Datenkommunikation: Einsatz neuer Technologien für die Datenkommunikation
Datenkommunikation: Einsatz neuer Technologien für die Datenkommunikation!
Netzwerke werden mithilfe von Datenkommunikationstechnologie entwickelt. Das Geschäftsdatenkommunikationssystem besteht aus Computern, Terminals und Kommunikationsverbindungen und überträgt verschiedene Datentypen wie numerische, Text-, Grafik-, Bild-, Sprachdaten usw.
Bild mit freundlicher Genehmigung: einstein.stanford.edu/highlights/sb2-060706-new_moc.jpg
Die Kommunikationsverbindungen werden durch verschiedene Geräte und Software hergestellt. Die Anforderungen an Ausrüstung und Software hängen weitgehend von der Art des Signals, dem Kommunikationskanal, der Topologie des Netzwerks usw. ab.
Analoge und digitale Signale:
Das in der Datenkommunikation verwendete elektromagnetische Signal kann zwei Arten sein, nämlich analog und digital. Analoge Signale sind kontinuierliche Signale, da ihre Intensität mit der Zeit gleichmäßig variiert. Digitale Signale sind dagegen diskrete Signale, bei denen die Signalintensität für einige Zeit auf einem konstanten Pegel gehalten wird und für die nächste Zeitdauer auf einen anderen konstanten Pegel wechselt.
Das Sprachsignal ist ein typisches Beispiel für ein analoges Signal, während die digitalen Ein-Aus-Impulse, die binäre Daten darstellen, Beispiele für digitale Signale sind. Die binären Signale werden von Computern, Terminals und anderen Datenverarbeitungsanlagen erzeugt.
Digitale Signale sind weniger teuer zu übertragen und sind anfälliger für Rauschen und Interferenzen. Daher ist die Länge des Kanals ein ernstes Problem für die digitalen Daten. Die digitalen Datenübertragungen über Leitungen sind mit dem Problem der Schwächung des Signals verbunden, wenn der Abstand zwischen den kommunizierenden Systemen zunimmt.
Daher ist für die Fernkommunikation die Verwendung der vorhandenen Telekommunikationsleitungen zwingend erforderlich. Die vorhandenen Telekommunikationsleitungen können nur analoge Signale übertragen. Um diese Leitungen nutzen zu können, werden die digitalen Daten in analoge umgewandelt, und auf der Empfängerseite müssen die analogen Daten mithilfe eines "Modems" in digitale Daten umgewandelt werden, wie in Abbildung 11.2 dargestellt.
Kommunikationskanäle:
Der Kommunikationspfad zwischen zwei Geräten, über die Daten übertragen werden, wird als Kommunikationskanal bezeichnet. Seine Kapazität kann in Bezug auf Bandbreite und Übertragungsgeschwindigkeit gemessen werden.
Für die Fax- oder Videoübertragung ist eine größere Bandbreite erforderlich, während für die einfache Sprachübertragung eine Bandbreite von 4000 Hertz (Hz) erforderlich ist, die ein Tausendstel der für die Videoübertragung erforderlichen Bandbreite beträgt. Der Bandbreitenbedarf steigt auch proportional mit der Zunahme der Anzahl von Benutzergeräten gleichzeitig.
Die Übertragungsgeschwindigkeit wird mit verschiedenen Einheiten gemessen, aus Anwendersicht sind jedoch die Zeichen pro Sekunde (cps) das nützlichste Maß.
Beide Maßnahmen werden durch eine Vielzahl von Faktoren wie Übertragungsmedium, Übertragungsdauer, Übertragungsart usw. bestimmt.
Die Optionen bezüglich dieser Faktoren werden im Folgenden bewertet:
Übertragungsmedium:
Das Übertragungsmedium ist die physische Verbindung zwischen der sendenden und der empfangenden Ausrüstung. Die Medien umfassen Drähte, Koaxialkabel, Mikrowellen, Laser, Faseroptik und digitale Netzwerke.
a) Die Twisted-Pair-Drähte werden sehr häufig als Übertragungsmedien für analoge und digitale Signale verwendet und finden daher Anwendungen in Telefonsystemen (EPBX-Systemen). Es hat eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 10.000 Zeichen pro Sekunde. Dies ist weniger teuer und ein einfach zu verwendendes Medium. Mit zunehmender Entfernung zwischen Sender und Empfänger wird dieses Medium anfälliger für Interferenzen und Rauschen.
