Глава 1. Основы передачи данных

Для передачи информации на большие расстояния, как правило, используются электромагнитные волны (акустические волны пригодны для ограниченных расстояний). Пересылка осуществляется по проводам или по схеме «передатчик-приемник» с использованием антенн или без них. Эффективность антенны обуславливается ее размерами, которые должны быть сравнимы с длиной передаваемой волны. Чем шире диапазон передаваемых частот, тем труднее сделать антенну, пригодную для решения задачи надежной передачи. Поэтому, для передачи используются частоты, начиная с сотен килогерц и выше (длина волн - сотни метров и меньше). Передача сигналов с использованием инфракрасной связи или с помощью лазерного луча ограничена расстояниями примерно 3000 м и становится неустойчивой при наличии осадков.

Любая среда передачи данных не лишена проблемы потери энергии, так как в среде происходит искажение электромагнитных сигналов разной частоты, причем, с ростом частоты искажения увеличиваются. Считается, что сигналы передаются в канале передаче информации. Характеристика канала, определяющая спектр частот, которые канал пропускает без существенных искажений, называется полосой пропускания канала.

Скорость передачи информации зависит от способа кодирования электромагнитных сигналов и сигнальной скорости - скорости изменения значения сигнала в секунду. Сигнальную скорость принято измерять в бодах, что означает передачу одного сигнала в единицу времени (секунду). Единицу информации принято измерять в битах. При этом одно изменение значения сигнала может кодировать сразу несколько бит. Отсюда ясно, что сигнальная скорость равная b бод не означает, то что скорость передачи информации также равна b бит в единицу времени (секунду). Для кодировки одного бита информации одним бодом необходимо использовать 2-уровневый электромагнитный сигнал для представления битовых значений «0» и «1»; для кодирования двух бит одним бодом следует использовать 4-х уровневый сигнал для представления комбинаций «00», «01», «11» и «10», и так далее. В общем случае для кодирования "n" бит одним бодом необходим сигнал с числом уровней 2ⁿ. Таким образом, способ кодирования оказывает влияние на скорость передачи информации по каналу, и, следовательно, скорость передачи информации равна произведению сигнальной скорости в бодах на число бит, закодированных одним бодом. Максимальная скорость, с которой канал способен передавать данные, называется пропускной способностью канала.

Цифровой сигнал, который представляет собой прямоугольную волну с двумя различными состояниями, называется бинарным. Состояния электромагнитного сигнала могут быть представлены уровнями тока или напряжения, а также полярностью сигнала. Для цифрового бинарного сигнала скорость передачи информации в битах равна сигнальной скорости в бодах. Наибольшая скорость передачи информации бинарными сигналами будет при передаче чередующейся последовательности нулей и единиц 0,1,0,1,0,1. Передача информации цифровыми сигналами имеет следующие преимущества перед передачей аналоговыми сигналами:

• Высокую надежность;

• Отсутствие зависимости от источника информации;

• Возможность шифрования;

• Независимость от времени.

Перед передачей информации, алфавитно-цифровые данные должны быть преобразованы в битовую последовательность. с помо­щью бито­вых комби­наций. Битовые комбинации хранятся в кодовых таблицах, содержащих 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды. Количество передаваемых знаков здесь зависит от числа би­тов, ис­пользуемых в коде. На международном уровне передача символьной информации осуще­ствляется с помо­щью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строч­ные буквы англий­ского алфавита, а также спец­символы. Для представления знаков национальных алфавитов применяется 8-битовый код, которым можно представить 256 алфавитно-цифровых зна­ков.