الإنترنت المتزامن - تسلسل هرمي رمزي متزامن

يعتقد الكثيرون أن تقنيات الاتصالات الرقمية الحديثة هي الأفضل ، حيث تفوز بالانتقاء الطبيعي لـ "خصومهم" ، لكن قلة من الناس يفهمون أن الوضع الحالي هو عرضي إلى حد كبير ، حتى أن المرء قد يقول: "هكذا سقطت العظام".



أقترح "الحلم" ، وماذا سيكون "لو" عرف مخترعو أنظمة الاتصالات الرقمية دور هذا النوع من الاتصال في المستقبل وتناولوا عملهم "بمسؤولية أكبر" ، محاولين على الفور ابتكار أكثر بروتوكولات اتصالات رقمية عالمية.



أسأل من لديه أفكاره الخاصة ، اكتبها ، وبعد قراءة المقال ، فكر في التعليقات.



لذا ، دعنا نحاول رمي النرد مرة أخرى:



انتباه



جميع الأفكار والخوارزميات الموضحة في هذه المقالة هي نتيجة لنشاط فكري مستقل ومستقل تمامًا. بصفتي مؤلفًا ، أعطي إذنًا لاستخدام جميع الأفكار والخوارزميات وتغييرها وإكمالها بحرية لأي شخص أو منظمة في أي نوع من المشاريع ، مع الإشارة الإلزامية إلى مؤلفي (Balyberdin Andrey Leonidovich).



من المحتمل ألا تكون التقنيات الحديثة هي الأكثر فعالية (من بين كل ما هو ممكن من الناحية النظرية) ، ولكن عند محاولة العثور على خيارات أخرى ، يأتي معظمهم إلى تعديلات على الخيارات الحالية أو لا يمكنهم إعطاء إجابة على الإطلاق.



أعتقد أن هذا الوضع يرجع إلى بنية الدماغ وطريقة تفكير الإنسان. إذا رأيت شيئًا في الصورة به خطوط عشوائية ، فإن النظرة التالية على الصورة ستجد هذه الصورة على الفور تقريبًا. بسبب جمود التفكير ، سيكون من الصعب أكثر فأكثر التفكير في صورة مختلفة في كل مرة تالية. علاوة على ذلك ، فإن التقدم التقني يلعب دوره ، وهو مشابه جدًا للنقل بالسكك الحديدية. بمجرد طيها ، يكاد يكون من المستحيل تكرار الاختيار ، فمن الأسهل استخدام "عكاز" يحل المشكلة.



لذلك دعونا نبدأ في بناء نموذج اتصالات سهل التنفيذ ومرن ومتعدد الاستخدامات. يجب أن يكون أدناه متوافقًا مع جميع قنوات نقل البيانات الرقمية الحالية والممكنة نظريًا. مما ورد أعلاه ، الرضا الكامل لطلبات جميع المستهلكين المحتملين نظريًا ، بشرط أن تكون هذه الطلبات مدعومة "من الأسفل". بمعنى آخر ، لا ينبغي أن يكون نظام الاتصال نفسه عنق الزجاجة. اسمحوا لي أن أشير على الفور إلى أن "الكمال" بعيد المنال ، لكن هذا لا ينفي الحاجة إلى السعي لتحقيقه.



يتم وصف نظام الاتصال المثالي بكل بساطة:

1. القدرة على إنشاء اتصال فوري بين أي مشترك وأي مشترك في أي وقت.
2. توصيل رسائل فورية وخالية من الأخطاء من مشترك إلى آخر.
3.   ,   .

إذا قمت بتصميم النظام من الأسفل إلى الأعلى ، فسيكون السؤال الأول هو:



ما نوع قناة الاتصال التي يجب إنشاؤها.



كل شيء بسيط هنا: نقل البيانات المتسلسل بدقة بسرعة ثابتة وكافية للمستهلك. يمكن الحصول بسهولة على جميع أنواع القنوات الأخرى من هذا النوع.



