фізичнийрівень займається реальною передачею необроблених бітів по
каналу зв'язку.
Пересилання даних в обчислювальних мережах від одного комп'ютера до іншого здійснюється послідовно, біт за бітом. Фізично біти даних передаються по каналах передачі даних у вигляді аналогових або цифрових сигналів.
Сукупність засобів (ліній зв'язку, апаратури передачі і прийому даних), що служить для передачі даних в обчислювальних мережах, називається каналом передачі даних. Залежно від форми переданої інформації канали передачі даних можна розділити на аналогові (безперервні) і цифрові (дискретні).
Так як апаратура передачі і прийому даних працює з даними в дискретному вигляді (тобто одиницям і нулях даних відповідають дискретні електричні сигнали), то при їх передачі через аналоговий канал потрібно перетворення дискретних даних в аналогові (модуляція).
При прийомі таких аналогових даних необхідно зворотне перетворення - демодуляція. Модуляція / демодуляція - процеси перетворення цифрової інформації в аналогові сигнали і навпаки. При модуляції інформація може надаватися синусоїдальним сигналом тієї частоти, яку добре передає канал передачі даних.
До способів модуляції відносяться:
· Амплітудна модуляція;
· Частотна модуляція;
· Фазова модуляція.
При передачі дискретних сигналів через цифровий канал передачі даних використовується кодування:
· Потенційне;
· Імпульсна.
Таким чином, потенційне або імпульсне кодування застосовується на каналах високої якості, А модуляція на основі синусоїдальних сигналів переважно в тих випадках, коли канал вносить сильно спотворені сигнали.
Зазвичай модуляція використовується в глобальних мережах при передачі даних через аналогові телефонні канали зв'язку, які були розроблені для передачі голосу в аналоговій формі і тому погано підходять для безпосередньої передачі імпульсів.
Залежно від способів синхронізації канали передачі даних обчислювальних мереж можна розділити на синхронні і асинхронні. Синхронізація необхідна для того, щоб передавальний вузол даних міг передати якийсь сигнал приймає вузла, щоб приймає вузол знав, коли почати прийом вступників даних.
Синхронна передача даних вимагає додаткової лінії зв'язку для передачі синхронізуючих імпульсів. Передача бітів передавальною станцією і їх прийом приймаючої станцією здійснюється в моменти появи синхроимпульсов.
При асинхронної передачі даних додаткової лінії зв'язку не потрібно. У цьому випадку передача даних здійснюється блоками фіксованої довжини (байтами). Синхронізація здійснюється додатковими бітами (старт-бітами і стоп-бітами), які передаються перед переданим байтом і після нього.
При обміні даними між вузлами обчислювальних мереж використовуються три методи передачі даних:
симплексна (односпрямована) передача (телебачення, радіо);
напівдуплексна (прийом / передача інформації здійснюється по черзі);
дуплексная (двунаправленная), кожен вузол одночасно передає і приймає дані (наприклад, переговори по телефону).
| | | наступна лекція \u003d\u003d\u003e | |
При передачі дискретних даних по каналах зв'язку застосовуються два основних типи фізичного кодування - на основі синусоидального несучого сигналу і на основі послідовності прямокутних імпульсів. Перший спосіб часто називається також модуляцією або аналоговою модуляцією, підкреслюючи той факт, що кодування здійснюється за рахунок зміни параметрів аналогового сигналу. Другий спосіб зазвичай називають цифровим кодуванням. Ці способи відрізняються шириною спектру результуючого сигналу і складністю апаратури, необхідної для їх реалізації.
аналогова модуляція застосовується для передачі дискретних даних по каналах з вузькою смугою частот, типовим представником яких є канал тональної частоти, що надається в розпорядження користувачам громадських телефонних мереж. Типова амплітудно-частотна характеристика каналу тональної частоти представлена \u200b\u200bна рис. 2.12. Цей канал передає частоти в діапазоні від 300 до 3400 Гц, таким чином, його смуга пропускання дорівнює 3100 Гц. Пристрій, який виконує функції модуляції несучої синусоїди на передавальній стороні і демодуляції на прийомній стороні, носить назву модем (модулятор - демодулятор).
Методи аналогової модуляції
Аналогова модуляція є таким способом фізичного кодування, при якому інформація кодується зміною амплітуди, частоти або фази синусоїдального сигналу несучої частоти.
На діаграмі (рис. 2.13, а) показана послідовність біт вихідної інформації, представлена \u200b\u200bпотенціалами високого рівня для логічної одиниці і потенціалом нульового рівня для логічного нуля. Такий спосіб кодування називається потенційним кодом, який часто використовується при передачі даних між блоками комп'ютера.
При амплітудної модуляції (рис. 2,13, б) для логічної одиниці вибирається один рівень амплітуди синусоїди несучої частоти, а для логічного нуля - інший. Цей спосіб рідко використовується в чистому вигляді на практиці через низку перешкодостійкість, але часто застосовується в поєднанні з іншим видом модуляції - фазовою модуляцією.
При частотної модуляції (рис. 2.13, в) значення 0 і 1 вихідних даних передаються синусоїдами з різною частотою - f0 і f1. Цей спосіб модуляції не вимагає складних схем в модемах і звичайно застосовується в низькошвидкісних модемах, які працюють на швидкостях 300 або 1200 біт / с.
При фазової модуляції значенням даних 0 і 1 відповідають сигнали однакової частоти, ніс різної фазою, наприклад 0 і 180 градусів або 0,90,180 і 270 градусів.
У швидкісних модемах часто використовуються комбіновані методи модуляції, як правило, амплітудна в поєднанні з фазової.
При використанні прямокутних імпульсів для передачі дискретної інформації необхідно вибрати такий спосіб кодування, який одночасно досягав би декількох цілей:
· Мав при одній і тій же бітової швидкості найменшу ширину спектра результуючого сигналу;
· Забезпечував синхронізацію між передавачем і приймачем;
· Мав здатність розпізнавати помилки;
· Володів низькою вартістю реалізації.
Більш вузький спектр сигналів дозволяє на одній і тій же лінії (з однією і тією ж пропускною здатністю) домагатися більш високої швидкості передачі даних. Крім того, часто до спектру сигналу ставиться вимога відсутності постійної складової, тобто наявності постійного струму між передавачем і приймачем. Зокрема, застосування різних трансформаторних схем гальванічної розв'язки перешкоджає проходженню постійного струму.
Синхронізація передавача і приймача потрібна для того, щоб приймач точно знав, в який момент часу необхідно зчитувати нову інформацію з лінії зв'язку.
