tehnologia_informatiei_si_comunicarii_-_2_-_structura_sistemelor_de_comunicatii

8/12/2019 Tehnologia_informatiei_si_comunicarii_-_2_-_Structura_sistemelor_de_comunicatii

1/182

Proiect cofinanat din Fondul Social European prin Programul Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013Investete n oameni!


2/182

TEHNOLOGIA INFORMAIEII COMUNICRII

Structura sistemelor de comunicaii

Bogdan I. D. CRSTOIU

2011


3/182

2011 Acest manual a fost elaborat n cadrul "Proiectului pentrunvmntul Rural", proiect co-finanat de ctre Banca Mondial,Guvernul Romniei i comunitile locale.

Nici o parte a acestei lucrri nu poate fi reprodusfracordulscris al Ministerului Educaiei, Cercetrii, Tineretului i Sportului.

ISBN 973-0-04103-2


4/182

Cuprins

i

CUPRINS

Introducere V

Unitatea de nvare nr.1DEFINIREA NOIUNILOR PRIVIND CANALELE DE COMUNICAIE PARALELISERIAL 1OBIECTIVE 11.1 Introducere 1

Test de autoevaluare 1.1 31.2 Comunicaia paralel 4

1.2.1 Portul paralel standard 51.2.2 Portul paralel bidirecional 7Test de autoevaluare 1.2 8

1.3 Comunicaia serial 91.3.1 Comunicaie asincron, comunicaie sincron 101.3.2 Caracteristici ale mediului fizic 111.3.3 Aspecte hardware 121.3.4 ntreruperi 151.3.5 Tipuri de echipamente seriale 161.3.6 Comunicaia DTE - DTE 171.3.7 Standardul P1394 18Test de autoevaluare 1.3 19Sarcinde lucru 20

Lucrare de verificare 1 21

Rspunsurile corecte ale testelor de autoevaluare 22Bibliografie 22

Unitatea de nvare nr.2COMUNICAIA UTILIZND REEAUA DE TELEFONIE 23OBIECTIVE 232.1 Comunicaia prin modem 23

2.1.1 Limea de banda canalului 262.1.2 Tehnici de modulare 282.1.3 Compresia datelor 302.1.4 Descoperirea i corectarea erorilor 30

2.1.5 Standarde CCITT/ITU 322.1.6 ISDN 332.1.7 Controlul modemului 34Test de autoevaluare 2.1 36

2.2 Fax 372.2.1 Codificarea Huffman 382.2.2 Stabilirea comunicaiei 402.2.3 Tratarea erorilor 40Test de autoevaluare 2.2 41

Sarcinde lucru 42Lucrarea de verificare 2 43



5/182

Cuprins

ii

Unitatea de nvare nr.3PRINCIPIILE COMUNICAIEI N REELE DE CALCULATOARE 45OBIECTIVE 453.1 Cazuri de utilizare reele 46

Test de autoevaluare 3.1 48

3.2 Considerente hardware, tipuri de reele 483.2.1 Reele locale 493.2.2 Reele metropolitane 503.2.3 Reele cu rspndire geograficmare 513.2.4 Reele radio 52Test de autoevaluare 3.2 53

3.3 Programe de reea 543.3.1 Interfee i servicii 563.3.2 Servicii orientate pe conexiuni i servicii frconexiuni 573.3.3 Relaia dintre protocoale i servicii 59Test de autoevaluare 3.3 59

Sarcinde lucru 3 61Lucrarea de verificare 3 62Rspunsurile corecte ale testelor de autoevaluare 63Bibliografie 63

Unitatea de nvare nr.4MODELE DE REFERIN 64OBIECTIVE 644.1. Modelul de referinOSI 64

4.1.1 Nivelul fizic 654.1.2 Nivelul legturii de date 654.1.3 Nivelul reea 664.1.4 Nivelul transport 664.1.5 Nivelul sesiune 674.1.6 Nivelul prezentare 674.1.7 Nivelul aplicaie 67Test de autoevaluare 4.1 68

4.2 Modelul de referinTCP/IP 69Test de autoevaluare 4.2 72

Sarcinde lucru 4 72Lucrarea de verificare 4 73


Unitatea de nvare nr.5STIVA DE PROTOCOALE TCP/IP 75OBIECTIVE 755.1 Descriere generala TCP/IP 76

5.1.1 Nivelul TCP 775.1.2 Nivelul IP 79Test de autoevaluare 5.1 80

5.2 Caracteristici ale nivelului fizic la TCP/IP 80

3.2.1 Tehnologia Ethernet 803.2.2 Conexiunea prin fibroptic(FDDI) 823.2.3. Asynchronous Transfer Mode (ATM) 83


6/182

Cuprins

iii

Test de autoevaluare 5.2 845.3 Protocol Internet, datagrame 84

Fig. 5.6 Structura serviciilor realizate de TCP/IP 853.3.1 Datagrame Internet 863.3.2 Alte cmpuri n header 92

3.3.3 Opiuni datagrame Internet 92Test de autoevaluare 5.3 955.4 Rutarea Datagramelor IP 96

Test de autoevaluare 5.4 103Sarcinde lucru 5 104Lucrare de verificare 5 106Rspunsurile corecte ale testelor de autoevaluare 107Bibliografie 107

Unitatea de nvare nr.6INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL (ICMP) 108

OBIECTIVE 1086.1 Internet Control Message Protocol (ICMP) 109

6.1.1 Raportarea erorilor, corecia erorilor 1096.1.2 Distribuia mesajelor ICMP 110Test de autoevaluare 6.1 112

6.2 Tipuri de mesaje ICMP 1126.2.1 Testarea atingerii destinaiei i strii acesteia (PING) 1126.2.2 Raport despre destinaii neatinse 1136.2.3 Congestia i controlul fluxului pentru datagrame 1146.2.4 Opiunea de schimbare a rutei prin cerere la rutere 1156.2.5 Detectarea circularitii sau altor rute excesiv de lungi 1166.2.6 Raportarea altor probleme 1176.2.7 Ceasul de sincronizare i estimarea timpului de transmisie 1186.2.8 Cerere de informaie prin mesaje de ecou 118Test de autoevaluare 6.2 119

6.3 Extensia adreselor subnet i supernet 1216.3.1 Implementri ale subreelelor cu mti 1256.3.2 Rutarea n cazul subreelelor 126Test de autoevaluare 6.3 128

Sarcinde lucru 6 129Lucrare de verificare 6 130


Unitatea de nvare nr.7USER DATAGRAM PROTOCOL, TRANSPORT CONTROL PROTOCOL 132OBIECTIVE 1327.1 Introducere 1327.2 User Datagram Protocol (UDP) 133

7.2.1 Formatul mesajelor UDP 1347.2.2 Multiplexare, Demultiplexare, Porturi 136Test de autoevaluare 7.2 137

7.3 Controlul siguranei transportului 1377.3.1 Proprietile serviciilor de distribuie sigur 1377.3.2 Realizarea siguranei 139


7/182


8/182

Introducere

v

INTRODUCERE

Asistm n ultimele decenii la un progres spectaculos al domeniuluitehnologiei informaiei, progres marcat att prin diminuareadimensiunilor unui sistem de calcul ct i prin punerea n comun aresurselor n scopul desfurrii de activiti cooperative. Toateacestea necesit un activ schimb de informaie ntre entitilecomponente. Un sistem de comunicaie asigur schimbul deinformaii, n formelectronic, ntre echipamente conectate printr-o infrastructur adecvat. Modulul Structura sistemelor decomunicaii urmrete dobndirea de ctre cursant acompetenelor de baz privind comunicaia ntre echipamenteautonome. n general sistemele mici au un raport pre/calitate multmai bun dect cele mari. Este unul dintre motivele pentru caresistemele mici sunt utilizate ca simple terminale ale sistemelor mari,

dar trebuie asigurat conectivitate n orice moment. Schimbul deinformaii ntre entiti necesit existena unei infrastructuriadecvate prin care se asigur o mai bun comunicare ntreangajaii unei companii, transmiterea de documente la distan,accesul la informaie de la distan, divertisment interactiv (video lacerere, jocuri, muzic), comunicaii interpersonale prin e-mail sauvideoconferine. Acest modul pornete de la tratarea mediilorcomunicaiilor prin legturi dedicate ntre douechipamente (mediude tip fir de cupru sau infrarou), legtura la distan prinintermediul reelei telefonice i legturi specifice de tip reea decalculatoare cu diverse rspndiri.

Informaiile ce sunt transmise unei persoane prin intermediuldocumentelor, n format tiprit sau electronic, pot fi organizate nmai multe forme:

Organizare liniar (de tip eseu) specific operelor literare,pentru care este necesar parcurgerea secvenial de lanceput la sfrit.

Organizare ierarhic, arborescent pe mai multe niveluri.Materialul este structurat pe capitole, cu seciuni introductivei seciuni cu informaii aprofundate. Este evident ccititorulpoate sparcurgtextul cu urmrirea seciunilor de interes.

Organizare asociativ n reele de informaii, similarmemoriei i gndirii umane. n acest caz coninutul esteformat din insule de informaii ntre care exist legturi.Materialul are n acest caz o structur de tip hipertext princare cititorul poate urmrii un anumit fir. Cu toate avantajeleacestui mod de prezentare a informaiei existriscul pierderiifirului informaional de ctre cititor.

Pentru modulul Structura sistemelor de comunicaii s-a optatpentru organizarea ierarhic, structuratprin mprirea coninutuluin uniti de nvare, fiecare dintre acestea tratnd o problematicbine precizat. Modulul a fost mprit n opt uniti de nvaredintre care numai 7 sunt obligatorii, ultima unitate fiind destinat


9/182

Introducere

vi

Structura modulului

prezentrii unei soluii de comunicaie adoptatde una dintre celemai mari firme n domeniu. Fiecare unitate de nvare estemprit n seciuni i subseciuni i trateaz gradual tematicapropus. Unitile de nvare sunt ordonate ierarhic avnd unconinut clar delimitat.

Unitatea de nvare nr. 1 este axata pe problematica comunicaieintre echipamente pereche prin intermediul porturilor seriale iparalele. Dup definirea noiunilor de baz privind entitile DataTerminal Equipment i Data Comunication Equipment este tratatcomunicaia prin portul paralel standard i portul paralelbidirecional. Portul serial reprezint un mediu fizic des utilizat laconectarea a dou calculatoare sau la conectarea unui calculatorcu un dispozitiv extern. Aspectele legate de comunicaia serialsunt prezentate n ultima seciune a unitii de nvare. Dupafiecare seciune este prezent cte un test de autoevaluare. Testul

1.1 este format din 5 subiecte cu cte 4 variante de rspuns dincare una singura este corect, testele 1.2 i 1.3 sunt constituite dincte 10 subiecte la care se marcheaz dac afirmaia esteadevratsau fals. La sfritul unitii de nvare este definitosarcinde lucru ce este punctatprin evaluare continu.

