Телекоммуникационные системы. Основные сведения о телекоммуникационных системах

В настоящее время процесс управления невозможно представить без оперативного обмена разнообразной информацией. Современный уровень развития средств связи предоставляет широкие возможности организации такого информационного взаимодействия.

Под системой телекоммуникаций будем понимать комплекс средств и каналов связи, работающих по определенным, им присущим принципам (физическим, организационным, технологическим и пр.) и предназначенных для передачи информации на большие расстояния.

Имеются следующие виды телекоммуникационных систем:

Телеграфная связь;

Телефонная связь;

Радиосвязь;

Спутниковая связь;

Компьютерные сети.

Телеграфная связь по праву может считаться одним из старейших способов передачи информации техническими средствами на большие расстояния. Появившаяся в начале XIX в. система электрической телеграфной связи и по сей день применяется для передачи данных. Однако в настоящее время телеграфную связь вытесняют другие - более современные, удобные и высокоскоростные системы обмена информацией.

Изобретение в 1876 году телефона положило начало развитию телефонных сетей, которые не перестают совершенствоваться и по настоящее время.

Сейчас по каналам телефонной сети общего пользования передается не только речевая информация (при разговоре двух абонентов), но и факсимильные сообщения и цифровые данные.

Телефонные сети предназначены для передачи по ним аналоговых сигналов. Аналоговый сигнал является непрерывным и может принимать значения из некоторого диапазона. Например, аналоговым сигналом является человеческая речь; в телефоне, телевизоре, радиоприемнике информация также существует в аналоговой форме. Недостатком такой формы представления информации является ее подверженность помехам.

Цифровая форма представления информации характеризуется наличием только двух определенных значений. В ЭВМ информация кодируется двумя значениями: «1» - наличие электрического сигнала, «0» - его отсутствие.

Чтобы с помощью телефонных каналов связи передавать цифровую информацию, что нужно, например, для организации компьютерных сетей, следует применять специальные устройства для преобразования сигналов одного вида в другой. Такими устройствами являются модемы (модуляторы/демодуляторы), позволяющие преобразовывать цифровой сигнал, поступающий с компьютера, в аналоговый - для передачи его по телефонным линиям связи. На приемной стороне производятся обратные преобразования.

Таким образом, телефонные сети являются основой для построения другого вида телекоммуникационных систем - компьютерных сетей.

Другое направление развития телефонной связи возникло также на стыке двух различных способов передачи данных: собственно телефонной связи и радиосвязи. Так появились сети мобильной телефонной связи, которую также называют «сотовой» связью. Подобное название возникло в связи с некоторыми особенностями организации таких сетей связи. Сотовая сеть представляет собой систему, состоящую из большого числа передатчиков, причем каждый из них покрывает некоторое ограниченное пространство всей зоны связи - «соту». Перемещаясь в пределах действия сети, абонент попадает в зону работы то одного передатчика, то другого, при этом связь не прерывается и сам абонент не должен производить какое-то переключение. Также следует отметить, что системы сотовой связи в качестве каналов передачи данных могут использовать и участки телефонной сети общего пользования, и спутниковую связь и пр. Эти каналы применяются для связи между различными Передающими узлами сети, в то время как для связи конечного абонента с ближайшим к нему передатчиком используется радиоканал.

Современные мобильные телефоны представляют собой удобные многофункциональные устройства. Они позволяют не только общаться с другим абонентом практически из любой точки мира, но и имеют массу других полезных возможностей. Так, с помощью мобильного телефона можно получить доступ в Интернет, посылать текстовые сообщения (SMS).

Радиосвязь в деятельности большинства организаций редко применяется непосредственно для передачи информации между двумя конечными абонентами. Однако каналы радиосвязи являются важной составной частью вычислительных сетей - в первую очередь сети Интернет и корпоративных сетей большой протяженности.

Спутниковые системы связи в настоящее время получили большое развитие. Постоянно появляются новые спутниковые сети. Они используются как канал передачи данных в других системах связи (например, при построении глобальных компьютерных сетей). Также широкое применение спутниковые системы нашли при организации телевизионного вещания.

Спутниковые сети связи строятся на основе трех типов искусственных спутников. Эти типы различаются по виду орбиты и высоте, на которой находится данный спутник. Так, различают спутники на низких круговых орбитах (низколетящие спутники); на эллиптических орбитах и геостационарные спутники.

Низколетящие спутники имеют высоту орбиты не более 2000 км. Так как один такой спутник находится над определенной точкой Земли очень непродолжительное время, то для обеспечения постоянной связи необходимо несколько десятков подобных спутников. Когда один из них уходит из зоны приема, то связь осуществляется через следующий спутник, находящийся в этой зоне. В каждый момент времени в зоне «прямой видимости» находится два-три спутника.

Системы спутниковой связи на эллиптических орбитах позволяют осуществлять радио- и телевизионное вещание на всей территории России. Типовая орбита таких спутников представляет собой эллипс с наименьшим расстоянием до поверхности Земли порядка 400-600 км и наибольшим расстоянием - до 60 000 км. Эти спутники позволяют обеспечивать связь на больших территориях. Однако из-за эллиптической орбиты они в определенное время уходят из зоны вешания, и связь со спутниками в этот момент времени не осуществляется. При появлении спутника в зоне приема связь восстанавливается.

Спутники на геостационарных орбитах позволяют осуществлять устойчивую связь практически с любой точкой земного шара (кроме районов, близких к полюсам). Для построения такой системы достаточно трех спутников, которые располагаются над экватором на высоте порядка 36 000 км и в каждый момент времени «висят» над определенной точкой Земли. Однако большая высота орбиты позволяет такой системе спутников просматривать практически всю поверхность Земли. Они не охватывают только районы близкие к полюсам (из-за кривизны Земли).

Спутниковые системы связи достаточно редко применяются для непосредственной связи двух абонентов сети. Обычно они являются промежуточным звеном для передачи информации, которая к конечному пользователю поступает через другие телекоммуникационные сети (телефонные, телевизионные, компьютерные и т. п.).

Основным средством телекоммуникации, т. е. организации информационного обмена, для современных предприятий являются компьютерные вычислительные сети.

Этот вид телекоммуникаций в настоящее время переживает период бурного развития и роста. Сейчас уже в каждой солидной организации имеется собственная локальная вычислительная сеть, как правило, с выходом в Интернет.

В связи с этим необходимо уделить особое внимание рассмотрению вопросов организации, построения и использования различных компьютерных сетей.

Благодаря взаимодействию компьютеров в сети, становится доступным ряд новых возможностей.

Первое – совместное использование аппаратных и программных ресурсов. Так, при общем доступе к дорогостоящему периферийному устройству (принтеру, плоттеру, сканеру, факсу и др.) снижаются затраты на каждого отдельного пользователя. Аналогично используются сетевые версии прикладного программного обеспечения.

Второе – совместный доступ к ресурсам данных. При централизованном хранении информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования, что обеспечивает высокую надёжность. Наличие альтернативных копий на двух машинах одновременно позволяет продолжать работу при недоступности одной из них.

Третье – ускорение передачи данных и обеспечение новых форм взаимодействия пользователей в одном коллективе при работе над общим проектом.

Четвертое – использование общих средств связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных, видео, речи и т.д.).

Чаше всего сети классифицируют с точки зрения территории, которую они охватывают. Именно по этому признаку сети разделяют на локальные и глобальные.

Локальные сети (Local Area Network - LAN) состоят из компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории и, как правило, принадлежащих одной организации. За счет того, что расстояния между отдельными компьютерами невелики, появляются широкие возможности для использования дорогого телекоммуникационного оборудования, что обеспечивает высокую скорость и качество передачи данных. Благодаря этому пользователи локальных сетей могут пользоваться широким спектром услуг. Кроме того, в локальных сетях, как правило, используются простые способы взаимодействия отдельных компьютеров сети.

По способу управления сети делятся на одноранговые и с выделенным сервером (централизованным управлением). В одноранговых сетях все узлы равноправны – каждый узел может выступать в роли и клиента, и сервера. Под клиентом понимается программно-аппаратный объект, запрашивающий некоторые услуги. А под сервером – комбинация аппаратных и программных средств, которая эти услуги предоставляет. Компьютер, подключенный к локальной сети, в зависимости от задач, решаемых на нем, называют рабочей станцией (workstation) или сервером (server).

Одноранговые локальные вычислительные сети (ЛВС) достаточно просты в обслуживании, однако не могут обеспечить должной защиты информации при большом размере сети. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность использования сети резко уменьшается. Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп – не более 20 компьютеров.

Выделенный сервер реализует функции управления сетью (администрирования) в соответствии с заданными политиками – совокупностями правил разделения и ограничения прав участников сети. ЛВС с выделенным сервером имеют хорошие средства обеспечения безопасности данных, способны поддерживать тысячи пользователей, однако требуют постоянного квалифицированного обслуживания системным администратором.

В зависимости от используемой технологии передачи данных различают широковещательные сети и сети с передачей от узла к узлу. Широковещательная передача применяется в основном в небольших сетях, а в крупных используется передача от узла к узлу.

В широковещательных сетях всеми узлами сети совместно используется единый канал связи. Посылаемые одним компьютером сообщения, называемые пакетами, принимаются всеми остальными машинами. В каждом пакете имеется адрес получателя сообщения. Если пакет адресован другому компьютеру, то он игнорируется. Таким образом, после проверки адреса получатель обрабатывает только те пакеты, которые ему предназначены.

Сети с передачей от узла к узлу состоят из попарно соединённых машин. В такой сети, чтобы попасть в пункт назначения, пакет проходит через ряд промежуточных машин. При этом часто существуют альтернативные пути от источника к получателю.

Глобальные сети (Wide Area Network - WAN) состоят из большого числа компьютеров-узлов, находящихся в различных городах, регионах, странах. Для создания глобальных сетей обычно используются уже существующие линии связи. Это позволяет значительно снизить стоимость, так как не требуется прокладывать специальные линии связи на большие расстояния. Кроме того, такой подход позволяет сделать глобальные сети доступными для огромного числа пользователей.

Однако принцип использования систем связи общего пользования имеет и существенные недостатки. Низкие скорости используемых каналов значительно сужают спектр предлагаемых услуг. Для устойчивой передачи данных по линиям связи невысокого качества используются специальные методы и средства (в частности, сложные процедуры контроля целостности и восстановления данных). Подобные методы являются отличительными признаками глобальных сетей.