Розпізнавання і корекцію перекручених даних складно здійснити засобами фізичного рівня, тому найчастіше цю роботу беруть на себе протоколи, що лежать вище: канальний, мережевий, транспортний або прикладної. З іншого боку, розпізнавання помилок на фізичному рівні економить час, так як приймач не чекає повного приміщення кадру в буфер, а відбраковує його відразу при розпізнаванні помилкових біт усередині кадру.
Вимоги, що пред'являються до методів кодування, є взаємно суперечливими, тому кожен з розглянутих нижче популярних методів цифрового кодування має свої переваги і свої недоліки в порівнянні з іншими.
Тема 2. Фізичний рівень
план
Теоретичні основи передачі даних
Інформація може передаватися по проводам за рахунок зміни будь-якої фізичної величини, наприклад напруги або сили струму. Представивши значення напруги або сили струму у вигляді однозначної функції часу, можна змоделювати поведінку сигналу і піддати його математичного аналізу.ряди Фур'є
На початку XIX століття французький математик Жан-Батист Фур'є (JeanBaptiste Fourier) довів, що будь-яка періодична функція з періодом Т може бути розкладена в ряд (можливо, нескінченний), що складається з сум синусів і косинусів:(2.1)
де - основна частота (гармоніка), і - амплітуди синусів і косинусів n-ої гармоніки, а з - константа. Подібне розкладання називається поруч Фур'є. Розкладена в ряд Фур'є функція може бути відновлена \u200b\u200bза елементами цього ряду, тобто якщо період T і амплітуди гармонік відомі, то вихідна функція може бути відновлена \u200b\u200bза допомогою суми ряду (2.1).
Інформаційний сигнал, що має кінцеву тривалість (всі інформаційні сигнали мають кінцеву тривалість), може бути розкладений в ряд Фур'є, якщо уявити, що весь сигнал нескінченно повторюється знову і знову (тобто інтервал від Т до 2Т повністю повторює інтервал від 0 до Т, і т. д.).
Амплітуди можуть бути обчислені для будь-якої заданої функції. Для цього потрібно помножити ліву і праву сторони рівняння (2.1) на, а потім проінтегрувати від 0 до Т. Оскільки:
(2.2)
залишається тільки один член ряду. Ряд зникає повністю. Аналогічно, множачи рівняння (2.1) на і інтегруючи за часом від 0 до Т, можна обчислити значення. Якщо проінтегрувати обидві частини рівняння, не змінюючи його, то можна отримати значення константи з. Результати цих дій будуть наступними:
(2.3.)
Керовані носії інформації
Призначенням фізичного рівня мережі є передача необробленого потоку бітів від однієї машини до іншої. Для передачі можуть використовуватися різні фізичні носії інформації, звані також середовищем поширення сигналу. Кожен з них має характерний набір смуг пропускання, затримок, цін і простоти установки і використання. Носії можна розділити на дві групи: керовані носії, такі як мідний дріт і оптоволоконний кабель, і некеровані, наприклад радіозв'язок і передача по лазерному променю без кабелю.магнітні носії
Один з найбільш простих способів перенести дані з одного комп'ютера на інший - записати їх на магнітну стрічку або інший знімний носій (наприклад, перезаписуваний DVD), фізично перенести ці стрічки і диски до пункту призначення і там прочитати їх.Висока пропускна здатність. Стандартна касета зі стрічкою Ultrium вміщує 200 Гбайт. У коробку розміром 60x60x60 поміщається близько 1000 таких касет, що дає загальну ємність 1600 Тбит (1,6 Пбіт). Коробка з касетами може бути доставлена \u200b\u200bв межах США протягом 24 годин службою Federal Express або іншою компанією. Ефективна смуга пропускання при такій передачі становить 1600 Тбит / 86 400 с, або 19 Гбіт / с. Якщо ж пункт призначення знаходиться всього в годині їзди, то пропускна спроможність складе понад 400 Гбіт / с. Жодна комп'ютерна мережа поки не в змозі навіть наблизитися до таких показників.
Економічність. Оптова ціна касети становить близько $ 40. Коробка з стрічками обійдеться в $ 4000, при цьому одну і ту саму стрічку можна використовувати десятки разів. Додамо $ 1000. на перевезення (а насправді, набагато менше) і отримаємо близько $ 5000 за передачу 200 Тбайт або 3 центи за гігабайт.
Недоліки. Хоча швидкість передачі даних за допомогою магнітних стрічок відмінна, проте величина затримки при такій передачі дуже велика. Час передачі вимірюється хвилинами або годинами, а не мілісекундами. Для багатьох може знадобитись миттєва реакція віддаленої системи (в підключеному режимі).
Кручена пара
Вита пара складається з двох ізольованих мідних проводів, звичайний діаметр яких становить 1 мм. Провід звиваються один навколо іншого у вигляді спіралі. Це дозволяє зменшити електромагнітне взаємодія декількох розташованих поруч кручених пар.Застосування - телефонна лінія, комп'ютерна мережа. Може передавати сигнал без ослаблення потужності на відстань, що становить кілька кілометрів. На більш далеких відстанях потрібніповторювачі. Об'єднуються в кабель, із захисним покриттям. У кабелі пари проводів свити, для уникнення накладення сигналу. Можуть використовуватися для передачі як аналогових, так і цифрових даних. Смуга пропускання залежить від діаметра і довжини проводу, але в більшості випадків на відстані до декількох кілометрів може бути досягнута швидкість кілька мегабіт в секунду. Завдяки досить високої пропускної здатності і невеликій ціні кручені пари широко поширені і, швидше за все, будуть популярні і в майбутньому.
Кручені пари застосовуються в декількох варіантах, два з яких особливо важливі в області комп'ютерних мереж. Кручені пари категорії 3 (CAT 3) складаються з двох ізольованих проводів, свити один з одним. Чотири такі пари зазвичай поміщаються разом в пластикову оболонку.
Кручені пари категорії 5 (CAT 5) схожі на кручені пари третьої категорії, але мають більше число витків на сантиметр довжини проводів. Це дозволяє ще сильніше зменшити наведення між різними каналами і забезпечити покращена якість передачі сигналу на великі відстані (рис. 1).
Рис. 1. UTP категорії 3 (а), UTP категорії 5 (б).
Всі ці типи з'єднань часто називаються UTP (unshielded twisted pair - неекранована кручена пара)
Екрановані кабелі з кручених пар корпорації IBM не стали популярними за межами фірми IBM.
