1













PROFILUL TEHNIC     SPECILALIZAREA:
TEHNICIAN OPERATOR TEHNICĂ DE CALCUL


TRANSMISIA – RECEPŢIA SINCRONĂ




















2008









CUPRINS





Cap. I    Argument………………………………………………………… 3
Cap. II  Transferul datelor digitale   …………………………………….  4
     Cap. II. 1.   Noţiuni de bază   …………………………………………. 4
     Cap. II. 2.   Moduri de transfer pentru semnale digitale  …………... 5
     Cap. II. 3.   Transmisia – recepţia sincronă  ………………………… 6
Cap. III.  Controlul transmisiei sincrone  ………………………………. 7
      Cap. III. 1.  Circuite pentru controlul transmisiei  ………………… 7
      Cap. III. 2.   Sincronizarea datelor  ………………………………… 11
      Cap. III. 3.  Detectarea erorilor  ……………………………………. 13




































Cap. I ARGUMENT





                  În această epocă a calculului distribuit, reţelele sunt prezente în aproape toate mediile de lucru. O reţea este un mecanism care permite calculatoarelor distincte şi utilizatorilor acestora să comunice şi să partajeze resurse.

        Reţelele au fost iniţial soluţii de conectivitate brevetate, care erau parte integrată a unui pachet de soluţii informatice, în aceeaşi măsură brevetat.  Companiile care automatizau procesarea de date sau funcţiile de contabilitate în epoca de dinaintea calculatoarelor personale erau obligate să se adreseze unui singur comerciant pentru a obţine o soluţie la cheie.

        În aceste medii, aplicaţiile software erau executate doar pe un calculator cu un unic sistem de operare. Sistemul de operare putea fi executat numai pe produse hardware ale aceluiaşi distribuitor. Chiar şi echipamentele terminale şi conexiunile la calculator făceau parte din aceeaşi soluţie integrată a unui singur producător.
În timpul domniei soluţiilor integrate ale unui singur producător, au apărut două direcţii de dezvoltare tehnologică, ce au schimbat cursul viitor al informaticii. În primul rând, au început să apară strămoşii PC-urilor de astăzi. Aceste dispozitive erau inovatoare prin aceea că plasau puterea de calcul chiar pe birou.
În al doilea rând, oamenii de ştiinţă de la Xerox Palo Alto Research Center (PARC) au început să caute modalităţi de îmbunătăţire a productivităţii proprii. Au căutat în special un mijloc de îmbunătăţire a partajării datelor şi fişierelor între staţiile de lucru inteligente pe care le aveau.

       Metoda existentă, de partajare a dischetelor, era problematică şi consuma timp. Soluţia lor a fost o reţea locală (LAN), pe care au numit-o ethernet. Aceasta era o reţea LAN rudimentară care se baza, pentru o mare parte a definirii şi comportării sale, pe protocoale de nivel superior pentru inter-reţele. Potenţialul comercial al acestei tehnologii a devenit imediat evident.

Împreună, dispozitivele inteligente ale utilizatorilor şi reţelele locale vor da naştere unui nou model: prelucrarea deschisă, distribuită, în reţea a datelor.












Cap. II  TRANSFERUL DATELOR DIGITALE

Cap. II. 1.   Noţiuni de bază.

Definiţie: Prin comunicaţie de date se înţelege schimbul de informaţie numerică codificată între două DTE.
Trebuie făcută distincţia între termenii "dată" şi "informaţie".
Termenul "dată" este folosit pentru a desemna un set sau un bloc de caractere numerice sau alfabetice codificate ce sunt schimbate între două echipamente. În cadrul comunicaţiei de date în afara transferului acestui tip de date este de asemenea necesar ca cele două echipamente să schimbe şi diverse mesaje de control (de exemplu pentru a preveni sau corecta erorile de transfer). De aceea termenul de informaţie este folosit cu un înţeles mai larg desemnând atât date cât şi mesaje de control.
Comunicaţia de date se ocupă nu numai cu modul de transmisie a datelor printr un mediu de transmisie fizic ci şi cu tehnicile ce trebuie folosite pentru detectarea şi corectarea erorilor de transmisie, cu controlul ratei de transfer a datelor şi stabilirea formatului datelor ce trebuie transferate.
Din punct de vedere al numărului de linii ce interconectează două echipamente se deosebesc două tipuri de conexiuni:

1.    modul de transfer paralel presupune folosirea câte unui fir pentru fiecare bit de date (al unui cuvânt). Aceasta înseamnă că mai multe fire sunt folosite pentru interconectarea a două DTE. Din acest motiv modul de transfer paralel nu se foloseşte decât în cazul în care distanţa între DTE este mică.
2.    modul de transfer serial presupune folosirea unei singure perechi de fire pentru interconectarea echipamentelor.  

