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21.08.1981 - 

Datenkonzentratoren versprechen eine wirksame Reduzierung der Kosten:

Statistische Multiplexer erfreuen Mini-Anwender

Beachtliche Leistungs- und Modemkosten lassen sich insbesondere in der mittleren Datentechnik durch den Einsatz von Datenkonzentratoren sparen. Obendrein, behauptet Peter J. Mikutta * weiter, bieten diese Konzentratoren jetzt ein Maß an Übertragungssicherheit, wie es bisher nur aus der Groß-EDV bekannt war. Mit dem folgenden Beitrag will Mikutta das weit verbreitete und von Vertriebsleuten aus der Universalrechner-Ecke gern genährte Gerücht widerlegen, nur die synchrone Datenübertragung sei das einzig Wahre.

Bevor Mikroprozessor-gesteuerte Datenkonzentratoren - auch statistische Multiplexer genannt - verfügbar waren, mußten MDT-Anwender bei der Installation von mehr als einem asynchronen Endgerät an einer Außenstelle eine teuere Übertragungsleitung in Verbindung mit zwei Datenmodems für jedes Endgerät mieten (Bild 1a).

Eine andere Alternative war der Einsatz von herkömmlichen Zeitmultiplexern (TDM), mit denen man auch mehrere Endgeräte über eine einzige Modemleitung betreiben konnte (Bild 1b). Die nicht vorhandene Fehlerkorrektureinrichtung bei den Minicomputer-Systemen der mittleren Datentechnik jedoch verursachte unzumutbar hohe Fehlerraten sowie Übertragungsunsicherheiten.

Das Problem der Übertragungsfehlerraten wird besonders akut in Verbindung mit Hochgeschwindigkeits-Zeitmultiplexern, die an der Grenze ihrer Leistungsfähigkeit über eine Telefonleitung arbeiten. Die niedrigste Fehlerrate, die alle Hersteller und auch die Post gewährleisten, ist 10**-6. Dies bedeutet alle 90 Sekunden ein Übertragungsfehler bei 9600 Bit pro Sekunde oder alle sechs Minuten bei 2400 Bit pro Sekunde.

Beim Einsatz von Großrechner-Systemen spielt diese Fehlerrate aufgrund der hier integrierten Fehlerkorrektur-Einrichtung keine nennenswerte Rolle. Anwender der Groß-EDV bemerken in bezug auf das Antwortzeitverhalten im Fehlerfalle oftmals nur eine geringe Leistungsminderung. Demgegenüber können fehlerhafte Datenblöcke nicht wiederholt werden, wenn Endgeräte in Verbindung mit Minicomputer-Systemen betrieben werden.

Auch ist der Einsatz von herkömmlichen Zeitmultiplexern in Verbindung mit Minicomputer-Systemen sehr kostspielig, da sie aufgrund ihrer geringen Effizienz mit schnellen und teueren Modems (9600 bps) betrieben werden müssen, die unter Umständen teurer sind als der Multiplexer selbst.

Um ein Multiplexer-gesteuertes Übertragungs-Netzwerk zu realisieren, benötigen Minicomputer-Anwender "intelligente" Multiplexer, die es ihnen ermöglichen, mehrere Endgeräte (Bildschirme und Drucker) über eine einzige Datenleitung zu betreiben - hierbei muß aber eine fehlerfreie Übertragung gewährleistet sein. Des weiteren setzen Minicomputer-Anwender ihre Endgeräte bevorzugt mit der höchstmöglichen Übertragungsgeschwindigkeit ein, um ein optimales Antwortzeitverhalten zu erzielen.

Um diesen Anforderungen zu einem für MDT-Anwender akzeptablen Preis gerecht zu werden, haben Firmen wie Codex, Infotron, Timeplex und Micom Mikroprozessor-gesteuerte Datenkonzentratoren entwickelt. Diese Netzoptimierungs-Bausteine können in der Regel vier bis acht Kanäle zusammenfassen und kosten pro Stück zwischen 6000 und 9000 Mark. Ein Multiplexer-gesteuertes Netzwerk benötigt zwei Datenkonzentratoren: einen in der Zentrale und einen in der Außenstelle. Beide werden durch eine Modemstrecke miteinander verbunden. Dabei werden die Daten vor der eigentlichen Übertragung zwischengespeichert und variable Blocklängen in Abhängigkeit von der jeweiligen Kanalbelastung gebildet. Der Datenkonzentrator oder statistische Multiplexer erhöht somit die mittlere Durchsatzrate einer schnellen Modemleitung durch Zwischenspeicherung der Spitzenbelastungen auf den einzelnen Kanälen.

