User:Sebkrz1/Komunikacja danych

Transmisja danych lub komunikacja cyfrowa, obejmująca transmisję i odbiór danych, polega na przesyłaniu i odbieraniu danych w postaci cyfrowego strumienia bitów lub cyfrowego sygnału analogowego, przesyłanych przez kanał komunikacyjny punkt-punkt lub punkt-wielopunkt. Przykładami takich kanałów są przewody miedziane, światłowody, komunikacja bezprzewodowa wykorzystująca widmo radiowe, nośniki danych i magistrale komputerowe. Dane są reprezentowane jako sygnał elektromagnetyczny, taki jak napięcie elektryczne, fala radiowa, kuchenka mikrofalowa lub sygnał podczerwieni.

Transmisja analogowa to metoda przekazywania informacji głosowej, danych, obrazu, sygnału lub wideo za pomocą ciągłego sygnału, który zmienia się pod względem amplitudy, fazy lub innej właściwości proporcjonalnie do danej zmiennej. Komunikaty są albo reprezentowane przez sekwencję impulsów za pomocą kodu liniowego (transmisja w paśmie podstawowym), albo przez ograniczony zestaw stale zmieniających się przebiegów (transmisja w paśmie przepustowym), przy użyciu cyfrowej metody modulacji. Modulacja pasma przepustowego i odpowiadająca jej demodulacja są przeprowadzane przez urządzenia modemowe. Zgodnie z najczęściej stosowaną definicją sygnału cyfrowego, zarówno sygnały pasma podstawowego, jak i pasma przepustowego reprezentujące strumienie bitów są uważane za transmisję cyfrową, podczas gdy alternatywna definicja uznaje tylko sygnał pasma podstawowego za cyfrowy, a transmisję danych cyfrowych w paśmie przepustowym traktuje jako formę transmisji cyfrowo-analogowej.

Przesyłane dane mogą stanowić cyfrowe komunikaty pochodzące ze źródła danych, na przykład komputera lub klawiatury. Mogą również być sygnałem analogowym, takim jak rozmowa telefoniczna lub sygnał wideo, przetworzonym na postać cyfrową w postaci strumienia bitów, na przykład przy użyciu modulacji impulsowo-kodowej lub bardziej zaawansowanych schematów kodowania źródłowego. Ten proces kodowania i dekodowania źródła danych odbywa się za pomocą sprzętu - dekodera.

Rozróżnienie tematów pokrewnych
Kursy i podręczniki z zakresu transmisji danych oraz transmisji cyfrowej i komunikacji cyfrowej  mają podobną treść.

Transmisja cyfrowa lub transmisja danych tradycyjnie związane jest z dziedziną telekomunikacji i elektrotechniki. Jednakże, podstawowe zasady transmisji danych mogą być także objęte dziedziną informatyki lub inżynierii komputerowej, szczególnie w kontekście przesyłania danych. To podejście obejmuje również obszar aplikacji sieci komputerowych oraz protokołów komunikacyjnych, takich jak między innymi routing, przełączanie oraz komunikacja między procesami. Warto zauważyć, że chociaż protokół kontroli transmisji (TCP) jest istotnym elementem transmisji danych, to jednak protokoły TCP i inne protokoły warstwy transportowej są omawiane w sieciach komputerowych, natomiast nie znajdują się w zakresie podręczników ani kursów dotyczących transmisji danych.

W większości podręczników termin transmisja analogowa odnosi się jedynie do przesyłania analogowego sygnału komunikatu (bez konieczności digitalizacji) Może to następować za pomocą sygnału analogowego, będącego albo niemodulowanym sygnałem w paśmie podstawowym, albo sygnałem modulowanym analogowo w paśmie przepustowym przy użyciu metod takich jak AM lub FM. Zakres ten może także obejmować analogowe sygnały modulowane impulsowo w paśmie podstawowym, na przykład poprzez modulację szerokości impulsu. W niektórych książkach poświęconych tradycyjnym sieciom komputerowym, termin transmisja analogowa odnosi się również do transmisji strumieni bitów w paśmie przepustowym przy użyciu metod modulacji cyfrowej, takich jak FSK, PSK i ASK. Warto zaznaczyć, że metody te są omówione na przykład w podręcznikach zatytułowanych transmisja cyfrowa lub transmisja danych.

Teoretyczne aspekty transmisji danych są objęte teorią informacji i teorią kodowania.

Warstwy protokołu i podtematy
Warstwy OSI Kursy i podręczniki z dziedzinie transmisji danych zazwyczaj skupiają się na następujących warstwach protokołów oraz tematach modelu OSI:


 * Warstwa 1, warstwa fizyczna :
 * Kodowanie kanałów, w tym:
 * Schematy modulacji cyfrowej
 * Schematy kodowania liniowego
 * Kody korekcji błędów w przód (FEC).
 * Synchronizacja bitów
 * Multipleksowanie
 * Wyrównywanie
 * Modele kanałów
 * Warstwa 2, warstwa łącza danych:
 * Schematy dostępu do kanałów, kontrola dostępu do mediów (MAC)
 * Komunikacja w trybie pakietowym i synchronizacja ramek
 * Wykrywanie błędów i automatyczne żądanie powtórzenia (ARQ)
 * Kontrola przepływu
 * Warstwa 6, warstwa prezentacji :
 * Kodowanie źródłowe (digitalizacja i kompresja danych) oraz teoria informacji
 * Kryptografia (może występować na dowolnej warstwie)

Często występuje sytuacja, że mamy do czynienia z wielowarstwowym projektem tych trzech warstw.

