Datenübertragung - Übertragungsarten

Dezember 2016

Die Übertrgungsarten

Der Datentransfer über den Kommunikationsweg zweier Kommunikationsgeräte kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Die übertragung ist gekennzeichnet von  :

  • die Austauschrichtung
  • der Übertragungsweg: die Anzahl der gleichzeitig versandten Bytes
  • Synchronisation: die Sybchronisation eines Senders und eines Empfängers

Liaisons simplex, half-duplex und full-duplex

Je nach Austauschrichtung unterscheidet man 3 Übertragungsarten :

  • die Simplex Verbindung bezeichnet eine Verbindung in der Daten in nur eine Richtung laufen, d.h. vom Sender zum Empfänger. Diese Art der Übertragung ist vorteilhaft wenn Daten nicht in zwei verschiedene Richtungen laufen (z.B. von Ihrem PC zum Drucker oder von der Maus zum Rechner...).

    Liaison simplex

  • Die half-Duplex Verbindung ( auch abwechselnde Verbindung genannt oder semi-Duplex) bezeichnet eine Verbindung, in der die Daten entweder in die eine oder in die andere Richtung laufen, aber nicht gleichzeitig. Bei dieser Verbindung wird jede Endstelle abwechselnd zum Sender. Diese Verbindungsart ermöglicht eine zweigerichtete Verbindung, bei der die gesamte Kapazität der Leitung für die Übertragung genutzt wird.

    Liaison half-duplex

  • Die full-duplex Verbindung auch genannt Integral - Duplex) bezeichent eine Verbindung in der die Daten zweigerichtet und gleichzeitig verschickt werden. Jedes endstück kann zur selben Zeit senden und empfangen, was bedeutet, dass die Bandbreite durch zwei geteilt ist, wenn nur ein Übertragungssupport benutzt wird.

    Liaison full-duplex

Serien- und Parallelübertragung

Die Übertragungsart bezeichnet die Anzahl der elementaren Informationseinheiten (bits) die gleichzeitig in einem Kommunikationskanal übertragen werden können. Ein Rechner (in der Regel ein PC) bearbeitet nie (bei modernen Rechnern) nur ein bit, sondern mehrere (meistens 8, also ein byte). Dies ist der grund warum eine Verbindung mit einem PC eine parallele Verbindung ist.

Parallelverbindung

Man bezeichnet die Parallelverbindung und die gleichzeitige Übertragung mit N bits. Diese Bits werden gleichzeitig verschickt über N Übertragungswege (ein Weg kann z.B. ein Draht, ein Kabel oder ein anderer körperlicher Träger sein. Die Parallelverbindung von PC braucht in der Regel 10 Drähte.

Liaison parallèle

Dies Wege können sein :

  • N physische Leitungen: in jedem Fall wird jedes bit über eine physische Leitung verschickt (daher sind Parallelkabel aus mehreren ummantelten Drähten zusammengesetzt)
  • eine physische Leitung ist in mehrere Unterkanäle der Transferleitung unterteilt. Jedes bit wird über eine andere Frequenz übertragen…

Ist die Kabelführungen zu nahe an der Ummantelung, kommt es zu Störungen, die die Qualität des Signals (v.a. im Breitband) verschlechtern...

Serienverbindung

in einer Serienverbindung werden die Daten bit für bit über die Datenleitung verschickt. Die meisten Prozessoren bearbeiten die Informationen auf eine parallele Weise, dabei handelt es sich um die parallele Umwandlung von in Serie eingehenden Daten auf die Sendefrequenz und umgekehrt auf die Empfängerfrequenz

Liaison série

Diese Bearbeitung erfolgt mithilfe eines Kontrollgerätes (meistens eine Chipkarte von UART, Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Der Transmitter funktioniert wie folgt  :

  • Parallelreihen werden mit einem Verzögerungs- register umgewandelt. Dieses Register ermöglicht mit Hilfe einer Uhr, das Register zu verzögern (in dem es die Gesamtheit der parallelen Daten ) in eine linke Position bringt und dann das größte bit (ganz links) zuerst versendet und so weiter  :

    transformation parallèle-série

  • Die serienparallele Umwandlung funktioniert im Prinzip wie das Verzögerungsregister. Das Verzögerungsregister verschiebt die Positonen bei jedem Empfang eines bits nach links um dann das komplette Register zu versenden, sobald es voll ist und immer so weiter  :

    transformation série-parallèle

Synchrone und asynchrone Übermittlung

Aufgrund der Schwierigekeiten mit der Parallelverbindung ist die Serienverbindung häufiger genutzt. Aber immer da, wo nur ein Draht Informationen transportiert, gibt es Synchronisationsprobleme zwischen dem Sender und dem Empfänger, d.h. der Empfänger kann nicht sofort die Zeichen lesen (oder besser gesagt die Bitsequenzen) da die Bits nacheinander ankommen. Für dieses Problem gibt es drei Lösungen :

  • die asynchrone Verbindung , in der jedes Zeichen unregelmässig verschickt wird (z.B. wie ein user der auf seiner Tastatur tippt). Wenn wir uns aber vorstellen, dass ein einziges bit während einer langen Sendepause geschickt wird… der Server kann in diesem Fall niemals erkennen ob es sich hierbei um 00010000, 10000000 oder 00000100 handelt.
    Um dieses Problem zu lösen wird jedes Zeichen mit einer Information versehen, die den Übermittlungsbeginn anzeigt (Anfangsübermittlungsinformation, genauer bit START)und genauso mit einer Information, die das Ende der Übertragung anzeigt (bezeichnet bit STOP, wobei es eventuel mehrere socher Bit STOPS gibt).
  • Die synchrone Verbindung, in der Sender und Empfänger an dieselbe Uhr angeglichen werden. Der Empfänger empfängt fortlaufend (auch wenn kein bit übermittelt wird) Informationen in dem Abstand in denen der Sender sendet. Daher müssen Sender und Empfänger auf dieselbe Geschwindigkeit eingestellt werden. Darüber hinaus werden zusätzliche Informationen eingefügt um Fehlerquellen während der Übertrgung auszuschalten.

Während einer synchronen Übertragung werden die bits nacheinander gesendet ohne die einzelnen Zeichen zu trennen, daher setzt man Werkzeuge zur Synchronisation ein, man spricht von Zeichen-Synchronisierung.

Der größte Nachteil der Übertragung ist das Lesen der Informationen durch den Empfänger, da es unterschiedliche Zeitmessungen am Sender und am Empfänger geben kann. Jeder Datentransfer muss daher über einen langen Zeitraum erfolgen damit der Empfänger sie einlesen kann. Daher ist die Geschwindigkeit in einer synchronen Verbindung nicht sehr hoch.


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