La un moment dat pe linie se transmite un singur bit, pentru fiecare bit fiind alocat un interval de timp fix. Viteza de transfer este mai mică decât în cazul 1 dar distanţa între DTE poate fi mult mai mare.
Cele două moduri de operare sunt reprezentate în figura 3.1.
Comunicaţia de date între două echipamente se poate realiza în trei moduri:

1.    simplex: presupune transmisia datelor într o singură direcţie.
2.    half duplex: presupune transferul de date alternativ între cele două echipamente. Când unul din echipamente se află în starea de emisie celălalt se află în recepţie.
3.    duplex (full duplex): presupune schimbul de date în ambele direcţii simultan.





Cap. II. 2 Moduri de transfer pentru semnalele digitale



         Semnalele digitale pot fi tratate în sistemele de comunicaţii şi de transmisie în mod sincron (STM - Synchronous Transfer Mode) sau în mod asincron (ATM – Asynchronous Transfer Mode).
STM – mod de transfer sincron  (Synchronous Transfer Mode)
Sistemele cu mod de transfer sincron (STM) utilizează transmisii bazate pe ierarhii digitale plesiocrone (PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy) sau ierarhii digitale sincrone (SDH – Synchronous Digital Hierarchy). Capacitatea de transmisie accesibilă pe link este divizată în cadre în PDH sau în containere digitale (CV) în SDH.
PDH utilizează semnale digitale care sunt organizate în cadre periodice cu perioada fixă de 125 µs. În multiplexul de ordinal 1 (primar) fiecare cadru este divizat în  32 de intervale de timp (IT) egale ca durată, fiecare IT permiţând transmiterea unui octet de informaţie. Transmiterea cadrelor este sincronă. Sincronizarea este asigurată prin ITO, care marchează de asemenea , şi începutul cadrului. În interiorul cadrului, identificarea unui IT este realizată prin poziţia acestuia în raport cu ITO.
        Pentru o conexiune se realizează o alocare fixă a unui IT (interval de timp), prin care se transmit periodic informaţii. Rutarea este implicită, ea fiind definită de IT alocat în interiorul cadrului pentru conexiune. Comutarea poate asigura conectarea informaţiei dintr-un IT al unei intrări la oricare dintre ieşiri. Rezultă că traseul de conexiune dintre două terminale este definit de succesiunea de IT (căi temporale) alocate în multiplexurile temporale între nodurile de comutaţie care participă la conexiune. Această tehnică, numită conexiune mod circuit, asigură utilizatorului o cale prin reţea cu debit fix de 64 kbit/s (8 biţi / 125 µs).

Datele ce sunt transferate între două DTE sunt formate din unităţi de lungime fixă, de obicei de câte 8 biţi. De exemplu când un terminal comunică cu un calculator fiecare caracter tastat este codificat într o valoare binară de 8 biţi, întregul mesaj fiind format dintr un şir de astfel de caractere codificate. Deoarece fiecare caracter este transmis serial, echipamentul receptor pentru a decodifica şi interpreta corect biţii transmişi trebuie să cunoască:

•    rata de emisie a biţilor (durata unei celule bit);
•    începutul şi sfârşitul fiecărui caracter (octet);
•    începutul şi sfârşitul fiecărui mesaj complet (bloc).

Aceşti trei factori sunt cunoscuţi sub numele de sincronism la nivel de bit, sincronism la nivel de caracter şi sincronism la nivel de bloc.
Din acest punct de vedere comunicaţia între două echipamente poate fi de două tipuri:
1) asincronă   dacă ceasul receptorului este independent de cel al emiţătorului.
2) sincronă   dacă ceasurile emiţătorului şi receptorului sunt sincrone.
În cazul în care datele ce trebuie transmise sunt formate din caractere separate de intervale de timp de lungime aleatoare atunci fiecare caracter este transmis independent şi receptorul se sincronizează la începutul fiecărui nou caracter primit. Pentru acest tip de comunicaţie se foloseşte transmisia asincronă.
     În cazul în care datele ce trebuie transmise sunt formate din blocuri conţinând mai multe caractere (octeţi) fiecare, ceasurile emiţătorului şi receptorului trebuie să se afle în sincronism pentru mai mult timp şi de aceea se foloseşte transmisia sincronă.




