Saya mengusulkan untuk "bermimpi", dan apa yang "akan terjadi jika" para penemu sistem komunikasi digital tahu tentang peran jenis komunikasi ini di masa depan dan mendekati pekerjaan mereka "lebih bertanggung jawab", segera mencoba menemukan protokol komunikasi digital yang paling universal.
Saya bertanya kepada siapa pun yang memiliki pemikiran mereka sendiri, tuliskan dan, setelah membaca artikel, refleksi di komentar.
Jadi, mari kita coba melempar dadu lagi:
Perhatian
Semua ide dan algoritma yang dijelaskan dalam artikel ini adalah hasil dari aktivitas intelektual saya yang independen dan sepenuhnya independen. Sebagai seorang penulis, saya memberikan izin untuk secara bebas menggunakan, mengubah, melengkapi semua ide dan algoritme kepada orang atau organisasi mana pun dalam jenis proyek apa pun, dengan indikasi wajib atas kepenulisan saya (Balyberdin Andrey Leonidovich).
Teknologi modern kemungkinan besar bukan yang paling efektif (dari semua kemungkinan secara teoritis), tetapi ketika mencoba menemukan opsi lain, sebagian besar datang ke modifikasi dari yang sudah ada atau tidak dapat memberikan jawaban sama sekali.
Menurut saya keadaan ini disebabkan oleh struktur otak dan cara berpikir manusia. Jika Anda melihat sesuatu pada gambar dengan garis-garis acak, maka tampilan selanjutnya pada gambar akan segera menemukan gambar ini. Karena kelembaman berpikir, setiap saat akan semakin sulit untuk mempertimbangkan gambar yang berbeda. Lebih lanjut, kemajuan teknis ikut bermain, dan sangat mirip dengan transportasi kereta api. Setelah dilipat, hampir tidak mungkin untuk mengulangi pilihan, lebih mudah untuk menerapkan "kruk" yang memecahkan masalah.
Jadi, mari kita mulai membuat paradigma telekomunikasi yang mudah diterapkan, fleksibel, dan serbaguna. Di bawah ini harus kompatibel dengan semua saluran transmisi data digital yang ada dan mungkin secara teoritis. Dari atas, kepuasan paling lengkap dari permintaan semua konsumen secara teoritis mungkin, asalkan permintaan ini didukung "dari bawah". Dengan kata lain, sistem komunikasi itu sendiri tidak boleh menjadi penghambat. Izinkan saya segera mencatat bahwa "kesempurnaan" tidak mungkin tercapai, tetapi ini tidak meniadakan kebutuhan untuk memperjuangkannya.
Sistem komunikasi yang ideal dijelaskan secara sederhana:
- Kemampuan untuk langsung membuat koneksi antara pelanggan mana pun dan pelanggan mana pun kapan saja.
- Pengiriman pesan instan dan bebas kesalahan dari satu pelanggan ke pelanggan lainnya.
- , .
Jika Anda mendesain sistem dari bawah ke atas, maka pertanyaan pertama adalah:
Jenis saluran komunikasi apa yang perlu dibuat
Semuanya sederhana di sini: transfer data yang benar-benar berurutan dengan kecepatan yang konstan dan cukup untuk konsumen. Semua jenis saluran lainnya dapat dengan mudah diperoleh dari jenis ini.
Pertanyaan berikutnya (kedua):
Antarmuka sistem ke saluran komunikasi fisik dan pengguna sistem
Pada awal sistem telekomunikasi, antarmuka bit terutama digunakan. Saat ini, "simbol" dipilih sebagai pembawa informasi, yang berbeda dengan antarmuka bit, membawa lebih dari satu bit data dan mungkin memiliki properti tambahan "tipe".
Jika kita mempertimbangkan jenis-jenis informasi yang ditransmisikan, maka kita akan menggunakan konsep simbol sebagai pembawa informasi, kemudian simbol yang dikirimkan dapat dibagi menjadi empat jenis (kelompok):
- Data pengguna.
- Karakter kontrol kustom.
- Data layanan.
- Karakter kontrol layanan.
