Suuri öljyn ja kaasun tietosanakirja. Tietoja tiedonsiirrosta verkoissa

Mitä tahansa signaalia voidaan pitää ajan funktiona tai taajuuden funktiona. Ensimmäisessä tapauksessa tämä toiminto näyttää, miten signaaliparametrit muuttuvat, esimerkiksi jännite tai virta. Jos tämä toiminto on jatkuva, puhu sitten jatkuva  signaali. Jos tällä toiminnolla on erillinen muoto, he puhuvat erillinen  signaali.

Funktion taajuuden esitys perustuu siihen, että mikä tahansa toiminto voidaan esittää Fourier-sarjana.

(1),
   jossa - taajuus , an, miljardi -amplitudi n: nnen  harmoniset.

Kanavan ominaisuutta, joka määrittää taajuusspektrin, jota kanava muodostava fyysinen väliaine, josta viestintälinja on muodostettu, kulkee ilman merkittävää signaalinvoiman vähenemistä, kutsutaan kaistanleveys.

Suurinta nopeutta, josta kanava pystyy lähettämään dataa, kutsutaan kanavan kaistanleveys tai bittinopeus.

Vuonna 1924 Nyquist löysi kaistanleveyden ja kanavan kaistanleveyden välisen suhteen.

Nyquist-lause

missä on suurin lähetysnopeus H -kanavan kaistanleveys, ilmaistuna Hz: nä, M- lähetyksen aikana käytettyjen signaalitasojen määrä. Tästä kaavasta voidaan nähdä esimerkiksi, että kanava, jonka kaistanleveys on 3 kHz, ei voi lähettää kahden tason signaaleja nopeammin kuin 6000 bps.

Tämä lause osoittaa myös, että esimerkiksi on turha skannata viivaa useammin kuin kaksinkertaistaa kaistanleveys. Itse asiassa kaikki tämän yläpuolella olevat taajuudet puuttuvat signaalista, ja näin ollen kaikki signaalin uudelleen käynnistämiseen tarvittavat tiedot kerätään tällaisen skannauksen aikana.

Nyquist-lause ei kuitenkaan ota huomioon kanavassa esiintyvää kohinaa, joka mitataan hyötysignaalin tehon ja kohinan tehon suhde: S / N. Tämä arvo mitataan desibeleinä: 10log10 (S / N) dB. Esimerkiksi jos suhde S / Non 10 ja sitten puhutaan melua 10 dB  jos suhde on 100, sitten - 20 dB.

Jos kanava on kohina, on Shannonin teoria, jonka mukaan suurin mahdollinen tiedonsiirtonopeus kanavalla, jossa on kohinaa, on:
H log2 (1 + S / N)bps missä S / N -signaalin ja kohinan välinen suhde kanavassa.

Tässä signaalin tasojen määrä ei ole tärkeä. Tämä kaava asettaa teoreettisen rajan, joka saavutetaan harvoin käytännössä. Esimerkiksi kanava, jonka kaistanleveys on 3000 Hz ja melutaso 30 dB (nämä ovat puhelinlinjan ominaisuuksia), eivät voi lähettää dataa nopeammin kuin nopeudella 30 000 bps.

Pääsymenetelmät ja niiden luokittelu

Käyttömenetelmä(accessmethod) Onko joukko sääntöjä, jotka säätelevät lähetysvälineen käytön (”ilon”) vastaanottomenetelmää. Pääsymenetelmä määrittää, miten solmut pystyvät siirtämään dataa.
   Seuraavat pääsymenetelmät luokitellaan:

1. valikoivia menetelmiä
2. kiistanalaiset menetelmät (satunnaiset käyttömenetelmät)
3. aikapohjaiset menetelmät
4. rengasmenetelmät.

Kaikki käyttömenetelmät, lukuun ottamatta väitettä, muodostavat joukon deterministisiä käyttömenetelmiä. Käytettäessä valikoivia menetelmiäjotta solmu voi lähettää tietoja, sen on hankittava lupa. Menetelmää kutsutaan kyselyllä(äänestys) jos käyttöoikeudet siirretään vuorotellen kaikkiin solmuihin erikoisverkolaitteiden avulla. Menetelmää kutsutaan merkkisiirto(merkki kulkee) jos jokainen solmu siirron päätyttyä siirtää päätöslauselman seuraavaan.

menetelmät satunnainen pääsy(satunnaiset käyttömenetelmät) perustuvat solmujen "kilpailuun" pääsyn saamiseksi lähetysvälineeseen. Satunnainen pääsy voidaan toteuttaa eri tavoin: perus-asynkroninen, kellon synkronointi kehyslähetyshetkellä, kanavan kuuntelu ennen lähettämistä (“kuunnella ennen puhumista”), kanavan kuuntelu lähetyksen aikana (“kuuntele puhuessasi”). Voidaan käyttää samanaikaisesti useilla tavoilla luettelosta.
   Menetelmät, jotka perustuvat varausaikapienennetään aikavälien (aikavälien) allokointiin, jotka jaetaan solmujen kesken. Solmu saa käytettävissään olevan kanavan sille osoitettujen aikavälien koko keston ajan. On olemassa erilaisia ​​menetelmiä, joissa otetaan huomioon prioriteetit - korkeampien prioriteettien solmut saavat enemmän aikavälejä.
Sormusmenetelmätkäytetään LVM: ssä, jossa on rengas topologia. Rengasrekisterin lisäysmenetelmä on kytketty rinnakkain yhden tai useamman puskurirekisterin renkaan kanssa. Tiedonsiirto kirjoitetaan rekisteriin, jonka jälkeen solmu odottaa rajakerrosta. Sitten rekisterin sisältö lähetetään kanavalle. Jos kehys saapuu lähetyksen aikana, se tallennetaan puskuriin ja lähetetään sen tietojen jälkeen.

On olemassa asiakaspalvelin  ja peer-to-peer -menetelmät  pääsy.

Asiakas-palvelimen käyttömenetelmät  anna verkon olla keskusyksikkö, joka ohjaa kaikkia muita. Tällaiset menetelmät jakautuvat kahteen ryhmään: tutkimuksella ja ilman tutkimusta.

Niistä pääsymenetelmät kyselylläuseimmin käytetty ”pysäytys- ja odotusäänestys” ja ”jatkuva automaattinen toistopyyntö” (ARQ). Joka tapauksessa ensisijainen solmu siirtää peräkkäin luvan solmuille siirtää dataa. Jos solmussa on dataa lähetettäväksi, se lähettää sen lähetysvälineelle, jos se ei, se joko lähettää lyhyen datapaketin, jolla on "ei tietoja", tai yksinkertaisesti ei lähetä mitään.

Käytettäessä vertaisarviointimenetelmät  kaikki solmut ovat yhtä suuret. Multipleksoitu aikajako-lähetys on yksinkertaisin peer-to-peer -järjestelmä ilman prioriteetteja, joka käyttää solmujen kiinteää aikataulua. Kullekin solmulle on varattu aikaväli, jonka aikana solmu voi lähettää dataa, ja välit jaetaan tasan kaikkien solmujen kesken.

Analogiset datakanavat.

alapuolella tiedonsiirtokanava  (Tehokkuus) ymmärretään siirtovälineen (signaalin etenemisväliaineen) ja kanavan rajapintojen välisen tiedonsiirron teknisten välineiden joukoksi. Riippuen tiedon muodosta, joka voi lähettää kanavan, ne erottavat toisistaan analoginenja digitaalinenkanavat.

Analogisessa kanavassa tulossa (ja vastaavasti lähdössä) on jatkuva signaali, jonka yksi tai toinen ominaisuus (esimerkiksi amplitudi tai taajuus) kuljettaa lähetettyä informaatiota. Digitaalinen kanava  hyväksyy ja antaa tietoja digitaalisessa (diskreetti, impulssi) muodossa.

tiivistelmä: Luokitukset ja tärkeimmät modeemityypit.

modeemit

modeemi  - on signaalimuunnin, joka on väliyhteys tietokoneen ja liitäntäjohdon välillä. Modeemin nimi tulee kahdesta sanasta: "Modulaattori" ja "Demodulaattori". Modulaattorina modeemi muuntaa tietokonejärjestelmissä käytetyt digitaaliset DC-pulssisignaalit analogisiksi signaaleiksi, jotka sisältävät saman informaation. Tätä prosessia kutsutaan modulaatio.

Modulaattori moduloi kantoaaltosignaalia, eli muuttaa sen ominaisuuksia tulotietosignaalin muutosten mukaisesti, demodulaattori suorittaa käänteisen prosessin.

modulaatio  digitaalisten tietojen koodaavien analogisten signaalien generointi.

demodulaatio on käänteinen prosessi. Jos tarkastellaan muodostettua signaalia toiselta puolelta, modeemi, kuten modulaattori, vastaanottaa analogisia signaaleja ja muuntaa ne aluksi digitaaliseksi muodoksi, joka sisältää lähetetyn informaation.

