Colegiul Tehnic ,,Domnul Tudor [604311]

Colegiul Tehnic ,,Domnul Tudor”
Drobeta Turnu Severin

ELEV:
HOMEAG FLORIN

CLASA a XII-a D

IUNIE
2018

ÎNDRUMĂTOR:
Profesor MARINESCU LIVIA CALIFICAREA: TEHNICIAN DE TELECOMUNICAȚII

1

TEMA:

TRANSMISII DE TIP
NUMERIC

2

CUPRINS

ARGUMENT

3
CAPITOL UL I
CONVERSIA DATELOR 5
CAPITOLUL II
TRANSMISIA ASINCRON Ă
11
CAPITOLUL III
TRANSMISIA SINCRONĂ 15
BIBLIOGRAFIE 24

3

ARGUMENT

Motivul alegerii teme i,, Transmisii de tip numeric” derivă din dorința de documentare în legatură
cu acest subiect, deoarece este unul extrem de important în condițiile societății contemporane.
În anii‘60 atât sistemele de transmisiuni cât și sistemele de comutație erau sisteme analogice. În
1965, în SUA, a fost instalat primul sistem de transmisiuni numerice care utiliza ca metodă de codare
modulația impulsurilor în cod (MIC), având 24 căi telefonice cu un debit de 1,544 Mbit/s. Câțiva ani
mai târziu, în1968, în Europa este realizat sistemul E -1, multiple xul primar al ierarhiei numerice
pleziocrone europene, având 30 de căi și un debit de 2,048 Mbit/s.
Începând din 1975 și în comutație tehnica digitală câștigă din ce în ce mai mult teren; apare astfel
ideea integrării sistemelor de transmisiuni și comutaț ie în sensul sincronizării acestora, eliminând
trecerea prin conversia numeric -analogic -numeric la interfața sistem de transmisiuni – sistem de
comutație.
În perspectiva unei rețele sincrone utilizarea ierarhiei pleziocrone (PDH) în transmisiuni ridică
două probleme:
– pentru a extrage, de exemplu, multiplexul E -1 din multiplexul de ordin superior E -4 (140
Mbit/s) este necesară demultiplexarea în tot atâtea etape câte au fost necesare multiplexării: 140
Mbit/s în patru afluenți a 34 Mbit/s, fiecare flux d e 34 Mbit/s în patru afluenți a 8 Mbit/s, fiecare flux
de 8 Mbit/s în patru afluenți a 2 Mbit/s. Doar la acest nivel regăsim octeții aferenți unei căi telefonice,
cu periodicitatea de 125 µs – corespunzător frecvenței de eșantionare – pe care îi prelucreaz ă sistemul
de comutație digital;
– măsurarea performanțelor calitative, rerutarea semnalului în cazul unor defecțiuni în rețea,
comanda de la distanță dintr -un centru de exploatare a elementelor rețelei, este extrem de dificilă;
aceasta se întâmplă deoare ce în conceperea ierarhiei PDH, suportul de transmisie fiind linia metalică,
s-a urmărit introducerea unui minim de informație suplimentară referitoare la aspectele enumerate mai
sus, orice creștere a debitului fiind însoțită, pentru o linie dată, de o mic șorare a lungimii secțiunii de
regenerare și prin urmare de o creștere a costului.
Această din urmă restricție dispare o dată cu introducerea fibrei optice ca mediu de transmisie.
Capacitatea uriașă de transmisie a fibrei optice, limitată în prezent doar de tehnologia ce determină
performanțele componentelor optoelectronice, permite introducerea informației ‘redundante’
referitoare la OAM (Organizare, Administrare, Mentenanță) fără costuri suplimentare. Totodată,
apariția fibrei optice a făcut necesară și posibilă o abordare a standardizării la nivel de rețea, care să
permită în plus și interconectarea directă a unor elemente de rețea – cum ar fi multiplexoarele
terminale, multiplexoarele cu inserție/extragere (ADM), sistemele digitale de cross -conectare, e tc. – ce
provin de la producători diferiți, în rețele cu operatori diferiți la nivel național și cu atât mai mult,
internațional.
Această nouă standardizare a urmărit pe de -o parte eliminarea dezavantajelor PDH și pe de altă
parte compatibilitatea cu iera rhiile PDH existente în America de Nord și Europa. Eforturile în această
direcție, începute în anul 1984, au condus în 1988 la apariția în Statele Unite a standardului SONET
(Synchronous Optical Network). Discuțiile în cadrul UIT pentru armonizarea interes elor diferiților
producători de echipamente și diferiților operatori au avut ca rezultat elaborarea Recomandărilor
G707, G708 și G709 privind ierarhia numerică sincronă – SDH (Synchronous Digital Hierarchy). O
ultimă – dar nu definitivă – formă a acestor R ecomandări, comasate în Recomandarea G707, datează
din 1996.
Apariția sistemelor de comutație și de transmisiuni digitale a deschis perspective considerabile
pentru telecomunicații și informatică, deoarece acestea pot realiza un transfer rapid și sigur de

