Was ist Datenübertragung? Wie kann ein reibungsloser Datenfluss gewährleistet werden?

Langstreckenläufe, wie Marathons, sind faszinierend, nicht wahr?

Noch interessanter ist die Geschichte von Pheidippides. Als Athen die persische Streitmacht in der Schlacht von Marathon besiegte, lief er 25 Meilen, um die Siegesbotschaft zu überbringen.

Im antiken Athen liefen Boten lange Strecken, um wichtige Nachrichten zu übermitteln. Als Pheidippides sich der Akropolis näherte, lobte er Nike, die griechische Siegesgöttin, und brach vor Erschöpfung tot zusammen (denken Sie daran, dass dies ein Mythos ist, daher könnten die Ereignisse leicht übertrieben sein).

In der Datenkommunikation und im Networking sind Datenübertragungssysteme gleichwertig mit Boten wie Pheidippides (ohne das ganze Todesszenario). Um analoge und digitale Daten zwischen globalen Unternehmensnetzwerken zu übertragen, nutzen Unternehmen Datenaustausch-Software oder elektronische Datenaustausch-Software (EDI).

Organisationen wählen Datenübertragungssysteme, um einen reibungslosen Datenfluss über Informationsnetzwerke zu gewährleisten.

Bedeutung der Datenübertragung

Unternehmen vervielfachen ihre Stärken durch Fusionen, Übernahmen und Diversifikation. Effektive Entscheidungen über solch komplexe und unterschiedliche Geschäftsumfelder erfordern kontextbezogene und vernetzte Daten.

Unternehmen können nicht das bekommen, was sie voneinander benötigen, ohne schnelle Datenerfassung und -übertragung. Datenkommunikationslösungen verbessern die Datenübertragungsraten und schützen die Datenqualität innerhalb von Organisationen mit großen Datenmengen.

Darüber hinaus reduziert die Datenübertragung die Hardwarekosten und ermöglicht den Menschen einen einfachen Zugang zu Daten, wenn sie diese benötigen.

Komponenten der Datenübertragung

Die Datenkommunikation zwischen zwei oder mehr Geräten über ein Netzwerk beruht auf den folgenden Datenübertragungselementen.

• Nachricht sind die Daten, die ein Gerät an andere Geräte sendet. Häufige Beispiele für Nachrichten sind Texte, Audiodateien und Videodateien.
• Sender ist das Gerät, das den Datenübertragungsprozess des Sendens einer Nachricht an ein anderes Gerät initiiert.
• Empfänger ist das Endgerät, das die Nachricht erhält.
• Übertragungsmedium oder Kanal verbindet Sender und Empfänger. Unternehmen können geführte, kabelgebundene Medien oder ungeführte Methoden wie Radiowellen, Mikrowellen oder verdrillte Kabelpaare verwenden, um Daten zu übertragen.
• Regelsatz oder Protokolle regeln die Datenkommunikation zwischen Geräten.

Wie funktioniert die Datenübertragung?

Stellen Sie sich vor, Sie geben Daten mit einer Tastatur in einen Computer ein. Die Elektronik in der Tastatur verwendet standardisierte Kodierungsschemata, um Dateneingaben in äquivalente binär kodierte Muster umzuwandeln.

7 Bits repräsentieren 128 Elemente, während 8 Bits 256 Elemente in einer Tastatur darstellen. Der Empfänger folgt einem ähnlichen Prozess, um empfangene binäre Muster zu dekodieren und in Zeichen umzuwandeln.

Sowohl Sender als auch Empfänger verwenden Extended Binary Coded Decimal (EBCDIC) und den American Standard Code for Information Interchange (ASCII) zur Darstellung von alphabetischen, Satzzeichen- und numerischen Zeichen.

Die digitale Datenübertragung erfolgt auf ähnliche Weise. Ein Quellgerät erzeugt Daten in Form von digitalen Signalen oder Bitströmen. Ein Kommunikationsmedium wie ein physisches Kupferkabel, ein drahtloses Netzwerk oder eine Glasfaser transportiert diese Daten zu einem oder mehreren Empfängergeräten.

Jedes ausgehende Signal kann ein Basisband- oder Passbandsignal sein.

• Basisbandsignal oder ursprüngliches Nachrichtensignal ist die ursprüngliche Information, die übertragen werden soll. Ein Basisbandsignal hat jedoch eine niedrige Frequenz und kann ohne Modulation keine langen Strecken zurücklegen.
• Passbandsignal bezieht sich auf die ursprüngliche Nachricht nach der Modulation. Daher werden Passbandsignale anders moduliert als Basisbandsignale.