Luokittelumodeemit.

• tyypin mukaan
  • analoginen  - yleisin modeemi tavallisissa puhelinverkkoyhteyksissä
  • ISDN  - modeemit digitaalisille puhelinlinjoille
  • DSL  - käytetään järjestämään omia (ei-kytkettyjä) linjoja tavallisella puhelinverkolla. Ne eroavat kytketyistä modeemeista signaalikoodauksella. Yleensä puhelinlinjaa voidaan käyttää tavalliseen tapaan samanaikaisesti tietojenvaihdon kanssa.
  • kaapeli  - käytetään tietojen vaihtamiseen erikoistuneiden kaapeleiden kautta - esimerkiksi kaapelin kautta kollektiivinen televisio  protokollalla DOCSIS.
  • radio
  • satelliitti
  • PLC  - käyttää tiedonsiirron tekniikkaa langallisen kotitalouksien sähköverkon avulla.
• käytetyn kanavan tyypin mukaan
  • modeemiyhteydet  - yleisin puhelinverkkoyhteys.
  • kiinteän verkon modeemit  - käytetään erillisillä linjoilla.
  • yhdistetty  - yhdistämällä kahden edellisen ominaisuus.
• tiedonsiirtonopeus
  • alhainen nopeus  modeemit (jopa 1200 bps) - modeemien “ensimmäinen aalto”
  • keskinopeudella  (1200 - 14400 bps) - ennen vuotta 1991 tuotetut modeemit.
  • suuri nopeus  (\u003e 14400 bps) - nykyaikaiset modeemit (lukuun ottamatta erikoistuneita modeemeja, jotka eivät vaadi suuria tiedonsiirtonopeuksia ja jotka voidaan jättää huomiotta tämän lähetyksen laadun hyväksi).
• hakemuksen mukaan
  • tiedonsiirtoa varten
  • faksimodeemit (yleensä integroitu faksilaitteisiin tai yksittäisiin laitteisiin, jotka tarjoavat faksiviestien vastaanoton ja lähettämisen nopeuksilla jopa 14400 bps)
  • yhdistetyt modeemit (useimmat arjen modemit).
• suorituskyvyn mukaan
  • sisäinen  - levy asetetaan tietokoneen emolevyn korttipaikkaan. Sisäisten modeemien virtaliitäntä ja yhteys tietokoneeseen tapahtuu suoraan väylän kautta. Tämä toisaalta säästää liitäntäjohtimiin ja toisaalta johtaa tietokoneen hidastumiseen, koska sisäinen modeemi  luo lisäkuormitusta keskusprosessorille.
  • ulkoinen - erillinen laite, joka on kytketty verkkoon ja jossa on liittimet puhelinlinjan ja puhelimen kytkemiseksi, joka on kytketty johdolla tietokoneeseen. Modeemin etupaneelissa LED-merkkivalot näyttävät sen tilan. Sisäinen modeemi  Se ei salli sen tilan seurantaa, joka toteutetaan kätevästi ulkoisen modeemin etupaneelissa olevien LED-indikaattorien avulla, ja emulointiohjelmat kuluttavat joitakin CPU-resursseja, joita sisäinen modeemi käyttää jo runsaasti (noin 10%), mikä ei tapahdu, kun ulkoinen modeemi toimii. Kun sisäinen modeemi katkeaa, sitä ei voi käynnistää uudelleen erikseen - sinun täytyy käyttää koko tietokoneen käynnistämistä uudelleen.
• lisätoimintojen toteuttamisesta
  • älykkäät modeemit  yleisesti ottaen moderneja modemityyppejä, joilla on kyky hallita niiden toimintaa ja asettaa kokoonpanot (esim. lähetysnopeus, toimintatila, synkronointityyppi, virheiden suojausprotokolla jne.).
  • äänimodeemit  voit lähettää dataa ja ääntä samanaikaisesti. Yleensä käyttäjämallit käyttävät äänen ja datavirtojen analogisen lähetyksen menetelmää, joka on erotettu taajuuksilla ASVD (analoginen samanaikainen ääni / data).
• valvonnan avulla
  • laitteisto
  • ohjelmisto Kaikki signaalin koodauksen, virheiden tarkistuksen ja protokollanhallinnan toiminnot toteutetaan ohjelmiston avulla ja ne suoritetaan tietokoneen keskusprosessorissa. Tässä tapauksessa modeemi on analoginen piiri ja muuntimet: ADC, DAC, liitäntäohjain (kuten USB).

Tärkein ero ohjelmistomodeemin ja laitteiston välillä on, että osa sen toiminnoista toteutetaan tietokoneen keskusprosessorilla ja ohjelmistolla. Usein vain koodekki jää modemista (lyhyt koodekki), ja kaikki muut toiminnot suorittaa kuljettaja käyttäen henkilökohtaisen tietokoneen resursseja.

Luonnollisesti normaalin toiminnan osalta modemien parissa työskentelemisen on suoritettava modulaatio / demodulaatiotoiminta samalla tavalla, muuten niiden välityksellä lähetetty tieto vääristyy peruuttamattomasti.

Kantoaaltotaajuus. Sen ytimessä modulaatioprosessi on yhden signaalin superposition toiselle. Modeemi, modulaattorina, alkaa toimia, muodostaen vakion signaalin, jota kutsutaan kantoaaltotaajuuskoska sitä käytetään tietojen siirtämiseen. Useimmissa järjestelmissä kantoaaltotaajuus on vakaa signaali, jolla on vakio amplitudi, vaihe ja taajuus.

Tietosignaali. Sitä kutsutaan signaaliksi, joka on sähköisesti sekoitettu kantoaaltotaajuuteen, joka simuloi sitä jonkin lain mukaan tiedotus. Tietosignaalin muuttaminen johtaa kantoaallon ja lähtösignaalin muutokseen.

Modulaatiota. Periaatteessa elektroniset piirit voidaan virittää käsittelemään yhtä kantoaaltotaajuutta ja heijastamaan kaikkia muita, kerrotut moduloidut signaalit voidaan lähettää yhden viestintäkanavan kautta. Lisäksi modulointi mahdollistaa digitaalisen informaation välit- tömän virran muodossa sellaisten välineiden kuten puhelinjärjestelmien avulla, jotka eivät pysty käsittelemään tasavirta- signaaleja.

Demodulaattoreissa kantoaaltotaajuus erotetaan ja koodattu tieto esitetään sen alkuperäisessä muodossa.

Sarjatietojen siirto tarkoittaa, että data lähetetään yhden rivin kautta. Tällöin datatavun bitit lähetetään vuorotellen käyttäen yhtä johtoa. Synkronointia edeltää yleensä ryhmä bittejä erityinen käynnistysbitti, jota seuraa bittiryhmä, jota seuraa pariteettibitti ja yksi tai kaksi pysäytysbittiä. Joskus pariteettibitti saattaa puuttua.

Tiedonsiirtomuodot määrittävät pariteetti-, aloitus- ja pysäytysbittien käytön. On selvää, että lähettimen ja vastaanottimen on käytettävä samaa datamuotoa, muuten vaihto ei ole mahdollista. Tiedonsiirtonopeuden tulisi olla sama lähettimelle ja vastaanottimelle.

Tiedonsiirtonopeus mitataan tavallisesti baudilla (säh- kölaitteen Emile Baudot - E. Bodotin ranskalaisen keksijän nimellä) tai lähetettyjen bittien lukumäärässä sekunnissa. Tällöin otetaan huomioon sekä käynnistys- / pysäytysbitit että pariteettibitti. ”Baud” ja “bps” -arvot eivät aina vastaa toisiaan.

Kaikkiin niiden kautta kulkeviin viestintäkanaviin ja signaaleihin on tunnusomaista kaistanleveys. Tämä ominaisuus määrittää taajuusalueen, jonka kanava voi lähettää tai joka voi olla läsnä signaalissa.

Äänitaajuuden analogisille kanaville on tunnusomaista se, että niiden kautta lähetetyn signaalin spektri on rajoitettu alueelle 300 - 3400 Hz. Tiedonsiirtonopeus ei voi ylittää tämän spektrin leveyttä, so. 3100 baudia

Kanavan kautta kulkevalle sähköiselle signaalille on tunnusomaista kolme parametria: amplituditaajuus  ja vaihe. Näiden parametrien muuttaminen on prosessin fyysinen olemus. modulaatio.  Kukin informaatioelementti vastaa kiinteää ajanjaksoa, jolloin sähköisellä signaalilla on tiettyjä arvoja sen parametreista, jotka kuvaavat tämän informaatioelementin arvoa. Tätä aikaa kutsutaan baudin aikaväli. Jos koodattu elementti vastaa yhtä informaatiobittiä (se voi ottaa arvoja 0 ja 1), niin modulointinopeus (lineaarinen tai baud) on yhtä suuri kuin informaatio, so. 1 baud = 1 bitti / s. Kuitenkin koodattu elementti voi vastata esimerkiksi kahteen informaation bittiin. Tällöin informaation nopeus voi ottaa joukon arvoja 00, 01, 10 ja 11. Yleisessä tapauksessa, kun n bittiä koodataan siirtovälillä, informaation nopeus ylittää siirtonopeuden n kertaa.

