Главная-Восстановление данных-Телекоммуникационные технологии: технические средства, функции, использование и развитие. Телекоммуникации, телекоммуникационные сети различного типа, их назначение и возможности Телекоммуникационные системы и сети

Телекоммуникационные технологии: технические средства, функции, использование и развитие. Телекоммуникации, телекоммуникационные сети различного типа, их назначение и возможности Телекоммуникационные системы и сети

· Лекция 27. Принципы построения телекоммуникационных вычислительных систем.

Введение

Телекоммуникации можно определить как технологию, связывающую информационные массивы, зачастую находящиеся не некотором расстоянии друг от друга. В настоящее время в телекоммуникациях происходит революция, затрагивающая два аспекта: быстрые изменения в технологиях коммуникаций и не менее важные изменения в вопросах владения, контроля и предоставления коммуникационных услуг. Сегодняшние менеджеры должны разбираться в возможностях и преимуществах различных коммуникационных технологий, а также уметь сопоставлять затраты и прибыль, получаемую при правильном использовании телекоммуникаций.

Телекоммуникационная система – это совокупность аппаратно и программно совместимого оборудования, соединенного в единую систему с целью передачи данных из одного места в другое. Телекоммуникационная система способна передавать текстовую, графическую, голосовую или видеоинформацию. В этой главе описаны основные компоненты телекоммуникационных систем. В следующих разделах объясняется, как эти компоненты работают совместно друг с другом, образуя различные виды сетей.

В состав типичной коммуникационной системы входят серверы, пользовательские компьютеры, каналы связи (на рисунке они обозначены красными линиями), а также активное оборудование – модемы, концентраторы и проч.

2.Компоненты телекоммуникационной системы

Ниже перечислены основные компоненты телекоммуникационной системы:

1. Серверы, хранящие и обрабатывающие информацию.

2. Рабочие станции и пользовательские ПК, служащие для ввода запросов к базам данных, получения и обработки результатов запросов и выполнения других задач конечных пользователей информационных систем.

3. Коммуникационные каналы – линии связи, по которым данные передаются между отправителем и получателем информации. Коммуникационные каналы используют различные типы среды передачи данных: телефонные линии, волоконно-оптический кабель, коаксиальный кабель, беспроводные и другие каналы связи.

4. Активное оборудование – модемы, сетевые адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и проч. Эти устройства необходимы для передачи и приема данных.

5. Сетевое программное обеспечение, управляющее процессом передачи и приема данных и контролирующее работу отдельных частей коммуникационной системы.

Функции телекоммуникационной системы

Чтобы передать информацию из одного пункта и получить ее в другом, телекоммуникационной системе нужно выполнить некоторые операции, которые главным образом скрыты от пользователей. Прежде, чем телекоммуникационная система передаст информацию, ей необходимо установить соединение между передающей (sender) и принимающей (receiver) сторонами. Затем рассчитать оптимальный маршрут передачи данных, выполнить первичную обработку передаваемой информации (например, необходимо проверить, что ваше сообщение передается именно тому, кому вы его отослали) и преобразовать скорость передачи компьютера в скорость, поддерживаемую линией связи. Наконец, телекоммуникационная система управляет потоком передаваемой информации.

Сетевые устройства и средства коммуникаций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

· стоимость монтажа и обслуживания,

· скорость передачи информации,

· ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров),

· безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

3. Типы телекоммуникационных сетей.

Существуют различные способы организации совместной работы активного и пассивного сетевого оборудования, и поэтому, есть множество способов классификации сетей. Сети можно классифицировать по конфигурации, или топологии (network topology). По своим географическим размерам сети подразделяются на глобальные и локальные. Глобальные сети, как правило, охватываю достаточно большие площади – от 1-2 до сотен тысяч километров. Локальные сети объединяют компьютерные ресурсы одного или нескольких зданий. В этой части вы познакомитесь с различными видами компьютерных сетей.

Локальные сети

Локальная сеть , ЛС (иногда используется название локальная вычислительная сеть, ЛВС) – Local Area Network, LAN – охватывает небольшие пространства, обычно одно здание или несколько близко стоящих зданий. Большинство локальных сетей связывают компьютеры, находящиеся друг от друга на расстоянии не более 600 м. Локальные сети нуждаются в своих собственных телекоммуникационных каналах (чаще всего применяется витая пара или коаксиальный кабель). Локальные сети нашли широкое применение в бизнесе. Благодаря им организации могут применять приложения, способствующие значительному повышению производительности и эффективности управления. К таким приложениям относятся, прежде всего, все виды электронной почты (обычная, текстовая, голосовая и видеопочта), теле и видеоконференции, интернет-технологии. Сегодня трудно представить себе офис, не оснащенный локальной сетью. Локальные сети позволяют организациям совместно использовать программное обеспечение и дорогостоящее оборудование. Например, пользователи нескольких компьютеров, объединенных локальной сетью, могут совместно пользоваться одним лазерным или струйным принтером, подсоединенным к сети. Сети применяются для работы с приложениями коллективного планирования, а также для организации распределенных вычислений.

Без сетей было бы невозможным совместное использование в организациях доступа к Интернет. Обычно в организациях только один компьютер напрямую подключен к поставщику услуг Интернет (провайдеру). Чтобы пользователи остальных компьютеров могли работать с Всемирной сетью, на компьютер, выполняющий функцию шлюза, устанавливается специальное программное обеспечение, выполняющее от имени пользователей запросы к Интернет. Персонал отделения Michelin Corporation в Милане использует локальную сеть в основном для обмена электронной почтой, а также для совместной обработки текстовой и графической информации. Кабельная система, построенная на базе кабеля UTP5, связывает несколько концентраторов, с которыми соединены более 200 компьютеров. В сети используются серверы Compaq ProLiant с мощными процессорами и емкими жесткими дисками, а также рабочие станции и персональные компьютеры Olivetti. В каждом офисе установлен сетевой лазерный принтер. Ночью, когда в здании нет сотрудников, вся важнейшая информация копируется системой резервного копирования, которой оснащен один из серверов – это снижает риск потери жизненно важных данных. К Интернету все миланское отделение Michelin Corporation подключено через один из компьютеров, работающий как шлюз между локальной сетью компании и оптоволоконным каналом связи с Интернет-провайдером. Благодаря постоянной связи с Интернет, миланское отделение корпорации Michelin может в любой момент установить связь с мэйнфреймом, который находится в здании штаб-квартиры Michelin Corporation в Турине.

4. Топологии вычислительной сети.

Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Топология в виде звезды является наиболее надежной из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией

4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

5. Модем

Для связи удаленных компьютеров друг с другом используются в основном обычные телефонные сети, которые покрывают более или менее обширные территории большинства государств - PSTN (Public Switchable Tele-phone

Network). Единственная проблема в этом случае - преобразование цифровых (дискретных) сигналов, которыми оперирует компьютер, в аналоговые (непрерывные).

