Виды связи. Режимы работы сетей передачи сообщений

Министерство образования Российской Федерации

 Челябинский государственный  университет

Институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования

 

 

 

 

 

 

Р Е Ф Е Р А Т

 

по курсу «Информатика»

на тему:

 

«Виды связи.

Режимы работы сетей передачи сообщений.»

 

 

 

                                                              Вариант №   18    

 

                      Выполнил

                                                          

   

                                               Принял: 

 

 

 

 

Катав - Ивановск

 

2010

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Общество конца ХХ века часто называют информационным, а изменения в нем - информационной революцией. Благодаря стремительному развитию компьютерных технологий становится реальностью то, что казалось невероятным несколько лет назад - люди разных стран имеют доступ к самой разнообразной информации в любой точке планеты, обмениваются информацией друг с другом и даже общаются в режиме реального времени. Создается впечатление, что законом жизни в наше время становится утверждение Н. Винера: "Действительно жить - это значит жить, располагая правильной информацией". Но для этого необходимо знать правила навигации по огромному океану доступной информации и обладать определенными  навыками для отбора нужных данных. Уровень информационных понятий современного человека определяется многими критериями: его умением формулировать свою потребность в информации, знанием общедоступных источников информации и умением пользоваться ими, умением эффективно искать, оценивать, использовать информацию и создавать качественно новую.

Наряду с понятиями о веществе и энергии, понятие информации также является одним из трёх "китов", на которых строится современная цивилизация. Понятие «информация» предполагает наличие источника информации, линий связи, приёмника информации и так далее. Хотя условно информацией можно считать следующие: информация - это отображение предметов и явлений материального мира с помощью символов и сигналов.

Теперь можно ответить на вопрос, что изучает информатика?

Информатика - это наука, которая изучает законы, методы и способы накопления, хранения, обработки и передачи информации с помощью компьютеров и других технических средств.

Современная актуальность информатики непосредственно связана с развитием средств вычислительной техники, телекоммуникаций и различного  вида  связи.

Предметная область науки “информатика” - информационные процессы и системы, модели, языки их описания, технологии их актуализации,  направленные как на получение знаний (это - внутренняя сущность информатики), так и на применение знаний, принятие на их основе  решений  в  различных предметных областях (это - внешняя сущность информатики). 

Информатика возникла как чрезвычайно широкое научно - техническое направление на стыке многих отраслей знания и занялась изучением систем любой природы, способных  воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать ее для управления и регулирования. До нее не было четкого понятия о существовании общих закономерностей в процессах управления и обмена информацией, когда дело касается весьма разнородных объектов - живой и неживой природы, технических устройств, общества. Ее положения широко используются в теории следящих систем, оптимального управления, самонастраивающихся систем.

Использование более полных, точных и адекватных методов и методологии позволяет фундаментальной науке и образовательной дисциплине “информатика”:

• придерживаться более точных и строгих (формализованных)   правил исследования информационных процессов и систем, что позволяет выявить общее, инвариантное  в этих  процессах и системах, прогнозировать и повышать надежность принимаемых решений;
• формулировать более точные и строгие (формализованные) законы эволюции информационных процессов и систем, что позволяет изучать и актуализировать общее, инвариантное в этих процессах и системах, прогнозировать и повышать надежность принимаемых решений;
• переосмысливать и   перестраивать ранее сформулированные правила и   законы  и определять (расширять) границы  применимости знаний и строить технологии применения этих знаний.

С  целью  логического  изложения  темы выбрана  следующая  структура  реферата. Реферат  состоит  из  двух  крупных  разделов  -  глав. В  конце  реферата  сформулировано  заключение  по  данной  теме.

2. Виды  связи.

1. Информация.

Термин телекоммуникация состоит из двух слов «теле» (в переводе с греческого означает - «далеко») и «коммуникация» (в переводе с латыни - «сообщение, связь») и означает «связь, сообщение информации на расстоянии». Информация - не только сведения о свойствах объектов и процессов, но и обмен этими сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире, передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму. Под информацией нужно понимать не сами объекты и процессы, или их свойства, а представляющие характеристики предметов и процессов, их отражение или отображение в виде чисел, формул, описаний, чертежей, символов, образов и других абстрактных характеристик.