السؤال التالي (الثاني):



واجهة النظام لقنوات الاتصال المادية ومستخدمي النظام



في فجر أنظمة الاتصالات ، تم استخدام واجهة البت بشكل أساسي. في الوقت الحاضر ، يتم اختيار "الرمز" كحامل للمعلومات ؛ فهو ، على عكس واجهة البت ، يحمل أكثر من بتة بيانات وقد يكون له خاصية إضافية "نوع".



إذا أخذنا في الاعتبار أنواع المعلومات المرسلة ، فسنستخدم مفهوم الرمز كحامل معلومات ، ثم يمكن تقسيم الرموز المرسلة إلى أربعة أنواع (مجموعات):

1. بيانات المستخدم.
2. أحرف التحكم المخصصة.
3. بيانات الخدمة.
4. أحرف التحكم في الخدمة.

هذه المجموعة من خيارات الرموز متعددة الاستخدامات عند بناء هياكل معلومات متنوعة. تهدف رموز الخدمة إلى إجراء مكالمات إلى نظام الاتصالات. رموز مخصصة للتواصل بين المستخدمين. إن وجود رموز خدمة منفصلة أمر مكرر إلى حد ما ، ولكن هناك ما يبرره بالحاجة إلى واجهة تحكم في جميع أنظمة الاتصالات تقريبًا.



الحد الأدنى لمقدار المعلومات المشفرة برمز هو بت واحد (اتصال رقمي). ليست هناك حاجة لإصلاح سعة المعلومات في البداية لأنواع مختلفة من الرموز ، حتى أنها ضارة. يكفي إصلاح معلمات الاتصال باستخدام مجموعة من 4 أنواع من الرموز كحد أدنى ، وبقية أجهزة الاستقبال والمرسل "تفاوض" عند إنشاء اتصال مباشر. من وجهة نظر مادية (إلكترونية أو برمجية) ، في لحظة التبديل ، تبدو واجهة نظام الاتصالات كما يلي:

1. إشارة حضور الرمز (1 بت)
2. نوع الحرف (2 بت)
3. البيانات المرسلة (1 بت ، ثم وفقا لسعة المعلومات)
4. إشارة التزامن (للإلكترونيات المتزامنة).

في أنظمة الاتصالات الحديثة ، لا يتم توفير هذه الوحدة ، على الرغم من أنه بالنسبة لاتصالات الكمبيوتر ، يمكن اعتبار حزمة IP وقواعد تكوينها تناظرية.



السؤال الثالث سيكون:



توزيع القناة المادية بين المستخدمين



بالنسبة لأنظمة الاتصال الحقيقية مع عدد كبير بما فيه الكفاية من المشتركين ، فإنه من غير المربح بناء اتصالات وفقًا لمخطط كل مع كل منها ، ومن الضروري تنفيذ مخطط اتصال باستخدام الوسطاء. في عملية أداء وظيفة الترحيل ، يضطر الوسطاء إلى فصل القنوات التي تربطهم بين البيانات "الخاصة بهم" و "البيانات الأجنبية".



في وقت ولادة أنظمة الاتصال الحديثة ، كانت الطرق التالية لمشاركة قناة الاتصال هي الأكثر شيوعًا:

1. الوصول العشوائي (اتصالات الراديو ، الاتصال الداخلي).
2. تبديل الحزمة (التلغراف).
3. التخصيص المؤقت لعرض النطاق الترددي الثابت (المهاتفة).

لا تفي أي من هذه الطرق بمتطلبات نظام اتصال مثالي إلى حد كبير.



يعمل توفير النطاق الترددي بشكل أفضل ، ولكن هناك مشكلات في المرونة من حيث سرعة القناة المقدمة ، ووقت إنشاء القناة ، وكفاءة استخدام موارد القناة المادية.



يعتبر تبديل الحزم فعالاً في استخدام الموارد ، ولكن هناك مشاكل في تناسق السرعة واتساق القناة وفقدان البيانات. الوصول التعسفي ممكن بشكل عام فقط لعدد صغير من المشتركين ، عند تجاوز (أو سعر الصرف) ، تنخفض الكفاءة إلى قيم غير مرضية.



لتحقيق أقصى قدر من الامتثال لنظام الاتصال المثالي ، كان من الضروري "إعادة اختراع" التكنولوجيا على أساس التخصيص المؤقت لجزء من عرض النطاق الترددي للقناة المادية. كان من الضروري حل المشكلة مع المرونة في سرعة قناة نقل البيانات التي تم إنشاؤها وسرعة إنشائها وإزالتها.



مضاعفة (تقسيم) قناة اتصال



لتوضيح طريقة جديدة لتقسيم قناة مادية إلى مكونات ، سنقسم قناة واحدة إلى أجزاء.



دفق R في 1/3 ، دفق G in ¼ ودفق B في 1/5 من النطاق الترددي الأصلي للقناة المادية. يمكن استخدام النطاق الترددي المتبقي لاحتياجات أخرى.



توضح الصورة كيف تتحلل التدفقات الأصلية إلى دفق إجمالي. البرتقالي - Stream R و Green Stream G و Blue Stream B وعرض النطاق الترددي المجاني الأسود. (يتم أخذ رموز التدفق الكلي بالتتابع من الجانب الأيسر).







(الخوارزمية متماثلة ، نفس الشيء بالنسبة للمستقبل والمرسل) المبدأ



العام للفصل شفاف تمامًا:

1. نقوم بفرز القنوات التي تم إنشاؤها بترتيب تنازلي لسرعة الإرسال.
2. لكل قناة ، قم بإنشاء عداد (ينظم معدل الإرسال) ومخزن مؤقت للأحرف المرسلة.
3. تضيف كل دورة من تزامن الرمز في كل عداد ثابتًا متناسبًا مع معدل الإرسال ، ثابت = V (مطلوب) / V (تيار مادي).
4. في كل دورة على مدار الساعة ، نتحقق من العدادات ، بترتيب تناقص سرعات القنوات المرتبطة بها ، من أجل الفائض (قيمة أكبر من واحد) ، حتى نجد العداد الأول الذي يحتوي على قيمة أكبر من واحد.
5. نطرح واحدًا من العداد الموجود ، ونضيف حرفًا واحدًا من المخزن المؤقت للأحرف المرسلة إلى إجمالي الدفق (الذي تم إنشاؤه بالتزامن مع العداد).

سيتم وصف خوارزمية تعدد الإرسال بمزيد من التفصيل في نهاية المقالة ، ويوصى بقراءتها من قبل المتخصصين في تقنيات الاتصال.



نرى أنه إذا كانت التدفقات التي تم إنشاؤها لها نفس السرعة ، فسيتم الحصول على خوارزمية PDH المعتادة (E1 ، إلخ) من رقم الهاتف. إذا كان معدل التدفق يساوي 100٪ من عرض النطاق الترددي للقناة ، فسيحدث تبديل الحزمة.



بعد الاستلام ، يجب إرسال البيانات إلى قناة أخرى ويتم ذلك عن طريق المحول. إن بناء مفتاح لتدفق متزامن (منتظم) مهمة تافهة. ستعتمد قدرة هذا المفتاح فقط على حجم "الترانزستورات" (للدوائر الدقيقة الحديثة في منطقة مليون اتصال متزامن). سيعتمد تردد تبديل الترانزستورات فقط على معدل وصول الرموز ، ويعتمد على سعة المعلومات الخاصة بالرمز. تتيح القدرة على تغيير سعة المعلومات للرموز إمكانية ضبط قيمة تردد ساعة التبديل ، والمعالجة المتوازية لكل من القنوات المادية تجعلها مستقلة عن عدد القنوات المادية.



يمكن أن يسمى هذا النوع من تعدد الإرسال والتبديل تسلسل هرمي رمزي متزامن.