Tietojen yhteenveto nähdään tiedonsiirron kiihdytyksen mittana. Kun lähetät dataa, se käsitellään modeemin ohjelmalla ja tiivistetään. Tämä yhdistää päällekkäiset tiedot, ts. ohjelma vähentää esimerkiksi BBBB: n merkkijonoa WWW: ksi 6 xB: ksi. Tilastollisesti keskimäärin tämä pienentää lähetettyjen tietojen määrää puoleen.

duplex  - kuvaa viestintäkanavan kykyä lähettää samanaikaisesti kahta signaalia, joilla on vastakkaiset suunnat. Näillä kahdella kanavalla täysdupleksimodeemi voi lähettää ja vastaanottaa tietoja samanaikaisesti. Tätä varten käytetään kahta kantoaaltotaajuutta, joiden avulla voit vastaanottaa ja lähettää samanaikaisesti tietoja. Kaksi kantoaalloa puolittaa käytettävissä olevan kaistanleveyden.

Puoli kaksipuolinen. Vaihtoehto edelliseen tilaan on puoliksi dupleksi. Tässä tapauksessa käytetään vain yhtä signaalia, ja modeemi on viritettävä vuorotellen vastaanottamaan ja lähettämään signaaleja keskustelun kaksisuuntaisen järjestämisen järjestämiseksi.

kaiku. Modeemi lähettää merkin puhelinlinjaan, ja etämodeemi palauttaa saman merkin ensimmäiselle, joka sitten näytetään ja vahvistaa, että merkki lähetettiin oikein.

Turvavyöhyke. Duplex-tilassa bändi ei ole vain jaettu kahteen. Kaksi kanavaa on erotettu suojakaistalla. Tämä kaista edustaa käyttämättömiä taajuuksia, eristää kanavia ja suojaa niitä päällekkäisiltä yksittäisiltä kantotaajuuksilta.

Modulaatiomenetelmät. Eri modeemit käyttävät erilaisia ​​signaalimodulaatiotekniikoita. Kaikki ne perustuvat kantoaallon ominaisuuksiin, joita voidaan muuttaa koodaamaan tietoja.

Käytetään kolmea perusaalto-ominaisuutta.: amplitudi, taajuus ja vaihe.

Amplitudimodulaatio. amplitudi  - Tämä on signaalin voimakkuus tai puhelinkaapelin kautta lähetetyn äänen voimakkuus. Tämän ominaisuuden muutosta lähetettyä informaatiota koodattaessa kutsutaan amplitudimodulaatioksi. Yksi tapa, jolla digitaalinen informaatio voidaan koodata amplitudimodulaatiossa, on kahden amplitudiarvon suhde digitaalisen informaation mukaisesti. Digitaalista informaatiota voidaan siis koodata asettamalla maksimiteho ja nolla-teho. Tämä puhelinsignaalin ominaisuus on helpoin vaihtaa. Molemmat siirtymät voidaan kuitenkin peittää melulla, joten amplitudimodulaatiota ei käytetä modeemeissa.

Vaihemodulaatio. Voit koodata tietoja kantoaaltotaajuudella käyttämällä sen vaihetta. Moduloimaton taajuus sisältää sarjan identtisiä aaltoja, jotka seuraavat toisiaan yhdessä vaiheessa. Jos esimerkiksi yksi aalto viivästyy sen pituudesta, se on täsmälleen seuraavan vieressä. Joidenkin aaltojen viive muuttamatta niiden amplitudeja tai taajuuksia aiheuttaa muutoksen, jota kutsutaan vaihesiirrolle. Aallon asettaminen siirtää sen ajoissa edelliseen. Täten informaatio voidaan koodata vaihesiirrolla. Yksikkö koodataan yhdellä sen sijainnista ja nolla toisella. Vaikka tätä modulaatiomenetelmää käytetään useammin viestintämodeemeissa, sitä käytetään yhdessä muiden tekniikoiden kanssa.

Taajuusmodulaatio. Digitaalinen signaali  Voit myös koodata muuttamalla taajuutta, esimerkiksi suuri arvo voidaan koodata suurella taajuudella ja pieni amplitudi pienemmällä taajuudella. Tätä tekniikkaa kutsutaan taajuusmodulaatioksi ja sitä käytetään yleisesti yleisradiotoiminnassa. Useimmissa tapauksissa taajuusmodulaatiolla eri taajuudet vastaavat digitaalista nollaa ja yhtä.

Virheenkorjaus. Nopeat modeemit ovat erittäin herkkiä melulle. Kyky korjata satunnaisia ​​virheitä, kun vastaanotat ja siirrät tiedostoja. Tällä hetkellä käytettyjä ja aikaisempia virheenkorjausprotokollia käytetään yleensä yhdessä tietojen pakkausmenetelmän kanssa. Samanaikaisesti virheen korjauksen kanssa fallback  -metodi (virheen neutralisointimenetelmä), joka on upotettu joihinkin protokolliin (V.42, MNP -4). Heti kun virheiden määrä ylittää suurimman sallitun arvon, modeemit siirtyvät yhdessä pienempään lähetysnopeuteen.

Luennot - Tietojenkäsittelytiede ja ohjelmointi - Tietojenkäsittelytieteen ja ohjelmoinnin luennot

6.1. VIESTINTÄYMPÄRISTÖ JA TIEDONSIIRTO

TIETOJEN VERKKOJEN TARKOITUS JA LUOKITUS

Nykyaikainen tuotanto edellyttää suurta nopeutta tietojenkäsittelyä, käteviä tallennus- ja lähetysmuotoja. On myös välttämätöntä saada dynaamisia tapoja saada tietoa, tapoja hakea tietoja tietyin aikavälein; toteuttaa monimutkainen matemaattinen ja looginen tietojenkäsittely. Suuryritysten johtaminen ja maan talouden hallinta edellyttävät melko suurten ryhmien osallistumista tähän prosessiin. Tällaiset ryhmät voivat sijaita eri puolilla kaupunkia eri puolilla maata ja jopa eri maissa. Taloudellisen strategian toteuttamista varmistavien hallintotehtävien ratkaisemiseksi tiedonvaihdon nopeus ja helppokäyttöisyys sekä mahdollisuus tehdä tiivistä vuorovaikutusta kaikkien johdon päätösten kehittämiseen osallistuvien kanssa ovat tärkeitä ja merkityksellisiä.

Tietokoneiden keskitettyä käyttöä tietojenkäsittelyn aikakaudella tietokoneiden käyttäjät halusivat hankkia tietokoneita, joille lähes kaikki niiden tehtävien luokat voitaisiin ratkaista. Ratkaistavien tehtävien monimutkaisuus on kuitenkin kääntäen verrannollinen niiden lukumäärään, ja tämä johti tietokoneen laskentatehon tehottomaan käyttöön huomattavilla materiaalikustannuksilla. On mahdotonta ottaa huomioon se tosiasia, että tietokonevarojen saatavuus oli vaikeaa johtuen nykyisestä politiikasta, jonka mukaan tietojenkäsittelylaitokset on keskitetty yhteen paikkaan.

periaate keskitettytietojenkäsittely (kuvio 6.1) ei täyttänyt käsittelyprosessin luotettavuutta koskevia korkeita vaatimuksia, estänyt järjestelmien kehittämistä eikä voinut tarjota tarvittavia aikaparametreja interaktiivisen tiedonkäsittelyyn monikäyttötilassa. Keskitietokoneen lyhytaikainen epäonnistuminen aiheutti kohtalokkaita seurauksia koko järjestelmälle, koska oli välttämätöntä kopioida keskustietokoneen toiminnot, mikä lisäsi merkittävästi tietojenkäsittelyjärjestelmien luomisen ja käytön kustannuksia.

Kuva 6.1. Keskeinen tietojenkäsittelyjärjestelmä

Kuva 6.2. Hajautettu tietojenkäsittelyjärjestelmä

Pienet tietokoneet, mikrotietokoneet ja lopulta henkilökohtaiset tietokoneet vaativat uutta lähestymistapaa tietojenkäsittelyjärjestelmien organisointiin ja uusien tietotekniikan luomiseen. Yksittäisten tietokoneiden käytöstä keskitetyssä tietojenkäsittelyjärjestelmässä oli loogisesti perusteltu vaatimus levittäätietojen käsittely (kuva 6.2).

Hajautettu käsittely - tietojenkäsittely, joka suoritetaan riippumattomilla, mutta yhteenliitetyllä tietokoneella, joka edustaa hajautettua järjestelmää.

Hajautetun tietojenkäsittelyn päivittäinen toteutus luotiin monikoneyhdistykset,jonka rakennetta kehitetään jollakin seuraavista aloista:

monikoneiden laskentakompleksit (MVK);

tietokoneverkot.