Информационная наука находит применение в самых разнообразных областях. В связи с этим нет всеобщего для всех наук классического определения понятия “информация”. В каждом направлении используют определение ее отдельных составляющих, наиболее важных для данной науки. Для теории систем информация выступает как мера организации системы. Для теории познания важно, что информация изменяет наши знания. Под информацией понимают не все получаемые сведения, а только те, которые еще не известны и являются новыми для получателя. Общая схема передачи информации включает в себя отправителя информации (источник), канал передачи информации и получателя информации (приемник) рисунке 1.

 

Когда говорят о передаче информации, то имеют в виду только форму сообщения, в которую облечена информация, способ преобразования его сигнал и передачу.

1. Общая схема передачи информации.

 

2. Информационно - вычислительная  сеть.

Сети играют огромную роль в мире коммуникации. Вы можете легко понять основные концепции коммуникаций, поскольку постоянно обмениваетесь мыслями, идеями и различной информацией, хотя и не думаете об этом процессе. Если вы хотите поговорить с человеком, сидящим за соседним рабочим столом, вы можете сделать это непосредственно, без каких-либо коммуникационных средств. Если вы хотите поговорить с кем-нибудь, кто находится далеко от вас, вы используете телефон. Все это происходит настолько естественно, что вы даже не думаете о постепенно растущей сложности процесса общения. То же самое справедливо и по отношению к сетям.

На сегодня уже выпущено просто невероятное количество книг, посвященных Internet и другим разновидностям сетей. Зачем необходимо столько книг? Это связано с тем, что сети - это очень мощный инструмент, позволяющий расширить возможности вашего общения. Кроме того, современный уровень развития технологий позволяет любому воспользоваться преимуществами сетей, независимо от того, работаете ли вы дома, в небольшой фирме или огромной международной корпорации.

Сеть - это два или больше компьютеров, объединенных с помощью специальных устройств и использующих различные протоколы и приложения для взаимодействия между собой. Так как компьютеры взаимодействуют, они могут и совместно использовать информацию. Когда вы подключаете к сети такие устройства, как принтеры или серверы, вы можете предоставлять другие типы ресурсов и служб, недоступные в случае использования всего одного компьютера.

Компьютерные сети появились еще в те времена, когда на земле правили большие компьютеры, которые назывались мэйнфреймами, и управляли работой своих подчиненных, терминалов. Сети в те времена были очень специфичными - предназначенными для работы только под управлением определенной операционной системы - и практически вся вычислительная мощь была сосредоточена во мэйнфреймах. После компьютерной революции победила базирующаяся на открытых стандартах модель вычислений, а на столе каждого пользователя появился достаточно мощный компьютер. В последние годы начинается некоторое возращение к модели централизованных вычислений и использованию сетевых компьютеров с ограниченными возможностями, поскольку обеспечение всех пользователей мощными компьютерами превращается в достаточно дорогую затею.

На рисунке 2 показана блок-схема сети, состоящая из нескольких компьютеров и различных доступных ресурсов. Вы помните, что основным принципом работы сети является взаимодействие. Компьютеры в этой сети могут и умеют взаимодействовать и совместно использовать определенные ресурсы. По мере добавления новых компьютеров и других устройств ваши возможности совместного использования информации и ресурсов будут значительно возрастать. А если вы объедините свою сеть с другими компьютерными сетями, ваши возможности еще возрастут.

 

2. Блок - схема сети.

 

Все компьютерные сети обладают общими чертами, которые позволяют взаимодействовать им и различным подключенным к ним устройствам.

1. Передающая среда, используемая для передачи данных;
2. Предоставление к этой среде доступа всем устройствам,

                      подключенных к сети;

3. Коммуникационное программное обеспечение.

Поскольку разговор по телефону знаком всем нам, я использовал эту аналогию на рисунке 3, чтобы показать важные компоненты сети в действии.