Ihre Verbindungen sind zerbrechlicher und daher schwer zu pflegen. Infolgedessen werden Twisted-Pair-Drähte hauptsächlich in Netzwerken verwendet, in denen Terminals ziemlich nahe beieinander liegen und / oder aus Kostengründen.
Mit den Fortschritten in der ISDN-Technologie (Integrated Services Digital Network) werden Twisted-Pair-Kabel auch für die Datenübertragung über große Entfernungen akzeptiert. ISDN ist im Wesentlichen ein digitaler Telefonanruf oder ein digitaler Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsdienst, der Sprache und Daten gleichzeitig über vorhandene Twisted-Pair-Telefonverkabelungssysteme überträgt.
Die Datenübertragungsgeschwindigkeit beträgt in diesem Fall bis zu 250.000 Zeichen pro Sekunde mit Datenkomprimierungsfunktion. ISDN eignet sich am besten für das Senden großer Dateien in regelmäßigen Abständen während des Tages und nicht über interaktive Verbindungen. ISDN-Dienste sind weit verbreitet in Gesundheits- und Finanzdienstleistungsunternehmen, die eine Massenübertragung von Daten in Chargen erfordern würden.
b) Koaxialkabel bestehen aus leitfähigen Zylindern mit einem Draht in der Mitte. Diese Kabel werden zur Übertragung von digitalen und analogen Signalen verwendet. Sie sind schneller (Übertragungsgeschwindigkeit bis zu 1 Million Zeichen pro Sekunde) als verdrillte Doppelleitungen in Übertragungsgeschwindigkeit. Sie sind außerdem aufgrund ihrer abgeschirmten und konzentrischen Konstruktion weniger anfällig für Rauschen und Störungen. Sie sind einfach zu installieren und zu warten. Sie sind jedoch etwas teurer als Twisted-Pair-Drähte.
c) Lichtleitfaserkabel bestehen aus dünnen Filamenten aus Glas oder Kunststoff, die optische Strahlen mit einer Geschwindigkeit leiten können, die näher an der des Lichts liegt. Glasfaserkabel benötigen weniger Platz für gleichwertige Übertragungsmöglichkeiten, da sie recht dünn sind.
Sie haben einen weiteren Vorteil als Kommunikationsmedium; Sie sind von externen elektromagnetischen Feldern isoliert. Sie unterstützen gleichzeitig Sprache, Video und Daten aufgrund der hohen Bandbreite und der höheren Übertragungsgeschwindigkeit (bis zu 5 Millionen Zeichen pro Sekunde) bei minimalem Signalverlust.
Sie finden Anwendungen in Langstreckenträgern, U-Bahnstämmen, im ländlichen Austausch und in lokalen Netzwerken. Sie sind jedoch teuer und erfordern eine geschickte Installation und Wartung.
d) Die Mikrowellenübertragung verwendet eine Hochfrequenz-Radiofrequenz und erfordert eine spezielle Ausrüstung für das Senden und Empfangen (typische Mikrowellen-Parabolantenne). Diese Systeme übertragen Daten auf einem "Sichtlinienpfad" unter Verwendung von Antennen an einem Relaisturm, die hoch genug sind, um über die dazwischenliegenden Hindernisse senden zu können.
Mit der steigenden Nachfrage nach Mikrowellenübertragung besteht die Möglichkeit, dass Frequenzen überfüllt werden, was zu Überlappungen und Interferenzen führt. Daher sind die Zuordnungen von Frequenzbändern streng geregelt. Die üblicherweise für eine solche Übertragung verwendeten Frequenzen liegen im Bereich von 2 bis 40 GHz.
e) Das Satellitenkommunikationssystem, das den VSAT-Kommunikationssatelliten verwendet, ist eine Mikrowellen-Relaisstation, die in stationären Bahnen von ungefähr 35784 km positioniert ist. über dem Äquator. Ein Kommunikationssatellit betreibt eine Anzahl von Frequenzbändern, die Transponder genannt werden.