Основу глобальной сети составляют вычислительные системы большой мощности, предназначенные для одновременной работы многих пользователей, - так называемые host-узлы. Специальные компьютеры - коммуникационные узлы - также являются необходимой составляющей глобальных сетей.

Городские (региональные) сети (Metropolitan Area Network - MAN) предназначены для связи локальных сетей внутри отдельно взятого города, а также соединения локальных сетей с глобальными. Городские сети представляют собой некое промежуточное звено между высокоскоростными, но ограниченными территориально локальными сетями и работающими на больших расстояниях, но низкоскоростными глобальными сетями. Использование городских сетей позволит организациям получить качественную и высокоскоростную связь за гораздо меньшие деньги, чем при создании собственной локальной сети. В России компьютерные сети этого вида пока еще не получили широкого распространения.

Отдельно следует выделить так называемые корпоративные сети. Они организуются предприятиями, имеющими большое число далеко расположенных друг от друга филиалов, между которыми необходимо организовать оперативный обмен данными. Подобные сети создаются для собственных нужд конкретной организации и выполнения задач в рамках ее деятельности. При этом сама сеть является виртуальной, а непосредственная передача данных ведется через другие сети: телефонную сеть общего пользования, локальные сети организации и ее филиалов, сеть Интернет и т. п.

Что такое телекоммуникации?

Телекоммуникация - это передача знаков, сигналов, сообщений, письменного текста, изображений, звуков или сведений любого рода посредством проводных, радио-оптических или других электромагнитных систем. Телекоммуникация происходит, когда при обмене информацией между участниками связи используются технологии. Передача происходит либо электрически через физические носители, такие как кабели, либо с помощью электромагнитного излучения. Пути схожих передач часто разделены на каналы связи, что составляет преимущества мультиплексирования. Этот термин часто используется во множественном числе - телекоммуникации, поскольку включает в себя множество различных технологий.

Ранние средства связи на расстоянии включали в себя визуальные сигналы, такие как маяки, дымовые сигналы, семафорный телеграф, сигнальные флаги и оптические гелиографы. Другие виды дальней связи, используемые в прошлом - это звуковые сообщения, такие как закодированный барабанный бой, звук сигнальной трубы и громкие свистки. В технологиях дальней связи 20-го и 21-го веков, как правило, использовались электрические и электромагнитные технологии, такие как телеграф, телефон и телетайп, сетевые коммуникации, радио, микроволновая передача, оптоволоконные линии и спутники связи.

Революция в беспроводной связи произошла в первом десятилетии 20-го века благодаря новаторским разработкам в области радиосвязи Гульельмо Маркони, нобелевского лауреата по физике 1909 года. В число других известных первых изобретателей и разработчиков в области электрических и электронных телекоммуникаций входят Чарльз Уитстон и Сэмюэль Морзе (изобретатели телеграфа), Александр Грэхем Белл (изобретатель телефона), Эдвин Армстронг и Ли де Форест (изобретатели радио), а также Владимир Зворыкин, Джон Лоуги Бэрд и Фило Фарнсуорт (изобретатели и разработчики телевидения).

Происхождение названия "Телекоммуникации"

Слово "телекоммуникации" представляет собой соединение греческой приставки теле- (τηλε-), что означает "далеко" или "издалека" и латинского - "communicare" - "делать общим", "связывать". Его современное использование заимствовано из французского, потому что оно было использовано в этом значении в 1904 году французским инженером и романистом Едуаром Эстаунье. Слово "коммуникация" вошло в английский язык в конце 14-го века. Оно происходит от старофранцузского "сomunicación", которое, в свою очередь, произошло от латинского "communicationem" (в именительном падеже "communicatio"), существительное от основы причастия прошедшего времени "communicare" - "делить", "разделить"; "общаться", "передавать", "сообщать"; "присоединять", "объединять", "делать общим" от "communis" - общее.

История развития телекоммуникаций

Маяки и голуби

В средние века обычно использовались цепи сигнальных вышек на возвышенностях, как средство ретрансляции сигнала. Эти сигнальные цепи обладали тем недостатком, что могли передавать только один бит информации, так что смысл сообщения, такого как "замечен враг " должен был быть заранее согласован. Один известный пример их использования был во время испанской Армады, когда цепь сигнальных вышек (маяков) передавала сигнал из Плимута в Лондон.

В 1792 году Шапп, французский инженер, построил первую стационарную систему визуальной телеграфии (или семафорной линии) между Лиллем и Парижем. Однако, семафор испытывал необходимость в квалифицированных операторах и дорогостоящих башнях, размещаемых с интервалом от десяти до тридцати километров. В результате конкуренции со стороны электрического телеграфа, последняя коммерческая семафорная линия прекратила свою работу ​​в 1880 году.

Голуби в качестве доставщиков почты иногда использовались в различных культурах на протяжении всей истории человечества. Голубиная почта, как полагают, зародилась у персов и применялась римлянами как вспомогательное средство. У Фронтинуаса, упоминается использование Юлием Цезарем почтовых голубей в качестве посыльных при завоевания Галлии. Греки, также передавали имена победителей Олимпийских игр в разные города, посредством почтовых голубей. В начале 19-го века, голландское правительство применяло такую почтовую систему на островах Ява и Суматра. А в 1849 году Пол Джулиус Ройтер организовал голубиную почту для доставки биржевой информации между Аахеном и Брюсселем, которая действовала в течение года, пока между этими городами не появилась телеграфная связь.

Телеграф и телефон

Сэр Чарльз Уитстон и сэр Уильям Фотерджил Кук изобрели электрический телеграф в 1837. Кроме того, считается, что первый коммерческий электрический телеграф был построен Уитстоном и Куком и открыт 9 апреля 1839 года. Оба изобретателя рассматривали свое устройство, как "усовершенствование (к тому времени уже существовавшего) электромагнитного телеграфа", а не как новое устройство.

Сэмюэль Морзе независимо разработал версию электрического телеграфа, продемонстрированную 2 сентября 1837 года. Код, разработанный им, был важным шагом вперед по сравнению с методом сигнализации Уитстона. Первый трансатлантический телеграфный кабель был успешно проложен 27 июля 1866 года, что позволило впервые осуществить трансатлантическую передачу данных.

Обычный телефон был изобретен Александром Беллом и Элиша Греем в 1876 году независимо друг от друга. Антонио Меуччи был изобретателем первого устройства, которое позволяло производить электрическую передачу голоса по линии ещё в 1849 году. Однако в устройстве Меуччи было мало практической ценности, поскольку оно основывалось на электрофонном эффекте и, таким образом, требовалось размещать приемник в рот пользователям, чтобы "слышать", что было сказано. Первые коммерческие службы телефонной связи появились в 1878 и 1879 годах по обе стороны Атлантики в городах Нью-Хейвене и Лондоне.

В 1832 году Джеймс Линдсей продемонстрировал своим ученикам в классе сеанс беспроволочной телеграфии. К 1854 году он смог продемонстрировать передачу через реку Ферт-оф-Тей из Данди в Вудхэвен, Шотландию, на расстоянии двух миль (3 км), с использованием воды в качестве передающей среды. В декабре 1901 года, Гульельмо Маркони установил беспроводную связь между Сент-Джонс, Ньюфаундленд (Канада) и Полдху, Корнуолл (Англия), что принесло ему в 1909 году Нобелевскую премию по физике (которую он разделил с Карлом Брауном). Хотя, радиосвязь на короткие расстояния уже была продемонстрирована ещё в 1893 году, Николой Тесла перед Национальной ассоциацией электрического света.

25 марта 1925 года Джон Логи Бэрд сумел продемонстрировать передачу движущихся изображений в лондонском универмаге Селфриджес. Устройство Бэрда было основано на диске Нипкова и стало известно под названием механическое телевидение. Оно легло в основу экспериментальных передач, сделанных Британской радиовещательной корпорацией, начиная 30 сентября 1929 года. Тем не менее, большинство телевизоров 20-ого века было создано на основе электронно-лучевой трубки, изобретенной К. Брауном. Первый образец такого многообещающего телевидения был произведен и продемонстрирован своей семье Фарнсуортом 7 сентября 1927 года.

Компьютеры и Интернет

11 сентября 1940 года Джордж Стибиц передал задачу для своего калькулятора комплексных чисел в Нью-Йорке, используя телетайп, и получил в ответ результаты расчетов в Дартмутском колледже в Нью-Гемпшире. Такая конфигурация централизованного компьютера (ЭВМ) с удаленными простыми терминалами оставалась популярной и в 1970-е годы. Тем не менее, уже в 1960-х годах, начали исследовать коммутацию пакетов - технологию, которая посылает сообщение по частям к месту назначения в асинхронном режиме без прохождения через централизованную ЭВМ. Сеть с четырьмя узлами, появившаяся 5 декабря 1969 года, стала прообразом ARPANET, которая к 1981 году разрослась до 213 узлов. ARPANET в конце концов слилась с другими сетями, так появился Интернет. В то время, как развитие Интернета было в центре внимания Инжене́рного Совета Интернета (IETF), опубликовавшего серию рабочих предложений, другие сетевые разработки, такие как локальная сеть (LAN), Ethernet (1983) и маркер протокола кольцо (1984) происходили в промышленных лабораториях.

Информационные технологии

Современные телекоммуникации основаны на ряде ключевых концепций, которые прошли путь прогрессивного развития и улучшений на протяжении более ста лет.

Основные элементы телекоммуникаций

Телекоммуникационные технологии в первую очередь могут быть разделены на проводные и беспроводные методы. Хотя, в целом, базовая телекоммуникационная система состоит из трех основных частей, которые всегда присутствуют в той или иной форме:

Передатчик, который принимает информацию и преобразует её в сигнал.

Среда передачи, которая также называется физическим каналом, несущим сигнал. Примером этого может служить "канал свободного пространства ".

Приемник, который принимает сигнал из канала и преобразует его обратно в полезную для получателя информацию.