 

 

3. Все эти компоненты необходимы для функционирования сети.

Телефонные линии, показанные в центре рисунка, объединяют телефонные сети и позволяют вам беседовать с другими людьми по телефону, независимо от того, находятся они в одном городе с вами или на другом краю земного шара. Эти линии могут быть образованы кабелями, радиопередатчиками или спутниковыми каналами либо чем-то еще, способным передавать голосовые сообщения от одного телефонного аппарата к другому. Точно также компьютерным сетям требуется среда: медные провода, оптоволоконные кабели или радиоволны — для передачи данных. Таким образом, передающая среда — это физический канал связи между устройствами, подключенными к сети. Хорош ли телефон без телефонной линии? Нет, он просто бесполезен! Сегодня в качестве передающей среды, используемой при работе сетей, применяются следующие варианты:

1. Коаксиальные кабели;
2. Кабели UTP (Unshielded Twisted Pair — неэкранированная

                    витая пара), которые напоминают обычный телефонный

                    кабель;

3. Оптоволоконные кабели;
4. Радиоволны;
5. Инфракрасная связь.

 При  использовании в качестве передающей  среды телефонной линии вам необходимо устройство, которое подключало бы вас к телефонной линии и позволяло общаться с другим человеком. Другими словами, телефон предоставляет доступ к передающей среде и выполняет передачу и прием голосовых сообщений. Точно также вам необходимо устройство для взаимодействия со средой, на которой базируется ваша компьютерная сеть, способное передавать и принимать данные. Такими устройствами могут быть следующие:

1. Сетевые адаптеры, используемые для подключения                          

                    компьютеров к  локальным сетям LAN;

2. Устройства CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit –             

                    устройство обслуживания канала/устройство обслуживания

                    данных), преобразующие цифровые сигналы компьютера в

                    сигналы цифровой телефонной линии, используемые в          

                    глобальных сетях WAN.

Обращаясь еще раз к рис. 3, мы увидим, что с каждой стороны канала связи находится по одному человеку. Один человек говорит в телефонную трубку, а второй человек его слушает. Чтобы эти люди понимали друг друга, они должны говорить на понятном им обоим языке. Какой смысл звонить человеку, который вас не понимает? То же самое справедливо и по отношению к компьютерным сетям. Как только вы объедините в сеть компьютеры и другие устройства, все они должны понимать друг друга при взаимодействии. За это отвечают протоколы, которые представляют собой согласованные обеими сторонами методы обмена информацией. Протоколы образуют язык, который позволяет компьютеру зашифровывать информацию и передавать ее в том виде, в котором получатель сможет ее получить, расшифровать и понять.

И, наконец, должно быть нечто такое, что обеспечит саму возможность общения. В случае телефонного разговора это будет человеческий мозг. В случае сетей в этом качестве выступает коммуникационное оборудование, которое и является основной причиной того, что вы используете сеть.

3. Виды связи.

Доступ по телефонной  линии  (DIAL-UP).

Самая старая и популярная схема работы с Сетью - через посредство телефонной линии и обычного, аналогового модема. Скорость приема данных в этом случае зависит от нескольких факторов. Это:

• тип модема;
• качество телефонной линии на «последней миле» (от вашей квартиры до телефонного узла АТС);
• тип АТС.

В самом благоприятном случае скорость приема данных составит около 56 кбит/с (около 7 кб/с, 420 кб/мин или 25 Мб/час) - именно такую обеспечивают современные модемы. Скорость передачи информации будет несколько ниже - около 33 кбит/с. Зато этот вид связи  относительно недорог, не требует приобретения дорогостоящей аппаратуры.

Асинхронное подключение через спутник.

Первый спутник связи был запущен в 1958 году в США. Линия связи через спутниковый транслятор обладает большой пропускной способностью, перекрывает огромные расстояния, передает информацию вследствие низкого уровня помех с высокой надежностью. Эти достоинства делают спутниковую связь уникальным и эффективным средством передачи информации. Почти весь трафик спутниковой связи приходится на геостационарные спутники.

