Каналы связи и способы доступа в Internet

Российская  федерация 
Министерство образования и науки 
ФГБОУ ВПО «Орловский Государственный Университет» 
Факультет иностранных языков 
Кафедра математики и информационных технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

На тему: «Каналы связи  и способы доступа в Internet»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 206 А

группы Бухвостов  Виталий

 

 

 

Орёл 2013

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способы доступа в Интернет

В настоящее  время  известны следующие способы доступа в Интернет: 
 
1. Dial-Up (когда компьютер пользователя подключается к серверу провайдера, используя телефон)– коммутируемый доступ по аналоговой телефонной сети скорость передачи данных до 56 Кбит/с; 
 
2. DSL (Digital Subscriber Line) - семейство цифровых абонентских линий, предназначенных для организации  доступа по аналоговой телефонной сети, используя кабельный модем. Эта технология (ADSL, VDSL, HDSL, ISDL, SDSL, SHDSL, RADSL под общим названием xDSL) обеспечивает высокоскоростное соединение до 50 Мбит/с (фактическая скорость до 2 Мбит/с). Основным преимуществом технологий xDSL является возможность значительно увеличить скорость передачи данных по телефонным проводам без модернизации абонентской телефонной линии. Пользователь получает доступ в сеть Интернет с сохранением обычной работы телефонной связи; 
 
3. ISDN - коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети. Главная особенность использования ISDN - это высокая скорость передачи информации, по сравнению с Dial-Up доступом. Скорость передачи данных составляет 64 Кбит/с при использовании одного и 128 Кбит/с, при использовании двух каналов связи; 
 
4. Доступ в Интернет по выделенным линиям (аналоговым и цифровым). Доступ по выделенной линии - это такой способ подключения к Интернет, когда компьютер пользователя соединен с сервером провайдера с помощью кабеля (витой пары) и это соединение является постоянным, т.е. некоммутируемым, и в этом главное отличие от обычной телефонной связи. Скорость передачи данных до 100 Мбит/c.  
 
5. Доступ в Интернет по локальной сети (Fast Ethernet). Подключение осуществляется с помощью сетевой карты (10/100 Мбит/с) со скоростью передачи данных до 1 Гбит/с на магистральных участках и 100 Мбит/сек для конечного пользователя. Для подключения компьютера пользователя к Интернет в квартиру подводится отдельный кабель (витая пара), при этом телефонная линия всегда свободна. 
 
6. Спутниковый доступ в Интернет или спутниковый Интернет (DirecPC, Europe Online). Спутниковый доступ в Интернет бывает двух видов - ассиметричный и симметричный:

·   Обмен данными компьютера пользователя со спутником двухсторонний;

·   Запросы от пользователя передаются на сервер спутникового оператора через любое доступное наземное подключение, а сервер передает данные пользователю со спутника. Максимальная скорость приема данных до 52,5 Мбит/с (реальная средняя скорость до 3 Мбит/с). 
 
7. Доступ в Интернет с использованием каналов кабельной телевизионной сети, скорость приема данных  от 2 до 56 Мб/сек. Кабельный Интернет (“coax at a home”). В настоящее время известны две архитектуры передачи данных это симметричная и асимметричная архитектуры. Кроме того, существует два способа подключения: а) кабельный модем устанавливается отдельно в каждой квартире пользователей; б) кабельный модем устанавливается в доме, где живет сразу несколько пользователей услуг Интернета. Для подключения пользователей к общему кабельному модему используется локальная сеть и устанавливается общее на всех оборудование Ethernet. 
 
8. Беспроводные технологии последней мили:

·  WiFi

·  WiMax

·  RadioEthernet

·  MMDS

·  LMDS

·  Мобильный GPRS – Интернет

·  Мобильный CDMA – Internet 
 
WiFi (Wireless Fidelity - точная передача данных без проводов) – технология широкополосного доступа к сети Интернет. Скорость передачи информации для конечного абонента может достигать 54 Мбит/с. Радиус их действия не превышает  50 – 70 метров. Беспроводные точки доступа применяются в пределах квартиры или в общественных местах крупных городов. Имея ноутбук или карманный персональный компьютер с контроллером Wi-Fi, посетители кафе или ресторана (в зоне покрытия сети Wi-Fi) могут быстро соединиться с Интернетом.  
 
