Схема простого конвертера для дальнобоя. Цифро-аналоговое преобразование: методы и особенности

Поделиться:

Уплотнение канала, или решение одной телекоммуникационной задачи / Хабр

Я являюсь сотрудником одного небольшого оператора. Еще никогда не писал статьи, но возникла одна задача, которая побудила меня написать данный обзор.
Мы столкнулись с задачей, что на одном из направлений, на котором мы развернули канал для представления сервисов нашим клиентам, у нас появился клиент, которому потребовалось подключать вновь установленную АТС, причем подключить непременно по E1 потоку. Между нашим центральным узлом и удаленной точкой присутствия клиента по арендованному оптоволокну у нас передавался только Gigabit Ethernet, соответственно, нам было нужно дополнительно передать канал E1. Ситуация осложнялась большим затуханием в оптоволокне между узлами связи, и поэтому в наших коммутаторах стояли дальнобойные SFP модули на 30 дБ (120 км) для работы по одному арендованному волокну. После анализа возможных решений задачи было предложено несколько возможных подходов:
1) Взять в аренду еще одно оптическое волокно и установить на него оптический модем Е1;
2) Уплотнить оптическую линию между узлами связи CWDM системой.
3) Установить на работающую сеть передачи данных устройство псевдопроводной передачи (TDM over IP, ru.wikipedia.org/wiki/TDMoIP) и конвертировать E1 в Ethernet, далее передавать между объектами в конвертированном виде, а на центральном узле выполнять обратное преобразование;
4) Найти устройство, совмещающее передачу Gigabit Ethernet c передачей E1 и поддерживающее работу при большом затухании на оптической линии.

Первое решение было сразу же отброшено, так как требовало периодической абонентской платы за дополнительное волокно. Второй вариант казался вполне подходящим, однако требовал установки нескольких дополнительных компонентов: CWDM мультиплексора и медиаконвертер (мультиплексор) с E1 портом и uplink портом в виде SFP для подключения к CWDM мультиплексору. При наличии на модеме E1 фиксированного E1 порта требовалось бы дополнительно устанавливать активный конвертер длин волн для подключения модема к CWDM к системе. Решение оказалось несколько громоздким, и по этому было также отброшено.

Третье решение оказалось вполне реальным, однако клиент требовал заключения договора с одним обязательным пунктом “E1 G.703 поток должен передаваться без конвертирования и изменения структуры, а также без использования псевдопроводных технологий передачи данных ”. Поэтому, от этого решения тоже решили отказаться. Оставался последний вариант.
Были сформулированы требования к устройству: наличие порта Gigabit Ethernet, порта E1 (минимум 2x для целей возможного расширения), встроенного дальнобойного оптического порта или порта SFP для установки оптических модулей. Последним критерием была поддержка дальнобойных оптических модулей, так как по моему опыту не все устройства их поддерживают.
После непродолжительного поиска в интернете мы нашли нужный девайс и взяли его на тест в нашу лабораторию для решения нашей задачи. Нам поступило соответствующее оборудование: мультиплексор RCMS2912-4/8T1E1GE 2 шт. (http://www.raisecom.su/equipment/e1ethopt/multiservpdh/rcms2912/), шасси для установки мультиплексоров – RC001-1D-WP 2 шт. (http://www.raisecom.su/equipment/chassis/rc0011d/). В комплектации к устройствам также шли диски с инструкциями на английском языке.

У мультиплексора RCMS2912 на борту имелся медный порт Gigabit Ethernet, четыре порта E1, а также два порта SFP для установки оптических модулей. На лицевой панели также выведено несколько индикаторов, отвечающих за отображение аварий на портах E1, состояние порта Ethernet, а также состояния оптических портов.

Одно из первых сомнений, которое у нас тогда появилось, будет ли устройство работать с существующими дальнобойными SFP модулями, которые были установлены в работающем коммутаторе на узле связи. Так как у нас в резерве были такие же запасные SFP, то удалось провести тест “на столе”, не устанавливая оборудование на сеть. Была собрана схема.

С коммутатора 1 на коммутатор 2 посылались пакеты, используя утилиту ping. Тест прошел успешно, наши SFP благополучно стали работать в новом оборудование.

ping 172.10.2.165 count 100 waittime 1
Type CTRL+C to abort.
Sending 100, 8-byte ICMP Echos to 172.10.2.165, timeout is 1 seconds:
!!!
— PING Statistics—-
100 packets transmitted,
100 packets received, Success rate is 100 percent(100/100)
round-trip (ms) min/avg/max = 0/0/0

Далее требовалось проверить работу устройств по передаче E1. К сожалению, на тот момент в нашей “мини-лаборатории” не нашлось E1-тестера, для проверки E1 мы использовали два маршрутизатора CISCO 2610. Была собрана следующая схема.