Коаксіальний кабель
Іншим поширеним засобом передачі даних є коаксіальний кабель. Він краще екранований, ніж кручена пара, тому може забезпечити передачу даних на більш далекі відстані з більш високими швидкостями. Широко застосовуються два типи кабелів. Один з них, 50-омний, зазвичай використовується для передачі виключно цифрових даних. Інший тип кабелю, 75-омний, часто застосовується для передачі аналогової інформації, а також в кабельному телебаченні.Вид кабелю в розрізі показаний на малюнку 2.
Рис. 2. Коаксіальні кабель.
Конструкція і спеціальний тип екранування коаксіальногокабелю забезпечують високу пропускну здатність і відмінну перешкодозахищеність. Максимальна пропускна здатність залежить від якості, довжини і співвідношення сигнал / шум лінії. Сучасні кабелі мають смугу пропускання близько 1 ГГц.
Застосування - телефонні системи (магістралі), кабельне телебачення, регіональні мережі.
волоконна оптика
Існуюча нині оптоволоконная технологія, може розвивати швидкість передачі даних аж до 50 000 Гбіт / с (50 Тбіт / с), і при цьому багато фахівців зайняте пошуком більш досконалих матеріалів. Сьогоднішній практична межа в 10 Гбіт / с обумовлений нездатністю швидше перетворювати електричні сигнали в оптичні і назад, хоча в лабораторних умовах вже досягнута швидкість 100 Гбіт / с на одинарному волокні.Оптоволоконная система передачі даних складається з трьох основних компонентів: джерела світла, носія, через який поширюється світловий сигнал, і приймача сигналу, або детектора. Світловий імпульс приймають за одиницю, а відсутність імпульсу - за нуль. Світло поширюється в надтонкий скляному волокні. При попаданні на нього світла детектор генерує електричний імпульс. Приєднавши до одного кінця оптичного волокна джерело світла, а до іншого - детектор, виходить однонаправлена \u200b\u200bсистема передачі даних.
При передачі світлового сигналу використовується властивість відображення і заломлення світла при переході з 2-х середовищ. Таким чином при подачі світла під певним кутом на кордон середовищ світловий пучок повністю відбивається і замикається в волокні (рис. 3).
Рис. 3. Властивість заломлення світла.
Існує 2 типу оптоволоконного кабелю: многомодний - передає пучок світла, одномодний - тонкий до межі декількох довжин хвилі, діє практично як хвилевід, світло рухається по прямій без відображення. Сьогоднішні одномодові волоконні лінії можуть працювати зі швидкістю 50 Гбіт / с на відстані до 100 км.
У системах зв'язку використовуються три діапазону довжин хвиль: 0,85, 1,30 і 1,55 мкм відповідно.
Структура оптоволоконного кабелю схожа з структурою коаксіального проводу. Різниця полягає лише в тому, що в першому немає екрануючої сітки.
У центрі оптоволоконної жили розташовується скляна серцевина, по якій поширюється світло. У многомодовом оптоволокне діаметр сердечника становить 50 мкм, що приблизно дорівнює товщині людської волосини. Сердечник в одномодовом волокні має діаметр від 8 до 10 мкм. Сердечник покритий шаром скла з більш низьким, ніж у сердечника, коефіцієнтом заломлення. Він призначений для більш надійного запобігання виходу світла за межі сердечника. Зовнішнім шаром служить пластикова оболонка, що захищає скління. Оптоволоконні жили зазвичай групуються в пучки, захищені зовнішньою оболонкою. На малюнку 4 показаний трижильний кабель.
Рис. 4. Трижильний оптоволоконний кабель.
При обриві з'єднання відрізків кабелю може здійснюватися трьома способами:
- На кінець кабелю може прикріплятися спеціальний роз'єм, за допомогою якого кабель вставляється в оптичну розетку. Втрата - 10-20% сили світла, зате дозволяє легко змінити конфігурацію системи.
Зрощення - два акуратно відрізаних кінця кабелю укладаються поруч один з одним і затискаються спеціальної муфтою. Поліпшення проходження світла досягається вирівнюванням кінців кабелю. Втрата - 10% потужності світла.
Сплавлення. Втрата практично відсутні.
Таблиця 1.
Порівняльна таблиця використання світлодіода і напівпровідникового лазера
Приймальний кінець оптичного кабелю є фотодіод, що генерує електричний імпульс, коли на нього падає світло.
Порівняльна характеристика оптоволоконного кабелю і мідного дроту.
Оптичне волокно має ряд переваг:- Висока швидкість.
Менше ослаблення сигналу, висновок менше повторителей (один на 50км, а не на 5)
Інертний до зовнішніх електромагнітних випромінювань, хімічно нейтрально.
Легше за вагою. 1000 мідних кручених пар довжиною в 1 км важить близько 8000 кг. Пара оптоволоконних кабелів важить всього 100 кг при більшої пропускної спроможності
Низькі витрати на прокладку
- Складність і компетентність при монтажі.
крихкість
Дорожче мідного.
передачі в режимі simplex, між мережами потрібно мінімум 2 жили.
Безпровідний зв'язок
електромагнітний спектр
Рух електронів породжує електромагнітні хвилі, які можуть поширюватися в просторі (навіть у вакуумі). Число коливань електромагнітних коливань в секунду називається частотою, і вимірюється в герцах. Відстань між двома послідовними максимумами (або мінімумами) називається довжиною хвилі. Ця величина традиційно позначається грецькою буквою (лямбда).Якщо в електричний ланцюг включити антену відповідного розміру, то електромагнітні хвилі можна з успіхом приймати приймачем на деякій відстані. На цьому принципі засновані всі бездротові системи зв'язку.
У вакуумі всі електромагнітні хвилі поширюються з однієї і тієї ж швидкістю, незалежно від їх частоти. Ця швидкість називається швидкістю світла, - 3 * 108 м / с. У міді або склі швидкість світла становить приблизно 2/3 від цієї величини, крім того, злегка залежить від частоти.
Зв'язок величин, і:
Якщо частота () вимірюється в МГц, а довжина хвилі () в метрах то.
Сукупність усіх електромагнітних хвиль утворює так званий суцільний спектр електромагнітного випромінювання (рис. 5). Радіо, мікрохвильовий, інфрачервоний діапазони, а також видиме світло можуть бути використані для передачі інформації за допомогою амплітудної, частотної або фазової модуляції хвиль. Ультрафіолетове, рентгенівське і гамма-випромінювання були б навіть краще завдяки їх високим частотам, однак їх складно генерувати і модулювати, вони погано проходять крізь будівлі і, крім того, вони небезпечні для всього живого. Офіційна назва діапазонів наведено в таблиці 6.