Monitietokonekompleksi - joukko tietokoneita, jotka on asennettu numeron avulla ja jotka on yhdistetty erityisten rajapintojen avulla ja jotka suorittavat yhdessä yhden tieto- ja laskentaprosessin.

Huom. alapuolella prosessitietty toimintasarja ohjelman ongelman ratkaisemiseksi ymmärretään.

Monitietokoneet voivat olla:

paikallinensamassa huoneessa olevien tietokoneiden asennuksen kanssa, ei tarvita
  erityisten laitteiden ja viestintäkanavien yhteenliittämiseen;

kauko,jos jotkin kompleksin tietokoneet on asennettu merkkiin
  etäisyyttä keskustietokoneesta ja tiedonsiirtoa varten
  viestintäkanavat.

Esimerkki 6.1.Mainframe-tyyppisiin tietokoneisiin, jotka tarjoavat eräkäsittelyä mini-tietokoneliitäntälaitteella yhdistetyt tiedot. Molemmat tietokoneetovat samassa konehuoneessa. Minitietokone tarjoaa valmistelua ja alustavaa tietojenkäsittelyä, jota käytetään edelleen keskusyksikön monimutkaisten tehtävien ratkaisemiseen. Tämä on paikallinen monikäyttöinen monimutkainen.

Esimerkki 6.2. Kolme tietokonetta yhdistetään monimutkaiseksi tehtävien jakamiseksi; käsittelyä varten. Yksi niistä suorittaa lähetystoimintoa ja jakaatehtävät riippuvat yhden toisen käsittelytietokoneen palveluksesta. Tämä on paikallinen monikäyttöinen monimutkainen.

Esimerkki 6.3. Tietokone, joka kerää tietyn alueen tietoja niiden alustava käsittely ja siirrot myöhempää käyttöä vartenrAL-tietokone puhelinkanavan kautta. Tämä on monikäyttöinen monimutkainen etäyhteys.

Tietokone (tietokone) verkko - joukko tietokoneita ja päätelaitteita, jotka on kytketty viestintäkanavien kautta yhteen järjestelmään, joka täyttää hajautetun tietojenkäsittelyn vaatimukset.

Huom. alapuolella järjestelmäymmärretty itsenäinen kokoelmayhdestä tai useammasta tietokoneesta, ohjelmistosta, oheislaitteista, päätelaitteista, tiedonsiirtolaitteista, fysikaalisista prosesseista jaoperaattorit, jotka pystyvät käsittelemään tietoa ja suorittamaan niitävuorovaikutusta muiden järjestelmien kanssa.

Tietokoneverkot ovat monikoneyhdistysten korkein muoto. Selvitämme tärkeimmät erot tietokoneverkon ja monikoneiden tietokonekompleksin välillä.

Ensimmäinen ero on ulottuvuus. Monikoneiden laskentakompleksin kokoonpano koostuu yleensä kahdesta, enintään kolmesta tietokoneesta, jotka sijaitsevat pääasiassa samassa huoneessa. Tietokoneverkko voi koostua kymmenistä ja jopa sadoista tietokoneista, jotka sijaitsevat etäisyydellä toisistaan ​​useista metreistä kymmeniin, satoihin ja jopa tuhansiin kilometreihin.

Toinen ero on toimintojen jakaminen tietokoneiden välillä. Jos monikoneiden monimutkaisessa tietojenkäsittely-, tiedonsiirto- ja järjestelmänhallintatoiminnot voidaan toteuttaa yhdessä tietokoneessa, tietokoneverkoissa nämä toiminnot jaetaan eri tietokoneiden kesken.

Kolmas ero on tarve ratkaista viestien reitityksen ongelma verkossa. Viesti verkossa olevasta tietokoneesta toiseen voidaan siirtää eri reittejä riippuen niiden tietoliikennekanavien tilasta, jotka yhdistävät tietokoneet toisiinsa.

Tietojenkäsittelylaitteiden, tietoliikennelaitteiden ja tiedonsiirtokanavien yhdistäminen yhdeksi kokonaisuudeksi asettaa erityisvaatimuksia kullekin monikoneyhdistyselementin elementille ja vaatii myös erityisen terminologian muodostamista.

Verkon tilaajat- kohteet, jotka tuottavat tai kuluttavat tietoa verkossa.

Tilaajatverkot voivat olla erillisiä tietokoneita, tietokonekomplekseja, päätelaitteita, teollisuusrobotteja, tietokoneen numeerisia ohjauslaitteita jne. Kaikki verkon tilaajat muodostavat yhteyden asemaan.

asema- laitteet, jotka suorittavat tietojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen liittyvät toiminnot.

Tilaajan ja aseman summa kutsutaan tilaajajärjestelmä.Tilaajien vuorovaikutuksen järjestäminen edellyttää fyysistä siirtovälinettä.

Fyysiset siirtoväliaineet - viestintälinjat tai -tilat, joissa sähköiset signaalit etenevät, ja tiedonsiirtolaitteet.

Fyysisen siirtovälineen perusteella rakennetaan viestintäverkkoonjoka tarjoaa tiedonsiirron tilaajajärjestelmien välillä.

Tämä lähestymistapa antaa meille mahdollisuuden tarkastella mitä tahansa tietokoneverkkoa tilaajajärjestelmien ja viestintäverkon joukoksi. Tietokoneverkon yleinen rakenne on esitetty kuvassa 6.3.

Kuva 6.3.Yleinen tietokoneverkkorakenne

Tietokoneverkkojen luokittelu

Tilaajajärjestelmien alueellisesta sijainnista riippuen tietoverkot voidaan jakaa kolmeen pääluokkaan:

maailmanlaajuiset verkot (WAN - Wide Area Network);

alueelliset verkot   (MAN - Metropolitan Area Network);

paikalliset verkot (LAN - lähiverkko).

maailmanlaajuinentietokoneverkko yhdistää eri maanosissa sijaitsevia tilaajia. Tällaisen verkon tilaajien vuorovaikutus voidaan toteuttaa puhelinlinjojen, radioviestinnän ja satelliittiviestintäjärjestelmien perusteella. Maailmanlaajuiset tietoverkot ratkaisevat ongelman yhdistää koko ihmiskunnan tietoresurssit ja järjestää pääsyn näihin resursseihin.

alueellinentietokoneverkko yhdistää tilaajat, jotka sijaitsevat huomattavan kaukana toisistaan. Se voi sisältää tilaajia suuressa kaupungissa, taloudellisella alueella, tietyssä maassa. Tyypillisesti alueellisen tietokoneverkon tilaajien välinen etäisyys on kymmeniä satoja kilometrejä.

paikallinentietokoneverkko yhdistää tilaajat, jotka sijaitsevat pienellä alueella. Tällä hetkellä ei ole selkeitä rajoituksia lähiverkon tilaajien alueelliseen leviämiseen. Yleensä tällainen verkko

sidottu tiettyyn paikkaan. Paikallisten tietokoneverkkojen luokka sisältää yksittäisten yritysten, yritysten, pankkien, toimistojen jne. Verkot. Tällaisen verkon pituus voi olla 2 - 2,5 km.

Globaalien, alueellisten ja paikallisten tietokoneverkkojen yhdistäminen mahdollistaa moniverkkohierarkioiden luomisen. Ne tarjoavat tehokkaita, kustannustehokkaita keinoja käsitellä valtavia tietopiirejä ja pääsyä rajoittamattomiin tietoresursseihin. Kuviossa 1 6.4 esittää yhtä tietokoneverkkojen mahdollisista hierarkioista. Paikalliset tietoverkot voidaan sisällyttää osaksi alueellista verkkoa, alueelliset verkot voidaan integroida globaaliin verkkoon, ja lopuksi globaalit verkot voivat muodostaa myös monimutkaisia ​​rakenteita.

Kuva 6.4. Tietokoneverkon hierarkia

Esimerkki 6.4.TietokoneverkkoInternet   on suosituin maailmanlaajuinen verkko. Se koostuu monista vapaasti yhdistetyistä verkoista. Kunkin verkon sisäänkäyntiInternet , on olemassa erityinen viestintärakenne ja tietty hallintokuri. sisälläInternet   tietyn käyttäjän eri verkkojen välisten yhteyksien rakenteella ja menetelmillä ei ole merkitystä.

Henkilökohtaiset tietokoneet, joista on tullut välttämätön osa mitä tahansa ohjausjärjestelmää, ovat johtaneet paikallisten tietokoneverkkojen luomiseen. Tämä puolestaan ​​vaati uusien tietotekniikan kehittämistä.

Henkilötietokoneiden käyttö eri tieteen, teknologian ja tuotannon aloilla on osoittanut, että tietotekniikan käyttöönoton suurin tehokkuus ei ole erillisten erillisten tietokoneiden vaan paikallisten tietoverkkojen tarjoama.

