Komunikacja danych: wykorzystanie nowych technologii w komunikacji danych

Komunikacja danych: wykorzystanie nowych technologii do transmisji danych!

Sieci są opracowywane przy użyciu technologii transmisji danych. Biznesowy system komunikacji danych składa się z komputerów, terminali i łączy komunikacyjnych i transmituje różne rodzaje danych, takie jak numeryczne, tekstowe, graficzne, obrazowe, głosowe itp.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: einstein.stanford.edu/highlights/sb2-060706-new_moc.jpg

Łącza komunikacyjne są ustanawiane za pomocą różnych urządzeń i oprogramowania. Wymagania sprzętu i oprogramowania zależą w dużej mierze od rodzaju sygnału, kanału komunikacji, topologii sieci itp.

Sygnały analogowe i cyfrowe:

Sygnał elektromagnetyczny stosowany w komunikacji danych może mieć dwa rodzaje, mianowicie: analogowy i cyfrowy. Sygnały analogowe są sygnałami ciągłymi, ponieważ ich intensywność zmienia się w sposób płynny w czasie. Sygnały cyfrowe są natomiast sygnałami dyskretnymi, w których intensywność sygnału utrzymuje się na stałym poziomie przez pewien czas i zmienia się na inny stały poziom na następny okres czasu.

Sygnał dźwiękowy jest typowym przykładem sygnału analogowego, natomiast cyfrowe impulsy "on off" reprezentujące dane binarne są przykładami sygnałów cyfrowych. Sygnały binarne generowane są przez komputery, terminale i inne urządzenia do przetwarzania danych.

Sygnały cyfrowe są tańsze w transmisji i są bardziej podatne na zakłócenia i szumy, a zatem długość kanału jest poważnym problemem dla danych cyfrowych. Cyfrowe przesyłanie danych przez przewody jest obarczone problemem osłabienia sygnału, ponieważ zwiększa się odległość między systemami komunikacyjnymi.

Dlatego w przypadku komunikacji międzystrefowej korzystanie z istniejących linii telekomunikacyjnych staje się konieczne. Istniejące linie telekomunikacyjne są w stanie przenosić wyłącznie sygnały analogowe. Aby móc korzystać z tych linii, dane cyfrowe są konwertowane na analogowe, a na końcu odbiornika dane analogowe mają zostać przekształcone na dane cyfrowe za pomocą "modemu", jak pokazano na rysunku 11.2.

Kanały komunikacji:

Ścieżka komunikacyjna między dwoma urządzeniami, przez które przesyłane są dane, nazywana jest kanałem komunikacyjnym. Jego pojemność może być mierzona pod względem przepustowości i szybkości transmisji.

Większa przepustowość jest wymagana do transmisji faksów lub wideo, podczas gdy prosta transmisja mowy wymaga przepustowości 4000 herców (Hz), która jest jedną tysięczną przepustowości wymaganej do transmisji wideo. Wymagania dotyczące przepustowości zwiększają się proporcjonalnie wraz ze wzrostem liczby urządzeń użytkownika naraz.

Prędkość transmisji mierzona jest za pomocą różnych jednostek, ale z punktu widzenia użytkownika najbardziej użyteczną miarą są znaki na sekundę (cps).

Oba te miary zależą od wielu czynników, takich jak medium transmisyjne, czas transmisji, tryb transmisji itp.

Opcje dotyczące tych czynników są oceniane poniżej:

Medium transmisyjne:

Medium transmisyjne jest fizycznym połączeniem pomiędzy urządzeniem nadawczym a odbiorczym. Media obejmują przewody, kable koncentryczne, mikrofale, lasery, światłowody i sieci cyfrowe.

a) Skrętki dwużyłowe są bardzo często używane jako nośniki transmisji sygnałów analogowych, a także sygnałów cyfrowych, a zatem znajdują zastosowanie w systemach telefonicznych (systemy EPBX). Ma prędkość transmisji do 10 000 znaków na sekundę. Jest to tańsze i łatwiejsze w użyciu medium. Jednak wraz ze wzrostem odległości między nadajnikiem a odbiornikiem, medium to staje się bardziej podatne na zakłócenia i szumy.

Ich połączenia są bardziej kruche i dlatego trudne do utrzymania. W konsekwencji skrętki są wykorzystywane głównie w sieciach, w których terminale znajdują się blisko siebie i / lub ze względu na koszty.

Wraz z postępem w technologii sieci cyfrowej zintegrowanej (ISDN), skrętki dwużyłowe znajdują akceptowalność nawet w przypadku transmisji danych na duże odległości. ISDN jest w zasadzie cyfrowym połączeniem telefonicznym lub szybką usługą komunikacji cyfrowej, która przesyła dane głosowe i dane jednocześnie w porównaniu do istniejących systemów okablowania telefonicznego w skrętce.

