Телекоммуникации. 2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

XXI век без преувеличения можно  назвать веком информационных  технологий. Понятие информационные  технологии включает в себя  множество аспектов. Одной из  важнейших частей данного направления  является непосредственно передача  информации посредством информационных сетей.

Технологии телекоммуникаций - это принципы организации современных аналоговых и цифровых систем и сетей связи, включая компьютерные и INTERNET-сети.

Средства телекоммуникаций - это совокупность технических устройств, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих передавать и принимать речь, информационные данные, мультимедийную информацию при помощи электрических и электромагнитных колебаний по кабельным, волоконно-оптическим и радиотехническим каналам в различных диапазонах волн. Это устройства преобразования информации, ее кодирования и декодирования, модуляции и демодуляции, это современные компьютерные технологии обработки.

ГЛАВА 1. Телекоммуникации

Телекоммуникации представляют собой любой вид связи при помощи специального электронного оборудования. Таким оборудованием могут быть не только телефоны, но и спутники, оптоволоконные кабели, телефоны.

Принцип телекоммуникаций состоит в том, чтобы обеспечить связь между двумя или больше абонентами с помощью кабелей и коммутационных средств.

Работа современных телекоммуникационных систем обеспечивается соединительными и автоматическими коммутаторными цепями. Соединение производится при помощи радио- и микро частотных волн. Они дополняются проводами и кабелями.

Телекоммуникации у нас ассоциируются, прежде всего, с телефоном, телевидением и Интернет. Доходность телекоммуникационного бизнеса, кстати, находится в обратном порядке: Интернет – наиболее прибыльная отрасль. Не стоит забывать и о телеграфе, который постепенно, правда, становится менее популярным.

Если говорить о времени существования сигнала, предоставляемого средствами телекоммуникации, то они бывают коммутируемые (временные) и некоммутируемые (еще их называют выделенными).

Необходимость обмениваться информацией на расстоянии существует издавна. Для этого придумано множество разных средств: почта и телеграф, телефон и радио... Теперь к ним добавилось еще одно средство -компьютерные телекоммуникации.

Для связи компьютеров между собой они объединяются в вычислительные сети. В сети может быть всего несколько ЭВМ, находящихся в одном помещении, офисе или здании. Тогда эта сеть называется локальной(ЛВС). Она может существовать сама по себе, а может и объединяться с другими. Есть сети, охватывающие город или целый регион. Существуют и всемирные – глобальные сети.

Большинство сетей строится с использованием выделенных серверов - специальных мощных компьютеров, предоставляющих услуги другим компьютерам: доступ к информации на своих дисках, пересылку данных, возможность использования тех или иных периферийных устройств (например, принтера) и т. д. Иногда в качестве сервера используют просто достаточно мощный персональный компьютер, но чаще это - специально разработанная машина, рассчитанная на непрерывную работу в течении многих месяцев, с устройствами дисковой памяти повышенной надежности, резервированием блоков, а зачастую и возможностью замены неисправного блока без выключения сервера. Компьютеры, пользующиеся услугами сервера, обычно называют клиентами.

Небольшие локальные сети нередко строятся так, что каждый компьютер может предоставить свои ресурсы остальным. Такие сети называются одноранговыми.

Для передачи данных в локальных сетях используются специальные линии связи, чаще всего - кабельные, а в последнее время и оптоволоконные. При связи на больших расстояниях прокладка таких линий имеет смысл, если необходимы высокая скорость передачи и повышенная надежность. В большинстве же случаев выгоднее воспользоваться уже существующими линиями общего назначения, например, телефонными. Однако при этом возникает одна техническая проблема: телефонные линии предназначены для передачи звукового - непрерывно изменяющегося сигнала (такие сигналы называют аналоговыми). А компьютер передает сигнал, изменяющийся скачкообразно (дискретный). Поэтому возникает необходимость сначала преобразовать дискретный сигнал в аналоговый, а после передачи выполнить обратное преобразование. Эту задачу решает особое устройство - модем (модулятор-демодулятор). Модем может быть внешним, подключающимся к одному из последовательных портов компьютера, и внутренним - устанавливающимся внутрь системного блока.

