Телекоммуникационные средства в компьютерных системах

     Содержание

     Введение……………..……………………………………………………...3

1. Виды телекоммуникационных сетей………………………………………...4
1.   Lan сети……………..……………………………………………………..4

  1.2     Технология wi-fi……….……………………………………...…………..5

  1.3     Технология WiMAX……………………………………….…..…………7

  1.4    Технология 3G…………………………………………………………….9

  1.5    Модемные технологии………………….………………………………..10

Заключение.............................................................................................................16

Библиографический список……………………………………………………..17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     В современном мире средства телекоммуникации играют важнейшую роль. Сейчас уже  невозможно представить компьютер, не подключенный, к какой либо сети. В мире существует огромнное количество персональных компьютеров, логично  было бы представить связь между  ними. Существует много разговидностей компьютерных сетей: такие как lan, wi-fI, wimax и многие другие. Любая телекоммуникационная компьютерная сеть состоит из устройств-серверов, передающих между собой информацию по специализированным протоколам, а также отвечающих на обращения абонентских устройств. Серверы организуют использование так называемых общих сетевых ресурсов сети (устройств хранения информации и каналов связи). Для связи серверов сети между собой используются как обычные токопроводящие линии, так и быстроразвивающиеся в настоящее время линии беспроводной связи. Телекомуникационные средства связи постоянно модернизируются. 

     Целью данной работы является проведение исследований существующих средств телекоммуникации в компьютерных сетях.

     В рамках поставленной цели необходимо решить следущие задачи:

• Проанализировать существующие средства телекоммуникации;
• Выявить приемущества и недостатки каждого типа сети;
• Описать процесс отбора подходящих сетей для разных видов телекоммуникаций;

     Предметом иследования являются существующие компьютерные сети и средства связи.

     Методы  исследования.  В работе используются следующие методы исследования: анализ средств телекоммуникаций, библиография, анализ эффективности кеомпьютерных  сетей.

     Практическая  значимость данного анализа заключается  в определении перспектив и дальнейшего  развития телекоммуникационных средств  в компьютерных системах. 
 
 

1. Виды  телекоммуникационных средств

     Телекоммуникации  – это способ передачи и приема любого вида информации, которым может  быть звук, текст, изображение на любое  расстояние. В качестве средств, по которым происходит обмен, могут  выступать электромагнитные системы, а именно кабельные каналы, радиоканалы  и беспроводная связь. Существует несколько  видов телекоммуникационных сетей, по которым происходит телекоммуникации. Так, основными видами телекоммуникации считаются компьютерные сети, телефонные сети, радиосети, телевизионные сети, эти сети соответственно передают данные, звук, изображения и т.д.

     Сегодня очень большую популярность получила компьютерная сеть, которая объединяет несколько компьютеров в единое целое. В сети может быть от двух до нескольких вычислительных машин, которые не обязательно находятся на расстоянии друг от друга, поэтому могут размещаться в одном помещении. Такая сеть называется локальной, она может работать отдельно от других или же объединяться с остальными. К компьютерным сетям относятся сети города и района.

     Сети, которые охватывают мир, называются глобальными. Главной составляющей компьютерной телекоммуникации является наличие специальных мощных компьютеров, которые получили название сервера. Такие серверы предоставляют услуги другим компьютерам, а именно пересылка данных, использование периферийных устройств, сохранение информации на диске и т. д. Такая машина может быть мощным персональным компьютером, которая должна работать непрерывно без выключения.

     1.1Lan сети

     Самыми  популярными средствами телекоммуникаций являются lan (Local area Network) сети. Это локальные сети имеющие замкнутю инфраструктуру до выхода на постовщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сети, и сеть уровня большого завода занимающего несколько сотен гектар. Локальные сети являются сетями закрытого типа доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей. Однако и этого бывает достатчно. Обычно такие сети используют для создания информационной среды предприятия. По таким сетям передатеся внутренняя документация организации.