Например, в радиовещательной станции усилитель большой мощности радиостанции является передатчиком и передающая антенна является интерфейсом между усилителем мощности и "каналом свободного пространства ". Свободное пространство является передающей средой и антенна приемника является интерфейсом между "каналом свободного пространства " и приемным устройством. Затем приемник радио получает радиосигнал, где он преобразуется из электричества в звук, который могут услышать люди.

Иногда встречаются, телекоммуникационные системы "Duplex" - системы с двусторонней связью, объединяющие в одной коробке и передатчик, и приемник, то есть приемопередатчики. Например, сотовый телефон является приемопередатчиком. Электронная схема передатчика и электроника приемника внутри трансивера в действительности вполне независимы друг от друга. Это можно легко объяснить тем фактом, что радиопередатчики содержат усилители мощности, которые работают с электрическими мощностями, порядка нескольких ватт или киловатт, но радиоприемники имеют дело с радиосигналами, мощность которых порядка нескольких микроватт или нановатт. Следовательно, трансиверы необходимо тщательно проектировать и монтировать, чтобы изолировать высокомощную часть схемы от маломощной части, чтобы не создавались помехи.

Телекоммуникации через фиксированные линии называются двухточечным соединением, потому что связь здесь осуществляется между одним передатчиком и одним приемником. Телекоммуникации, осуществляемые посредством радиопередачи, называются широковещательной связью, потому что они осуществляются между одним мощным передатчиком и многочисленными маломощными, но чувствительными радиоприемниками.

Телекоммуникации, в которых множество передатчиков и несколько приемников были разработаны, чтобы совместно использовать один и тот же физический канал, называются мультиплекс системы. Совместное использование физических каналов с использованием мультиплексирования часто дает очень значительное сокращение расходов. Мультиплекс системы размещаются в телекоммуникационных сетях и мультиплексированные сигналы коммутируются узлами с необходимым приемным терминалом.

Аналоговая и цифровая связь

Коммуникационные знаки могут быть переданы либо посредством аналоговых, либо посредством цифровых сигналов. Существуют аналоговые системы связи и цифровые системы связи. При аналоговой системе, сигнал непрерывно изменяется вместе с изменением информации. В цифровом системе, информация кодируется в виде набора дискретных значений (например, набор единиц и нулей). Во время распространения и приема, информация, содержащаяся в аналоговых сигналах, неизбежно ухудшается из-за нежелательного физического шума. Выходной сигнал передатчика является практически бесшумным. Как правило, шум в системе связи, можно выразить в виде прибавления или вычитания из желательного сигнала случайной помехи. Эта форма шума называется аддитивным шумом, учитывая, что шум может быть отрицательным или положительным в разные моменты времени. Шум, который не является аддитивным является шумом гораздо более сложного для описания и анализа вида.

С другой стороны, если добавка раздражающего воздействия шума не превышает определенный порог, то информация, содержащаяся в цифровом сигнале, не будет искажаться. Устойчивость к шуму является ключевым преимуществом цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми сигналами.

Телекоммуникационные сети

Телекоммуникационная сеть представляет собой совокупность передатчиков, приемников и каналов связи, которые обмениваются сообщениями. Некоторые цифровые сети связи содержат один или несколько маршрутизаторов, которые работают вместе, чтобы передавать информацию именно тому пользователю, для которого она предназначена. Сеть аналоговых коммуникаций состоит из одного или нескольких коммутаторов, которые устанавливают связь между двумя или несколькими пользователями. Для обоих типов сетей, могут понадобиться повторители, чтобы усилить или воссоздать сигнал при передаче на большое расстояние. Это делается для борьбы с ослаблениями, которые могут сделать сигнал неотличимым от шума. Еще одним преимуществом цифровых систем по сравнению с аналоговыми является то, что их выходное значение легче хранить в памяти в виде двух состояний напряжения (высокий уровень и низкий уровень) , чем значения, непрерывно изменяющиеся в диапазоне состояний.

Каналы связи

Термин "канал" имеет два различных значения. В одном смысле, канал является физическим носителем, который несет сигнал между передатчиком и приемником. Например, атмосфера для звуковых коммуникаций, оптоволокно для некоторых видов оптической связи, коаксиальный кабель для связи посредством напряжений и электрических токов в них, и свободное пространство для коммуникации с использованием видимого света, инфракрасных волн, ультрафиолетового света и радиоволн. Этот последний канал называется "каналом свободного пространства ". Передача радиоволн от одного места к другому не зависит от наличия или отсутствия атмосферы между ними. Радиоволны проходят через идеальный вакуум так же легко, как они путешествуют по воздуху, туман, облака, или любую другую газовую среду.

Другое значение термина "канал" рассматривается в области телекоммуникаций, в смысле канала связи, который является частью передающей среды так, что вся среда может быть использована для передачи нескольких потоков данных одновременно. Например, одна радиостанция может транслировать радиоволны в свободном пространстве на частотах в районе 94,5 МГц (мегагерц), в то время как другая радиостанция может одновременно транслировать радиоволны на частотах в районе 96,1 МГц. Каждая радиостанция будет передавать радиоволны по полосе частот около 180 кГц (килогерц), с центром на частотах, указанных выше, которые называются «несущие частоты". Каждая станция в данном примере отстоит от соседних станций на 200 кГц, а разница между 200 кГц и 180 кГц (20 кГц), является инженерным допуском, учитывающим недостатки в системе связи.

В приведенном выше примере, "канал свободного пространства " был разделен на каналы связи в соответствии с частотами, и для каждого канала назначена отдельная полоса частот для передачи радиоволн. Эта система разделения среды в каналах в соответствии с частотой, называется "мультиплексирование с частотным разделением каналов". Другой термин для обозначения того же принципа называется "спектральным уплотнением каналов", которое чаще всего используется в оптической связи, когда несколько передатчиков используют одну и ту же физическую среду.

Другой способ разделения коммуникационной среды на каналы заключается в том, чтобы выделить каждому отправителю повторяющийся отрезок времени ("временной интервал", например, 20 миллисекунд из каждой секунды) и разрешить каждому отправителю отправлять сообщения только в пределах этого, выделенного данному отправителю, промежутка времени. Этот метод разделения среды на каналы связи, называется «мультиплексированием с разделением по времени" (TDM), и используется в оптоволоконной связи. Некоторые системы радиосвязи используют TDM в пределах выделенного канала FDM. Таким образом, эти системы используют гибрид TDM и FDM.

Модуляция

Формирование сигнала для передачи информации называется модуляцией. Модуляция может быть использована для представления цифрового сообщения в качестве аналогового сигнала. Такой вид модуляции обычно называется "манипуляцией" - термин, унаследованный от применения кода Морзе в области телекоммуникаций и подразделяется на несколько методов манипуляции (к ним относятся фазовая манипуляция, частотная манипуляция и амплитудная манипуляция). В "Bluetooth", например, используется фазовая манипуляция для обмена информацией между различными устройствами. Кроме того, существует манипуляция, комбинирующая изменения фазы и амплитуды, которая называется (на жаргоне данной области) квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ) и используются в системах цифрового радио с высокой пропускной способностью.

Модуляция может также использоваться для передачи низкочастотных аналоговых сигналов на более высоких частотах. Это полезно, так как аналоговые низкочастотные сигналы не могут быть эффективно переданы через свободное пространство. Следовательно, информация из аналогового низкочастотного сигнала должна быть внедрена в сигнал высокой частоты (известной как "несущая волна") перед передачей. Есть несколько различных схем модуляции, доступных для достижения этой цели, два самых основных метода модуляции - амплитудная модуляция (AM) и частотная модуляция (ЧМ). Примером этого процесса является "внедрение" голоса диджея в несущую волну частоты 96 МГц с использованием частотной модуляции (голос затем будет "выловлен" радиоприемником на частоте "96 FM"). Кроме того, модуляция имеет то преимущество, что она может использовать мультиплексирование с частотным разделением (FDM).

Телекоммуникации в обществе

Телекоммуникации имеют важное социальное, культурное и экономическое влияние на современное общество. В 2008 году доходы в телекоммуникационной отрасли составили $ 4,7 трлн, или чуть менее 3 % от валового мирового продукта (по официальному курсу).

Влияние информационных технологий на экономику

Микроэкономика

На микроэкономическом уровне, компании использовали телекоммуникации для развития глобальных бизнес-империй. Это само собой разумеющееся в случае интернет-магазина Amazon.com, но, согласно академику Эдварду Ленерту, даже обычный розничный торговец Walmart извлек выгоду благодаря лучшей телекоммуникационной инфраструктуре по сравнению с конкурентами. В городах по всему миру домовладельцы используют свои телефоны, чтобы заказывать и организовывать различные домашние услуги, начиная от поставок пиццы до услуг электриков. Даже в относительно бедных слоях общества было отмечено использование электросвязи для собственной пользы. В округе Бангладеш Нарсингди изолированные сельские жители используют сотовые телефоны для заказов товаров непосредственно у оптовиков, чтобы приобретать товары по более выгодной цене. В Кот-д"Ивуаре, производители кофе отслеживают по мобильным телефонам почасовые изменения цен на кофе и продают его по лучшей цене.

Макроэкономика

На макроэкономическом уровне, Ларс-Хендрик Роллер и Леонард Вейверма предложили причинно-следственную связь между хорошей телекоммуникационной инфраструктурой и экономическим ростом. Мало кто оспаривает существование корреляции, хотя некоторые утверждают, что неправильно рассматривать это отношение, как причинное.

В связи с получением экономических преимуществ при использовании хорошей телекоммуникационной инфраструктуры, растет беспокойство по поводу неравного доступа к услугам электросвязи в различных стран мира, называемое цифровым неравенством. В 2003 году исследование, проведенное Международным союзом электросвязи (МСЭ) показал, что примерно в 1/3 стран на каждые 20 человек приходится менее одного мобильного телефона и в 1/3 стран на каждые 20 человек приходится менее одного стационарного телефона. В плане доступа к Интернету, примерно в половине всех стран на каждые 20 человек приходится менее одного выхода в Интернет. Исходя из этой информации и данных об уровне образования в МСЭ был разработан показатель, который измеряет общую возможность доступа граждан к информационным и коммуникационным технологиям. По данному показателю Швеция, Дания и Исландия входят в тройку лидеров, в то время как африканские страны Нигерия, Буркина-Фасо и Мали замыкают данный рейтинг.

Роль коммуникаций в современном мире

Телекоммуникации играют значительную роль в общественных отношениях. В виду того, что в такие устройства как телефон изначально представляли практическую ценность (например, способность вести бизнес или заказ услуг), то совсем не учитывался их социальный аспект. Так продолжалось до конца 1920-х годов, а 1930-е годы социальные аспекты устройства стали важной темой в продвижении телефонов. Новые рекламные акции обращались теперь к эмоциям потребителя, подчеркивая важность социальных разговоров и желания оставаться на связи с семьей и друзьями.

С тех пор роль, которую телекоммуникации играют в общественных отношениях приобретает все большее значение. В последние годы популярность сайтов социальных сетей резко возросло. Эти сайты позволяют пользователям общаться друг с другом, а также обмениваться фотографиями, событиями и видеть статусы и профили других пользователей. В профилях можно указать возраст, интересы, сексуальные предпочтения и статус отношений. Таким образом, эти сайты могут играть важную роль во всем, от организации общественных движений до ухаживаний.

До возникновения сайтов социальных сетей, такие технологии, как служба коротких сообщений (SMS) и телефон также оказывали значительное влияние на социальное взаимодействие. В 2000 году группа по маркетинговым исследованиям Ipsos MORI сообщила, что 81% пользователей в возрасте от 15 до 24 лет в Соединенном Королевстве использовали службу коротких сообщений для координации общественных отношений и 42% - для флирта.

Важность телекоммуникаций в жизни человека

В культурном плане, телекоммуникации расширили возможности граждан на получение доступа к музыке и кино. С помощью телевидения, люди могут смотреть фильмы, которые они раньше не видели в своем собственном доме, не выезжая в видеомагазин или кинотеатр. С помощью радио и Интернета, люди могут слушать музыку, которую они никогда раньше не слышали, не посещая музыкальный магазин.

Телекоммуникации также изменили способ получения новостей. Согласно исследованиям некоммерческой организации Pew Internet и American Life Project за 2006 год из опрошенных чуть более 3000 американцев большинство указали в качестве источника новостей - телевизор, радио или газеты.

Телекоммуникации оказали и значительное влияние на рекламу. TNS Media Intelligence сообщила, что в 2007 году, 58% расходов на рекламу в Соединенных Штатах было потрачено на средства массовой информации, зависящих от телекоммуникационных услуг.

Международный союз электросвязи

Многие страны приняли законодательство, которое соответствует требованиям Регламента международной электросвязи, установленных Международным союзом электросвязи (МСЭ), который является "ведущим учреждением ООН в области информационно-коммуникационных технологий». В 1947 году в Атлантик-Сити конференция МСЭ решила "предоставить международную защиту всех частот, зарегистрированных в новом международном списке частот и используемых в соответствии с Регламентом радиосвязи." Согласно Регламента радиосвязи МСЭ, принятых в Атлантик-Сити, все частоты, указанные в международной регистрации частот, рассмотренные Советом и зарегистрированные в Международном Реестре частот "имеют право на международную защиту от вредных помех."

С учетом глобальных перспектив происходили политические дебаты и принимались законодательные акты, касающиеся управления электросвязью и вещанием. В истории вещания случались и дискуссии в отношении приравнивания к обычной связи, такой как печать, современных телекоммуникаций, таких как радиовещание. С началом Второй мировой войны произошел взрывной рост международного пропагандистского вещания Страны, их правительства, мятежники, террористы и народное ополчение использовали все возможные методы телекоммуникаций и телерадиовещания с целью продвижения своей пропаганды. Патриотическая пропаганда политических движений и колонизации началась с середины 1930-х. В 1936 году BBC вела пропагандистские передачи в арабском мире частично противопоставляя свои трансляции подобным трансляциям из Италии, которая также имела колониальные интересы в Северной Африке.

Современные повстанцы, такие как те, что принимали участие в последней войне в Ираке, часто используют запугивающие телефонные звонки, SMS-сообщения и распространение изощренных видео нападения на войска коалиции, участвующей в антитеррористической операции. "Мятежники-сунниты даже имеют свою собственную телевизионную станцию, Аль-Zawraa, которая будучи запрещенной иракским правительством, по-прежнему вещает из города Эрбиль, Иракский Курдистан, даже после того, как под давлением коалиции ему приходилось менять спутниковый хостинг по несколько раз."

Современные средства массовой информации

Продажи телекоммуникационного оборудования

Согласно данным, собранным Гартнер Арс-текника, было произведена продажа основного пользовательского телекоммуникационного оборудования во всем мире в миллионах единиц:

Телефон

В телефонной сети один абонент подключается к другому абоненту посредством переключателей на различных телефонных станциях. Переключатели образуют электрическое соединение между двумя пользователями и установки этих переключателей определяются в электронном виде, когда вызывающий абонент набирает номер. После того, как соединение установлено, голос вызывающего абонента преобразуется в электрический сигнал с помощью небольшого микрофона в телефонной трубке вызывающего абонента. Этот электрический сигнал передается через сеть пользователю на другом конце, где и преобразуется обратно в звук небольшого динамика в трубке вызываемого абонента.

Стационарные телефоны в большинстве жилых домов являются аналоговыми, то есть голос говорящего непосредственно определяет напряжение сигнала. Несмотря на то, что вызовы на короткие расстояния могут быть обработаны от начала и до конца как аналоговые сигналы, провайдеры телефонных услуг все чаще и чаще осуществляют сквозное преобразование входящих сигналов в цифровых сигналов для передачи. Преимуществом такого подхода является то, что оцифрованные речевые данные могут передаваться совместно с данными из Интернета и могут быть полностью воспроизведены при осуществлении связи на большое расстояние (в отличие от аналоговых сигналов, которые неизбежно будут искажены шумом).

Мобильные телефоны оказали значительное влияние на телефонные сети. Число абонентов мобильной связи в настоящее время превышает число абонентов стационарной связи. Продажи мобильных телефонов в 2005 году составили 816,6 млн. с учетом того, что эта цифра почти поровну распределена между рынками Азии / Тихого океана (204 млн.), Западной Европы (164 млн.), ЦЕБВА (Центральная Европа, Ближний Восток и Африка) (153,5 млн.) , Северной Америки (148 млн.) и Латинской Америки (102 млн.). С учетом новых подписок за пять лет с 1999 года, Африка опережает другие рынки с ростом 58,2%. Все чаще эти телефоны обслуживаются системами, в которых голосовые сообщения передаются в цифровом виде, таких как GSM или W-CDMA и сокращается число аналоговых систем, таких как AMPS.

Также произошли кардинальные изменения в телефонной связи, оставшиеся за кадром. Начиная с деятельности ТАТ-8 в 1988 году, 1990-е годы увидели широкое внедрение систем на основе оптоволокна. Преимущество коммуникаций с применением оптоволокна в том, что они предлагают кардинальное увеличение пропускной способности. Собственно, ТАТ-8 был в состоянии поддерживать в 10 раз больше телефонных звонков, чем самый современный медный кабель, проложенный в ту пору, а современные оптоволоконные кабели способны поддерживать в 25 раз больше телефонных звонков, чем поддерживалось ТАТ-8. Это увеличение пропускной способности обусловлено целым рядом факторов: Во-первых, оптические волокна физически намного меньше, чем конкурирующие технологии. Во-вторых, они не страдают от перекрестных помех, а это означает то, что несколько сотен из них могут быть легко собраны вместе в одном кабеле. И, наконец, улучшения в мультиплексировании привели к экспоненциальному росту пропускной способности одного волокна.

Коммуникации во многих современных оптоволоконных сетях осуществляются согласно протокола, известного как Асинхронный режим передачи (ATM). Протокол ATM позволяет осуществлять совместную передачу данных. Он подходит для телефонных сетей общего пользования, поскольку устанавливает путь для данных через сеть и связывает соглашение о трафике с этим путем. Соглашение о трафике, по существу, соглашение между клиентом и сетью о том, как сеть должна обрабатывать данные; если сеть не может отвечать соглашению о трафике, то соединение с такой сетью отклоняется. Это важно, потому что телефонные соединения должны происходить с гарантированной поддержкой постоянной скорости передачи, что обеспечит передачу голоса вызывающего абонента полностью без задержек или провалов. Есть конкуренты ATM, такие как многопротокольная коммутация по меткам (MPLS), которые выполняют аналогичную задачу и, как ожидается, вытеснят ATM в будущем.

Радио и телевидение

В системе широковещательной передачи центральная вещательная вышка большой мощности передает высокочастотную электромагнитную волну многочисленным маломощным приемникам. Высокочастотная волна, посланная вышкой, модулируется сигналом, содержащим визуальную или звуковую информацию. Приемник, в свою очередь, настроен таким образом, чтобы принять и усилить высокочастотную волну и, используя демодулятор, выделить сигнал, содержащий визуальную или звуковую информацию. Широковещательный сигнал может быть как аналоговым (сигнал изменяется непрерывно вместе с информацией) или цифровой (информация кодируется в виде набора дискретных значений).

Индустрия вещательных СМИ вступила в критический поворотный этап своего развития с переходом многих стран от аналогового к цифровому телевещанию. Этот шаг стал возможным благодаря производству дешевых, быстрых и более функциональных интегральных схем. Главным преимуществом цифрового вещания является то, что оно избавлено от ряда недостатков, характерных для традиционных аналоговых передач. На телевизионной картинке это проявляется устранением проблем, таких как снежные картины, ореолы и другие искажения. Это происходит из-за характера аналоговой передачи, что означает, искажения, вызванные шумом, будут заметны в конечном результате. Цифровая передача преодолевает эту проблему, так как цифровые сигналы восстанавливаются до дискретных значений при приеме и, следовательно, малые возмущения не влияют на конечный результат. В упрощенном примере, если бинарное сообщение 1011 передавалось с амплитудой сигналов: , а полученные сигналы имеют амплитуды: , то при декодировании получаем в двоичном сообщении 1011 - идеальное воспроизведение того, что было отправлено. Из этого примера, можно заметить проблему цифровой передачи, заключающейся в том, что, если шум достаточно велик, то он может существенно изменить декодированное сообщение. Используя прямую коррекцию ошибок, приемник может исправить несколько битовых ошибок в полученном сообщении, но слишком большое количество шума приведет к малопонятным выходным сигналам и, следовательно, нарушению передачи.