Kapazität dynamisch angepaßt

Die durch die Zwischenspeicherung ermöglichte Datenkonzentration erhöht die Durchsatzrate im Vergleich zu herkömmlichen Zeitmultiplexern. Warum? Letztere übertragen Leerblöcke sogar dann, wenn ein Endgerät momentan keine Daten zu übertragen hat. Demgegenüber wird bei statistischen Multiplexern die Übertragungskapazität in Abhängigkeit von der jeweiligen Kanalbelastung dynamisch angepaßt.

Durch diese Methode sind statistische Multiplexer für den Betrieb von in der MDT vorwiegend interaktiv genutzten Endgeräten weitaus besser geeignet als herkömmliche Zeitmultiplexer. Im interaktiven Einsatz fallen große Datenvolumina in unregelmäßigen Abständen an im Gegensatz zu einem gleichmäßigen Übertragungsverfahren, wie es bei der Stapelverarbeitung (RJE) typisch ist.

Darüber hinaus wird durch die Zwischenspeicherung die automatische Blockwiederholung im Fehlerfall ermöglicht. Hierfür setzen statistische Multiplexer ein Fehlerkorrekturverfahren ein, das dem der SDLC-Prozedur von IBM entspricht. Ein Datenkonzentrator fügt am Ende eines jeden übertragenen Datenblocks automatisch ein zyklisches Blockprüfzeichen (CRC) hinzu. Dieses Polynom wird auf der Gegenseite nachgebildet und mit dem empfangenen verglichen, um eventuelle Fehler innerhalb eines Datenblocks zu erkennen.

Durch den Einsatz von Datenkonzentratoren wird die Fehlerrate auf 10**-12 herabgesetzt. Die Übertragung ist damit praktisch fehlerfrei. Dieses Fehlerkorrekturverfahren belastet darüber hinaus zu keiner Zeit das Rechnersystem.

Der Mikroprozessor-gesteuerte statistische Multiplexer vereinfacht ebenso die Netzwerk-Konfiguration. Der Micro 800 von Micom beispielsweise konfiguriert sich nahezu selbst: So werden alle Konfigurationsparameter einschließlich der Datenrate für jeden Kanal mit Hilfe von nur 16 Schaltern (bei der 4-Kanal-Version) eingestellt. Im Gegensatz dazu sind bei den meisten herkömmlichen Zeitmultiplexern unzählige Einstellmöglichkeiten gegeben, die sehr zeitraubende und aufwendige Installationsprobleme verursachen.

Um die System-Konfiguration noch weiter zu vereinfachen, ist die manuelle Schalter-Auswahl beim Datenkonzentrator nur auf der Rechnerseite notwendig. Dieser überträgt automatisch alle Konfigurationsdaten und teilt sie der Gegenseite mit (down-line-loading).

Aber auch Datenkonzentratoren haben gelegentlich eine Schwäche. Während andauernder Spitzenbelastungen oder infolge von Blockwiederholungen - ausgelöst durch zunehmende Übertragungsfehler kann es zu einem Pufferüberlauf kommen, wobei die Daten schneller zwischengespeichert werden müssen, als sie übertragen werden können. In einem solchen Fall gehen nach einiger Zeit Daten verloren.

Um dieses Problem des Datenverlustes infolge von Pufferüberlauf zu minimieren, verfügen die Datenkonzentratoren über eine Puffersteuerung, die die Übertragung kurzfristig anhalten kann.

Die Übertragung wird erst dann fortgesetzt, wenn ein entsprechendes Steuerzeichen wie X-ON oder ein positives "Clear-to-send" signalisiert wird. Bei länger anhaltendem Pufferüberlauf und Datenverlust wird eine entsprechende Nachricht zu dem betroffenen Endgerät gesandt. Der Konzentrator überträgt außerdem automatisch eine "Link-down"-Nachricht, wenn die Modemstrecke unterbrochen ist - kurz gesagt: Er informiert den Anwender über Fehlerzustände in seinem Übertragungssystem.

* Peter J. Mikutta ist geschäftsführender Gesellschafter der Telemation GmbH, Bad Soden/Ts.