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), аналогично WiFi - технология широкополосного доступа к Интернет. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно  передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с. 
 
В настоящее время WiMAX частично удовлетворяет условиям сетей 4G, основанных на пакетных протоколах передачи данных. К семейству 4G относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/сек. и повышенным качеством голосовой связи. Для передачи голоса в 4G предусмотрена технология VoIP. 
 
RadioEthernet - технология широкополосного доступа к Интернет, обеспечивает скорость передачи данных от 1 до 11 Мбит/с, которая делится между всеми активными пользователями. Для работы RadioEthernet-канала необходима прямая видимость между антеннами абонентских точек. Радиус действия до 30 км. 
 
MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способна обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.  
 
LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом в несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами (RadioEthernet). Скорость передачи данных до 45 Мбит/c. 
 
Мобильный GPRS – Интернет. Для пользования услугой "Мобильный Интернет" при помощи технологии GPRS необходимо иметь телефон со встроенным GPRS - модемом и компьютер. Технология GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 114 Кбит/с. При использовании технологии GPRS тарифицируется не время соединения с Интернетом, а суммарный объем переданной и полученной информации. Вы сможете просматривать HTML-страницы, перекачивать файлы, работать с электронной почтой и любыми другими ресурсами Интернет. 
 
Технология GPRS - это усовершенствование базовой сети GSM или протокол пакетной коммутации для сетей стандарта GSM. EDGE является продолжением развития сетей GSM/GPRS. Технология EDGE (улучшенный GPRS или EGPRS) обеспечивает более высокую скорость передачи данных по сравнению с GPRS (скорость до 200 Кбит/сек). EDGE (2,5 G) – это первый шаг на пути к 3G технологии.  
 
Мобильный CDMA - Internet. Сеть стандарта CDMA - это стационарная и мобильная связь, а также скоростной мобильный интернет. Для пользования услугой "Мобильный Интернет" при помощи технологии CDMA необходимо иметь телефон со встроенным CDMA - модемом или CDMA модем и компьютер. Технология CDMA обеспечивает скорость передачи данных до 153 Кбит/с или до 2400 Кбит/с - по технологии EV-DO Revision 0.  
 
В настоящее время технология CDMA предоставляет услуги мобильной связи третьего поколения. Технологии мобильной связи 3G (third generation — третье поколение) — набор услуг, который обеспечивает как высокоскоростной мобильный доступ к сети Интернет, так и организовывает видеотелефонную связь и мобильное телевидение. Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 14 Мбит/с.  
 
Сети третьего поколения 3G реализованы на различных технологиях, основанных на следующих стандартах: W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) и его европейском варианте – UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), который является приемником GSM/GPRS/EDGE; CDMA2000 1X, являющимся модификацией стандарта CDMA; китайским вариантом - TD-CDMA/TD-SCDMA.  
 
9. В настоящее время для "последних метров" доступа в Internet применяются технологии Home PNA (HPNA) и HomePlug. Доступ в Интернет по выделенным линиям Home PNA или HPNA (телефонным линиям) и доступ через бытовую электрическую сеть напряжением 220 вольт (HomePlug, Plug — это штепсель). 
 
Обычно доступ к Интернету по выделенным линиям Home PNA и HomePlug комбинируется с такими методами доступа как DSL, WiFi, и другими, т.е. для "последних метров" доступа применяются технологии Home PNA и HomePlug, а в качестве "последней мили" доступа используются DSL, WiFi и другие технологии. 
 
Скорость передачи данных HPNA 1.0 составляет 1 Мбит/с, а расстояние между наиболее удаленными узлами не превышает 150 метров. Спецификация HomePNA 2.0 обеспечивает доступ со скоростью до 10 Мбит/с и расстояние до 350 м. 
 
Технология Home PNA применяется в основном для организации домашней сети с помощью сетевых адаптеров. Подключение к глобальной сети можно осуществить с помощью роутера через сети общего доступа. Кроме того, технология HPNA предназначена для организации коллективного доступа в Интернет (например, для подключения жилого дома или подъезда дома к Интернет по существующей телефонной проводке). Телефонную линию при этом можно использовать для ведения переговоров. 
 
