Теоретичні основи передачі даних
Будь-який сигнал можна розглядати як функція часу, або як функцію частоти. У першому випадку ця функція показує, як змінюються згодом параметри сигналу, наприклад, напругу або струм. Якщо ця функція має безперервний характер, то говорять про безперервному сигналі. Якщо ця функція має дискретний вигляд, то говорять про дискретному сигналі.
Частотне подання функції засноване на тому факті, що будь-яка функція може бути представлена у вигляді ряду Фур
(1),
де 
- частота, an,bn - амплітуди n-ой гармоніки.
Характеристику каналу, який визначає спектр частот, які фізична середа, з якої зроблена лінія зв'язку, яка утворює канал, пропускає без істотного зниження потужності сигналу, називають смугою пропускання.
Максимальну швидкість, з якою канал здатний передавати дані, називають пропускної спроможності каналу або бітової швидкістю.
У 1924 Найквист відкрив взаємозв'язок між пропускної здатностью каналу і шириною його смуги пропускання.
Теорема Найквіста
де 
- максимальна швидкість передачі H - ширина смуги пропускання каналу, виражена у Гц, М - кількість рівнів сигналу, які використовуються при передачі. Наприклад, із цієї формули видно, що канал з смугою 3 кГц не може передавати дворівневі сигнали швидше 6000 біт/сек.
Ця теорема також показує, що, наприклад, безглуздо сканувати лінію частіше, ніж подвоєна ширина смуги пропускання. Дійсно, всі частоти вище цієї відсутні в сигналі, а тому вся інформація, необхідна для відновлення сигналу буде зібрана при такому скануванні.
Однак, теорема Найквіста не враховує шум в каналі, який вимірюється як відношення потужності корисного сигналу до потужності шуму: S/N. Ця величина вимірюється в децибелах: 10log10(S/N) dB. Наприклад, якщо відношення S/N дорівнює 10, то говорять про шумі у 10 dB якщо відношення дорівнює 100, то - 20 dB.
На випадок каналу з шумом є теорема Шенона, за якої максимальна швидкість передачі даних по каналу з шумом дорівнює:
H log2 (1+S/N) біт/сек,
де S/N - співвідношення сигнал-шум у каналі.
Тут вже не важливо кількість рівнів в сигналі. Ця формула встановлює теоретична межа, який рідко досягається на практиці. Наприклад, по каналу з смугою пропускання в 3000 Гц і рівнем шуму 30 dB (це характеристики телефонної лінії) не можна передати дані швидше, ніж зі швидкістю 30 000 біт/сек.
Методи доступу та їх класифікація
Метод доступу (accessmethod) - це набір правил, які регламентують спосіб отримання в користування (“захоплення”) середовища передачі. Метод доступу визначає, яким чином вузли отримують можливість передавати дані.
Виділяють наступні класи методів доступу:
- селективні методи
- змагальні методи (методи випадкового доступу)
- методи, засновані на резервування часу
- кільцеві методи.
Всі методи доступу, крім змагальних, утворюють групу методів детермінованого доступу. При використанні селективних методів для того, щоб вузол міг передавати дані, він повинен отримати дозвіл. Метод називається опитуванням (polling), якщо дозволу передаються всіх вузлів по черзі спеціальним мережевим обладнанням. Метод називається передачею маркера (token passing), якщо кожен вузол після завершення передачі передає дозвіл наступного.
Методи випадкового доступу (random access methods) засновані на “змаганні” вузлів за отримання доступу до середовища передачі. Випадковий доступ може бути реалізований різними способами: базовим асинхронним, з тактовою синхронізацією моментів передачі кадрів, з прослуховуванням каналу перед початком передачі (“слухай, перш ніж говорити”), з прослуховуванням каналу під час передачі (“слухай, поки говориш”). Можуть бути використані одночасно кілька способів з перерахованих.
Методи, засновані на резервування часу, зводяться до виділення інтервалів часу (слотів), які розподіляються між вузлами. Вузол отримує канал у своє розпорядження на всю тривалість виділених йому слотів. Існують варіанти методів, які враховують пріоритети - вузли з більше високим пріоритетам отримують більшу кількість слотів.
Кільцеві методи використовуються в ЛВМ з кільцевої топологією. Кільцевої метод вставки регістрів полягає в підключенні паралельно до кільця одного або декількох буферних регістрів. Дані для передачі записуються в регістр, після чого вузол очікує міжкадрового проміжку. Потім вміст регістру передається в канал. Якщо під час передачі надходить кадр, він записується в буфер і передається після своїх даних.
Розрізняють клієнт-серверні і однорангові методи доступу.
Клієнт-серверні методи доступу припускають наявність в мережі центрального вузла, який управляє всіма іншими. Такі методи розпадаються на дві групи: з опитуванням і без опитування.
методів доступу з опитуванням найбільш часто використовуваний “опитування з зупинкою і очікуванням” і “безперервний автоматичний запит на повторення” (ARQ). У всякому разі первинний вузол послідовно передає вузлів дозвіл на передачу даних. Якщо вузол має дані для передачі, він видає їх в середу передачі, якщо немає - або видає короткий пакет даних типу “даних немає”, або просто нічого не повідомляє.
При використанні однорангових методів доступу всі вузли рівноправні. Мультиплексна передача з тимчасовим діленням - найбільш проста однорангова система без пріоритетів, що використовує тверде розклад роботи вузлів. Кожного вузла виділяється інтервал часу, протягом якого вузол може передавати дані, причому інтервали розподіляються порівну між усіма вузлами.
Аналогові канали передачі даних.
Під каналом передачі даних (ККД) розуміється сукупність середовища передачі (середовища поширення сигналу) і технічних засобів передачі між канальними інтерфейсами. Залежно від форми інформації, яка може передавати канал, розрізняють аналогові і цифрові канали.
Аналоговий канал на вході (і, відповідно, на виході) має безперервний сигнал, ті або інші характеристики якого (наприклад, амплітуда або частота) несуть передану інформацію. Цифровий канал приймає і видає дані в цифровий (дискретної, імпульсної) формі.