Но спутниковая связь весьма дорога, так как необходимо иметь наземные станции, антенны, собственно спутник, кроме того, требуется удерживать спутник точно на орбите, для чего на спутнике необходимо иметь корректирующие двигатели и соответствующие системы управления, работающие по командам с Земли и т.д. В общем балансе связи на спутниковые системы пока приходится примерно 3 % мирового трафика. Но потребности в спутниковых линиях продолжают расти, поскольку при дальности свыше 800 км спутниковые каналы становятся экономически более выгодными по сравнению с другими видами дальней связи.

При этом типе соединения используется два канала связи.  При передаче информации, в том числе команд и запросов на открытие страниц или файлов, пользователь работает через обычный модем в стандартном Dial-Up режиме. А вот для приема информации используется  быстрый спутниковый канал, скорость потока данных в котором превышает модемную в 4 - 8 раз (256—512 кбит/с)! Такая организация доступа весьма рациональна, поскольку при работе в Интернете на компьютер поступает примерно в 10 раз больше данных, чем уходит с него. При этом для  приема больших «кусков» информации вовсе не обязательно «висеть» на телефонной линии - входящий сигнал со спутника доступен вам постоянно!

Сколько стоит это удовольствие? Само по себе пользование спутниковым каналом связи обойдется недорого, Примерно столько же понадобится на оплату услуг Dial-Up канала. А вот комплект аппаратуры, необходимой  для  приема информации со спутника - PCI-карта тюнера (в нашей широко распространены изделия с маркой SkyStar), спутниковая тарелка (90—120 см) с принимающей головкой и прочее стоит дорого.

Еще один, не менее серьезный «минус» спутникового доступа - существенные задержки в прохождении сигнала. На то, чтобы посланный вами  запрос добрался до сервера провайдера, а результаты его обработки -вашего компьютера, уходит порой до десятка секунд. Если 5 - 10 сек пауза при просмотре страниц Интернета - всего лишь маленькое неудобство, то на некоторых интерактивных сервисах Сети эта задержка просто ставит крест.

Однако недостатки спутникового доступа не перекрывают его главного достоинства - относительной доступности вместе с хорошим пакетом дополнительных услуг.

Мобильная связь.

Мобильная связь имеет  свои  особенности:

• крохотный экран телефона просто не приспособлен для просмотра сайтов в их обычном, перегруженном графикой облике.
• Скорость передачи данных по «мобильному» каналу весьма невысока — не более 14,4 кбит/с.

Именно поэтому, для мобильных устройств пришлось разработать специальный протокол WAP, который позволяет выводить на экран только необходимую, текстовую информацию, оптимизированную под размеры телефонного дисплея. Для того чтобы быстро принять информацию по e-mail, узнать текущий курс акций Газпрома на биржах, прогноз погоды в соседнем районе или расписание электричек до Парижа, возможностей WAP вполне достаточно. Ведь не сетевое же телевидение вы хотите смотреть!

Стоит сказать пару слов и о стоимости самой работы в Сети: при мобильном соединении, как и при постоянном подключении по выделенному каналу, берется в расчет не время «на линии», а объем полученных и переданных данных - «трафика».

Постоянное  подключение.

Как было уже сказано, при работе с Dial-Up и частично со спутниковым доступом мы имеем дело с медленной аналоговой связью, зависимой от качества линии. Куда более перспективно выглядит связь цифровая - и именно  она  используется при передаче данных по Сети. Однако организация цифрового канала «последней мили» от провайдера до пользователя дорогостоящая.

Технология ADSL предлагает пользователю неплохой компромисс: хотя для  передачи и приема данных по-прежнему используется телефонная линия, телефон во время этого процесса остается свободным. Существенно  увеличивается и скорость передачи данных: до 8 Мбит/с в режиме приема и  до 1,5 Мбит/с - при передаче информации. А это, напомним, в 3 – 4  раза быстрее спутникового доступа и более чем в 30 раз - модемного! Реальная скорость работы, правда, несколько отличается от заявленных величин - в среднем стабильная работа возможна на 300 - 512 кбит/с, что уже сравнимо  с доступом через спутник.