Для решения этой задачи и предназначены устройства, именуемые модемами.

Модем - это периферийное устройство, предназначенное для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. По терминологии ГОСТа они называются УПС (устройства преобразования сигналов). По сути, модем образован двумя узлами - модулятором и демодулятором; он выполняет модуляцию и демодуляцию информационных сигналов. Собственно слово "модем" - сокращение от двух других:

Модулятор/Демодулятор.

Другими словами, модулятор модема преобразует поток битов из компьютера в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонному каналу связи; демодулятор модема осуществляет обратную задачу - преобразует сигналы звуковой частоты в цифровую форму, чтобы они могли быть восприняты компьютером. Таким образом, данные, подлежащие передаче, преобразуются в аналоговый сигнал модулятором модема <передающего> компьютера. Принимающий модем, находящийся на противоположном конце линии, <слушает> передаваемый сигнал и преобразует его обратно в цифровой при помощи демодулятора.

Следовательно, модем является устройством, способным как передавать, так и принимать данные.

Благодаря тому, что в качестве среды передачи данных используются телефонные линии связи, оказывается возможным связываться с любой точкой земного шара.

Современные модемы выполнены на базе специализированных БИС (больших интегральных схем), выполняющих практически все функции модема. Это обеспечивает малые габариты, высокую надёжность и простоту использования модемов.

В последние годы наиболее широко применяются модемы на скорости передачи 2400, 9600 и 14400 бит/с., в то же время указанные виды модемов допускают передачу на пониженных скоростях (1200, 4800, 7200, 12000 бит/с.), а также взаимодействие с основной массой модемов более ранних годов выпуска.

В настоящее время в состав задач, выполняемых модемом, введены функции защиты от ошибок при передаче и функция сжатия данных, что позволило радикально увеличить достоверность и скорость передачи информации. Благодаря сжатию данных фактическая скорость передачи цифровой информации с помощью модемов может быть доведена до 40-60 Кбит/с.

В последнее время модемы становятся неотъемлемой частью компьютера.

Установив модем на свой компьютер, вы фактически открываете для себя новый мир. Ваш компьютер превращается из обособленного компьютера в звеноглобальной сети.

Список использованной литературы.

1. Сухман С.М., Бернов А.В., Шевкопляс Б.В. Компоненты телекоммуникационных систем. Анализ инженерных решений. – М.: МИЭТ, 2002.– 220 с.

2. Компьютер Пресс. – 1998г. – №8

3. Компьютер Пресс. – 1999г. – №1

4. Сайт в Internet: www.iXBT.ru. Ссылка – «коммуникации».


Под телекоммуникационной системой понимается комплекс нескольких или множества подходящего аппаратно-программного обеспечения объектов и связи между ними по каналам, созданный для автоматизированного взаимодействия.

Телекоммуникация

Под термином телекоммуникация понимается огромное поколение разных технологий, которые представляют собой огромные массивы объектов, находящихся на определенном расстоянии между друг другом.

В общем случае для переноса команд управления, информации о состоянии объекта, различных видов данных, например – голос, мелодия, изображение, картинка, видео в том числе компьютерного трафика по различным линиям связи, используется радиосигнал (сигнал несущей частоты).

Давайте рассмотрим типовую телекоммуникационную систему в виде структурной схемы:

В данной схеме телекоммуникационной системы под словом сообщением подразумевается любые данные, которые мы собираемся передавать. Оборудование оконечного устройства сети обозначают понятием Data Terminal Equipment (DTE). Для описания сетевого интерфейса оборудования со стороны сети используется термин Data Circuit termination Equipment (DCE).

Сообщения по физической природе в телекоммуникационных системах могут быть тепловыми, механическими, электрическими и световыми. Если вы собираетесь передавать сообщения на дальние расстояния, то необходимо сформировать радиосигнал, отображающий сообщения. Для этого неэлектрические сообщения с помощью преобразователя преобразуются в электрические сигналы. При этом стремятся обеспечить линейность зависимости между физической величиной (сообщением) и ее электрическим аналогом (сигналом).

Оконечным устройством компьютерной телекоммуникационной сети является сетевая карта ПК пользователя, которая реализует обычные сетевые интерфейсы, а так же выполняет основные функции DCE, DTE. Созданное тут сообщение поступает на преобразователь в виде бинарного электрического сигнала. Каждое из возможных сообщений на входе преобразователя преобразуется в одно из возможных значений сигнала на его выходе (используется или кодирование или модуляция по определенному закону сигнала тональной частоты).

С выхода трансивера модулированный сигнал радиочастоты поступает на линию связи (радиоканал, по которому передается сигнал). К линии связи подключены с помощью аналогичной аппаратуры другие пользователи сети.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

    Теоретические аспекты коммуникационных средств. Виды и основные технологии общения. Социальные сети: понятие, история создания. Краткая характеристика социальной сети Твиттер, её возможности. Анализ блога известного человека на примере Елены Весниной.

    курсовая работа , добавлен 28.06.2017

    Понятие телекоммуникационной среды и ее дидактических возможностях на уроке информатики. Веб-технологии педагогического взаимодействия. Педагогические возможности Интернет и тенденции в обучении. Система технологических средств телекоммуникационной среды.

    курсовая работа , добавлен 27.04.2008

    Телекоммуникационные образовательные проекты в системе общего образования. Особенности применения компьютерных телекоммуникаций на уроках в школе. Перспективы развития. Методика использования телекоммуникационных проектов в базовом курсе информатики.

    курсовая работа , добавлен 27.04.2008

    Звуковая зкспликация выбранных эпизодов. Структурная схема соединения оборудования на площадке с учётом видео, звукового сигнала и сигнала синхронизации для каждых сцен. Обоснование выбора микрофонов, их характеристики, назначение в выбранных эпизодах.

    курсовая работа , добавлен 29.05.2014

    Понятие компьютерных сетей, их виды и назначение. Разработка локальной вычислительной сети технологии Gigabit Ethernet, построение блок-схемы ее конфигурации. Выбор и обоснование типа кабельной системы и сетевого оборудования, описание протоколов обмена.

    курсовая работа , добавлен 15.07.2012

    Функции и характеристики сетевых адаптеров. Особенности применения мостов-маршрутизаторов. Назначение и функции повторителей. Основные виды передающего оборудования глобальных сетей. Назначение и типы модемов. Принципы работы оборудования локальных сетей.