Die Datenübertragung kann auch den internen Datentransfer erleichtern, wie das Senden von Daten von einer Festplatte oder einem Arbeitsspeicher (RAM) zu einem Prozessor. In den meisten Fällen ist die Datenübertragung digital, kann aber auch analog sein.

Arten der Datenübertragung

Datenübertragungsmodi variieren je nach Richtung des Datenaustauschs, der Anzahl der übertragenen Bits und der Synchronisation zwischen Sender und Empfänger.

Datenübertragungsmodi können in drei Kategorien eingeteilt werden, basierend auf ihrer Richtung des Informationsaustauschs.

1. Simplex-Übertragung

Im Simplex-Datenübertragungsmodus fließen die Daten in eine Richtung. Diese unidirektionale Kommunikation beschränkt Sender darauf, nur zu senden, und Empfänger darauf, nur zu empfangen. Simplex ist kein beliebtes Übertragungsmodell, da die meisten Unternehmen eine bidirektionale Kommunikation benötigen.

Geräte, die Simplex-Übertragung verwenden, senden mehr Daten unter Verwendung der gesamten Kanalbandbreite. Es gibt jedoch keine Interkommunikation zwischen den Geräten aufgrund der Unidirektionalität.

Häufige Beispiele für Geräte, die Simplex-Übertragungsmodelle verwenden, sind Tastatur und Maus. Auch Radiostationen verwenden Simplex-Übertragung, um Signale an Hörer zu senden, die nicht zurücksenden können.

2. Halbduplex-Übertragung

Der Halbduplex- oder Semiduplex-Übertragungsmodus ermöglicht den Datenfluss in beide Richtungen, jedoch nur in eine Richtung gleichzeitig. Grundsätzlich können Geräte Daten senden und empfangen, jedoch nicht gleichzeitig. Wie bei der Simplex-Übertragung nutzt die Halbduplex-Übertragung die gesamte Kanalbandbreite in eine Richtung gleichzeitig.

Stellen Sie sich vor, Sie sprechen über ein Walkie-Talkie, ein klassisches Beispiel für Halbduplex-Übertragung. Sie können nur zuhören, wenn eine andere Person spricht. Ebenso können sie nur zuhören, wenn Sie sprechen. Wenn Sie beide gleichzeitig sprechen, hören Sie nichts als ein verzerrtes Geräusch.

Die Halbduplex-Übertragung verursacht Kommunikationsverzögerungen, da Sie warten müssen, während die andere Partei Daten sendet.

3. Vollduplex-Übertragung

Die Kommunikation im Vollduplex-Übertragungsmodus ist bidirektional. Daten fließen in beide Richtungen, sodass beide Geräte gleichzeitig Nachrichten senden und empfangen können. Die Vollduplex-Übertragung verwendet zwei Simplex-Kanäle, die den Verkehr in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Ein Vollduplex ist der schnellste Kommunikationsmodus zwischen Geräten.

Ein Telefonnetzwerk verwendet Vollduplex-Übertragung, um zwei Personen gleichzeitig sprechen und zuhören zu lassen. Der Vollduplex-Modus benötigt jedoch einen dedizierten Pfad, um eine nahtlose Kommunikation zwischen zwei Geräten zu gewährleisten.

Sie können Datenübertragungsmodi in zwei Kategorien unterteilen, abhängig von der Synchronisation zwischen Empfängern und Sendern.

Synchrone Übertragung

Synchrone Übertragung ist eine Vollduplex-Übertragung, die Taktsignale verwendet, um den Sender und Empfänger im Einklang zu halten. Diese Datenübertragungsmethode verpackt und sendet Daten in großen Blöcken in festen Zeitintervallen. Taktsignale im Sender und Empfänger gewährleisten eine kontinuierliche und konsistente zeitbasierte Datenblockübertragung.

Nun, lassen Sie uns aufschlüsseln, wie die synchrone Übertragung funktioniert.

• Datenblockgruppierung fügt synchrone Leerlaufzeichen (auch als Syn-Zeichen bekannt) ein, um Datenblöcke in regelmäßigen Abständen zu trennen.
• Verbindungssynchronisation erfolgt, nachdem entfernte Geräte Syn-Zeichen empfangen und dekodiert haben.
• Datenübertragung beginnt nach der korrekten Verbindungssynchronisation.