Рис. 5. Електромагнітний спектр і його застосування в зв'язку.
Таблиця 2.
Офіційні назви діапазонів по ITU
Кількість інформації, яке може переносити електромагнітна хвиля пов'язана з частотним діапазоном каналу. Сучасні технології дозволяють кодувати кілька біт на герц на низьких частотах. При деяких умовах це число може зростати вісім разів на високих частотах.
Знаючи ширину діапазону довжин хвиль, можна обчислити відповідний їй діапазон частот і швидкість передачі даних.
Приклад: Для 1,3 мікронного діапазону оптоволоконного кабелю виходить, то. Тоді при 8 біт / с виходить можна отримати швидкість передачі 240 Тбіт / с.
радіозв'язок
Радіохвилі легко генерувати, долають великі відстані, проходять крізь стіни, огинають будівлі, поширюються у всіх напрямках. Властивість радіохвиль залежать від частоти (рис. 6). При роботі на низьких частотах радіохвилі добре проходять крізь перешкоди, проте потужність сигналу в повітрі різко падає в міру віддалення від передавача. Співвідношення потужності і віддаленості від джерела виражається приблизно так: 1 / r2. На високих частотах радіохвилі взагалі мають тенденцію поширюватися виключно по прямій лінії і відбиватися від перешкод. Крім того, вони поглинаються, наприклад, дощем. Радіосигнали будь-яких частот схильні до перешкод з боку двигунів з іскрять щітками і іншого електричного обладнання.Рис. 6. Хвилі діапазонів VLF, LF, MF огинають нерівності поверхні землі (а), хвилі діапазонів HF і VHF відбиваються від іоносфери, поглинаються землею (б).
Зв'язок в мікрохвильовому діапазоні
На частотах вище 100 МГц радіохвилі поширюються майже по прямій, тому можуть бути сфокусовані в вузькі пучки. Концентрація енергії у вигляді вузького пучка за допомогою параболічної антени (на кшталт всім відомої супутникової телевізійної тарілки) призводить до поліпшення співвідношення сигнал / шум, проте для подібної зв'язку передавальна і приймаюча антени повинні бути досить точно спрямовані один на одного.На відміну від радіохвиль з більш низькими частотами, мікрохвилі погано проходять крізь будівлі. Мікрохвильова радіозв'язок стала настільки широко використовуватися в міжміського телефонії, стільникових телефонах, телемовленні і інших областях, що почала сильно відчуватися нестача ширини спектра.
Ця залежність має ряд переваг перед оптоволокном. Головне з них полягає в тому, що не потрібно прокладати кабель, відповідно, не потрібно платити за оренду землі на шляху сигналу. Досить купити маленькі ділянки землі через кожні 50 км і встановити на них ретрансляційні вишки.
Інфрачервоні та міліметрові хвилі
Інфрачервоне і міліметрове випромінювання без використання кабелю широко застосовується для зв'язку на невеликих відстанях (приклад дистанційні пульти). Вони відносно спрямовані, дешеві і легко встановлюються, але не проходить крізь тверді об'єкти.Зв'язок в інфрачервоному діапазоні застосовується в настільних обчислювальних системах (наприклад, для зв'язку ноутбуків з принтерами), але все ж не грає істотної ролі в телекомунікації.
супутники зв'язку
Використовуються е типу супутників: геостаціонние (GEO), середньовисотні (MEO) і низькоорбітальні (LEO) (рис. 7).Рис. 7. Супутники зв'язку та їх властивості: висота орбіти, затримка, число супутників, необхідне для покриття всієї поверхні земної кулі.
Коммутируемая телефонна мережа загального користування
Структура телефонної системи
Структура типового маршруту телефонного зв'язку на середні дистанції представлена \u200b\u200bна малюнку 8.Рис. 8. Типовий маршрут зв'язку при середній дистанції між абонентами.
Місцеві лінії зв'язку: модеми, ADSL, бездротовий зв'язок
Так як комп'ютер працює з цифровим сигналом, а місцева телефонна лінія являє собою передачу аналогового сигналу для конвертування валюти цифрового в аналоговий і назад використовується пристрій - модем, а сам процес називається модуляцією / демодуляцией (рис. 9).Рис. 9. Використання телефонної лінії при передачі цифрового сигналу.
Існує 3 способи модуляції (рис. 10):
- амплітудна модуляція - використовуються 2 різні амплітуди сигналу (для 0 і 1),
частотна - використовуються кілька різних частот сигналу (для 0 і 1),
фазова - використовуються зрушення фаз при переході між логічними одиницями (0 і 1). Кути зрушення - 45, 135, 225, 180.
Рис. 10. Двійковий сигнал (а); амплітудна модуляція (б); частотна модуляція (в); фазова модуляція.
Всі сучасні модеми дозволяють передавати дані в обох напрямках, такий режим роботи називається дуплексним. З'єднання з можливістю почергової передачі називається напівдуплексним. З'єднання при якому відбувається передача тільки в одному напрямку називається симплексним.
Максимальна швидкість модемів яка може бути досягнута на поточний момент дорівнює 56кб / с. Стандарт V.90.
Цифрові абонентські лінії. Технологія xDSL.
Після того, як швидкість через модеми досягла своєї межі телефонні компанії стали шукати вихід з даної ситуації. Таким чином з'явилося безліч пропозицій під загальною назвою xDSL. xDSL (Digital Subscribe Line) - цифрова абонентська лінія, де замість x могуть бути інші букви. Найбільш відома технологія з даних пропозицій є ADSL (Asymmetric DSL).Причина обмеження швидкості модемів полягала в тому, що вони для передачі даних використовували діапазон передачі людської мови - 300Гц до 3400Гц. Разом з прикордонними частотами, смуга пропускання становила не 3100 Гц, а 4000 Гц.
Хоча сам спектр місцевої телефонної лінії становить 1,1Гц.
Перше речення технології ADSL використовувало весь спектр місцевої телефонної лінії, який поділяється на 3 діапазони:
- POTS - діапазон звичайної телефонної мережі;
вихідний діапазон;
входить діапазон.