    контрольная работа , добавлен 14.03.2015

    Основные возможности локальных вычислительных сетей. Потребности в интернете. Анализ существующих технологий ЛВС. Логическое проектирование ЛВС. Выбор оборудования и сетевого ПО. Расчёт затрат на создание сети. Работоспособность и безопасность сети.

    курсовая работа , добавлен 01.03.2011

Классификация сетей

В основу классификации ТВС положены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные (государственные), региональные и локальные вычислительные сети (ГВС, РВС и ЛВС).

По характеру реализуемых функций сети делятся на вычислительные (основные функции таких сетей - обработка информации), информационные (для получения справочных данных по запросам пользователей), информационно-вычислительные, или смешанные, в которых в определенном, непостоянном соотношении выполняются вычислительные и информационные функции.

По способу управления ТВС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализованным (каждая АС имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления (например, под централизованным управлением решаются только задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации).

По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации. В сетях с селекцией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие АС производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем АС сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только АС, которым они предназначены. В сетях с маршрутизацией информации для передачи кадров от отправителя к получателю может использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального (например, кратчайшего по времени доставки кадра адресату) маршрута.

По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных.

По топологии, т.е. конфигурации элементов в ТВС, сети делятся на два класса: широковещательные и последовательные. Широковещательные конфигурации и значительная часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда с интеллектуальным центром, иерархическая) характерны для ЛВС. Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология. Нашли применение также иерархическая конфигурация и “звезда”.

В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция (абонентная система). Остальные PC сети могут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для ЛВС с селекцией информации. Основные типы широковещательной конфигурации - общая шина, дерево, звезда с пассивным центром. Главные достоинства ЛВС с общей шиной - простота расширения сети, простота используемых методов управления, отсутствие необходимости в централизованном управлении, минимальный расход кабеля. ЛВС с топологией типа “дерево” - это более развитый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями (“хабами”), каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В ЛВС с топологией типа “звезда” в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель -достаточно простые и надежные устройства.



В последовательных конфигурациях, характерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данных осуществляется последовательно от одной PC к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды.

К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях. К последовательным конфигурациям относятся: произвольная (ячеистая), иерархическая, кольцо, цепочка, звезда с интеллектуальным центром, снежинка. В ЛВС наибольшее распространение получили кольцо и звезда, а также смешанные конфигурации - звездно-кольцевая, звездно-шинная.

В ЛВС с кольцевой топологией сигналы передаются только в одном направлении, обычно против часовой стрелки. Каждая PC имеет память объемом до целого кадра. При перемещении кадра по кольцу каждая PC принимает кадр, анализирует его адресное поле, снимает копию кадра, если он адресован данной PC, ретранслирует кадр. Естественно, что все это замедляет передачу данных в кольце, причем длительность задержки определяется числом PC. Удаление кадра из кольца производится обычно станцией-отправителем. В этом случае кадр совершает по кольцу полный круг и возвращается к станции-отправителю, который воспринимает его как квитанцию - подтверждение получения кадра адресатом. Удаление кадра из кольца может осуществляться и станцией-получателем, тогда кадр не совершает полного круга, а станция-отправитель не получает квитанции-подтверждения.

Кольцевая структура обеспечивает довольно широкие функциональные возможности ЛВС при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала.

В широковещательных и большинстве последовательных конфигураций (за исключением кольца) каждый сегмент кабеля должен обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях, что достигается: в полудуплексных сетях связи - использованием одного кабеля для поочередной передачи в двух направлениях; в дуплексных сетях - с помощью двух однонаправленных кабелей; в широкополосных системах - применением различной несущей частоты для одновременной передачи сигналов в двух направлениях.

Глобальные и региональные сети, как и локальные, в принципе могут быть однородными (гомогенными), в которых применяются программно-совместимые ЭВМ, и неоднородными (гетерогенными), включающими программно-несовместимые ЭВМ. Однако, учитывая протяженность ГВС и РВС и большое количество используемых в них ЭВМ, такие сети чаще бывают неоднородными.

Основная функция телекоммуникационных систем (ТКС), или систем передачи данных (СПД) заключается в организации оперативного и надежного обмена информацией между абонентами. Главный показатель эффективности ТКС - время доставки информации - зависит от ряда факторов: структуры сети связи, пропускной способности линий связи, способов соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами, протоколов информационного обмена, методов доступа абонентов к передающей среде, методов маршрутизации пакетов.

Типы сетей, линий и каналов связи. В ТВС используются сети связи - телефонные, телеграфные, телевизионные, спутниковые. В качестве линий связи применяются: кабельные (обычные телефонные линии связи, витая пара, коаксиальный кабель, волоконнооптические линии связи (ВОЛC, или световоды), радиорелейные, радиолинии.

Среди кабельных линий связи наилучшие показатели имеют световоды. Основные их преимущества: высокая пропускная способность (сотни мегабит в секунду), обусловленная использованием электромагнитных волн оптического диапазона; нечувствительность к внешним электромагнитным полям и отсутствие собственных электромагнитных излучений, низкая трудоемкость прокладки оптического кабеля; искро-, взрыво- и пожаробезопасность; повышенная устойчивость к агрессивным средам; небольшая удельная масса (отношение погонной массы к полосе пропускания); широкие области применения (создание магистралей коллективного доступа, систем связи ЭВМ с периферийными устройствами локальных сетей, в микропроцессорной технике и т.д.).

Недостатки ВОЛС: передача сигналов осуществляется только в одном направлении; подключение к световоду дополнительных ЭВМ значительно ослабляет сигнал; необходимые для световодов высокоскоростные модемы пока еще дороги; световоды, соединяющие ЭВМ, должны снабжаться преобразователями электрических сигналов в световые и обратно.

В ТВС нашли применение следующие типы каналов связи:

симплексные, когда передатчик и приемник связываются одной линией связи, по которой информация передается только в одном направлений (это характерно для телевизионных сетей связи);

полудуплексные, когда два узла связи соединены также одной линией, по которой информация передается попеременно то в одном направлении, то в противоположном (это характерно для информационно-справочных, запрос-ответных систем);

дуплексные, когда два узла связи соединены двумя линиями (прямой линией связи и обратной), по которым информация одновременно передается в противоположных направлениях.

Коммутируемые и выделенные каналы связи. В ТКС различают выделенные (некоммутируемые) каналы связи и с коммутацией на время передачи информации по этим каналам.

При использовании выделенных каналов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена между собой. Этим обеспечиваются высокая степень готовности системы к передаче информации, более высокое качество связи, поддержка большого объема графика. Из-за сравнительно больших расходов на эксплуатацию сетей с выделенными каналами связи их рентабельность достигается только при условии достаточно полной загрузки каналов.

Для коммутируемых каналов связи, создаваемых только на время передачи фиксированного объема информации, характерны высокая гибкость и сравнительно небольшая стоимость (при малом объеме трафика). Недостатки таких каналов: потери времени на коммутацию (установление связи между абонентами), возможность блокировки из-за занятости отдельных участков линии связи, более низкое качество связи, большая стоимость при значительном объеме трафика.

Аналоговое и цифровое кодирование цифровых данных. Пересылка данных от одного узла ТКС к другому осуществляется последовательной передачей всех битов сообщения от источника к пункту назначения. Физически информационные биты передаются в виде аналоговых или цифровых электрических сигналов. Аналоговыми называются сигналы, которые могут представлять бесчисленное количество значений некоторой величины в пределах ограниченного диапазона. Цифровые (дискретные) сигналы могут иметь одно или конечный набор значений. При работе с аналоговыми сигналами для передачи закодированных данных используется аналоговый несущий сигнал синусоидальной формы, а при работе с цифровыми сигналами - двухуровневый дискретный сигнал. Аналоговые сигналы менее чувствительны к искажению, обусловленному затуханием в передающей среде, зато кодирование и декодирование данных проще осуществляются для цифровых сигналов.

Аналоговое кодирование применяется при передаче цифровых данных по телефонным (аналоговым) линиям связи, доминирующим в региональных и глобальных ТВС и изначально ориентированным на передачу акустических сигналов (речи). Перед передачей цифровые данные, поступающие обычно из ЭВМ, преобразуются в аналоговую форму с помощью модулятора-демодулятора (модема), обеспечивающего цифро-аналоговый интерфейс.

Возможны три способа преобразования цифровых данных в аналоговую форму или три метода модуляции:

амплитудная модуляция, когда меняется только амплитуда несущей синусоидальных колебаний в соответствии с последовательностью передаваемых информационных битов: например, при передаче единицы амплитуда колебаний устанавливается большой, а при передаче нуля -малой или сигнал несущей вообще отсутствует;

частотная модуляция, когда под действием модулирующих сигналов (передаваемых информационных битов) меняется только частота несущей синусоидальных колебаний: например, при передаче нуля - низкая;

фазовая модуляция, когда в соответствии с последовательностью передаваемых информационных битов изменяется только фаза несущей синусоидальных колебаний: при переходе от сигнала 1 к сигналу 0 или наоборот фаза меняется на 180 град..

Передающий модем преобразует (модулирует) сигнал несущей синусоидальных колебаний (амплитуду, частоту или фазу) таким образом, чтобы он мог нести модулирующий сигнал, т.е. цифровые данные от ЭВМ или терминала. Обратное преобразование (демодуляция) осуществляется принимающим модемом. В соответствии с реализуемым методом модуляции различают модемы с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Наибольшее распространение получили частотная и амплитудная модуляции.

Цифровое кодирование цифровых данных выполняется напрямую, путем изменения уровней сигналов, несущих информацию.

Например, если в ЭВМ цифровые данные представляются сигналами уровней 5В для кода 1 и 0,2В для кода 0, то при передаче этих данных в линию связи уровни сигналов преобразуются соответственно в +12В и -12В. Такое кодирование осуществляется, в частности, с помощью асинхронных последовательных адаптеров RS-232-C при передаче цифровых данных от одного компьютера к другому на небольшие (десятки и сотни метров) расстояния.

Синхронизация элементов ТКС. Синхронизация - это часть протокола связи. В процессе синхронизации связи обеспечивается синхронная работа аппаратуры приемника и передатчика, при которой приемник осуществляет выборку поступающих информационных битов (т.е. замер уровня сигнал в линии связи) строго в моменты их прихода. Синхросигналы настраивают приемник на передаваемое сообщение еще до его прихода поддерживают синхронизацию приемника с приходящими битами данных.

В зависимости от способов решения проблемы синхронизации различают синхронную передачу, асинхронную передачу и передачу с автоподстройкой.

Синхронная передача отличается наличием дополнительной линии связи (кроме основной, по которой передаются данные) для передачи синхронизирующих импульсов (СИ) стабильной частоты. Каждый СИ подстраивает приемник. Выдача битов данных в линию связи передатчиком и выборка информационных сигналов приемником производятся в моменты появления СИ. В синхронной передаче синхронизация осуществляется весьма надежно, однако этой достигается дорогой ценой - необходимостью дополнительной линии связи.

Асинхронная передача не требует дополнительной линии связи. Передача данных осуществляется небольшими блоками фиксированной длины (обычно байтами). Синхронизация приемника достигается тем, что перед каждым передаваемым байтом посылается дополнительный бит - стартбит, а после переданного байта - еще один дополнительный бит -стопбит. Для синхронизации используется стартбит. Такой способ синхронизации может использоваться только в системах с низкими скоростями передачи данных.

Передача с автоподстройкой, также не требующая дополнительной линии связи, применяется в современных высокоскоростных системах передачи данных. Синхронизация достигается за счет использования самосинхронизирующих кодов (СК). Кодирование передаваемых данных с помощью СК заключается в том, чтобы обеспечить регулярные и частые изменения (переходы) уровней сигнала в канале. Каждый переход уровня сигнала от высокого к низкому или наоборот используется для подстройки приемника. Лучшими считаются такие СК, которые обеспечивают переход уровня сигнала не менее одного раза в течение интервала времени, необходимого на прием одного информационного бита. Чем чаще переходы уровня сигнала, тем надежнее осуществляется синхронизация приемника и увереннее производится идентификация принимаемых битов данных.

Наиболее распространенными являются следующие самосинхронизирующие коды :

NRZ-код (код без возвращения к нулю);

RZ-код (код с возвращением к нулю);

Манчестерский код;

Биполярный код с поочередной инверсией уровня (например, код AMI).

Рис. Схемы кодирования сообщения с помощью самосинхронизирующих кодов

На рис. представлены схемы кодирования сообщения 0101100 с помощью этих СК.

Для характеристики и сравнительной оценки СК используются следующие показатели:

уровень (качество) синхронизации;

Надежность (уверенность) распознавания и выделения принимаемых информационных битов;

Требуемая скорость изменения уровня сигнала в линии связи при использовании СК, если пропускная способность линии задана;

Сложность (и, следовательно, стоимость) оборудования, реализующего СК.

Цифровые сети связи (ЦСС). В последние годы в ТВС все большее распространение получают цифровые сети связи, в которых используется цифровая технология.

Причины распространения цифровой технологии в сетях:

Цифровые устройства, используемые в ЦСС, производятся на основе интегральных схем высокой интеграции; по сравнению с аналоговыми устройствами они отличаются большой надежностью и устойчивостью в работе и, кроме того, в производстве и эксплуатации, как правило, дешевле;

Цифровую технологию можно использовать для передачи любой информации по одному каналу (акустических сигналов, телевизионных видеоданных, факсимильных данных);

Цифровые методы преодолевают многие из ограничений передачи и хранения, которые присущи аналоговым технологиям.