Synchrone Datenübertragung sendet Datenblöcke anstelle von Zeichen, daher ist sie schnell – genau deshalb lieben Unternehmen, die große Datenmengen übertragen, dieses Modell. Diese Datenübertragung kann jedoch teuer sein.

Zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), RAM und Netzwerkprotokolle wie Ethernet verwenden synchrone Übertragung.

Asynchrone Übertragung

Asynchrone Übertragung ist eine Halbduplex-Übertragung, die Start- (binär 0) und Stoppbits (binär 1) verwendet, um den Anfang und das Ende von Zeichen während der Datenübertragung zu markieren. Es spielt keine Rolle, was Sie senden; jedes Zeichen muss mit 0 beginnen und mit 1 enden, damit ein Gerät weiß, dass es ein vollständiges Zeichen empfangen oder gesendet hat.

Nun zum Verständnis, wie die asynchrone Übertragung funktioniert.

• Markierungszustand bezieht sich auf Lücken zwischen Zeichentransmissionen in einer inaktiven Übertragungsleitung. Asynchrone Übertragung verwendet binär 1, um Perioden der Inaktivität zu kennzeichnen.
• Unterbrechung des Markierungszustands tritt auf, wenn ein empfangendes System ein binäres 0 sieht. In diesem Stadium erwartet das System das Eintreffen von Datenzeichen.
• Asynchrone Datenübertragung erfolgt, wenn die Systeme Zeichen empfangen und zum Markierungszustand zurückkehren, wenn die Übertragung endet.

Da es keinen Taktmechanismus gibt, senden oder empfangen asynchrone Kommunikationsgeräte Informationen nicht in einem gleichmäßigen Tempo. Trotzdem halten sie einen zuverlässigen Informationsfluss aufrecht, indem sie die Geschwindigkeit entsprechend den Hardwarefähigkeiten aushandeln.

Asynchrone Datenübertragung ist am besten für langsame Übertragungen geeignet. Sie können Daten immer komprimieren, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Wenn Sie Daten mit einer Tastatur eingeben, ist das ein klassisches Beispiel für asynchrone Datenübertragung.

Synchrone vs. asynchrone Übertragung

Synchrone Übertragung verwendet Zeitsignale, um einen kontinuierlichen Datenstrom zu senden, während asynchrone Übertragung Daten in zufälligen Zeitintervallen überträgt.

Es gibt zwei Kategorien der Datenübertragung basierend auf der Anzahl der gleichzeitig über ein Netzwerk übertragenen Bits.

Serielle Übertragung

Serielle Datenübertragung empfängt oder sendet Daten mit einem einzigen Paket von Datenbits bei jedem Taktimpuls. Sie verwendet bidirektionale Kommunikation, um Daten über einen Computerbus oder einen Kommunikationskanal zu übertragen. Serielle Übertragungen übertragen in der Regel 8 Bits gleichzeitig zusammen mit einem Start- und Stoppbit.

Der Datentransfer zwischen zwei Computern über serielle Anschlüsse ist ein Beispiel für serielle Übertragung.

Serielle Übertragung ist aufgrund ihrer Einfachheit und niedrigen Kosten für die Langstrecken-Datenübertragung geeignet. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit ist jedoch aufgrund eines einzigen Kommunikationskanals vergleichsweise langsam.

Parallele Übertragung

Parallele Datenübertragung überträgt mehrere Datenbits gleichzeitig. In diesem Übertragungsmodus übernehmen parallele Drähte die Hauptarbeit, indem sie Daten enthalten. Andere Kabel helfen Sendern und Empfängern, miteinander zu kommunizieren.

Die Art und Weise, wie ein Computer mit einem Drucker kommuniziert, ist ein gutes Beispiel für parallele Datenübertragung.

Parallele Übertragung ist ideal, um große Datenmengen in kürzerer Zeit zu senden. Deshalb sieht man sie oft in der Kurzstreckenkommunikation. Zwei Übertragungskanäle, die zu nah beieinander liegen, können jedoch die Datenqualität beeinträchtigen. Dieser Übertragungsmodus ist auch teuer, da er mehr Kanäle benötigt.

Serielle vs. parallele Übertragung

Serielle Übertragung verwendet einen einzigen Kommunikationskanal, um Daten zu übertragen, während parallele Übertragung mehrere parallele Verbindungen einsetzt, um Daten gleichzeitig zu übertragen.