Cap. II. 3.  Transmisia – recepţia sincronă



În cazul transmisiei asincrone folosirea biţilor adiţionali (de start şi stop) este nesemnificativă datorită intervalelor mari de timp între două caractere.
Uneori este necesară însă transmisia unor blocuri de date de lungime mare (transmisia de fişiere între două calculatoare). În acest caz folosirea biţilor suplimentari la fiecare caracter devine supărătoare.
Totodată, datorită mecanismului de sincronizare folosit de schema asincronă, aceasta nu poate funcţiona fără erori decât până la aprox. 19200 bps.
Alternativa eficientă în aceste situaţii este transmiterea unui bloc complet ca o singură entitate, adică transmisia sincronă.
Pentru a permite echipamentului receptor să se sincronizeze trebuie respectate condiţiile:
•    fluxul de biţi transmis să fie astfel codificat încât receptorul să poată fi menţinut în sincronism la nivel de bit;
•    toate blocurile transmise să fie precedate de unul sau mai multe caractere speciale astfel încât la recepţie să poată fi delimitaţi corect octeţii (sincronism la nivel de caracter);
•    conţinutul fiecărui bloc să fie delimitat de o pereche de caractere speciale.
Ultima condiţie permite receptorului să determine începutul unui nou bloc atunci când a primit un caracter special (de start) după o perioadă liberă.
În intervalul de timp dintre două blocuri, fie sunt transmise continuu caractere de sincronizare (pentru a întreţine sincronismul receptorului la nivel de bit şi byte), fie blocurile sunt precedate de unul sau mai mulţi octeţi de sincronizare (permiţând astfel receptorului să revină în sincronism).
 În cadrul transmisiei sincrone este necesar să se asigure că octeţii sau caracterele de sincronizare să fie unice adică să nu fie prezente şi în conţinutul blocului ce se transmite.















Cap. III  CONTROLUL TRANSMISIEI SINCRONE



Cap. III. 1.  Circuite pentru controlul  transmisiei



Aşa cum s a arătat, între două DTE datele sunt transmise serial (elemente de câte 8 biţi) folosind fie modul sincron fie pe cel asincron (figura 3.4). În interiorul DTE fiecare element este memorat şi transferat într o formă paralelă. Din acest motiv circuitele de control al transmisiei din cadrul fiecărui DTE ce reprezintă de fapt interfaţa între DTE şi legătura serială trebuie să realizeze următoarele funcţii:

1.    conversie paralel serie în vederea pregătirii elementului pentru a fi transmis pe linie;
2.    conversie serie paralel a fiecărui element recepţionat în vederea memorării şi prelucrării sale în interiorul DTE;
3.    folosirea metodei adecvate la recepţie pentru a realiza sincronismul la nivel de bit, caracter sau bloc;
4.    generarea unor biţi cu scopul detectării erorilor de transmisie şi eventual detectarea acestor erori dacă apar.

           Pentru a satisface aceste cerinţe au fost proiectate circuite integrate speciale.



 
                        Figura 3.1







Transmisia sincronă




De multe ori transmisia sincronă este deosebită de cea asincronă prin natura elementelor transmise (blocuri sau caractere). De fapt deosebirea majoră între cele două tipuri de comunicaţie este reprezentată de sincronizarea sau nesincronizarea ceasurilor la emisie şi recepţie.
Transmisia sincronă ar putea fi realizată prin folosirea unei linii de legătură suplimentare prin care să se emită ceasul de sincronizare TxClk. Astfel, echipamentul receptor poate determina exact momentul în care a fost emis un nou bit. În practică nu se foloseşte această linie suplimentară, informaţia de ceas fiind conţinută în unda transmisă. Prin această metodă tactul de eşantionare la recepţie trebuie extras din fluxul de date primit cu ajutorul unui circuit specializat.
Există două moduri de realizare a comunicaţiei sincrone:

1.    orientată pe caracter;
2.    orientată pe bit.

Diferenţa majoră între cele două metode constă în modul în care este detectat începutul şi sfârşitul unui element transmis. În cadrul metodei orientate pe bit receptorul poate detecta sfârşitul elementului la orice bit (nu numai la biţi multipli de 8). Aceasta face ca elementul să poată avea o lungime de N biţi nu neapărat multiplu de 8. În practică această metodă este mai puţin folosită deoarece majoritatea aplicaţiilor folosesc elemente formate din octeţi.




1 Transmisia sincronă orientată pe caracter


În cazul acestei metode elementele ce trebuie transmise sunt formate din caractere de 7 sau 8 biţi ce sunt emise sub forma unui şir continuu de biţi fără întârzieri între ei.
Echipamentul receptor pentru a realiza sincronizarea trebuie să fie în stare să:
•    detecteze începutul şi sfârşitul fiecărui caracter (sincronism la nivel de caracter);
•    detecteze începutul şi sfârşitul fiecărui element (bloc) complet (sincronism la nivel de bloc).
Pentru realizarea acestor lucruri au fost oferite diverse soluţii, obiectivul principal fiind de a face procesul de sincronizare independent de conţinutul blocului de date.
Schema cea mai răspândită este cea folosită de protocolul de control sincron numit Basic Mode. Acest protocol este folosit pentru transferul informaţiei alfanumerice între terminale inteligente şi calculator.
În cadrul protocolului Basic Mode sincronizarea la nivel de caracter se realizează prin transmisia a două sau mai multe caractere de sincronizare (SYN) imediat înaintea fiecărui bloc de date.
Receptorul, la pornire sau după o perioadă liberă, urmăreşte bit cu bit fluxul recepţionat până când detectează caracterul de sincronizare cunoscut. În acest moment receptorul a realizat sincronizarea la nivel de caracter, în continuare şirul de biţi fiind tratat ca o secvenţă continuă de caractere de 7 sau 8 biţi (după cum a fost programat UART  ul).
     În protocolul Basic Mode caracterul de sincronizare SYN (00010110) este unul din caracterele rezervate din setul de coduri de caractere definit de ISO. Din acest set fac parte şi caracterele de început (STX) şi sfârşit (ETX) de bloc.
Toate caracterele sosite după un caracter STX sunt comparate cu codul ETX. În cazul în care caracterul recepţionat nu este ETX atunci el este memorat. Dacă este un caracter ETX recepţia blocului se încheie putându se trece la prelucrarea informaţiei recepţionate. Această variantă este satisfăcătoare atunci când informaţia transmisă este formată din caractere tipăribile (de exemplu introduse de la tastatură). În acest caz nu este posibilă prezenţa accidentală a unui caracter ETX în interiorul blocului. Dacă acest lucru se întâmplă, recepţia se termină anormal.
În unele aplicaţii însă conţinutul blocului poate fi un fişier binar. În acest caz trebuie făcute unele operaţii suplimentare pentru a putea identifica în mod corect sfârşitul de bloc. Acesta este modul "data transparent" (independent de date) şi foloseşte o pereche de caractere pentru identificarea atât a începutului cât şi a  sfârşitului de bloc.
Detecţia incorectă a sfârşitului de bloc se elimină în felul următor: de câte ori emiţătorul întâlneşte în interiorul blocului un caracter DLE, el inserează după acesta încă un caracter DLE. La recepţie, acest al 2-lea caracter va fi eliminat. Receptorul determină astfel sfârşitul de bloc prin secvenţa unică DLE ETX.
În varianta de transmisie orientată pe bloc de informaţie, erorile sunt detectate pe baza unor biţi suplimentari calculaţi pe baza conţinutului blocului şi transmişi după sfârşitul de bloc. Pentru a menţine independenţa faţă de conţinutul blocului, caracterele pentru verificarea erorilor sunt transmise după încheierea secvenţei de bloc.






Transmisia sincronă orientată pe bit
 



În varianta orientată pe bit, fiecare bloc transmis poate conţine un număr arbitrar de biţi care nu este neapărat multiplu de 8.
Indicatorul de început şi sfârşit de bloc este acelaşi. Pentru a asigura independenţa faţă de date este necesar ca acest indicator să nu poată fi prezent în conţinutul blocului. Acest lucru este realizat prin tehnica inserării unui bit "0" de câte ori echipamentul emiţător detectează în conţinutul blocului un şir continuu de 5 biţi "1". În acest fel secvenţa 01111110 nu poate fi niciodată transmisă între începutul şi sfârşitul blocului.
Receptorul, după detectarea indicatorului de început al blocului, contorizează biţii "1" consecutivi şi în cazul în care după 5 biţi "1" urmează un bit "0" acesta este eliminat.
În varianta orientată pe byte fiecare bloc conţine la sfârşit biţi suplimentari pentru detectarea erorilor. Biţii "0" inseraţi şi eliminaţi nu sunt incluşi în procesul de detectare a erorilor.       







C. Universal Synchronous Receiver and Transmitter USRT




Circuitele de interfaţă folosite pentru controlul comunicaţiei sincrone orientate pe caracter sunt cunoscute sub numele USRT. Termenul "universal" este folosit deoarece modulul este programabil şi caracteristicile sale de lucru pot fi modificate de către utilizator.
În figura 3.2 se prezintă schematic structura unui USRT.

 
                          Figura 3.2

        Pentru a folosi un astfel de modul, în primul rând trebuie selectate caracteristicile de funcţionare prin încărcarea unei valori corespunzătoare în registrul de selecţie mod.
        Biţii pentru selecţia lungimii şi paritaţii au acelaşi sens ca în cazul UART ului.
        Bitul SCS permite utilizatorului să selecteze fie unul, fie două caractere de sincronizare SYN care preced fiecare bloc transmis.
        Unitatea de control determină starea curentă a USRT prin citirea conţinutului registrului de stare şi testarea unor biţi specifici.
     La începutul transmisiei unitatea de control iniţiază emiterea unor caractere de sincronizare pentru a permite receptorului să poată realiza sincronismul la nivel de caracter. Caracterele de sincronizare SYN sunt încărcate în buffer ul de emisie atunci când TxBE devine "1".
  După emisia caracterelor de sincronizare se trece la emisia blocului de date. Acesta este transferat caracter cu caracter în bufferul de emisie, operaţia fiind controlată de starea bitului TxBE.
După ce a fost transmis şi ultimul caracter al blocului, USRT automat începe să transmită caractere de sincronizare SYN până când unitatea de control este gata să transmită un nou bloc. În acest fel receptorul poate menţine sincronismul între două blocuri succesive.
La echipamentul receptor unitatea de control setează USRT ul în modul urmărire ceea ce face ca logica de control a acestuia să compare conţinutul buffer ului de recepţie cu caracterul de sincronizare după fiecare nou bit recepţionat. Când a fost detectată o coincidenţă este setat bitul SYNDET care indică obţinerea sincronismului la nivel de caracter.
În continuare receptorul aşteaptă un caracter STX care să indice începutul recepţiei unui bloc de date. Fiecare caracter al blocului este apoi preluat de unitatea de control sub controlul bitului RxBF până când este detectat caracterul ETX.
În modul sincron toate datele sunt emise şi recepţionate cu o rată determinată de ceasurile de emisie şi recepţie. Ceasul de recepţie se obţine din unda recepţionată prin intermediul unui circuit de extragere a ceasului.





Cap. III. 2. Sincronizarea datelor


Sincronizarea la nivel de bit

S a arătat că în cazul comunicaţiei asincrone se foloseşte un ceas separat la recepţie a cărui frecvenţă este de câteva ori mai mare decât rata de comunicaţie. Apoi, la detectarea primei tranziţii a bitului de start al fiecărui caracter, receptorul, pe baza ceasului local, estimează centrul fiecărei celule bit. Această metodă este acceptabilă pentru transmisia asincronă din două motive:

•    rata de transfer maximă folosită este relativ mică (aprox.19,2 Kbps);
•    metoda de codificare asigură garanţia sincronizării la începutul fiecărui caracter.

În cazul transmisiei sincrone, biţii de start şi stop nu sunt folosiţi. Fiecare bloc este transmis ca un flux continuu de cifre binare. De aceea este necesar să se utilizeze o metodă diferită de sincronizare la nivel de bit.
O soluţie este evident de a folosi două perechi de linii între emiţător şi receptor : una pentru fluxul de date şi cealaltă pentru semnalul de ceas asociat. Această soluţie este însă foarte rar aplicată în practică deoarece într o reţea telefonică este de obicei disponibilă o singură pereche de linii.
Din acest motiv pentru realizarea sincronizării la nivel de bit s au propus alte două soluţii:

•    informaţia reprezentând semnalul de ceas este inclusă în fluxul de biţi şi este extrasă din aceasta de către receptor;
•    informaţia ce trebuie transmisă este astfel codificată încât există suficiente tranziţii sigure în fluxul transmis pentru a sincroniza un circuit de ceas la receptor.



