Телекоммуникационная система.

Телекоммуникационная система – это совокупность аппаратно и программно совместимого оборудования, соединенного в единую систему с целью передачи данных из одного места в другое. Телекоммуникационная система способна передавать текстовую, графическую, голосовую или видеоинформацию.

Ниже перечислены основные компоненты телекоммуникационной системы:

1. Серверы, хранящие и обрабатывающие информацию.

2. Рабочие станции и пользовательские ПК, служащие для ввода запросов к базам данных, получения и обработки результатов запросов и выполнения других задач конечных пользователей информационных систем.

3. Коммуникационные каналы – линии связи, по которым данные передаются между отправителем и получателем информации. Коммуникационные каналы используют различные типысреды передачи данных: телефонные линии, волоконно-оптический кабель, коаксиальный кабель, беспроводные и другие каналы связи.

4. Активное оборудование – модемы, сетевые адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и проч. Эти устройства необходимы для передачи и приема данных.

5. Сетевое программное обеспечение, управляющее процессом передачи и приема данных и контролирующее работу отдельных частей коммуникационной системы.

Функции телекоммуникационной системы

Чтобы передать информацию из одного пункта и получить ее в другом, телекоммуникационной системе нужно выполнить некоторые операции, которые главным образом скрыты от пользователей. Прежде, чем телекоммуникационная система передаст информацию, ей необходимо установить соединение между передающей (sender) и принимающей (receiver) сторонами, рассчитать оптимальный маршрут передачи данных, выполнить первичную обработку передаваемой информации (например, необходимо проверить, что ваше сообщение передается именно тому, кому вы его отослали) и преобразовать скорость передачи компьютера в скорость, поддерживаемую линией связи. Наконец, телекоммуникационная система управляет потоком передаваемой информации (трафиком).

Виды аналоговой модуляции.

§ Амплитудная модуляция (АМ) - вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда.

§ Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (SSB - однополосная АМ)

§ Балансная амплитудная модуляция (БАМ) - АМ с подавлением несущей

§ Квадратурная модуляция (QAM)

§ Угловая модуляция - вид модуляции, при котором передаваемый сигнал изменяет либо частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию. Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла.

§ Частотная модуляция (ЧМ) - вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания.

§ Линейная частотная модуляция (ЛЧМ)

§ Фазовая модуляция (ФМ) - один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом.

§ Сигнально-кодовая модуляция (СКМ), в англоязычном варианте Signal Code Modulation (SCM)

§ Сигма-дельта модуляция (∑Δ)

Линии связи и физическая среда передачи данных.

Каналы связи (communications channels) – это линии связи, по которым одно сетевое устройство передает данные другому. Канал связи может использовать различные виды среды передачи данных: витую пару, коаксиальный кабель, волоконную оптику, радио- и инфракрасные волны, спутниковые линии связи. Каждый из типов каналов связи имеет свои преимущества и недостатки. Обычно высокоскоростные каналы боле дороги, зато по ним можно быстро передавать большие объемы данных (что снижает значение показателя цена/бит).

Проводные и беспроводные линии связи.

Кабельные линии связи.

Кабельные линии связи изначально использовались для организации компьютерных сетей. Исторически первыми были компьютерные сети на основе обычного кабеля – невитой пары. Затем стали использоваться витые пары, которые постепенно вытеснялись коаксиальными кабелями. Однако с улучшением характеристик витых пар начался обратный процесс – замена сетей на основе коаксиального кабеля сетями на основе витых пар. В последнее время все шире используются оптоволоконные кабели.

Невитая пара

Невитая пара – наиболее простая среда передачи данных. Представляет собой пару параллельных медных проводов, разделенных диэлектрической оболочкой (обычный старый телефонный провод)

Витая пара

Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвит вокруг другого. Вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния между соседними витыми парами. Кабель с витой парой бывает экранированный (shielded twisted pair, STP) и неэкранированный (unshielded twisted pair, UTP). Экранированный кабель, помимо проводников, включает дополнительные экраны для каждой пары проводников (медная оплетка или фольга), ослабляющие их взаимное влияние и влияние внешних электрических полей.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель широко использовался в первых стандартах ЛВС. Существует две его разновидности – толстый и тонкий. Центральный медный проводник коаксиального кабеля окружен изолирующим слоем, снаружи которого находится экран, представляющий собой стальную или медную оплетку. Весь кабель помещен во внешнюю оболочку из изоляционного материала.

