процесс на удаленном компьютере не поддерживает протокол ZModem.

Пропускная способность

При разработке протокола ZModem особое внимание было уделено трем аспектам его применения:

> сетевым применениям в условиях больших задержек и малой вероятности ошибок;

> применениям в системах с временным уплотнением и буферированием, характеризующимися наличием значительных задержек и ухудшением пропускной способности при росте трафика обратного канала;

> обеспечение прямой связи между модемами при высокой вероятности ошибок в канале.

Поиск по сайту: