Boštjan Resinovič
Dejstvo je, da sposobnosti računalnikov rapidno naraščajo in da je danes mogoče na poceni domačem računalniku počenjati stvari, ki so jih včasih zmogli le kot soba veliki stroji ali pa še ti ne. Hkrati pa rastejo tudi potrebe in predvsem želja po enostavni in hitri izmenjavi podatkov med računalniki, ki vse bolj postaja takšna nuja, da je še tako sposobnim, izoliranim (stand-alone) računalnikom praktično odklenkalo.
Na srečo pa to ni nikakršen problem. Poglejmo, kaj je potrebno storiti oziroma kakšne so možnosti za povezovanje dveh oddaljenih računalnikov med sabo.
Osnovni problem je v različnosti strojev, ki onemogoča neposredno povezavo brez dodatnih komplikacij. Njegovo premoščanje omogoča OSI (Open System Interconnections) model, katerega osnovna ideja je, da je potrebno ponuditi možnost za komunikacijo med računalniki katerega koli proizvajalca, ne glede na strojno opremo ali operacijski sistem. V ta namen definira sedem nivojev: aplikacijskega (application layer), predstavitvenega (presentation layer), sejnega (session layer), transportnega (transport layer), mrežnega (network layer), podatkovnega (data link layer) in fizičnega (physical layer). Podatek mora na računalniku, ki oddaja preiti vse nivoje od aplikacijskega do fizičnega, na računalniku, ki sprejema pa v obratni smeri od fizičnega do aplikacijskega. In kako sta dva toliko oddaljena računalnika, da ju ne moremo priljučiti v skupno lokalno mrežo, med seboj povezana?
Standardi za povezavo spodajo v fizični nivo, ki je za posameznega uporabnika pravzaprav edini viden, zato si ga oglejmo malce bolj podrobno.
VRSTE LINIJ
Osnovni prenosni medij še zmeraj ostaja takšen ali drugačen kabel (lahko optični), čeprav je možna tudi brezžična povezava. Zato je uporabnik vezan na Telecom ali podobno pooblaščeno organizacijo, kakor jo pač v konkretni deželi imenujejo, kajti nihče drug nima pravice polaganja kablov čez tuje zemljišče. Uporabnik ima pravzaprav dve osnovni možnosti: lahko uporabi navadno telefonsko linijo ali pa najame posebno. Druga opcija zahteva večje začetne stroške, a se ob velikem prometu izplača, saj je cena, ki jo zaračunava pošta konstantna, ne glede na količino prenesenih podatkov. Velika prednost je tudi kapaciteta, ki jo uporabnik ob vlogi za najem specificira, pošta pa jo tako ali drugače zagotovi. Če ni prevelika in če so že obstaječe telefonske linije dovolj kvalitetne, je možno uporabiti kar te.
Slika1: Najeta linija
Vse kar mora pošta narediti, je speljati linijo mimo central in tako z minimalnimi stroški za dodatno opremo, ki to zagotovi (galvanski členi, radioreleji ...) vzpostaviti neposredno povezavo.
Dostikrat pa je zahteva po hitrosti prenosa večja (recimo nekaj Mbitov/s) od tiste, ki jo nudijo standardne telefonske linije, zato je potrebno polagati nove kable. Cena najete linije je odvisna od kapacitete, ne pa tudi od dolžine, razen v primeru optičnih vlaken, kjer vsak nov meter pomeni podražitev. Poleg visoke cene in, jasno, padanja kvalitete linije z dolžino, je glavna slabost te možnosti njena omejenost, saj omogoča komunikacijo le med dvema računalnikoma, ki ju spaja najeta linija.
Uporaba že obstoječih, povsem navadnih telefonskih linij, pa omogoča uporabniku poklicati poljubno številko in tako povezati njegov računalnik z vsakim, ki ima na drugi strani žice kjer koli na svetu potrebno opremo.
Slika 2: Navadna (dial-up) linija
Slaba stran pa je seveda dosti nižja kapaciteta. Trenutna zgornja meja pri analognih telefonskih omrežjih je 28800 bitov/s, v praksi pa celo dosti manj, kajti kvaliteta linij je za takšno hitrost dostikrat prenizka. Kljub temu, je to danes za navadnega smrtnika še zmeraj optimalna varianta, kajti začetni strošek je le nakup modema, kasneje pa mora samo paziti, da ne dobi prevelikega računa za telefon. Vse računalniške komunikacije na ta način se namreč obračunavajo po tarifah, ki veljajo za telefonske pogovore.