والسؤال الأخير:



إدارة بيئة الاتصال



بالنسبة لاتصالات الكمبيوتر الحديثة ، فإن مجموعة البروتوكولات الأكثر شيوعًا هي TCP / IP. يركز هذا البروتوكول على تبديل الحزم ؛ فهو ليس الأمثل للارتباط التسلسلي. بالنظر إلى الغرض الأولي لنظام الاتصال الجديد (سيتم وصف أساس الاتصال لمعالج تدفق البيانات - في المقالات التالية) ، فإن أفضل لغة تكون مرنة وعالمية موجهة لقنوات الاتصال التسلسلية أو امتدادًا للغة البرمجة الحالية. عند إنشاء لغة إدارة شبكة ، يجب أن يسترشد المرء بنموذج يكون فيه نظام الحوسبة عبارة عن مجموعة من الأجهزة المختلفة في شبكة اتصالات رقمية.



لماذا تحتاج إلى نوع جديد من الشبكات؟



الأول هو تنوع الخوارزميات وبساطتها. إن بساطة تصميم المحولات عالية السرعة ، ولا توجد قيود أساسية على عدد القنوات أو سرعتها ، ستحسن بشكل كبير من خصائص أنظمة الحوسبة متعددة النواة (الاتصال بين النوى والوحدات النمطية).



أين الزيادة الكبيرة في السرعة وعدد القنوات المطلوبة؟



وهنا كل شيء بسيط - تحتاج إلى حل المشكلة الحالية المتمثلة في تشديد نظام الحوسبة في بلورة واحدة ، وزيادة سرعة التفاعل بين البلورات بشكل كبير. في الوقت الحاضر ، تتفاعل أنظمة كمبيوتر منفصلة ومستقلة (أجهزة كمبيوتر مستقلة) في شبكة كمبيوتر. يجب أن يدفع النوع الجديد من الشبكات (يُسرّع) بشكل كبير عملية بدء "ترحيل" مفهوم "نظام الحوسبة" من كيان مادي (مربع في الجدول) إلى مجموعة منطقية من العديد من آلات الحوسبة (النوى) إلى نظام حوسبة موزع. عند إنشاء لغة للتفاعل الشبكي ، يجب أن يسترشد المرء بنموذج يكون فيه نظام الحوسبة عبارة عن مجموعة من الأجهزة المختلفة في شبكة اتصالات رقمية. عملية الاختيار جارية



حاليانموذج الحوسبة الجديد. لقد استنفد القديم (فون نيومان) إمكاناته وهو راكد ، في حين أن الجديد لم يبرز بعد من العدد الكبير من "الأفكار" الموجودة. أقترح تحسين نموذج الاتصال الموصوف واستخدامه كأساس لبيئة معلومات موحدة في المستقبل.



ومع ذلك ، من الضروري ابتكار اسم للشبكة الجديدة ، وإلا فإن "SkyNet" ستبقى وستكون شخصية الذكاء الاصطناعي ضارة.

خوارزمية لتقسيم (تعدد الإرسال) قناة مادية لقناة إلى قنوات افتراضية منفصلة:

1.  — . , ,   ,  .   : , ,   .          .         ( ). ( )     . .
2.  ,   () .   «»   ,   ( ). .
3.     . ,  . «»,     .     ,     ( )     «». «» ,    «».   ,     2.5 .   3 .
4. «» ,     . ,  0.01% , . ( ).
5. ( ) «»     .   .      . ,  .
6.   ,      (     ).     ( )       () .   ,     .  .
7. ( ),     .     , .     ,     «». (    ..),       .
8. «»         .       «»     .   «»,       .