4
informații diverse (voce, date, texte, imagini), răspunzând astfel cerințelor abonaților privind
diversificarea serviciilor și asigurarea unei calități deosebite pentru acestea.
Domeniul schimburilor de informații este format din trei părți:
– transmisia, adică transportul semnalelor electrice care reprezintă informația:
– comutația, adică dirijarea spre corespondentul desemnat;
– informatica, sau prelucrarea acestei informații la plecare, la sosire și în cursul desfășurării
comunicației.
Trebuie făcută distincția între termenii "dată" și "informație". 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 comunicației de date în afara transferulu i acestui tip de date este de
asemenea necesar ca cele două echipamente să schimbe și diverse mesaje de control (de exemplu
pentru a preveni sau corecta erorile de transfer). De aceea termenul de informație este folosit cu un
înteles mai larg desemnând atâ t date cât și mesaje de control.
Comunicația de date se ocupă nu numai cu modul de transmisie a datelor printr -un mediu de
transmisie fizic ci și cu tehnicile ce trebuie folosite pentru detectarea și corectarea erorilor de
transmisie, cu controlul ratei de transfer a datelor și 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 pe ntru 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 folosește decât în cazul în care distanța între DTE este
mică.
2. modul de transfer serial presupune folosirea unei singure perechi de fire pentru interconectarea
echipamentelor.

5
CAPITOLUL I
CONVERSIA DATELOR

În analiza proceselor fizice se utilizează traductoare care furnizează informațiile sub formă
electrică prin semnale analogice de tensiune, curent sau sarcină electrică. În sistemele de comunicație
semnalele de la care se pleacă (sunet, imagine ș.a.) sunt de asemenea analogice.
Un semnal analogic este o mărime care poate fi reprezentată ca o funcție continuă de timp ce
poate avea orice valoare cuprinsă în domeniul ei de variație. Prelucrarea, interpretarea, memorarea și
transmisia semnalelor analogice se face de obicei cu introducerea unor erori importante și utilizarea
unor montaje complicate și neeconomice. În cazul în care se studiază simultan informații de la un
număr mare de surse prelucrarea devine practic imposibilă . Pentru a se putea folosi avantajele oferite
de calculatoare care prezintă o putere deosebită de calcul, mărimile analogice care reprezintă
informațiile trebuie convertite (transformate) în prealabil în forme numerice de prezentare care să
poată fi prelucrate în circuitele numerice. Această operație se realizează cu ajutorul convertorului
analog -numeric (CAN).
Convertorul analog -numeric este un circuit care transformă o mărime electrică cu variație
analogică (tensiune sau curent) aplicată la intrarea sa într -o mărime numerică, care reprezintă o
aproximare (cu o anumită precizie) a valorii acesteia. Pentru a realiza conversia analog -numerică este
necesar ca întreg domeniul de variație al mărimii analogice să fie divizat într -un număr finit de trepte
elementare, numite „cuante”, ale căror mărime este determinată de rezoluția sistemului, adică de
numărul de biți pe care se face conversia. Diferența dintre două valori numerice consecutive nu poate
fi făcută mai mică decât treapta elementară, ceea ce duce la introducerea unor erori numite de
„cuantificare”.
Procesul de cuantificare constă în împărțirea intervalului maxim de variație a semnalului analog ic
de intrare (numit și diapazon) într -un număr determinat de trepte (subintervale sau canale), de
amplitudine egală, pentru a se putea exprima valoarea analogică sub forma unui număr.
Trebuie făcută distincția între termenii "dată" și "informație". Termen ul "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 comunicației de date în afara transferului acestui tip de date este de
asemenea necesar ca cele d ouă echipamente să schimbe și diverse mesaje de control (de exemplu
pentru a preveni sau corecta erorile de transfer). De aceea termenul de informație este folosit cu un
înteles mai larg desemnând atât date cât și mesaje de control.
Comunicația de date se ocupă nu numai cu modul de transmisie a datelor printr -un mediu de
transmisie fizic ci și cu tehnicile ce trebuie folosite pentru detectarea și corectarea erorilor de
transmisie, cu controlul ratei de transfer a datelor și stabilirea formatului datelor ce trebuie transferate.
Din punct de vedere al numărului de linii ce interconectează două echipamente se deosebesc două
tipuri de conexiuni:
3. modul de transfer paralel presupune folosirea câte unui fir pentru fiecare bit de date (al unui
cuvânt). Aceasta însea mnă că mai multe fire sunt folosite pentru interconectarea a două DTE. Din
acest motiv modul de transfer paralel nu se folosește decât în cazul în care distanța între DTE este
mică.
4. 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 distanța între DTE poate fi mult mai
mare.
Cele do uă moduri de operare sunt reprezentate în figura 1.1.
Comunicația de date între două echipamente se poate realiza în trei moduri:
1. simplex: presupune transmisia datelor într -o singură direcție.