Zastosowania i historia
Dane głównie, choć nie wyłącznie o charakterze informacyjnym są przesyłane za pomocą środków nieelektronicznych, takich jak m.in.optyczne, akustyczne, mechaniczne, od czasu pojawienia się komunikacji. Dane sygnału analogowego przesyłane są drogą elektroniczną od czasu pojawienia się telefonu. Niemniej jednak, pierwsze zastosowania elektromagnetycznej transmisji danych w czasach nowożytnych miały miejsce w  telegrafii (1809) i dalekopisach (1906), które stanowiły sygnały cyfrowe. Owa pionierska praca teoretyczna z zakresu transmisji danych i teorii informacji, autorstwa postaci takich jak Harry Nyquist, Ralph Hartley, Claude Shannon i innych na początku XX wieku, została zapoczątkowana z myślą o tych konkretnych zastosowaniach.

Transmisja danych pełni kluczową rolę w dziedzinie komputerów, zarówno w magistralach komputerowych, jak i w komunikacji z urządzeniami peryferyjnymi poprzez porty równoległe i szeregowe, takie jak RS-232 (1969), FireWire (1995) i USB (1996). Zasady transmisji danych, wprowadzone od 1951 roku, znajdują także zastosowanie w nośnikach pamięci do wykrywania i korygowania błędów. IPierwszym krokiem w rozwiązaniu problemu dokładnego odbioru danych przez odbiornik, wykorzystującego kod cyfrowy, było wprowadzenie kodu Barkera wynalezionego przez Ronalda Hugh Barkera w 1952 r. i opublikowanego w 1953 r. Transmisja danych jest wykorzystywana w sprzęcie sieci komputerowych, takim jak modemy (1940), adaptery sieci lokalnej (LAN) (1964), wzmacniacze, koncentratory wzmacniaków, łącza mikrofalowe, punkty dostępu do sieci bezprzewodowej (1997) itp.

W sieciach telefonicznych komunikacja cyfrowa jest wykorzystywana do przesyłania wielu rozmów telefonicznych za pomocą jednego kabla miedzianego lub światłowodowego, korzystając z  modulacji impulsowo-kodowej (PCM) w połączeniu z multipleksacją z podziałem czasu (TDM) (1962). Centrale telefoniczne przeszły cyfrową transformację, z kontrolą oprogramowania, umożliwiając wprowadzenie różnorodnych usług o wartości dodanej. Przykładowo pierwsza centrala telefoniczna AX została zaprezentowana w 1976 roku. Komunikacja cyfrowa z użytkownikiem końcowym za pomocą usług sieci cyfrowej ISDN (Integrated Services Digital Network) stała się dostępna pod koniec lat 80-tych. Od końca lat 90. techniki dostępu szerokopasmowego, takie jak ADSL, modemy kablowe, światłowody do budynku (FTTB) i światłowody do domu (FTTH), stały się powszechne w małych biurach i domach. Obecnie obserwuje się tendencję zastępowania tradycyjnych usług telekomunikacyjnych komunikacją pakietową, taką jak telefonia IP i IPTV.

Cyfrowa transmisja sygnałów analogowych otwiera nowe perspektywy przetwarzania sygnału. Zdolność do efektywnego przetwarzania sygnału komunikacyjnego umożliwia wykrywanie i korygowanie błędów spowodowanych procesami losowymi. W przypadku sygnałów cyfrowych, zamiast ciągłego monitorowania, można stosować próbkowanie. Multipleksowanie wielu sygnałów cyfrowych staje się znacznie prostsze w porównaniu do multipleksowania sygnałów analogowych. Z uwagi na wszystkie te zalety oraz rosnące zapotrzebowanie na przesyłanie danych komputerowych i dynamiczny rozwój komunikacji cyfrowej, inżynierowie z sukcesem wykorzystali niedawne postępy w dziedzinie szerokopasmowych kanałów komunikacyjnych i elektroniki półprzewodnikowej.

Rewolucja cyfrowa zaowocowała licznie zastosowaniami telekomunikacji cyfrowej, w których wykorzystywane są zasady transmisji danych. Przykłady to m.in. telefonia komórkowa drugiej generacji (1991) i późniejsze, wideokonferencje, telewizja cyfrowa (1998), radio cyfrowe (1999) i telemetria.

Transmisja danych, nazywana także transmisją cyfrową lub komunikacją cyfrową to proces przesyłania informacji za pomocą kanału komunikacyjnego typu punkt-punkt lub punkt-wielopunkt. Przykładami takich kanałów są przewody miedziane, światłowody, kanały komunikacji bezprzewodowej, nośniki danych oraz magistrale komputerowe. Dane są reprezentowane jako sygnał elektromagnetyczny, taki jak napięcie elektryczne, fala radiowa, kuchenka mikrofalowa lub światło podczerwone.