Пожалуй, наиболее важной для пользователя характеристикой модема является скорость, с которой передается информация. Она измеряется в битах в секунду (бит/с). Первые модемы передавали данные со скоростью до 300 бит/с, скорость же современных достигает 28800 бит/с и даже больше.

ГЛАВА 2. Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей.

Ярко выраженная в последнее время тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов.

К телекоммуникационным сетям в настоящее время можно отнести:

• телефонные сети;
• радиосеть;
• телевизионные сети;
• компьютерные сети.

Во всех этих сетях предоставляемым клиентам ресурсом является информация.

Табл. 2.1. Сравнение телекоммуникационных сетей

Таблица характеризует изначальное распределение вида услуг и формы представления информации в сетях разного типа.

Телефонные сети оказывают интерактивные услуги (interactive services), так как два абонента, участвующие в разговоре (или несколько абонентов, если это конференция), попеременно проявляют активность.

Радиосети и телевизионные сети оказывают широковещательные услуги (broadcast services), при этом информация распространяется только в одну сторону - из сети к абонентам, по схеме "один ко многим" (point-to-multipoint).

Сегодня по многим направлениям идет конвергенция разных видов телекоммуникационных сетей.

Общая структура телекоммуникационной сети.

Несмотря на то, что различия между компьютерными, телефонными, телевизионными и первичными сетями, безусловно, существенны, все эти сети на достаточно высоком уровне абстракции имеют сходные структуры.

Рис. 2.1. Структура телекоммуникационной сети

Телекоммуникационная сеть (pис. 2.1) в общем случае включает следующие компоненты:

• сеть доступа (access network) - предназначена для концентрации информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети;
• магистраль (backbone или core network) - объединяет отдельные сети доступа, обеспечивая транзит трафика между ними по высокоскоростным каналам;
• информационные центры или центры управления сервисами (data centers или services control point) - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей.

И сеть доступа, и магистральная сеть строятся на базе коммутаторов. Каждый коммутатор оснащен некоторым количеством портов, которые соединяются с портами других коммутаторов каналами связи.

Сеть доступа

Сеть доступа представляет собой нижний уровень иерархии телекоммуникационной сети.

К этой сети подключаются конечные (терминальные) узлы - оборудование, установленное у пользователей (абонентов, клиентов) сети. В случае компьютерной сети конечными узлами являются компьютеры, телефонной - телефонные аппараты, а телевизионной или радиосети - соответствующие теле- и радиоприемники.

Основное назначение сети доступа - концентрация информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети.

Сеть доступа , как и телекоммуникационная сеть в целом, может состоять из нескольких уровней (на рисунке показано два). Коммутаторы, установленные в узлах нижнего уровня, мультиплексируют информацию, поступающую по многочисленным абонентским каналам (называемым часто абонентскими окончаниями, local loop) и передают ее коммутаторам верхнего уровня, чтобы те в свою очередь передали ее коммутаторам магистрали. Количество уровней сети доступа зависит от ее размера; небольшая сеть доступа может состоять из одного уровня, а крупная - из двух-трех. Следующие уровни осуществляют дальнейшую концентрацию трафика, собирая его и мультиплексируя в более скоростные каналы.

Магистральная сеть

Магистральная сеть объединяет отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам. Коммутаторы магистрали могут оперировать не только информационными соединениями между отдельными пользователями, но и агрегированными информационными потоками, переносящими данные большого количества пользовательских соединений. В результате информация с помощью магистрали попадает в сеть доступа получателей, демультиплексируется там и коммутируется таким образом, что на входной порт оборудования пользователя поступает только та информация, которая ему адресована.

В том случае, когда абонент-получатель подключен к тому же коммутатору доступа, что и абонент-отправитель (непосредственно или через подчиненные по иерархии связей коммутаторы), последний выполняет необходимую операцию коммутации самостоятельно.

Информационные центры

Информационные центры/центры управления сервисами - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей. В таких центрах может храниться информация двух типов:

• пользовательская информация, то есть те данные, которые непосредственно интересуют пользователей сети;
• вспомогательная служебная информация, позволяющая предоставлять пользователям некоторые услуги.