В ЦСС при передаче информации осуществляется преобразование аналогового сигнала в последовательность цифровых значений, а при приеме - обратное преобразование.

Аналоговый сигнал проявляется как постоянное изменение амплитуды во времени. Например, при разговоре по телефону, который действует как преобразователь акустических сигналов в электрические, механические колебания воздуха (чередование высокого и низкого давления) преобразуются в электрический сигнал с такой же характеристикой огибающей амплитуды. Однако непосредственная передача аналогового электрического сигнала по телефонной линии связи сопряжена с рядом недостатков: искажением сигнала вследствие его нелинейности, которая увеличивается усилителями, затуханием сигнала при передаче через среду, подверженностью влиянию шумов в канале и др.

В ЦСС эти недостатки преодолимы. Здесь форма аналогового сигнала представляется в виде цифровых (двоичных) образов, цифровых значений, представляющих соответствующие значения огибающей амплитуды синусоидальных колебаний в точках на дискретных уровнях. Цифровые сигналы также подвержены ослаблению и шумам при их прохождении через канал, однако на приемном пункте необходимо отмечать лишь наличие или отсутствие двоичного цифрового импульса, а не его абсолютное значение, которое важно в случае аналогового сигнала. Следовательно, цифровые сигналы принимаются надежнее, их можно полностью восстановить, прежде чем они из-за затухания станут ниже порогового значения.

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые осуществляется различными методами. Один из них - импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), предложенная в 1938 г. А.Х. Ривсом (США). При использовании ИКМ процесс преобразования включает три этапа: отображение, квантование и кодирование (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Преобразование аналогового сигнала в 8-элементный цифровой код

Первый этап (отображение) основан на теории отображения Найквиста. Основное положение этой теорий гласит: “Если аналоговый сигнал отображается на регулярном интервале с частотой не менее чем в два раза выше максимальной частоты исходного сигнала в канале, то отображение будет содержать информацию, достаточную для восстановления исходного сигнала”. При передаче акустических сигналов (речи) представляющие их электрические сигналы в телефонном канале занимают полосу частот от 300 до 3300 Гц. Поэтому в ЦСС принята частота отображений, равная 8000 раз в секунду. Отображения, каждое из которых называется сигналом импульсно-амплитудной модуляции (ИАМ), запоминаются, а затем трансформируются в двоичные образы.

На этапе квантования каждому сигналу ИАМ придается квантованное значение, соответствующее ближайшему уровню квантования. И ЦСС весь диапазон изменения амплитуды сигналов ИАМ разбивается на 128 или 256 уровней квантования. Чем больше уровней квантования, тем точнее амплитуда ИАМ-сигнала представляется квантованным уровнем.

На этапе кодирования каждому квантованному отображению ставится в соответствие 7-разрядный (если число уровней квантования равно 128) или 8-разрядный (при 256-шаговом квантовании) двоичный код. На рис. 12.2 показаны сигналы 8-элементного двоичного кода 00101011, соответствующего квантовому сигналу с уровнем 43. При кодировании 7-элементнымй кодами скорость передачи данных по каналу должна составлять 56 Кбит/с (это произведение частоты отображения на разрядность двоичного кода), а при кодировании 8-элементными кодами - 64 Кбит/с.

В современных ЦСС используется и другая концепция преобразования аналоговых сигналов в цифровые, при которой квантуются и затем кодируются не сами сигналы ИАМ, а лишь их изменения, причем число уровней квантования принимается таким же. Очевидно, что такая концепция позволяет производить преобразование сигналов с большей точностью.

Спутниковые сети связи. Появление спутниковых сетей связи вызвало такую же революцию в передаче информации, как изобретение телефона.

Первый спутник связи был запущен в 1958 г., а в 1965 г. запущен первый коммерческий спутник связи (оба - в США). Эти спутники были пассивными, позже на спутниках стали устанавливать усилители и приемопередающую аппаратуру.

Для управления передачей данных между спутником и наземными РТС используются следующие способы:

1. Обычное мультиплексирование - с частотным разделением и временным разделением. В первом случае весь частотный спектр радиоканала разделяется на подканалы, которые распределяются между пользователями для передачи любого графика.

Издержки такого способа: при нерегулярном ведении передач подканалы используются нерационально; значительная часть исходной полосы пропускания канала используется в качестве разделительной полосы для предотвращения нежелательного влияния подканалов друг на друга. Во втором случае весь временной спектр делится между пользователями, которые по своему усмотрению распоряжаются предоставленными временными квантами (слотами). Здесь также возможно простаивание канала из-за нерегулярного его использования.

2. Обычная дисциплина “первичный / вторичный” с использованием методов и средств опроса/выбора. В качестве первичного органа, реализующего такую дисциплину управления спутниковой связью, чаще выступает одна из наземных РТС, а реже - спутник. Цикл опроса и выбора занимает значительное время, особенно при наличии в сети большого количества АС. Поэтому время реакции на запрос пользователя может оказаться для него неприемлемым.

3. Дисциплина управления типа “первичный / вторичный” без опроса, с реализацией метода множественного доступа с квантованием времени (ТДМА). Здесь слоты назначаются первичной РТС, называемой эталонной. Принимая запросы от других РТС, эталонная станция в зависимости от характера графика и занятости канала удовлетворяет эти запросы путем назначения станциям конкретных слотов для передачи кадров. Такой метод широко используется в коммерческих спутниковых сетях.

4. Равноранговые дисциплины управления. Для них характерно, что все пользователи имеют равное право доступа к каналу и между ними происходит соперничество за канал. В начале 70-х годов Н.Абрамсон из Гавайского университета предложил метод эффективного соперничества за канал между некоординируемыми пользователями, названный системой ALOHA. Существует несколько вариантов этой системы: система, реализующая метод случайного доступа (случайная ALOHA); равноранговая приоритетная слотовая система (слотовая ALOHA) и др.

К основным преимуществам спутниковых сетей связи относятся следующие:

Большая пропускная способность, обусловленная работой спутников в широком диапазоне гигагерцовых частот. Спутник может поддерживать несколько тысяч речевых каналов связи. Например, один из используемых в настоящее время коммерческих спутников имеет 10 транспондеров, каждый из которых может передавать 48 Мбит/с;

Обеспечение связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможность обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках;

Независимость стоимости передачи информации от расстояния между взаимодействующими абонентами (стоимость зависит от продолжительности передачи или объема передаваемого графика);

Возможность построения сети без физически реализованных коммутационных устройств, обусловленная широковещательностью работы спутниковой связи. Эта возможность связана со значительным экономическим эффектом, который может быть получен по сравнению с использованием обычной неспутниковой сети, основанной на многочисленных физических линиях связи и коммуникационных устройствах.

Недостатки спутниковых сетей связи:

Необходимость затрат средств и времени на обеспечение конфиденциальности передачи данных, на предотвращение возможности перехвата данных “чужими” станциями;

Наличие задержки приема радиосигнала наземной станцией из-за больших расстояний между спутником и РТС. Это может вызвать проблемы, связанные с реализацией канальных протоколов, а также временем ответа;

Возможность взаимного искажения радиосигналов от наземных станций, работающих на соседних частотах;

Подверженность сигналов на участках Земля - спутник и спутник -Земля влиянию различных атмосферных явлений.

Для решения проблем с распределением частот в диапазонах 6/4 и 14/12 ГГц и размещением спутников на орбите необходимо активное сотрудничество многих стран, использующих технику спутниковой связи.


2 Два корня компьютерных сетей Вычислительная и телекоммуникационная технологии Эволюция телекоммуникаций Эволюция вычислительной техники Эволюция компьютерных сетей Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий


3 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Основная функция телекоммуникационных систем (ТКС), или территориальных сетей связи (ТСС), заключается в организации оперативного и надежного обмена информацией между абонентами, а также в сокращении затрат на передачу данных. Понятие «территориальная» означает, что сеть связи распределена на значительной территории. Она создается в интересах всего государства, учреждения, предприятия или фирмы, имеющих отделения по району, области или по всей стране. Главный показатель эффективности функционирования телекоммуникационных систем время доставки информации. Он зависит от ряда факторов: структуры сети связи, пропускной способности линий связи, способов соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами, протоколов информационного обмена, методов доступа абонентов к передающей среде, методов маршрутизации пакетов и др.


4 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Характерные особенности территориальных сетей связи: разнотипность каналов связи от проводных каналов тональной частоты (телефона) до оптоволоконных и спутниковых; ограниченность числа каналов связи между удаленными абонентами, по которым необходимо обеспечить обмен данными, телефонную связь, видеосвязь, обмен факсимильными сообщениями; наличие такого критически важного ресурса, как пропускная способность каналов связи. Следовательно, территориальная сеть связи (ТСС) это географически распределенная сеть, объединяющая в себе функции традиционных сетей передачи данных (СПД), телефонных сетей и предназначенная для передачи трафика различной природы, с разными вероятностно-временными характеристиками.


5 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Типы сетей, линий и каналов связи. В ТВС используются сети связи телефонные, телеграфные, телевизионные, спутниковые. В качестве линий связи применяются: кабельные (телефонные линии, витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптические линии), радиорелейные и радиолинии. Среди кабельных линий связи наилучшие показатели имеют световоды (т.е. волоконно-оптические линии). Основные их преимущества: высокая пропускная способность (сотни мегабит в секунду); нечувствительность к внешним полям и отсутствие собственных излучений; низкая трудоемкость прокладки оптического кабеля; искра-, взрыво- и пожаробезопасность; повышенная устойчивость к агрессивным средам; небольшая удельная масса; различные области применения. Недостатки: передача сигналов осуществляется только в одном направлении; подключение дополнительных ЭВМ значительно ослабляет сигнал; необходимые для световодов высокоскоростные модемы дороги; световоды, соединяющие ЭВМ, должны снабжаться преобразователями электрических сигналов в световые и обратно.


6 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах В телекоммуникационных систем нашли применение следующие типы каналов связи: симплексные, когда передатчик и приемник связываются одним каналом связи, по которому информация передается только в одном направлении (это характерно для ТВ сетей связи); полудуплексные, когда два узла связи соединены также одним каналом, по которому информация передается попеременно то в одном направлении, то в противоположном (это характерно для информационно-справочных, запросно-ответных систем); дуплексные, когда два узла связи соединены двумя каналами (прямым и обратным), по которым информация одновременно передается в противоположных направлениях. Дуплексные каналы применяются в системах с решающей и информационной обратной связью.


7 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Коммутируемые и выделенные каналы связи. В сетях (ТКС, ТСС) различают выделенные (некоммутируемые) каналы связи и каналы с коммутацией на время передачи по ним информации. При использовании выделенных каналов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена между собой. Этим обеспечивается высокая степень готовности системы к передаче информации, более высокое качество связи, поддержка большого объема трафика. Из-за сравнительно больших расходов на эксплуатацию сетей с выделенными каналами связи их рентабельность достигается только при условии достаточно полной загрузки каналов. Для коммутируемых каналов связи, создаваемых только на время передачи фиксированного объема информации, характерны высокая гибкость и сравнительно небольшая стоимость. Недостатки таких каналов: потери времени на коммутацию (установление связи между абонентами), возможность блокировки из-за занятости отдельных участков линии связи, более низкое качество связи, большая стоимость при значительном объеме трафика.


8 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Аналоговое и цифровое кодирование цифровых данных. Пересылка данных от одного узла сети к другому осуществляется последовательной передачей всех битов сообщения от источника к пункту назначения. Физически информационные биты передаются в виде аналоговых или цифровых электрических сигналов. Аналоговыми называются сигналы, которые могут представлять бесчисленное количество значений некоторой величины в пределах ограниченного диапазона. Цифровые (дискретные) сигналы могут иметь одно значение или конечный набор значений. При работе с аналоговыми сигналами для передачи закодированных данных используется аналоговый несущий сигнал синусоидальной формы, а при работе с цифровыми сигналами двух и много- уровневый дискретный сигнал. Аналоговые сигналы менее чувствительны к искажению, обусловленному затуханием в передающей среде, зато кодирование и декодирование данных проще осуществляется для цифровых сигналов.




10 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Синхронизация элементов сети это часть протокола связи. В процессе синхронизации обеспечивается синхронная работа аппаратуры приемника и передатчика, при которой приемник осуществляет выборку поступающих информационных битов строго в моменты их прихода. Различают синхронную передачу, асинхронную передачу и передачу с автоподстройкой. Синхронная передача отличается наличием дополнительной линии связи (кроме основной) для передачи синхронизирующих импульсов (СИ) стабильной частоты. Выдача битов данных передатчиком и выборка сигналов приемником производятся в моменты появления СИ. Это надежно, но необходима дополнительная линия. Асинхронная передача не требует дополнительной линии. Передача осуществляется небольшими фиксированными блоками, а для синхронизации используется старт-бит. В передаче с автоподстройкой синхронизация достигается за счет использования самосинхронизирующихся кодов (СК). Кодирование передаваемых данных с помощью СК заключается в том, чтобы обеспечить регулярные и частые изменения уровней сигнала в канале. Каждый переход используется для подстройки приемника.