Fluxul de biţi ce trebuie transmis este codificat astfel încât "1" binar este reprezentat printr un impuls pozitiv în timp ce "0" binar este reprezentat printr un impuls negativ. Această metodă de codificare este cunoscută sub numele de codificare bipolară.
În cazul metodei de codificare bipolară fiecare celulă bit conţine şi informaţia de ceas care poate fi extrasă din unda transmisă printr un simplu circuit de corecţie şi întârziere. Deoarece semnalul revine în zero după fiecare bit codificat el se numeşte cu întoarcere în zero  return to zero RZ-. Semnalul RZ necesită trei nivele de amplitudine pentru a reprezenta fluxul de biţi.
Unda rezultată este numită fără întoarcere în zero  non return to zero NRZ  iar metoda de codificare se numeşte codificare în fază   phase (Manchester) encoding PE  .
Circuitul pentru extragerea ceasului folosit în cazul metodei PE este ceva mai complicat şi se bazează pe existenţa unei tranziţii pozitive sau negative la mijlocul fiecărei celule bit.
În cazul metodei bipolare ceasul extras este folosit pentru eşantionarea fluxului recepţionat la mijlocul fiecărei celule bit, în timp ce în cazul metodei PE fluxul de biţi este eşantionat în a doua jumătate a fiecărei celule bit.
O a doua soluţie este de a utiliza o sursă de tact stabilă a receptorului care să fie menţinută în sincronism cu fluxul ce se recepţionează. Deoarece în cazul transmisiei sincrone nu există biţi de start şi stop, informaţia trebuie să fie astfel codificată încât să existe suficiente tranziţii care să permită resincronizarea ceasului receptorului la anumite intervale de timp. Pentru rezolvarea acestei probleme există două soluţii:

1.    datele ce trebuie transmise sunt trecute printr un circuit de amestec ce are rolul de a înlătura şiruri continue de 1 sau 0.
2.    datele sunt astfel codificate încât să fie garantată prezenţa naturală permanentă a tranziţiilor.

În figura 3.3 se prezintă modul de codificare NRZI (non return to zero inverted) comparativ cu NRZ.

 

Figura 3.3







   În cazul modului de codificare NRZI (ce se mai numeşte şi codificare diferenţială) nivelul semnalului se modifică în cazul transmiterii unui bit 0 şi rămâne nemodificat pe bit 1. Aceasta însemnă că un semnal NRZI va conţine întotdeauna tranziţii cu excepţia cazului în care fluxul transmis conţine un şir continuu de 1. Pentru a înlătura această situaţie se poate adopta metoda inserării de zero-uri după fiecare 5 biţi "1" consecutivi. Unda rezultată va conţine în mod sigur tranziţiile necesare pentru sincronizarea receptorului.
Circuitul folosit pentru menţinerea sincronizării la nivel de bit este cunoscut sub numele de DPLL (digital phase locked loop). DPLL funcţionează pe baza unui oscilator controlat de cuarţ având o frecvenţă suficient de stabilă care nu necesită decât mici ajustări la intervale de timp neregulate. De obicei frecvenţa oscilatorului este de 32 ori mai mare decât rata de transfer. Presupunând că fluxul de biţi transmişi şi ceasul local sunt în sincronism, starea semnalului de pe linie va fi determinată prin eşantionare la centrul fiecărei celule bit. Perioada de eşantionare este de 32 ori mai mare decât perioada ceasului local.

