Лаб 5. Аналіз передачі сигналів кабелями
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №5
з курсу «Теорія інформації та кодування»


Шаблон оформлення звіту можна одержати тут.

Мета роботи:
- закріпити знання принципів передачі імпульсних сигналів кабельними середовищами;
- закріпити розуміння фізичного та логічного кодування сигналів в комп'ютерних мережах;
- ознайомитись із реалізацією передачі сигналів на прикладі технологій мереж Ethernet.

Короткі теоретичні відомості

Швидкість передачі імпульсних сигналів кабелями визначається з урахуванням:
- взаємодії спектру сигналу та частотної смуги каналу передачі;
- впливу типових проблем передачі (загасання сигналів, розсинзронізації, міжсигнальної інтерференції, а також впливу завад);
- характеристиками кабельного середовища (зокрема таких найбільш поширених його видів як кручена пара провідників на основі міді та оптичного волокна).
Ці фактори детально розглянуті зокрема в лекції 11.

Типовими засобами забезпечення надійної передачі даних на фізичному рівні локальних компютерних мереж є зокрема:
- вибір адекватної форми сигналів із урахуванням спектральної ефективності та забезпечення самосинхронізації (так зване фізичне кодування):
- попередня підготовка бітової послідовності для покращання умов синхронізації та виявлення помилок (так зване фізичне кодування).
Ці фактори детально розглянуті зокрема в лекції 12.

Комплексне вирішення проблем формування імпульсних сигналів для передачі кабелями регулюється стандартизованими технологіями локальних комп'ютерних мереж, зокрема їх найбільш поширеного класу — мереж Ethernet. Зокрема такі технології передбачають комплекс рішень щодо погодження заданої швидкості передачі на заданій відстані із вибором характеристик кабелів (стандартизований тип крученої пари або оптичного волокна) та методів фізичного і логічного кодування.
Основні принципи такого підходу доречно розглянути на прикладах технологій Fast Ethernet та Gigabit Ethernet. Зокрема відповідні типові рішення для різних середовищ передачі наведені в таблицях 1 та 2.


.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

Зміст роботи

Дана лабораторна робота включає три розділи:
- аналіз принципів передачі сигналів кабельними середовищами;
- аналіз підходів до фізичного та логічного кодування сигналів;
- аналіз стандартів фізичного рівню передачі в мережах Ethernet.
Перший та другий розділи передбачають ознайомлення із практичним використанням теорії передачі сигналів кабельними середовищами.
Третій розділ передбачає порівняльний аналіз фізичного рівню передачі для стандарти-зованих технологій Fast Ethernet та Gigabit Ethernet.

Порядок виконання роботи

1) Аналіз принципів передачі сигналів кабельними середовищами
а) Проаналізувати підходи до аналізу взаємодії імпульсних сигналів із фізичним каналом передачі на базі спектрального уявлення. Зокрема уяснити підходи до оцінювання ширини спектру імпульсних сигналів та потрібної ширини частотної смуги каналу передачі.
б) Проаналізувати основні проблеми передачі сигналів кабельними середовищами. Зокрема уяснити механізми підходи до врахування: загасання сигналів та викривлення їх форми; розсинхронізації та міжсигнальної інтерференції.
в) Проаналізувати особливості основних типів кабельного середовища передачі. Зокрема уяснити особливості використання в локальних мережах кабелів на основі кручених пар провідників із міді та на основі оптичного волокна.

2) Аналіз підходів до фізичного та логічного кодування сигналів
а) Виконати аналіз основних сигналів на рівні фізичного кодування в локальних мережах. Зокрема уяснити особливості типів сигналів NRZ (NRZI), Манчестерського, MLT-3 та 2B1Q або PAM5, а також використанням цих сигналів в технологіях локальних мереж.
б) Проаналізувати спосіб логічного кодування сигналів із внесенням збитковості на прикладі схеми 4B/5B. Зокрема уяснити: спосіб логічного кодування; використання додаткових кодових блоків, які виникають внаслідок збитковості; взаємодію із сигналами фізичного рівню.

3) Аналіз стандартів фізичного рівню передачі в мережах Ethernet
а) Ознайомитись із основними особливостями стандартів фізичного рівню передачі сигналів в технологіях Fast Ethernet та Gigabit Ethernet (таблиці в розділі «Короткі теоретичні відомості”).
б) Виконати порівняльний аналіз стандартів згідно індивідуального варіанту (задані в таблиці) згідно з наступною схемою:
- вимоги до швидкості і відстані передачі, сфера застосування
- особливості фізичного середовища передачі сигналів
- особливості фізичного та логічного кодування сигналів та їх обгрунтування.


.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

Контрольні запитання

До розділу 1.
1) Поясніть особливості та параметри спектру імпуьсної послідовності на рис.5.1 звіту.
2) Поясніть, яким чином зазвичай погоджується ширина спектру імпульсних сигналів та ширина частотної смуги каналу передачі.
3) Охарактреризуйте основні підходи до вирішення проблем передачі імпульсних сигналів:
- загасання сигналів та викоривлення їх форми;
- розсинхронізації та міжсигнальної інтерференції.
4) Спираючись на рис.5.3, поясніть структуру та параметри кабелів на базі крученої пари та оптичних волокон.
* 5) Назвіть основні параметри категорій кручених пар 5/5e, 6 та 7.
* 6) Поясніть основні особливості одномодових та многомодових оптичних кабелів.

До розділу 2.
1) Спираючись на рис.5.4 звіту, поясніть особливості популярних типів сигналів передачі даних (NRZI, Манчестерського, MLT-3 та 2B1Q/PAM5).
* 2) Назвіть основні використання сигналів NRZI, Манчестерського, MLT-3 та 2B1Q/PAM5 в технологіях локальних мереж.
3) Спираючись на рис.5.5 звіту, поясніть спосіб логічного кодування 4B/5B.
* 4) Охарактеризуйте використання кодування 4B/5B в технологіях локальних мереж.

До розділу 3.
1) Спираючись на дані таблиці 1, охарактеризуйте модифікації технології Fast Ethernet для різних типів фізичного середовища передачі.
2) Спираючись на дані таблиці 2, охарактеризуйте модифікації технології Gigabit Ethernet для різних типів фізичного середовища передачі.
3) Дайте розгорнуті пояснення до власного варіанту порівняльного аналізу фізичного рівню технологій локальних мереж.
* 4) Дайте пояснення до варіанту порівняльного аналізу фізичного рівню технологій локальних мереж, заданого викладачем.
О дисциплине ТИК
Почему «Теория информации и кодирования» - одна из самых интересных дисциплин, которые изучают будущие системщики и защитники информации?

В ней сочетаются золотая классика и самая актуальная современность computer-science.

продолжение
О сайте
Здесь вы найдете материалы, которые помогут в изучении дисциплины “Теория информации и кодирования” (ТИК) в том виде, как она преподается на кафедре ЭВМ ДИИТа.

На сайте размещены методические материалы:
  • электронный конспект лекций;
  • методическое обеспечение к лабораторным работам;
  • полезные ссылки.

продолжение
© 2008-2019 • Теория информации и кодирования
UP