Нүктеден нүктеге және нүктеден көп нүктеге деректерді тарату

Кіріспе

Деректерді бір нүктеден екінші нүктеге немесе бір нүктеден бірнеше нүктеге байланыс арнасы арқылы беру.

Деректерді беру, оның ішінде деректерді тарату және қабылдау – деректерді бір нүктеден екінші нүктеге немесе бір нүктеден бірнеше нүктеге байланыс арнасы арқылы тарату және қабылдау. Мұндай арналардың мысалдары: мыс сымдар, оптикалық талшықтар, радиоспектрді пайдаланатын сымсыз байланыс, сақтау құралдары және компьютерлік шиналар. Деректер электромагниттік сигнал түрінде ұсынылады, мысалы, электр кернеуі, радиотолқын, микротолқын немесе инфрақызыл сигнал. Аналогтық тарату – дауыс, дерек, кескін, сигнал немесе бейне ақпаратын амплитудасы, фазасы немесе басқа да қасиеттері өзгермеліге пропорционал өзгеретін үздіксіз сигналды пайдаланып жеткізу әдісі. Хабарлар желілік код арқылы (негізгі жолақты тарату) импульстар тізбегімен немесе цифрлық модуляция әдісін қолдана отырып, үздіксіз өзгеріп отыратын толқын формаларының шектеулі жиынтығымен (жоғары жиілікті тарату) ұсынылады. Жоғары жиілікті модуляциялау және сәйкес демодуляциялау модем жабдықтары арқылы жүзеге асырылады. Цифрлық байланыс, оның ішінде цифрлық тарату және цифрлық қабылдау – цифрланған аналогтық сигнал немесе бастапқы цифрлық бит ағынын тарату болып табылады. Цифрлық тарату және цифрлық байланыс ұқсас мазмұнға ие. Цифрлық тарату немесе деректерді тарату дәстүрлі түрде телекоммуникация және электротехника салаларына жатады. Деректерді таратудың негізгі принциптері сондай-ақ компьютерлік ғылым немесе компьютерлік инженерия тақырыбындағы деректерді беруде қарастырылуы мүмкін, бұл компьютерлік желілік қолданбаларды және байланыс протоколдарын, мысалы маршрутизациялау, коммутациялау және процестер аралық байланысты қамтиды. Трансмиссиялық басқару протоколы (TCP) таратуды қамтиды, бірақ TCP және басқа да тасымалдау қабаты протоколдары компьютерлік желілерде қарастырылады, бірақ деректерді тарату туралы оқулықтарда немесе курстарда талқыланбайды. Көптеген оқулықтарда аналогтық тарату термині тек аналогтық сигнал арқылы (цифрландырусыз) аналогтық хабар сигналын таратуды білдіреді, ол модульденбеген негізгі жолақты сигнал ретінде немесе AM немесе FM сияқты аналогтық модуляция әдісін қолдана отырып жоғары жиілікті сигнал ретінде болады. Бұл импульстық енінің модуляциясы сияқты аналогтық импульстық модуляцияланған негізгі жолақты сигналдарды да қамтуы мүмкін. Компьютерлік желілер дәстүріндегі кейбір кітаптарда аналогтық тарату сонымен қатар FSK, PSK және ASK сияқты цифрлық модуляция әдістерін қолдана отырып, бит ағындарының жоғары жиілікті таратуын білдіреді. Бұл әдістер, мысалы, цифрлық тарату немесе деректерді тарату деп аталатын оқулықтарда қарастырылатынын ескеріңіз.

Data communication, including data transmission and data reception, is the transfer of data, transmitted and received over a point to point or point to multipoint communication channel. Examples of such channels are copper wires, optical fibers, wireless communication using radio spectrum, storage media and computer buses. The data are represented as an electromagnetic signal, such as an electrical voltage, radiowave, microwave, or infrared signal. Analog transmission is a method of conveying voice, data, image, signal or video information using a continuous signal which varies in amplitude, phase, or some other property in proportion to that of a variable. The messages are either represented by a sequence of pulses by means of a line code (baseband transmission), or by a limited set of continuously varying waveforms (passband transmission), using a digital modulation method. The passband modulation and corresponding demodulation is carried out by modem equipment. Digital communications, including digital transmission and digital reception, is the transfer of
either a digitized analog signal or a born digital bitstream. as well as digital transmission and digital communications have similar content. Digital transmission or data transmission traditionally belongs to telecommunications and electrical engineering. Basic principles of data transmission may also be covered within the computer science or computer engineering topic of data communications, which also includes computer networking applications and communication protocols, for example routing, switching and inter process communication. Although the Transmission Control Protocol (TCP) involves transmission, TCP and other transport layer protocols are covered in computer networking but not discussed in a textbook or course about data transmission. In most textbooks, the term analog transmission only refers to the transmission of an analog message signal (without digitization) by means of an analog signal, either as a non modulated baseband signal or as a passband signal using an analog modulation method such as AM or FM. It may also include analog over analog pulse modulated baseband signals such as pulse width modulation. In a few books within the computer networking tradition, analog transmission also refers to passband transmission of bit streams using digital modulation methods such as FSK, PSK and ASK. Note that these methods are covered in textbooks named digital transmission or data transmission, for example.