Примером информационных ресурсов первого типа могут служить Web-порталы, на которых расположена разнообразная справочная информация и новости, информация электронных магазинов и т.п. В телефонных сетях роль таких центров играют службы экстренного вызова (например, милиции, скорой помощи) и справочные службы различных организаций и предприятий - вокзалов, аэропортов, магазинов и т.п. В телевизионных сетях такими центрами являются телестудии, поставляющие "живую" картинку или же воспроизводящие ранее записанные сюжеты или фильмы. К ресурсам второго типа относятся, например, различные системы аутентификации и авторизации пользователей, с помощью которых организация, владеющая сетью, проверяет права пользователей на получение тех или иных услуг; системы биллинга, которые в коммерческих сетях подсчитывают плату за предоставленные услуги; базы данных учетной информации пользователей, хранящие имена и пароли, а также перечни услуг, на которые подписан каждый пользователь. В телефонных сетях существуют центры управления сервисами (Services Control Point, SCP), где установлены компьютеры, на которых хранятся программы нестандартной обработки телефонных вызовов пользователей, например вызовов бесплатных справочных служб коммерческих предприятий (так называемые службы 800) или вызовов при проведении телеголосования. Еще одним из распространенных видов вспомогательного информационного центра является централизованная система управления сетью, которая представляет собой программное обеспечение, работающее на одном или нескольких компьютерах.

Естественно, у сетей каждого типа имеется много особенностей, тем не менее, их структура в целом соответствует описанной выше. В то же время, в зависимости от назначения и размера сети, некоторые составляющие обобщенной структуры могут в ней отсутствовать или же иметь несущественное значение. Например, в небольшой локальной компьютерной сети нет ярко выраженных сетей доступа и магистрали - они сливаются в общую достаточно простую структуру. В корпоративной сети, как правило, система биллинга отсутствует, так как услуги сотрудникам предприятия оказываются не на коммерческой основе. В некоторых телефонных сетях могут отсутствовать информационные центры, а в телевизионных сеть доступа приобретает вид распределительной сети, так как информация в ней распространяется только в одном направлении - из сети к абонентам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Независимо от того, какие технологии будут применяться в локальных и глобальных сетях через 5 – 10 лет, данные будут передаваться на основе метода коммутации пакетов, которые могут называться и иначе – кадрами, ячейками или как-нибудь еще, но суть метода от этого не изменится. Коммуникационные протоколы будут образовывать иерархический стек, а надежность передачи данных обеспечивается за счет повторной передачи кадров, ошибки в которых будут обнаруживаться на основе методов физического и логического кодирования.

Разрабатываются новые типы цифровых модемов для работы в локальных сетях через систему электропитания компьютеров, что существенно снизит затраты на развитие сетей.

Перспективная проблема заключается в том, что человеческая речь обладает большой избыточностью, доходящей до 70… 80 %. Это следствие несовершенного владения технологией речи, как устной, так и письменной, приводящего к непроизводительной загрузке каналов. Компьютерное редактирование позволяет сократить избыточность до 10… 15 % без снижения информативности, что установлено посредством анализа телекоммуникационных каналов.

Развитию телекоммуникации сопутствует создание противодействующих средств подслушиванию, помехам, вирусному заражению, порождаемым социальными конфликтами.

Обеспечение конфиденциальности, беспомеховой и «здоровой» телекоммуникации – важная и пока не решенная проблема.

Методология математического моделирования и математического эксперимента для исследования телекоммуникации как социально-технической системы - один из первых шагов.

Возможно, новые прагматические подходы будут состоять в симбиозе человеческого разума и вычислительной техники. Телекоммуникационные системы создают основу для такого симбиоза.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. http://shcatia.narod.ru/

2.http://www.telecomstroy.com/sin37.html

3.http://wiki.auditory.ru

4. Закер К. Компьютерные  сети. Модернизация и поиск неисправностей: Пер. с англ. – СПб: БХВ, 2002. – 1008с.

5. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 2001. – 672с.

6. Таненбаум Э. Компьютерные  сети. – СПб.: Питер , 2002. – 848с.

Приложение 1.