同步互联网-同步符号层次结构

许多人认为,现代数字通信技术是最理想的选择,可以自然选择其“对手”,但很少有人知道当前的状况在很大程度上是偶然的,甚至有人会说:“那是骨头掉下来的方式。”



我提议“做梦”,数字通信系统的发明者知道这种通信在未来的作用,然后“更加负责任地”着手他们的工作,立即尝试发明最通用的数字通信协议,这将是“怎样”。



我请那些有自己想法的人写下来,并在阅读文章后在评论中反映出来。



因此,让我们尝试再次掷骰子:



注意



本文中介绍的所有思想和算法都是我独立和完全独立的智力活动的结果。作为作者,我必须在我的著作权的强制性指示下,自由地使用,更改,补充所有思想和算法,以适用于任何类型的项目中的任何个人或组织(Balyberdin Andrey Leonidovich)。



现代技术很可能不是最有效的(在理论上所有可能的方法中),但是当试图寻找其他选择时,大多数会修改现有的选择或根本无法给出答案。



我认为这种状况是由于大脑的结构和人类思维方式引起的。如果您在图片中看到一些带有随机线条的东西,那么下次查看图片将几乎立即找到该图片。由于思维的惯性,每次下一次考虑不同的图像都会越来越困难。此外,技术进步也发挥了作用,它与铁路运输非常相似。一旦折叠,几乎不可能重复选择,更容易实现解决问题的“拐杖”。



因此,让我们开始创建一个易于实现,灵活且通用的电信范例。下方必须与所有现有的和理论上可能的数字数据传输通道兼容。从上面开始,所有理论上可能的消费者对请求的最完全满足,前提是“从下面”支持这些请求。换句话说,通信系统本身不应成为瓶颈。让我立即指出,“完美”是无法实现的,但这并不意味着需要为此而努力。



理想的通信系统描述得很简单:



  1. 可以随时在任何订户和任何订户之间立即建立连接的能力。
  2. 从一个订户到另一个订户的即时无误消息传递。
  3.   ,   .


如果您从头开始设计系统,那么第一个问题将是:



需要创建哪种类型的通信通道,



这里的一切都很简单:严格的顺序数据传输,并为用户提供了恒定且足够的速度。从这种类型的通道可以很容易地获得所有其他类型的通道。



下一个(第二个)问题:



物理通信通道和系统用户的系统接口



在电信系统出现之初,主要使用了位接口。当前,选择“符号”作为信息载体;与位接口相反,它携带一个以上的数据位,并可能具有附加的属性“类型”。



如果我们考虑传输信息的类型,那么我们将使用符号的概念作为信息载体,那么传输的符号可以分为四种类型(组):



  1. 用户数据。
  2. 自定义控件字符。
  3. 服务数据。
  4. 服务控制字符。


在构建各种信息结构时,这组符号选项非常通用。服务符号用于建立对通信系统的呼叫。用户之间通信的自定义符号。单独的服务符号的存在有些多余,但是几乎在所有通信系统中都需要控制接口是有道理的。



由符号编码的信息的最小数量是一位(数字通信)。最初无需固定各种符号的信息容量,甚至是有害的。至少使用4种类型的符号来固定通信参数就足够了,而在建立直接连接时,接收器和发送器的其余部分可以“协商”。从物理(电子或软件)角度看,在打开电源时,到电信系统的接口看起来像:



  1. 符号存在信号(1位)
  2. 字符类型(2位)
  3. 传输的数据(1位,然后按照信息容量)
  4. 同步信号(用于同步电子设备)。


在现代通信系统中,没有提供这种统一性,尽管对于计算机通信而言,IP数据包及其形成规则可以被认为是模拟的。



第三个问题将是:



用户之间的物理信道分配



对于具有足够大量订户的真实通信系统,按照方案与每个人建立连接是无利可图的,并且有必要使用中介机构来实现通信方案。在执行中继功能的过程中,中介机构被迫在“其”和“外部”数据之间分离连接它们的通道。



在现代通信系统诞生之时,以下最常见的共享通信渠道的方式是:



  1. 随机访问(无线电通信,对讲机)。
  2. 分组交换(电报)。
  3. 临时分配固定带宽(电话)。


这些方法都没有在很大程度上满足理想通信系统的要求。



带宽供应最有效,但是在提供的通道速度,创建通道的时间以及使用物理通道资源的效率方面存在灵活性问题。



分组交换在资源利用方面是有效的,但是在速度一致性,信道一致性和数据丢失方面存在问题。通常,只有少数用户可以进行任意访问,超过该数量(或汇率)时,效率将下降到不令人满意的值。



为了使与理想通信系统的合规性最大化,有必要根据物理信道一部分带宽的临时分配来“重新发明”该技术。必须解决所创建的数据传输通道的速度,其快速创建和删除的灵活性问题。



复用(拆分)通信信道



为了说明将物理信道划分为组件的新方法,我们将单个信道划分为多个部分。



原始物理信道带宽的1/3的流R,1/4的流G和1/5的流B。剩余带宽可用于其他需求。



该图显示了原始流如何分解为总流。橙色-流R,绿色流G,蓝色流B和黑色空闲带宽。(总流量的符号从左侧开始顺次获取)。



图片



(该算法是对称的,对于接收方和发送方都是相同的)分离



的一般原理是相当透明的:



  1. 我们以传输速度降序对创建的频道进行排序。
  2. 对于每个通道,创建一个计数器(调节传输速率)和一个已传输符号的缓冲区。
  3. 每个计数器中符号同步的每个周期都添加一个与波特率成比例的常数,常数= V(必需)/ V(物理流)。
  4. 在每个时钟周期,我们以递减的顺序检查计数器,即连接到它们的通道的速度是否溢出(值大于1),直到找到第一个计数器包含的值大于1。
  5. 从找到的计数器中减去一个,然后从传输的字符的缓冲区中将一个字符添加到总流中(与计数器一起创建)。


多路复用算法将在文章末尾进行详细介绍,建议通信技术领域的专家阅读。



我们看到,如果生成的流具有相同的速度,则可以从电话号码中获得常规的PDH算法(E1等)。如果流量等于通道带宽的100%,则会进行数据包交换。



接收后,必须将数据发送到另一个通道,这是由交换机完成的。为同步(均匀)流构建交换机是一项微不足道的任务。这种开关的容量将仅取决于“晶体管”的数量(对于百万个同时连接区域中的现代微电路而言)。晶体管的开关频率将仅取决于符号的到达速率,并且取决于符号的信息容量。改变符号的信息容量的能力使得可以调节开关时钟频率的值,并且每个物理信道的并行处理使其与物理信道的数量无关。



这种类型的多路复用和切换可以称为同步符号层次结构。



最后一个问题:



通信环境的管理



对于现代计算机通信,最常见的协议集是TCP / IP。该协议专注于数据包交换;对于串行链路而言并非最佳。考虑到新通信系统的最初目的(数据流处理器的通信基础-将在以下文章中介绍),最理想的选择是针对串行通信通道的灵活通用语言或现有编程语言的扩展。创建网络管理语言时,应遵循一种范例,其中计算系统是数字通信网络中各种设备的组合。



为什么需要新型的网络?



首先是算法的多功能性和简单性。高速开关设备的简单性,对通道数量或其速度没有根本限制,将显着改善多核计算系统的特性(核与模块之间的通信)。



速度和所需通道数量的显着增加在哪里?



而且这里的一切都很简单-您需要解决将计算系统集中到一个晶体中的现有问题,从而显着提高晶体间交互的速度。当前,单独的独立计算机系统(独立计算机)在计算机网络中进行交互。新型网络应将“计算系统”概念的“迁移”从物理实体(桌子上的盒子)到许多计算机(核心)的逻辑组合到分布式计算系统的推动(加速)开始。当创建一种用于网络交互的语言时,应遵循一种范例,其中计算系统是数字通信网络中各种设备的组合。选择过程



目前正在进行中新的计算范例。旧的(冯·诺依曼)已经用尽了潜力,并且停滞了,而新的(尚未出现)则从大量现有的“想法”中出现。我建议完善所描述的通信范例,并将其用作未来统一信息环境的基础。



但是,有必要为新网络命名,否则“ SkyNet”会留下痕迹,而AI的特性将是有害的。



将信道的物理信道划分(复用)为单独的虚拟信道的算法:





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在传输过程中,总流必须在交换机中分解,这不仅是因为物理通道之间虚拟通道的重新布置,而且还因为可能需要添加或删除空字符,这仅在读取或写入虚拟通道缓冲区时才可能实现。您可以添加创建无法在中间交换机中分解的“隧道”总流程的功能。这样的流将不会被解析为中间交换器的组件,也不会作为用户虚拟电路处理。如果使用替代服务符号创建摘要流,则可以创建虚拟“隧道”(算法保持不变,隧道的每个级别都需要其自己的服务符号集)。



在接收方,有必要执行一个附加程序,以将这种通道拆解成其组件(此类“分析”的次数可以视为“通道”的级别)。



由于虚拟通道数量的减少以及相应地在中间交换机或交换大量信息流的地方(与虚拟通道速度成比例的交换延迟将更小)中所需的缓冲区的减少,创建“隧道”是有利可图的。



创建虚拟频道的算法



  1. 在最初的时刻,在发送器和接收器之间仅存在服务流(不计算先前创建的虚拟通道)。发送器具有缓冲器,在该缓冲器中累积了创建新的虚拟信道所需的数据。
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基于同步符号交换的网络可以彻底改变整个信息环境。



计算系统最终将从现在基本上已经是个人的“计算器”转变为我们世界的单个信息维度(空间)。用户的计算机将简单地成为访问这个世界的设备,并且可能成为存储和处理机密信息的设备。网络设备在计算架构中的作用将发生巨大变化。如今,基本上,网络是一种连接各个计算机(每个计算机都有自己的操作系统)和在其上运行的应用程序的方法。将来,单独的计算机器(作为物理对象)的概念将不复存在,计算机系统将完全虚拟化,并会“涂抹”在网络的各种硬件资源上。管理问题(通过计算系统的访问参数进行资源管理)将完全进入连接各个执行模块的网络管理平面。



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