     Основные  приемущества.

Основными приемуществаи таких сетей является простота устройства, дешевизна установки. Относительно высокая скорость передачи данных(до 100 Мбит\сек).

     Недостатки Lan сетей.

     Основными недостатками таких сетей является замкнутость такой сети. Для того что бы связаться с копьютером извне необходимо подключение к другим сетям, что делает lan сеть менее удобной в использовании

     1.2 Технология wi-fi

Обычно  схема Wi-Fi сети содержит не менее одной  точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение  двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством  сетевых адаптеров «напрямую». Точка  доступа передаёт свой идентификатор  сети (SSID) с помощью специальных  сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с  каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с —  наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании  в зону действия двух точек доступа  с идентичными SSID приёмник может  выбирать между ними на основании  данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при  выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном тексте стандарта.

     Однако, стандарт не описывает все аспекты  построения беспроводных локальных  сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель  оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает  наилучшими с той или иной точки  зрения. Поэтому возникает необходимость  классификации способов построения беспроводных локальных сетей.

     По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

• Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)
• Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)
• Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)

     По  способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

• Со статическими настройками радиоканалов
• С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов
• Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов

     Преимущества Wi-Fi

     Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость  развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить  кабель, например, вне помещений  и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными  сетями.

     Wi-Fi устройства широко распространены  на рынке. Гарантируется совместимость  оборудования благодаря обязательной  сертификации оборудования с  логотипом Wi-Fi.

     Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на два порядка (в 100 раз) меньше, чем у сотового телефона.

     Недостатки Wi-Fi

     В диапазоне 2.4 GHz работает множество  устройств, таких как устройства, поддерживающие Bluetooth, и др, и даже микроволновые печи, что ухудшает электромагнитную совместимость.

     Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения  в различных странах неодинаковы. Во многих европейских странах разрешены  два дополнительных канала, которые  запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части  диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование  низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, Беларусь и Италия, требуют регистрации  всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.

     Стандарт  шифрования WEP, может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA и WPA2, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 года сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения. На данный момент основным методом взлома WPA2 является подбор пароля, поэтому рекомендуется использовать сложные цифро-буквенные пароли для того, чтобы максимально усложнить задачу подбора пароля.

     В режиме ad-hoc стандарт предписывает лишь реализовать скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA(2) недоступно, только взломанный WEP.

1.3 Технология Wimax

     WiMAX – это стандартизированная технология  широкополосного беспроводного  доступа, позволяющая быстро обеспечивать  доступом в интернет малоразвитые  районы, значительно продвигая их  вперед. Эта технология, основанная  на спецификации 802.16, разворачивается  в три этапа, первый из которых  – установка наружных антенн, обеспечивающих широкополосный  доступ без необходимости тратить  огромные деньги на прокладку  кабеля. Преимущества для государств, которые решат использовать технологию WiMAX, очевидны. Технология WiMAX не только  откроет возможности для инвестиций  и создаст новые рабочие места,  но также обеспечит всем гражданам  высокоскоростной и недорогой  доступ в интернет при минимальных  расходах на развертывание инфраструктуры  по сравнению с проводными  широкополосными соединениями.

     Фиксированный и мобильный вариант WiMAX

     Набор преимуществ присущ всему семейству WiMAX, однако его версии существенно  отличаются друг от друга. Разработчики стандарта искали оптимальные решения  как для фиксированного, так и  для мобильного применения, но совместить все требования в рамках одного стандарта  не удалось. Хотя ряд базовых требований совпадает, нацеленность технологий на разные рыночные ниши привела к созданию двух отдельных версий стандарта (вернее, их можно считать двумя разными  стандартами). Каждая из спецификаций WiMAX определяет свои рабочие диапазоны  частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала, принципы повторного использования радиочастот и прочие показатели. А потому WiMAX-системы, основанные на версиях стандарта IEEE 802.16 e и d, практически несовместимы. Краткие характеристики каждой из версий приведены ниже.