В цифровом телевизионном вещании, существует три конкурирующих стандарта, которые, вероятно, будут приняты во всем мире. Это ATSC, DVB и ISDB стандарты. Все три стандарта используют MPEG-2 для сжатия видео. ATSC использует Dolby Digital AC-3 для сжатия аудио, ISDB использует Advanced Audio Coding (MPEG-2 Часть 7) и DVB не имеет стандарт для сжатия звука, но, как правило, использует MPEG-1 Часть 3 Layer 2. Выбор модуляции также изменяется от схемы к схеме. В цифровом аудиовещании, стандарты гораздо более унифицированы практически во всех странах, решивших принять стандарт Digital Audio Broadcasting (также известный как стандарт Эврика 147). Исключение составляют Соединенные Штаты, которые выбрали HD Radio. HD Radio, в отличие от Эврика 147, основан на способе передачи, известном как IBOC, что позволяет осуществлять передачу цифровой информации обычными АМ или ЧМ аналоговыми передатчиками.

Тем не менее, несмотря на ожидание перехода на "цифровое", аналоговое телевидение всё ещё передается в большинстве стран. Исключением являются Соединенные Штаты, где прекращено аналоговое телевизионное вещание (всеми, кроме телевизионных станций очень малой мощности) с 12 июня 2009 года после двойной отсрочки переключения. В Кении, также прекратилось аналоговое телевизионное вещание в декабре 2014 года, после многократных переносов даты. Для аналогового телевидения, есть три стандарта, используемых для трансляции цветного телевидения. Они известны как PAL (немецкая разработка), NTSC (Североамериканская разработка) и SECAM (французская разработка). Важно понимать, что эти способы передачи цветного телевидения не имеют ничего общего со стандартами черно-белого телевидения, которые также различные в разных странах. Для аналогового радио, переход на цифровое радио затрудняется тем, что аналоговые приемники значительно дешевле цифровых приемников. Выбор модуляции для аналогового радио, как правило, осуществляется между амплитудной (AM) или частотной (FM) модуляциями. Для достижения стереофонического воспроизведения используется амплитудно-модулированная поднесущая для стерео FM.

Интернет

Интернет представляет собой всемирную сеть компьютеров и компьютерных сетей, которые взаимодействуют друг с другом с помощью Интернет-протокола. Любой компьютер в Интернете имеет уникальный IP-адрес, который может быть использован другими компьютерами для направления информации к нему. Следовательно, любой компьютер в сети Интернет может отправить сообщение на любой другой компьютер, используя его IP-адрес. Эти сообщения несут с собой IP-адрес и передающего компьютера, что позволяет осуществлять двустороннюю связь. Интернет - это обмен сообщениями между компьютерами.

По оценкам, 51% информации, передаваемой через двусторонние телекоммуникационные сети в 2000 году было передано через Интернет,большая же часть остальной информации (42%) - через стационарный телефон. К 2007 году Интернет явно доминировал и захватил 97% всей информации в телекоммуникационных сетях (большая часть остальной информации(2%) - с помощью мобильных телефонов. По состоянию на 2008 г. примерно 21,9% мирового населения имеет доступ к сети Интернет с самым высоким уровнем доступа (измеряется в процентах от населения) в Северной Америке (73,6%), в Океании / Австралии (59,5%) и в Европе (48,1 %). В широкополосном доступе лидируют: Исландия (26,7%), в Южная Корея (25,4%) и Нидерланды (25,3%) .

Интернет работает отчасти из-за протоколов, которые определяют, как компьютеры и маршрутизаторы обмениваются данными между собой. Характер компьютерной сетевой связи поддается рассмотрению с позиции многоуровневого подхода, когда одни протоколы в стеке протоколов запускаются более или менее независимо от других протоколов. Это позволяет протоколам более низкого уровня быть настроенными на определенное состояние в сети до тех пор, пока не изменится способ работы протокола более высокого уровня. Практический пример того, почему это важно, состоит в том, что это позволяет Интернет-браузеру выполнить одинаково один и тот же код, независимо от того, подключен компьютер к сети Интернет через Ethernet или Wi-Fi соединение. О протоколах часто говорят с точки зрения их места в эталонной модели OSI, который появился в 1983 году в качестве первого шага в неудачной попытке создать универсально принятый набор сетевых протоколов.

Для Интернета характерно изменение по несколько раз физической среды и канального протокола на протяжении всего маршрута, проходящего пакетами. Это потому, что Интернет не накладывает никаких ограничений на то, какая физическая среда и какие протоколы передачи данных могут использоваться. Это приводит к принятию информации и протоколов, которые наиболее подходящий для ситуации в локальной сети. На практике в большинстве случаев межконтинентальной связи будет использоваться протокол с асинхронным режимом передачи (ATM) или его более современный эквивалент - на основе оптоволокна. Это объясняется тем, что в большинство сеансов межконтинентальной связи в Интернете используют ту же инфраструктуру, что и коммутируемая телефонная сеть общего пользования.

На сетевом уровне происходит стандартизация с интернет протоколом IP, необходимым для логической адресации. Для World Wide Web, эти "IP-адреса" выводятся из "человекочитаемой" формы с использованием системы доменных имен DNS (например, 72.14.207.99 происходящего от www.google.com). На данный момент наиболее широко используемой версией интернет-протокола является версия четыре, но переход к версии шесть неизбежна.

На транспортном уровне, большинство сеансов связи принимает либо протокол управления передачей (TCP) или протокол передачи дейтаграмм пользователя (UDP). TCP используется, когда необходимо, чтобы каждое отправленное сообщение принималось другим компьютером, тогда как UDP используется, когда это просто желательно. В случае TCP, пакеты передаются повторно, если они будут потеряны и упорядочены, прежде чем они будут представлены в более высокие слои. С помощью UDP пакеты не упорядочиваются и повторно не передаются в случае утери. Оба TCP и UDP-пакеты переносят и номера портов, чтобы указать, какое приложение или процесс должен обработать пакет. Поскольку некоторые протоколы прикладного уровня используют определенные порты, сетевые администраторы могут управлять трафиком в соответствии с конкретными требованиями. Например, чтобы ограничить доступ к Интернету, блокируя трафик, предназначенный для конкретного порта или повлиять на работу некоторых приложений путем присвоения приоритета.

Над транспортным уровнем, существуют определенные протоколы, которые иногда используются и свободно помещаются в сессии и презентации слоев, прежде всего это протоколы: Secure Sockets Layer (SSL) и Transport Layer Security (TLS) . Эти протоколы гарантируют, что данные, передаваемые между двумя сторонами, остаются полностью конфиденциальными. И, наконец, на уровне приложений многим из пользователей интернет-протоколов известны такие, как HTTP (веб-браузер), POP3 (электронная почта), FTP (передача файлов), IRC (Internet чат), BitTorrent (общий доступ к файлам) и XMPP (мгновенный обмен сообщениями).

Интернет-протокол для передачи голоса (VoIP) позволяет использовать пакеты данных для синхронных голосовых коммуникаций. Пакеты данных маркируются как пакеты голосовых сообщений и могут иметь приоритет для передачи в режиме реального времени, синхронный разговор менее подвержен конкуренции с другими типами трафика данных, которые могут быть отсроченными (т.е. передача файлов или электронной почты) или быть заранее буферизованными (то есть аудио и видео) без искажений. Это предоставление приоритета хорошо работает, когда сеть имеет достаточную пропускную способность для всех VoIP-вызовов, происходящих одновременно, а в сети включена опция установления приоритетов т.е. частная корпоративная сеть, но Интернет в целом не может быть настроеным таким образом, и поэтому возникает большая разница в качестве VoIP звонков через частную сеть и через Интернет общего пользования.

Локальные и глобальные компьютерные сети

Несмотря на рост Интернета, характеристики локальных вычислительных сетей (ЛВС) - компьютерные сети, которые не выходят за пределы нескольких километров, сохраняют отличие. Это происходит потому, что сети такого масштаба не требуют всех функций, связанных с более крупными сетями и остаются зачастую более рентабельным и эффективным без них. Будучи не связаными с Интернетом, они также имеют преимущества в конфиденциальности и безопасности. Тем не менее, целенаправленное отсутствие прямого подключения к Интернету не обеспечивает гарантированную защиту от хакеров, вооруженных сил или экономически мощных держав. Эти угрозы существуют, если есть какие-либо методы для удаленного подключения к локальной сети.

Глобальные вычислительные сети (WAN) являются частными компьютерными сетями, которые могут распространяться на тысячи километров. Опять же, некоторые из их преимуществ включают в себя конфиденциальность и безопасность. Первоначально локальные и глобальные сети предназначались для вооруженных сил и спецслужб, которые должны держать свои данные в безопасности и тайне.

В середине 1980-х годов появились несколько протоколов связи, чтобы заполнить пробелы между канальным и прикладным уровнями эталонной модели OSI. К ним относятся Appletalk, IPX и NetBIOS с установленным протоколом IPX, доминирующим в начале 1990-х, благодаря своей популярности среди пользователей MS-DOS. TCP / IP, существующий и на данный момент, как правило, использовался только в крупных государственных и научно-исследовательских учреждениях.

Поскольку популярность Интернета возросла и его трафик потребовалось направить в частные сети, TCP / IP протоколы заменили существующие технологии локальной сети. Дополнительные технологии, такие как DHCP, разрешающие компьютерам на основе IP /TCP самонастраиваться в сети. Такие функции осуществляются также в наборах протоколов AppleTalk / IPX / NetBIOS.

Режимы асинхронной передачи (ATM) или многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) представляют собой типичные протоколы канального уровня для более крупных сетей, таких как WANs; Ethernet и Token Ring, являются типичными протоколами канального уровня для локальных сетей. Эти протоколы отличаются от прежних протоколов тем, что они являются более простыми, например, они опускают функции, такие как гарантированное качество обслуживания, а также устранение коллизий. Оба эти различия позволяют создавать более экономичные системы.

Несмотря на скромную популярность IBM Token Ring в 1980-х и 1990-х годах, практически все локальные сети в настоящее время используют проводное или беспроводное Ethernet-оборудование. На физическом уровне, большинство проводных Ethernet реализаций используют медные кабели витой пары (в том числе общих 10BASE-T сетей). Тем не менее, в некоторых ранних реализациях использовались более тяжелые коаксиальные кабели, а в недавних реализациях (особенно в высокоскоростных) использовалось оптоволокно. Когда используется оптоволокно, то следует различать многомодовые волокна от одномодовых волокон. Многомодовые волокна можно рассматривать как более толстое оптоволокно, более дешевое в произвдстве, но имеющий недостаток в виде более узкой полезной полосы частот и худшего затухания, а, следовательно, и худшие характеристики дальней связи.

Скорость передачи информации

Эффективный объём информации, вовлеченной в обмен по всему миру посредством двусторонних сетевых телекоммуникаций, возрос с 281 петабайт информации в 1986 году, до 471петабайт в 1993 году, с 2,2 эксабайт в 2000 году до 65 эксабайтов в 2007 году (с учетом оптимального сжатия). Это информационный эквивалент приблизительно соответствует двум страниц газет на человека в день в 1986 году и шесть целым газетам на человека в день к 2007 году. С учётом данного роста, телекоммуникации играют всё большую роль в развитии мировой экономики и сектор мировой телекоммуникационной индустрии составил в 2012 году около 4,7 трлн. долларов. Объем мирового рынка телекоммуникационных услуг составит $ 1,5 трлн в 2010 году, что соответствует 2,4% от валового внутреннего продукта в мире (ВВП).

Объективно способствует развитию телекоммуникации как инфраструктуры информационного обеспечения. Параллельно с этим возрастает и общественный спрос на обмен информационными потоками на более высоком уровне. В результате два фактора дополняют друг друга, что и обуславливает интенсивное продвижение телекоммуникационных технологий в современном обществе. Разрабатываются новые концепции передачи данных, средства хранения и обработки. При этом не обходится и без инновационных решений.

Общие сведения о телекоммуникации

Начать следует с того, что понятие «телематика» возникло относительно недавно, и в широком смысле оно указывает на средства передачи информации. То есть технологическое обеспечение телекоммуникации прямо или косвенно подчиняется информационным каналам связи, позволяющим транслировать информацию на расстоянии. В этом смысле одним из ключевых объектов телекоммуникации может выступать сеть - информационная, программная или аппаратная. Что касается непосредственно материала, который, по сути, обслуживают телекоммуникационные технологии, то в этом качестве может выступать текст, голос, видео и т. д. В то же время будет неправильно возлагать на телекоммуникацию только лишь задачу передачи данных на расстоянии. Технологии в этой сфере обслуживают и средства хранения, упорядочения, а также обработки информации. Разнообразие видов материала и средств технической поддержки как раз и определило широкий спектр направлений, в которых развиваются технологии.

Современное состояние телекоммуникации

На данный момент технологическое обеспечение коммуникации базируется на целом комплексе решений. В частности, метод дейтаграммной коммутации с протоколами TCP/IP дает возможность независимой маршрутизации пакетов в сети Интернет. По-прежнему актуальна и технология цифровой передачи информации ISDN. Сегодня эта технология позволяет осуществлять передачу материалов разного рода, в том числе трансляцию речи, теле- и видеотекста. В качестве примера последних разработок в этом направлении можно привести В-ISDN-телеконференцию. Многие современные телекоммуникационные технологии базируются на идеях 10-20-летней давности, однако в нынешнем виде их характеризует более высокая скорость и оптимизация технического обеспечения. Например, концепция Frame Relay основывается на той же пакетной передаче данных, но без применения сложных процедур. Это позволило достичь более высокой пропускной способности на каналах и в целом повысить качество трансляции. Перспективы развития телекоммуникации многие специалисты связывают и с относительно новой технологией АТМ, которая характеризуется уже принципами асинхронной передачи данных с методами мультиплексирования.

Компоненты телекоммуникации

Для понимания алгоритмов работы и организации телекоммуникации важно разбить техническую инфраструктуру на несколько компонентов. В первую очередь это средства хранения данных, которые также обеспечивают их обработку и подготовку к передаче. Следующий уровень - это непосредственные участники процесса обмена данными, от которых направляются запросы. Они обращаются и к тем же хранилищам данных, и друг другу. Поле обращения посредством запросов логично должен происходить обмен информацией. И эта задача реализуется с помощью каналов передачи данных. Опять же, это могут быть и линии обмена между участниками процесса, и каналы, по которым происходит обращение к источникам - например, к серверам. Все перечисленные операции обеспечивает активное телекоммуникационное оборудование, к которому относятся модемы, коммутаторы, сетевые адаптеры и т. д. Это тоже своего рода командная инфраструктура, технически обслуживающая сигналы от пользователей.

Функции технологий

Основная функция заключается в обеспечении возможности передачи данных. В процессе ее достижения выполняется целый ряд вспомогательных функций, которые могут быть связаны между собой, а могут выполняться автономно. На первоначальном этапе выполняется задача приема и содержания информации. При необходимости в цикле обращения с данными может производиться и обработка с целью преобразования материала в другой вид - пригодный или для восприятия конечным потребителем, или для трансляции по заданному каналу. Ключевыми можно назвать функции телекоммуникационных технологий, которые выполняются непосредственно при передаче данных. На этом этапе система устанавливает соединение между абонентами - передающей и принимающей стороной. В некоторых моделях предусматривается и возможность автоматического выбора маршрута передачи - его определяет сама система на основе входных параметров и заданных условий. В более широком смысле телекоммуникационные системы не просто передают, но и управляют целыми массивами потоков информации. При этом пользователи могут видеть только конечный результат отправления и получения, не воспринимая внутренние сетевые процессы наподобие преобразования информации.

Телекоммуникационные услуги

В узком понимании задач телекоммуникации в качестве функций могут рассматриваться и услуги, которые, впрочем, тоже базируются на хранении, преобразовании и передаче данных. Например, режим электронной почты дает возможность удобного обмена сообщениями. Это же касается участников телеконференций - они тоже участвуют в процессе обмена информацией, но уже в другом формате. В список современных сетевых услуг можно включить размноженную передачу сообщений, трансляцию больших массивов данных и т. д. Кроме этого, телекоммуникационные технологии охватывают и вопросы, связанные с самой организацией выполнения функций с точки зрения самого пользователя. В частности, сервис может предоставлять абоненту возможность настройки круга адресатов, организации замкнутых групп с участниками сети, переадресации и т. д.

Сигналы и каналы связи

Техническая организация процессов телекоммуникации невозможна без использования сетей, которые могут работать с теми или иными сигналами. Формат сигнала определяет, какой может быть структура канала трансляции данных. Под каналом подразумевается линия, по которой устройство передает информацию. К традиционным линиям можно отнести коаксиальный провод, витую пару, оптоволоконную оптику и др. К более развитым относятся инфракрасные волны и спутниковые каналы. Что касается сигналов, то телекоммуникационные технологии подразумевают обслуживание аналоговых и цифровых данных. Несмотря на активный переход на цифровые сигналы, аналоговый формат имеет существенные преимущества, которые не позволяют от него полностью отказаться. К ним можно отнести отсутствие необходимости преобразования данных при переходе от одной коммутационной системы к другой.

Технические средства телекоммуникационных технологий

Каждый из компонентов телекоммуникационной системы предполагает включение своего набора технических средств. На базовом уровне для хранения данных используются серверные точки, к которым имеют в том или ином формате доступ участники сети. На каждом пункте приема или отправки данных сегодня работают компьютеры нескольких типов. Они могут работать или автоматически, или под непосредственным управлением пользователей. Технически прием, обработку и передачу данных осуществляют модемы, сетевые адаптеры, коммуникаторы и маршрутизаторы. И отдельную категорию технических средств, в инфраструктуре которых работает телекоммуникационное оборудование, представляют сами каналы связи. Как уже говорилось, это могут быть как традиционные (витая пара, телефонная сеть), так и современные (спутниковые каналы) линии связи. Причем все большее предпочтение отдается беспроводным каналам, в том числе на основе радиоволн.

Сферы использования телекоммуникации

На данном этапе сложно найти направления жизнедеятельности общества, в которых бы не задействовались средства телекоммуникации. Их используют в организации учебных процессов, на производствах, при осуществлении спасательных операций, для повседневного обмена информацией между рядовыми пользователями на бытовом уровне и т. д. При этом в каждой сфере использование телекоммуникационных технологий имеет свою специфику, особенности и ограничения. Так, в учебном процессе важна доступность, эргономика и удобство при использовании технологий, в военном деле упор делается на обеспечение безопасности, а в медицине, к примеру - на точность и детальность.

Будущее развитие технологий

В ближайшее время усилия разработчиков будут концентрироваться на схемах взаимодействия пользователя с телекоммуникационным оборудованием. Крупные компании делают ставку на повышение эргономики интерфейсов, обеспечивающих возможности обмена данными. Другое направление связано с модернизацией существующих сетей. В этом отношении развитие телекоммуникационных технологий будет связано с интеграцией синхронной цифровой иерархии, асимметричных абонентских линий и пассивных оптических сетей нового поколения. Большие перемены сулят и технологии интеллектуальных сетей, которые уже внедряются в отдельные сферы в разных формах.

Заключение

Телекоммуникационные системы по мере развития сталкиваются с проблемами, сдерживающими прогресс. Это связано и с обеспечение безопасности, и с растущими ценами, поскольку более совершенные стандарты неизбежно требуют подключения больших ресурсов. Если же говорить об общих тенденциях, то новые телекоммуникационные технологии тяготеют к принципам открытости и общедоступности. Разработчики систем вполне логично заинтересованы в большем охвате абонентов, что требует расширения инфраструктуры. Соответственно, возникает и проблема совмещения нескольких стандартов оборудования разного качества - от бюджетного уровня до премиального. Эти и другие проблемы развития предусматривают разные подходы в плане решения, поэтому перспектива дальнейшего прогресса очевидна - вопрос лишь в формах его реализации.

· 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».

Часть 1

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ

Глава 1 ______

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ И СИСТЕМЫ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Список сокращений

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СЕТЕЙ И СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Современному развитию техники связи присущи две особенности: цифровая форма представления всех сигналов - независимо от того, какой вид информации представляется этими сигналами - речь, текст, данные или изображение; интеграция обслуживания, что может быть полностью реализовано только переводом связи на цифровую технику. Происходит интеграция систем передачи информации и комму­тации, по-новому перераспределяются задачи оконечных устройств и сетей связи. Создаются многофунк­циональные оконечные устройства, отличающиеся от телефонного и телеграфного аппаратов, оконеч­ные устройства визуального отображения данных, пригодные более чем для одного вида информации. И, наконец, сеть связи позволяет передавать речевую, текстовую информацию, данные и изображения через одно и то же соединение: пользователь получит доступ к этой сети независимо от вида службы через «штепсельную розетку связи».

С помощью этих «революционных» средств были значительно увеличены производительность и эко­номическая эффективность труда как целых организаций, так и отдельных людей. Напрашивается вывод, что объединение усилий трех отраслей промышленности - компьютерной индустрии (информационных технологий), бытовой радиоэлектроники (индустрии развлечений) и электросвязи - приблизило дости­жение основной цели - создание глобальной информационной инфраструктуры (ГИИ, GII).

Конечной целью ГИИ является гарантия для каждого потребителя доступа к информационному сооб­ществу.

Известны некоторые фундаментальные характеристики, которые должна иметь ГИИ, чтобы соответство­вать требованиям потребителей информации. Эти характеристики называются атрибутами. Предлагаемый

Для каждого вида информационных сообщений традиционно используется конкретный способ переда­чи в сети, характеризующийся принципом преобразования сообщения в сигнал электросвязи и типом коммуникаций (формой связи). Так, для передачи аудиоинформации принятой формой связи служит телефонная, для передачи неподвижных изображений используется факсимиле, для подвижных изо­бражений - телевидение. Данные относятся к типу кодированных сообщений, способ передачи которых основан на представлении каждого информационного элемента (буквы, знака, цифры) в виде кодовой комбинации, передаваемой в форме сигнала по сети. Для кодированных сообщений применяется телеграф­ный способ передачи информации и передача данных. В последнее время используются и так называемые «многосредные» формы связи - мультимедиа (в переводе с англ. milty - много, media - среда) для одновременной передачи звука, изображения и данных.

В зависимости от формы связи телекоммуникационные системы можно разделить на системы теле­фонной связи, факсимильной связи, телевизионного вещания, телеграфной связи, передачи данных и т. п.; в зависимости от среды передачи сигнала (медь, эфир, оптическое волокно) - на системы электросвязи и оптической связи, а также проводной связи, использующей направляющие среды (медные и оптические кабели), и беспроводной связи, где для передачи сигналов используется эфир. Необходимо подчеркнуть то, что объединяет все эти системы в общее понятие системы телекоммуникаций:

1. Общее назначение всех систем связи - предоставление услуг пользователям.

2. Все системы связи относятся к типу распределенных систем, основным компонентом которых является телекоммуникационная сеть, позволяющая использовать общие принципы структурной оптими­зации таких систем.

3. Системы связи, как и любые сложные системы, не могут рассматриваться изолированно от внешней среды. Под внешней средой понимают множество элементов любой природы, существующих вне систе­мы и оказывающих на нее определенные воздействия. К числу таких элементов по отношению к любой системе связи можно отнести пользователей, определяющих требования по объему потребляемых услуг, их перечню, качеству и тем самым воздействующих на систему связи.

Следует отметить, что само понятие «система» абстрактно по отношению к реальному объекту, ко­торый ассоциируется с ней и может трактоваться как модель объекта. Модель позволяет отразить наи­более важные компоненты объекта и опустить несущественные, с точки зрения цели его рассмотрения, детали. В этом плане один и тот же объект может по-разному характеризоваться различными системами в зависимости от аспектов его рассмотрения.

При рассмотрении моделей большинства сетей и систем телекоммуникаций широко используются понятия протокол и интерфейс. Протокол - это свод правил и форматов, определяющих взаимодейст­вие объектов одноименных уровней сети, например, «человек - человек», «терминал - терминал», «компьютер - компьютер», «процесс - процесс», т. е. протоколы, описывающие порядок взаимодействия между пользователями, терминалами, узлами сети или отдельными сетями. При этом должны использо­ваться один и тот же язык, одни и те же синтаксические правила и информационные форматы. Уровневая структура модели позволяет обеспечить независимую разработку протоколов. Каждый уровень модели может иметь несколько протоколов. Взаимодействие смежных уровней обеспечивается интерфейсами. Интерфейс - это совокупность технических и программных средств, используемых для сопряжения устройств, систем или программ. Совокупность средств взаимодействия двух смежных уровней (меж- уровневый интерфейс) содержит правила логического и электрического согласования, а также детальное описание форматов сообщений.

Информационные сети предназначены для предоставления пользователям услуг, связанных с обме­ном информацией, ее потреблением, обработкой, хранением и накоплением. Потребитель информации, получивший доступ к информационной сети, становится пользователем. В качестве пользователей могут выступать как физические, так и юридические лица (фирмы, организации, предприятия). Пользование сетью обеспечивает возможность получать информацию тогда, когда в ней возникает необходимость. Под информационной сетью понимают совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем, объединяющихся в телекоммуникационные сети и обеспечивающих доступ любой из этих систем ко всем ресурсам сети и их коллективное использование. Телекоммуникационные сети целесообразно разделять по типу коммуникаций (сети электросвязи, оптической связи, телефонной связи, передачи данных, железнодорожных либо воздушных сообщений и т. д.).

Оконечные системы информационной сети могут быть классифицированы как: - -терминальные (terminal system), обеспечивающие доступ к сети и ее ресурсам;

Рабочие (server, host system), представляющие информационные и вычислительные ресурсы;

Административные (management system), реализующие управление сетью и ее отдельными частями.

Ресурсы информационной сети подразделяются на информационные, обработки и хранения дан­ных, программные и коммуникационные.

Информационные ресурсы - это информация и знания, накапливаемые во всех областях науки, культуры и жизнедеятельности общества, а также продукция индустрии развлечений. Все это система­

тизируется в сетевых базах данных, с которыми взаимодействуют пользователи сети. Эти ресурсы опре­деляют потребительскую ценность информационной сети и должны не только постоянно создаваться и расширяться, но и вовремя обновлять устаревшие данные.

Ресурсы обработки и хранения данных определяются производительностью процессоров сетевых компьютеров и объемом их запоминающих устройств (ЗУ), а также временем, в течение которого они используются.

Программные ресурсы представляют собой программное обеспечение (ПО), участвующее в пре­доставлении услуг пользователям, а также программы сопутствующих функций. К последним относятся: выписка счетов, учет оплаты услуг, навигация (обеспечение поиска информации в сети), обслуживание сетевых электронных почтовых ящиков, организация моста для телеконференций, преобразование форма­тов передаваемых сообщений, криптозащита информации (кодирование и шифрование), аутентификация (электронная подпись документов, удостоверяющая их подлинность).

Коммуникационные ресурсы участвуют в транспортировке информации и перераспределении потоков в узле коммутации. К ним относятся емкости линий связи, коммутационные возможности узлов, а также время их занятия при взаимодействии пользователя с сетью. Коммуникационные ресурсы классифици­руются в соответствии с типом ТС: коммутируемая телефонная сеть общего пользования, сеть передачи данных с коммутацией пакетов, сеть мобильной связи, теле- и радиовещательные сети, цифровая сеть интегрального обслуживания и т. п.

Телекоммуникационные сети принято оценивать целым рядом показателей, отражающих возможность эффективность транспортировки информации. Возможность передачи информации в ТС связана со сте- -енью ее работоспособности, т. е. выполнением заданных функций в установленном объеме на требуемом уровне качества в течение определенного периода эксплуатации сети или в произвольный момент времени. ->аботоспособность сети связи определяется понятиями надежности и живучести. Различие этих понятий обусловлено причинами и факторами, нарушающими нормальную работу сети, и характером нарушений.

Надежность сети связи характеризует ее свойство обеспечивать связь, сохраняя во времени значения «становленных показателей качества в заданных условиях эксплуатации. Она отражает способность сохра­нять работоспособность сети связи при воздействии, главным образом, внутренних факторов - случайных отказов технических средств, вызываемых процессами старения, дефектами технологии изготовления или ошибками обслуживающего персонала.

Живучесть сети связи характеризует ее способность сохранять полную или частичную работоспо­собность при воздействии причин, находящихся за пределами сети и приводящих к разрушению или значительным повреждениям некоторой части ее элементов (пунктов и линий связи). Подобные причины можно разделить на два класса: стихийные и преднамеренные. К стихийным факторам относятся та-

как землетрясение, оползни, разливы рек и т. п., а к преднамеренным - ракетно-ядерные удары -оотивника, диверсионные действия и др.

При анализе пропускной способности ТС весьма важны понятия вызова и сообщения. Вызов - это -эебование на соединение между двумя пользователями сети для передачи сообщения. Сообщение - формация пользователя, преобразованная в сигналы электросвязи. Учитывая разницу между вызовом сообщением, можно сказать, что поток вызовов поступает в узел сети или в какую-то его часть, а поток сообщений циркулирует в сетях связи для передачи информации пользователю. Потребность в доставке сообщений из одного пункта сети в другой можно выразить тяготением между этими пунктами. Тяготение >арактеризует оценку потребности в различных видах связи между двумя пунктами сети и определяется эбъемом сообщений, которые необходимо доставить за некоторый отрезок времени из одного пункта 1 другой. От тяготения, выраженного объемом сообщений или объемом информации, можно перейти * тяготению, выраженному временем занятия линии связи (ЛС), а от него - к количеству необходимых 1С. Тяготение, определяемое объемом информации, удобно для сети передачи данных, а определяемое 1оеменем занятия каналов - для телефонной сети и разного вида сетей вещания. Время занятия канала сражается часозанятиями за год, сутки или час. Тяготение зависит от вида информации, территориаль­ного расположения пользователей, их особенностей, хозяйственных, культурных и других взаимосвязей. Однозначно определить тяготение невозможно, так как на него влияет очень много факторов, поэтому -очность оценок тяготения обычно невелика.