Стандарт HomePlug 1.0 доступ к Интернет через бытовую электрическую сеть поддерживает скорость передачи до 14 Мбит/с. максимальная протяжённость между узлами до 300 м. Компания Renesas, выпустила модем в виде штепсельной вилки для передачи данных по электросетям. 
 
Технология PLС (Power Line Communication) позволяет передавать данные по высоковольтным линиям электропередач, без дополнительных линий связи. Компьютер подключается к электрической сети и выходит в Интернет через одну и ту же розетку. Для подключения к домашней сети не требуется никаких дополнительных кабелей. К домашней сети можно подключить различное оборудование: компьютеры, телефоны, охранную сигнализацию, холодильники и т.д.

 

Каналы связи Интернет

Сегодня каждый день множество людей  неожиданно открывает для себя существование  глобальных компьютерных сетей,  объединяющих компьютеры во всем мире в едином информационном пространстве, имя которому - Интернет. Это система каналов передачи данных и средств коммутации (переключения), обеспечивающих соединение пользовательских  коммуникационных систем и обмен данными между ними. 

Среда, посредством которой передается информация - канал связи. Каналами передачи данных в телекоммуникационных сетях служат оптоволоконные, спутниковые, телефонные, радио- и прочие линии связи.

Классификация компьютерных каналов связи:

1) по способу кодирования: цифровые и аналоговые;

2) по способу коммуникации: выделенные (постоянное соединение) и коммутируемые  (временное соединение);

3) по способу передачи сигнала:  наземные (электрические кабели), оптические (световоды), радиорелейные, беспроводные, спутниковые.

Основные характеристики каналов связи:

1. Скорость передачи данных (пропускная способность)- максимально возможный объем передаваемой информации за 1с. Единица измерения скорости передачи данных - бод (количество бит в секунду).

Компьютерный  канал связи	Расстояние	Скорость
Неэкранированная  витая пара	до 90 м	10-155 Мбит/с
Коаксиальный  кабель	до 2 км	2-44 Мбит/с
Телефонная  линия	-	56,6 Кбит/с
Оптоволоконный	до 10 км	до 10 Гбит/с
Радиоканал	до 70 км	до 400 Кбит/с
Экранированная  витая пара	до 300 м	16Мбит/с

2. Надежность (способность передавать  информацию без искажений и  потерь).

3. Стоимость.

4. Резервы  развития (расширяемость).

  Витая пара

   Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары - телефонный кабель.

Витые пары имеют различные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания. Дешевизна этого вида передающей среды делает её достаточно популярной для вычислительных сетей.

Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищённость и низкая скорость передачи информации. Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащищённость (экранированная витая пара), но при этом возрастает стоимость этого типа передающей среды.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель по сравнению  с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищённостью. 

Для промышленного использования  выпускается два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый  кабель более прочен и передаёт сигналы  нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель - идеальная  передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей и сам  практически не имеет излучения.

Сигнал в оптоволоконных каналах  передается по стеклянной нити, диаметром 0.1-0.2 мм, состоящей из светонесущего сердечника, диаметром 2-30 микрометров и оболочки. Оболочка и сердечник имеют разные коэффициенты преломления, которые обеспечиваются добавкой в стекло окислов разных металлов (чаще всего - германия и кремния). С уменьшением диаметра сердечника возрастает полоса пропускания оптического волокна и качественные показатели системы связи. Однако, при этом возрастают технологические трудности, как при изготовлении волокна, так и при сращивании отдельных звеньев, что приводит к увеличению стоимости.

Преимущество волоконной оптики несомненно: реализуемые в оптических каналах  скорости передачи информации пока недостижимы  для медных кабелей.

Использование светового сигнала  обеспечивает абсолютную независимость от электромагнитных помех природного происхождения и возникающих в результате функционирования самых разнообразных технических устройств на производствах, транспорте, в системах связи и в быту, а также отсутствие электромагнитного излучения от линии. Последнее гарантирует скрытность информации и принципиальную невозможность несанкционированного бесконтактного доступа. Это свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации.

 

Оптические кабели находят все  более широкое применение - от магистральных линий и корпоративных систем передачи данных до локальных компьютерных сетей.