TIETOJEN SIIRTYMÄPROSESSIN OMINAISUUDET

Tiedonsiirtotavat

Minkä tahansa viestintäverkon tulisi sisältää seuraavat pääkomponentit: lähetin, viesti, lähetysväline, vastaanotin.

Lähetin on laite, joka on tietolähde.

Vastaanotin -  laite vastaanottaa tietoja.

Vastaanotin voi olla tietokone, pääte tai mikä tahansa digitaalinen laite.

Viesti- tietyn muotoisen digitaalisen datan
lähetystä varten

Tämä voi olla tietokantatiedosto, taulukko, kyselyn vastaus, teksti tai kuva.

Lähetystavat - fyysinen siirtoväline ja erityiset laitteet, jotka tarjoavat viestinsiirron.

Erilaisia ​​viestintäkanavia käytetään viestien lähettämiseen tietoverkoissa. Yleisimmät ovat omistetut puhelinkanavat ja erityiset kanavat digitaalisen tiedon lähettämiseksi. Käytetään myös radiokanavia ja satelliittikanavia.

Lähiverkot ovat tässä suhteessa erillään, missä niitä käytetään lähetysvälineenä. kierretty pari johdot, koaksiaalikaapeli ja valokaapeli.

Viestintäprosessin luonnehtimiseksi tietokoneverkossa viestintäkanavien kautta käytetään seuraavia käsitteitä: lähetystila, lähetyskoodi, synkronointityyppi.

Siirto-tilaSiirtotiloja on kolme: simplex, half duplex ja full duplex.

Yksinkertainen tila - tiedonsiirto vain yhteen suuntaan.

Esimerkki yksinkertaisesta lähetystavasta (kuvio 6.5) on järjestelmä, jossa anturien avulla kerätyt tiedot lähetetään käsittelyä varten tietokoneelle. Simplex-lähetystä ei käytännössä käytetä tietokoneverkoissa.

Puoli kaksipuolinen tila - vaihtoehtoinen tiedonsiirto, kun lähde ja vastaanotin vaihdetaan peräkkäin (kuva 6.6).

Elävä esimerkki työskentelystä puolisuuntaisessa kaksipuolisessa tilassa on partiolähetys, joka välittää tietoja keskukselle ja vastaanottaa ohjeita keskuksesta.

Kaksipuolinen tila - viestien samanaikainen lähettäminen ja vastaanottaminen.

Kaksipuolinen tila (kuva 6.7) on nopein toimintatapa, jonka avulla voit tehokkaasti käyttää suurten nopeuksien tietokoneiden laskentakykyä yhdessä tiedonsiirron nopeuden kanssa tietoliikennekanavien kautta. Esimerkki kaksipuolisesta tilasta on puhelinkeskustelu.

Tiedonsiirtokoodit

Erityisiä koodeja käytetään tietojen välittämiseen viestintäkanavien kautta. Nämä koodit ovat standardoituja ja määriteltyjä suosituksia.ISO (kansainvälinen jalkapalloilujärjestö) ) - Kansainvälinen standardointijärjestö (ISO) tai puhelin- ja televiestintäalan kansainvälinen neuvoa-antava komitea (CCITT).

Yleisin lähetyskoodi viestintäkanavien kautta onASCII hyväksytty tietojenvaihtoon lähes kaikkialla maailmassa (kotimainen vastaava on KOI-7-koodi).

Huomiota on kiinnitettävä toiseen tietoliikennemenetelmään tietokoneiden välillä, kun tietokoneet yhdistetään kompleksiksi liitäntäkaapelilla ja käyttämällä kaksijohtaista tietoliikennettä.

Huom. Liitäntäkaapeli on joukko johtoja, jotka kuljettavat signaaleja tietokoneesta toiseen. Nopeuden varmistamiseksi jokaiselle signaalille on varattu erillinen johdin. Signaalit lähetetään tietyssä järjestyksessä ja tietyissä yhdistelmissä keskenään.

Koodin yhdistelmän siirtoon käytetään yhtä monta riviä kuin bittejä, ja tämä yhdistelmä sisältää. Jokainen bitti lähetetään erillisen johdon kautta. Tämä on rinnakkainen lähetys tai lähetys. rinnakkaiskoodi.Tällaisen lähetyksen etusija annetaan paikallisten MIC: ien järjestämisessä, sisäisissä tietokoneyhteyksissä ja pienten etäisyyksien välillä verkon tilaajien välillä. Lähetys rinnakkaiskoodilla tarjoaa nopean nopeuden, mutta vaatii fyysisen siirtovälineen luomisen kustannusten nousun ja meluimmuniteetin huonon. Tietokoneverkoissa rinnakkaiskoodien siirtoa ei käytetä.

Koodikuvion lähettämiseksi kaksijohdinlinjaan lähetetään ryhmä bittejä yksi lanka bittisesti. Tämä on tiedonsiirto. sarjanumero.Se on tietenkin hitaampaa, koska se vaatii datan muuntamista rinnakkaiseksi koodiksi jatkokäsittelyä varten tietokoneessa, mutta se on taloudellisesti edullisempi viestien lähettämisessä pitkiä matkoja.

Tietojen synkronoinnin tyypit

Tietojen siirto- tai vastaanottoprosessit tietokoneverkoissa voidaan sitoa tiettyihin aikaleimoihin, so. Yksi prosesseista voi alkaa vasta sen jälkeen, kun se on saanut kokonaan toisen prosessin tiedot. Tällaisia ​​prosesseja kutsutaan synkroninen.

Samalla on olemassa prosesseja, joissa tällaista sitoutumista ei ole, ja ne voidaan suorittaa riippumatta lähetetyn datan täydellisyydestä. Tällaisia ​​prosesseja kutsutaan asynkroninen.

Tietojen synkronointi - eri prosessien koordinointi ajoissa. Tiedonsiirtojärjestelmät käyttävät kahta tiedonsiirtomenetelmää: synkronisia ja asynkronisia.

at synkroninensiirto (kuva 6.8) lähetetään lohkoina, jotka on kehitetty erityisillä ohjaushahmoilla. Lohko sisältää myös erityisiä synkronointisymboleja, jotka ohjaavat fyysisen lähetysvälineen tilaa ja symboleja, jotka mahdollistavat virheiden havaitsemisen tiedonvaihdon aikana. Tietolohkon lopussa viestintäkanavaan tapahtuvan synkronisen lähetyksen aikana muodostetaan ohjaussekvenssi, joka muodostetaan erityisellä algoritmilla. Saman algoritmin mukaan muodostetaan ohjaussekvenssi, kun se vastaanottaa informaatiota viestintäkanavasta. Jos molemmat sekvenssit ovat samat, virheitä ei ole. Tietolohko hyväksytään. Jos sekvenssit eivät täsmää - virhe. Siirto toistetaan, kunnes positiivinen testitulos on. Jos uudelleenlähetykset eivät anna positiivista tulosta, onnettomuuden tila tallennetaan.

Kuva 6.8.Synkroninen tiedonsiirto

Synkroninen lähetys - nopea ja lähes virheetön. Sitä käytetään viestien vaihtamiseen tietokoneverkkojen tietokoneiden välillä. Synkroninen lähetys vaatii kalliita laitteita.

at asynkroninensiirto (kuvio 6.9), data lähetetään viestintäkanavalle bittien sekvenssinä, josta vastaanoton aikana on tarpeen allokoida tavuja jatkokäsittelyä varten. Tätä varten kukin tavu rajoittuu aloitus- ja pysäytysbiteihin, jotka mahdollistavat niiden poistamisen lähetysvirrasta. Joskus tietoliikenneyhteyksissä, joilla on alhainen luotettavuus, käytetään useita tällaisia ​​bittejä. Lisäkäynnistys- ja pysäytysbitit pienentävät hieman tehokasta tiedonsiirtonopeutta ja siten viestintäkanavan kaistanleveyttä. Samanaikaisesti asynkroninen lähetys ei vaadi kalliita laitteita ja täyttää vaatimukset, jotka koskevat tietokoneverkon vuoropuhelun järjestämistä henkilökohtaisten tietokoneiden vuorovaikutuksessa.

Kuva 6.9.Asynkroninen tiedonsiirto

TIETOJEN SIIRTYMÄN TÄYTÄNTÖÖNPANO

Tapoja lähettää digitaalista tietoa

Johtimen digitaalinen data lähetetään muuttamalla virran jännitettä: jännitettä ei ole - "0", jännite on "1". Tiedonsiirtoa fyysisen lähetysvälineen kautta on kaksi: digitaalinen ja analoginen.

huomautuksia: 1. Jos kaikki tietokoneverkon tilaajat lähettävät dataa saman taajuuden kanavan kautta, tätä kanavaa kutsutaan kapeakaistainen(ohittaa yhden taajuuden).