11 Спутниковые сети связи (ССС). Космические аппараты (КА) связи запускаются на высоту км и находятся на геостационарной орбите, плоскость которой параллельна плоскости экватора. Три таких КА обеспечивают охват почти всей поверхности Земли. Взаимодействие между абонентами ССС осуществляется по цепи: АС-отправитель информации > передающая наземная станция >> спутник > приемная наземная станция >АС-получатель. Одна наземная станция обслуживает группу близлежащих АС. Для управления передачей данных между спутником и наземными станциями используются следующие способы. 1. Обычное мультиплексирование с частотным и временным разделением. 2. Обычная дисциплина «первичный/вторичный» с использованием или без использования методов и средств опроса/выбора. 3. Равноранговые дисциплины управления с равным правом доступа к каналу в условиях соперничества за канал. Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах передающая наземная станция >> спутник > приемная наземная станция >АС-получатель. Одна наземная станция обслуживает группу близлежащих АС. Для управления передачей данных между спутником и наземными станциями используются следующие способы. 1. Обычное мультиплексирование с частотным и временным разделением. 2. Обычная дисциплина «первичный/вторичный» с использованием или без использования методов и средств опроса/выбора. 3. Равноранговые дисциплины управления с равным правом доступа к каналу в условиях соперничества за канал. Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах">


12 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Основные преимуществам спутниковых сетей связи: большая пропускная способность, обусловленная работой спутников в широком диапазоне гигагерц новых частот. Спутник может поддерживать несколько тысяч речевых каналов связи; обеспечение связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможность обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках; независимость стоимости передачи информации от расстояния между абонентами; возможность построения сети без физически реализованных коммутационных устройств. Недостатки спутниковых сетей связи: необходимость затрат средств и времени на обеспечение конфиденциальности передачи данных; наличие задержки приема радиосигнала наземной станцией из-за больших расстояний между спутником и стацией связи; возможность взаимного искажения радиосигналов от наземных станций, работающих на соседних частотах; подверженность сигналов влиянию различных атмосферных явлений.


13 Телекоммуникационные системы 2. Коммутация в сетях Коммутация является жизненно важным элементом связи абонентских систем (АС) между собой и с центрами управления, обработки и хранения информации в сетях. Узлы сети подключаются к некоторому коммутирующему оборудованию, избегая таким образом необходимости создания специальных линий связи. Коммутируемой транспортной сетью называется сеть, в которой между двумя (или более) конечными пунктами устанавливается связь по запросу. Примером такой сети является коммутируемая телефонная сеть. Существуют следующие методы коммутации: коммутация цепей (каналов); коммутация с промежуточным хранением, разделяемая на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.




15 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Коммутация каналов (цепей). При коммутации каналов (цепей) между связываемыми конечными пунктами на протяжении всего временного интервала соединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем биты передаются с неизменной скоростью по каналу с постоянной полосой пропускания. Преимущества метода коммутации цепей: отработанность технологии коммутации цепей; работа в диалоговом режиме и в реальном масштабе времени; обеспечение прозрачности независимо от числа соединений между АС; широкая область применения. Недостатки метода коммутации цепей: длительное время установления сквозного канала связи из-за возможного ожидания освобождения отдельных его участков; необходимость повторной передачи сигнала вызова из-за занятости коммутационного устройства в цепочке прохождения сигнала; отсутствие возможности выбора скоростей передачи информации; возможность монополизации канала одним источником информации; наращивание функций и возможностей сети ограниченно; не обеспечивается равномерность загрузки каналов связи.




17 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Коммутация сообщений – ранний метод передачи данных (применяется в электронной почте, новостях). Технология - «запомнить и послать». Сообщение целиком сохраняет свою целостность в процессе его прохождения от одного узла к другому вплоть до пункта назначения, а транзитный узел не может начинать дальнейшую передачу части сообщения, если оно еще принимается. Преимущества метода: отсутствие необходимости в заблаговременном установлении канала; формирование маршрута из участков с различной пропускной способностью; реализация систем обслуживания запросов с учетом их приоритетов; возможность сглаживания пиковых нагрузок запоминанием потоков; отсутствие потерь запросов на обслуживание. Недостатки: необходимость реализации серьезных требований к емкости памяти в узлах связи для приема больших сообщений; недостаточные возможности по реализации диалогового режима и работы в реальном масштабе времени при передаче данных; каналы используются менее эффективно по сравнению с др. методами.


18 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Коммутация пакетов сочетает в себе преимущества коммутации каналов и коммутации сообщений. Ее основные цели: обеспечение полной доступности сети и приемлемого времени реакции на запрос для всех пользователей, сглаживание асимметричных потоков между пользователями, обеспечение мультиплексирования возможностей каналов связи и портов компьютеров сети, рассредоточение критических компонентов сети. Данные разбиваются на короткие пакеты фиксированной длины. Каждый пакет снабжается протокольной информацией: коды начала и окончания пакета, адреса отправителя и получателя, номер пакета в сообщении, информация для контроля достоверности передаваемых данных. Независимые пакеты одного сообщения могут передаваться одновременно по различным маршрутам в составе дейтаграмм. Пакеты доставляются в пункт назначения, где из них формируется первоначальное сообщение. В отличие от коммутации сообщений коммутация пакетов позволяет: увеличить количество подключаемых станций; легче преодолеть трудности с подключением дополнительных линий связи; осуществлять альтернативную маршрутизацию, что создает повышенные удобства для пользователей; существенно сократить время на передачу данных, повысить пропускную способность и эффективность использования сетевых ресурсов. Сейчас пакетная коммутация является основной для передачи данных.




20 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Вывод по разделу Анализ рассмотренных коммутационных технологий позволяет сделать вывод о возможности разработки комбинированного метода коммутации, основанного на использовании в определенном сочетании принципов коммутации сообщений, пакетов и обеспечивающего более эффективное управление разнородным трафиком.


21 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях Сущность, цели и способы маршрутизации. Задача маршрутизации состоит в выборе маршрута для передачи от отправителя к получателю. Речь идет, прежде всего, о сетях с произвольной (ячеистой) топологией, в которых реализуется коммутация пакетов. Однако в современных сетях со смешанной топологией (звездно- кольцевой, звездно-шинной, многосегментной) реально стоит и решается задача выбора маршрута для передачи кадров, для чего используются соответствующие средства, например маршрутизаторы. В виртуальных сетях задача маршрутизации при передаче сообщения, расчленяемого на пакеты, решается единственный раз, когда устанавливается виртуальное соединение между отправителем и получателем. В дейтаграммных сетях, где данные передаются в форме дейтаграмм, маршрутизация выполняется для каждого отдельного пакета. Выбор маршрутов в узлах связи телекоммуникационных сетей производится в соответствии с реализуемым алгоритмом (методом) маршрутизации.