În cazul în care fluxul de biţi receptionaţi şi ceasul local ies din sincronism reglarea momentelor de eşantionare.
Dacă pe linie nu sunt tranziţii DPLL generează câte un impuls de eşantionare după 32 perioade de ceas. În momentul în care este detectată o tranziţie (1 0 sau 0 1) DPLL compară momentul apariţiei tranziţiei cu momentul estimat de DPLL. Pentru a realiza acest lucru fiecare perioadă bit este împărţită în 4 părţi notate în figură A,B,C,D. Fiecare parte are o durată de 8 perioade de ceas. În cazul în care tranziţia este detectată pe timpul sfertului A înseamnă că ultimul impuls de eşantionare a fost dat prea târziu şi deci perioada pentru următorul impuls va fi scurtată la 30 perioade de ceas.
În acest fel, prin ajustări succesive, impulsurile de eşantionare sunt generate în apropierea mijlocului fiecărei celule bit.
Când se foloseşte un DPLL, înaintea transmiterii primului bloc pe linie de obicei se transmit câteva caractere care să asigure minimum 12 tranziţii bit (două caractere compuse numai din 0 asigură 16 tranziţii în cod NRZI). Astfel DPLL în momentul primirii indicatorului de început de bloc va genera corect impulsurile de eşantionare.




Cap. III. 3. Detectarea erorilor

Metode de detectare a erorilor  

În cazul comunicaţiei de date între două DTE se întâmplă uneori ca semnalele electrice reprezentând fluxul de biţi transmis să fie modificate de interferenţe electromagnetice datorate unor echipamente electrice vecine. Aceasta înseamnă că semnalul reprezentând un 1 binar poate fi interpretat de receptor ca un 0 binar.
Pentru a exista o mare probabilitate ca informaţia recepţionată să fie identică cu cea transmisă, sunt necesare metode prin care receptorul să stabilească dacă informaţia primită conţine sau nu erori. În plus, în cazul detectării erorilor este necesar un mecanism prin care să se obţină informaţia corectă.


  Pentru realizarea acestui lucru există două metode:
1.    controlul anticipat al erorii: fiecare caracter sau bloc transmis conţine informaţii adiţionale (redundante) pe baza cărora receptorul nu numai că depistează prezenţa erorilor, dar reface din fluxul de biţi recepţionat informaţia pe care o presupune a fi corectă.
2.    controlul posterior al erorii: fiecare caracter sau bloc conţine numai informaţiile adiţionale ce permit receptorului să detecteze prezenţa erorilor (fără a le putea elimina). Informaţia eronată va fi retransmisă în speranţa că operaţia se va efectua corect de această dată.
În cazul primei metode numărul de biţi adiţionali necesari pentru controlul anticipat al erorii creşte rapid odată cu creşterea numărului de biţi ai informaţiei. Din acest motiv în practică este mult mai răspândită a doua metodă. Aceasta poate fi împărţită în două părţi:

•    tehnicile ce pot fi folosite pentru detectarea erorilor;
•    algoritmii de control asociaţi schemelor de retransmisie.

În continuare se vor prezenta tehnicile uzuale folosite pentru detectarea prezenţei erorilor.

Cea mai răspândită metodă folosită pentru detectarea erorilor atunci când numărul de biţi de informaţie este mic şi când probabilitatea prezenţei unei erori este mică, este folosirea unui singur bit adiţional de paritate pentru fiecare element transmis.
Biţii de date ai fiecărui caracter sunt examinaţi de echipamentul emiţător pe baza lor fiind calculat bitul de paritate. Acesta este apoi adăugat astfel încât numărul total de 1 în întregul element este fie par, fie impar, în funcţie de tipul de paritate folosit (pară sau impară). Receptorul recalculează bitul de paritate pentru caracterul recepţionat determinând astfel apariţia erorilor de comunicaţie.
Eficienţa unei anumite metode de detectare a erorii depinde foarte mult de tipul erorilor ce pot să apară. Astfel, metoda parităţii este eficientă în cazul în care un singur bit al unui caracter este interpretat greşit la recepţie. În cazul în care doi biţi sunt modificaţi, eroarea nu va putea fi detectată pe baza bitului de paritate.
Deoarece paritatea este folosită atât în cazul comunicaţiei asincrone cât şi în cazul comunicaţiei sincrone orientată pe caracter atât UART urile cât şi USRT urile conţin facilităţi pentru:

•    calculul şi inserarea bitului de paritate în fiecare caracter la emisie;
•    recalcularea parităţii la recepţie pentru fiecare caracter primit şi semnalarea apariţiei unei erori.