6
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 recepție.
3. duplex (full -duplex): presupune schimbul de date în ambele direcții simultan.
Datele ce sunt transferate între două DTE sunt formate din unități de lungi me fixă, de obicei de
câte 8 biți. De exemplu când un terminal comunică cu un calculator fiecare caracter tastat este
codificat într -o valoare binară de 8 biți, întregul mesaj fiind format dintr -un șir de astfel de caractere
codificate. Deoarece fiecare ca racter este transmis serial, echipamentul receptor pentru a decodifica și
interpreta corect biții transmiși trebuie să cunoască:
 rata de emisie a biților (durata unei celule bit);
 începutul și sfârșitul fiecărui caracter (octet);
 începutul și sfârșitul fie cărui mesaj complet (bloc).
Acești trei factori sunt cunoscuți sub numele de sincronism la nivel de bit, sincronism la nivel
de caracter și sincronism la nivel de bloc .
Din acest punct de vedere comunicația între două echipamente poate fi de două tipuri:
1) asincronă – dacă ceasul receptorului este independent de cel al emițătorului.
2) sincronă – dacă ceasurile emițătorului și receptorului sunt sincrone.
În cazul în care datele ce trebuie transmise sunt formate din caractere separate de intervale de
timp d e lungime aleatoare atunci fiecare caracter este transmis independent și receptorul se
sincronizează la începutul fiecărui nou caracter primit. Pentru acest tip de comunicație se folosește
transmisia asincronă.
În cazul în care datele ce trebuie transmise sunt formate din blocuri conținând mai multe
caractere (octeți) fiecare, ceasurile emițătorului și receptorului trebuie să se afle în sincronism pentru
mai mult timp și de aceea se folosește transmisia sincronă.

7

Fig.1.1 Moduri de transmisie
a)paralel b)serial

8
Transmisia asincronă

Această metodă este folosită atunci când datele ce trebuie transmise sunt generate la intervale de
timp aleatoare de exemplu atunci când un utilizator comunică de la un videoterminal cu un calculator.
În acest caz interv alul de timp între două caractere tastate este de lungime aleatoare. Aceasta
înseamnă că pe linia de transmisie semnalul va fi pentru un timp mai lung în starea de idle (off).
În cazul acestui tip de comunicare este necesar ca receptorul să fie capabil să se resincronizeze la
începutul fiecărui nou caracter recepționat. Pentru a realiza acest lucru trebuie ca fiecare caracter să
fie încadrat de un bit de start și unul sau mai mulți biți de stop așa cum se arată în figura 1.2.

Fig.1.2

Așa cum se poate observa în figură polaritatea bitului de start este diferită de cea a biților de stop.
Astfel se asigură cel puțin o tranziție (1 -0-1) între două caractere consecutive indiferent de secvența
de biți ce trebuie transmisă. Prima tranziție 1 -0 după un interva l de linie liberă este folosită de
echipamentul receptor pentru a determina începutul fiecărui nou caracter.
În plus, folosind un ceas cu o frecvență de N ori mai mare decât frecvența de emisie (de obicei
N=16), echipamentul receptor poate determina mai ex act valoarea fiecărui bit transmis prin
eșantionarea semnalului recepționat aproximativ în centrul fiecărei celule bit.
Din cele prezentate rezultă că pentru transmiterea unui octet de informație utilă se folosesc de
fapt 10 sau 11 biți. Deci, dacă presupu nem o rată de emisie de 1200 bps atunci în cazul folosirii a doi
biți de stop se obține o rată de 1200/11 aprox. 110 bytes pe secundă. Rata de emisie folosită în
realitate este de fapt mai mică din motive ce vor fi discutate mai târziu.
Când se definește r ata de emisie a unei linii se folosește de obicei termenul "baud". În înțelesul
său corect, termenul indică numărul de tranziții pe secundă ale semnalului transmis pe linie. În cazul
în care fiecare element de semnal poate lua numai două valori atunci baud este echivalent cu bps. Dar,
așa cum s -a arătat în capitolul 1, în unele cazuri se folosesc mai mult de două nivele pentru un
element de semnal (un element de semnal codifică mai mulți biți). Astfel, un semnal cu o rată de 300
baud și 4 biți pentru un ele ment de semnal poate fi folosit pentru transmisia informației cu o rată de
1200 bps.

9
Transmisia sincronă

În cazul transmisiei asincrone folosirea biților adiționali (de start și stop) este nesemnificativă
datorită intervalelor mari de timp între două ca ractere.
Uneori este necesară însă transmisia unor blocuri de date de lungime mare (transmisia de fișiere
între două calculatoare). În acest caz folosirea biților suplimentari la fiecare caracter devine
supărătoare.
Totodată, datorită mecanismului de sincr onizare folosit de schema asincronă, aceasta nu poate
funcționa fără erori decât până la aprox. 19200 bps.
Alternativa eficientă în aceste situații este transmiterea unui bloc complet ca o singură entitate,
adică transmisia sincronă.
Pentru a permite echip amentului receptor să se sincronizeze trebuie respectate condițiile:
 fluxul de biți transmis să fie astfel codificat încât receptorul să poată fi menținut în sincronism la
nivel de bit;
 toate blocurile transmise să fie precedate de unul sau mai multe carac tere speciale astfel încât la
recepție să poată fi delimitați corect octeții (sincronism la nivel de caracter);
 conținutul fiecărui bloc să fie delimitat de o pereche de caractere speciale.

Ultima condiție permite receptorul ui 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 întreține sincronismul receptoru lui la nivel de bit și byte), fie blocurile sunt precedate de
unul sau mai mulți octeți de sincronizare (permițând astfel receptorului să revină în sincronism).
Transmisia sincrona este prezentată schematic în figura 1.3.
În cadrul transmisiei sincrone est e necesar să se asigure că octeții sau caracterele de sincronizare
să fie unice adică să nu fie prezente și în conținutul blocului ce se transmite.

