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Kleines Computer Tutorial, Datenübertragung Teil 2.In der letzten Folge des "Kleinen Computer Tutorials" /1/ wurden Codes, Schnittstellen und Modem-Töne besprochen. Diese Folge soll den Unterschied zwischen asynchroner und synchroner Übertragung von Zeichen etwas naher erklären.
Asynchrone Übertragung im ASCII-CodeDie asynchrone Übertragung von ASCII-Zeichen wurde in der letzten Folge schon kurz vorgestellt: Wenn kein Zeichen übertragen wird, so herrscht auf der Leitung ein "mark"- oder "eins"-Signal. Die Aussendung eines Zeichens beginnt mit einem "space"- oder "null "-Signal, dem "Startbit", das genau so lange dauert wie die darauf folgenden 7 Datenbits und das Paritätsbit. Ein oder zwei "Stopbits" mit "eins"-Signal schließen die Übertragung des Zeichens ab. Das nächste Zeichen kann dann entweder (immer beginnend mit einem Startbit) sofort folgen, oder erst mach einer beliebig langen Pause.
Was macht nun der Empfänger mit einem solchen Signal? Noch dem Empfang des Startbits wartet der Empfänger für 1.5 Bitlängen und stellt dann, in der Mitte des ersten Datenbits, dessen Wert fest, dann, jeweils 1 Bitlänge später den Wert der folgenden Bits. (Ganz "demokratische" Empfänger, die dann besonders störsicher sein sollen, tasten jedes Datenbit mehrfach ob und bilden denn eine Mehrheitsentscheidung darüber. ob das Bit eine Null oder Eins war.) Bei der asynchronen Übertragung synchronisiert sich also jedes einzelne Zeichen, mit Hilft des Startbits, selbst. Das Stopbit ist eigentlich nur eine Zwangspause zwischen den Zeichen, die dafür sorgen soll, daß das Startbit immer richtig erkannt wird.
Zahlen wir die Anzahl der Bits, die nötig sind, um ein ASCII-Zeichen zu übertragen: 7 Datenbits und 1 Paritätsbit oder 8 Datenbits zusammen mit einem Start- und einem Stopbit sind 10 Bits. Bei einer Geschwindigkeit von 300 Baud kann man also maximal 30 Zeichen pro Sekunde übertragen. (Die Geschwindigkeit 110 Baud wurde - und wird - für mechanische Terminals (z.B. ASR-33) verwendet, die zwei Stopbit benötigen. Dann muß man 11 Bits pro Zeichen übertragen und kommt genau auf 10 Zeichen pro Sekunde.)
Synchrone Übertragung im ASCII-CodeBei der synchronen Übertragung wird die Synchroninformation nicht aus speziellen Startbits abgeleitet. sondern aus den Datenbits selbst. Im allgemeinen unterscheidet man zwischen Bit- und Zeichen-Synchronismus. Bit-Synchronismus liegt vor, wenn der Empfänger weiß, wenn ein einzelnen Bit anfängt bzw. aufhört. Dazu beobachtet der Empfänger das ankommende Signal einige Zeit lang und synchronisiert einen Taktgeber mit den Signalwechseln zwischen den Null- und Eins-Bits. - Der Sender sollte deshalb zum Beginn einer Übertragung einige (mindestes 4) SYN-Zeichen aussenden.
Nun muß der Empfänger zusätzlich wissen, wann ein Zeichen anfängt, d.h. welches der empfangenen Bits das erste eines Zeichen ist. Dazu überträgt der Sender weitere SYN-Zeichen. Erkennt der Empfänger mindestens zwei aufeinanderfolgende SYN, so muß der Zeichen-Synchronismus erreicht sein. Das SYN-Zeichen (control-V = hex 56) ist so aufgebaut, daß der Empfänger die Lage der einzelnen Bits nicht verwechseln kann.
Ist der Synchronismus zwischen Sender und Empfänger hergestellt, so werden die Zeichen direkt. jeweils 8 Bits nacheinander, ohne zwischengeschobene Start- oder Stopbits, übertragen. Damit der Synchronismus erhalten bleibt. darf der Strom der Zeichen natürlich nicht unterbrochen worden. Wenn der Sender nicht genug Zeichen geliefert bekommt, so sendet er als Füllzeichen Synchronzeichen SYN. Der Empfänger erkennt diese und gibt sie nicht an die nachfolgende Schaltung weiter.