Arten von Datenübertragungsmedien

Datenübertragungsmedien können in geführte und ungeführte Medien unterteilt werden.

Kabelgebundene, gebundene oder geführte Übertragungsmedien gewährleisten eine hohe Geschwindigkeit und sichere Datenübertragung über physische Verbindungen. Geführte Medien, ideal für kürzere Entfernungen, haben fünf Haupttypen.

1. Verdrilltes Kabelpaar ist das am weitesten verbreitete Übertragungsmedium. Es ist im Grunde eine Wicklung von zwei separat isolierten Leiterdrähten. Ein verdrilltes Kabelpaar enthält mehrere solcher Paare in einer Schutzhülle. Geschirmte verdrillte Kabel (STP) blockieren externe Störungen mit einer speziellen Ummantelung. Ungeschirmte verdrillte Kabel (UTP) können Störungen ohne physische Abschirmungen blockieren.
2. Koaxialkabel verwendet sowohl Basisband- als auch Breitbandmodi, um Informationen zu übertragen. Diese Kabel sind mit Isolationsschichten und parallelen Leitern mit Schutzabdeckungen ausgestattet. Analoge Fernsehsender und Kabelfernsehen verwenden Koaxialkabel.
3. Glasfaserkabel überträgt große Datenmengen durch Lichtreflexion durch einen Glas- oder Kunststoffkern. Diese Kabel können bidirektional oder unidirektional sein.
4. Stripline ist eine transversale elektromagnetische (TEM) Übertragungsleitung, die Hochfrequenzwellen mit einem leitenden Material sendet.
5. Mikrostripline verwendet eine dielektrische Schicht, um das leitende Material von der Erdungsebene zu trennen.

Ungebundene, drahtlose oder ungeführte Übertragungsmedien senden Nachrichten mit elektromagnetischen Signalen. Es überträgt die folgenden Arten von Signalen.

• Radiowellen können Signale durch Gebäude senden. Diese Wellen erfordern keine Ausrichtung zwischen Sende- und Empfangsantennen. Häufige Beispiele sind schnurlose Telefone und Frequenzmodulation (FM) Radios.
• Mikrowellen verwenden eine ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen Sende- und Empfangsantennen (auch als Sichtverbindung bekannt), um Signale zu senden. Mikrowellen werden häufig in der Mobiltelefonkommunikation verwendet.
• Infrarotwellen erleichtern die Kurzstreckenkommunikation; sie können physische Hindernisse nicht durchdringen.

Kapazität des Datenübertragungskanals

Bandbreite und Datenübertragungsrate sind zwei Parameter, die Unternehmen verwenden, um die Kapazität des Datenübertragungskanals zu messen.

Bandbreite bezieht sich auf die Frequenzbereiche, die für die Datenübertragung über einen Kanal verfügbar sind. Je höher die Bandbreite, desto schneller die Datenübertragungsrate. Die Kanalbandbreite wird in Hertz (Hz) gemessen.

Datenübertragungsrate, oder Bitrate, misst die Anzahl der Bits, die pro Sekunde zwischen Quelle und Ziel übertragen werden. Die Datenübertragungsrate wird in Bits pro Sekunde (BPS) gemessen. Zum Beispiel entspricht 1 Kilobit pro Sekunde (KBPS) 1024 BPS.

Schauen wir uns an, was bei der Auswahl eines Datenübertragungsmodus zu beachten ist.

Datenübertragungsprotokolle und -standards

Jede Domäne spielt nach ihren eigenen Regeln, und Datenübertragungssysteme sind da keine Ausnahme. Diese Regeln oder Protokolle bestimmen, wie die Sende- und Empfangsenden eines Systems arbeiten.

Datenübertragungsprotokolle definieren drei Elemente:

1. Syntax ist die Datenstruktur oder das Format, das Geräte beim Senden oder Empfangen von Daten verwenden. Zum Beispiel kann ein Protokoll die ersten acht Datenbits als Absenderadresse und den Rest des Datenstroms als Nachricht betrachten.
2. Semantik definieren, wie Empfänger und Sender jeden Abschnitt eines Datenbits interpretieren. Zum Beispiel, welche Aktion führt ein Empfänger aus, nachdem er Daten empfangen hat? Wie interpretiert er die empfangenen Daten?
3. Timing sagt Ihnen, welche Daten zu senden sind und mit welcher Geschwindigkeit. Die Einstellung des Timings ist entscheidend, da Sie nicht möchten, dass der Empfänger Daten verliert, nur weil ein Sendergerät Daten blitzschnell übertragen kann.