3.2 Circuite de control al transmisiei

Așa cum s -a arătat, între două DTE datele sunt transmise serial ( elemente de câte 8 biți) folosind
fie modul sincron fie pe cel asincron (figura 1.4). În interiorul DTE fiecare element este memorat și Fig.1.3

10
transferat într -o formă paralelă. Din acest motiv circuitele de control al transmisiei din cadrul fiecărui
DTE ce reprez intă de fapt interfața între DTE și legătura serială trebuie să realizeze următoarele
funcții:

1. conversie paralel -serie în vederea pregătirii elementului pentru a fi transmis pe linie;
2. conversie serie -paralel a fiecărui element recepționat în vederea memor ării și prelucrării sale în
interiorul DTE;
3. folosirea metodei adecvate la recepție pentru a realiza sincronismul la nivel de bit, caracter sau
bloc;
4. generarea unor biți cu scopul detectării erorilor de transmisie și eventual detectarea acestor erori
dacă a par.

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

Fig.1.4.

11
CAPITOLUL II
TRANSMISIA ASINCRONĂ

Circuitul de interfață folosit pentru realizarea transmisiei asincrone este cunoscut sub denumirea
Universal Asynchro nous Receiver and Transmiter sau simplu UART . Este numit universal pentru
că de obicei poate fi programat de către utilizator prin cuvinte de control predefinite ce selectează
diverse moduri de operare.
În figura 2.1 este prezentat un UART tipic.
Pentru a folosi un astfel de UART în primul rând registrul de mod trebuie încărcat cu o anumită
valoare prin care se selectează modul de funcționare. Această operație poartă numele de inițializare .
De obicei, utilizatorul poate selecta 5,6,7 sau 8 biți/caracter, pa ritate pară, impară sau fără paritate,
unul sau mai mulți biți de stop și rata de emisie sau recepție. Rata de emisie este selectată dintr -o
gamă de valori standard cuprinse de obicei între 50 bps și 19200 bps.

FIG.2.1

12
În figura 2.2 sunt arătate semnificați ile diverșilor biți de control pentru modulul INTEL 8251.
Exemplu: dacă octetul încărcat în registrul de mod este 01001101 (4DH) atunci UART -ul va
lucra cu 7 biți/caracter, paritate pară, un bit de stop și un ceas extern având o frecvență de 16 x
rata biților.
Unitatea de control a DTE -ului determină starea UART -ului prin citirea conținutului registrului
de stare și testarea anumitor biți din cadrul acestuia.
Acești biți sunt de obicei numiți
indicatori. Folosirea lor diferă de
la circuit la cir cuit.
Pentru a folosi un astfel de
circuit pentru transmisia unui
caracter, unitatea de control
citește mai întâi octetul de stare și
testează bitul T xBE. Dacă acesta
este 1 aceasta înseamnă că
octetul anterior a fost transferat
din buffer în registrul de emisie
de unde a fost shift -at serial pe
linie. După ce și ultimul bit de
stop a fost transmis, unitatea de
control comandă încărcarea în
buffer -ul de emisie a unui nou
caracter, T xBE fiind adus în 0. De
câte ori caracterul este transferat
din buffer în re gistrul de emisie
TxBE este pus pe 1. Totodată de
câte ori un caracter este încărcat
în bufferul de emisie un circuit
auxiliar calculează bitul de
paritate (dacă acest lucru a fost
cerut). Când întregul caracter
(date + paritate) este transferat în
registr ul de emisie i se adaugă
biții de start și stop și este
transmis pe linie.

A. Emisia

Unitatea de control citește octetul de stare și testează bitul T xBE. Dacă acesta este "1" logic
înseamnă că buffer -ul de emisie este gol (caracterul precedent a fost tra nsferat din buffer -ul de emisie
în registrul de emisie de unde a fost emis serial pe linia de comunicație). Buffer -ul este acum pregătit
pentru încărcarea unui nou caracter. Unitatea de control dă comanda pentru încărcarea unui nou
caracter în buffer -ul de emisie. Logica de control din interiorul UART transferă acest caracter în
registrul de emisie imediat ce ultimul bit de stop al caracterului precedent a fost emis. De câte ori un
caracter este încărcat în buffer -ul de emisie, bitul T xBE este resetat (adus în "0"). Similar, de câte ori
logica de control internă a UART -ului transferă un caracter din BT în RT, bitul T xBE este setat ("1").
În momentul încărcării unui caracter în buffer -ul de emisie, logica de control calculează automat și
bitul de paritate, da că aceasta a fost selectată. Când întregul caracter (date + bit de paritate) este
transferat în registrul de emisie sunt inserați și biții de start și stop.

FIG.2.2

13
B. Recepția

UART -ul receptor trebuie programat să lucreze cu aceleași caracteristici ca cel emiț ător. Când
logica de control detectează prima tranziție pe linia de recepție (după un interval liber) ceasul
receptorului trebuie resincronizat. Acest lucru este realizat de logica de control prin presetarea unui
numărător.