Оптоволоконная связь.

Благодаря огромной пропускной способности оптический кабель становится незаменимым в информационно-вычислительных сетях, где требуется передавать большие объемы информации с исключительно высокой надежностью, в местных телевизионных сетях и локальных вычислительных сетях. Ожидается, что в скором времени оптический кабель будет дешев в изготовлении и свяжет между собой крупные города, тем более, что техническое производство световодов и соответствующей аппаратуры развивается быстрыми темпами.

Радиосвязь.

 К сожалению, радио как беспроволочный вид  связи не свободно от недостатков. Атмосферные и промышленные помехи, взаимное влияние радиостанций, замирание на коротких волнах, высокая стоимость специальной аппаратуры - все это не позволило использовать радиосвязь в ИВС.

Радиорелейная связь.

 Освоение  диапазона ультракоротких волн  позволило создать радиорелейные  линии. Недостатком радиорелейных  линий связи является необходимость  установки через определенные  промежутки ретрансляционных станций, их обслуживание и т.д.

 

 

 

3. Режимы работы сетей передачи сообщений.

 

Для работы глобальных сетей  (рисунок 4) необходимы технологии, предназначенные для работы на больших расстояниях. Существует три основных типа режимов  работы сетей.

• сети с коммутацией каналов;
• сети с выделенными каналами;
• сети с коммутацией пакетов.
4. Глобальная сеть объединяет компьютерные сети.

1. Сети с коммутацией каналов

В глобальных сетях с коммутацией каналов, в которых используются аналоговые или цифровые телефонные линии, канал устанавливается и поддерживается только на время сеанса связи. Если вы используете модемное соединение, сеанс продолжается до тех пор, пока вы сохраняете связь с каналом. Во время сеанса данные преодолевают путь, который не изменяется на протяжении всего временного интервала, в течение которого вы используете канал. В глобальных сетях с коммутацией каналов передаваемые данные не содержат сведений об адресате (которые определяют, кто именно должен получить данные), так как путь, по которому они передаются, является выделенным каналом связи во время всего сеанса. За обеспечение неизменности канала связи отвечает используемая для его создания технология коммутации каналов. В глобальных сетях с коммутацией каналов за упорядочение пакетов данных и выполнение коррекции ошибок отвечает получающая сторона. Как только сеанс прерывается, канал возвращается в "пул" доступных ресурсов.

В качестве неплохого примера переключения каналов можно привести обычную телефонную линию. Перед тем как вы поднимаете трубку, набираете номер и устанавливаете соединение, канал, которые вы занимаете, просто не использовался. Он не принадлежал вам до установления соединения и не будет вам принадлежать вам после того, как вы положите трубку. Точно также, когда вы инициируете сеанс связи с помощью ISDN-адаптера и подключаетесь к другому компьютеру по сети с коммутацией каналов, вы используете канал, который устанавливается только при создании соединения, после чего прерывается по завершению сеанса связи.

Наиболее распространены соединения, в которых используется коммутация каналов, обычные телефонные соединения со скоростью передачи данных 56 Кбит/с, или ISDN-соединения.

Для того чтобы устанавливать соединения через телефонную линию, вам необходимы модемы на передающем и принимающем узлах сети, и вы ограничены скоростью передачи данных 56 Кбит/с. Когда вы дозваниваетесь и устанавливаете соединение, вы задействуете канал, который остается в вашем распоряжении до завершения сеанса связи. Для установления канала необходимы устройства CSU/DSU, которые дозваниваются и устанавливают соединение. Устройство CSU/DSU преобразует сигналы, используемые в компьютерах и локальных сетях, в цифровые сигналы, совместимые с цифровыми телефонными линиями. Использование ISDN-соединений требует ISDN-адаптера и устройства CSU/DSU на каждом узле вашей сети; при этом достигается скорость передачи данных 64 Кбит/с.

2. Сети с выделенными каналами.

