Скремблювання

Лабораторна робота №7

Тема: Методи передачі дискретних даних на фізичному рівні.

Мета: Розглянути мережеві технології, які повинні забезпечувати надійну й швидку передачу дискретних даних по лініях зв’язку.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

При передачі дискретних даних по каналах зв’язку застосовуються два основні типи фізичного кодування – на основі синусоїдального несучого сигналу й 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 спектра результуючого сигналу й складністю апаратури, необхідної для їхньої реалізації.

При використанні прямокутних імпульсів спектр результуючого сигналу виходить досить широким. Це не дивно, якщо згадати, що спектр ідеального імпульсу має нескінченну ширину. Застосування синусоїди приводить до спектра набагато меншої ширини при тій же швидкості передачі інформації. Однак для реалізації синусоїдальної модуляції потрібна більш складна й дорога апаратура, ніж для реалізації прямокутних імпульсів.

Все частіше дані, які споконвічно мали аналогову форму: мова, телевізійне зображення, передаються по каналах зв’язку в дискретному вигляді, тобто у вигляді послідовності одиниць і нулів. Процес представлення аналогової інформації в дискретній формі називається дискретною модуляцією. Терміни “модуляція” і “кодування” часто використовують як синоніми.

Скремблювання

Перемішування даних скремблером перед передачею їх у лінію за допомогою потенційного коду є іншим способом логічного кодування.

Методи скремблювання полягають у побітному обчисленні результуючого коду на підставі біт вихідного коду й отриманих у попередніх тактах біт результуючого коду. Наприклад, скремблер може реалізовувати наступне співвідношення:

Вi = Ai В[i–3] В[i–5],

де

Bi – двійкова цифра результуючого коду, отримана на i-му такті роботи скремблера;

Аi – двійкова цифра вихідного коду, що надходить на i-му такті на вхід скремблера;

B[i–3] і B[i–5] – двійкові цифри результуючого коду, отримані на попередніх тактах роботи скремблера, відповідно на три і на п’ять тактів раніше поточного такту;

– операція, «що виключає АБО» (додавання по модулю 2).

Наприклад, для вихідної послідовності 1101100000011011:

скремблер дасть наступний результуючий код (перші три цифри результуючого коду будуть збігатися з вихідним, тому що ще немає потрібних попередніх цифр):

B1 = A1 = 1

B2 = А2 = 1

B3 = А3 = 0

В4 = A4 B1 = 1 1 = 0

В5 = A5 В2 = 1 1 = 0

B6 = А6 В3 B1 = 0 0 1 = 1

В7 = А7 В4 В2 = 0 0 1 = 1

В8 = А8 В5 В3 = 0 0 0 = 0

В9 = A9 В6 В4 = 0 1 0 = 1

В10 = A10 B7 В5 = 0 1 0 = 1

B11 = A11 B8 B6 = 0 0 1 = 1

B12 = A12 В9 B7 = 1 1 1 = 1

В13 = A13 B10 В8 = 1 1 0 = 0

B14 = A14 B11 B9 = 0 1 1 = 0

B15 = A15 В12 B10 = 1 1 1 = 1

B16 = A16 В13 B11 = 1 0 1 = 0

Таким чином, на виході скремблера з’явиться послідовність 1100011011110010, у якій немає послідовності із шести нулів, яка була присутня у вихідному коді.

Після одержання результуючої послідовності приймач передає її дескремблеру, який відновлює вихідну послідовність на підставі зворотнього співвідношення:

Ci = Вi В[i–3] B[i–5] = (Ai B[i–3] В[i–5]) B[i–3] B[i–5] = Ai.

Різні алгоритми скремблювання відрізняються кількістю доданків, які дають цифру результуючого коду, і зрушенням між доданками. Так, у мережах ISDN (англ. Integrated Services Digital Network – цифрова мережа з інтегрованими службами (послугами) – це загальнодоступна телефонна мережа, що використовує цифрову технологію передавання сигналу і включає великий набір цифрових послуг, які стають доступними для кінцевих користувачів. ISDN припускає оцифрування телефонної мережі для того, щоб голос, інформація, текст, графічні зображення, музика, відеосигнали і інші матеріальні джерела могли бути передані кінцевому користувачеві по наявних телефонних проводах і отримані ним з одного терміналу кінцевого користувача) при передачі даних від мережі до абонента використовується перетворення зі зрушеннями в 5 і 23 позиції, а при передачі даних від абонента в мережу – зі зрушеннями 18 і 23 позиції.