Prenosni sistem (računalniške komunikacije)

Prenosni sistem

Prenosni sistem v ISO/OSI modelu je

• povezavna plast in
• fizična plast,

v TCP/IP modelu pa

• prenosna plast.

Povezavna plast

Naloge

• tvorjenje okvirov,
• odkrivanje napak pri prenosu (paritetni bit ali CRC),
• kontola pretoka.

Na povezavi plasti sta definirana dva tipa protokolov:

• protokoli za skupinske medije in
• protokoli za dvotočkovne medije.

Protokoli za dvotočkovne medije:

• HDLC,
• SDLC,
• PPP,
• SLIP,
• ATM.

Protokoli za skupinske medije:

• kolizijski,
• nekolizijski,
• z omejeno kolizijo.

Tvorjenje okvirov

Načini:

• Štetje znakov v okviru
  • v glavi paketa označimo njegovo dolžino,
  • sprejemnik tako ve kdaj ga je konec,
  • slabost: nevarnost, da se pojavi napaka na mestu, kjer je označena dolžina okvira.
• Posebni znaki
  • označujejo začetek in konec okvira,
  • začetek z DLE, sledi STX (Start of Text), konec z DLE, sledi ETX (End of Text),
  • pred vsakim DLE znakom v podatkovnem delu mora oddajnik vriniti še en DLE znak, ki ga sprejemnik izbriše,
  • DLE = 01111110.
• Vrivanje bitov
  • 6 enic pomeni začetek paketa,
  • če je 6 enic med podatki, vrinemo ničlo pred zadnjo enico, ki jo sprejemnik po sprejemu odstrani.

Kolizijski protokoli za množično naslavljanje

Aloha

• radijsko omrežje (skupna frekvenca),
• kdor spozna paket za svojega ga prebere,
• velika verjetnost kolizije,
• pošljem kadar hočem,
• pogledam kaj sem dobil nazaj, če je paket isti kot sem ga poslal je v redu, sicer ponovim,
• ko ugotovim, da je prišlo do trka, po naključnem časovnem intervalu ponovim pošiljanje paketa,
• maksimalna izkoriščenost kanala je 18%.

Razsekana Aloha

• taktni oddajnik (oddaja se samo ob taktu),
• takt na vsakih p sekund, kjer je p čas za pošiljanje paketa,
• usklajenost pošiljanja je implementirana z dirigentom ali s sinhronizacijo vseh potencialnih pošiljateljev v omrežju,
• izkoriščenost je 36%,
• tudi če pošilja samo eden, je treba čakati na takt.

CSMA

• pred oddajanjem preveri, če je kanal prost,
• učinkovit je tudi pri nizkem prometu,
• vztrajni (52%, sinhronizacija trkov ob sprostitvi medija), nevztrajni (odskakovanje, slabša izkoriščenost pri manjšem prometu, pri večjem prometu možne večje zakasnitve paketov),
• p-vztrajni - oddajnik vztrajno prisluškuje kanalu, ko se sprosti oddaja z verjetnostjo p,
• pri vztrajnostnem trčita, če oba poslušata.

CSMA CD

• razlika s CSMA je, da se oddajanjem paketa po trku ne nadaljuje (takoj po trku se oddaja ustavi),
• vztrajni,
• trk se zazna takoj, obadva nehata pošiljati, vsak svoj timeout,
• 802.3 - Ethernet,
• dve fazi: faza prenosa, faza borbe za medij.

Rezervacijski protokoli za množično naslavljanje

Rečemo jim tudi nekolizijski protokoli. Njihovo delovanje lahko razdelimo na dve fazi: faza rezervacije in faza pošiljanja.

IBM

• cikel rezervacij: kdor ima kaj za povedati doda žeton v vagonček,
• cikel pošiljanja: pošiljajo po vrsti (tisti, ki so prej dali žeton v vagonček, pošiljajo prej),
• zelo dobro, če je veliko prometa, sicer slabo,
• menjavanje zaporedje postaj (katera dobi vagonček prva).

Protokoli z omejeno kolizijo

• Podpirajo dva načina delovanja.
• Če je majhen promet se uporablja kolizijski protokol, sicer rezervacijski.
• Problem je preklaplanje med načini delovanja.
• Osnova je Ethernet.
• Če pride do trka, določenim postajam ukinemo pravico pošiljanja.
• Menjavanje vrstega reda blokiranih prinese težave.
• Komercialno so nerazširjeni.

Fizična plast

• implementirana na mrežni kartici,
• uskladi električne lastnosti znotraj računalnika in znotraj prenosnega medija,
• signal prilagodi naravi prenosnega medija (analogen - zvezen signal, digitalen - dve dovoljeni stanji),

Kako spraviti digitalen signal na analogno linijo?

• amplitudna modulacija (tihi in glasni pisk)
• frekvenčna modulacija (nižja in višja frekvenca)
• fazna modulacija (ob spremembi se signal obrne za 180 stopinj - označen mora biti začetek in konec okvira).

Kvadratna modulacija - 4 faze, 4 različne kombinacije. Večje kapacitete dosežemo s kombinacijami.
pulzno-kodna modulacija - PCM (Pulse Code Modulation) je standarden postopek za pretvorbo analognega signala (AS) v digitalnega:

• kvantiziramo signal v času - AS vzorčimo na časovno enakomernih intervalih s frekvenco (po Nyquistovem kriteriju), ki je dvakratna najvišja frekvenca AS (za telefon: 4000Hz -> 8000 vzorcev/s)
• kvantiziramo amplitudo v času - 256 nivojev, kodiranih z 8 biti, razporejenih nelinearno (gostejši pri nižjih amplitudah)

Tako zpotrebujemo za prenos govora v digitalni obliki kapaciteto kanala 64kbit/s : 8000vzorcev/s * 8bit/vzorec

strani 774-778

Kanali

Razdelimo jih lahko na lokalne (na eni strani ima informacijski sistem) in omrežne prenosne kanale.

Glede na smernost

• enosmerni (simplex),
• sočasno dvosmerni (full duplex),
• izmenično dvosmerni (half duplex).

Izmenično dvosmerne kanale lahko razdelimo v dve skupini:

• varni - sami odpravljajo možnost kolizije,
• kolizijski - dopuščajo možnost kolizije.

Glede na način prenosa podatkov lako kanale razvrstimo na

• zaporedne ali serijske - računalnik interno uporablja paralelna vodila, zato je potrena paralelno-serijska oz. serijsko-paralelna konverzija,
• vzporedne ali paralelne.

Glede na kodiranje

• digitalni - logična ničla in enica sta kodirani z diskretnimi signali,
• analogni - logična ničla in enica sta kodirani z analognimi signali, potrebujemo A/D in D/A pretvornik.

Sinhronizacija prenosa

• asinhroni
  • ob prenosu vsakega znaka se oddajnik in sprejemnik sinhronizirata,
  • sinhronizacija na znak,
  • vsak znak (7 ali 8 bitov) ima pred začetkom start bit in na koncu en ali dva stop bita + kontrolne bite.
  • slaba izkoriščenost (50%).
• sinhroni
  • sinhronizacija na nivoju paketa
  • paket ima 128, 1024,... bajtov,
  • sinhronizacija se izvrši na podlagi začetnih in kočnih 8 bitov vsakega paketa.

Število priključkov na prenosni medij

• dvotočkovni
  • omogoča priključitev le dveh aktivnih elementov na en segment prenosnega medija,
• skupinski
  • omogoča priključitev več aktivnih elementov na en prenosni kanal,
  • izmenično dvosmeren,
  • kolizijski ali nekolizijski.

stran 743