Беспроводное сетевое оборудование

Потребность в передаче данных с  высокой скоростью и без потери качества выходит на первый план. Решение этой проблемы требует, помимо закупки активного сетевого оборудования, организацию линий связи. Для этого обычно используется кабельная проводка на основе медного или оптоволоконного кабеля. Однако, хорошо отработанные решения для организации ближней связи с использованием медных или волоконно-оптических линий не всегда удобны.

Прокладка кабеля часто влечет за собой значительные затруднения:

- невозможность получить разрешение  на прокладку кабеля, особенно  в городских условиях;

- нет возможности получить в аренду телефонные линии от оператора, либо плохое качество связи по арендованным линиям;

- большие затраты средств и  времени на прокладку новых  коммуникаций, а также из-за высокой  арендной платы за использование  уже существующих коммуникаций;

- использование старых коммуникаций, которые из-за своей высокой загруженности уже не могут справиться с новым дополнительным трафиком.

Из всего вышесказанного следует, что в ряде случаев использование  беспроводных соединений может быть экономически выгодным. Преимущества беспроводных сетей передачи данных:

- возможная альтернатива использования  арендованных линий; 

- экономичность. Например, для организации  временных сетей при частых  структурных перестройках в организации,  связанных с изменением конфигурации  кабельной сети;

- объединение в сеть компьютеров  там, где прокладка кабеля часто невозможна технически.

Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео  и др) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами. В последнее время все большую популярность приобретает идея построения городской опорной сети с беспроводным доступом. Обычно такая сеть состоит из нескольких сот, в центре каждой из которых устанавливается беспроводной маршрутизатор со всенаправленной антенной, обеспечивающий доступ абонентов к опорной сети.

У абонентов устанавливается беспроводной маршрутизатор, снабженный направленной антенной, которая нацелена на центральную  точку соты. Каждая сота представляет собой, по существу, беспроводной сегмент сети Ethernet суммарной пропускной способностью 2 Мбит/с. В настоящее время операторы городских опорных сетей с беспроводным доступом действуют примерно в 20 городах России. В Москве развернуты две экспериментальные опорные сети с беспроводным доступом.

Первыми такими устройствами, работающими  в топологии точка-точка были радиорелейные станции, использующие традиционную амплитудную или частотную  модуляцию радиосигнала.

  Радиорелейные линии связи

Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров.

До недавнего времени РРЛ  использовали диапазоны частот от 2 до 8 ГГц и представляли собой  монументальные дорогостоящие структуры. Применялись сложные и дорогие антенные опоры: мачты или башни. Громоздкая аппаратура располагалась на станциях в специальных зданиях с собственной электростанцией и жилыми помещениями для обслуживающего персонала.

Однако, в последние годы, новейшие технологии и освоение диапазонов частот выше 10 ГГц, коренным образом изменили структуры и оборудование радиорелейных линий связи. Габариты и вес оборудования уменьшились в десятки и сотни раз. В типовом исполнении современная радиорелейная аппаратура состоит из наружного и внутреннего модулей, соединенных кабелем. Наружный модуль выполняется в виде моноблока весом в несколько килограмм, состоящего из приемопередатчиков и антенны. Наружный блок устанавливается на простой антенной опоре или на здании, дымовой трубе и прочих возвышенных местах. Внутренний модуль располагается в помещении, удаленном от наружного модуля на расстояние до 300 - 400 м и представляет собой настольную или настенную компактную конструкцию.

По сравнению с традиционными  наземными медными или оптоволоконными  линиями они имеют следующие преимущества: сравнительная дешевизна высокоскоростного канала связи, отсутствие работ, связанных с прокладкой наземных линий связи, нечувствительность к сложным для прохождения участкам трассы (магистральные трассы, путипроводы, реки, болота, леса и т.п.), централизованное обслуживание и ремонтопригодность.

К недостаткам можно отнести: ограниченную дальность одного сегмента, не превышающую 100 км не только из-за энергетики, но и  из-за влияния кривизны земли на обеспечение прямой видимости (исключение - ТРЛ), зависимость качества связи от времени года и времени суток

Радиорелейки в основном используются для организации телефонных каналов  связи, по которым с помошью мультиплексоров  также можно передавать и данные. С начала 1990-х годов стали активно применяться устройства с кодовой (цифровой) модуляцией радиосигнала. Кодовая модуляция радиосигнала приводит к расширению его спектра и снижению его амплитуды до уровня шумов. Поэтому такие устройства получили название широкополосных шумоподобных систем (ШПС). Технология широкополосной беспроводной связи гарантирует высокое качество и надежность коммуникаций, устойчивость к индустриальным помехам и погодным условиям. Высокая эффективность применения таких систем привела к революционным изменениям в радиосвязи и возможности построения эффективных и надежных беспроводных сетей самого различного назначения.

Несмотря на понятный скепсис сетевых  администраторов по поводу приписываемых  беспроводным локальным сетям преимуществ, в многочисленных отчетах аналитиков утверждается, что беспроводные технологии в конце концов получили признание индустрии. Тому есть несколько причин, каждая из которых заставляет семь раз отмерить, прежде чем отказаться от беспроводной передачи данных.

Первая  и наиболее очевидная причина - весьма существенное увеличение скорости передачи данных. Конечно, эта скорость все же меньше, чем при передаче по проводным соединениям в локальных сетях. Другая, не менее важная, причина состоит в том, что установка беспроводных систем, их сворачивание и обновление выполняются быстро, без утомительной возни с кабелями, распределительными панелями и концентраторами. Такие сети довольно легко модифицировать.

Тем не менее, индустрии беспроводного доступа  предстоит решить еще немало проблем, и одна из важнейших относится к области стандартизации. Дело в том, что за общий частотный диапазон сегодня конкурирует несколько беспроводных технологий. Идея использования беспроводных каналов передачи данных в качестве альтернативы кабельным сетям приобретает все большую популярность. Наверное, когда в России будет создана широкая инфраструктура высокоскоростного абонентского доступа, необходимость в беспроводных каналах заметно снизится. Однако насколько быстро это произойдет - неизвестно, а пока беспроводные технологии могут принести очень большую пользу.

Спутниковый доступ в Интернет

Переход от аналогового телевещания  к цифровому практически предопределил  появление технологии спутникового доступа в Интернет.

Спутниковые линии связи работают в 9 - 11 диапазонах частот и, в перспективе, в оптических диапазонах. В этих системах сигнал с земной станции посылается на спутник, содержащий приемопередающую аппаратуру, там усиливается, обрабатывается и посылается обратно на Землю, обеспечивая связь на большие расстояния и перекрывая большие площади.

Существует  множество разнообразных спутниковых  систем, как коммерческого, так и  специального назначения. Скорость передачи в спутниковом канале - до 45 Мбит/c.

Существует  две основные схемы работы через  спутник - симметричная и асимметричная. В первом случае клиент осуществляет и передачу запроса на спутник, и приём данных со спутника. Такое решение является чрезвычайно дорогим, как по части клиентского оборудования, так и по стоимости обслуживания, и применяется в основном в тех случаях, когда его использование является либо единственно возможным, либо более дешёвым, чем использование проводных или радиоканалов (например, в труднодоступных или удалённых районах с неразвитой инфраструктурой связи).

Во втором случае со спутника осуществляется лишь приём информации, в то время как передача запросов осуществляется по медленным наземным каналам связи, например, через существующего провайдера Интернет. Очевидно, что стоимость такого решения низка - не требуется дорогостоящего спутникового оборудования передачи данных, для приёма можно использовать стандартную "тарелку" совместно с DVB (сокращение от Digital Video Broadcast - передача цифрового видео) картой, для передачи исходящих запросов - обычный модем.

Прежде  чем стать действительно массовым продуктом, спутниковый Интернет был успешно опробован в системах широковещания и мультивещания, на таких бизнес-приложениях, как системы дистанционного образования, информационные системы реального времени, новостные каналы, а также адресная рассылка данных из Интернета (push-технологии).

 

Реализация  перечисленных решений через  спутник позволяет обеспечить услуги на больших географически распределенных территориях при относительно низкой цене. Традиционные системы спутниковой  связи постоянно развиваются, и главная тенденция их развития - удешевление. Но основное препятствие к использованию широкополосного спутникового доступа для Интернета - это стоимость выделенных широкополосных каналов связи: обычно более эффективно использовать каналы связи с низкой полосой пропускания.

Современное производство требует высоких скоростей  обработки информации, удобных форм её хранения и передачи. А поэтому  для развития каналов связи в  сети Интернет необходимо совершенствовать имеющие и искать новые технологии.