   Posibilităţile de detectare a erorilor pot fi extinse în cazul folosirii unui singur bit de paritate pe caracter prin folosirea unui set adiţional de biţi de paritate calculaţi pe baza întregului set de caractere din bloc. Prin această metodă fiecărui caracter îi este asociat un bit de paritate şi în plus este generat un bit suplimentar de paritate pentru fiecare poziţie de bit (coloană) din întregul bloc. Setul de biţi de paritate rezultaţi se numeşte sumă de control.   Un exemplu se prezintă în
figura 3.4.
Biţii de paritate generaţi de USRT pentru fiecare caracter se numesc biţi de paritate transversală, iar biţii suplimentari de paritate generaţi pentru fiecare coloană se numesc biţi de paritate longitudinală.
    
   Deoarece biţii suplimentari de paritate (pe coloană) se calculează ca sumă modulo 2 a biţilor din fiecare coloană, caracterul final rezultat se numeşte sumă de control a blocului.


 
Figura 3.4

               Exemplul prezentat în figura 3.4 foloseşte paritatea impară pentru rânduri şi paritate pară pentru coloane. De exemplu, se poate observa că doi biţi eronaţi într un caracter nu pot fi detectaţi cu bitul de paritate transversală dar eroarea poate fi semnalată cu biţii de paritate longitudinală. Acest lucru nu este valabil atunci când apar doi biţi eronaţi pe aceeaşi coloană (ca în figură). Deoarece probabilitatea de apariţie a acestui caz este mică metoda este folosită în cazul transmisiei (orientată pe bloc) pe linii cu probabilitate de erori mică. Pentru linii mai zgomotoase se folosesc metode mai riguroase de detectare a erorilor.


             Când încearcă să comunice între ele, două dispozitive trebuie să aibă o modalitate de a controla fluxul de date, astfel încât să înţeleagă unde încep şi unde se termină caracterele trimise. Şirul de date care este trimis efectiv prin modem celuilalt capăt al conexiunii poate fi transmis utilizând una din două forme de coordonare. Un mod de a controla sincronizarea semnalelor trimise şi recepţionate la oricare dintre capete prin trimiterea datelor asincron. Comunicaţia asincronă este cea mai răspândită formă utilizată de modemurile convenţionale. În comunicaţia asincronă, informaţia (caracter, literă, număr sau simbol) care este trimisă de un dispozitiv la altul este reprezentată utilizând un şir de biţi. Fiecare şir de biţi este separat de celelalte printr-un bit de start şi un bit de stop. Utilizând aceşti biţi de start şi de stop pentru fiecare caracter transmis, fiecare dispozitiv ştie când trimite sau primeşte un caracter şi nu trebuie să fie prezente semnale de sincronizare externe pentru a controla fluxul de date.
    Una dintre nemulţumirile privind comunicaţiile asincrone este că aproximativ 20 până la 25 la sută din datele transmise sunt utilizate pentru controlul informaţiei, pentru “sincronizare” conversaţiei dintre dispozitive. Soluţia alternativă la comunicaţia asincronă este comunicaţia sincronă.
     

    În comunicaţia sincronă trebuie să fie prezent un semnal de sincronizare pentru a controla transmiterea blocurilor de caractere, numite cadre. Nu sunt utilizaţi în transmisie biţi de start şi de stop. Pentru a începe o transmisiune şi pentru a verifica acurateţea acesteia sunt utilizate caractere de sincronizare.
Protocoalele utilizate la transmisiile sincrone realizează funcţii care nu sunt realizate de protocoalele asincrone. Iată câteva exemple:
•    Verificarea acurateţii informaţiei trimise
•    Formatarea datelor în cadre
•    Adăugarea unor informaţii de control
Protocoalele sincrone sunt utilizate în medii digitale. Lumea analogică utilizează în mod tipic comunicaţiile asincrone. Majoritatea comunicaţiilor de reţea sunt realizate asincron. Binary Synchronous Communication Protocol (bisynch), Sznchronous Data Link Control (SDLC – control sincron al legăturii de date) şi High Level Data Link Control (HDLC – control de nivel înalt al legăturii de date) sunt câteva dintre protocoalele sincrone obişnuite.


BIBLIOGRAFIE



•    Peter Norton, „ Calculatorul Personal”, Editura Teora, 2000

•    Peter Norton „ Reţele de calculatoare”, Editura Teora, 2000

•    P. Borza, M. Dascălul, C. Gavrilescu, „Calculatorul personal”
                          Editura Tehnică, Bucureşti, 1999