Альтернативний метод під назвою дискретна мультітональная модуляція, DMT (Discrete MultiTone) складається в поділі всього спектра місцевої лінії шириною 1,1 МГц на 256 незалежних каналів по 4312,5 Гц в кожному. Канал 0 - це POTS. Канали з 1 по 5 не використовуються, щоб голосовий сигнал не мав можливості интерферировать з інформаційним. З решти 250 каналів один зайнятий контролем передачі в сторону провайдера, один - в бік користувача, а всі інші доступні для передачі призначених для користувача даних (рис. 11).
Рис. 11. Робота ADSL з використанням дискретної мультітональной модуляції.
Стандарт ADSL дозволяє приймати до 8 Мб / с, а відправляти до 1Мб / с. ADSL2 + - вихідний до 24Мб / с, що входить до 1,4 Мб / с.
Типова конфігурація обладнання ADSL містить:
- DSLAM - мультиплексор доступу до DSL;
NID - пристрій сполучення з мережею, розділяє володіння телефонної компанії і абонента.
Розгалужувач (спліттер) - роздільник частот, що відокремлює смугу POTS і дані ADSL.
Магістралі та ущільнення
Економія ресурсів відіграє важливу роль в телефонній системі. Вартість прокладки та обслуговування магістралі з високою пропускною здатністю і низькоякісної лінії практично одна і та ж (тобто левова частка цієї вартості йде на риття траншей, а не на сам мідний або оптоволоконний кабель).З цієї причини телефонні компанії спільно розробили кілька схем передачі декількох розмов по одній фізичній кабелю. Схеми мультиплексування (ущільнення) можуть бути розділені на дві основні категорії FDM (Frequency Division Multiplexing -частотное ущільнення) і TDM (Time Division Multiplexing - мультиплексування з тимчасовим ущільненням) (рис. 13).
При частотному ущільненні частотний спектр ділиться між логічними каналами ри цьому кожен користувач отримує в виняткове володіння свій поддиапазон. При мультиплексировании з тимчасовим ущільненням користувачі по черзі (циклічно) користуються одним і тим же каналом, і кожному на короткий проміжок часу надається вся пропускна здатність каналу.
В оптоволоконних каналах використовується особливий варіант частотного ущільнення. Він називається спектральним ущільненням (WDM, Wavelength-Division Multiplexing).
Рис. 13. Приклад частотного ущільнення: вихідні спектри 1 сигналів (а), спектри, зсунуті по частоті (б), ущільнений канал (в).
комутація
З точки зору середнього телефонного інженера, телефонна система складається з двох частин: зовнішнього обладнання (місцевих телефонних ліній і магістралей, поза комутаторів) і внутрішнього обладнання (комутаторів), розташованого на телефонній станції.Будь-які мережі зв'язку підтримують деякий спосіб комутації (зв'язку) своїх абонентів між собою. Практично неможливо надати кожній парі взаємодіючих абонентів свою власну некомутовані фізичну лінію зв'язку, якої вони могли б монопольно «володіти» протягом тривалого часу. Тому в будь-якій мережі завжди застосовується який-небудь спосіб комутації абонентів, який забезпечує доступність наявних фізичних каналів одночасно для декількох сеансів зв'язку між абонентами мережі.
У телефонних системах використовуються два різних прийому: комутації каналів і комутації пакетів.
комутація каналів
Комутація каналів має на увазі утворення безперервного складеного фізичного каналу з послідовно з'єднаних окремих канальних ділянок для прямої передачі даних між вузлами. У мережі з комутацією каналів перед передачею даних завжди необхідно виконати процедуру встановлення з'єднання, в процесі якої і створюється складений канал (рис. 14).комутація пакетів
При комутації пакетів всі передані користувачем мережі повідомлення розбиваються у вихідному вузлі на порівняно невеликі частини, звані пакетами. Кожен пакет забезпечується заголовком, в якому вказується адресна інформація, необхідна для доставки пакета вузлу призначення, а також номер пакета, який буде використовуватися вузлом призначення для збирання повідомлення. Пакети транспортуються в мережі як незалежні інформаційні блоки. Комутатори мережі приймають пакети від кінцевих вузлів і на підставі адресної інформації передають їх один одному, а в кінцевому підсумку - вузлу призначення (рис. 14).і т.д.................
сторінка 27 з 27 Фізичні основи передачі даних (Лінії зв'язку,)
Фізичні основи передачі даних
Будь-яка мережева технологія повинна забезпечити надійну і швидку передачу дискретних даних по лініях зв'язку. І хоча між технологіями є великі відмінності, вони базуються на загальних принципах передачі дискретних даних. Ці принципи знаходять своє втілення в методах подання двійкових одиниць і нулів за допомогою імпульсних або синусоїдальних сигналів в лініях зв'язку різної фізичної природи, методах виявлення і корекції помилок, методах компресії і методах комутації.
лінії зв'язку
Первинні мережі, лінії і канали зв'язку
при описі технічної системи, Яка передає інформацію між вузлами мережі, в літературі можна зустріти кілька назв: лінія зв'язку, складовою канал, канал, ланка.Часто ці терміни використовуються як синоніми, і в багатьох випадках це не викликає проблем. У той же час є і специфіка в їх вживанні.
ланка(Link) - це сегмент, що забезпечує передачу даних між двома сусідніми вузлами мережі. Тобто ланка не містить проміжних пристроїв комутації і мультиплексування.
каналом(Channel) найчастіше позначають частину пропускної здатності ланки, яка використовується незалежно при комутації. Наприклад, ланка первинної мережі може складатися з 30 каналів, кожен з яких має пропускну здатність 64 Кбіт / с.
складовою канал(Circuit) - це шлях між двома кінцевими вузлами мережі. Складовою канал утворюється окремими каналами проміжних ланок і внутрішніми з'єднаннями в комутаторах. Часто епітет «складовою» опускається і термін «канал» використовується для позначення як складового каналу, так і каналу між сусідніми вузлами, тобто в межах ланки.
Лінія звязкуможе використовуватися як синонім для будь-якого з трьох інших термінів.
На рис. показані два варіанти лінії зв'язку. В першому випадку ( а) лінія складається з сегмента кабелю довжиною кілька десятків метрів і являє собою ланка. У другому випадку (б) лінія зв'язку є складовою канал, розгорнутий в мережі з комутацією каналів. Такий мережею може бути первинна мережуабо телефонна мережа.
Однак для комп'ютерної мережі ця лінія являє собою ланку, так як з'єднує два сусідніх вузла, і вся комутаційна проміжна апаратура є прозорою для цих вузлів. Привід для взаємного нерозуміння на рівні термінів комп'ютерних фахівців і фахівців первинних мереж тут очевидний.