Serangkaian opsi simbol ini cukup fleksibel saat membangun berbagai struktur informasi. Simbol layanan dimaksudkan untuk membangun panggilan ke sistem komunikasi. Simbol khusus untuk komunikasi antar pengguna. Kehadiran simbol layanan terpisah agak berlebihan, tetapi dibenarkan oleh kebutuhan akan antarmuka kontrol di hampir semua sistem komunikasi.
Jumlah minimum informasi yang dikodekan oleh simbol adalah satu bit (komunikasi digital). Pada awalnya tidak perlu memperbaiki kapasitas informasi dari berbagai jenis simbol, bahkan merugikan. Ini cukup untuk memperbaiki parameter komunikasi menggunakan set minimal 4 jenis simbol, dan penerima dan pemancar lainnya "bernegosiasi" saat membuat koneksi langsung. Dari sudut pandang fisik (elektronik atau perangkat lunak), pada saat dinyalakan, antarmuka ke sistem telekomunikasi terlihat seperti:
- Sinyal kehadiran simbol (1 bit)
- Jenis karakter (2 bit)
- Data yang dikirimkan (1 bit, kemudian sesuai dengan kapasitas informasi)
- Sinyal sinkronisasi (untuk elektronik sinkron).
Dalam sistem komunikasi modern, kesatuan seperti itu tidak disediakan, meskipun untuk komunikasi komputer paket IP dan aturan pembentukannya dapat dianggap analog.
Pertanyaan ketiga adalah:
Distribusi saluran fisik antar pengguna
Untuk sistem komunikasi nyata dengan jumlah pelanggan yang cukup besar, tidak menguntungkan untuk membangun koneksi sesuai dengan skema masing-masing dengan masing-masing dan perlu untuk menerapkan skema komunikasi menggunakan perantara. Dalam proses menjalankan fungsi relai, perantara dipaksa untuk memisahkan saluran yang menghubungkannya antara data "mereka" dan "asing".
Pada saat lahirnya sistem komunikasi modern, cara berbagi saluran komunikasi berikut adalah yang paling umum:
- Akses acak (komunikasi radio, interkom).
- Pengalihan paket (telegraf).
- Alokasi sementara bandwidth tetap (telepon).
Tak satu pun dari metode ini memenuhi persyaratan sistem komunikasi yang ideal sampai batas yang signifikan.
Penyediaan bandwidth berfungsi paling baik, tetapi terdapat masalah fleksibilitas dalam hal kecepatan saluran yang disediakan, waktu untuk membuat saluran, dan efisiensi penggunaan sumber daya saluran fisik.
Perpindahan paket efisien dalam pemanfaatan sumber daya, tetapi ada masalah dengan konsistensi kecepatan, konsistensi saluran, dan kehilangan data. Akses sewenang-wenang umumnya hanya mungkin untuk sejumlah kecil pelanggan, ketika melebihi yang mana (atau nilai tukar), efisiensi turun ke nilai yang tidak memuaskan.
Untuk memaksimalkan kepatuhan dengan sistem komunikasi yang ideal, perlu untuk "menemukan kembali" teknologi berdasarkan alokasi sementara dari sebagian bandwidth saluran fisik. Itu perlu untuk memecahkan masalah dengan fleksibilitas dalam kecepatan saluran transmisi data yang dibuat, pembuatan dan penghapusan yang cepat.
Multiplexing (pemisahan) saluran komunikasi
Untuk mengilustrasikan cara baru membagi saluran fisik menjadi beberapa komponen, kita akan membagi saluran tunggal menjadi beberapa bagian.
Streaming R di 1/3, streaming G di in dan streaming B di 1/5 dari bandwidth saluran fisik asli. Bandwidth yang tersisa bisa digunakan untuk kebutuhan lain.
Gambar menunjukkan bagaimana aliran asli diuraikan menjadi aliran total. Oranye - Aliran R, Aliran Hijau G, Aliran Biru B, dan Bandwidth gratis Hitam. (Simbol untuk aliran total diambil secara berurutan dari sisi kiri).
(Algoritma ini simetris, sama untuk penerima dan pemancar) Prinsip
umum pemisahan cukup transparan:
- Kami mengurutkan saluran yang dibuat dalam urutan kecepatan transmisi.
- Untuk setiap saluran, buat penghitung (mengatur laju transmisi) dan penyangga karakter yang ditransmisikan.