De exemplu, dacă UART -ul a fost programat să opereze cu x16 rata ceasului extern trebuie
folosit un numărător modulo 16. La detectarea primei tranziții acest numărător este setat la 8. Logica
de ceas decrementează conținutul acestuia după fiecare ciclu al ceasului extern. Deoarece o celulă bit
durează 16 perioade de ceas, rezultă că numărătorul va ajunge în zero aproximativ la mijlocul celulei
bitului de start. În continuare numărătorul trece din nou în 16 și va ajunge în zero la mijlocul fiecărei
celule bit. De fiecare dată când nu mărătorul ajunge în zero bitul identificat pe linia de transmisie este
introdus în registrul de recepție. Aceasta este ilustrată în figura 3.7
Acest proces continuă până când toți biții de date și paritate sunt introduși în registrul de recepție.
În acest moment întregul caracter este încărcat paralel în buffer -ul de recepție. Bitul de paritate
recepționat este comparat cu bitul recalculat la recepție și dacă ei diferă este setat indicatorul PE. În
același timp, la încărcarea buffer -ului de recepți e, este setat indicatorul R xBF.
Registrul de stare conține încă doi indicatori de eroare: FE (framing error) și OE (overrun error).
FE (eroare de încadrare) este setat atunci când un "0" logic (sau un bit de stop) nu este prezent pe
linia de recepție în mo mentul în care este așteptat ultimul bit de stop la sfârșitul unui caracter
recepționat. FIG.2.3

14
Indicatorul OE este setat atunci când unitatea de control nu a reușit să citească caracterul anterior
din buffer -ul de recepție înainte ca următorul caracter recepțion at să fie transferat în buffer.
Setarea acestor indicatori nu inhibă funcționarea UART -ului ci numai semnalează unității de
control că a fost detectată o eroare.
UART -ul conține o secțiune de recepție și una de emisie ce operează independent una de cealalt ă.
Astfel este posibil să se controleze cu un singur UART o legatură de tip full -duplex.
Majoritatea UART -urilor dispun de linii de control ce permit interfațarea directă cu un modem.

15
CAPITOLUL III
TRANSMISIA SINCRONA

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 comunicație este
reprezentată de sincronizarea sau nesincronizarea ceasurilor la emisie și r ecepție.
Transmisia sincronă ar putea fi realizată prin folosirea unei linii de legătură suplimentare prin
care să se emită ceasul de sincronizare T xClk. Astfel, echipamentul receptor poate determina exact
momentul în care a fost emis un nou bit. În practi că nu se folosește această linie suplimentară,
informația de ceas fiind conținută în unda transmisă. Prin această metodă tactul de eșantionare la
recepție trebuie extras din fluxul de date primit cu ajutorul unui circuit specializat.
Există două moduri de realizare a comunicației sincrone:
1. orientată pe caracter;
2. orientată pe bit.
Diferența majoră între cele două metode constă în modul în care este detectat începutul și
sfârșitul unui element transmis. În cadrul metodei orientate pe bit receptorul poate de tecta sfârșitul
elementului la orice bit (nu numai la biți multipli de 8). Aceasta face ca elementul să poată avea o
lungime de N biți nu neapărat multiplu de 8. În practică această metodă este mai puțin folosită
deoarece majoritatea aplicațiilor folosesc elemente formate din octeți.

A. Transmisia sincronă orientată pe caracter

În cazul acestei metode elementele ce trebuie transmise sunt formate din caractere de 7 sau 8 biți
ce sunt emise sub forma unui șir continuu de biți fără întârzieri între ei.
Echip amentul receptor pentru a realiza sincronizarea trebuie să fie în stare să:
 detecteze începutul și sfârșitul fiecărui caracter (sincronism la nivel de caracter);
 detecteze începutul și sfârșitul fiecărui element (bloc) complet (sincronism la nivel de bloc) .
Pentru realizarea acestor lucruri au fost oferite diverse soluții, obiectivul principal fiind de a face
procesul de sincronizare independent de conținutul blocului de date.
Schema cea mai răspândită este cea folosită de protocolul de control sincron numi t Basic Mode.
Acest protocol este folosit pentru transferul informației alfanumerice între terminale inteligente și
calculator.
În figura 3. 1 este prezentată una din formele acestui protocol.

16
Fig.3.1.

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, urmărește bit cu bit fluxul recepționat până
când detectează car acterul de sincronizare cunoscut. În acest moment receptorul a realizat
sincronizarea la nivel de caracter, în continuare șirul de biți fiind tratat ca o secvență continuă de
caractere de 7 sau 8 biți (după cum a fost programat UART – ul).
În protocolul Bas ic 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 și caracterele de
început (STX) și sfârșit (ETX) de bloc.
Toate caracterele sosite după un caract er STX sunt comparate cu codul ETX. În cazul în care
caracterul recepționat nu este ETX atunci el este memorat. Dacă este un caracter ETX recepția
blocului se încheie putându -se trece la prelucrarea informației recepționate. Această variantă este
satisfacă toare atunci când informația transmisă este formată din caractere tipăribile (de exemplu
introduse de la tastatură). În acest caz nu este posibilă prezența accidentală a unui caracter ETX în
interiorul blocului. Dacă acest lucru se întâmplă, recepția se te rmină anormal.
În unele aplicații însă conținutul blocului poate fi un fișier binar. În acest caz trebuie făcute unele
operații suplimentare pentru a putea identifica în mod corect sfârșitul de bloc. Acesta este modul "data
transparent" (independent de dat e) și folosește o pereche de caractere pentru identificarea atât a
începutului cât și a sfârșitului de bloc.
SYN
SYNSYN
SYNSYN SYN SYNSTX
DLE STX DLE DLE –ETX
– DLE ETXSTX
Receptorul intr# \n
sincronismReceptor
\n sincronism
DL E inserat
Con]inutul cadrului
Transmisie orientat# pe caractere: (a) formatul
standard al cadrului; (b) sincronizare la nivel
de caracter; (c) transparen]a datelorReceptor nesincronizatReceptorul intr#
\n modul urm#rireCon]inutul cadruluiCaractere de
sincronizareCaracter de
\nceput de cadru
Secven]a de
\nceput de cadruSecven]a de
sf@ r[ it de cadruCaracter
de sf@ r[ it de cadruCon]inutul cadruluiDirec]ia transmisiei
Direc]ia transmisiei
Direc]ia de transmisie(a)
(b)
(c)- – – 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 – – – –
FIGURA 3.8

17
Detecția incorectă a sfârșitului de bloc se elimină în felul următor: de câte ori emițătorul
întâlnește în interiorul blocului un caracter DLE, el inserează după acesta încă un caracter DLE. La
recepție, acest al 2 -lea caracter va fi eliminat. Receptorul determină astfel sfârșitul de bloc prin
secvența unică DLE -ETX.
În varianta de transmisie orientată pe bloc de informație, erorile sunt detectate p e baza unor biți
suplimentari calculați pe baza conținutului blocului și transmiși după sfârșitul de bloc. Pentru a
menține independența față de conținutul blocului, caracterele pentru verificarea erorilor sunt transmise
după încheierea secvenței de bloc.

B. Transmisia sincronă orientată pe bit

În varianta orientată pe bit, fiecare bloc transmis poate conține un număr arbitrar de biți care nu
este neapărat multiplu de 8.
În figura 3. 2 este reprezentat un format tipic de bloc pentru transmisia orientată p e bit.

0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 0 linie liber#
Secv en]a
de \nceput
Secv en]a
de \nceputSecven]a
de sf@ r[ itDirec]ia transmisiei
Direc]ia transmisieiCon]inutul cadrului
Con]inutul cadruluiSecven]a
de sf@ r[ it
Bi]i zero insera]ilinie liber#(a)
(b)
Conexiune orientat# pe bi]i: (a) formatul cadrului;
( b ) i n s e r a r e a b i ] i l o r z e r oFIGURA 3.9

Așa cum se poate observa din figură indicatorul de început și sfârșit de bloc este același. Pentru a
asigura independența față de date este necesar ca acest indicator să nu poată fi prezent în conținutul
blocului. Acest lucru este realizat prin tehnica inserării unui bit "0" de câte ori echipamentul emițător
detectează în conținutul blocului un șir continuu de 5 biți "1". În acest fel secvența 01111110 nu poate
fi niciodată transmisă între începutul și sfârșitul blo cului.
Receptorul, după detectarea indicatorului de început al blocului, contorizează biții "1" consecutivi
și în cazul în care după 5 biți "1" urmează un bit "0" acesta este eliminat.
În varianta orientată pe byte fiecare bloc conține la sfârșit biți supl imentari pentru detectarea
erorilor. Biții "0" inserați și eliminați nu sunt incluși în procesul de detectare a erorilor.

C. Universal Synchronous Receiver and Transmitter USRT

Circuitele de interfață folosite pentru controlul comunicației sincron e orientate pe caracter sunt
cunoscute sub numele USRT. Termenul "universal" este folosit deoarece modulul este programabil și
caracteristicile sale de lucru pot fi modificate de către utilizator.
În figura 3.10 se prezintă schematic structura unui USRT.

18

Pentru a folosi un astfel de modul, în
primul rând trebuie selectate caracteristicile de
funcționare prin încărcarea unei valori
corespunzătoare în registrul de selecție mod.
Semnificația biților acestui registru în cazul
modulului INTEL 8251 este pre zentată în
figura 3.11.
Biții pentru selecția lungimii și paritații au
același 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 c ontrol determină starea curentă a USRT prin citirea conținutului registrului de stare și
testarea unor biți specifici cum ar fi cei din figura 3.11.
La începutul transmisiei unitatea de control inițiază emiterea unor caractere de sincronizare
pentru a perm ite receptorului să poată realiza sincronismul la nivel de caracter. Caracterele de
sincronizare SYN sunt încărcate în
buffer -ul de emisie atunci când T xBE
devine "1".
După emisia caracterelor de
sincronizare se trece la emisia blocului
de date. Acesta est e transferat caracter
cu caracter în bufferul de emisie,
operația fiind controlată de starea
bitului T xBE.
După ce a fost transmis și 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
menține 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 con ținutul buffer -ului de recepție cu caracterul de sincronizare
după fiecare nou bit recepționat. Când a fost detectată o coincidență este setat bitul SYNDET care
indică obținerea sincronismului la nivel de caracter.
În continuare receptorul așteaptă un cara cter STX care să indice începutul recepției unui bloc de
date. Fiecare caracter al blocului este apoi preluat de unitatea de control sub controlul bitului R xBF
până când este detectat caracterul ETX.
În modul sincron toate datele sunt emise și recepționate cu o rată determinată de ceasurile de
emisie și recepție. Ceasul de recepție se obține din unda recepționată prin intermediul unui circuit de
extragere a ceasului.