Первинні мережі спеціально створюються для того, щоб надавати послуги каналів передачі даних для комп'ютерних і телефонних мереж, про які в таких випадках кажуть, що вони працюють «поверх» первинних мереж і є накладеними мережами.
Класифікація ліній зв'язку
Лінія звязку складається в загальному випадку з фізичного середовища, по якій передаються електричні інформаційні сигнали, апаратури передачі даних і проміжної апаратури. Фізичне середовище передачі даних (фізичні носії інформації) може являти собою кабель, тобто набір проводів, ізоляційних і захисних оболонок і сполучних роз'ємів, а також земну атмосферу або космічний простір, через які поширюються електромагнітні хвилі.
У першому випадку говорять про провідний середовищі,а в другому - про бездротової.
В сучасних телекомунікаційних системах інформація передається за допомогою електричного струму або напруги, радіосигналів або світлових сигналів - всі ці фізичні процеси представляють собою коливання електромагнітного поля різної частоти.
Провідні (повітряні) лініїзв'язки являють собою проводи без будь-яких ізолюючих або екранують оплеток, прокладені між стовпами і висять в повітрі. Ще в недалекому минулому такі лінії зв'язку були основними для передачі телефонних або телеграфних сигналів. Сьогодні провідні лінії зв'язку швидко витісняються кабельними. Але подекуди вони все ще збереглися і при відсутності інших можливостей продовжують використовуватися і для передачі комп'ютерних даних. Швидкісні якості і перешкодозахищеність цих ліній залишають бажати багато кращого.
кабельні лініїмають досить складну конструкцію. Кабель складається з провідників, укладених в кілька шарів ізоляції: електричної, електромагнітної, механічної і, можливо, кліматичної. Крім того, кабель може бути оснащений роз'ємами, що дозволяють швидко виконувати приєднання до нього різного устаткування. У комп'ютерних (і телекомунікаційних) мережах застосовуються три основні типи кабелю: кабелі на основі скручених пар мідних проводів - неекранована кручена пара(Unshielded Twisted Pair, UTP) і екранована кручена пара(Shielded Twisted Pair, STP), коаксіальні кабеліз мідною жилою, волоконно-оптичні кабелі. Перші два типи кабелів називають також мідними кабелями.
радіоканалиназемної і супутникового зв'язку утворюються за допомогою передавача і приймача радіохвиль. Існує велика різноманітність типів радіоканалів, що відрізняються як використовуваним частотним діапазоном, так і дальністю каналу. Діапазони широковещательного радіо(Довгих, середніх і коротких хвиль), звані також АМ-діапазонами,або діапазонами амплітудної модуляції (Amplitude Modulation, AM), забезпечують телекомунікацію, але при невисокій швидкості передачі даних. Більш швидкісними є канали, які використовують діапазони дуже високих частот(Very High Frequency, VHF), для яких застосовується частотна модуляція (Frequency Modulation, FM). Для передачі даних також використовуються діапазони ультрависоких частот(Ultra High Frequency, UHF), звані ще діапазонами мікрохвиль(Понад 300 МГц). При частоті понад 30 МГц сигнали вже не відображаються іоносферою Землі, і для стійкого зв'язку потрібна наявність прямої видимості між передавачем і приймачем. Тому такі частоти використовують або супутникові канали, або радіорелейні канали, або локальні або мобільні мережі, Де ця умова виконується.
Вихідна інформація, яку необхідно передавати по лінії зв'язку, може бути або дискретної (вихідні дані комп'ютерів), або аналогової (мова, телевізійне зображення).
Передача дискретних даних базується на використанні двох типів фізичного кодування:
а) аналогової модуляції, коли кодування здійснюється за рахунок зміни параметрів синусоїдального несучого сигналу;
б) цифрового кодування шляхом зміни рівнів послідовності прямокутних інформаційних імпульсів.
Аналогова модуляція призводить до спектру результуючого сигналу набагато меншою ширини, ніж при цифровому кодуванні, при тій же швидкості передачі інформації, однак для її реалізації потрібно більш складна і дорога апаратура.
В даний час вихідні дані, що мають аналогову форму, все частіше передаються по каналах зв'язку в дискретному вигляді (у вигляді послідовності одиниць і нулів), т. Е. Здійснюється дискретна модуляція аналогових сигналів.
Аналогова модуляція. Застосовується для передачі дискретних даних по каналах з вузькою смугою частот, типовим представником яких є канал тональної частоти, що надається користувачам телефонних мереж. По цьому каналу передаються сигнали з частотою від 300 до 3400 Гц, т. Е. Його смуга пропускання дорівнює 3100 Гц. Така смуга цілком достатня для передачі мови з прийнятною якістю. Обмеження смуги пропускання тонального каналу пов'язано з використанням апаратури ущільнення і комутації каналів в телефонних мережах.
Перед передачею дискретних даних на передавальній стороні за допомогою модулятора-демодулятора (модему) здійснюється модуляція несучої синусоїди вихідної послідовності двійкових цифр. Зворотне перетворення (демодуляція) виконується приймають модемом.
Можливі три способи перетворення цифрових даних в аналогову форму, або три методу аналогової модуляції:
Амплітудна модуляція, коли змінюється лише амплітуда несучої синусоїдальних коливань відповідно до послідовності переданих інформаційних бітів: наприклад, при передачі одиниці амплітуда коливань встановлюється великий, а при передачі нуля - малої, або сигнал несучої взагалі відсутня;
Частотна модуляція, коли під дією модулюють сигналів (переданих інформаційних бітів) змінюється тільки частота несучої синусоїдальних коливань: наприклад, при передачі нуля - низька, а при передачі одиниці - висока;
Фазова модуляція, коли відповідно до послідовності переданих інформаційних бітів змінюється тільки фаза несучої синусоїдальних коливань: при переході від сигналу 1 до сигналу 0 або навпаки фаза змінюється на 180 °. У чистому вигляді амплітудна модуляція на практиці використовується рідко через низку перешкодостійкість. Частотна модуляція не вимагає складних схем в модемах і звичайно застосовується в низькошвидкісних модемах, які працюють на швидкостях 300 або 1200 біт / с. Підвищення швидкості передачі даних забезпечується використанням комбінованих способів модуляції, частіше амплітудної в поєднанні з фазової.
Аналоговий спосіб передачі дискретних даних забезпечує широкосмуговий передачу шляхом використання в одному каналі сигналів різних несучих частот. Це гарантує взаємодію великої кількості абонентів (кожна пара абонентів працює на своїй частоті).