Das geht jedoch nur in der "Codegebundenen Datenübermittlung". bei der die Daten neben SYN auch die anderen Übertragungssteuerzeichen (siehe DIN 66019 /2/) nicht enthalten dürfen. Die "Codeunabhängige Datenübermittlung" kann alle Zeichen übertragen. Ubertragungssteuerzeichen werden dann durch ein jeweils vorangestelltes DLE (control-P) gekennzeichnet. In den Pausen sendet man dann Folgen von DLE SYN. Genauso muß der Sender in eine längere Folge von NUL- oder Rubout-Zeichen einige DLE SYN einfügen. da sonst keine Signalwechsel vorhanden sind, auf die der Empfänger synchronisieren kann. Soll ein OLE in den Daten übertragen worden, so sendet man zweimal DLE hintereinander. Der Empfänger erkennt dieses und gibt denn ein DLE an die nachfolgende Schaltung weiter.
Berechnen wir nun wieder die maximale Geschwindigkeit der Zeichenübertragung, und vernachlässigen wir dabei die anfängliche Synchronisierungsphase: Jedes Zeichen benötigt hier nur 8 Bits, so daß bei 300 Baud maximal 37,5 Zeichen pro Sekunde übertragen worden können. Wenn man jedoch bei der Codeunabhängigen Datenübermittlung sehr viele DLE-Zeichen in den Daten hat, kann sich die Geschwindigkeit durch die zusätzlich eingefügten DLE-Zeichen auf die Hälfte verringern.
Bitorientierte DatenübertragungVollständig heißt es: Bitorientierte Steuerungsverfahren zur Datenübermittlung (DIN 66221 /2/). Sie tragen die internationale Abkürzung HDLC (High-level Data Link Control). Auch dieses ist ein synchrones Verfahren, jedoch wird die Zeichen-Synchronitiät auf eine etwas andere Weise hergestellt. Die Übertragung der Daten geschieht block-(paket-)weise. Datex-P und Packet Radio verwenden diese Art der Datenübertragung.
Nehmen wir zunächst an, der Bit-Synchronismus sei hergestellt. Die Übertragung beginnt immer mit der Bitfolge 01111110, dem Blockbegrenzungszeichen. Es folgt ein 8 Bit langes Adressfeld und ein 8 Bit langes Steuerfeld. Das daran anschließende Datenfeld ist prinzipiell von beliebiger Länge, jedoch durch andere Normen (X.25, AX.25) auf 128 mal 8 Bit begrenzt. Auf das Datenfeld folgt eine 16 Bit lange Prüfsumme. Abgeschlossen wird der Block durch ein weiteres 01111110, das gleichzeitig wieder den nächsten Block einleiten kann.
In den Pausen zwischen zwei Blocks sollen entweder Blockbegrenzungszeichen oder mindestes 7 aufeinanderfolgende 1-Bits gesendet worden. Damit kein anderes Zeichen mit dem Blockbegrenzungszeichen verwechselt worden kann, muß im den Daten nach jeweils 5 aufeinanderfolgenden 1-Bits ein 0-Bit eingefügt worden. Der Empfänger erkennt dieses und entfernt das 0-Bit wieder aus dem Datenstrom.
Noch besonderer Absprache kann das Adreßfeld erweitert worden. Dann kennzeichnet eine 0 als erstes Bit eines 8 Bit Adreßfeldes, daß ein weiteres Adreßfeld folgt. Eine 1 als erstes Bit kennzeichnet das letzte Adreßfeld. Packet Radio verwendet die Adreßfelderweiterung, um im Adreßfeld die vollständigen Rufzeichen von Sender und Empfänger sowie evtl. von bis zu 8 Relaisstationen angeben zu können.
A.D.
Literaturnachweis:/1/ Die Datenschleuder 9/10, c3i bei Kunstlicht, Hamburg.
/2/ DIN Taschenbuch 25, "Informationsverarbeitung 1", Ausgabe 1981. Beuth Verlag GmbH. Berlin. Köln. In der Ausgabe 1985 sind die in diesem, wie im letzten. Artikel angesprochenen Normen im DIN Taschenbuch 206. "Informationsverarbeitung 7", abgedruckt.
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Kleines Computer Tutorial, Datenübertragung Teil 2.