Ein typischer Transponder hat eine Bandbreite von 36 bis 76 MHz. Es kann eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung oder eine Rundfunkverbindung zu Empfängern bereitstellen. Ein schematisches Diagramm eines Satellitenkommunikationssystems ist in Abbildung 11.3 dargestellt.
Die VSAT-Knoten (Very Small Aperture Terminal) werden mithilfe einer Antenne, die am Geo-Stationery-Satelliten befestigt ist, miteinander vernetzt, wie oben gezeigt. Die Antenne fungiert als Repeater, und die Master-Bodenstation verstärkt das Signal und zeichnet auch den Datenfluss auf.
Da sich die Satelliten in großer Höhe befinden, sind die Interferenzen mit den atmosphärischen Bedingungen völlig ausgeschlossen. Zwei Satelliten, die nahe beieinander liegen und das gleiche Frequenzband verwenden, können sich jedoch gegenseitig stören.
Daher ist die Anzahl der Satelliten, die nahe beieinander positioniert werden können, begrenzt. Bei relativ geringem Verkehrsaufkommen punkten Satelliten bei der Kommunikation über Glasfaserkabel. Es hat auch den Vorteil, dass es eine Sendeeinrichtung gibt, die bei optischen Fasern nicht vorhanden ist.
Diese Technologie findet ihre Anwendung in Unternehmen, die ihre geografisch verstreuten Büros, Lagerhäuser, Händler, Händler usw. miteinander verbinden möchten. Diese Technologie ist in Banken und Finanzdienstleistern, in der Vertriebsbranche, in der Automobilindustrie, in der Tourismusbranche, in der Fertigung von mehreren Standorten sehr beliebt Regierung.
Es gibt zwei Möglichkeiten, ein VSAT-Netzwerk einzurichten:
Privates Netzwerk:
In Indien haben nur eine Handvoll großer Unternehmen die Lizenz, ein privates Netzwerk aufzubauen. Die National Stock Exchange verfügt über eine der größten VSAT-basierten Börsen der Welt und möglicherweise das größte private VSAT-Netzwerk mit über 2000 bereits installierten VSATs mit einem Hub in Mumbai.
Dieses Netzwerk ermöglicht es den Brokern, Aufträge zu platzieren, Online-Marktinformationen einzusehen und Transaktionen direkt von ihren Büros in verschiedenen Städten aus auszuführen. Die Netzwerkverfügbarkeit beträgt 99, 7% und die einheitliche Antwortzeit für Broker mit einem Fehlerfaktor von 1: 10 Millionen Bit liegt unter 1, 5 Sekunden.
Shared Hub Services:
Eine Reihe von Kommunikationsunternehmen bietet Dienste an, um den Hub mit anderen zu teilen. Unternehmen, die eine begrenzte Anzahl von VSAT-Standorten benötigen, können durch die Einstellung von Diensten solcher Diensteanbieter anfängliche Investitions- und Betriebskosten einsparen.
f) Laser bieten ein großes Potenzial für die Datenübertragung, ohne die überfüllten Frequenzen zu belasten. Die Probleme wie die Verwendung der optischen Frequenz und die Notwendigkeit eines Sichtlinienpfads machen die Laserkommunikation jedoch nur für Kurzstreckenverbindungen geeignet.
Obwohl jedes Übertragungsmedium aufgrund seiner Vorteile und Einschränkungen seine eigenen Anwendungsbereiche hat, muss ein typisches Datenkommunikationssystem eine geeignete Mischung verschiedener Medientypen verwenden.
Datenübertragungstechniken:
Jede erfolgreiche Übertragung von Informationen zwischen zwei Geräten erfordert neben dem Übertragungsmedium und den Geräten einige wenige Mechanismen. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Computer im Allgemeinen digitale Signale erzeugt und somit eine Kommunikation zwischen zwei Computern ohne Änderung des Signals stattfinden kann.