Қолданылу және тарихы

Байланыс пайда болғаннан бері (негізінен, бірақ тек ақпараттық емес) деректер электрондық емес (мысалы, оптикалық, акустикалық, механикалық) тәсілдермен жіберіліп келген. Телефонның пайда болуынан бері аналогты сигналдар электрондық түрде таратылады. Дегенмен, қазіргі заманғы деректерді электромагниттік таратудың алғашқы қолданыстары телеграфия (1809) және телетайппиру машинасы (1906) болды, олар екеуі де цифрлық сигналдар. Гарри Найквист, Ральф Хартли, Клод Шеннон және басқалардың 20-ғасырдың басындағы деректерді тарату және ақпарат теориясы бойынша негізгі теориялық жұмыстары осы қолданыстарды ескере отырып жасалды. Деректерді тарату компьютерлерде компьютерлік шиналарда және параллель порттар мен RS 232 (1969), FireWire (1995) және USB (1996) сияқты тізбекті порттар арқылы сыртқы құрылғылармен байланыс үшін қолданылады. Деректерді тарату принциптері 1951 жылдан бері сақтау құралдарында қателерді анықтау және түзету үшін пайдаланылады. Цифрлық кодты қолдану арқылы деректерді дұрыс қабылдау мәселесін шешудің алғашқы практикалық әдісі - 1952 жылы Рональд Хью Баркер ойлап тапқан және 1953 жылы жарияланған Баркер коды. Деректерді тарату компьютерлік желілік жабдықтарында, мысалы, модемдерде (1940), жергілікті желі (LAN) адаптерлерінде (1964), ретрансляторларда, ретрансляторлық хабтарда, микротолқындық байланыстарда, сымсыз желіге қол жеткізу нүктелерінде (1997) және т.б. қолданылады. Телефон желілерінде цифрлық байланыс көптеген телефон қоңырауларын бір мыс кабель немесе талшықты кабель арқылы импульстік код модуляциясы (PCM) және уақыт бөлісімен көптеулеу (TDM) (1962) арқылы тарату үшін қолданылады. Телефон станциялары цифрлық және бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы басқарылады, бұл көптеген қосымша қызметтерге мүмкіндік береді. Мысалы, алғашқы AXE телефон станциясы 1976 жылы ұсынылды. Интегралды қызметтерді цифрлық желісі (ISDN) қызметтерін пайдалана отырып, соңғы пайдаланушыға цифрлық байланыс 1980-жылдардың соңында қолжетімді болды. 1990-жылдардың соңынан бері ADSL, кабельді модемдер, ғимаратқа (FTTB) және үйге (FTTH) талшықты кең жолақты қолжетімділік әдістері шағын кеңселер мен үйлерде кең таралды. Қазіргі тенденция - дәстүрлі телекоммуникациялық қызметтерді IP телефония және IPTV сияқты пакеттік режимдегі байланыспен алмастыру. Аналогты сигналдарды цифрлық түрде тарату сигналдарды өңдеу мүмкіндігін арттырады. Байланыс сигналын өңдеу мүмкіндігі кездейсоқ процестерден туындаған қателерді анықтауға және түзетуге мүмкіндік береді. Цифрлық сигналдарды үнемі бақылаудың орнына үлгілеуге болады. Бірнеше цифрлық сигналдарды көптеулеу аналогты сигналдарды көптеулеуге қарағанда әлдеқайда оңай. Осы артықшылықтардың барлығы, компьютерлік деректерді таратуға үлкен сұраныс және цифрлық байланыстың оны іске асыру қабілеті, сондай-ақ кең жолақты байланыс арналары мен қатты күйдегі электрониканың соңғы жетістіктері инженерлерге осы артықшылықтарды толыққанды пайдалануға мүмкіндік берді, сондықтан цифрлық байланыс жылдам өсті. Цифрлық революция сонымен қатар көптеген цифрлық телекоммуникациялық қолданыстарға әкелді, онда деректерді тарату қағидаттары қолданылады. Мысалға, екінші буын (1991) және одан кейінгі ұялы телефония, бейнеконференциялар, цифрлық теледидар (1998), цифрлық радио (1999) және телеметрия жатады. Деректерді тарату, цифрлық тарату немесе цифрлық байланыс - деректерді нүктеден нүктеге немесе нүктеден көп нүктелі байланыс арнасы арқылы тарату. Мұндай арналардың мысалдары мыс сымдар, оптикалық талшықтар, сымсыз байланыс арналары, сақтау құралдары және компьютерлік шиналар. Деректер электр кернеуі, радиотолқын, микротолқын немесе инфрақызыл жарық сияқты электромагниттік сигнал ретінде бейнеленеді. Аналогтық тарату - аналогтық арна арқылы үздіксіз өзгеріп отыратын аналогтық сигналды тарату, ал цифрлық байланыс - цифрлық немесе аналогтық арна арқылы дискретті хабарларды тарату. Хабарлар желілік код арқылы (негізгі жолақты тарату) импульстер тізбегімен немесе цифрлық модуляция әдісін қолдана отырып, үздіксіз өзгеріп отыратын толқын формаларының шектеулі жиынтығымен (өткізу жолақты тарату) бейнеленеді. Өткізу жолағын модуляциялау және сәйкес демодуляциялау (анықтау деп те аталады) модем жабдықтарымен жүзеге асырылады. Цифрлық сигналдың ең көп таралған анықтамасы бойынша, бит ағындарын білдіретін негізгі және өткізу жолағындағы сигналдар да цифрлық тарату ретінде қарастырылады, ал баламалы анықтама негізгі сигналды ғана цифрлық деп қарастырады, ал цифрлық деректердің өткізу жолақты таратуын цифрлықтан аналогтыққа түрлендіру түрі ретінде қарастырады. Таратылатын деректер дерек көзінен, мысалы, компьютерден немесе пернетақтадан шыққан цифрлық хабарлар болуы мүмкін. Бұл сондай-ақ телефон қоңырауы немесе бейнесигнал сияқты аналогтық сигнал болуы мүмкін, ол импульстік код модуляциясы (PCM) немесе одан да жетілдірілген бастапқы кодтау (аналогтықтан цифрлыққа түрлендіру және деректерді қысу) схемаларын пайдалана отырып, бит ағынына түрлендірілген. Осы бастапқы кодтау және декодтау кодек жабдықтарымен жүзеге асырылады.

Data (mainly but not exclusively informational) has been sent via non electronic (e. g. optical, acoustic, mechanical) means since the advent of communication. Analog signal data has been sent electronically since the advent of the telephone. However, the first data electromagnetic transmission applications in modern time were telegraphy (1809) and teletypewriters (1906), which are both digital signals. The fundamental theoretical work in data transmission and information theory by Harry Nyquist, Ralph Hartley, Claude Shannon and others during the early 20th century, was done with these applications in mind. Data transmission is utilized in computers in computer buses and for communication with peripheral equipment via parallel ports and serial ports such as RS 232 (1969), FireWire (1995) and USB (1996). The principles of data transmission are also utilized in storage media for error detection and correction since 1951. The first practical method to overcome the problem of receiving data accurately by the receiver using digital code was the Barker code invented by Ronald Hugh Barker in 1952 and published in 1953. Data transmission is utilized in computer networking equipment such as modems (1940), local area network (LAN) adapters (1964), repeaters, repeater hubs, microwave links, wireless network access points (1997), etc. In telephone networks, digital communication is utilized for transferring many phone calls over the same copper cable or fiber cable by means of pulse code modulation (PCM) in combination with time division multiplexing (TDM) (1962). Telephone exchanges have become digital and software controlled, facilitating many value added services. For example, the first AXE telephone exchange was presented in 1976. Digital communication to the end user using Integrated Services Digital Network (ISDN) services became available in the late 1980s. Since the end of the 1990s, broadband access techniques such as ADSL, Cable modems, fiber to the building (FTTB) and fiber to the home (FTTH) have become widespread to small offices and homes. The current tendency is to replace traditional telecommunication services with packet mode communication such as IP telephony and IPTV. Transmitting analog signals digitally allows for greater signal processing capability. The ability to process a communications signal means that errors caused by random processes can be detected and corrected. Digital signals can also be sampled instead of continuously monitored. The multiplexing of multiple digital signals is much simpler compared to the multiplexing of analog signals. Because of all these advantages, because of the vast demand to transmit computer data and the ability of digital communications to do so and because recent advances in wideband communication channels and solid state electronics have allowed engineers to realize these advantages fully, digital communications have grown quickly. The digital revolution has also resulted in many digital telecommunication applications where the principles of data transmission are applied. Examples include second generation (1991) and later cellular telephony, video conferencing, digital TV (1998), digital radio (1999), and telemetry. Data transmission, digital transmission or digital communications is the transfer of data over a point to point or point to multipoint communication channel. Examples of such channels include copper wires, optical fibers, wireless communication channels, storage media and computer buses. The data are represented as an electromagnetic signal, such as an electrical voltage, radiowave, microwave, or infrared light. While analog transmission is the transfer of a continuously varying analog signal over an analog channel, digital communication is the transfer of discrete messages over a digital or an analog channel. The messages are either represented by a sequence of pulses by means of a line code (baseband transmission), or by a limited set of continuously varying wave forms (passband transmission), using a digital modulation method. The passband modulation and corresponding demodulation (also known as detection) is carried out by modem equipment. According to the most common definition of a digital signal, both baseband and passband signals representing bit streams are considered as digital transmission, while an alternative definition only considers the baseband signal as digital, and passband transmission of digital data as a form of digital to analog conversion. Data transmitted may be digital messages originating from a data source, for example a computer or a keyboard. It may also be an analog signal such as a phone call or a video signal, digitized into a bit stream for example using pulse code modulation (PCM) or more advanced source coding (analog to digital conversion and data compression) schemes. This source coding and decoding is carried out by codec equipment.