Beim Lernen über Datenkommunikation stoßen Sie auf De-Facto- und De-Jure-Standards.

De-Facto-Standards sind Regeln, die Unternehmen aufgrund ihrer weit verbreiteten Nutzung übernehmen. Diese Standards sind von keiner Organisation genehmigt. Zum Beispiel können Sie einen Standard in Ihrem Unternehmen je nach Bedarf festlegen.

De-Jure-Standards sind Vorschriften, die von anerkannten Organisationen wie dem American National Standards Institute (ANSI), der International Organization for Standardization (ISO) und dem Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) festgelegt werden.

Zum Beispiel folgen Datenkommunikationsprotokolle in bestimmten Fällen dem Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) oder dem Transmission Control Protocol (TCP).

Lesen Sie weiter, um die gängigen Datenkommunikations-Etiketten zu erkunden.

• Datensequenzierung zerlegt eine größere Nachricht in kleinere Datenpakete. Diese kleineren Stücke erleichtern es den Geräten, Fehler zu erkennen. Außerdem müssen sie bei Fehlern kleinere Datenmengen erneut senden.
• Datenrouting hilft Quellen und Zielen, den effizientesten Pfad zwischen ihnen zu finden. Die richtige Datenroute zu finden, ist entscheidend, um die Effizienz der Datenübertragung zu steigern.
• Datenfluss stellt sicher, dass die Datenübermittlung unabhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem Empfänger und einem Sender ordnungsgemäß erfolgt.
• Fehlerkontrolle tut, was sie sagt – sie erkennt Fehler und hilft Geräten bei der Wiederherstellung. Sie stellt auch sicher, dass es keine Unterbrechung beim Senden oder Empfangen von Daten gibt.
• Kodierungsprozess ist das, was Computer verwenden, um Daten in binäre Formen umzuwandeln.

Datensicherheit ist für jedes Unternehmen von entscheidender Bedeutung. Aber wie stellen Sie sicher, dass Daten während der Übertragung nicht verloren gehen? Sie verwenden sichere Datenübertragungsmethoden.

Datenübertragung und CDN

Datenübertragung ist mehr als das Senden und Empfangen von Daten. Sie entscheidet darüber, ob ein Unternehmen in der Lage ist, komplexe Aufgaben zu bewältigen oder nicht.

Zum Beispiel können die Daten, die Sie erhalten, Geschäftsanwendungen antreiben und Ihnen bei Entscheidungen helfen. Sie möchten also unter keinen Umständen eine minderwertige Datenübertragung – genau deshalb gehen Unternehmen ernsthaft auf Probleme wie Servergesundheit, Datenübertragungsstruktur, Latenz und Netzwerküberlastung ein.

Unternehmen verlassen sich oft auf Content Delivery Network (CDN) Lösungen, um eine nahtlose Datenverteilung zu gewährleisten. CDNs helfen Ihnen, das Netzwerk effizient zu nutzen, indem sie Knoten strategisch auf der ganzen Welt platzieren. Dadurch können Sie Netzwerküberlastungen leicht vermeiden und ein besseres Benutzererlebnis bieten.

Die meisten CDNs verfügen über integrierte Load Balancer, um Sendern und Empfängern den Zugang zu den nächstgelegenen Ein- und Ausgangspunkten zu erleichtern. Diese Erleichterung der Datenübertragung verbessert die Geschwindigkeit. Außerdem helfen CDNs, Ihre Daten vor aufkommenden Bedrohungen zu schützen.

Laufen Sie Ihren eigenen Marathon

Ein Unternehmen zu führen ist ein Marathon, kein Sprint. Sie benötigen effiziente Datenübertragungssysteme, wie Pheidippides, um Informationen über Netzwerke zu teilen und Entscheidungen zu treffen. Beginnen Sie damit, zu entscheiden, welcher Übertragungsmodus am besten für Sie funktioniert, damit Sie ihn nutzen können, um Ihr Vermächtnis zu schaffen.

Wenn Sie Daten zwischen Unternehmen und Stakeholdern teilen möchten, ohne die inhärente Bedeutung zu ändern, ist es an der Zeit, Datenaustausch zu nutzen.