24 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях Алгоритм маршрутизации это правило назначения выходной линии связи для передачи пакета, базирующееся на информации, содержащейся в заголовке пакета (адреса отправителя и получателя), информации о загрузке этого узла (длина очередей пакетов) и сети в целом. Основные цели маршрутизации заключаются в обеспечении: минимальной задержки пакета при его передаче от отправителя к получателю; максимальной пропускной способности сети; максимальной защиты пакета от угроз для содержащейся в нем информации; надежности доставки пакета адресату; минимальной стоимости передачи пакета адресату. Различают следующие способы маршрутизации: - централизованная маршрутизация; - распределенная (децентрализованная) маршрутизация; - смешанная маршрутизация


25 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях 1. Централизованная маршрутизация реализуется в сетях с централизованным управлением. Выбор маршрута для каждого пакета осуществляется в центре управления сетью, а узлы сети связи только воспринимают и реализуют результаты решения задачи маршрутизации. Такое управление маршрутизацией уязвимо к отказам центрального узла и не отличается высокой гибкостью. 2. Распределенная (децентрализованная) маршрутизация выполняется в сетях с децентрализованным управлением. Функции управления маршрутизацией распределены между узлами сети, которые располагают для этого соответствующими средствами. Распределенная маршрутизация сложнее централизованной, но отличается большей гибкостью. 3. Смешанная маршрутизация характеризуется тем, что в ней в определенном соотношении реализованы принципы централизованной и распределенной маршрутизации. Задача маршрутизации в сетях решается при условии, что кратчайший маршрут, обеспечивающий передачу пакета за минимальное время, зависит от топологии сети, пропускной способности и нагрузки на линии связи.


26 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях Методы маршрутизации - простая, фиксированная и адаптивная. Разница между ними в степени учета изменения топологии и нагрузки сети при выборе маршрута. 1. Простая маршрутизация отличается тем, что при выборе марш- рута не учитывается ни изменение топологии сети, ни изменение ее нагрузки. Она не обеспечивает направленной передачи пакетов и имеет низкую эффективность. Ее преимущества - простота реализации и обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя отдельных ее элементов. Практическое применение получили: случайная маршрутизация - для передачи пакета выбирается одно случайное свободное направление. Пакет «блуждает» по сети и с конечной вероятностью достигает адресата. лавинная маршрутизация предусматривает передачу пакета из узла по всем свободным выходным линиям. Имеет место явление «размножения» пакета. Основное преимущество такого метода гарантированное обеспечение оптимального времени доставки пакета адресату. Метод может использоваться в незагруженных сетях, когда требования по минимизации времени и надежности доставки пакетов достаточно высоки.


27 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях 2. Фиксированная маршрутизация - при выборе маршрута учитывает- ся изменение топологии сети и не учитывается изменение ее нагрузки. Для каждого узла назначения направление передачи выбирается по таблице кратчайших маршрутов. Отсутствие адаптации к изменению нагрузки приводит к задержкам пакетов сети. Различают однопутевую и многопутевую фиксированные маршрутизации. Первая строится на основе единственного пути передачи пакетов между двумя абонентами, что сопряжено с неустойчивостью к отказам и перегрузкам, а вторая на основе нескольких возможных путей между двумя абонентами, из которых выбирается наиболее предпочтительный путь. Фиксированная маршрутизация применяется в сетях с мало изменяющейся топологией и установившимися потоками пакетов. 3. Адаптивная маршрутизация отличается тем, что принятие решения о направлении передачи пакетов осуществляется с учетом изменения как топологии, так и нагрузки сети. Существуют несколько модифи- каций адаптивной маршрутизации, различающихся тем, какая именно информация используется при выборе маршрута. Получили распрост- ранение локальная, распределенная, централизованная и гибридная адаптивная маршрутизация (смысл ясен из названия).


28 Телекоммуникационные системы 4. Защита от ошибок в сетях При передаче данных одна ошибка на тысячу переданных сигналов может серьезно отразиться на качестве информации. Существует множество методов обеспечения достоверности передачи информации (защиты от ошибок), отличающихся: по используемым средствам, по затратам времени на их применение, по степени обеспечения достоверности передачи информации. Практическое воплощение методов состоит из двух частей програм- мной и аппаратной. Соотношение между ними может быть самым различным, вплоть до почти полного отсутствия одной из частей. Основные причины возникновения ошибок при передаче в сетях: сбои в какой-то части оборудования сети или возникновение неблагоприятных событий в сети. Система передачи данных готова к такому и устраняет их с помощью предусмотренных планом средств; помехи, вызванные внешними источниками и атмосферными явлениями.


29 Телекоммуникационные системы 4. Защита от ошибок в сетях Среди многочисленных методов зашиты от ошибок выделяются три группы методов: групповые методы, помехоустойчивое кодирование и методы защиты от ошибок в системах передачи с обратной связью. Из групповых методов получили широкое применение мажоритарный метод и метод передачи информационными блоками с количественной характеристикой блока. Суть мажоритарного метода состоит в том, что каждое сообщение передается несколько раз (чаще три раза). Сообщения запоминаются и сравниваются, правильное выбирают по совпадению «2 из 3». Другой групповой метод, также не требующий перекодирования инфор- мации, предполагает передачу данных блоками с количественной характеристикой блока (число единиц или нулей, контрольная сумма символов и др.) На приемном пункте эта характеристика вновь подсчитывается и сравнивается с переданной по каналу связи. Если характеристики совпадают, считается, что блок не содержит ошибок. В противном случае на передающую сторону поступает сигнал с требованием повторной передачи блока. В современных ТВС такой метод получил самое широкое распространение.


30 Телекоммуникационные системы 4. Защита от ошибок в сетях Помехоустойчивое (избыточное) кодирование предполагает разработку и использование корректирующих (помехоустойчивых) кодов. Системы передачи с обратной связью делятся: на системы с решающей обратной связью и системы с информационной обратной связью. Особенностью систем с решающей обратной связью является то, что решение о необходимости повторной передачи информации принимает приемник. Применяется помехоустойчивое кодирование, с помощью которого на приемной станции осуществляется проверка принимаемой информации. При обнаружении ошибки на передающую сторону по каналу обратной связи посылается сигнал перезапроса, по которому информация передается повторно. В системах с информационной обратной связью передача информации осуществляется без помехоустойчивого кодирования. Приемник, приняв информацию по прямому каналу и и запомнив, передает ее обратно, где она сравнивается. При совпадении передатчик посылает сигнал подтверждения, в противном случае происходит повторная передача всей информации, т.е. решение о передаче принимает передатчик.

Похожие публикации: