Современные методы и средства передачи данных по телефонной сети и использование модема

     РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

     ТУРИЗМА И СЕРВИСА

     СПО отделение «Дизайн» 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ

     на  тему:

     «Современные  методы и средства передачи данных по телефонной сети и  использование модема» 
 

                                           Выполнила:

                                           Рябоконь  Татьяна 
 
 

                                                 2011 год

     Содержание 

Введение

1. Понятие систем  передачи данных и их классификация

2. Способы передачи  данных по телефонной линии

3. Использование  модема для передачи данных.

Заключение

Список использованной литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Сегодня, ни для кого, не секрет, что информационная техника может значительно способствовать выполнению современных требований. Определенного роста эффективности  производства можно достичь и  с помощью локальных и вычислительных систем, а также в результате применения технических средств локальной передачи данных, которые как бы «перешагивают» границы между подразделениями предприятий.

     Сегодняшние реалии жизни требуют от человека быть в курсе всех последних событий, новостей финансового и политического мира, а также незамедлительно реагировать на любые изменения, происходящие в мире. Человек нуждается в постоянном обмене данными.

     Целью моей работы является изучение возможностей, а также изучение достоинств и  недостатков современных систем передачи данных.

     Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:

• Изучение системы классификации систем передачи данных;
• Изучение способа передачи данных по телефонной сети;
• Исследование способа использования модема для передачи данных.

     ПОНЯТИЕ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

     Значительная  часть повседневных дел предприятий (организаций, др. субъектов хозяйствования и т.п.) обеспечивается, как правило, с помощью персональных компьютеров. При этом обрабатываются также данные, которые позже передаются партнерам в качестве предложения, заказа, накладной, счета-фактуры и т.п., по большей части в виде бумажного документа. Этот малоэффективный способ передачи информации можно заменить передачей данных прямо на носителе информации или телесвязью. Последние два способа относятся к электронной передаче данных (EDI - Electronic Data Intercnange).

     Электронная передача данных представляет собой  автоматизированное соединение информационных систем или разных организаций, или  территориально удаленных друг от друга подразделений одного предприятия. Связь между ними обеспечивают коммуникационные системы при помощи средств техники связи. Эта деятельность обычно называется дистанционной передачей данных.

     Дистанционная передача данных, основанная на использовании каналов связи, представляет собой передачу данных в виде электрических сигналов, которые могут быть непрерывными во времени и дискретными, т.е. носить прерывный во времени характер.

     Дистанционная передача данных является предпосылкой для полной интеграции информационных систем не только в масштабе одной страны, но и в международном.

     До  сих пор широко распространенным способом реализации дистанционной  передачи данных является применение сетей общего пользования, которые  эксплуатируются почтой и обычно покрывают всю территорию страны.

       Для коммуникации уже много лет используется телетайп. Его скорость передачи низка, но преимуществом является то, что сеть телетайпа относительно густа и распространена во всем мире.

     Телефонная  сеть допускает также прямую связь (online) между двумя ПК или между ПК и отдаленным абонентским пунктом (терминалом). Созданные в прошлом телефонные сети почти все без исключения являются аналоговыми; для них характерны относительно низкая пропускная способность и опасность возникновения при передаче случайных ошибок. ПК работают с цифровыми данными, поэтому они должны быть оснащены соответствующей аппаратурой, которая преобразует аналоговые данные в цифровые и наоборот.

     В последнее время в мире приобрели  большую популярность цифровые сети передачи, часто использующие оптические кабели; создаются также спутниковые системы. Пропускная способность у цифровых сетей гораздо больше, чем у аналоговых, поэтому они в большей степени отвечают быстродействию ПК. Переход от аналоговой к цифровой передаче имеет революционный характер. Конечно, строительство цифровой сети связано с крупными расходами, но вместе с тем уменьшились удельные затраты на «транспортировку» данных, потому что преобразовывать данные не нужно, передача происходит намного быстрее.

В ряде стран  предусматривают создание цифровой сети интегрированных услуг (ISDN – Integrated Service Digital Network). Это – электронные машины, которые передают информацию в разных видах на большой территории, а также в международном масштабе. Все данные преобразуются в единый цифровой базис. Поэтому одна такая сеть может заменить несколько самостоятельных специализированных сетей. Информация разных видов передается параллельно, т.е. одновременно, при одной связи.

     Компьютерные  коммуникации служат для дистанционной передачи данных с одного компьютера на другой и являются не только самым новым, но и самым перспективным видом телекоммуникаций. Они обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с традиционными средствами общения людей и передачи информации ¾ позволяют не только передавать, получать, но и хранить, и обрабатывать информацию. Проблема передачи информации с одного компьютера на другой возникла практически одновременно с появлением компьютеров. Можно, конечно, передавать информацию с помощью внешних носителей информации – магнитных или компакт – дисков. Но этот способ достаточно медленный и неудобный. Значительно лучше соединить компьютеры кабелем, загрузить специальную программу для передачи информации и, таким образом, получить простейшую компьютерную сеть. Например, для создания прямого соединения компьютеров, работающих под управлением операционной системы Windows, не требуется специального программного и аппаратного обеспечения.

     Сети  передачи данных могут быть проводными, что означает соединение компьютеров с помощью кабелей, или беспроводными, в которых подключения выполняются посредством радиоволн, по воздуху.

     Беспроводное  соединение позволяет работать на компьютерах  в любом месте дома без использования  кабелей. Прокладка кабелей —  затратный процесс, при этом они выглядят не эстетично и могут быть опасны, если свободно лежат на полу.

     Проводные системы передачи данных можно разделить  на системы, использующие витую пару телефонных проводов, и системы, использующие оптико-волоконные кабели, - к этой категории также следует отнести системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели. 
 
 

Классификация систем передачи данных изображена на рисунке 1

          При объединении нескольких компьютеров процесс обмена информацией становится сложнее, однако принципы соединения остаются те же, что и для двух компьютеров. Для подключения компьютеров к линиям связи используются модемы или сетевые карты, если связь осуществляется по специальным выделенным линиям. Кроме того, на каждом компьютере устанавливаются программы для работы в сети.

     Таким образом: компьютерная сеть ¾ это объединение компьютеров с помощью модемов, линий связи и программ, обеспечивающих обмен информацией.Компьютерные сети позволяют осуществлять новую технологию обработки информации и совместного использования ресурсов – аппаратных, программных и информационных. Новая технология получила название – распределенная обработка данных.

     В соответствии с используемыми протоколами  компьютерные сети разделяют на локальные и распределенные (глобальные и территориальные). Локальнойназывается компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном помещении, в одном здании или в соседних зданиях. В локальной сети используют единый комплект протоколов для всех пользователей. Сегодня наиболее распространенными сетевыми операционными системами, обеспечивающими работу пользователей в сети по единому протоколу, являются NetWare фирмы Novell, Windows NT Server фирмы Microsoft и сетевые ОС семейства UNIX. Все большее распространение получает система Linux. Важно отметить, что эта операционная система распространяется свободно, т.е. является free – ware программным обеспечением.

Если же соединенные  компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах или странах, то такие сети называются распределенными. К распределенной сети могут подключаться не только отдельные компьютеры, но и локальные сети. Распределенные сети мирового масштаба называют глобальными.

     Самой известной глобальной сетью является INTERNET. Основой функционирования глобальной сети ИНТЕРНЕТ является базовая семиуровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем ¾ протокол TCP/IP (Transfere Communication Protocol /Internet Protocol).

     Основное  различие между всеми названными сетями заключается в управлении доступом к информации и в том, как происходит обмен данными. В зависимости от способов управления доступом и обмена данными сети подразделяются по топологии и технологии. Последовательно рассмотрим представление данных в сетях, виды используемых топологий и технологий.

     Топология ¾ это схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети между собой. Используются следующие виды соединений: общая шина, звезда, кольцо.

     Метод доступа ¾ это технология, определяющая использование канала передачи данных, соединяющего узлы сети на физическом уровне. Самыми распространенными технологиями сегодня являются Ethernet, Arcnet и Token - Ring (говорящее кольцо).

     Сеть  шинной топологии представляет собой подключение компьютеров вдоль одного кабеля. Технологией обеспечивающей такой способ соединения компьютеров является Ethernet ¾ метод доступа c прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликтов. При этом методе доступа узел, прежде чем послать данные по каналу связи, прослушивает его, и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но распознает и принимает их компьютер, которому предназначены данные. В качестве линий связи в топологии Ethernet используются кабель типа витая пара, коаксиальные и оптоволоконные кабели. Эта технология обеспечивает дуплексную передачу данных со скоростями от 10 до 100 Мбит/сек. Шинная топология позволяет эффективно использовать пропускную способность канала, устойчива к неисправностям отдельных узлов и дает возможность наращивания сети.

     Сеть  кольцевой топологии использует в качестве канала связи замкнутое кольцо из компьютеров, соединенных коаксиальным или оптическим кабелем. Технология доступа в сетях этой топологии реализуется методом передачи маркера. Маркер – это пакет, снабженный специальной последовательностью бит (его можно сравнить с конвертом для письма). Он последовательно предается по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Компьютер может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается, пока не обнаружится компьютер, которому предназначен пакет. В этом компьютере данные принимаются, но маркер движется дальше и возвращается к отправителю. После того, как отправивший пакет компьютер убедится, что пакет доставлен адресату, маркер освобождается. Скорость передачи данных в таких сетях достигает 4 Мбит/сек.

     При звездообразной топологии все компьютеры сети подключаются к центральному компьютеру отдельной линией связи. Центральный компьютер управляет рабочими станциями, подключенными к нему через концентратор, который выполняет функции распределения и усиления сигналов. Надежность работы сети при такой топологии полностью зависит от центрального компьютера. Метод доступа реализуется с помощью технологии Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер передается от компьютера к компьютеру в порядке возрастания адреса. Как и в кольцевой топологии, каждый компьютер регенерирует маркер. Данный метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек.

В настоящее  время существуют еще более скоростные, но и более дорогие варианты организации вычислительных сетей в виде распределенного двойного кольца на базе оптико-волоконных каналов (вариант FDDI) и витой пары (вариант CDDI).

При подключении  локальной сети предприятия к  глобальной сети особое внимание обращается на обеспечение информационной безопасности. В частности, должен быть максимально ограничен доступ в сеть для внешних пользователей, а также ограничен выход во внешнюю сеть сотрудников предприятия. Для обеспечения сетевой безопасности устанавливают брандмауэры. Это специальные компьютеры или компьютерные программы, препятствующие входу в локальную сеть и несанкционированной передаче информации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ

     Одним из компонентов современных структурированных  кабельных систем является - витая пара. Вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и легкости в монтаже, является самым распространенным решением для построения локальных сетей. Телефонные провода является главным носителем, который в настоящее время используется для подключения всех абонентов (независимо от их юридического статуса) к оборудованию телефонной сети. Одно только это должно вызывать здоровый энтузиазм у разработчиков систем высокоскоростной передачи данных по данному носителю. Каждый абонент телефонной сети имеет отдельную физическую пару проводов в кабеле, идущем от телефонной станции, которая соединяет его телефонный аппарат с коммутационным оборудованием, установленным на телефонной станции. Каждая пара в кабеле является витой (т.е. провода пары свиты друг с другом), что позволяет снизить нежелательные помехи. При осуществлении обычной телефонной связи каждая пара кабеля на абонентском участке кабельной сети поддерживает один голосовой канал. Также витые пары проводов используются для соединения персональных компьютеров в ЛВС (локальных сетях). Существует три основных решения при организации доступа в сеть Интернет по витой паре. Речь идет об аналоговых модемах, предназначенном специально для передачи по телефонным каналам, о ISDN и о технологиях, объединенных под общим названием xDSL. Аналоговые модемы хорошо известны и понятны большинству пользователей современных домашних компьютеров (рисунок 6). Принцип их работы основан на использовании диапазона голосовых частот витой пары для передачи данных. Для этого используются технологии передачи, известные как "частотная манипуляция" и "квадратурная амплитудная модуляция". Аналоговый модем позволяет достигать скорости передачи данных до 56 Кбит/с. 
 
 
 
 
 

     Рисунок 2 - Использование витой пары для  доступа в сеть Интернет 

       Невысокая цена и совместимость практически с любой телефонной линией сделали аналоговые модемы основным выбором индивидуальных пользователей. К сожалению, скорость передачи аналогового модема в значительной мере зависит от качества телефонной линии и установленного соединения. Именно поэтому получить максимальную скорость передачи данных практически невозможно (обычно модем с заявленной скоростью в 33,6 Кбит/с позволяет работать со скоростью 28,8 Кбит/с, в лучшем случае 31,2 Кбит/с). Непрофессиональные пользователи сети Интернет могут использовать и аналоговые модемы, но рано или поздно любой из них сталкивается с проблемами, связанными с низким качеством соединения и перегрузками телефонной сети общего пользования. Эта сеть, в своем существующем на данный момент виде, совершенно не предназначена для того, чтобы передавать трафик сети Интернет. Более высокоскоростной альтернативой аналоговым модемам служит ISDN (рисунок 7). ISDN (не совсем по-русски называемая цифровой сетью связи с интеграцией служб) представляет собой цифровую технологию, позволяющую передавать данные со скоростью 144 Кбит/с. Для этого используется схема кодирования 2В1Q. Скорость передачи данных 144 Кбит/с складывается из двух каналов В по 64 Кбит/с каждый, используемых для передачи голоса и данных, и одного служебного канала D 16 Кбит/с для передачи управляющих сигналов. Каналы В могут использоваться как два отдельных голосовых канала, два канала передачи данных со скоростью 64 Кбит/с, как два отдельных канала передачи голоса и данных, а также совместно для передачи данных со скоростью 128 Кбит/с. 

     Рисунок 3 - Использование технологии ISDN 

     Технологии xDSL позволяют значительно увеличить  скорость передачи данных по медным парам  телефонных проводов, при этом не требуя глобальной модернизации абонентской  кабельной сети. Именно возможность  преобразования существующих телефонных линий, при условии проведения определенного объема подготовительных технических мероприятий, в высокоскоростные каналы передачи данных и является основным преимуществом технологий xDSL.Данные технологии позволяют значительно расширить полосу пропускания медных абонентских телефонных линий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ. 

     Помимо  локальных сетей существует еще  один не менее популярный вид технических  средств дистанционной передачи данных – модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) — это устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи. Модемы бывают самые разные, но в первую очередь их можно разделить на: аналоговые и цифровые.

     Аналоговые  – были наиболее распространенными модемами в конце прошлого века, распространены и сейчас, но уже не так. Первоначально аналоговый модем был предназначен для выполнения следующих функций:

     □ при передаче для преобразования широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы;

     □ при приеме для фильтрации принятого сигнала от помех и детектирования, то есть обратного преобразования узкополосного аналогового сигнала в цифровой код.

     Преобразование, выполняемое при передаче данных, обычно связано с их модуляцией.

     Модуляция — это изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала).

     Демодуляция — это обратное преобразование модулированного сигнала (возможно, искаженного помехами при прохождении в канале связи) в модулирующий сигнал.

     В современных модемах встречаются  чаще всего три вида модуляции:

     □частотная — FSK (Frequence Shift Keying);

     □фазовая — PSK (Phase Shift Keying);

     □квадратурная амплитудная — QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

     При частотной модуляции в соответствии с текущими значениями модулирующего  сигнала (передаваемых данных) изменяется частота физического сигнала (обычно синусоидального) при неизменной его  амплитуде. В простейшем случае значениям первого и нулевого битов данных соответствуют два значения частот, например 980 Гц и 1180 Гц, как было принято в одном из первых протоколов V.21 передачи данных. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, так как при передаче искажается обычно лишь амплитуда сигнала.

     При фазовой модуляции модулируемым параметром является фаза сигнала при  неизменных частоте и амплитуде; помехоустойчивость фазомодулированного  сигнала также высокая.

     При чистой амплитудной модуляции сигнала  его защищенность от помех крайне низкая, поэтому применяют более помехоустойчивую, но и более сложную квадратурную амплитудную модуляцию, при которой в такт передаваемым данным изменяются одновременно и фаза, и амплитуда сигнала.

     Многие  модемы, кроме обеспечения процедур передачи информации, выполняют и ряд других весьма полезных в системах телекоммуникаций функций, таких как:

     □ «оцифровка» голоса и обратная операция восстановления оцифрованного голоса (voice-модемы);

     □ прием и передача факсимильных сообщений (факс-модемы);

     □ автоматическое определение номера вызывающего абонента (АОН);

     □ функции автоответчика и электронного секретаря и т. д.

     Поэтому современный модем кроме устройств  модуляции и демодуляции (а иногда и вместо них) содержит специализированный микропроцессор, управляющий работой  модема, оперативную и постоянную память, элементы звуковой и световой сигнализации о режимах работы модема и характеристиках канала связи. Постоянная память используется для сохранения конфигурации модема при выключении питания и часто может перепрограммироваться.

     Современные модемы бывают двух классов.

     Class 1 предполагает выполнение основной работы по приему и передаче сообщений компьютером с программой поддержки факсимильной связи. Модемы этого класса часто называются программными (software) модемами. Программные модемы бывают на шине PCI, а поскольку они работают только под управлением Windows, их называют также Win-модемами. В программных модемах часть их функций реализована не в виде микросхем, а заменена программой, которая выполняется центральным процессором ПК. Такая замена существенно удешевляет модем, но обусловливает некоторую дополнительную нагрузку на сам компьютер. Правда, при наличии процессора Pentium II и ОЗУ 32 Мбайт эта нагрузка практически незаметна. По некоторым (непроверенным) сведениям Win-модемы хуже работают на плохих телефонных линиях: возможностей настройки у них меньше, чем у аппаратных модемов, и чаще происходит обрыв связи.

     Class 2 реализует все процедуры передачи и приема факсов средствами самого модема; естественно, модемы второго класса несколько дороже, но они более эффективны, особенно при работе в многозадачных операционных системах. Такие модемы часто называются аппаратными (hardware) модемами. Аппаратные модемы бывают на шине ISA и на шине PCI. PCI-модемы ввиду отсутствия логического СОМ-порта работают хорошо только под Windows, а для работы в DOS, Linux и т. д. требуют специальные драйверы. ISA-модемы, еще недавно доминировавшие на рынке, сдают свои позиции ввиду отсутствия шины ISA на последних моделях материнских плат. Достоинство hard-модемов в том, что они просты в настройке, не занимают внутренних ресурсов ПК и хорошо «держат» плохие телефонные линии.

     Существуют  еще два типа современных и дешевых модемов: AMR (Audio and Modem Riser Card) и CNR (Communication and Networking Riser Card) модемы, которые могут работать только с новейшими Intel-чипсетами и с тональными набирателями номера.

     Модемы  различаются также:

     конструкцией  — автономные и встраиваемые в  аппаратуру;

     интерфейсом с каналом связи — контактные и бесконтактные (аудио);

     назначением — для разных каналов связи  и систем, например для систем передачи только данных — модемы, для систем передачи данных и факсов — факс-модемы (правда, сегодня большинство фирм выпускают факс-модемы, а «чистые» модемы, без факсовых функций, практически уже не выпускаются);

     скоростью передачи — существует стандарт скоростей (шкала) передачи данных, соответствующий стандарту протоколов МККТТ для телефонных каналов связи. Он включает следующие скорости (в бит/с): 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12 000, 14 400, 16 800, 19 200, 28 800, 33 600, 56 000. Сейчас в продаже в основном модемы со скоростью 56000 бит/с.

     Ранее модемы выпускались каждый для определенной скорости работы; современные модемы более универсальны: некоторые из них (например, МТ1932, МТ2834 и т. д.) могут  работать как с коммутируемыми, так  и с некоммутируемыми каналами связи, поддерживают почти всю шкалу названных скоростей, имеют режимы модема и факс-модема. При плохих условиях работы модемы сами понижают свою скорость до достижения приемлемого уровня искажений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

Система передачи данных – система, предназначенная для передачи информации как внутри различных систем инфраструктуры организации, так и между ними, а также с внешними системами. В работе представлена классификация систем передачи данных. Системы передачи данных могут быть проводными, что означает соединение компьютеров с помощью кабелей, или беспроводными, в которых подключения выполняются посредством радиоволн, по воздуху. Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях. Это спутниковые системы, наземные СВЧ-системы и системы персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей. Проводные системы передачи данных можно разделить на системы, использующие витую пару и телефонные провода, и системы, использующие оптико-волоконные кабели, - к этой категории также следует отнести системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели. Беспроводное соединение позволяет работать на компьютерах в любом месте дома без использования кабелей. Однако за свободу и мобильность беспроводной сети приходится платить: проводные сети работают немного быстрее. Тем не менее, большинству пользователей достаточно скорости беспроводной сети.