Особливості телекомунікаційних протоколів щодо стиснення даних

Технології стиснення даних в телекомунікаціях

У таких випадках говорять, що протокол забезпечує коефіцієнт стиску 1:4 чи 1:8. Існують стандартні протоколи компресії, наприклад V.42bіs, a також велика кількість нестандартних, фірмових протоколів.

Основною задачею телекомунікаційних протоколів канального рівня є доставка інформаційних об’єктів вузлу призначення в мережі визначеної технології і топології. Наразі застосовуються асинхронні, синхронні, протоколи без попереднього встановлення з’єднання та протоколи з установленням з’єднання. Особливості телекомунікаційних протоколів щодо стиснення даних:

· Асинхронні протоколи розроблялися для обміну даними між низько швидкісними стартостопними пристроями: телетайпами, алфавітно-цифровими терміналами і т.п. У цих протоколах для керування обміном даними використовуються не кадри, а окремі символи з нижньої частини кодових таблиць ASCІІ чи EBCDІC. Данні користувачів можуть оформлятися в кадри, але байти в таких кадрах завжди відокремлюються друг від друга стартовими і стоповими сигналами.

· Синхронні протоколи посилають кадри як для відправлення даних користувачів, так і для керування обміном. У залежності від способу виділення початку і кінця кадру синхронні протоколи поділяються на символьно-орієнтовані і на біт-орієнтовані. У перших для цієї мети використовуються символи кодів ASCІІ чи EBCDІC, а в останніх — спеціальний набір біт, що називається прапором.

· Протоколи без попереднього встановлення з’єднання, так звані дейтаграмні протоколи, які відправляють термінові дані в мережу без затримок.

· Протоколи з установленням з’єднання можуть мати багато додаткових властивостей, відсутніх в дейтаграмних протоколах. Найчастіше в них реалізується така властивість, як здатність відновлювати викривлені і загублені кадри.

· Для виявлення викривлень застосовуються методи завадостійкого кодування, серед яких найбільш популярними є методи, засновані на циклічних надлишкових кодах (CRC), що виявляють багаторазові викривлення.

· Для відновлення кадрів використовується метод повторної передачі на основі квитанцій.

· Для підвищення корисної швидкості передачі даних у мережах застосовується динамічна компресія даних на основі різних алгоритмів. Коефіцієнт стиску залежить від типу даних і застосовуваного алгоритму і може коливатися в межах від 2:1 до 8:1.

В залежності від того, в якому об’єкті розміщені дані, що підлягають стисненню розрізняють:

1. Стиснення (архівування) файлів: використовується для зменшення розмірів файлів при підготовці їх до передавання каналами зв’язку або до транспортування на зовнішніх носіях малої ємності;

2. Стиснення (архівування) тек (папок): використовується як засіб зменшення їх обсягу перед довготерміновим зберіганням, наприклад, при резервному копіюванні;

3. Стиснення (ущільнення) дисків: використовується для підвищення ефективності використання дискового простору шляхом стиснення даних при записі їх на носії інформації (як правило, засобами операційної системи).

Існує багато практичних алгоритмів стиснення даних, але всі вони базуються на трьох теоретичних способах зменшення надлишковості даних. Перший спосіб полягає в зміні вмісту даних, другий – у зміні структури даних, а третій – в одночасній зміні як структури, так і вмісту даних.

Якщо при стисненні даних відбувається зміна їх вмісту, то метод стиснення є руйнуючим, тобто при відновленні (розархівуванні) даних з архіву не відбувається повне відновлення інформації. Такі методи часто називаються методами стиснення з регульованими втратами інформації.

Прикладами форматів стиснення з втратами інформації можуть бути: JPEG (Об’єднана група експертів із фотографії – Joint Photographic Experts Group) для графічних даних; MPG – для відеоданих; MP3 – для аудіоданих.

Якщо при стисненні даних відбувається тільки зміна структури даних, то метод стиснення є зворотнім.

Приклади форматів стиснення без втрати інформації: GІF (Graphics Interchange Format), TІFF (Tagged Image File Format) – для графічних даних; AVІ – для відеоданих; ZІP, ARJ, RAR, CAB, LH – для довільних типів даних. Існує багато різних практичних методів стиснення без втрати інформації, які, як правило, мають різну ефективність для різних типів даних та різних обсягів. Однак, в основі цих методів лежать три теоретичних алгоритми:

· уже розглянутий вище алгоритм Хафмена;

· алгоритм RLE (шифрування довжин відрізків – Run Length Encoding);

· алгоритми групи KWE (шифрування ключового слова – Key Word Encoding).

Дата добавления: 2014-01-04