MODULIRANJE SIGNALA
Ker je namembnost telefona prenašanje človeškega govora, ki je analogen in ker je računalniška komunikacija digitalna, računalnika ni mogoče direktno obesiti na linijo. Iz teorije sicer sledi, da je mogoče digitalni signal s Fourierjevo analizo razbiti na neskončen spekter sinusoid, kar da analogen signal. Vendar je telefonski govorni kanal omejen na frekvenčni pas od 500 - 3600 Hz, pri drugih frekvencah pa pride do velikega dušenja, zaradi katerega bi bil signal na sprejemni strani preveč popačen.
.
Slika 3: Signal na oddajni in sprejemni strani ob uporabi Fourierjeve analize
Na oddajni strani je zato potreben digitalno analogni (D/A) konverter, na sprejemni pa A/D konverter. Po telefonski liniji tako potuje analogni signal, ki ga je potrebno primerno modulirati. V osnovi so možni trije načini: frekvenčna, amplitudna in fazna modulacija. Pri fazni modulira D/A konverter binarno vrednost ena na neko frekvenco v pasu 500-3600 Hz, binarno vrednost nič pa na drugo (npr. 1000Hz=1, 800Hz=0). Po liniji tako potujeta signala, ki ju je med sabo mogoče razlikovati po višini tona. Drugače je pri amplitudni modulaciji, kjer se enica od ničle loči po jakosti piska in še drugače pri najhitrejši od osnovnih treh, fazni, kjer obrat faze pomeni spremembo iz ene od obeh vrednosti v drugo.
Slika 4: Frekvenčna, amplitudna in fazna modulacija
MODEMI
Spremembo iz digitalnega signala v analognega in na drugi strani linije nazaj v digitalnega opravljajo modemi, brez katerih v analognih telefonskih omrežjih torej ne gre (najete linije pri tem niso izjema). Modema se morata pred prenosom podatkov dogovoriti, kako bosta komunicirala oziroma natančneje kateri standard bosta uporabila. Standardov je več kot deset, pri vsakem pa je določena hitrost komunikacije (standardne vrednosti so 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400,19200 in 28800 bitov/s) in način modulacije. Določeni so tudi standardi za korekcijo napak in kompresiranje podatkov, ki pa že spadajo v višje nivoje OSI modela.
Možni sta asinhrona in sinhrona komunikacija. Ne da bi se spuščali v podrobnosti povejmo le, da v grobem velja, da asinhrone modeme uporabljamo na navadnih, sinhrone pa pretežno na najetih linijah in da je glavna razlika v tem, da prvi zaradi nesinhroniziranega delovanja zahtevajo več dodatnih kontrolnih bitov za uspešno komunikacijo od drugih, kjer se modema sinhronizirata, čas oddaje in sprejema je torej predviden, potrebne je manj redundantne informacije, hitrost prenosa pa je zato večja.
DIGITALNA TELEFONIJA
Potrebo po modemih torej narekuje narava telefonskih linij, ki so v osnovi namenjene za prenos govorne, torej analogne informacije. Ker zadnje čase toliko slišimo o digitalni telefoniji, poglejmo, kaj prinaša za računalniko komunikacijo.
Ideja je preprosta. Namesto analognih linij je možno uvesti digitalne, ki so računalnikom pisane na kožo, pošta pa mora zagotoviti pretvorbo človeškega govora v digitalni signal, ki se nekje na drugi strani spet pretvori v analognega in tako podpira osnovni namen telefonije: človeško verbalno komuniciranje. Modulacija tu poteka ravno v obratni smeri, rečemo pa ji Pulse Code Modulation (PCM). Standard od kanala za prenos PCM signalov zahteva podporo frekvenčnemu pasu od 0 do 4000Hz. Za analogizacijo digitalnega signala je slednjega potrebno vzorčiti z dvakrat večjo frekvenco od najvišje, torej 8000 krat na sekundo. Praksa je pokazala, da je za uspešen prenos govora dovolj prepoznavati 256 nivojev amplitud, te pa predstavimo z osmimi biti. Izračun kaže, da mora biti kapaciteta takega kanala 8000 x 8, torej 64000 bitov/s, kar omogoča precej hitrejšo računalniško komunikacijo kot na analognem omrežju.
A za računalniško komunikacijo brez modemov po digitalnem omrežju niso dovolj le digitalne centrale do katerih peljejo analogne linije. Do digitalizacije mora priti že v telefonu. Takšen način delovanja imajo ISDN (Integrated System Data Network) priključki, ki pa jih je zaenkrat pri nas mogoče videti le v okviru kakšne sejemske demonstracije.
Dokler torej ne dobite takšnega priključka, bo vaše okno v svet še zmeraj pogojeno z modemi, ki pa so verjetno tako ali tako bolj poceni, kot bodo prvi ISDN priključki.
Bomo videli.
Nazaj na prejšnjo stran