Szybkość przesyłania danych w tym przypadku wzrasta do 250 000 znaków na sekundę dzięki kompresji danych. ISDN najlepiej nadaje się do wysyłania dużych plików danych w określonych odstępach czasu w ciągu dnia, a nie poprzez wysoce interaktywne połączenia. Usługi ISDN są powszechnie akceptowane wśród firm świadczących usługi medyczne i finansowe, które wymagają masowego przesyłania danych w partiach.

b) Kable koncentryczne składają się z przewodzących cylindrów z drutem pośrodku. Kable te służą do przesyłania zarówno sygnałów cyfrowych, jak i analogowych. Są szybsze (prędkość transmisji do 1 miliona znaków na sekundę) niż skrętki z prędkością transmisji. Są również mniej podatne na hałas i zakłócenia ze względu na ich ekranowaną i koncentryczną konstrukcję. Są łatwe w instalacji i utrzymaniu. Są one jednak nieco droższe niż skrętki.

c) Kable światłowodowe składają się z cienkich włókien szklanych lub plastikowych zdolnych do przewodzenia promieni optycznych z prędkością bliższą prędkości światła. Kable światłowodowe zajmują mniej miejsca, aby zapewnić odpowiednią wydajność transmisji, ponieważ są dość cienkie.

Mają kolejną zaletę jako medium komunikacyjne; są odizolowane od zewnętrznych pól elektromagnetycznych. Obsługują jednocześnie głos, wideo i dane ze względu na dużą przepustowość i wyższą prędkość transmisji (do 5 milionów znaków na sekundę) przy minimalnej utracie sygnału.

Znajdują zastosowanie w długodystansowych pniach, odcinkach metra, wymianach wiejskich i sieciach lokalnych. Są one jednak drogie i wymagają umiejętnej instalacji i konserwacji.

d) Transmisja mikrofalowa wykorzystuje wysoką częstotliwość radiową i wymaga specjalnego sprzętu do nadawania i odbioru (typowa paraboliczna antena mikrofalowa). Systemy te przesyłają dane na "linii widzenia" za pomocą anten na wieży przekaźnikowej wystarczająco wysoko, aby mogły przesyłać przez przeszkody pośrednie.

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na transmisję mikrofalową istnieje możliwość przeludnienia częstotliwości, co skutkuje nakładaniem i zakłóceniami. Dlatego też przypisania pasm częstotliwości są ściśle regulowane. Powszechnie używane częstotliwości dla takiej transmisji mieszczą się w zakresie od 2 do 40 GHz.

e) System komunikacji satelitarnej wykorzystujący satelitę VSAT Communication jest mikrofalową stacją przekaźnikową umieszczoną na stacjonarnych orbitach około 35784 km. nad równikiem. Satelita komunikacyjny obsługuje wiele pasm częstotliwości zwanych transponderami.

Typowy transponder ma szerokość pasma od 36 do 76 MHz. Może zapewniać połączenie punkt-punkt lub transmisję do odbiorników. Schemat systemu komunikacji satelitarnej przedstawiono na rysunku 11.3.

Węzły bardzo małej apertury (VSAT) są połączone w sieć przy użyciu anteny przymocowanej do satelity geo-papeterii, jak pokazano powyżej. Antena działa jak repeater, a główna stacja naziemna wzmacnia sygnał, a także rejestruje przepływ danych.

Ponieważ satelity są zlokalizowane na dużych wysokościach, szanse interferencji z warunków atmosferycznych są całkowicie wyeliminowane. Jednak dwa satelity umieszczone blisko siebie i wykorzystujące to samo pasmo częstotliwości mogą się ze sobą ingerować.

W związku z tym liczba satelitów, które można umieścić blisko siebie, jest ograniczona. W przypadku stosunkowo małego natężenia ruchu, satelity oceniają w oparciu o łączność światłowodową. Ma także przewagę nadawania, której nie ma w przypadku światłowodu.

Technologia ta znajduje swoje zastosowanie w przedsiębiorstwach, które pragną połączyć swoje rozproszone geograficznie biura, magazyny, dystrybutorów, sprzedawców itp. Technologia ta jest bardzo popularna w sektorach bankowości i usług finansowych, w branży dystrybucji, przemyśle motoryzacyjnym, turystyce, produkcji w wielu zakładach i rząd.

Istnieją dwie opcje konfiguracji sieci VSAT:

Prywatna sieć:

W Indiach tylko garstka dużych firm ma licencję na założenie swojej sieci prywatnej. National Stock Exchange posiada jedną z największych giełd opartych na VSAT na świecie i być może największą prywatną sieć VSAT posiadającą ponad 2000 VSAT już zainstalowanych w całym kraju z hubem zlokalizowanym w Bombaju.

Ta sieć umożliwia pośrednikom składanie zamówień, przeglądanie informacji rynkowych on-line i przeprowadzanie transakcji bezpośrednio z ich biur zlokalizowanych w różnych miastach. Dostępność sieci wynosi 99, 7%, a jednolity czas odpowiedzi wynosi mniej niż 1, 5 sekundy dla brokerów, przy czym współczynnik błędu wynosi 1 na 10 milionów bitów.