Объем информации , переданной между двумя пунктами за какой-то период времени, определяется суммой объемов всех сообщений (с учетом повторных) или произведением числа переданных сообщений -а средний объем одного сообщения. Время занятия линий или приборов, выраженное в часозанятиях, с "-оеделяет нагрузку на эти линии или приборы как произведение общего числа поступивших вызовов *г среднюю продолжительность занятий. Интенсивность нагрузки - это число часозанятий за опре­деленный промежуток времени, например, час наибольшей нагрузки (ЧНН) - это 60-минутный интервал аремени, в течение которого нагрузка в сети больше, чем в любом другом аналогичном периоде. Обычно «лользуют понятие интенсивности нагрузки, хотя для упрощения ее часто называют нагрузкой. Безраз­мерная единица интенсивности нагрузки названа эрлангом. Один эрланг - это интенсивность нагрузки сйного прибора, непрерывно занятого в течение часа.

В случае, когда сеть не может обслужить поступающую нагрузку, имеет смысл говорить об объеме реализованной нагрузки в сети. Величина реализованной нагрузки определяется пропускной способ­ностью сети связи. В ряде случаев пропускную способность оценивают количественно. Например, по величине максимального потока информации, который можно пропустить между некоторой парой пунктов. Таким образом определяют пропускную способность сечения сети, являющегося самым узким местом при разделении сети между источником и получателем на две части.

Поток сообщений между двумя пунктами - это последовательность сообщений, передаваемых из одного пункта в другой. Кроме полезной информации в сети передаются сообщения управления и сигнализации, не имеющие ценности для пользователя. Существенно загружают сети связи (не давая полезного эффекта) и повторные вызовы, возникающие в случае отказа при первичном вызове. Поток сообщений характеризуется последовательностью моментов времени поступления каждого следующего сообщения. Можно выразить поток и через интервалы времени между этими моментами. Вид потока сообщений также может быть описан распределением длительностей занятий приборов каждым поступаю­щим сообщением. Все потоки, циркулирующие в сетях связи, делятся на детерминированные, случайные и смешанные. Детерминированными называются потоки, моменты поступления и объемы сообщений которых известны заранее. К таким потокам относятся почти все потоки вещания (как звукового, так и телевизионного), регулярные передачи различных сводок и т. п. У случайных потоков моменты по­ступления, объемы отдельных сообщений и их адреса заранее не определены и являются случайными величинами, описываемыми с помощью вероятностных распределений. К таким потокам относятся потоки телефонных сообщений. В зависимости от конкретных условий случайные потоки могут быть самыми разнообразными, однако для большинства практических случаев возможна аппроксимация (описание) длительностей промежутков между поступлением двух соседних сообщений известными вероятностными законами распределения, позволяющими получить математическую модель потока. В смешанном потоке имеются как детерминированные, так и случайные составляющие.

1.2. РУБЕЖИ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И УСЛУГ СВЯЗИ

Для того, чтобы выяснить перспективы развития Национальной информационной инфраструктуры Украины (НИИ) в рамках Глобальной информационной инфраструктуры, необходимо понимать, как будет протекать этот процесс в мире, в промышленно развитых странах и в Украине, какие новые инфокомму- никационные технологии и услуги будут предложены в ближайшие годы и десятилетия.

Информационная революция стала двигателем прогресса всего общества. Давно известно, что науч­но-технические революции (НТР) коренным образом меняли образ жизни человечества и облик мира в целом. Результатом НТР являлось резкое увеличение численности населения, что следует ожидать и в бли­жайшие два века. Многие ученые, работающие в области прогнозирования, считают, что в XXI-XXII ве­ках должно произойти три научно-технические революции: 1 - информационная, 2 - биотехническая, 3 - квантовая.

Каждая из названных революций приведет к резким изменениям в мире. Информационная революция создаст ОН, которая станет технической базой глобального информационного общества. Биотехническая революция снимет проблему продовольственного обеспечения населения в мире, а квантовая - создаст новые эффективные и безопасные источники энергии.

Информационная революция (конец XX - начало XXI века) существенно изменила облик инфо- коммуникаций. Основные факторы развития инфокоммуникаций XXI века - это экономика, технологии и услуги.

Производными от экономики являются инфокоммуникационные технологии и услуги. В свою очередь, уровень развития технологий и услуг зависит от уровня научно-технического прогресса, а их внедре­ние - от уровня экономики и, в первую очередь, от платежеспособного спроса населения на те или иные инфокоммуникационные услуги.

В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить пять основных рубежей (рис. 1.3). Каждый рубеж имеет свою логику развития, взаимосвязь с предшествующими и последующими этапами.

Кроме того, каждый рубеж зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдель­ного государства.

Первый рубеж - построение телефонной сети общего пользования (ТфОП, PSTN – public Switched Telephone Network). На протяжении продолжительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования. Телефонная связь рекомендовалась населению, учреждениям, предприятиям и сравнивалась с единой услугой - передачей языковых сооб­щений. В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остается основной услугой связи, которая приносит операторам связи более 80 % прибыли.

Второй рубеж - цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения уровня автоматизации управления и технологического оборудования в промышленно развитых странах в 1970-е годы проводились работы по цифровизации первичных и вторичных сетей свя­зи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integral Digital Network), которые предоставляют в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. К настоящему времени во многих странах цифровизация телефонных сетей практически завершилась.

Третий рубеж - интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция узкополосной цифровой сети с интеграцией служб N-ISDN (Narrowband Integrated Srsice Digital Network). Пользовате­лю (абоненту) этой сети предоставляется базовый доступ (2В + D), по которому информация передается по трем цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 кбит/с и канал D со скоростью 16 кбит/с. Два канала В используются для передачи языковых сообщений и данных, канал й - для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, который содержит (30 B + D) каналов. Кон­цепция N-ISDN существует около 20 лет, но широкого распространения в мире не получила по нескольким причинам. Во-первых, оборудование N-ISDN довольно дорого стоит, чтобы стать массовым; во-вторых, пользователь постоянно платит за три цифровых канала; в-третьих, перечень услуг /У-/50Л/ превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.

В этот же период также получили развитие сети с подвижными системами PLMN (Public land Mobil Network ) и технологии услуг сети передачи данных на основе коммутации каналов и пакетов: Х.25, IP (Internet Protocol), ГР (Frame relay), 1Р -телефония, электронная почта и др.

Четвертый рубеж - интеллектуальная сеть /N (Intelligent Network). Историю этой сети принято исчислять с 1980 года, когда компания Bell System (США) проводила работы по усовершенствованию услуги, названной «услуга-800». Эта услуга в основном была предназначена для начисления оплаты за междугородные соединения вызывающему абоненту и нашла широкое применение в сфере обслужива­ния и торговле. С 1993 года IN развивается в рамках концепции TINA (Telecommunication Information Networking Architecture) для поддержания архитектуры «клиент - сервер». Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного предоставления информационных услуг массовому поль­зователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и оплачивать он обязан предоставленную услугу в течение этого времени. Таким образом, скорость и эффективность предоставления услуги обеспечивают ее экономичность, так как если пользователь будет использовать канал связи значительно меньший срок, это позволит ему уменьшить затраты. В этом состоит принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей, а именно - в гибкости и экономичности предоставления услуг.

Пятый рубеж - широкополосная B-ISND (Droadband Integratyed Service Digital Network) по­ложила начало развитию после 1980 года мультимедийных услуг на базе технологии АТМ (- коммутации пакетов фиксированной длины (53 байта): диалоговый, информационный и распределительный поиск. Диалоговые службы предоставляют услуги для передачи информации (теле­фонная служба, служба речи, видеоконференции и др.). Службы информационного поиска (службы по запросам) предоставляют возможность пользователю получать информацию из разнообразных банков данных. Распределительные службы, при наличии или отсутствии управления предоставлением информации со стороны пользователя, могут направлять информацию от одного общего источника неограниченному числу абонентов, которые имеют право на доступ (данные, текст, подвижное и неподвижное изображение, звук, графика и др.). В практику делового общения начинает входить не только конференц-связь, но и видеоконференция, позволяющие обмениваться информацией, не тратя времени и денег на поездки.

В свою очередь, снижение затрат индивидуального пользователя на новые услуги должно увеличить спрос на них, то есть привести к увеличению прибыли поставщиков услуг. Соответствующий рост спроса на услуги приведет к увеличению поставок необходимого оборудования, что повлечет увеличение прибыли поставщиков оборудования. Таким образом, гибкость предоставления услуг с применением современных технологий приводит к объединению экономических интересов трех сторон: пользователей, поставщиков услуг и поставщиков оборудования.

Контрольные вопросы

1. Укажите особенности развития техники связи на современном этапе.

2. В чем заключается интеграция связи?

3. Охарактеризуйте многофункциональные оконечные устройства.

4. Дайте определение Глобальной информационной инфраструктуры.

5. Что необходимо для реализации концепции Глобальной информационной инфраструктуры?

6. Какие атрибуты (характеристики) необходимо учитывать при создании стандарта Глобальной информацион­ной инфраструктуры?

7. Поясните принципы и цель Глобальной информационной инфраструктуры.

8. Укажите основные характеристики Глобальной информационной инфраструктуры.

9. Перечислите особенности построения информационной сети.

10. Поясните структуру информационной сети.

11. Дайте характеристику ресурсов информационной сети.

12. Как подразделяются телекоммуникационные системы в зависимости от вида связи?

13. Какие показатели телекоммуникационной сети характеризуют ее эффективность при передаче информации?

14. Дайте определение понятий протокола и интерфейса в информационных сетях.

15. Что такое надежность сети связи?

16. Поясните понятие живучести связи; перечислите факторы, от которых она зависит.

17. Охарактеризуйте пропускную способность телекоммуникационной сети.

18. Что такое вызов?

19. Что подразумевается в телекоммуникационной сети под понятием сообщение?

20. Какими параметрами определяется объем информации?

21. Назовите единицы измерения телефонной нагрузки и ее интенсивности.

22. Что такое поток сообщений? Приведите пример.

23. Какая информация называется полезной? Назовите другие ее виды.

24. Чем характеризуется поток сообщений?

25. Назовите и дайте характеристику потокам, циркулирующим в сетях связи.

26. Как называются информационные потоки, если момент поступления и объем сообщений заранее известны? Приведите пример.

27. Что означает понятие «тяготение» в сети связи?

28. Дайте характеристику ЕНССУ, НИИ Украины, Глобальной информационной инфраструктуры.

29. Поясните основные рубежи развития сетей и услуг связи.

30. Каковы особенности широкополосной сети B-ISDN?