Unitatea de nvare nr.2 continu tratarea comunicaiei ntreechipamente pereche utiliznd infrastructura specific reeleitelefonice. Sunt incluse dou seciuni importante ce detaliazcomunicaia prin modem i transmiterea de documente n formatfacsimil prin utilizarea tehnologiei de tip fax. Dupfiecare seciune

este inclus cte un test de autoevaluare cu 10 itemi. Testul 2.1necesit completarea la fiecare item a cuvntului sau cuvintelorlips (cuvinte ce definesc noiuni de baz). Testul 2.2 necesitmarcarea strii de adevrat sau fals pentru fiecare item. O nousarcinde lucru ce contribuie la evaluarea continueste introdusla sfritul unitii de nvare.

Unitatea de nvare nr.3 constituie introducerea n domeniulcomunicaiei prin reele de calculatoare. Prima seciune a unitiievideniazcazurile de utilizare a reelelor de calculatoare dinpunctul de vedere al utilizatorului. Sunt tratate apoi considerentelehardware privind realizarea reelelor de calculatoare i categoriilede reele mprite dupa rspndirea lor geografic. Dupprezentarea considerentelor hardware sunt investigate programelede reea n scopul definirii noiunilor de interfa, serviciu, protocol.Unitatea conine 3 teste de autoevaluare la finalul fiecrei seciuni.Testul 3.1 constdin 4 itemi cu 4 variante de rspuns dintre careuna singurcorect, testul 3.2 i 3.3 au respectiv 10 i 8 itemi lacare se cere marcarea strii de adevrat sau fals. i aici a fostincluso sarcinde lucru pentru evaluarea pe parcurs.

Unitatea de nvare nr.4 are un caracter fundamental teoretic ndomeniul reelelor de calculatoare tratnd principalele modele dereferin. n domeniul comunicaiilor modelul de referinOSI este


10/182

Introducere

vii

fundamental pentru stratificarea competenelor. Modelul TCP/IPeste un model operaional n care nivelurile OSI sunt comasate.Protocoalele de comunicaie actuale n reelele de calculatoareimplementeaz modelul TCP/IP a crui funcionalitate este foarteimportanta de neles. La nivelul celor dou seciuni ce prezint

modelele de referin sunt incluse doua teste de autoevaluareavnd 4, respectiv 5 itemi la care se cere marcarea strii deadevrat sau fals.

Pe baza modelului de referin TCP/IP unitatea de nvare nr.5permite cursantului s studieze implementarea unui protocol decomunicaie n reele. Dup prezentarea general a celor douniveluri generice este tratat nivelul fizic la protocolul TCP/IP. nseciunea 3 a unitii se detaliaz nivelul IP i formatuldatagramelor Internet avnd ca obiectiv nelegerea principiilor detransport. Ultima seciune introduce cititorul n problematica

distribuirii datagramelor n Internet. Unitatea de nvare conine 4teste de autoevaluare corespunztoare celor 4 seciuni. Primele 2teste conin cte 5 itemi cu rspuns adevarat/fals, urmtoarele 2cte 10, respectiv 5 subiecte cu alegerea unui rspuns corect din 4posibile. Sarcina de lucru aflat la sfritul unitii cere elaborareaunui eseu de maximum 300 cuvinte.

Orice transport de date este afectat de erori. O componentimportant a nivelului IP este constituit din protocolul pentrucontrolul mesajelor (ICMP) tratat n unitatea de nvare nr.6.Dup justificarea necesitii protocolului ICMP i a prezentrii

modului de distribuie a mesajelor de eroare sunt enumerateprincipalele clase de mesaje ICMP. Datoritnumrului din ce n cemai mare al calculatoarelor conectate la Internet a fost necesarometod pentru extinderea capacitilor de adresare. Ultimaseciune a unitii descrie o modalitate de extindere a spaiului deadresare i implicaia acesteia asupra distribuirii datagramelor.Cele trei seciuni majore ale unitii au asociate teste deautoevaluare. Testul 6.1 conine 5 itemi la care se cerecompletarea unui cuvnt cheie, testul 6.2 conine 10 itemi curspunsuri multiple dar numai unul adevrat, iar testul 6.3, 5 itemila care se cere marcarea strii adevrat sau fals. O sarcina delucru a fost incluspentru sedimentarea cunotinelor acumulate.

Unitatea de nvare nr.7 trateaznivelul superior IP, nivel constituitdin dou protocoale surori: User Datagram Protocol (UDP) iTransport Control Protocol (TCP). Este tratat n prima seciuneprotocolul UDP care nu asigurcontrolul siguranei transportului, sedefinesc apoi modalitile de distribuie sigur a mesajelor, dupcare este prezentat funcionalitatea protocolului de comunicaiesigur. La seciunile 2, 3 i 4 au fost incluse teste de autoevaluareavnd 5, 5 i respectiv 10 itemi necesitnd marcarea rspunsului

ca fiind adevrat sau fals. O sarcina de lucru de tip eseu vacontribuii att la fixarea cunotinelor ct i la o corectapreciere ansuirii cunotinelor.


11/182

Introducere

viii

Lucrri de verificare

Evaluarea lucrrilorde verificare

Unitatea de nvare nr.8 nu este obligatorie i ca urmare nu areasociate teste de autoevaluare, sarcini de lucru i lucrri deverificare. Am considerat necesar introducerea acestei unitipentru a familiariza cursantul cu principalele soluii deimplementare a comunicaiilor n viaa real.

Pe parcursul modulului au fost combinate mai multe tipuri de testede autoevaluare adaptate specificului seciunii unitii de nvare.Au fost incluse teste de autoevaluare la care se cere indicarea striiunui item (adevrat A sau fals F), teste ce asociazcerinei patruposibile rspunsuri dintre care unul singur este adevrat, teste lacare se cere completarea unui cuvnt sau a mai multor cuvinte ntr-o afirmaie. Pentru fiecare test de autoevaluare indiferent dacesteformat din 4, 5, 8 sau 10 ntrebri au fost acordate 100 puncte,fiecare ntrebare avnd acelai numr de puncte. O seciune poatefi considerat nsuit daca la testele de 4 si 8 ntrebri au fost

obinute cel puin 75 de puncte iar la testele cu 5 i 8 ntrebri s-auobinut cel puin 80 de puncte. Am considerat necesarintroducerea sarcinilor de lucru la fiecare unitate de nvare pentrufixarea cunotinelor. n modul au fost incluse 7 sarcini de lucru detip eseu avnd ntindere limitatla aproximativ 300 cuvinte. Sarcinade lucru se completeaz n spaiul liber lsat pentru aceasta i seprezint tutorelui pentru evaluarea pe parcurs. O sarcina de lucrupoate aduce cursantului n evaluarea continu 20 puncte, dintrecare 5 puncte vor fi acordate pentru corectitudinea exprimrii, 10puncte pentru calitatea argumentrii i 5 puncte pentruinventivitate.

Un cursant poate avea propriul su ritm n parcurgerea materialului.Parcurgerea cursului se va face n ordinea unitilor de nvare in cadrul unitilor n ordinea seciunilor. Se recomand n situaian care rezultatul unui test de autoevaluare nu atinge punctajulminim indicat reluarea parcurgerii seciunii. Nu se va trece laefectuarea unei sarcini de lucru aferente unei uniti de nvarenainte de rezolvarea testelor de autoevaluare i obinereapunctajului minim cerut.

Modulul conine 7 lucrri de verificare localizate la sfritul unitilorde nvare obligatorii. O lucrare de verificare conine ntre 5 i 10ntrebri totaliznd 45 ntrebri pe modul. Lucrrile de verificare seredacteaz pe foi de hrtie separate i vor fi transmise tutoreluipentru verificare. Pe durata cursului sunt necesare cel puin 2ntlniri plus ntlnirea final. Lucrrile de verificare pot fi predatetutorelui la aceste ntlniri sau pot fi transmise prin alte mijloace decomunicare (fax, Internet, pot).

ntrebrile din lucrrile de verificare necesit tratri ce se ntind nmedie pe o jumtate de pagin. Rspunsurile la aceste ntrebri

trebuiesc s fie clare i bine argumentate. La evaluarea lucrrilorse iau n consideraie pentru fiecare rspuns la ntrebare:


12/182

Introducere

ix

Claritatea exprimrii i organizarea structurala rspunsului(10 puncte);

Utilizarea corect a termenilor de specialitate din domeniultehnologiei informaiei i comunicaiilor (15 puncte);

Completitudinea rspunsului (30 puncte). Un rspuns parial

va fi notat proporional cu cantitatea de informaieprezentat; Calitatea argumentrii afirmaiilor (15 puncte); Introducerea de elemente originale sau nvate din

bibliografia recomandat(10 puncte); O bonificaie de maxim 5 puncte dac lucrrile sunt

transmise la timp i punctajul obinut nu depete punctajulmaxim.

Pentru o ntrebare se pot obine maximum 80 puncte. Numrul depuncte obinut pentru un test este dat de suma punctajelor la toatentrebrile testului mprit la numrul de ntrebri. Cumularea

punctajului obinut la lucrarea de verificare cu cel obinut la sarcinade lucru poate aduce la o unitate de nvare 100 puncte. Nuconsider o unitate de nvare mai important dect alta, motivpentru care punctajele pentru fiecare unitate de nvare au aceeaipondere. Pentru promovarea modulului cursantul trebuie sobinla toate unitile de nvare cel puin 50 puncte. Rezultatul final seobine ca medie aritmeticsimpl.


13/182


14/182


15/182

Definirea noiunilor privind canalele de comunicaie paraleli serial

2

Tipuri de conexiunipentru transmitereade date

Din punct de vedere principial ntre dou sau mai multeechipamente pentru transmiterea de date este necesarexistenaunui canal de comunicaie, canal ce poate fi atribuit unei anumitelegturi sau este partajat pentru mai multe legturi. Se cunosc laacest moment, din punct de vedere al tehnologiei utilizate,

urmtoarele filozofii privind transmiterea de date: Comunicaie orientat pe conexiune - atunci cnd o

conexiune alocateste utilizati pltitun anumit intervalde timp, indiferent de volumul datelor schimbate ntrereceptor i transmitor. Acesta este cazul cunoscut ntelefonie cnd n urma apelului se creazo conexiune ntreapelant i apelat, conexiune care se nchide doar dup ceapelantul nchide conexiunea prin operaia de punere areceptorului n furc (hang-down). Aceeai situaie sentlnete i atunci cnd douechipamente sunt conectate

prin portul serial sau portul paralel fie prin legtur de tipcablu, fie prin infrastructura specificdin telefonie; Comunicaie orientat pe comutarea de pachete - atunci

cnd informaia transmis pe infrastructura de comunicaieeste mpachetat n pachete sau datagrame ce sunttransmise funcie de ncrcarea reelei. Este remarcabilfaptul cdacn primul caz o conexiune alocatocupliniai ncercarea de alocare a aceleiai linii indic ocupat, nacest caz acelai canal poate fi partajat de mai muliutilizatori, bineneles cu limitarea lrgimii de band, avolumului de date transmis.

Tot din punct de vedere arhitectural n structura sistemelor decomunicaii avem comunicaii ntre echipamente pereche, numiticomunicaie punct la punct ct i comunicaie multipunct atuncicnd un DCE poate comunica prin aceeai infrastructur cu maimulte DCE.

Digital

Termination

Equipment

Digital

Communication

Equipment

Digital

Termination

Equipment

Digital

Communication

EquipmentInfrastructurde

comunicaie

Fig. 1.1 Conectarea entitilor


16/182


3

n mod normal DTE este reprezentat de un sistem de calcul(indiferent de tipul su) iar DCE este un port de intrare ieirestandard sau un port de intrare ieire constituit de un echipamentspecializat conectat pe magistrala sistemului. Porturile standard deintrare ieire, din punctul de vedere al comunicaiei cu exteriorul

sunt porturi paralele sau seriale. Adaptoarele specifice prin care secreazcanale de comunicaie sunt cele de tip modem, fax modemsau adaptor de reea.

Test de auto evaluare 1.1

Alegei varianta corect pentru urmtoarele ntrebri. Fiecarentrebare valoreaz20 de puncte. Punctaj minim: 80

1. Ce reprezintDTE n comunicaia de date?:

a. Adaptorul de semnal pentru infrastructura de comunicaieb. Tastaturspecializatc. Echipament de calculd. Magistralde date

2. Identificai rolul DCE n comunicaia de date:a. Sistem pentru compresia de dateb. Adaptorul de semnal ntre DTE i infrastructura de comunicaiec. Conector specializatd. Cablu coaxial

3. O infrastructurde comunicaie este realizatnumai:a. Prin radiob. Prin reeaua telefonicc. Prin fire de cuprud. Orice mediu de transmitere informaie

4. O comunicaie orientatpe conexiune:a. Asociazo conexiune la stabilirea comunicaiei pe care o pstreaz

pe toatdurata transferului de dateb. Se ocupcanalul de comunicaie funcie de volumul datelorc. Poate fi utilizatde mai multe echipamente terminaled. Permite numai transmiterea de semnale audio

5. Comunicaia orientatpe comutarea de pachete:a. Aloc un canal de comunicaie pn la transmiterea unui ntreg

pachetb. Nu permite transmisia de date

c. Este specificliniilor telefoniced. Ocupcanalul numai la trimiterea pachetelor


17/182


4

1.2 Comunicaia paralel

Port paralelunidirecional

Port paralelbidirecional

n arhitectura sistemelor de calcul una dintre cile de comunicaie cuexteriorul este realizat prin portul paralel. Toate porturile paraleletrebuie s interacioneze cu calculatorul personal din punct de

vedere hardware ct i cu propriul sistem de operare. Din punct devedere hardware acesta este realizat prin circuitele logice specifice,circuite a cror funcionalitate este gestionat prin acces lacomponente software. Interfaa logic utilizat la toate porturileparalele este aceeai pentru toatfamilia de calculatoare personale.Structura standard include porturi de intrare/ieire utilizate pentrutransmiterea i recepia datelor de ctre programe prin porturileparalele. Fiecare port paralel al PC este conectat logic cu restulsistemului prin porturi de intrare/ieire. Unitatea centralpreia datelece sunt trimise ctre portul paralel din memoria interni le transmitectre portul specific de I/O. Alte douporturi auxiliare sunt utilizate

pentru gestionarea semnalelor de control. Prin monitorizarea acestorsemnale ntre calculator i dispozitivul extern se controleazschimbul de date ntre sistem i dispozitivul extern. Pe parcursultimpului au fost dezvoltate, cu succes, trei standarde pentru portulparalel. Toate ns utilizeaz acelai tip de conector, constituind ointerfastandardizat. Portul paralel standard este sinonim cu portulpentru imprimant(printer port) al crui nume este descris prin nsinumele acestuia. Portul este numit paralel deoarece utilizeazcteun conductor distinct pentru fiecare bit de date, necesitnd pentrutransferul unui octet opt linii independente grupate n acelai cablu,numit i cablu paralel. Teoretic, existnd opt fire viteza detransmitere a datelor este de opt ori mai mare fade transmitereaacelorai informaii printr-un singur fir. Practic nsacest avantaj estechiar mai mare. Dac facem referire la o vitez de comunicaieserialde 115,200 bii pe secund la portul paralel transmisia estede peste 100 de ori mai rapid.

Primul port paralel cunoscut sub numele de Standard Parallel Portsa operat cu o vitez mare la momentul apariiei, ntre 50 i 150kilobaii pe secund, vitezce este consideratca fiind modest nzilele noastre. Pe de altparte, portul paralel standard permite doar

transmiterea de informaie dinspre calculator ctre un periferic. Adoua generaie denumit PS/2 Parallel Port implementeaz ocomunicaie paralel n ambele sensuri permind conectareadiverselor echipamente ce pot s recepioneze sau s transmitdate. O alt mbuntire a funcionalitii portului paralel esterealizatprin Enhanced Parallel Portce aduce avantaje majore princreterea vitezei de transfer, pnla 2000 kilobaii pe secund.


18/182


5

1.2.1 Portu l paralel stand ard

Adrese rezervatepentru portulparalel

Semnificaiasemnalelor portuluiparalel

Portul paralel reflect conceptul hardware a modului n carecomunicaia se desfoar. Un semnal este emis de un echipamentce este conectat cu o alt locaie aflat la distanprin intermediul

unui cablu de conexiune, comunicaia fiind de tip pereche punct lapunct. Pentru fiecare semnal ce este schimbat ntre cele doulocaiieste asigurat un fir suplimentar. Opt semnale de date circula pe 8 fireseparate pentru transferul simultan a 8 bii i o serie de alte semnalesunt schimbate ntre cele douechipamente pentru controlul fluxuluide date. Trei game de adrese de I/O sunt rezervate pentru portulparalel (03BC, 0378, 0278). n orice sistem fiecare dintre acesteadrese pot fi asignate la un singur port paralel, iar dou porturiparalele pot utiliza n comun aceeai adres de baz. Dac nereferim la portul paralel, pentru calculatoare din familia PC, utilizmnumele de LPT1, LPT2, LPT3 (Line Printer), numele PRN fiind

echivalent cu LPT1. Aceste nume logice nu sunt neaprat necesares se potriveasc cu adresele de baz de I/O. La pornireacalculatorului codul BIOS al fiecrui sistem caut portul paralel lafiecare dintre aceste adrese ntr-o ordine predefinit. Primul portparalel care este gsit este asignat cu numele logic LPT1, al doileaca LPT2, respectiv LPT3. Dountreruperi hardware sunt utilizate nconjuncie cu portul paralel pentru a gestiona comunicaia.ntreruperea 07 (hexa) este asignat la primul port paralel i05(hexa) este asignat la al doilea port paralel. Deoarece portulparalel este inclus n configuraia standard n foarte puine cazuriapar alte porturi paralele, dac au fost adugate porturi adiionale,nsnumrul acestora nu poate excede numrul de trei.

Conectorul standard utilizat pentru portul paralel este de tip D i are25 pini, liniile aferente fiind alocate urmtoarelor categorii desemnale:

Linii de date(8 linii) utilizate pentru transferul biilor de date cureprezentare TTL (1 logic - valoare high, 0 logic - valoarelow).

Linia strobeeste materializatca un puls cu valoare 0 logic i

indic faptul c un cuvnt de date este disponibil pentrudispozitivul extern ce utilizeaz aceste date. Cele douechipamente conectate prin portul paralel opereaz n modasincron, n momentul la care datele sunt disponibile semnalulstrobe devine 0 logic anunnd prin aceasta receptorul caredate disponibile.

Linia busy este transmisa de ctre dispozitivul extern, deregul imprimant, pentru a indica calculatorului faptul cnupot fi transmise date n continuare dispozitivului extern, acolofiind necesar prelucrarea lor. Semnalul busy rmne nstarea 1 logic atta timp ct dispozitivul extern nu este

pregtit s primeasc date. Calculatorul verific starea linieibusy nainte de a ncrca noi date la portul paralel.


19/182


6

Linia de confirmare (acknowledge) este un semnal transmisde ctre printer indicnd faptul c un cuvnt de date a fostcorect recepionat de ctre printer. Normal acest semnal este1 logic i devine 0 logic ori de cte ori echipamentul receptora recepionat corect un cuvnt i este pregtit sprimeasc

un nou cuvnt. Linia de rspuns (feedback)este utilizatpentru a transmitecalculatorului diverse informaii privind funcionareadispozitivului extern. Semnificaia uzual este de a indicafaptul cimprimanta este gata pentru a primi un nou job.

Linia select indic faptul c imprimanta este selectat,nsemnnd ceste n starea on-line, gata pentru a recepionadate. Multe dintre imprimantele mai vechi au pe panoul frontalo tast prin care se pune n starea on-line, stare pe care otransmite i calculatorului la care este conectat. Dacdispozitivul extern nu este o imprimant, el trebuie s fie

capabil semitun semnal corect pe linia select prin care sspecifice ceste n stare on-line. Linia lipshrtie (paper empty) indicfaptul cn imprimant

nu exist hrtie pentru tiprirea datelor recepionate. Omodalitate de a indica o astfel de situaie poate fi realizatprin starea liniei busy, ns pentru a furniza o informaiecomplet i a ajuta utilizatorul s ntreprind o msuradecvat a fost necesar introducerea acestei liniisuplimentare.

Linia eroare (fault) este utilizat pentru a raporta alteprobleme ale dispozitivului extern cum sunt erori de

conexiune prin contacte imperfecte, eroare de tractor a hrtiei,nesincronizarea capului de scriere etc. n mod normal liniaeste n starea 1 logic i este trecutin starea complementar,0 logic, ori de cte ori o astfel de problemapare.

Liniile de control (computer control) reprezint trei liniisuplimentare ce au fost introduse la familia PC pentru acontrola diverse funcionaliti ale dispozitivului conectat prinintermediul portului paralel.

Linia iniializare permite aducerea imprimantei la o stareiniialavnd aceeai semnificaie cu un semnal de reset. nmod normal prin comenzi adecvate imprimanta poate fiprogramatsschimbe tipul de font, distana fade marginietc, revenirea la formatul implicit fiind determinat de stareaacestei linii.

Linia select intrare (select input) poate determina activareasau inactivarea recepiei de date de la calculator.

Linia salt la linia urmtoare (auto feed XT)permite, funcie detipul imprimantei, interpretarea unui caracter CR (carrigereturn) ca revenire la nceput de rnd sau ca o combina ieCR-LF (line feed), adic i trecere la linia urmtoare prinavansarea hrtiei.


20/182


7

Porturi de I/Oasociate canaluluide comunicaieparalel

Semnalele portului paralel sunt controlate de un set de trei porturi deI/O ale calculatorului setate n mod particular pentru fiecare model decalculator, chiar dacn exterior funcionalitatea este aceeai. Portulde I/O asignat la adresa de bazservete ca port de date. Cei 8 biisunt obinui din magistrala de date a sistemului. Valoarea stocat

este pstrat n acest port pn cnd procesorul nscrie un noucuvnt de date. Urmtorul port dispus la offset 1 fade adresa debaz este numit i registrul de stare al imprimantei (printer statusregister). Biii afereni acestui port primesc mesajele de rspuns dela imprimantctre calculator. Al treilea port de I/O cu offset 2 fade adresa de baz este numit registrul de control al imprimantei(printer control register). Prin biii acestui registru se comandprocesorul privind controlul imprimantei. Viteza de operare maximaportului paralel standard este determinat de un numr de factori.Chiar cablul de comunicaie, prin construcie i lungime determinfrecvena semnalelor ce pot fi transportate ntre cele dou

echipamente.

1.2.2 Portu l p aralel b idirecional

Transfer DMA

Deoarece portul paralel standard a fost dezvoltat doar pentrutransferul de date de la calculator ctre o imprimant se spune casigurtransferul ntr-un singur sens. Dupprima versiune de PC afost integrato nouvariantcare include un port paralel cu operarebidirecional. Din punct de vedere funcional acest port estecompatibil cu portul paralel standard. Pentru implementarea portuluibidirecional a fost necesar schimbarea registrului de date

unidirecional existent n modelele anterioare. Pe lngimplementarea operrii bidirecionale, la PS/2 s-a crescut volumulschimbului de date prin serviciul numit i bus mastering. n sistemelecu porturi paralele bus mastering, transferul de date ctre portulparalel poate fi fcut cu utilizarea controllerului DMA (DirectMemory Acces), fr intervenia microprocesorului. Prin deplasarearesponsabilitii ctre DMA procesorul este eliberat de o serie desarcini, fapt ce duce att la creterea vitezei de comunicaie ct i avitezei de calcul. Cnd portul bidirecional a fost adugat viteza detransfer a fost consideratca fiind neimportant. Acest lucru nsancurajat ali productori s dezvolte programe care s utilizezecapabilitile portului paralel pentru migrarea datelor ntreechipamente. Enhanced Parallel Port (EPP) crete viteza prin doumecanisme: interfa logic bazat pe flux, definirea explicit aparametrilor electrici. EPP a fost creat ca un superset pentru portulparalel standard. Un registru poate comuta funcionalitatea, fiindprogramat ca port standard paralel, bidirecional sau enhanced cufuncionaliti adecvate pentru cele trei standarde. Cu acest chipsetse poate controla, prin software, modul de operare al portului paralel,funcie de programarea portului fast parallel port control register: bitul7 modul de operare, bitul 6 operare unidirecional sau

bidirecional. Spre deosebire de portul paralel standard, EPPutilizeazopt porturi de I/O pentru controlul transferului de date.


21/182


8

Semnalesuplimentare laportul paralelbidirecional

Primul nou port, cu offset 3 fa de adresele de baz este utilizatpentru selecia operaiilor la dezvoltrile ulterioare ale specificaiilorpentru EEP. O situaie este cea prin care se transmite adresa deselecie a unui echipament ce este conectat pe acelai cablu paralel.Urmtoarele patru porturi servesc ca buffer de date pentru EPP, date

ce pot fi nscrise printr-o singur instruciune de transfer a unuicuvnt de 32 bii. Din punct de vedere conexiune EPP utilizeazacelai tip de conector, asignarea pinilor fiind identic cu cea aconexiunii standard. Pe lng asignarea pinilor aferent portuluistandard un numr de 5 linii suplimentare sunt adugate, cuurmtoarea semnificaie:

Linia write semnal ce este activ n starea 0 logic i indicfaptul ca datele sunt transmise pe liniile de date ale portului.

Linia data strobe indic faptul csemnalele pe cele opt liniide date conine date valide i pot fi citite. n operare normal,

un calculator sau alt echipament care trimite date prin portulEPP activeaz mai nti liniile de date i dup ce valorilesemnalelor au fost stabilite activeazlinia data strobe.

Linia address stroberealizeazo funcie similarcu semnaluldata strobe. Prezena semnalului indic faptul c valorileplasate pe liniile de date reprezinto adresce va fi utilizatpentru selecia unui registru sau echipament conectat pemagistral.

Linia waiteste utilizata pentru a indica faptul ctransferul dedate s-a ncheiat cu succes i cechipamentul selectat estegata pentru un nou transfer.

Linia interrupteste utilizat de echipamentul conectat la EPPpentru cererea unei ntreruperi de la calculatorul gazd.

Specificaia EPP permite ca patru ali pini utilizai la portul standards aib semnificaii speciale pentru Paper End, Select, Error,Initialize. Este de remarcat faptul cpentru performane ridicate estenecesar utilizarea de cablu dublu ecranat care nu trebuie sdepeasclungimea de doi metri.



Adevrat / FalsA/F 1. Un cablu paralel are pentru transmisia de date 3 fire.

A/F 2. LPT1 este numele primului port paralel din configuraia unui

calculator personal.

A/F 3. Portul paralel poate transporta date n ambele sensuri.


22/182


9

A/F 4. Adresa portului/porturilor paralele la calculatoarele dinfamilia PC este fix sau se atribuie de ctre BIOS la pornireacalculatorului.

A/F 5. Existproceduri pentru controlul fluxului de date prin portul

paralel.A/F 6. EPP poate utiliza DMA pentru transmiterea/recepia datelor.

A/F 7. Conectorul asociat portului paralel este dependent destandardul de comunicaie.

A/F 8. Linia busyeste transmisa de ctre dispozitivul extern pentrua indica faptul cateaptnoi date.

A/F 9. EPP are n componenbuffer de date.

A/F 10. Semnalele electrice la portul paralel sunt n gama -12 +12V.

1.3 Comunicaia serial

StandardcomunicaieserialRS-232

Portul serial este considerat ca o modalitate uzualpentru transferulde date ntre calculatoare. Chiar i cele mai primitive calculatoarebeneficiaz de o astfel de modalitate de transfer al datelor. Lacalculatoarele personale s-a utilizat o serie de nume pentru portulserial cum sunt port asincron de comunicaie de date (asynchronousdata communication port), port asincron (asyn port) sau comm port.Marea majoritate a legturilor seriale acceptate n industrie opereazsub standardul RS-232C sau simplu RS-232. Indiferent de numeleasociat portului serial acesta asigura aceleai, sau cel puin o serie,de funcionaliti comune. n toate cazurile se transfercuvinte de 8,16 sau 32 bii pe magistrala de date a sistemului, bii ce sunttransportai n exteriorul mainii ca o serie lung. Biii dintr-un cuvntde date paralel sunt codificai prin poziia lor, linia magistralei de dateprin care se transferconferacestora o anumit semnificaie. Celmai semnificativ bit este transportat pe linia de date cu cea mai

semnificativvaloare. La portul serial semnificaia este determinatde poziia acestuia n irul de date transferat, fiecare bit avndalocat o cuant de timp i ca urmare poziia unui bit n irul depulsuri determin valoarea asociat. Ultimul puls din ir reprezintcel mai semnificativ bit. ntr-o lume perfect, un singur circuit cudou fire (o linie serial i o linie de mas) ar fi suficient pentrutransferul semnalului serial de la o sursla destinaie. Desigur c, oastfel de situaie nu este posibil ntruct liniile de semnal suntafectate de zgomot. Stabilirea unei comunicaii sigure necesitadugarea unor bii suplimentari pentru a detecta erori sau altesituaii de funcionare anormal.


23/182


10

1.3.1 Comuni caie asincro n, comunicaie sincro n

Formatul unuiframe lacomunicaia

serial

Doumetode cheie pentru transmisia serialsunt utilizate pentru aprentmpina erorile de comunicaie: comunicaia sincron icomunicaia asincron (synchronous and asynchronous

communication). La comunicaia sincrontransmitorul i receptorulsunt sincronizate prin intermediul unui alt tip de semnal auxiliar astfelnct ambele terminale se gasesc la acelai moment n acelai pas.Un ceas sincronizat ntre transmitor i receptor precizeaz timpul,foarte precis, prin care separ fiecare bit n ir. Un bit suplimentareronat sau bit absent va fi uor detectat deoarece prezena sauabsena bitului duce la o lungime a irului neateptat. Aceasttehnica fost utilizatpentru prima oarn sistemele mari. Sistemelesincronizate eueaz atunci cnd sistemele pierd semnalul desincronizare ceasuri. irul de date este interpretat n acest caz ca unzgomot.

O alternativeste cea de a aduga marcaje n irul de date pentru aajuta detectarea biilor de date. Un marcaj poate indica, de exemplu,poziia asignata unui bit. Un bit ntlnit frmarcaj va fi considerateronat. Cu toate aceste avantaje o astfel de soluie necesit dousemnale pentru fiecare bit de date (data efectiv si marcajul). Multmai aplicabileste o metodprin care marcajul indicnceputul unuiir scurt de bii, iar poziia fiecrui bit este determinatde intervalulde timp fa de un marcaj pe baza unui interval de timp regulat.Aceast abordare este similar cu cea a metodei sincrone cudeosebirea csincronizarea se face dupmarcaje la ir scurt de bii.

Sosirea marcajului anunsistemul receptor nceputul irului scurt debii i pornete un ceas. Transmiterea semnalului de sincronizareeste eliminat prin restartarea ceasului dup fiecare marcaj. Acestceas sincronizat pe timp scurt constituie elementul de baz alcomunicaiei asincrone deoarece sistemele nu trebuiesc sincronizatefoarte precis. Pentru perioade scurte de timp decalajul ceasurilor nucreazprobleme la interpretarea datelor. n cele mai multe sistemeasincrone datele sunt ncapsulate n pachete mici de regul de unoctet. Fiecare dintre aceste pachete poartdenumirea de cuvnt iare lungimea de 7 sau 8 bii. Se utilizeazlungimea cuvntului de 8bii pentru transmisia de date si respectiv 7 bii pentru comunicaiade tip text, ce conine numai caractere ASCII ce sunt reprezentate pe7 bii. Biii cuvntului sunt transmii cte unul la fiecare interval detimp pe canalul de comunicaie, cel mai puin semnificativ bit fiindprimul transmis. n plus, pe lngcuvntul de date se transmite unpuls de lungime dublnumit i bit de startce marcheaz nceputulcuvntului de date; un bit de stopindicnd sfritul cuvntului. ntreultimul bit al cuvntului de date i primul bit de stop este inseratadesea un bit de paritate pentru verificarea corectitudinii datelorrecepionate. mpreuncu biii de date, bitul de start, bitul de paritatesi bitul de stop formeaz ceea ce se numete cadru sau pachet

(frame).


24/182


11

Controlulcorectitudinii prinparitate

Sunt necesare cteva precizri referitoare la bitul de paritate.Metoda de detecie a erorii prin paritate se bazeazpe numrareabiilor n starea i determinarea numrului acestora dac este parsau impar. La paritatea impar, bitul de paritate este setat cndnumrul de bii n starea 1 logic din cuvnt este impar. Paritatea par

alocstarea 1 logic pentru bitul de paritate cnd numrul de bii nstarea 1 logic din cuvntul de date este par. n mark paritybitul deparitate este 1 logic indiferent de numrul de bii ai cuvntului dedate. Space parity lastotdeauna bitul de paritate n starea 0 logic.Cazul frparitate aratcn frame nu existspaiu rezervat pentrubitul de paritate. Trebuie remarcat faptul cprin bitul de paritate pot fidetectate doar erorile simple, adicerori la un numr impar de bii (1,3, 5..). Schimbarea strii unui numr par de bii ai cuvntului de datenu poate fi detectatprin controlul de paritate.

1.3.2 Caracterist ici ale mediul ui f i zic

Viteze decomunicaieserial

Toi biii semnalelor seriale ale standardului RS232 sunt trimii pelinia de date serial ca pulsuri de potenial negativ comparativ cupotenialul pozitiv, normal meninut pe linia de date. Prezena unui bital cuvntului serial va ntrerupe potenialul pozitiv cu un scurt pulsnegativ.

O alt caracteristic important o oricrei comunicaii seriale este

viteza de transmitere a biilor pe liniile seriale. Forma standard dedefinire este foarte simpl, fiind datde numrul de bii pe secundtransmii, unitatea de msur fiind bii pe secund sau bps. Dinraionamente arbitrare numrul de bii pe secundeste standardizat,viteza minimuzual fiind de 300 bps. Vitezele superioare se obinprin multiplicarea cu 2 sau eventual 1,5 a vitezei anterioare. Astfel seobin viteze de 600, 1200, 2400, 4800, 7200, 9600, 14400, 19200,33600 etc. Viteza de comunicaie este dependent de BIOS prinsoftware-ul aferent, ct i de limitrile impuse de circuitele utilizate nimplementarea hardware a portului serial. Pentru a nu ocupaprocesorul, din punctul de vedere al timpului de calcul, n sistemelecu magistral intern Micro Channel, EISA, VL bus si PCI seutilizeaz tehnologia bus-mastering DMA (direct memory access).Prin acest procedeu viteza crete pnla 38400. Nici chiar aceastvitez nu este limitat pentru comunicaia prin modem sau alteterminale i poate ajunge pnla 115200 bps. Alte strategii adauginteligen portului serial prin tehnologia enhanced serial port,permind o vitezde comunicaie mare fra compromite controlulfluxului de date. n viitor o nou conexiune serial, bazat pestandardul P1394, promite creterea vitezei pn la 100 milioanebps.


25/182


12

1.3.3 As pecte h ardware

Implementare portserial

Elementul principal n implementarea portului serial este un circuitspecial care transformsemnalele paralele transmise prin magistralasistemului ntr-un tren de impulsuri seriale. Iniial s-a utilizat circuitul

I8250 ce asigur o vitez sczut i a fost utilizat la PC AT dinprimele generaii. Dac un sistem primete date cu o vitez preamare se produce o eroare de supranscriere, numiti overrun error.Succesorul su 16450 pstreaz compatibilitatea din punctul devedere al registrelor interne, cu 8250 ins, poate asigura o vitezmare de comunicaie. O mbuntire majoreste adus la circuitul16550 care, spre deosebire de precedentele componente care au unsingur buffer de caractere, este dotat cu o stivFIFO (first in first out)de 16 cuvinte. Cu aceast facilitate suplimentar 16550 poaterecepiona caractere cu 1440 microsecunde nainte ca overrun errors apar. Acest buffer nu intr automat n aciune, la reset esteiniializat ntr-o variant similar cu 8250 avnd un buffer de unsingur caracter. Un nou registru, numit FIFO control register, cepoate fi numai scris, este adugat pentru a se activa facilitatea destiv. De asemenea, a fost adugat un timer intern pentru a generantreruperi ctre PC pentru a prelua cuvintele din buffer dup operioadaproximativ egalcu timpul necesar pentru recepia a patrucaractere. Componentele hardware utilizate la construcia celor maimulte calculatoare personale includ dou porturi de comunicaieserial. De exemplu 16C552 produs de ctre Western Digitalcombin dou circuite 16550 i un port paralel ntr-un singur chip,

simplificnd astfel proiectarea hardware.Enhanced Serial Port este o tehnologie prin care se asigur ocretere adecvata vitezei, dar i alte faciliti. Pentru comunicaiade mare vitez bufferul de 16 bii aferent UART 16550A poate fineadecvat. Pentru a rezolva aceast problem HayesMicrocomputer Products (cunoscut n lumea comunicaiilor prinmodem) a creat adaptorul enhanced serial port (ESP)care face ca16550A s poatmanipula un buffer de transmisie i recepie prinintermediul unui coprocesor ce asigur controlul comunicaiei. ESPopereaz cu dou moduri distincte: compatibility mode cufuncionalitate complet similarcu portul standard serial i enhancedmode ce pstreazavantajele unui buffer de dimensiune mare. Caopiune implicitmodul compatibil ESP opereazca un buffer de unsingur octet. Cu o comandcorespunztoare ESP va opera n modulcu un buffer de 16 bii. Cnd ESP opereaz n enhanced modecoprocesorul preia controlul bufferului cu dimensiunea de 1024 baii.Acest buffer controleaz schimbul de informaie cu portul i poateprelua controlul transferului DMA cu maina gazd. Poi controlaactivitatea portului ESP prin intermediul registrelor utiliznd setul decomenzi Hayes numite i Enhanced Serial Interface specification.Comenzile ajung la portul ESP prin intermediul unui set de 7 porturi

de I/O ce controleaz12 registe de 8 bii. Poi asigna orice adresde baz pentru porturile de I/O ESP cu singura restricie de a nuavea un conflict cu alte periferice.


26/182


13

Registre EnhancedSerial Port

Semnificaia registrelor ESP:

Registrul ready este un registru de 8 bii n care fiecare bitcorespunde strii unui registru care necesit sau nu s fiecitit. Un bit n starea 1 logic indic faptul c registrul asociat

conine date ce nu au fost citite. Bitul este trecut automat nstarea 0 n momentul n care registrul asociat bitului este citit. Registrul service ID, indicmotivul pentru care ESP a trimis o

ntrerupere la calculatorul gazd. Coninutul registrului indicnatura ntreruperii i portul care necesit servire. Amintesccteva dintre motivele generrii unei ntreruperi: bufferul derecepie trebuie citit, bufferul de transmisie este gol, transferulDMA a fost ncheiat, a aprut o eroare de transmisie. Acestregistru este primul citit atunci cnd calculatorul trateaz ontrerupere de comunicaie.

Registrul de recepie (received data) este cel prin care

receptorul preia datele primite prin portul ESP. Fiecare portdin cele douporturi ESP are propriul registru de recepie de8 bii.

Registrul de transmisie (transmit data) este portul prin caretransmitorul trimite datele la ESP pentru a fi puse pe liniaserial. Similar cu registrul de recepie la dou porturi ESPsunt asociate dou registre. Pentru compatibilitatea cu 8250registrul de transmisie i cel de recepie mpart aceeaiadresde baz, unul poate fi numai nscris iar cellalt numaicitit.

Registrele de comenzi (command), n numr de dou, pentru

ambele porturi ESP cu funcionaliti comune. Command 1pentru transmiterea codului comenzii i command 2 pentruargumentul comenzii (datele aferente).

Registrele de stare (status), registre pereche, ce mpartfuncionalitile ntre cele douporturi ESP prin care se obinerspunsul asupra efecturii unei comenzi transmise prinregistrele de comenzi.

Registrul transmisie DMA (DMA transmit) precizeazcanalulpentru controlerul DMA utilizat de ctre ESP la transmitereadatelor.

Registrul recepie DMA (DMA receive) constituie calea princare controlerul DMA utilizat la recepia datelor de la ESP.Ambele registre mpart acelai domeniu de adres.

Hayes Enhanced Serial Interface definete 30 comenzi descrise princele 12 registre ESP. Comunicaia cu exteriorul pe un canal serialnecesitun circuit de conversie a tensiunii (serial line driver) de lagama 0;5V la o gama de tensiune superioar (-12;12V). Pentruaccesul la resursele UART procesorul trebuie s transmitcomenzictre acesta prin intermediul porturilor de I/O. La PC pentru fiecareUART sunt asignate cte un bloc de 8 adrese de I/O chiar dac

numai 7 sunt utilizate. Adresele disponibile pentru porturile serialesunt, de regul, ascunse de ctre sistemul de operare. La pornirea


27/182


14

calculatorului, BIOS cautexistena porturilor de comunicaie serial,asigneazadresa de bazi numele asociat (ex. COM1,..., COM4sau SERIAL1,..., SERIAL8) funcie de sistemul de operare instalat.Registrul aflat le adresa de baz pentru fiecare port serial esteutilizat pentru comunicaia de date. Octeii care reprezintdate sau

comenzi sunt transferai ctre i de la UART prin instruciuni aleprocesorului de tip OUT, respectiv IN. Urmtoarele 6 adrese suntutilizate de alte registre ale portului serial, n ordinea: InterruptEnable Register, Interrupt Identification Register, Line ControlRegister, Line Status Register, Modem Status Register. Registrulnumit i Divizor Latch mparte aceeai adres de baz cu adresautilizatpentru registrele de transmisie sau recepie i este accesibilfuncie de setarea biilor n Line Control Register. Acest registrumemoreaz valoarea divizorului ce determin viteza de operare aportului serial. Orice valoare ncrcat n latch este multiplicatprin16. Produsul rezultat este utilizat pentru a diviza semnalul de ceas

recepionat de UART, prin care se stabilete viteza de comunicaie.Registrele nu stocheaz numai valorile utilizate de UART, ciraporteaz sistemului i modul n care conversaia serialprogreseaz. Un exemplu este registrul de stare care aratdacuncaracter ncrcat pentru a fi transmis a fost expediat sau un caractera fost recepionat. Este o practic curent modificarea manual avalorilor stocate n aceste registre sau propria reprogramare. naceste cazuri nu trebuie uitat faptul c modificrile afecteazparametrii cum sunt lungimea cuvntului, paritatea, numrul biilor destop.

Pe de altparte UART interacioneazcu alte semnale prin care secontroleaz operarea pentru conversaia serial. Controlulconversaiei este manipulat prin tensiunea ce apare sau esterecepionat la conectorul asociat portului serial. Fiecare interfaserialeste n conversaie cu interfaa serialpereche. Chiar dacnmod uzual spunem c un echipament este transmitor i cellaltreceptor rolurile acestora se pot schimba n timp. Pentru ca schimbulde date s se efectueze cu succes este necesar o anumitsincronizare ntre parteneri. Dac transmisia este foarte rapid ireceptorul nu are capacitatea de a procesa datele n timp adecvatacestea vor fi pierdute. Este necesar ca sistemul receptor ssemnalizeze transmitorului s atepte pn cnd receptorul estegata scapteze datele. O serie de tehnici controleazfluxul datelorseriale, tehnici ce sunt numite metode de conversaie agreate demetodele de transmitere a datelor. O soluie simpl este cea de autiliza o linie specialde semnal pe care sistemul receptor o poateutiliza pentru a indica faptul c este gata de recepie. Deoarecemetoda utilizeaz linii hardware suplimentare ea este numit iconversaie hardware. O serie de canale de comunicaie nu permitutilizarea unor linii auxiliare. Spre exemplu, o conexiune telefonicceutilizeazun modem are asociate doar doufire de legturpe care

se transportdate. Frexistena liniilor hardware suplimentare suntnecesare o serie de metode alternative pentru controlul fluxului. Ometodlogicpentru gestionarea comunicaiei este cea prin care se


28/182


15

Controlulcomunicaiei princuvinte speciale

trimite transmitorului caractere speciale prin care se semnalizeazvitezmai micsau stop. Alte caractere speciale sunt interpretate carevenire la viteza mare de comunicare. Aceast form de controlpoartdenumirea de conversaie software.

Metodele de control software sunt mult mai uzuale dect celehardware. O serie de caractere speciale sunt utilizate pentrucontrolul comunicaiei. Doucaractere pereche sunt utilizate n modobinuit: ETX (End Text) prin care se indic o cerere de sfritcomunicaie, ACK (ACKnowledge) interpretat ca o confirmarepozitiv. O metod obinuit, utilizatde multe dinte calculatoareledin zilele noastre pentru controlul conversaiei, sunt bazate pecaracterele XON/XOFF, materializate prin codurile ASCII 13(hexa)sau DC1, respectiv 11(hexa). Prin cele dou caractere se indiccontinuarea transmisiei, respectiv o pauzn fluxul de date. O seriede periferice PC ce utilizeaz conexiunea serial ofer opiune de

conversaie fr drivere software speciale, ns nu ofer operareadecvat. Fr un control adecvat al fluxului de date caracterelerecepionate pot fi pierdute prin supranscriere. Spre exemplu,folosirea unei imprimate seriale frun control al fluxului va duce lapierderea pariala informaiei tiprite.

1.3.4 ntr eruper i

Tratareaevenimentelor prinpolling i

ntreruperi

Orice UART interacioneazcu unitatea centrala calculatorului dincare face parte. Pentru a atinge o vitez corespunztoare decomunicaie un UART este capabil stransfere datele imediat ce aufost recepionate. Pentru a realiza acest deziderat este nevoie s

anune ct mai repede producerea unui eveniment referitor lacontrolul fluxului de date. n conformitate cu tratarea evenimentelorn sistemele de calcul sunt posibile douabordri.

Interogarea pornete de la faptul c procesorul citete laintervale de timp regulate, mai mici dect intervalul dintreevenimente, un cuvnt de stare prin al crui coninut seidentific evenimentul produs. Aceast tehnic poartdenumirea de pollingi are dezavantajul major al ineficieneiprin consumarea timpului de calcul.

A doua tehnic, este cea prin care unitatea central executsarcinile de prelucrare curente, utiliznd eficient timpul de

calcul. Ea este atenionat ori de cte ori un eveniment s-aprodus i ca urmare necesit tratare. Aceasta tehnicpoartdenumirea de ntrerupere. Ideal, fiecare port serial ar trebuiis aib asignat un propriu nivel de ntrerupere. ntructnumrul ntreruperilor este limitat la PC, o ntrerupere a fostasignat pentru mai multe porturi seriale. Astfel IRQ 3 esteatribuit pentru COM 2 i COM 4, iar IRQ 4 pentru COM 1 iCOM 3. Partajarea aceluiai nivel de ntreruperi pentru maimulte porturi seriale necesit aciuni suplimentare n cadrulrutinei de tratare a ntreruperii pentru a determina portul serialcare a generat-o. Dac un PC utilizeaz un mouse serialataat la COM 1 nu este recomandabil instalarea unuimodem pe COM 3.


29/182


16

Din punctul de vedere al conexiunilor externe PC ofer o gamlimitatde conectoare standard ce sunt disponibile funcie de model.Sunt standardizate conectoarele de tip D cu 25 pini sau 9 pini, ct iconectoare PS/2. O serie de adaptoare sunt disponibile pentruconversia de la un tip de conector la altul cu respectarea

semnificaiei standard a semnalelor i asignrilor la pini.1.3.5 Tipur i de ech ipamente seriale

Semnificaia pinilorportului serial

Iniial portul serial RS232 a fost proiectat pentru conectarea la undata terminal (DTE) a unui data communication equipment (DCE)cum este de exemplu modemul. Un astfel de echipament transformsemnalul digital de la terminal ntr-un semnal analogic ce poate fitransportat pe liniile telefonice. Diferena ntre cele dounu este datnumai prin nume, ci mai ales prin funcionalitate, necesitndcomunicaie n ambele sensuri. n aceast situaie ambele

componente trebuie spermitoperarea att pentru transmisie ct ipentru recepie, deoarece fiecare conexiune are dou elemente,modemul si terminalul. Aceste echipamente trebuie s conversezecu calculatorul, alte terminale vor utiliza alte echipamente. Deoarecealbele terminale transmit i recepioneaz date n acelai timp oconexiune standard utilizeaz fire separate pentru transmisie irespectiv recepie. Prin convenie pinul 2 este alocat pentrutransmisie i pinul 3 pentru recepie. Pe lng aceste dou firepentru transmisie i recepie o serie de ali pini sunt utilizai pentruconversaie asigurnd funcionalitate normal.

Pentru exemplificare voi prezenta asignarea i semnificaiasemnalelor la conectorul de 9 pini.

Carrier detect (CD) sau data carrier detect (DCD) - pin 1 -este un semnal cu valoare pozitivprin care se indic faptulcmodemul DCE are semnal carrier de la modemul aflat ncealaltparte a conexiunii. Dacacest semnal nu existDTEva refuza saccepte date.

Receive data (RxD) -pin 2- reprezint linia prin care serecepioneazfluxul de date.

Transmit data(TxD) - pin 3 - linia prin care se transmit date. Data terminal ready (DTR) - pin 4 - este un semnal de

potenial pozitiv trimis de ctre DTE pentru a indica faptul cacesta este alimentat i este gata snceapcomunicaia.

Ground(GND) - pin 5 - linia de mas. Data set ready (DSR) - pin 6 - semnal de potenial pozitiv

furnizat de DCE indicnd faptul c este gata s executeactivitatea cerut. Este un semnal complementar fade DTR.

Request to send (RTS) - pin 7 - semnal de potenial pozitivfurnizat de DTE pentru a indica faptul cDCE ceste pregtitpentru recepia informaiilor. Acest semnal este o confirmare a

faptului ca primit CTS i este gata de recepie. Clear to send(CTS) - pin 8 - semnal pozitiv generat de DCE

indicnd nceperea transmiterii datelor la DTE.


30/182


17

Definirea noiuniide protocol

Ring indicator (RI) - pin 9 - este generat de DCE pentru asemnaliza terminalul DTE la care este ataat ca detectat otensiune de apel pe linia telefonic. Altfel spus RI alerteazDTE asupra faptului c cineva a efectuat un apel pe liniatelefonic. n multe comunicaii seriale acesta poate fi privit ca

un semnal opional.O comunicaie serialnormalurmrete un set de reguli specificenumite i protocol. nainte ca orice s se produc echipamentelehardware de la ambele capete ale conexiunii trebuiesc s fiealimentate i gata de funcionare. Calculatorul (DTE) va generasemnalul DTR iar modemul (DCE) va genera semnalul DSR. Atuncicnd pe linia telefonic se recepioneaz un apel, DCE va trimitectre calculator semnalul RI ce poate genera un mesaj la consol.Dup ce modemul negociaz conexiunea cu un alt modem, ce ainiiat conexiunea, aflat la distanmodemul local va trimite semnalul

CD ctre calculator. Calculatorul va transmite RTS i modemul vagenera semnalul CTS. O serie de comenzi pot fi transmise directe dela tastatura sistemului ctre modem.

1.3.6 Comuni caia DTE - DTE

InteronectareaDTE-DTE

Pe lng transmiterea datelor la distan prin utilizarea linieitelefonice n foarte multe situaii este necesar conectarea a douDTE pentru transmiterea de date prin conexiuni dedicate. Este cazulconectrii la un calculator a unei imprimante seriale sau chiarconectarea a dou calculatoare. n acest caz mediul fizic de

conexiune este realizat prin intermediul unui cablu dedicat cunumrul de fire necesar. Este remarcabil faptul c din punct devedere logic utilizarea unui modem intern este identiccu utilizareamodemului extern. Din punctul de vedere al DTE, componenta DCEeste vzutca o conexiune serial frnici un fel de altdistincie.Un cablu de conexiune ntre douDTE trebuie sasigure inversareapinilor 2 i 3 de la cele doucapete. Un cablu special numit i cross-over face exact acest lucru. Multe dintre aceste cabluri permit i odiminuare a numrului de fire prin conexiuni locale. Astfel DTR esteconectat cu DSR de la echipamentul pereche i similar CTS cu RTS.Pentru a se asigura polaritatea corespunztoare pentru CD acestava fi conectat cu DSR. Un exemplu este dat n figura 1.2.

Cu un cablu de acest tip ntre douDTE se realizeazo conexiunesimilarcu cea dintre un DTE i un DCE. Prima difereneste datde faptul c linia CD utilizat la conversaia ntre douDCE nu arecoresponden deoarece DTE nu trimite spre exterior nimic similarcu semnalul CD. Frexistensemnalului CD, DTE poate fi inhibatde la orice transmisie de date ctre exterior. Ambele semnale CD iCTS sunt prezente cnd DTE transmite date.

Sunt posibile conexiuni simple prin numai trei fire. Dacun DTE cese intenioneazconectat la un calculator, cum ar fi un ploter sau oimprimant, nu este necesarutilizarea tuturor semnalelor aferente


31/182


32/182


19

Arhitectura bazatpe niveluri lastandardul P1394

Constructiv P1394 este un sistem de comunicaie complex cupropriul protocol de transfer. P1394 similar cu sistemele SCSIagreaz s conecteze multiple echipamente utiliznd un sistem deadresare prin care semnalele transmise prin canalul de comunicaiesunt recunoscute numai de ctre un singur echipament int. Pentru

a conecta periferice multiple conexiunea este mprit pe ramuricrendu-se o mic reea. Arhitectura propus este construit dincteva straturi, fiecare dintre ele definesc cte un aspect alcomunicaiei seriale. Aceste straturi includ: base-management,tranzacie, link, fizic.

Nivelul Bus Management definete funciile de control de baz lanivelul registrelor de stare si control cerute de echipamenteleconectate pentru a opera cu propriile porturi. Nivelul asigurasignarea canalelor, arbitrarea, controlul i tratarea erorilor.

Nivelul transaction. Protocolul care guverneaz tranzaciile pesteconexiunile P1394 este numit transaction layer. Nivelul mediazoperaiile de citire i scriere. La mai multe calculatoare modernenivelul este optimizat pentru a lucra cu cuvinte de lungime dubl(32bii) i de asemenea operarea cu blocuri de lungime variabil.

Link Layer asigur controlul logic al datelor peste P1394.Comunicaiile sunt de transfer half-duplex ns nivelul de linkrealizeazconfirmarea recepiei datelor. Transferul pe cuvinte dubleeste favorizat i de asemenea, permite schimbarea de blocuri culungime variabil.

Physical layer guverneaz conexiunea fizic. Aceast parte astandardului include ambele aspecte protocol i mediu fizic.Protocolul fizic controleaz accesul la conexiune, mediul fiziccuprinde cabluri i conexiuni. n prima fazcablul standard conine 6fire din cupru. Datele circul prin dou fire torsadate ecranate cuvaloarea potenialului ntre 8 i 40 voli. Standardul P1394 permiteconectarea a pn la 32 echipamente prin cabluri de maxim 4,5metrii fiecare.



Adevrat / FalsA/F 1. Nivelul semnalelor la pinii conectorului serial este cuprinsntre -12 i +12 V.

A/F 2. La comunicaia serial asincron sincronizarea ntrereceptor i transmitor este realizatla fiecare cuvnt de date.

A/F 3. Comunicaia serialfull duplex permite transmisia n ambelesensuri dar la momente de timp diferite.


33/182


20

A/F 4. Bitul de paritate permite detectarea erorilor simple.

A/F 5. Pe lngun cuvnt de date de 7 sau 8 bii se mai transmitebitul de START, PARITATE, STOP.

A/F 6. Porturile seriale COM1 i COM3 din structura PC au asociatun singur nivel de ntrerupere.

A/F 7. Baud reprezint numarul de bii de date transmii pesecund.

A/F 8. Cu standardul P1394 se pot depi viteze de 100 Mb pesecund.

A/F 9. Un cablu de legtur serial ntre dou calculatoareconecteazpinul TxD cu pinul RxD de la cele douporturi.

A/F 10. Sunt necesare componente software pentru implementareacomunicaiei seriale.

Sarcinde lucru

Prezint n maxim 300 de cuvinte un eseu despre modul n carepresupunei cse va modifica schimbul de informaii ntre persoaneprin tehnicile de comunicaie prezentate.

Acest eseu va fi notat cu maxim 20 de puncte. 5 puncte vor fiacordate pentru corectitudinea exprimrii, 10 puncte pentruargumentare i 5 puncte pentru inventivitate.


34/182


35/182


22

4. Care este relaia dintre elementele hardware i software lacomunicaia serial?

5. Care sunt caracteristicile standardului de comunicaie P1394

Rspunsurile corecte ale testelor de autoevaluare

Test de autoevaluare 1.1: 1 c 2 b 3 d 4 a 5 d (vezi seciunea 1.1)Test de autoevaluare 1.2: 1 F 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 F 8 F 9 A 10 F (vezi seciunea 1.2)Test de autoevaluare 1.3: 1 A 2 A 3 F 4 A 5 A 6 A 7 F 8 A 9 A 10 A (vezi seciunea 1.3)

Bibliografie

[1] Peter Norton, John Goodman, Totul despre calculatoarele personale, Ed. Teora 2000(cap. 11,12).[2] Titu Bajenescu, Sisteme personale de comunicaii, Ed. Teora 2002 (cap. 1)[3] Titu I. Bajenescu, Comunicaia prin satelit, Ed. Teora 2002 (cap. 2)[4]Andrew Tanenbaum, Reele de calculatoare, Agora Press 1998 (seciunea. 3.3)


36/182

Comunicaia utiliznd reeaua de telefoane

23

Unitatea de nvare nr. 2

COMUNICAIA UTILIZND REEAUA DE TELEFONIE

COMUNICAIA UTILIZND REEAUA DE TELEFONIE ................................................ 23OBIECTIVE ....................................................................................................................... 232.1 Comunicaia prin modem .......................................................................................... 23

2.1.1 Limea de banda canalului ............................................................................ 262.1.2 Tehnici de modulare ........................................................................................... 282.1.3 Compresia datelor .............................................................................................. 302.1.4 Descoperirea i corectarea erorilor ................................................................... 302.1.5 Standarde CCITT/ITU .......................................................................................... 322.1.6 ISDN ..................................................................................................................... 332.1.7 Controlul modemului .......................................................................................... 34Test de autoevaluare 2.1 ............................................................................................. 36

2.2 Fax .............................................................................................................................. 372.2.1 Codificarea Huffman ........................................................................................... 382.2.2 Stabilirea comunicaiei ....................................................................................... 402.2.3 Tratarea erorilor .................................................................................................. 40Test de autoevaluare 2.2 ............................................................................................. 41

Sarcinde lucru ............................................................................................................... 42Lucrarea de verificare 2 .................................................................................................. 43Rspunsurile corecte ale testelor de autoevaluare ...................................................... 44Bibliografie ....................................................................................................................... 44

OBIECTIVEUnitatea de nvare asiguracumularea de cunotine pentru: Utilizarea infrastructurii oferitde reeaua telefonicpublicla comunicaia de date Componentele hardware i software utilizate n comunicaia de date prin reeaua telefonic Modaliti de conversie a informaiei reprezentatdigital n informaie analogici

invers prin modulare i demodulare Explicarea transmiterii de documente prin fax modem

2.1 Comunicaia prin modem

Un element important n utilizarea calculatoarelor pe lngoperareaca o main de sine stttoare este capabilitatea acestora de aschimba date sub form de fiiere, programe, imagini sau alteinformaii prin intermediul liniei telefonice. Liniile telefonice suntanalogice, iar calculatoarele manipuleaz informaie sub formdigital, motiv pentru care este necesar adugarea unui dispozitivspecial pentru realizarea conversiei. Acest dispozitiv este cunoscutsub numele de modem sau fax-modem dacare asociate i facilitisuplimentare pentru fax. Chiar daccalculatoarele i telefonia au n

comun manipularea de semnale electrice, incompatibilitile aferentemodului de tratare a acestora trebuiesc rezolvate prin elemente


37/182


24

Modem intern,modem extern

adiionale. Modemul realizeazo punte ntre semnalele analogice icele digitale. Un modem realizeaz funcii adesea miraculoasereuind o comunicaia aparent inexplicabil fa de lrgimea debanda mediului prin care se face comunicaia. Un modem moderneste mai mult dect un element de comunicaie, deoarece poate

duce la creterea performanelor prin inteligena incorporatprin carese asigurtratarea unor erori inevitabile. Din punct de vedere istoric,comunicaia telefoniceste foarte veche, fiind dezvoltat nainte deapariia tehnologiei digitale. Sistemul telefonic s-a perfecionat foartemult asigurnd astzi o multitudine de conexiuni multiplexate n toatecolurile lumii. S-a dezvoltat ceea ce se numete Public ServiceTelephone Network (PSTN).

Un modem este un convertor de semnal prin care se mediazcomunicaia ntre calculator i reeaua telefonic. Pentru ca modemuls poat comunica trebuie conectat att la PC ct i la reeaua

telefonic. Din punct de vedere constructiv un modem poate fi internsau extern. Ambele variante sunt identice din punct de vederefuncional. Un modem intern se instaleaz ca un nou port serial sislotul pe care este conectat devine o interfaa serialstandard careconvertete cuvintele ncrcate paralel din magistrala de date nformat serial pentru a fi transmise pe linia telefonic. Modemul internpoate fi asignat pe oricare dintre porturile seriale (COM1, COM2,COM3 sau COM4) fra se suprapune peste un port existent, caz ncare apar conflicte. Atunci cnd se utilizeaz un modem extern,acesta se conecteaz prin intermediul unui cablu la unul dintreporturile seriale instalate. Portul serial construit ntr-un modem intern

este identic cu oricare dintre celelalte porturi seriale avnd o adresde I/O i o ntrerupere. Aceste elemente pot fi realizate prin setrihardware (jumpers sau switches) sau prin proceduri software desetup. Un modem modern garanteazcdatele pe care le comunicisunt corecte numai dacs-a fcut pregtirea corespunztoare pentrutransmisie. Pregtirea datelor i parametrilor de transmisie ajutmodemul s realizeze un transfer de date cu viteza adecvati sprentmpine eventualele erori. La multe dintre echipamentelemoderne se schimb irul de date transmis de PC prin codificare,comprimare, detecie i corecie de erori. Pentru aceste funciuni unmicrocontroler este nglobat n hardware-ul modemului.Principala componenta unui modem este modulatorul, circuit careconvertete pulsurile de tensiune ale semnalului digital n semnaleanalogice coninnd aceleai informaii, nscompatibile cu reeauatelefonic. Chiar numele de modem este generat de combinaiadintre numele modulatorului i al elementului pereche (demodulator)MOdulator/DEModulator. Semnalele analogice ce codificinformaiile digitale pot fi transmise direct peste un canal destinatcomunicaiei de voce, specific sistemului telefonic. Procesul demodulare ncepe cu un semnal constant numit carrier. Semnalulcarrier este un semnal de amplitudine constant, frecven i faz

coerent. Semnalul mixat electric cu carrier modific o serie decaracteristici ale acestuia, proces numit modulaie. La modulaia nfrecvenschimbarea este reflectatde modificarea frecvenei


38/182


25

Conectareamodemului la liniatelefonic

semnalului carrier. Modulaia asigurcteva beneficii foarte mari fade complicaiile combinrii semnalelor. Deoarece circuiteleelectronice pot fi determinate s accepte sau s rejecteze anumiteforme de und semnalele modulate pot fi transmise prin acelaimediu de comunicaie. Un astfel de principiu este des utilizat n

comunicaia prin radio, alocnd frecvene specifice canalelor. Lademodulare este extras informaia din semnalul analogic i redatn forma original.Multe dintre modemuri ofer modaliti de informare asuprafuncionalitii sau de monitorizare a activitii cum sunt difuzoare,dispozitive de afiare. Indicaiile pe dispozitivele de afiare ajutoperatorii n faza de depanare a problemelor de comunicaie.

Circuitul pentru conectarea la linia telefonic, adapteaznivelul logical semnalelor la nivelul normal al semnalelor pe linia telefonic(dataacces arrangement). n acelai timp circuitul de interfa cu linia,

protejeazmodemul i calculatorul de semnalele periculoase ce potaprea pe reeaua telefonicsau de perturbaii ale reelei telefonicede semnale provenite de la calculator. Legtura cu reeaua telefoniceste realizatprintr-o mufRJ45 n care se introduce cablul specificliniei telefonice. Un modem poate avea dou astfel de mufe, unapentru linia telefonic(numitLINE), cealaltpentru telefon adiional(PHONE). Un modem este restricionat slucreze n limitele mediuluide comunicaie pe care comunic, canalul telefonic. Limitele suntimpuse de caracteristicile comunicaiilor analogice i ale mediului decomunicaie. Prima limita oricrui canal de comunicaie este datde lrgimea de band, limea de bandeste cheia restriciei pentru

viteza modemului. Limea de band specific domeniul dintrefrecvena minim i frecvena maxim pe care canalul o poatesuporta. Ea este o modalitate de descriere a cantitii de informaiepe care un canal o poate transporta. O formde undare asigurato frecvennominal de operare. Frmodulare, o form de undpentru carrier utilizeaz o singur frecven i are deci lrgime debandzero. Acest caz este echivalent cu transmiterea unui singur bitdigital. Modularea adugat semnalului de transport include omulime de informaie. Semnalele analogice, ca de exemplu muzicasau semnale de voce, conin forme de undcu frecvene ntre 20 Hzi 20 kHz. Combinarea prin modulare crete lrgimea de band imulte informaii pot fi adugate. n sistemele simple de modulaie,semnalul de transport cere dou lrgimi de band ale semnaluluimodulat. Semnalul de transport i modulat, este compus i rezultunsemnal corespunztor frecvenei de modulare. Ca urmare semnaluleste limitat ntre upper sideband i lower sideband. Deoarecerezultatele modulrii sunt n esen redondante ele conin aceeaiinformaie, eliminarea componentei lower sau upper nu duce lapierderea informaiei utile. n mod uzual, se utilizeaz termenul demodulaie single sideband. Chiar n acest caz semnalul modulat estelimitat la o gam finit de frecven pentru pstrarea informaiei.

Limitele acestei frecvene definesc limea de band cerut pentrusemnalul modulat.


39/182


26

2.1.1 Limea de banda canalulu i

Frecvenasemnalelor nreeaua telefonic

Negocierea ntremodemuri

Limea de band a canalului de comunicaie definete frecvenalimit a semnalelor ce pot fi transportate. Limea de band acanalului poate fi limitatfizic de mediul de comunicaie sau n mod

artificial de standardele de comunicaii. Limea de band latransmisia radio este limitat artificial prin lege pentru a permite camai multe canale modulate de transport s comunice frinterferene. Spre deosebire de canalele radio comunicaiile prinmediu fizic de tip fir sunt limitate chiar de calitatea nsi a cablurilor.O cretere de frecven duce la creterea nivelului perturbaiilor.Capacitatea dintre conductoare la cablurile pereche face ca lafrecvenmare integritatea semnalelor sfie garantatnumai pentrulungimi mici de cabluri. Amplificatoarele i repetoarele asigurtraversarea semnalelor la distane mai mari fr nu garantezecorectitudinea pentru frecvene mici sau frecvene mari.

Multe dintre canalele telefonice au o limitare artificial impus decompania de telefoane. Pentru a asigura o mrime adecvat apotenialului pornind de la capacitatea propriilor cabluri de transmisiesistemele radio, sateliii i operatori telefonici limiteaz limea deband a semnalelor pe linie. O raiune a limitrii lrgimii de bandprovine de la tehnicile de multiplexare a conexiunilor care permit ca osimplpereche de fire ssuporte sute de convorbiri simultane. Unadin consecinele manipulrii semnalelor de ctre companiile detelefonie este o sever limitare a lrgimii de band a canalelortelefonice obinuite. Un canal telefonic permite numai frecvene ntre

300 i 3000 Hz. Limitarea este rezonabil ntruct frecvenele joasesub 300 Hz sunt puin inteligibile iar cele de peste 3000 Hz nu produco cretere substaniala inteligibiliti la comunicaiile de voce pentrucare reeaua a fost construit. Un canal telefonic tipic are o lrgimede bandde 2700 Hz. Frecvena semnalului carrier este de 1650 Hzfixat la mijlocul spectrului de frecven. Viteza maxim teoreticadmis pentru comunicaia de date pe un canal este numit iShannons limit. Cu o conexiune dial-up, n ambele sensuri, ncondiii ideale, limita pentru tehnologia tradiionalatinge 56000 biipe secund. Multe dintre echipamentele ce asigurvitezmare au ncompunere procesoare specializate pentru prelucrarea de semnaleprin care se implementeaz o serie de tehnologii noi cum sunt:adaptarea la caracteristicile liniei, selecia valorilor de modulaie,creterea puterii semnalului util, nlocuirea datelor redondante.

Testarea liniei, numit i line probing este o metod prin care opereche de modemuri determin prin negociere metoda optim detransfer pentru o conexiune telefonic dat. Cele doua modemurischimbo secvende mesaje standard pentru a determina limiteleconexiunii i asignarea celei mai bune rate de modulare, frecvende transport i tehnicde codificare.

Multidimensional trellis coding este un mod prin care semnaleletransmise de ctre modem devin mai puin vulnerabile la erorile


40/182


27

Operare sincron,operare asincron

cauzate de zgomotele prezente pe liniile telefonice. O metod dereducere a influenei zgomotelor este dat de selectarea valorilormodulaiei pentru transmiterea datelor.

Signal shaping crete performanele raportului semnal zgomot prin

modificarea puterii de semnalului funcie de circumstane.Protocol spoofingeliminprile redondante din mesaj prin protocolulde transmisie de date astfel nct volumul datelor transferate s fiect mai mic. Ca efect, prin acest protocol crete viteza de transmisieprin compresia datelor, date ce sunt refcute la recepie.

Sunt cunoscute doumetode de operare pentru comunicaie, numite:operare asincroni operare sincron. La vitezmiccele mai multemodemuri sunt construite pentru a opera asincron: secveniereasemnalelor nu este foarte restrictivi are limite largi. Mai important

este ablonul biilor ce sunt transmii. ablonul este definit prin elnsui, n sensul c fiecare caracter n frame pstreaz suficientedate, nu numai pentru identificarea informaiei pe care o conine, cti pentru definirea propriului nceput i sfrit. Sensul fiecrui bit alcuvntului digital este definit de poziia sa fade o referinmarcatca bit de start. ntr-un ir de date asincrone un bit de start este urmatde apte sau opt bii de date, un bit opional de paritate, pentrudetecia erorilor simple, i unul sau doi bii de stop, bii ce definescsfritul pachetului. Deoarece secvena de bii este independentpentru fiecare cuvnt, face ca interpretarea cuvntului s fie destulde independentn timp.

Standardele de mare vitezi protocoalele aferente elimino mareparte dintre bii suplimentari introdui la operarea asincron, operarece este numitsincron. La metoda transmisiei sincrone cele douterminale ale canalului mpart o baz de timp comun ce trebuiemeninut continuu n faz corect. La transmisia sincron timpulalocat pentru fiecare bit independent este vital i bii de controlpentru frame (start i stop) sunt nenecesari ceea ce duce la ocretere de vitezcu 2 sau 3 bii pe cuvnt.n general comunicaia se presupune care loc n ambele sensuri,numiti duplex. n aceastsituaie cele doudirecii de comunicaiepartajeazn comun ntreaga lrgime de band. Un modem duplex,numit uneori i full duplex este capabil smanipuleze simultan dousemnale ce merg n ambele direcii, pentru transmisie i recepie nacelai timp. Se utilizeazdousemnale de transport pentru recepiei transmisie simultan.O alternativ pentru comunicaia duplex este comunicaia halfduplex. n acest caz numai un semnal este utilizat. Pentru oconversaie n ambele sensuri modemul trimite i recepioneazdatela momente diferite de timp. Chiar daclimea de banddisponibilpentru o comunicaie este mare se pierde destul de mult timp pentrucomutarea din modul transmisie n modul recepie.

Cele mai multe produse software ce implementeazprotocoalele decomunicaie necesit confirmarea pentru fiecare bloc transmis. nconsecinun modem trebuie srealizeze comutarea de cte dou


41/182


28

ori la fiecare bloc transmis. Pentru protocoale ce manipuleazblocuride dimensiune micnumrul de comutri cresc. Este cunoscut faptulc mrimea uzual a blocurilor pentru protocoalele de comunicaieprin modem se situeaz ntre 128 octei i 1024 octei. Cretereadimensiunii pachetului duce la creterea probabilitii de producere a

erorilor. Datorit problemelor suplimentare impuse de comutaremodemul asincron elimin ateptarea la comutarea pentrucomunicaia n ambele sensuri, asigurnd optimizarea vitezei numaipentru un sens de comunicare. Aceste modemuri asigur un canalde vitezmic, de regul300 bps i un canal de vitezmare, utilizatde regul pentru comunicaia de date. Modemul va alege moduloptim de utilizare a canalelor pentru ca fluxul de date de volum maresutilizeze un canal de vitezmare.

2.1.2 Tehnici d e modulare

Modulare namplitudine

Modulare n faz

Modulare FSK

Similar comunicaiei radio modemurile pot selecta diverse tehnici demodulare pentru codificarea informaiei digitale. Aceste forme demodulare se difereniazprin caracteristicile semnalului de transport,semnal ce se schimb ca rspuns la schimbarea modului decodificare a informaiei. Forma de undpentru semnalul carrier estecaracterizatde amplitudine, frecveni faz.

Modularea n amplitudine pornete de la modificarea puteriisemnalului transmis pe linia telefonic. Un mod simplu de codificarea unui semnal digital prin modularea n amplitudine este cel prin carese aloc dou game de tensiune pentru reprezentarea celor dou

stri ale biilor. Acest tip este numit carrier wave (CW). Modulaiapur prin amplitudine nu este utilizat, deoarece poate generaambiguiti n interpretarea informaiei deoarece pe liniile telefonicesemnalul este atenuat datorit impedanei liniilor ct i prezenazgomotelor.

O alt cale este cea prin care se modific faza semnalului carriernumit i modulare n faz. Un semnal carrier nemodulat este oform de und cu pulsuri continue constante. Prin ntrzierea unuipuls fade precedentul, frmodificarea frecvenei i a amplitudiniise poate codifica informaia (poart numele de phase shift).Codificarea se produce prin alocarea unei valori a ntrzierii pentrustarea logic 1 i a altei valori pentru starea logic 0. O modulareparticular n faz este numitmodulare n cuadratur (quadraturemodulation). Semnalul modulat difer fa de semnalul nemodulatprin incremente de 90 grade, adic90, 180, 270.

O altalternativeste cea de modificare a frecvenei semnalului. ncele mai simple tehnici de modulare n frecven un bit 1 vadetermina o form de und care schimb frecvena de la un bit laaltul. O frecveneste alocatpentru valoarea 1 logic i alta pentru

valoarea 0 logic. Aceasta formde modulare este numit frequencyshift keying

tehnologia_informatiei_si_comunicarii_-_2_-_structura_sistemelor_de_comunicatii

Documents