     802.16-2004 (известен также как 802.16d и фиксированный  WiMAX). Спецификация утверждена в  2004 году. Используется ортогональное  частотное мультиплексирование  (OFDM), поддерживается фиксированный  доступ в зонах с наличием  либо отсутствием прямой видимости.  Пользовательские устройства представляют  собой стационарные модемы для  установки вне и внутри помещений,  а также PCMCIA-карты для ноутбуков.  В большинстве стран под эту  технологию отведены диапазоны  3,5 и 5 ГГц. По сведениям WiMAX Forum, насчитывается уже порядка 175 внедрений фиксированной версии. Многие аналитики видят в ней  конкурирующую или взаимодополняющую  технологию проводного широкополосного  доступа DSL.

     802.16-2005 (известен также как 802.16e и мобильный  WiMAX). Спецификация утверждена в  2005 году. Это — новый виток  развития технологии фиксированного  доступа (802.16d). Оптимизированная  для поддержки мобильных пользователей  версия поддерживает ряд специфических  функций, таких как хэндовер, idle mode и роуминг. Применяется масштабируемый OFDM-доступ (SOFDMA), возможна работа  при наличии либо отсутствии  прямой видимости. Планируемые  частотные диапазоны для сетей  Mobile WiMAX таковы: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. В  мире реализованы несколько пилотных  проектов, в том числе первым  в России свою сеть развернул  «Скартел». Конкурентами 802.16e являются  все мобильные технологии третьего  поколения (например, EV-DO, HSDPA). 

     Основное  различие двух технологий состоит в  том, что фиксированный WiMAX позволяет  обслуживать только «статичных»  абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 150 км/ч. Мобильность  означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между  базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях  сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться  и для обслуживания фиксированных  пользователей. 

     Приемущества  WiMAX

     Основным  приемуществом технологии WiMAX является мобильность исппользования. В отличие  от других технологий таких как wi-fi технология WiMAX может применяться не только для статичных пользователей, но и для мобильных устройств.

     Дешевизна установки в связи с отстутсвием  затрат на прокладку кабелей и  обслуживание подстанций.

     Относительно  высокая скорость передачи данных (до 11Мбит\сек)

     Оборудование  для использования сетей WiMAX поставляется несколькими производителями и  может быть установлено как в  помещении (устройства размером с обычный DSL-модем), так и вне его. Следует  заметить что оборудование, рассчитанное на размещение внутри помещений и  не требующее профессиональных навыков при установке.

     Недостатки WiMAX

При непрофессианальной установке оборудование не способно передавать информацию на большие расстояния.

Оборудование  установленное внутри помещений требует намного больших инвестиций в развитие инфраструктуры сети, так как подразумевает использование намного большего числа точек доступа.

4. Технология 3G

     3G(от англ. third genegation – третье поколение), технолологии мобильной связи 3 поколения – набор услуг, который объеденяет как высокоскоростной мобильный доступс услугами сети интернет, так и технологию радиосвязи, которая создает канал передачи данных. В настоящее время из-за массовых рекламных акциях под этим термином чаще всего подразумевается технология UMTS.

     Мобильная связь третьего поколеня состоит на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах децеметрового диапазона, как правило в диапазоне около 2ГГц, передавая данные со скоростью до 3,6 Мбит\с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть видео на мобильных ПК.

     Технология 3G при помощи специальных модемов  позволяет подключаться к сети интернет практически с любой точки  где ловит GSM связь. В районах где нет возможности установки любой другой технологии телекоммуникации технология 3G делается незаменимой. В настоящее время из-за конкуренции операторы сотовой связи, а они являются основными провайдерами сети 3G, снижают цены на использовании этой технологии.

     Достоиства 3G

     Так же как и WiMAX основным достоинством этой технологии является мобильность. Так же следует учесть дешевую стоимость клиенского оборудования.

Недостатки 3G

     Основной  недостаток этой сети является медленная скорость передачи данных до (3.6 Мбит\с), нестабильный прием пакетной информации.

5. Модемные технологии

     В связи с быстрым развитием  беспроводных каналов связи модемный доступ в интернет отошел на второй план, однако не в некоторых регионах эта технология до сих пор пользуется большьшой популярностью.

     Он  позволяет передавать информацию от одного компьютера к другому в  закодированном виде через телефонную линию. Компьютеры обмениваются сигналами  определённой частоты и громкости.

         Что же возможно благодаря модему?

         Можно связаться с другим пользователем модема, и обменяться с ним файлами, в независимости от его местоположения. Или сыграть с ним в компьютерную игру, поддерживающую модем.

     Если  ваш модем - факс-модем, то можно обмениваться факсимильными сообщениями.

     Вы  можете пользоваться услугами BBS - Bulletin Board System (Англ. Электронная доска  объявлений) , получить и принимать  файла, пообщаться с другими пользователями, и сыграть в on-line игры, т.е. в игры по модему в режиме реального времени.

     Вы  можете подключиться к глобальным сетям. Например FidoNet, или Internet/Relcom. Подключившись к ним вы сможете стать участником множества телеконференций, что дает возможность обмениваться информацией с людьми вашего круга интересов.

     Как работает модем.

     Конечно же телефонные линии разрабатывались  для передачи на расстояние только звуков человеческого голоса. Вообще говоря, естественные звуки характеризуются  переменной высотой тона и непрерывно изменяющейся интенсивностью. Для передачи по телефонной они преобразовываются  в электрический сигнал с непрерывно и соответственно изменяющейся частотой и силой тока. Такой сигнал называется аналоговым.

     Компьютер же в отличие от модема понимает только цифрой сигнал, т.е. ток только двух уровней. Каждый из них обозначает одно из двух понятных компьютеру значений логические "0" и "1". Чтобы  передать цифровой сигнал по телефонной линии, ему нужно придать приемлемый для неё аналоговый вид.

     Именно  этой работой занимается модем. Так  же он выполняет обратную процедуру, т.е. переводит аналоговый сигнал в  понятный компьютеру цифровой. Слово  модем" происходит от сокращения двух терминов: МОдулятор/ДЕМодулятор. Модем  организует мостик между выдаваемым компьютером цифровым сигналом и  аналоговым сигналом, который, как было сказано выше понимает телефонная линия.

     При передаче данных из компьютера в модем, первый выдает последовательность нулей  и единиц, а последний преобразовывает  их в аналоговый сигнал. Затем данные отсылаются в телефонную линию, и  их принимает модем, стоящий на другом конце провода. Когда модем принимает  данные, то он отфильтровывает полезную информацию от шумов в линии. Для  этого существуют специальные протоколы  коррекции ошибок. Самый продвинутый  из них - MNP10. Кроме этого существуют MNP1, MNP2, MNP3, MNP4, MNP5, MNP7. В настоящее  время более всего распространен MNP5, т.к. MNP7 и MNP10 устанавливаются на специальных модемах, которые работают по выделенным линиям. Например в глобальной сети Internet. После того, как модем  отделил полезную информацию от шумов  в линии он отбирает перекачиваемые данные от служебной информации. И  уже прошедший такую многоступенчатую обработку перекачиваемый файл записывается на жесткий диск компьютера. Так  происходит обмен данными при  соединении на протоколе Zmodem, Sealink, Ymodem и многих других однонаправленных протоколах.

     Конечно, оба компьютер может одновременно принимать и отсылать данные. Потому что они используют определённые соглашения о частотах, различных  для входных и выходных сигналов.. Для этого существуют специальные  двунаправленные протоколы. Например, Bimodem, Puma, Janus, Zedzap.

     MNP- протоколы MNP (Microsoft Network Protocols) - серия  наиболее распространенных аппаратных  протоколов, впервые реализованная  на модемах фирмы Microsoft. Эти  протоколы обеспечивают автоматическую  коррекцию ошибок и компрессию  передаваемых данных. Сейчас известны 10 протоколов: MNP1. Протокол коррекции  ошибок, использующий асинхронный  полудуплексный метод передачи  данных. Это самый простой из  протоколов MNP.

     MNP2. Протокол коррекции ошибок, использующий  асинхронный дуплексный метод  передачи данных.

     MNP3. Протокол коррекции ошибок, использующий  синхронный дуплексный метод  передачи данных между модемами (интерфейс модем - компьютер остается  асинхронным) . Так как при асинхронной  передаче используется десять  бит на байт - восемь бит данных, стартовый бит и стоповый бит,  а при синхронной только восемь, то в этом кроется возможность  ускорить обмен данными на 20%.

     MNP4. Протокол, использующий синхронный  метод передачи, обеспечивает оптимизацию  фазы данных, которая несколько  улучшает неэффективность протоколов MNP2 и MNP3. Кроме того, при изменении  числа ошибок на линии соответственно  меняется и размер блоков передаваемых  данных. При увеличении числа  ошибок размер блоков уменьшается,  увеличивая вероятность успешного  прохождения отдельных блоков. Эффективность  этого метода составляет около  20% по сравнению с простой передачей  данных.

     MNP5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод  сжатия передаваемой информации. Символы часто встречающиеся  в передаваемом блоке кодируются  цепочками битов меньшей длины,  чем редко встречающиеся символы.  Дополнительно кодируются длинные  цепочки одинаковых символов. Обычно  при этом текстовые файлы сжимаются  до 35% своей исходной длины. Вместе  с 20% MNP4 это дает повышение эффективности  до 50%. Заметим, что если вы передаете  уже сжатые файлы, а в большинстве это так и есть, дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не происходит.

     MNP6. Дополнительно к методам протокола  MNP5 протокол MNP6 автоматически переключается  между дуплексным и полудуплексным  методами передачи в зависимости  от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает совместимость  с протоколом V. 29.

     MNP7. По сравнению с ранними протоколами  использует более эффективный  метод сжатия данных.

     MNP9. Использует протокол V. 32 и соответствующий  метод работы, обеспечивающий совместимость  с низкоскоростными модемами.

     MNP10. Предназначен для обеспечения  связи на сильно зашумленных  линиях, таких, как линии сотовой  связи, междугородними линиями,  сельские линии. Это достигается  при помощи следующих методов:  многократного повторения попытки  установить связь изменения размера  пакетов в соответствии с изменением  уровня помех на линии динамического  изменения скорости передачи  в соответствии с уровнем помех  линии Все протоколы MNP совместимы  между собой снизу вверх. При  установлении связи происходит  установка наивысшего возможного  уровня MNP-протокола. Если же один  из связывающихся модемов не  поддерживает протокол MNP, то MNP-модем  работает без MNP-протокола. 

     Режимы MNP-модемов MNP-модем обеспечивает следующие  режимы передачи данных: Стандартный  режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными скоростями передачи данных между компьютером  и модемом и между двумя  модемами. В результате для повышения  эффективности передачи данных вы можете установить скорость обмена компьютер-модем  выше, чем модем-модем. В стандартном  режиме работы модем не выполняет  аппаратной коррекции ошибок.

     Режим прямой передачи. Данный режим соответствует  обычному модему, не поддерживающему MNP-протокол. Буферизация данных не производится и аппаратная коррекция ошибок не выполняется.  

     Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим работы при связи двух MNP-модемов. Если удаленный  модем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается.

     Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим используется, когда  заранее не известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP. В  начале сеанса связи после определения  режима удаленного модема устанавливается  один из трех других режимов.