3.2 Sincronizarea la nivel de bit

S-a arătat că în cazul comunicației asincrone se folo sește un ceas separat la recepție a cărui
frecvență este de câteva ori mai mare decât rata de comunicație. Apoi, la detectarea primei tranziții 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:

19
 rata de transfer maximă folosită este relativ mică (aprox.19,2 Kbps);
 metoda de codificare asigură garanția sincronizării la începutul fiecărui caracter.
În cazul transmisie i sincrone, biții de start și stop nu sunt folosiți. 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 soluție este evident de a folosi două perechi de linii între emițător și receptor : una pentru
fluxul de date și cealaltă pentru semnalul de ceas asociat. Această soluție este însă foarte rar aplicată
în practică deoarece într -o rețea 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 soluții:
 informația reprezentând semnalul de ceas este inclusă în fluxul de biți și este extrasă din aceasta
de către receptor;
 informația ce trebuie transmisă este astfel codificată încât există suficiente tranziții sigure în fluxul
transmis pentru a sincroniza un circuit de ceas la receptor.

3.3.1 Codificarea ceasului și extragerea
acestuia

În figura 3.12 sunt prezentate două metode de
a include informația de ceas în f luxul de date
transmis. În figura 3.12 (a) fluxul de biți 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 conține și informația de ceas care poate
fi extrasă din unda transmisă printr -un simplu
circuit de corecție și întârziere. Deoarece semnalul
revine în z ero după fiecare bit codificat el se
numește cu întoarcere în zero -return to zero RZ -.
Așa cum se poate vedea din figură, semnalul RZ
necesită trei nivele de amplitudine pentru a
reprezenta fluxul de biți.
În contrast, semnalul ilustrat în figura 3.12 (b)
necesită numai două nivele. Unda rezultată este
numită fără întoarcere în zero -non return to zero
NRZ – iar metoda de codificare se numește
codificare în fază – phase (Manchester) encoding
PE -.
Circuitul pentru extragerea ceasului folosit în cazul metode i PE este ceva mai complicat și se
bazează pe existența unei tranziții pozitive sau negative la mijlocul fiecărei celule bit.
În cazul metodei bipolare ceasul extras este folosit pentru eșantionarea fluxului recepționat la
mijlocul fiecărei celule bit, în timp ce în cazul metodei PE fluxul de biți este eșantionat în a doua
jumătate a fiecărei celule bit.

3.3.2 Codificarea datelor și sincronizarea la nivel de bit

O a doua soluție este de a utiliza o sursă de tact stabilă a receptorului care să fie me nținută în
sincronism cu fluxul ce se recepționează. Deoarece în cazul transmisiei sincrone nu există biți de start
și stop, informația trebuie să fie astfel codificată încât să existe suficiente tranziții care să permită

20
resincronizarea ceasului receptoru lui la anumite intervale de timp. Pentru rezolvarea acestei probleme
există două soluții:

1. datele ce trebuie transmise sunt trecute printr -un circuit de amestec ce are rolul de a înlătura șiruri
continue de 1 sau 0.
2. datele sunt astfel codificate încât să f ie garantată prezența naturală permanentă a tranzițiilor.
În figura 3.13 se prezintă modul de codificare NRZI (non return to zero inverted) comparativ cu
NRZ.
În cazul modului de codificare NRZI (ce se mai numește și codificare diferențială) nivelul s emnalului
se modifică în cazul transmiterii unui bit 0 și rămâne nemodificat pe bit 1. Aceasta însemnă că un
semnal NRZI va conține întotdeauna tranziții cu excepția cazului în care fluxul transmis conține un șir
continuu de 1. Pentru a înlătura această si tuație se poate adopta metoda inserării de zero -uri după
fiecare 5 biți "1" consecutivi. Unda rezultată va conține în mod sigur tranzițiile necesare pentru
sincronizarea receptorului.
Circuitul folosit pentru menținerea sincronizării la nivel de bit este c unoscut sub numele de
DPLL (digital phase -locked loop). DPLL funcționează pe baza unui oscilator controlat de cuarț având
o frecvență suficient de stabilă care nu necesită decât mici ajustări la intervale de timp neregulate. De
obicei frecvența oscilatorul ui este de 32 ori mai mare decât rata de transfer. Presupunând că fluxul de
biți transmiși și ceasul local sunt în sincronism, starea semnalului de pe linie va fi determinată prin
eșantionare la centrul fiecărei celule bit. Perioada de eșantionare este de 32 ori mai mare decât
perioada ceasului local așa cum se arată în figura 3.14 (a).
În cazul în care fluxul de biți receptionați și ceasul
local ies din sincronism reglarea momentelor de
eșantionare se face ca în figura 3.14 (b).
Dacă pe linie nu sunt tranz iții DPLL generează câte
un impuls de eșantionare după 32 perioade de ceas. În
momentul în care este detectată o tranziție DPLL
compară momentul apariției tranziției cu momentul
estimat de DPLL. Pentru a realiza acest lucru fiecare
perioa dă bit este împărțită în 4 părți notate în figură
A,B,C,D. Fiecare parte are o durată de 8 perioade de
ceas. În cazul în care tranziția este detectată pe timpul
sfertului A înseamnă că ultimul impuls de eșantionare a fost dat prea târziu și deci perioada p entru
următorul impuls va fi scurtată la 30 perioade de ceas.
În acest fel, prin ajustări succesive, impulsurile de eșantionare sunt generate în apropierea
mijlocului fiecărei celule bit.
Când se folosește un DPLL, înaintea transmiterii primului bloc pe li nie de obicei se transmit
câteva caractere care să asigure minimum 12 tranziții bit (două caractere compuse numai din 0 asigură
16 tranziții în cod NRZI). Astfel DPLL în momentul primirii indicatorului de început de bloc va
genera corect impulsurile de eșa ntionare.