- Setiap siklus sinkronisasi simbol di setiap penghitung menambahkan konstanta yang sebanding dengan baud rate, konstanta = V (diperlukan) / V (aliran fisik).
- Setiap siklus jam kami memeriksa penghitung, dalam urutan penurunan kecepatan saluran yang menyertainya, untuk overflow (nilai lebih besar dari satu), sampai kami menemukan penghitung pertama yang berisi nilai lebih besar dari satu.
- Kami mengurangi satu dari penghitung yang ditemukan, dan menambahkan satu karakter dari buffer karakter yang ditransmisikan ke aliran total (dibuat sehubungan dengan penghitung).
Algoritma multiplexing akan dijelaskan lebih rinci di akhir artikel, direkomendasikan untuk dibaca oleh spesialis teknologi komunikasi.
Kami melihat bahwa jika aliran yang dihasilkan memiliki kecepatan yang sama, maka algoritma PDH biasa (E1, dll.) Diperoleh dari nomor telepon. Jika laju aliran sama dengan 100% dari bandwidth saluran, packet switching akan dihasilkan.
Setelah menerima, data harus dikirim ke saluran lain dan ini dilakukan oleh sakelar. Membangun sakelar untuk aliran sinkron (seragam) adalah tugas yang sepele. Kapasitas sakelar semacam itu hanya akan bergantung pada volume "transistor" (untuk sirkuit mikro modern di wilayah sejuta koneksi simultan). Frekuensi switching transistor hanya akan bergantung pada kecepatan kedatangan simbol, dan itu tergantung pada kapasitas informasi simbol. Kemampuan untuk mengubah kapasitas informasi simbol memungkinkan untuk menyesuaikan nilai frekuensi jam sakelar, dan pemrosesan paralel dari masing-masing saluran fisik membuatnya tidak tergantung pada jumlah saluran fisik.
Jenis multiplexing dan switching ini dapat disebut sebagai hierarki simbolik sinkron.
Dan pertanyaan terakhir:
Manajemen lingkungan komunikasi
Untuk komunikasi komputer modern, seperangkat protokol yang paling umum adalah TCP / IP. Protokol ini difokuskan pada pengalihan paket; tidak optimal untuk tautan serial. Dengan mempertimbangkan tujuan awal dari sistem komunikasi baru (dasar komunikasi prosesor aliran data - akan dijelaskan dalam artikel berikut), yang paling optimal adalah bahasa yang fleksibel dan universal yang berorientasi pada saluran komunikasi serial atau perluasan dari bahasa pemrograman yang ada. Saat membuat bahasa kontrol jaringan, seseorang harus dipandu oleh paradigma di mana sistem komputasi adalah kombinasi dari berbagai perangkat dalam jaringan komunikasi digital.
Mengapa Anda membutuhkan jenis jaringan baru?
Yang pertama adalah keserbagunaan dan kesederhanaan algoritme. Kesederhanaan perangkat sakelar berkecepatan tinggi, tidak ada batasan mendasar baik pada jumlah saluran atau kecepatannya, secara signifikan akan meningkatkan karakteristik sistem komputasi multicore (komunikasi antara inti dan modul).
Di manakah peningkatan yang signifikan dalam kecepatan dan jumlah saluran yang dibutuhkan?
Dan di sini semuanya sederhana - Anda perlu menyelesaikan masalah pengetatan sistem komputasi menjadi satu kristal, secara signifikan meningkatkan kecepatan interaksi antar kristal. Saat ini, sistem komputasi independen yang terpisah (komputer independen) berinteraksi dalam jaringan komputer. Jenis jaringan baru harus secara signifikan mendorong (mempercepat) proses awal "migrasi" konsep "sistem komputasi" dari entitas fisik (kotak di atas meja) ke kombinasi logis dari banyak mesin komputasi (inti) ke dalam sistem komputasi terdistribusi. Saat membuat bahasa untuk interaksi jaringan, seseorang harus dipandu oleh paradigma di mana sistem komputasi adalah kombinasi dari berbagai perangkat dalam jaringan komunikasi digital.