أثناء الإرسال ، يجب تفكيك التدفق الإجمالي في مفاتيح ليس فقط بسبب إعادة ترتيب القنوات الافتراضية بين القنوات المادية ، ولكن أيضًا بسبب الحاجة المحتملة إلى إضافة أو إزالة الأحرف الفارغة ، وهو أمر ممكن فقط في وقت قراءة أو كتابة المخزن المؤقت للقناة الافتراضية. يمكنك إضافة القدرة على إنشاء تدفق إجمالي "للنفق" لا يمكن تفكيكه في مفاتيح وسيطة. لن يتم تحليل هذا التدفق في محولات وسيطة إلى مكونات ومعالجتها كدائرة افتراضية للمستخدم. يمكن إنشاء "نفق" افتراضي إذا قمت بإنشاء تدفق موجز باستخدام رموز خدمة بديلة (تظل الخوارزمية كما هي ، ويتطلب كل مستوى من مستويات النفق مجموعة رموز الخدمة الخاصة به).



على جانب الاستقبال ، سيكون من الضروري تنفيذ إجراء إضافي لتفكيك هذه القناة إلى مكوناتها (يمكن اعتبار عدد هذه "التحليلات" مستوى "النفق").



من المفيد إنشاء "أنفاق" بسبب انخفاض عدد القنوات الافتراضية ، وبالتالي ، المخازن المؤقتة المطلوبة في المحولات الوسيطة أو في الأماكن التي يتم فيها تبديل تدفقات المعلومات الكبيرة جدًا (وسيكون تأخير التبديل المتناسب مع سرعة القناة الافتراضية أقل).

خوارزمية لإنشاء قناة افتراضية

1. في اللحظة الأولى من الوقت ، يوجد تدفق الخدمة فقط بين المرسل والمستقبل (لا يتم احتساب القنوات الافتراضية التي تم إنشاؤها مسبقًا). يحتوي جهاز الإرسال على مخزن مؤقت يتم فيه تجميع البيانات اللازمة لإنشاء قناة افتراضية جديدة.
2.     (      ),   ( )       .   ,     (  ) ,   ,    ( )   () . «»       .
3. ,       . ,   .
4. ,   « ». , « »,   .       « »   .
5. (),   , ()    (timeout) « ». « »,  .
6.         ,   ,     . ,   , .
7. « »     ,   «» -   .   ( ), «»   (   ).

1.   : ( , ,  )   (  ). ( )     . ,   .
2.   , ,      (    ).     , (   ), «»   . , .        
3.         ,     .   , ,   .   ,     .  ,  .   ,     8  ( ),   IP6  16 ,       .       (-).
4. , ,   . DNS   , ( : IP  )     .   , . ,   () , (   ,    —  ).
5. , ()    -   . , ,   .       ,   .   , . ( ),   () ,         ,   . ( ,      )       .       ,   .   (  ), (   ).

يمكن للشبكة القائمة على التحويل الرمزي المتزامن أن تحدث ثورة في بيئة المعلومات بأكملها.



ستتحول أنظمة الحوسبة أخيرًا من "آلة حاسبة" شخصية ، وهي الآن في الأساس ، إلى بُعد معلومات واحد (مساحة) لعالمنا. سيصبح جهاز كمبيوتر المستخدم ببساطة جهازًا للوصول إلى هذا العالم وربما جهازًا لتخزين المعلومات السرية ومعالجتها. سيتغير دور معدات الشبكة في هندسة الحوسبة بشكل كبير. في الوقت الحاضر ، الشبكة هي طريقة لتوصيل أجهزة الكمبيوتر الفردية (لكل منها نظام تشغيل خاص به) والتطبيقات التي تعمل عليها. في المستقبل ، لن يكون مفهوم آلة الحوسبة المنفصلة (ككائن مادي) موجودًا ، وسيصبح نظام الحوسبة افتراضيًا تمامًا ، وسيتم "تلطيخه" عبر موارد الأجهزة المختلفة للشبكة.ستنتقل مسألة الإدارة (إدارة الموارد عن طريق معلمات الوصول لنظام الحوسبة) بالكامل إلى مستوى إدارة الشبكة الذي يربط الوحدات التنفيذية الفردية.