Цифрове кодування. При цифровому кодуванні дискретної інформації використовуються два види кодів:
а) потенційні коди, коли для подання інформаційних одиниць і нулів застосовується тільки значення потенціалу сигналу, а його перепади до уваги не приймаються;
б) імпульсні коди, коли виконавчі дані представляються або імпульсами певної полярності, або перепадами потенціалу певного напряму.
До способів цифрового кодування дискретної інформації при використанні прямокутних імпульсів для подання двійкових сигналів пред'являються такі вимоги:
Забезпечення синхронізації між передавачем і приймачем;
Забезпечення найменшою ширини спектра результуючого сигналу при одній і тій же бітової швидкості (так як більш вузький спектр сигналів дозволяє на ли-
ванні з однієї і тієї ж пропускною здатністю домагатися більш високої швидкості
передачі даних);
Можливість розпізнавання помилок в переданих даних;
Відносно низька вартість реалізації.
Засобами фізичного рівня здійснюється тільки розпізнавання перекручених даних (виявлення помилок), що дозволяє економити час, так як приймач, не чекаючи повного приміщення прийнятого кадру в буфер, відразу його відбраковує при розпізнаванні помилкових біт в кадрі. Більш складна операція - корекція перекручених даних - виконується протоколами більш високого рівня: канального, мережевого, транспортного або прикладного.
Синхронізація передавача і приймача необхідна для того, щоб приймач точно знав, в який момент слід здійснювати зчитування даних, що надходять. Синхросигнали налаштовують приймач на передане повідомлення і підтримують синхронізацію приймача з приходять битами даних. Проблема синхронізації легко вирішується при передачі інформації на невеликі відстані (Між блоками всередині комп'ютера, між комп'ютером і принтером) шляхом використання окремої тактується лінії зв'язку: інформація зчитується тільки в момент приходу чергового тактового імпульсу. В комп'ютерних мережах відмовляються від використання тактуючих імпульсів з двох причин: заради економії провідників в дорогих кабелях і через неоднорідність характеристик провідників у кабелях (на великих відстанях нерівномірність швидкості поширення сигналів може призвести до рассинхронизации тактовихімпульсів в тактується лінії і інформаційних імпульсів в основній лінії, внаслідок чого біт даних буде або пропущений, або лічений повторно).
В даний час синхронізація передавача і приймача в мережах досягається застосуванням самосінхронізірующіхся кодів (СК). Кодування переданих даних за допомогою СК полягає в тому, щоб забезпечити регулярні і часті зміни (переходи) рівнів інформаційного сигналу в каналі. Кожен перехід рівня сигналу від високого до низького або навпаки використовується для підстроювання приймача. Кращими вважаються такі СК, які забезпечують перехід рівня сигналу не менше одного разу протягом інтервалу часу, необхідного на прийом одного інформаційного біта. Чим частіше переходи рівня сигналу, тим надійніше здійснюється синхронізація приймача і впевненіше проводиться ідентифікація прийнятих бітів даних.
Зазначені вимоги до способів цифрового кодування дискретної інформації є певною мірою взаємно суперечливими, тому кожен з розглянутих нижче способів кодування має свої переваги і недоліки в порівнянні з іншими.
Самосінхронізірующіхся коди. Найбільш поширеними є такі СК:
Потенційний код без повернення до нуля (NRZ - Non Return to Zero);
Біполярний імпульсний код (RZ-код);
Манчестерський код;
Біполярний код з почергової інверсією рівня.
На рис. 32 представлені схеми кодування повідомлення 0101100 за допомогою цих СК.
Для характеристики і порівняльної оцінки СК використовуються такі показники:
Рівень (якість) синхронізації;
Надійність (впевненість) розпізнавання і виділення прийнятих інформаційних бітів;
Необхідна швидкість зміни рівня сигналу в лінії зв'язку при використанні СК, якщо пропускна здатність лінії задана;
Складність (і, отже, вартість) обладнання, що реалізує СК.
NRZ-код відрізняється простотою кодування і низькою вартістю реалізації. Таку назву він отримав тому, що при передачі серій однойменних бітів (одиниць або нулів) сигнал не повертається до нуля протягом такту, як це має місце в інших способах кодування. Рівень сигналу залишається незмінним для кожної серії, що істотно знижує якість синхронізації і надійність розпізнавання прийнятих бітів (може статися неузгодженість таймера приймача по відношенню до вступнику сигналу і невчасний опитування ліній).
Для И ^-коду мають місце співвідношення
де VI - швидкість зміни рівня сигналу в лінії зв'язку (бод);
У2 - пропускна здатність лінії зв'язку (біт / с).
Крім того, що цей код не має властивість самосинхронизации, у нього є й інший серйозний недолік: наявність низькочастотної складової, яка наближається до нуля при передачі довгих серій одиниць або нулів. Внаслідок цього код NRZ в чистому вигляді в мережах не використовується. Застосовуються його різні модифікації, в яких усувають погану самосинхронізацію коду і наявність постійної складової.
RZ-код, або біполярний імпульсний код (код з поверненням до нуля), відрізняється тим, що за час передачі одного інформаційного біта рівень сигналу змінюється двічі незалежно від того, чи передаються серії однойменних бітів або по черзі змінюються бітів. Одиниця представлена \u200b\u200bімпульсом однієї полярності, а нуль - інший. Кожен імпульс триває половину такту. Такий код має відмінні самосінхронізірующіхся властивостями, але вартість його реалізації досить висока, так як необхідно забезпечити співвідношення
Спектр у RZ-коду ширше, ніж у потенційних кодів. Через занадто широкого спектра він використовується рідко.
Манчестерський код забезпечує зміна рівня сигналу при поданні кожного біта, а при передачі серій однойменних бітів - подвійне зміна. Кожен такт ділиться на дві частини. Інформація кодується перепадами потенціалу, що відбуваються в середині кожного такту. Одиниця кодується перепадом від низького рівня сигналу до високого, а нуль - зворотним перепадом. Співвідношення швидкостей для цього коду таке:
Манчестерський код має гарні самосінхронізірующіхся властивостями, так як сигнал змінюється принаймні один раз за такт передачі одного біта даних. Його смуга пропускання вже, ніж у RZ-коду (в середньому в півтора рази). На відміну від біполярного імпульсного коду, де для передачі даних використовуються три рівні сигналу (що іноді дуже небажано, наприклад, в оптичних кабелях стійко розпізнаються тільки два стани - світло і темрява), в манчестерському коді - два рівня.