W trakcie transmisji analogowej informacja jest przekazywana poprzez ciągły sygnał analogowy, przesyłany przez kanał analogowy. W przypadku komunikacji cyfrowej, dane są przekazywane przy użyciu dyskretnych komunikatów przez kanał cyfrowy lub analogowy. Komunikaty są reprezentowane albo przez sekwencję impulsów za pomocą kodu liniowego (transmisja w paśmie podstawowym), albo przez ograniczony zestaw stale zmieniających się kształtów fal (transmisja w paśmie przepustowym), przy użyciu metody modulacji cyfrowej. Proces modulacji pasma przepustowego oraz odpowiadająca jej demodulacja (inaczej zwana detekcją) są przeprowadzane przez sprzęt modemowy. Według najpowszechniejszej definicji, zarówno sygnały pasma podstawowego, jak i pasma przepustowego, reprezentujące strumienie bitów, są uznawane za transmisję cyfrową, podczas gdy alternatywna definicja uważa jedynie sygnał w paśmie podstawowym za cyfrowy, a transmisję danych cyfrowych w paśmie przepustowym za formę transmisji cyfrowej. konwersja na analogową.&#x5B;  wymagany cytat  &#x5D;

Przesyłane dane mogą przyjmować formę wiadomości cyfrowych pochodzących ze źródła danych, na przykład komputera lub klawiatury. Mogą to być również sygnały analogowe, takie jak połączenie telefoniczne lub sygnał wideo, przetworzone na postać cyfrową w postaci strumienia bitów, na przykład przy użyciu modulacji impulsowo-kodowej (PCM) lub bardziej zaawansowanych schematów kodowania źródłowego (konwersja sygnału analogowego na cyfrowy i kompresja danych). To kodowanie i dekodowanie źródłowe odbywa się za pomocą sprzętu - dekodera.

Transmisja szeregowa i równoległa
W telekomunikacji transmisja szeregowa odnosi się do sekwencyjnego przesyłania elementów sygnałowych grupy, które reprezentują znak lub inną jednostkę danych. Cyfrowe transmisje szeregowe to bity przesyłane sekwencyjnie pojedynczym przewodem, częstotliwością lub ścieżką optyczną. Ten sposób przesyłania danych wymaga mniejszej ilości przetwarzania sygnału oraz charakteryzuje się mniejszym ryzykiem błędów w porównaniu do transmisji równoległej, co umożliwia osiągnięcie wyższej szybkości transferu dla każdej indywidualnej ścieżki. Transmisja szeregowa sprawdza się również na większe odległości, a dodatkowo umożliwia łatwe przesyłanie cyfrowych bitów kontrolnych lub bitów parzystości wraz z danymi.

Transmisja równoległa to jednoczesna transmisja powiązanych elementów sygnału dwiema lub większą liczbą oddzielnych ścieżek. W tym przypadku korzysta się z wielu przewodów elektrycznych, które są w stanie przesyłać równocześnie wiele bitów. To umożliwia osiągnięcie wyższych prędkości przesyłania danych, niż w przypadku transmisji szeregowej. Ta metoda jest zwykle stosowana wewnątrz komputera, na przykład w wewnętrznych magistralach, a czasami zewnętrznie w takich urządzeniach, jak drukarki. Przesunięcie czasowe może być poważnym problemem w tych systemach, ponieważ przewody podczas równoległej transmisji danych nieuchronnie mają nieco inne właściwości, więc niektóre bity mogą dotrzeć przed innymi, co może uszkodzić wiadomość. Kwestia ta staje się bardziej problematyczna w miarę wzrostu odległości, co sprawia, że równoległa transmisja danych jest mniej niezawodna na duże odległości.

Kanały komunikacji
Niektóre typy kanałów komunikacyjnych obejmują:


 * Obwód transmisji danych
 * Pełny dupleks
 * Półdupleks
 * Simpleks
 * Multi-drop :
 * Sieć magistralna
 * Siatka stacji
 * Sieć pierścieniowa
 * Sieć gwiazdowa
 * Sieć bezprzewodowa
 * Punkt-punkt

Asynchroniczna i synchroniczna transmisja danych
Asynchroniczna komunikacja szeregowa korzysta z bitów startu i stopu do oznaczenia początku i końca transmisji. Ten sposób transmisji danych jest stosowany, gdy dane są przesyłane sporadycznie, a nie w ciągłym strumieniu.

Transmisja synchroniczna to sposób przesyłania danych, w którym prędkości wysyłania i odbioru są zsynchronizowane przy użyciu sygnałów zegarowych. Zegar może być przesyłany jako oddzielny sygnał lub osadzony w danych. Następnie pomiędzy dwoma węzłami przesyłany jest ciągły strumień danych. Ze względu na brak bitów startu i stopu, szybkość transmisji danych może być bardziej efektywna.

Zobacz też

 * Praca w Internecie
 * Komunikacja medialna
 * Bezpieczeństwo sieci
 * Transfer danych między węzłami
 * Transmisja (ujednoznacznienie)