Proses seleksi sedang berlangsungparadigma komputasi baru. Yang lama (von Neumann) sudah habis potensinya dan mandek, sedangkan yang baru belum muncul dari banyaknya “ide” yang ada. Saya mengusulkan untuk memperbaiki paradigma komunikasi yang dijelaskan dan menggunakannya sebagai dasar untuk lingkungan informasi terpadu di masa depan.
Namun, perlu muncul nama untuk jaringan baru, jika tidak "SkyNet" akan tetap ada dan karakter AI akan berbahaya.
Algoritma untuk membagi (multiplexing) saluran fisik saluran menjadi saluran virtual terpisah:
- — . , , , . : , , . . ( ). ( ) . .
- , () . «» , ( ). .
- . , . «», . , ( ) «». «» , «». , 2.5 . 3 .
- «» , . , 0.01% , . ( ).
- ( ) «» . . . , .
- , ( ). ( ) () . , . .
- ( ), . , . , «». ( ..), .
- «» . «» . «», .
Selama transmisi, aliran total harus dibongkar di sakelar tidak hanya karena penataan ulang saluran virtual antara saluran fisik, tetapi juga karena potensi kebutuhan untuk menambah atau menghapus karakter kosong, yang hanya mungkin pada saat membaca atau menulis penyangga saluran virtual. Anda dapat menambahkan kemampuan untuk membuat "terowongan" aliran total yang tidak dapat dibongkar di sakelar perantara. Aliran seperti itu tidak akan diuraikan menjadi sakelar perantara menjadi komponen dan diproses sebagai sirkuit virtual pengguna. Pembuatan "terowongan" virtual dapat dilakukan jika Anda membuat streaming ringkasan menggunakan simbol layanan alternatif (algoritme tetap sama, setiap level terowongan memerlukan kumpulan simbol layanannya sendiri).
Di sisi penerima, perlu dilakukan prosedur tambahan untuk membongkar saluran tersebut menjadi komponennya (jumlah "analisis" seperti itu dapat dianggap sebagai tingkat "terowongan").
Ini menguntungkan untuk membuat "terowongan" karena penurunan jumlah saluran virtual dan, karenanya, buffer yang diperlukan di sakelar perantara atau di tempat di mana aliran informasi yang sangat besar dialihkan (dan penundaan pengalihan yang sebanding dengan kecepatan saluran virtual akan lebih sedikit).
Algoritma untuk membuat saluran virtual
- Pada saat awal, hanya aliran layanan yang ada antara pemancar dan penerima (saluran virtual yang dibuat sebelumnya tidak dihitung). Pemancar memiliki buffer di mana data yang diperlukan untuk membuat saluran virtual baru diakumulasikan.
- ( ), ( ) . , ( ) , , ( ) () . «» .
- , . , .
- , « ». , « », . « » .
- (), , () (timeout) « ». « », .
- , , . , , .
- « » , «» - . ( ), «» ( ).
- : ( , , ) ( ). ( ) . , .
- , , ( ). , ( ), «» . , .
- , . , , . , . , . , 8 ( ), IP6 16 , . (-).
- , , . DNS , ( : IP ) . , . , () , ( , — ).
- , () - . , , . , . , . ( ), () , , . ( , ) . , . ( ), ( ).
Jaringan yang didasarkan pada pengalihan simbolik sinkron dapat merevolusi seluruh lingkungan informasi.
Sistem komputasi akhirnya akan berubah dari "kalkulator" pribadi, yang pada dasarnya mereka sekarang, menjadi satu dimensi informasi (ruang) dunia kita. Komputer pengguna hanya akan menjadi alat untuk mengakses dunia ini dan mungkin alat untuk menyimpan dan memproses informasi rahasia. Peran peralatan jaringan dalam arsitektur komputasi akan berubah secara signifikan. Saat ini, pada dasarnya, jaringan adalah cara untuk menghubungkan komputer individu (masing-masing memiliki OS sendiri) dan aplikasi yang berjalan di dalamnya. Di masa depan, konsep mesin komputasi terpisah (sebagai objek fisik) tidak akan ada, sistem komputasi akan menjadi sepenuhnya virtual, itu akan "dioleskan" ke berbagai sumber daya perangkat keras jaringan.Masalah administrasi (manajemen sumber daya dengan parameter akses sistem komputasi) akan sepenuhnya pindah ke bidang manajemen jaringan yang menghubungkan modul eksekutif individu.