Die Kommunikationskanäle, die ohnehin vorhandenen Kommunikationswege, wurden hauptsächlich für das Senden von analogen Signalen konzipiert. Zum Glück müssen digitale Informationen nicht nur mit Hilfe digitaler Signale übertragen werden.
Analog können analoge Informationen auch übertragen werden, nachdem sie in ein digitales Signal umgewandelt wurden. Da digitale Impulse nicht effektiv über Telefonleitungen übertragen werden können, die zur Übertragung von Sprache ausgelegt sind, werden digitale Informationen, die über Telefonleitungen übertragen werden sollen, in analogen Signalen (moduliert) dargestellt, die in die Telefonleitungen eingefügt werden.
Auf der Empfängerseite wird das analoge Signal in ein digitales Signal umgewandelt (demoduliert), damit der empfangende Computer das Signal annehmen kann. Das für das Modulieren und Demodulieren verantwortliche Gerät wird als "Modem" bezeichnet.
Es gibt verschiedene Arten von Modems auf dem Markt, die unterschiedliche Funktionen in Bezug auf Geschwindigkeit und Konnektivität bieten. Die beliebte Geschwindigkeit beträgt 56000 Bit / s, obwohl heute auch schnellere Modems verfügbar sind. Schnellere Modems sind teuer in der Installation, reduzieren jedoch die Übertragungskosten, indem sie die Übertragungszeit reduzieren. Die Gesamtübertragungszeit hängt jedoch auch von der Geschwindigkeit des Übertragungsmediums ab.
Übertragungsarten:
Simplex- und Duplex-Kanäle:
Analoge Signale können durch Simplex-Kanäle gesendet werden, durch die Daten nur in eine Richtung fließen können. Ein an einen solchen Kanal angeschlossenes Terminal ist entweder nur ein Sende- oder ein Empfangsgerät, und solche Terminals werden selten verwendet.
Die Halbduplex-Übertragungskanäle ermöglichen alternativ Übertragungen in beide Richtungen. Vollduplexleitungen sind jedoch schneller, da sie gleichzeitig Signale senden und empfangen, da bei Halbduplexkanälen jedes Mal, wenn die Übertragungsrichtung geändert wird, Verzögerungen auftreten.
Asynchrone und synchrone Übertragung:
Beim Empfang von Daten wird das eingehende Signal einmal pro Bitzeit abgetastet, um seinen Binärwert zu bestimmen. Zu diesem Zweck muss die Empfangseinrichtung die Ankunftszeit und Dauer jedes empfangenen Bits kennen, und es müssen Schritte unternommen werden, um den Sender und den Empfänger zu synchronisieren.
Es gibt zwei grundlegende Ansätze, um die gewünschte Synchronisation zu erreichen - asynchrone und synchrone Übertragung. Bei der asynchronen Übertragung werden für jedes Zeichen Start- und Stoppelemente verwendet. Das empfangende Gerät stellt seinen Zeitmechanismus ein, wenn es auf die Startsignale trifft.
Der grundlegende Vorteil der asynchronen Übertragung ist, dass sie einfach und kostengünstig ist. Zusätzliche Start- und Stoppsignale erhöhen jedoch die Größe der zu übertragenden Daten. Bei der synchronen Übertragung wird dagegen ein stetiger Datenstrom ohne Start- und Stop-Signal gesendet. Jeder Signalblock kann viele Zeichen haben.
Um jedoch einen Unterschied im Zeitablauf zwischen Empfänger und Sender zu vermeiden, müssen die Uhren jedes Geräts synchronisiert werden. Bei großen Datenmengen ist die synchrone Übertragung besser, da keine zusätzlichen Start- und Stoppsignale erforderlich sind, die das Übertragungsvolumen im Allgemeinen um etwa 20% erhöhen. Eine solche Übertragung erfordert jedoch Datenübertragungssteuerungsprozeduren und somit höhere Hardwarekosten.