Единственной трудностью при подготовке к проведению теста была подготовка кабеля E1 для соединения CISCO 2610 и RCMS-2912. Для этого пришлось подымать распиновку модуля CISCO в интернет + смотреть распиновку мультиплексора Raisecom. После подключения устройств по указанной выше схеме канал поднялся, и пакеты стали успешно ходить между маршрутизаторами. Тест был пройден.
Было решено провести тест по пропускную способность канала Gigabit Ethernet. В распоряжении было только 3 компьютера с Gigabit Ethernet сетевыми картами. В качестве программного обеспечения использовался iperf. Предварительно была собрана схема

Между двумя ПК. Результат был

Далее была собрана схема.

И получен результат

Таким образом, устройство вполне справилось с нагрузкой и тест в последствие был повторен на работающем канале со скоростью ~450 Мбит/c.
Одной из дополнительных функций устройства была поддержка резервирования SFP портов. Эта функция позволяет устройству переключаться на второй оптический порт, если падает линк на первом оптическом порту.
Было решено проверить работу этой функции в том числе. Дополнительный пары дальнобойных модулей у нас не оказалось, и было использованы SFP на 20 км и собрана схема.

Для теста – ПК_А включали iperf в режиме сервера, на ПК_Б включали тест iperf по UDP со следующими настройками.

На ПК_Б запускался iperf (http://sourceforge.net/projects/iperf/) в режиме клиента для выполнения теста по UDP протоколу.
Цель была определить — будет ли возникать потеря пакетов при переключении между двумя оптическими каналами. По очереди мы выдергивали и устанавливали на место оптические патчкорды. Результат был следующим:

Тест показал, что при проверке не было потеряно ни одного UDP пакета. Устройство успешно справилось с задачей.
После всех тестов решено установить устройство на рабочую сеть. 48-часовой тест показал, что устройство работало без сбоев, после чего мы выполнили подключение клиента.
Данное решение оказалось довольно выгодным – порядка 60 000 руб, если сравнивать с остальными вариантами решения задачи.

Цифро-аналоговое преобразование — GeeksforGeeks

Написать статью

• Написать интервью

Основы компьютерных сетей

Физический уровень

• Сетевые устройства (концентратор, повторитель, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюзы) 06 090 и Brout Типы средств передачи
• Режимы передачи в компьютерных сетях (симплекс, полудуплекс и полный дуплекс)
• Аналого-цифровое преобразование
• Цифро-аналоговое преобразование
• Беспроводная связь | Комплект 1
• Беспроводная связь | Установите 2
• Аналоговый аналоговый преобразование (модуляция)
• Разница между широкополосной передачей и передачей базовой полосы
• Проблемы проектирования в физическом уровне

Ссылка на передачу данных

Сетевой уровень

Транспортный уровень

Прикладной уровень

Сетевая безопасность

. Тесты компьютерной сети

Вопросы компьютерной сети GATE

Улучшить статью

Сохранить статью

• Уровень сложности: Базовый
• Последнее обновление: 25 ноя, 2019

Улучшить статью

Сохранить статью

Цифровой сигнал — Цифровой сигнал — это сигнал, представляющий данные в виде последовательности дискретных значений; в любой момент времени он может принимать только одно из конечного числа значений.

Аналоговый сигнал – Аналоговый сигнал – это любой непрерывный сигнал, для которого свойство сигнала, изменяющееся во времени, является представлением некоторой другой изменяющейся во времени величины, т. е. аналогично другому изменяющемуся во времени сигналу.

Для цифро-аналогового преобразования можно использовать следующие методы:

1. Амплитудная манипуляция – Амплитудная манипуляция – это метод, в котором несущий сигнал является аналоговым, а данные, подлежащие модуляции, – цифровыми. Амплитуда аналогового несущего сигнала изменяется для отражения двоичных данных.

Модулированный двоичный сигнал дает нулевое значение, когда двоичные данные представляют 0, и выдает несущую на выходе, когда данные равны 1. Частота и фаза несущего сигнала остаются постоянными.

Преимущества амплитудной манипуляции –

• Может использоваться для передачи цифровых данных по оптоволокну.
• Приемник и передатчик имеют простую конструкцию, что также делает их сравнительно недорогими.
• Использует меньшую полосу пропускания по сравнению с FSK, поэтому обеспечивает высокую эффективность полосы пропускания.

Недостатки амплитудной манипуляции –

• Она подвержена шумовым помехам, из-за чего могут быть потеряны целые передачи.
• Низкая энергоэффективность.

2. Частотная манипуляция – В этой модуляции частота аналогового несущего сигнала изменяется для отражения двоичных данных.

Выход модулированной волны частотной манипуляции имеет высокую частоту для двоичного высокого входа и низкую частоту для двоичного низкого входа. Амплитуда и фаза несущего сигнала остаются постоянными.