В отличие от сетей с коммутацией каналов, в которых каналы задействуются только при необходимости (хотя путь остается неизменным на протяжении всего сеанса), глобальные сети с выделенными каналами (которые иногда называются каналами "точка - точка") используют каналы, которые выделяются им на постоянной основе, т. е. принадлежат им даже тогда, когда не используются. Это означает, что вы получаете постоянное физическое соединение между двумя точками сети. Преимущество в том, что линия оказывается доступной постоянно, и вам не нужно тратить время на установление соединения.

Чаще всего в качестве выделенных используются обычные аналоговые телефонные линии, которые не позволяют получить высокую скорость передачи данных из-за их качества, линии Т1, которые практически ничем не отличаются от цифровых телефонных линий, и линии ТЗ, которые обеспечивают намного более высокую скорость передачи данных, чем линии Т1. Линии Т1, несмотря на свою дороговизну, достаточно широко используются в современных глобальных сетях, обеспечивая скорость передачи данных до 1,544 Мбит/с. Существуют и дробные варианты линии Т1, в которых используется один или несколько из 24 каналов полной линии Т1. В линиях ТЗ используются волоконно-оптические кабели, а не медные провода, благодаря чему достигается скорость передачи данных до 45 Мбит/с, однако линии ТЗ чрезвычайно дороги.

3. Сети с коммутацией пакетов.

В этих глобальных сетях при установлении соединения вместо коммутируемых или выделенных каналов, для которых характерно наличие четко определенного канала "точка - точка" используется коммутация пакетов. В этом случае данные передаются по различным маршрутам целой паутины соединений, прежде чем они могут достичь точки назначения. При этом пакеты передаются от коммутатора к коммутатору, каждый из которых определяет, по какому пути должен следовать пакет данных в данный момент времени. Когда пакеты достигают точки назначения, порядок их следования восстанавливается для дальнейшей обработки.

Пример сети, в которой используется коммутация пакетов, показан на рисунке 5. Обратите внимание на существование нескольких потенциальных маршрутов от источника к точке назначения. Такие пути никогда не фиксируются. Переключение пакетов осуществляется с помощью протокола Х.25, который использует обычные телефонные линии, или протокола Frame Relay, использующего линии Т1 или ТЗ.

 

 

5. Сеть с коммутацией пакетов в действии.

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

 Итак, связи  информатики  с  жизнью  многообразны.  Часть  их  уже  определилась  и  окрепла,  часть  только  налаживается.  Изучение  информатики  требуются  знания основ  целого  ряда  наук:  математики  физики,  электроники,  электротехники  и  других.

  Информатика, как и математика, является наукой для описания и исследования проблем других наук. Она предоставляет свои общие и/или частные методы исследования другим наукам, помогает прокладывать и усиливать междисциплинарные связи, исследовать проблемы различных наук, цементирует их своими идеями, методами, технологиями и, особенно, своими результатами.

Информатика  дает  человеку  мощные  информационные  фильтры  и   концентраторы  информации.  Постичь  пути  эффективного  использования  богатства  знании  и  опыта,  накопленного  человечеством,  органически  соединить  мощь  современных  электронных  машин  и  силу  человеческого  ума  в  борьбе  за  будущее - вот  конечные  цели  информатики. Нам  предстоит  огромная  работа  по  «расчистке» информационной  среды,  упорядочению  системы  управления  для  того,  чтобы  эффективно  использовать  здесь  средства  информатики,  формированию  новых  моделей  умственного  труда,  организации  быта.

Информатика -  это  прорыв  в  будущее.

 

 

Литература

 

1. Додж М., Стинсон К.  Эффективная работа с Microsoft Excel 2000. – СПб:  Питер, 2001.
2. Ершов А., Кузнецов А., Гольц Я. Основы вычислительной техники. - М.: 1985.
3. Зотов Б.,  Каныгин Ю.  Что такое информатика. – М.: 1999.
4. Курочкин В.М.  Язык  компьютера. - М.: Мир, 2001.
5. Дезмон М.  Windows  2000 Professional. – М.: Компьютерное  издательво «Диалектика», 2001.
6. Экслер А. Самоучитель  работы  на  компьютере. – М.: НТ Пресс,  2007.

 

Москва

2007