2. Jos jokainen tilaaja toimii omalla taajuudellaan yhdellä kanavalla, tätä kanavaa kutsutaan laajakaista(kulkee monia taajuuksia). Laajakaistakanavien avulla voit säästää niiden lukumäärää, mutta monimutkaistaa tiedonsiirron hallintaa.

at digitaalinen tai kapeakaistainen tila(Kuva 6.10) tiedot lähetetään luonnollisessa muodossaan yhdellä taajuudella. Kapeakaistainen menetelmä sallii vain digitaalisen informaation välittämisen, antaa milloin tahansa mahdollisuuden käyttää lähetysväliainetta vain kahdella käyttäjällä ja mahdollistaa normaalin toiminnan vain rajoitetulla etäisyydellä (viestintälinjan pituus on enintään 1000 m). Samalla kapeakaistainen lähetys tarjoaa korkean datanopeuden jopa 10 Mbit / s ja mahdollistaa helposti konfiguroitavien tietokoneverkkojen luomisen. Suuri määrä lähiverkkoja käyttää kapeakaistaista lähetystä.

Kuva 6.10.Digitaalinen lähetystapa

analoginendigitaalisen datan lähettämismenetelmä (kuvio 6.11) tarjoaa laajakaistan lähetyksen käyttämällä eri kantoaaltotaajuuksia yhdessä kanavassa.

Analogisen lähetysmenetelmän avulla kanohjataan digitaalisen datan lähettämiseksi viestintäkanavan kautta.

Kantoaaltosignaali on yhtälön kuvaama harmoninen värähtely:

X =X max sin ((ωt + φ  o),

jossa X max- amplitudi;

ω   - värähtelytaajuus;

t- aika;

φ   O  - värähtelyn alkuvaihe.

Voit siirtää digitaalista dataa analogisen kanavan kautta ohjaamalla yhtä kantoaaltotaajuussignaalin parametreista: amplitudi, taajuus tai vaihe. Koska on tarpeen lähettää tietoja binäärimuodossa (sekvenssi ja nollat), voimme ehdottaa seuraavia ohjaustapoja (Modulation):amplitudi, taajuus, vaihe.

Helpoin tapa ymmärtää periaate amplitudimodulaatio: "0" - ei signaalia, ts. kantoaaltotaajuuden värähtelyn puute; "1" - signaalin läsnäolo, so. kantoaaltotaajuuden värähtelyjen esiintyminen. On värähtelyjä - yksi, ei värähtelyjä - nolla (Kuva 6.11 a).

taajuusmodulointi käsittää signaalien 0 ja 1 lähettämisen eri taajuuksilla. Siirtymässä 0: sta 1: een ja 1: stä 0: een kantoaaltotaajuuden signaali muuttuu (kuva 6. 11 b).

Kaikkein vaikeasti ymmärrettävä on vaihemodulaatio. Sen ydin on se, että kun siirrytään 0: sta 1: een ja 1k 0: sta, värähtelyvaihe muuttuu, ts. niiden suuntaan (kuva 6.11c).

Käytetään myös korkean tason hierarkian verkostoja - maailmanlaajuisia ja alueellisia laajakaista,joka tarjoaa työtä jokaiselle tilaajalle sen taajuudella yhden kanavan sisällä. Tämä takaa suuren määrän tilaajia vuorovaikutuksessa suurella tiedonsiirtonopeudella.

Laajakaistansiirron avulla voit yhdistää yhdellä kanavalla digitaalisen datan, kuvan ja äänen siirron, joka on välttämätön vaatimus nykyaikaisille multimediajärjestelmille.

esimerkki6.5. tyypillinen analoginen kanava  on puhelinkanava. Kun tilaaja poimii puhelimen, hän kuulee yhtenäisen piippauksen - tämä on taajuuden jakamisen signaali. Koska se sijaitsee äänitaajuuksien alueella, sitä kutsutaan äänisignaaliksi. Puhelun siirtämiseksi puhelinkanavan kautta on tarpeen ohjata kantoaaltotaajuuden signaalia - sen moduloimiseksi. Mikrofonin havaitsemat äänet muunnetaan sähköisiksi signaaleiksi, ja ne puolestaan ​​moduloivat kantoaaltosignaalia. Kun digitaalista informaatiota lähetetään, tiedonhallinta tuottaa tietotavuita - sekvenssin ja nollia.

laitteisto

Tietojen siirron varmistamiseksi tietokoneelta viestintävälineelle on tarpeen sovittaa tietokoneen sisäisen rajapinnan signaalit viestintäkanavien kautta lähetettyjen signaalien parametreihin. Tällöin on suoritettava sekä fyysinen sovitus (signaalin muoto, amplitudi ja kesto) että koodin sovitus.

Tekniset laitteet, jotka suorittavat tietokoneiden ja viestintäkanavien välisen rajapinnan, kutsutaan sovittimiksitai verkkosovittimet.Yksi sovitin tarjoaa yhteyden yhden tietoliikennekanavan tietokoneeseen.

Yhden kanavan sovittimien lisäksi käytetään myös monikanavaisia ​​laitteita - datan multiplekserittai vain multiplekserit.

Data multiplekseri - laitteiden yhdistäminen tietokoneisiin, joissa ei ole
kuinka monta viestintäkanavaa ._____________________________________________________________

Tiedonsiirron multipleksereitä käytettiin tietojärjestelmien prosessointijärjestelmissä, joka on ensimmäinen askel kohti tietokoneverkkojen luomista. Myöhemmin, kun muodostuu monimutkaisia ​​kokoonpanoja omaavia verkkoja ja suuri määrä tilaajajärjestelmiä, käytettiin rajapintatoimintojen toteuttamiseen erityisiä viestintäprosessoreita.

Kuten edellä mainittiin, digitaalisen informaation lähettämiseksi viestintäkanavan kautta, bittivirta on muutettava analogisiksi signaaleiksi ja kun vastaanotetaan informaatiota tietoliikennekanavasta tietokoneelle, käänteinen toimenpide on muuntaa analogiset signaalit bittivirraksi, jota tietokone voi käsitellä. Tällaiset muunnokset suoritetaan erikoislaitteella - modeemi.

Modeemi on laite, joka suorittaa informaatiosignaalien modulointia ja demodulointia, kun ne lähetetään tietokoneesta viestintäkanavaan ja vastaanotettaessa tietokoneelle tietoliikennekanavasta.

Tietokoneverkon kallein osa on viestintäkanava. Siksi, kun rakennetaan useita tietokoneverkkoja, ne yrittävät tallentaa viestintäkanaviin vaihtamalla useita sisäisiä viestintäkanavia yhdeksi ulkoiseksi. Vaihtotoimintojen suorittamiseksi käytetään erikoislaitteita - con center tori.

keskitin- laite, joka välittää useita viestintäkanavia taajuusjakautumiseen

Lähiverkossa, jossa fyysinen lähetysväline on rajoitetun pituinen kaapeli, käytetään verkon erikoislaitteita - toistimet.

toistin- laite, joka takaa signaalin muodon ja amplitudin säilytyksen, kun se lähetetään sen etäisyydelle, joka on suurempi kuin tämän tyyppisen fyysisen lähetysvälineen tarjoama etäisyys.

On olemassa paikallisia ja kauko-ohjaimia. paikallinentoistimet mahdollistavat enintään 50 metrin etäisyydellä sijaitsevien verkkolohkojen liittämisen kaukosäädin- jopa 2000m.

Kuva 6.11.Tapoja lähettää digitaalista tietoa analoginen signaali: ja- amplitudimodulaatio; b- taajuus; sisään- vaihe

Viestintäverkon ominaisuudet

Voit arvioida viestintäverkon laatua seuraavien ominaisuuksien avulla:

tiedonsiirtonopeus viestintäkanavan kautta;

viestinnän kaistanleveys;

tiedonsiirron tarkkuus;

viestintäkanavan ja modeemien luotettavuus.

Tiedonsiirtonopeus viestintäkanavan yli mitataan aikayksikköä kohti lähetetyn informaation bittien lukumäärällä - sekunnilla.

Muista! Tiedonsiirtonopeuden yksikkö on bittiä sekunnissa.

Huom. Usein käytetty nopeuden mittayksikkö - baud. Baud - tilamuutosten lukumäärä lähetysvälineessä sekunnissa. Koska jokainen tilamuutos voi vastata useita databittejä, todellinen nopeus bitteinä sekunnissa voi ylittää siirtonopeuden.

Tiedonsiirtonopeus riippuu viestintäkanavan tyypistä ja laadusta, käytettyjen modeemien tyypistä ja vastaanotetusta synkronointimenetelmästä.

Niinpä asynkronisten modeemien ja puhelinviestintäkanavien osalta nopeusalue on 300–9600 bps ja synkroniset modeemit - 1200–19200 bps.