Shared Hub Services:

Wiele firm komunikacyjnych oferuje usługi dzielenia centrum z innymi. Firmy wymagające ograniczonej liczby miejsc VSAT mogą zaoszczędzić na początkowych inwestycjach i kosztach operacyjnych poprzez wynajęcie usług takich dostawców usług.

f) Lasery oferują ogromny potencjał transmisji danych, nie wiążąc przepełnionych częstotliwości. Ale problemy takie jak użycie częstotliwości optycznej i potrzeba linii wzroku sprawiają, że komunikacja laserowa jest odpowiednia tylko dla krótkich połączeń.

Chociaż każdy nośnik transmisji ma swoje własne obszary zastosowań ze względu na swoje zalety i ograniczenia, typowy system transmisji danych wykorzystuje odpowiednią mieszankę różnych rodzajów mediów.

Techniki transmisji danych:

Każda pomyślna transmisja informacji między dwoma urządzeniami wymaga oprócz urządzenia transmisyjnego i urządzeń dodatkowo kilku mechanizmów. Można zauważyć, że komputer generalnie generuje sygnały cyfrowe, a zatem komunikacja między dwoma komputerami może odbywać się bez zmiany sygnału.

Kanały komunikacyjne, które już są dostępne, zostały zaprojektowane przede wszystkim do przesyłania sygnałów analogowych. Na szczęście informacje cyfrowe nie muszą być przesyłane tylko za pomocą sygnałów cyfrowych.

Podobnie, informacje analogowe mogą być również przesyłane po konwersji na sygnał cyfrowy. Ponieważ impulsy cyfrowe nie mogą być skutecznie przesyłane za pośrednictwem linii telefonicznych, które zostały zaprojektowane do przesyłania głosu, informacje cyfrowe przesyłane przez linie telefoniczne są reprezentowane w sygnałach analogowych (modulowanych) umieszczonych na liniach telefonicznych.

Na końcu odbiornika sygnał analogowy jest konwertowany na sygnał cyfrowy (demodulowany) w celu umożliwienia odbiornikowi przyjęcia sygnału. Urządzenie odpowiedzialne za modulowanie i demodulowanie nosi nazwę "modem".

Na rynku dostępne są różne typy modemów oferujących różne funkcje w zakresie szybkości i łączności. Popularna prędkość to 56 000 b / s, chociaż szybsze modemy są również dostępne już dziś. Szybsze modemy są drogie w instalacji, ale zmniejszają koszt transmisji, skracając czas transmisji. Całkowity czas transmisji zależy jednak również od prędkości transmisji.

Tryby transmisji:

Kanały Simplex i Duplex:

Sygnały analogowe mogą być wysyłane przez kanały simpleks, które umożliwiają przepływ danych tylko w jednym kierunku. Terminal połączony z takim kanałem jest urządzeniem tylko do wysyłania lub tylko odbierającym i takie terminale są rzadko używane.

Kanały transmisyjne półdupleksowe pozwalają na alternatywne transmisje w obu kierunkach. Jednak linie pełnego dupleksu są szybsze, ponieważ jednocześnie transmitują i odbierają sygnały, ponieważ opóźnienia występują w kanałach półdupleksowych za każdym razem, gdy zmieniany jest kierunek transmisji.

Transmisja asynchroniczna i synchroniczna:

Odbiór danych obejmuje próbkowanie przychodzącego sygnału raz na bit bit, aby określić jego wartość binarną. W tym celu urządzenie odbiorcze musi znać czas nadejścia i czas trwania każdego odbieranego bitu oraz kroki niezbędne do synchronizacji nadajnika i odbiornika.

Istnieją dwa podstawowe podejścia do osiągnięcia pożądanej synchronizacji - transmisja asynchroniczna i synchroniczna. W przypadku transmisji asynchronicznej, dla każdego znaku używane są elementy start i stop. Urządzenie odbiorcze ustawia mechanizm taktowania po napotkaniu sygnałów startowych.

Podstawową zaletą transmisji asynchronicznej jest to, że jest prosta i tania. Jednak dodatkowe sygnały startu i stopu zwiększają rozmiar przesyłanych danych. Natomiast w przypadku transmisji synchronicznej stały strumień danych przesyłany jest bez żadnego sygnału start i stop. Każdy blok sygnałów może mieć wiele znaków.

Aby jednak uniknąć różnic w taktowaniu między odbiornikiem i nadajnikiem, zegary każdego urządzenia muszą być zsynchronizowane. W przypadku dużych ilości danych, synchroniczna transmisja jest lepsza, ponieważ nie wymaga dodatkowych sygnałów start i stop, które generalnie zwiększają objętość transmisji o około 20%. Jednak taka transmisja wymaga procedur kontroli łącza danych, a tym samym wyższych kosztów sprzętu.