3.4 Metode de detectare a erorilor

În cazul comunicației de date între două DTE se întâmplă uneori ca semnalele electrice
reprezentând fluxul de biți transmis să fie modificate de interferențe electromagnetice datorate unor
echipamente elec trice 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 informația recepționată să fie identică cu cea transmisă,
sunt necesare metode prin care receptorul s ă stabilească dacă informația primită conține sau nu erori.
În plus, în cazul detectării erorilor este necesar un mecanism prin care să se obțină informația corectă.
Pentru realizarea acestui lucru există două metode:

21
1. controlul anticipat al erorii: fiecare caracter sau bloc transmis conține informații adiționale
(redundante) pe baza cărora receptorul nu numai că depistează prezența erorilor, dar reface din
fluxul de biți recepționat informația pe care o presupune a fi corectă.
2. controlul posterior al erorii: fiecare caracter sau bloc conține numai informațiile adiționale ce
permit receptorului să detecteze prezența erorilor (fără a le putea elimina). Informația eronată va fi
retransmisă în speranța că operația se va efectua corect de această dată.

În cazul primei metode numărul de biți adiționali necesari pentru controlul anticipat al erorii
crește rapid odată cu creșterea numărului de biți ai informației. Din acest motiv în practică este mult
mai răspândită a doua metodă. Aceasta poate fi împărțită în două părți:

 tehnicile ce pot fi folosite pentru detectarea erorilor;
 algoritmii de control asociați schemelor de retransmisie.

În continuare se vor prezenta tehnicile uzuale folosite pentru detectarea prezenței erorilor.
3.4.1 Paritate

Cea mai răspândită metodă folosită pentru detectarea erorilor atunci când numărul de biți de
informație este mic și când probabilitatea prezenței unei erori este mică, este folosirea unui singur bit
adițional de paritate pentru fiecare element transmis.
Biții de date ai fiec ărui caracter sunt examinați de echipamentul emițător 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 funcție de tipul de paritate folosit (pară sau impa ră). Receptorul recalculează
bitul de paritate pentru caracterul recepționat determinând astfel apariția erorilor de comunicație.
În figura 3.15 (a) este ilustrat formatul unui element transmis:

22
Eficiența unei anumite metode de detectare a erorii depinde f oarte mult de tipul erorilor ce pot să
apară. Astfel, metoda paritații este eficientă în cazul în care un singur bit al unui caracter este
interpretat greșit la recepție. În cazul în care doi biți sunt modificați, eroarea nu va putea fi detectată
pe baza b itului de paritate.
Deoarece paritatea este folosită atât în cazul comunicației asincrone cât și în cazul comunicației
sincrone orientată pe caracter atât UART -urile cât și USRT -urile conțin facilități pentru:

 calculul și inserarea bitului de paritate în fiecare caracter la emisie;
 recalcularea parității la recepție pentru fiecare caracter primit și semnalarea apariției unei erori.

În figura 3.15 (b) este reprezentat un circuit de calcul al bitului de paritate.

3.4.2 Suma de control

Posibilitățile d e detectare a erorilor pot fi extinse în
cazul folosirii unui singur bit de paritate pe caracter
prin folosirea unui set adițional de biți de paritate
calculați pe baza întregului set de caractere din bloc.
Prin această metodă fiecărui caracter îi este aso ciat un
bit de paritate și în plus este generat un bit suplimentar
de paritate pentru fiecare poziție de bit (coloană) din
întregul bloc. Setul de biți de paritate rezultați se
numește sumă de control. Un exemplu se prezintă în
figura 3.16.
Biții de parita te generați de USRT pentru fiecare
caracter se numesc biți de paritate transversală, iar biții
suplimentari de paritate generați pentru fiecare coloană
se numesc biți de paritate longitudinală.
Deoarece biții suplimentari de paritate (pe coloană)
se calcul ează ca sumă modulo 2 a biților din fiecare
coloană, caracterul final rezultat se numește sumă de
control a blocului.

23
Exemplul prezentat în figura 3.16 folosește paritatea impară pentru rânduri și paritate pară pentru
coloane. De exemplu, se poate obs erva că doi biți eronați într -un caracter nu pot fi detectați cu bitul de
paritate transversală dar eroarea poate fi semnalată cu biții de paritate longitudinală. Acest lucru nu
este valabil atunci când apar doi biți eronați pe aceeași coloană (ca în figur ă). Deoarece probabilitatea
de apariție 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.

24

BIBLIOGRAFIE

1. Ilie Andrei, Tehnica transmisiei informației, București: Editura Printech 2006
2. Tatiana Rădulescu, Rețele de telecomunicații, București: Editura Thalia 2002