Tietokoneverkkojen käyttäjille arvo ei ole abstraktibittiä sekunnissa, vaan tiedot, joiden mittayksikkö on tavuja tai merkkejä. Siksi kätevämpi kanavan ominaisuus on sen kaistanleveysjoka määräytyy kanavan kautta lähetettyjen merkkien lukumäärän mukaan aikayksikköä kohti - sekunti. Tässä tapauksessa kaikki palvelumerkit sisältyvät viestiin. Teoreettinen kaistanleveys määräytyy tiedonsiirtonopeuden perusteella. Todellinen läpäisevyys riippuu useista tekijöistä, kuten lähetyksen menetelmä, viestintäkanavan laatu, sen toimintaedellytykset ja viestien rakenne.

Muista! Viestintäkanavan kaistanleveyden mittayksikkö on merkki sekunnissa.

Minkä tahansa verkon viestintäjärjestelmän olennainen ominaisuus on luotettavuuslähetetyt tiedot. Koska ohjausobjektin tilasta saatujen tietojen käsittelyn perusteella tehdään päätöksiä tietystä prosessin kulusta, kohteen kohtalo voi lopulta riippua informaation tarkkuudesta. Tiedonsiirron luotettavuus arvioidaan virheellisesti siirrettyjen merkkien määrän ja lähetettyjen merkkien kokonaismäärän suhteena. Sekä laite että viestintäkanava edellyttävät tarvittavaa luottamustasoa. Kalliita laitteita ei ole suositeltavaa käyttää, jos tietoliikennekanava ei luotettavuuden tasossa tarjoa tarvittavia vaatimuksia.

Muista! Luotettavuuden mittayksikkö: virheiden määrä merkkiä kohden - virheet / merkki.

Tietokoneverkkojen osalta tämän indikaattorin tulisi olla 10–7-virheen / merkin sisällä, ts. Yksi virhe miljoonaa lähetettyä merkkiä kohti tai kymmenen miljoonaa lähetettyä merkkiä.

Lopuksi luotettavuusviestintäjärjestelmä määräytyy joko työajan osuuden mukaan koko käyttöajasta tai keskimääräisen käyttöajan. Toinen ominaisuus mahdollistaa tehokkaamman järjestelmän luotettavuuden arvioinnin.

Muista! Luotettavuuden mittayksikkö: keskimääräinen käyttöaika on tunti.

Tietokoneverkkojen lypsyjen keskimääräinen käyttöaika olisi oltava riittävän suuri ja vähintään useita tuhansia tunteja.

DATA LINKIT

Tietoliikennekonsepti

Tietokoneverkkojen käyttäjät toimivat sovellustöissä, jotka sijaitsevat tilaajatietokoneissa tai joilla on pääsy verkkoon päätelaitteista. Tilaaja yhdistää tilaajan tietokoneet ja päätelaitteet päätelaitteita(DTE). Toisiinsa työskentelemiseksi tietokoneverkon tilaajat on kytkettävä viestintäkanavalla ja niiden välille on luotava looginen yhteys.

Tietoliikennekanava on kaksi tai useampi tietoliikennekanavan yhdistämä tietokoneverkon tilaaja.

Viestintäverkon tehtävänä on muodostaa datayhteys ja varmistaa tietoliikenteen hallinta, kun vaihdetaan tietoja verkon tilaajien välillä. Tiedonsiirtoja on kahdenlaisia: kahden pisteen monipiste. dvuhpunktovomtiedonsiirto viestintäkanavan jokaiseen pisteeseen on liitetty joko yhteen tietokoneeseen tai yhteen päätelaitteeseen (kuva 6.12).

multipointtiedonsiirtoyhteydessä voi olla useita tietokoneita tai päätelaitteita, jotka on kytketty tietoliikennekanavan yhteen pisteeseen (kuvio 6.13). Monipisteyhteys sallii tallennuksen viestintäkanaviin, mutta tilaajien välisen viestinnän muodostamisen prosessissa on tarpeen suorittaa ylimääräinen tilaajan tunnistamismenettely. Kahden pisteen yhteydessä tämä menettely ei ole välttämätön, koska yksi kanava yhdistää vain kaksi tilaajia.

Kuva 6.12.Kahden pisteen tietolinkki

Kuva 6.13.Multipoint Data Link

Tiedonsiirron hallinta

Järjestettäessä tilaajien välistä vuorovaikutusta tietoliikenteessä on tarpeen ratkaista viestinvaihtoprosessin hallinta.

Tiedonsiirroissa käytetään kahta pääohjaustilaa: alivalintatila, kilpailutila.

Tilassa alistaminenyhdellä tietoliikenteen sisältämistä tietokoneista on etu yhteyden muodostamisessa. Tällä tietokoneella on keskeisen aseman tila ja se käynnistää viestien vaihdon prosessin lähettämällä kyselyohjaussekvenssejä muille tilaajille.

Käytetään kahta tyyppistä kontrollisekvenssiä. Jos keskustietokone haluaa lukea viestejä toiselta tilaajalle, ohjauskyselysekvenssi lähetetään sille ensin. Tällaisen datayhteydenhallintatilan järjestämiseksi käytetään erityisiä äänestysluetteloita: joko syklisiä tai avoimia.

Kun työskentelet syklinenlistat sen jälkeen, kun viimeinen soittaja on automaattisesti siirtynyt luettelon yläreunaan.

Kun työskentelet avoinlistan kysely päättyy listan viimeiselle tilaajalle. Päivästäsiirry luettelon yläosaan, sinun on suoritettava ylimääräinen menettely.

Lähetyksen tila on kätevä verkkoissa, joissa on keskitetty hallinta, se on yksinkertainen ohjelmistojen toteutuksessa eikä luo tilannetta kyselyn yhteentörmäyksissä verkossa - samanaikainen pyrkimys luoda viestintä kahdelta tilaajalta. Samalla tämä tila ei täytä verkkojen sisäisen vuoropuhelun tilan vaatimuksia (viestien lähettäminen mihin tahansa tilaajalle milloin tahansa).

Esimerkki 6.6. Oheislaitteet on kytketty keskustietokoneeseen erillisillä viestintäkanavilla. Tietojen vaihtaminen verkon tilaajien välillä suoritetaan keskustietokoneen kautta, joka kyselee niitä säännöllisesti vastaanottaakseen viestejä tai lähettämällä heille viestinsä. Kullakin yksittäisellä ajankohdalla perustetaan kahden pisteen tiedonsiirto - "keskustietokone - oheislaite".

Verkkoissa tyypillinen ohjaustapa datayhteyksissä on kilpailu.Siinä säädetään, että kaikki tilaajat ovat samanarvoisia aloitteessa aloittaa viestien vaihtaminen. Tämä takaa korkean operatiivisen tehokkuuden, mutta lähetysvälineessä on ongelma, jossa kyselyitä esiintyy. Jos verkon kaksi tilaajaa yrittää samanaikaisesti kommunikoida keskenään, tapahtuu pyyntöjen törmäys. Tämän tilanteen on oltava jotenkin ratkaistu. Verkkoissa, joissa on tietoliikenteessä tällainen ohjauskurssi, pyynnön tila nollataan ensin molemmilla tietokoneilla, ja sitten toistetaan pyyntöjä, mutta jokaiselle tilaajalle on eri aikaviive.

Paikallisverkoissa datayhteyksien pääohjaustila on kilpailutila.

Tilaajatietokoneiden vuorovaikutuksen tärkeimmät muodot

Tärkein asia tietokoneverkon toiminnassa on sen tilaajan käytettävissä olevien toimintojen joukon määrittäminen.

Koska verkon käyttäjät työskentelevät tietyillä aloilla ja käyttävät verkkoa ratkaisemaan sovellusongelmansa, muistamme mitä prosessija määritellä käsite hakumenettely.

prosessi- ohjelmassa määritellyt toimet ongelman ratkaisemiseksi.

Hakuprosessi - joitakin sovellusohjelmassa toteutettuja käyttäjän sovelluksia.

Tästä seuraa, että tilaajatietokoneiden vuorovaikutusta verkossa voidaan pitää loppukäyttäjien sovellusprosessien vuorovaikutuksena viestintäverkon kautta.

Viestintäverkko tarjoaa fyysisen yhteyden tilaajatietokoneiden välillä - viestien siirtämisen viestintäkanavien kautta. Jotta prosessit voivat vuorovaikutuksessa, niiden välillä on oltava looginen yhteys (prosessit on aloitettava, datatiedostot ovat auki).

Tietokoneverkkojen työn analysointi antaa meille mahdollisuuden luoda seuraavat vuorovaikutuksen muodot tilaajatietokoneiden välillä:

terminaali - etäprosessi;

pääte - pääsy etätiedostoon;

pääte - pääsy etätietokantaan;

pääte - terminaali;

sähköposti.

vuorovaikutus pääte- kauko-prosessisäädetään toisen tilaajatietokoneen päätelaitteesta valittavaksi toisessa tilaajatietokoneverkossa sijaitsevaan prosessiin. Tämä luo loogisen yhteyden prosessiin ja tekee istunnon hänen kanssaan. Voit aloittaa etäprosessin, saada tietojenkäsittelyn tulokset tällä prosessilla. On myös mahdollista työskennellä konsolitilassa - verkon käyttöjärjestelmän komentojen kääntäminen etätietokoneeseen.