Ілеспе және қатарлы тарату

Телекоммуникация саласында тізбектік беру – символ немесе басқа да деректерді білдіретін топтың сигнал элементтерін тізбектей беріліс. Цифрлік тізбектік беріліс – бір сым, жиілік немесе оптикалық жол арқылы бірінен соң бірі жіберілетін биттер. Ол сигналды өңдеуді және параллельдік беріліске қарағанда қателерді азайтуға мүмкіндік береді, сондықтан әрбір жеке жолдың беру жылдамдығы жоғары болуы мүмкін. Бұл ұзақ қашықтықтарда қолданылуы мүмкін, сондай-ақ деректермен бірге тексеру цифры немесе паритет биті оңай жіберіледі. Параллельдік беру – екі немесе одан көп жеке жол арқылы байланысты сигнал элементтерін бір мезгілде беру. Бірнеше электр сымдары қолданылады, олар бір уақытта бірнеше битті жіберуге мүмкіндік береді, бұл тізбектік беріліске қарағанда жоғары деректерді беру жылдамдығын қамтамасыз етеді. Бұл әдіс әдетте компьютердің ішінде, мысалы, ішкі шиналарда, және кейде принтерлер сияқты құрылғылар үшін сыртқы түрде қолданылады. Осындай жүйелерде уақыттың өзгеруі маңызды мәселе болуы мүмкін, өйткені параллель деректерді берудегі сымдардың қасиеттері сәл өзгеше болуы мүмкін, сондықтан кейбір биттер басқаларынан бұрын жетеді, бұл хабарды бұзуы мүмкін. Бұл мәселе қашықтық артқан сайын нашарлайды, нәтижесінде параллель деректерді ұзақ қашықтыққа берудің сенімділігі төмендейді.

Асинхронды және синхронды деректерді беру

Асинхронды сериялық байланыс деректердің басталуын және аяқталуын көрсету үшін бастау және тоқтату биттерін пайдаланады. Бұл әдіс деректер үздіксіз емес, үзілістермен жіберілгенде қолданылады. Синхронды беріліс, сағат сигналдарын пайдалану арқылы, беріліс жылдамдықтарын жіберу және қабылдау тараптарында синхрондылайды. Сағат жеке сигнал түрінде немесе деректерге кіріктірілген болуы мүмкін. Одан кейін екі түйін арасында деректердің үздіксіз ағыны жіберіледі. Бастау және тоқтату биттері болмағандықтан, деректерді беру жылдамдығы артық болуы мүмкін.