Преимущества частотной манипуляции –

• Модулированный сигнал частотной манипуляции может помочь избежать проблем с шумом, связанных с ASK.
• Вероятность ошибки ниже.
• Обеспечивает высокое отношение сигнал/шум.
• Реализации передатчика и приемника просты для приложений с низкой скоростью передачи данных.

Недостатки частотной манипуляции –

• Использует большую полосу пропускания по сравнению с ASK, поэтому обеспечивает меньшую эффективность полосы пропускания.
• Имеет более низкую энергоэффективность.

3. Фазовая манипуляция – В этой модуляции фаза аналогового несущего сигнала изменяется для отражения двоичных данных. Амплитуда и частота несущего сигнала остаются постоянными.

Он также подразделяется на следующие категории:

1. Двоичная фазовая манипуляция (BPSK):
   BPSK, также известная как фазовая манипуляция или 2PSK, является простейшей формой фазовой манипуляции. Фаза несущей изменяется в соответствии с двумя бинарными входами. В бинарной фазовой манипуляции используется разница в 180 фазовых сдвигов между двоичной 1 и двоичной 0.

   Этот метод цифровой модуляции считается наиболее надежным и используется для беспроводной связи на большие расстояния.

2. Квадратурная фазовая манипуляция:
   Этот метод используется для увеличения скорости передачи данных, т. е. мы можем закодировать два бита в один элемент. Он использует четыре фазы для кодирования двух битов на символ. QPSK использует фазовые сдвиги, кратные 90 градусам.

   Он имеет пропускную способность с удвоенной скоростью передачи данных по сравнению с BPSK, поскольку два бита отображаются на каждую точку созвездия.

Преимущества фазовой манипуляции –

• Это более энергоэффективный метод модуляции по сравнению с ASK и FSK.
• Вероятность ошибки ниже.
• Позволяет передавать данные по коммуникационному сигналу намного эффективнее по сравнению с FSK.

Недостатки фазовой манипуляции –

• Низкая эффективность полосы пропускания.
• Алгоритмы обнаружения и восстановления двоичных данных очень сложны.
• Некогерентный опорный сигнал.

Артикул –
Цифро-аналоговый преобразователь – Википедия

Статьи по теме

Что нового

Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство просмотра нашего веб-сайта. Используя наш сайт, вы подтверждаете, что вы прочитали и поняли наши Политика в отношении файлов cookie и Политика конфиденциальности

Разница между схемами однополярного, полярного и биполярного кодирования линий

Данные , а также сигналы , представляющие данные, могут быть цифровыми или аналоговыми. Линейное кодирование — это процесс преобразования цифровых данных в цифровые сигналы . С помощью этой техники мы преобразуем последовательность битов в цифровой сигнал. На стороне отправителя цифровые данные кодируются в цифровой сигнал, а на стороне получателя цифровые данные воссоздаются путем декодирования цифрового сигнала. Мы можем грубо разделить схемы линейного кодирования на пять категорий:

1. Однополярный (например, схема НРЗ).
2. Полярный (например, NRZ-L, NRZ-I, RZ и двухфазный — манчестерский и дифференциальный манчестерский).
3. Биполярный (например, ОИМ и псевдотройной).
4. Многоуровневый
5. Многопереходный

Но, прежде чем изучать разницу между первыми тремя схемами, мы должны сначала узнать характеристику этих методов линейного кодирования: должны быть синхронизированы.

Униполярная схема – В этой схеме все уровни сигнала либо выше, либо ниже оси.

• Невозврат к нулю (NRZ) – Это однополярная схема линейного кодирования, в которой положительное напряжение определяет бит 1, а нулевое напряжение определяет бит 0. Сигнал не возвращается к нулю в середине бита, поэтому он называется НРЗ. Например: Data = 10110. Но эта схема использует больше энергии по сравнению с полярной схемой для отправки одного бита на единицу сопротивления линии. Более того, для непрерывного набора нулей или единиц возникнет проблема самосинхронизации и блуждания базовой линии.

Полярные схемы – В полярных схемах напряжения находятся по обе стороны от оси.