Vuorovaikutuksessa pääte- tiedostojen etäkäyttövoit avata etätiedoston, muokata sitä tai siirtää tämän tiedoston tilaajatietokoneen mihin tahansa ulkoiseen laitteeseen, jotta se voi työskennellä edelleen paikallisessa tilassa.

Työtila pääte- tietokannan etäkäyttösamanlainen kuin edellinen vuorovaikutuksen muoto. Ainoastaan ​​tässä tapauksessa tietokantaan liittyvä työ suoritetaan tietokoneverkon tietyn käyttäjän käyttöoikeuksien mukaisesti.

vuorovaikutus pääte- päätesäädetään verkon tilaajien välisten viestien vaihtamisesta vuoropuhelun tilassa. Viestit voidaan lähettää sekä yksittäisille tilaajille että verkon tilaajien ryhmille. Viestin pituus ei saisi ylittää tiettyä tähän verkkoon asetettua arvoa (yleensä - linja päätelaitteessa).

Vuorovaikutuksen lomake sähköpostion viime aikoina tullut hyvin yleiseksi. Jokaisella tilaajalla on tietokoneessa "postilaatikko". Tämä on erityinen tiedosto, jossa kaikki saapuvat viestit lähetetään sen osoitteeseen. Loppukäyttäjä voi tarkistaa "postilaatikkonsa" työn alussa, tulostaa viestejä ja lähettää viestejä tietokoneverkon muille tilaajille.

Kuviossa 1 on esitetty lohkokaavio, joka havainnollistaa verkon tilaajien tietokoneiden välisiä vuorovaikutuksen päämuotoja. 6.14.

Huom. käsite terminaali,tässä osassa esitetyn materiaalin esittämisessä käytetään tilaajatietokoneen loppukäyttäjää, koska pääsy verkkoon ilman päätelaitetta on hänelle mahdotonta ilman käyttäjän olemassaoloa, verkon olemassaolo menettää merkityksen.

Kuva 6.14.Tilaajatietokoneiden vuorovaikutuksen muodot

johto  - se on kohdennettu vaikutus kohteeseen, joka takaa sen optimaalisen (tietyssä mielessä) toiminnan ja arvioi sen kvantitatiivisesti laatukriteerin (indikaattori) arvolla.   ] [Tämä voidaan tehdä täysin ilmaiseksi. Lue.

Sivu 1

Lähetetyt tiedot ovat mahdollisesti virheellisiä. Syy: Lähdetiedon lukemisen aikana tapahtui syöttövirhe. Järjestelmän toiminta: lähdetietojen käsittely jatkuu.

Heijastaa siirretyt tiedot takaisin lähdekseen. Esimerkiksi tietokoneeseen liitetyn päätelaitteen näppäimistöön kirjoitetut merkit voivat näkyä sen näytössä vain kaiun lähetyksen vuoksi. Heijastusta voidaan suorittaa paikallisesti (itse päätelaite), siirtolinjaan kytketyllä modeemilla, yhdistetyllä prosessorilla tai tietokoneella, johon pääte on kytketty. Jos heijastus suoritetaan itse päätelaitteella, niin tätä toimintatapaa kutsutaan usein puolidupleksiksi, vaikka tässä termissä olisi tarkoituksenmukaisempaa syntiä paikallisia heijastuksia. Täydellisen duplex-siirron tapauksessa heijastusta tuottaa laskentakone, joten jotkin sovellusohjelmat, kuten editori, pystyvät määrittämään tarpeen heijastaa tiettyä merkkiä. Puolisuuntainen ja / tai rivitila tarkoittaa yleensä paikallisen heijastuksen käyttöä.

Komentorivillä siirretyt tiedot voidaan automaattisesti verrata muistiin tallennettuun ohjelmaan; lähettäjälle ilmoitetaan vain, jos jokin kuljetusyksikkö poikkeaa aikataulusta.

Lähetetyn datan sallittu viive erillisessä matkaviestinkanavassa on rajoitettu 340 ms: iin.

Muuttuja d edustaa vähän lähetettyä dataa, joka näyttää jännite- tai logiikkaelementiltä. Joskus yksi esitysmenetelmistä on edullinen; lukijan on kyettävä erottamaan tämä asiayhteydessä. Olkoon binäärinen 0 (tai jännite - 1) nollaelementti, kun se lisätään. Kuviossa 1 8.20 esittää ehdollisen todennäköisyysjakautumisfunktion signaalinsiirtoa varten AWGN-kanavalla, joka esitetään todennäköisyysfunktiona. Abskissa-akseli esittää vastaanottimen sisään muodostetun testitilastojen ds: n mahdollisten arvojen täyden valikoiman.

Kun data siirretään tai käsitellään myöhemmin, siirrettyjen tietojen vastaavuus tarkistetaan tarkistussummoihin tai aggregaatteihin tarkistussumman yhteenvetoarvoihin. Tiivistetietojen aritmeettista (mukaan lukien tasapaino) ja loogista ohjausta käytetään välttämättä.

Datapohjaisen laskurin nykyisen arvon koodi antaa sinulle mahdollisuuden määrittää oikein lähetetyn datan määrän ja palauttaa kanavakomennon.

C-nopeuden viestintäkanava; (Mo, i,) on mitattu ajanjakson T aikana lähetetyn datan määrä kanavassa pääreitillä Mo; t on mahdollisten kiertotien lukumäärä.

TX-kentät (bitit 6 - 5), TVS (bitit 4 - 3) ja TMS (bitit 2 - 0) määrittävät olosuhteet FP-kuorman lopettamiselle ulkoisella signaalilla, lähetettyjen datojen lukumäärän ja peitetyn vertailun tuloksen perusteella. Jokainen näistä ehdoista voidaan asettaa erikseen tai millä tahansa yhdistelmällä. Jos samanaikaisesti asetetaan kaksi tai kolme ehtoa, sen määrittämiseksi, mikä niistä on päättynyt, on tarpeen käyttää offsetia. Kohdassa 4.3 osoitettiin, kuinka määritetään 4 4 tai 8: n poikkeama määriteltäessä jotakin kolmesta ehdosta. Jos irtisanomisen syy oli kahden tai kolmen ehdon samanaikainen täyttäminen, kanava valitsee tilan, johon korkein poikkeama vastaa.

Autonomiset (omistetut) kanavat ovat täydellisiä laitteita ja toteuttavat seuraavat perustoiminnot laitteiston avulla: ne havaitsevat komentotiedot prosessorilta; valitse OP-osoitteen sanat ja kanavakomennot, tarkista niiden oikeellisuus, purkaa ja suorita ne; perustaa loogisen yhteyden tulo-lähtöliitännän kautta osoitettavaan ilmalohkoon, jonka osoite vastaanotetaan CPU: lta ja tallennetaan vastaavaan rekisteriin tai vastaanotetaan ilmapuhalluksesta, kun käsitellään ilmapuhallusta koskevaa pyyntöä huoltoa tai keskeytystä varten; lähettää tilauksia ja dataa ilmapuhallukseen ja vastaanottaa ohjaussignaaleja, data- ja tilatietoja ilma-blastista; vaihtaa dataa OT: n kanssa, suorittaa niiden puskuroinnin kanavassa, muuntaa datamuotoja, laskee lähetettyjen tietojen lukumäärän; valvoa lähetettyjen datan ja aikajaksojen välistä yhteydenpitoa UVV: n, OP: n kanssa CPU: lla; muodostavat keskeytymisvaatimukset ilmapuhalluksesta ja kanavasta prioriteettiensa mukaisesti, tyhjentävät kanavan tilan ja kirjoittavat ne PD: hen; suorittaa erityisiä toimintatapoja suorittimen komentojen ja IAB: n pyyntöjen mukaisesti.

Tietoverkoissa - vuorovaikutuksen organisointi, jossa a- ja n-s ja taso tarjoavat vain kehyksen lähettämisen yhdelle tai useammalle verkon asemalle ja vastaanoton kuittaukselle. Lähetetyn datan eheyden varmistaminen (esimerkiksi virheellisesti lähetettyjen kehysten uudelleenlähetys) suoritetaan korkeammalla tasolla.

Lähettimien kommunikointi kääntäjän kanssa suoritetaan 29 ytimellä varustetuilla kaapeleilla. Digitaalisen informaation välittämisen lisäksi ytimiä käytetään lähetysviestintään, lähetetyn datan oikeellisuuden hallintaan, signalointiin jne. Tietojen rei'itys tehdään 5, 6, 7 tai 8-kanavaisessa nauhassa.

Rekisterit voivat puolestaan ​​sisältää vain niitä tietoja, jotka liittyvät pyytävään ohjelmaan. Absoluuttisen ohjelman on tiedettävä lähetetyn datan muoto, jotta se voi käyttää yksittäisten lähetetyn datan osia.