Манчестерський код широко застосовується в технологіях Ethernet і Token Ring.
Біполярний код з почергової інверсією рівня (код AMI) є однією з модифікацій коду NRZ. У ньому використовуються три рівні потенціалу - негативний, нульовий і позитивний. Одиниця кодується або позитивним потенціалом, або негативним. Для кодування нуля використовується нульовий потенціал. Код має гарні синхронізуючими властивостями при передачі серій одиниць, так як потенціал кожної нової одиниці протилежний потенціалу попередньої. При передачі серій нулів синхронізація відсутня. Код AMI порівняно простий в реалізації. Для нього 
При передачі різних комбінацій біт на лінії використання коду AMI приводить до більш вузького спектру сигналу, ніж для коду NRZ, а отже, і до більш високої пропускної здатності лінії.
Зауважимо, що поліпшені потенційні коди (модернізовані манчестерський код і код AMI) мають більш вузький спектр, ніж імпульсні, тому вони знаходять застосування у високошвидкісних технологіях, наприклад в FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.
Дискретна модуляція аналогових сигналів. Як уже зазначалося, однією з тенденцій розвитку сучасних комп'ютерних мереж є їх цифровизация, т. Е. Передача в цифровій формі сигналів будь-якої природи. Джерелами цих сигналів можуть бути комп'ютери (для дискретних даних) або такі пристрої, як телефони, відеокамери, відео- та звуковідтворювальна апаратура (для аналогових даних). До недавнього часу (до появи цифрових мереж зв'язку) в територіальних мережах всі типи даних передавалися в аналоговій формі, причому дискретні за своїм характером комп'ютерні дані за допомогою модемів перетворювалися в аналогову форму.
Однак передача інформації в аналоговій формі не дозволяє поліпшити якість прийнятих даних, якщо мало місце їх суттєве спотворення при передачі. Тому на зміну аналоговій техніці запису і передачі звуку і зображення прийшла цифрова техніка, яка використовує дискретну модуляцію аналогових сигналів.
Дискретна модуляція заснована на дискретизації безперервних сигналів як по амплітуді, так і за часом. Одним з широко поширених методів перетворення аналогових сигналів в цифрові є імпульсно-кодова модуляція (ІКМ), запропонована в 1938 р А.Х. Ривсом (США).
При використанні ІКМ процес перетворення включає три етапи: відображення, квантування і кодування (рис. 33).
Перший етап - відображення. Амплітуда вихідного безперервного сигналу вимірюється з заданим періодом, за рахунок чого відбувається дискретизація за часом. На цьому етапі аналоговий сигнал перетвориться в сигнали імпульсно-амплітудної модуляції (ИАМ). Виконання етапу базується на теорії відображення Найквіста-Котельникова, основне положення якої говорить: якщо аналоговий сигнал відображається (т. Е. Представляється у вигляді послідовності її дискретних за часом значень) на регулярному інтервалі з частотою не менш ніж в два рази вище частоти найвищої гармоніки спектра вихідного безперервного сигналу, то відображення буде містити інформацію, достатню для відновлення вихідного сигналу. У аналогової телефонії для передачі голосу обраний діапазон від 300 до 3400 Гц, який достатній для якісної передачі всіх основних гармонік співрозмовників. Тому в цифрових мережах, де для передачі голосу реалізується метод ІКМ, прийнята частота відображення, рівна 8000 Гц (це більше 6800 Гц, що забезпечує деякий запас якості).
На етапі квантування кожному сигналу ИАМ надається квантування значення, відповідне найближчого рівню квантування. Весь діапазон зміни амплітуди сигналів ИАМ розбивається на 128 або 256 рівнів квантування. Чим більше рівнів квантування, тим точніше амплітуда ИАМ - сигналу представляється квантованим рівнем.
На етапі кодування кожному квантованим відображенню ставиться у відповідність 7-розрядний (якщо число рівнів квантування дорівнює 128) або 8-розрядний (при 256- шаговом квантуванні) двійкового коду. На рис. 33 показані сигнали 8-елементного двійкового коду 00101011, відповідного квантованим сигналу з рівнем 43. При кодуванні 7-елементними кодами швидкість передачі даних по каналу повинна складати 56 Кбіт / с (це твір частоти відображення на розрядність двійкового коду), а при кодуванні 8- елементними кодами - 64 Кбіт / с. Стандартним є цифровий канал 64 Кбіт / с, який називається також елементарним каналом цифрових телефонних мереж.
Пристрій, який виконує зазначені етапи перетворення аналогової величини в цифровий код, називається аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). На приймальній стороні за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) здійснюється зворотне перетворення, т. Е. Проводиться демодуляція оцифрованих амплітуд безперервного сигналу, відновлення вихідної неперервної функції часу.
У сучасних цифрових мережах зв'язку використовуються і інші методи дискретної модуляції, що дозволяють представити виміри голосу в більш компактній формі, наприклад, у вигляді послідовності 4-разряних чисел. Використовується і така концепція перетворення аналогових сигналів в цифрові, при якій квантуються і потім кодуються не власними сигнали ИАМ, а лише їх зміни, причому число рівнів квантування приймається таким же. Очевидно, що така концепція дозволяє виробляти перетворення сигналів з більшою точністю.
Цифрові методи записи, відтворення і передачі аналогової інформації забезпечують можливість контролю достовірності лічених з носія або отриманих по лінії зв'язку даних. З цією метою застосовуються ті ж методи контролю, що і для комп'ютерних даних (див. П. 4.9).
Передача безперервного сигналу в дискретному вигляді пред'являє жорсткі вимоги до синхронізації приймача. У разі недотримання синхронності вихідний сигнал відновлюється невірно, що призводить до викривлення голосу або переданого зображення. Якщо кадри з вимірами голосу (або інший аналогової величини) будуть прибувати синхронно, то якість голосу може бути досить високим. Однак в комп'ютерних мережах кадри можуть затримуватися як в кінцевих вузлах, так і в проміжних комутаційних пристроях (мостах, комутаторах, маршрутизаторах), що негативно позначається на якості передачі голосу. Тому для якісної передачі оцифрованих безперервних сигналів використовуються спеціальні цифрові мережі (ISDN, ATM, мережі цифрового телебачення), Хоча для передачі внутрішньокорпоративних телефонних розмов і сьогодні застосовуються мережі Frame Relay, оскільки затримки передачі кадрів в них знаходяться в допустимих межах.