• НРЗ-Л и НРЗ-И – Они чем-то похожи на однополярную схему НРЗ, но здесь мы используем два уровня амплитуды (напряжения). Для NRZ-L (NRZ-Level) уровень напряжения определяет значение бита, обычно двоичная 1 соответствует высокому логическому уровню, а двоичный 0 соответствует низкому логическому уровню, а для NRZ-I (NRZ-Invert) , двухуровневый сигнал имеет переход на границе, если следующий бит, который мы собираемся передать, равен логической 1, и не имеет перехода, если следующий бит, который мы собираемся передать, является логический 0, Примечание – Для NRZ-I в примере предполагается, что предыдущий сигнал перед запуском набора данных «01001110» был положительным. Следовательно, в начале нет перехода, и первый бит «0» в текущем наборе данных «01001110» начинается с +V. Пример: Data = 01001110. Сравнение между NRZ-L и NRZ-I: блуждание базовой линии является проблемой для обоих из них, но для NRZ-L это в два раза хуже, чем для NRZ-I. Это из-за перехода на границе для NRZ-I (если следующий бит, который мы собираемся передать, является логической 1). Точно так же проблема самосинхронизации одинакова для длинных последовательностей 0, но для длинных последовательностей 1 она более серьезна в NRZ-L.
• Возврат к нулю (RZ) — Одним из решений проблемы NRZ является схема RZ, в которой используются три значения: положительное, отрицательное и нулевое. В этой схеме сигнал переходит в 0 в середине каждого бита. Примечание – Логика, которую мы используем здесь для представления данных, заключается в том, что для бита 1 половина сигнала представлена ​​+V, а половина — нулевым напряжением, а для бита 0 половина сигнала представлена ​​-V, а половина — нулевым напряжением. . Пример: Data = 01001. Основным недостатком кодирования RZ является то, что оно требует большей пропускной способности. Другая проблема заключается в сложности, поскольку в нем используются три уровня напряжения. В результате всех этих недостатков эта схема сегодня не используется. Вместо этого он был заменен более эффективными манчестерскими и дифференциальными манчестерскими схемами.
• Двухфазное (манчестерское и дифференциальное манчестерское) — манчестерское кодирование представляет собой комбинацию схем RZ (переход в середине бита) и схем NRZ-L. Длительность бита делится на две половины. Напряжение остается на одном уровне в течение первой половины и переходит на другой уровень во второй половине. Переход в середине бита обеспечивает синхронизацию. Дифференциальный Манчестер представляет собой комбинацию схем RZ и NRZ-I. Всегда есть переход в середине бита, но значения битов определяются в начале бита. Если следующий бит равен 0, переход есть, если следующий бит равен 1, перехода нет. Примечание – 1. Логика, которую мы используем здесь для представления данных с использованием манчестерского кода, заключается в том, что для бита 1 существует форма перехода от -V к +V вольт в середине бита, а для бита 0 есть переход от +V до -V вольт в середине бита. 2. Для дифференциального Манчестера в примере предполагается, что предыдущий сигнал перед запуском набора данных «010011» был положительным. Следовательно, в начале есть переход, и первый бит «0» в текущем наборе данных «010011» начинается с -V. Пример: Данные = 010011. Манчестерская схема преодолевает несколько проблем, связанных с NRZ-L, а дифференциальная манчестерская схема преодолевает несколько проблем, связанных с NRZ-I, поскольку отсутствует отклонение базовой линии и отсутствует постоянная составляющая, поскольку каждый бит имеет положительный и отрицательный вклад напряжения. Единственным ограничением является то, что минимальная пропускная способность Манчестера и дифференциального Манчестера вдвое больше, чем у NRZ.

Биполярные схемы – В этой схеме есть три уровня напряжения: положительный, отрицательный и нулевой. Уровень напряжения для одного элемента данных равен нулю, а уровень напряжения для другого элемента чередуется между положительным и отрицательным значениями.

• Альтернативная инверсия меток (AMI) – Нулевое напряжение нейтрали представляет собой двоичный 0. Двоичные единицы представлены чередующимися положительными и отрицательными напряжениями.
• Псевдотроичный – Бит 1 кодируется как нулевое напряжение, а бит 0 кодируется как чередующиеся положительные и отрицательные напряжения, т.е. противоположно схеме AMI. Пример: Данные = 010010. Биполярная схема является альтернативой NRZ. Эта схема имеет ту же скорость передачи сигнала, что и NRZ, но в ней отсутствует постоянная составляющая, так как один бит представлен нулевым напряжением, а другие каждый раз чередуются.

Преимущества:

напряжения.

2. Низкая постоянная составляющая: Схема однополярного линейного кодирования имеет низкую постоянную составляющую, что желательно для некоторых систем связи.

Недостатки:

1.Плохая помехозащищенность: Схема однополярного линейного кодирования имеет плохую помехозащищенность и подвержена ошибкам, так как не имеет дифференциального сигнала.

2.Ограниченный динамический диапазон: Схема однополярного линейного кодирования имеет ограниченный динамический диапазон, так как использует только положительные уровни напряжения.

Преимущества и недостатки схемы кодирования полярной линии:

Преимущества:

1. Высокая помехозащищенность: Схема кодирования полярной линии обладает высокой помехозащищенностью, так как использует дифференциальный сигнал.

2. Устойчивость к ошибкам: Схема кодирования полярной линии менее подвержена ошибкам, так как использует дифференциальный сигнал.