Оптоволоконный кабель

Волоконно-оптические кабели предназначены для передачи больших объемов данных на высоких скоростях на большие расстояния. Данные передаются по кабелю с помощью лазерного или светодиодного передатчика, который посылает однонаправленные световые импульсы через центральное стеклянное волокно. Сигнал принимается на другом конце фотодиодным приемником, преобразующим световые импульсы в электрический сигнал.

Каждый оптоволоконный проводник передает сигналы только в одном направлении. Поэтому в компьютерных сетях для организации обмена данными в обоих направлениях необходимо использовать два независимо подключенных оптоволоконных кабеля с отдельными коннекторами.

Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, выполненного из прозрачного оптоволокна, который окружен отражающим стекловолокном. Стекловолокно с сердечником покрыто защитным пластиком. Кроме того, в центре кабеля размещен стальной трос, который используется при прокладке линий связи. Сердечник оптоволоконного одноканального кабеля имеет толщину от 8 до 10 мкм, а в многоканальном – около 50 мкм.

Скорость передачи данных для оптоволоконного кабеля – от 100 Мбит/с до 2Гбит/с, а данные могут быть переданы без искажений на расстояние до двух километров. Оптоволоконный кабель обладает очень высокой помехозащищенностью. К тому же он невосприимчив к прослушиванию, что делает его особенно привлекательным для создания защищенных сетей. Недостатком является высокая стоимость, а также сложность в прокладке и установке. Он требует специальных соединителей и очень тщательного подключения к узлу сети.

В настоящее время оптоволоконные кабели используются в основном для территориально-распределенных сетей.

Беспроводные линии связи.

В качестве передающей среды могут использоваться:

· Радиоканалы. Недостатком является то, что радиоволны частично поглощаются атмосферой, особенно при высокой влажности. Эти каналы сильно подвержены влиянию помех, в том числе грозовых разрядов и солнечного излучения.

· Спутниковые каналы. Частоты от 4 до 20 ГГц. Обеспечивается скорость передачи данных около 50 Мбит/с.

В качестве передающей среды, как и в случае радиоканалов, используются радиоволны. Но сигнал передается не от одной наземной антенны к другой, а на спутник, и с него – на наземную антенну. Спутник должен находиться “в поле зрения антенны”. Используются либо геостационарные спутники, либо низколетящие спутники с сильно вытянутыми орбитами.

 Геостационарные находятся над экватором на высоте 36 тыс.км. Период обращения 24 часа, то есть спутник находится постоянно над одной и той же земной поверхности. Для обеспечения связи между любыми двумя точками достаточно 3-4 спутников. Недостатки: неудобно использовать в высоких широтах; не хватает места в космосе, так как спутники, обеспечивающие связь на одной частоте, должны быть разнесены не менее чем на 2 градуса.

 Низколетящие спутники находятся на высоте около 1,5 тыс.км., период обращения 1-2 часа. В течение суток спутник проходит практически над всеми точками земной поверхности. Спутники работают в режиме “запомнить и передать”, т.е. принятая информация передается либо на земную антенну в тот момент, когда она находится “в поле зрения спутника”, либо на другой спутник.

Беспроводная передача данных (беспроводная связь) - связь, которая осуществляется в обход проводов или других физических сред передачи. К примеру, беспроводной протокол передачи данных Bluetooth работает «по воздуху» на небольшом расстоянии; на замену ему может прийти NFC. Wi-Fi - еще один способ передачи данных (интернет) по воздуху. Сотовая связь также относится к беспроводной. Хотя протоколы беспроводной связи улучшаются год от года, по своим основным показателям и скорости передачи они пока не обходят проводную связь. Хотя большие надежды на этом поле показывает сеть LTE и ее новейшие итерации.

В это трудно поверить, но два совершенно разных вида живых существ, рыбы и пчелы, научились общаться между собой. Конечно, это слишком громко сказано, но они действительно могут обмениваться друг с другом информацией о своих действиях. Это стало возможно благодаря роботам-переводчикам, которые внедрены в каждую из двух групп - они анализируют действия окружающих созданий, делятся этой информацией друг с другом, и заставляют стаю повторять свои действия.

Многие только начали привыкать к скоростям 4G , как в СМИ пошли разговоры о более скоростной технологии мобильной связи. Речь идет – 5G. Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) рассказал, каких скоростей стоит ждать от пятого поколения связи, которая будет развернута в 2020 году. Похоже, уже через несколько лет сегодняшние мобильные сети будут выглядеть как старый аналоговый модем.

Проводная и беспроводная связь

Передача информации между компьютерами существует с самого момента возникновения ЭВМ. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.

Под компьютерной сетью понимают комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для обмена информацией и доступа пользователей к единым ресурсам сети.

Основное назначение компьютерных сетей - обеспечить совместный доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и ресурсам (жесткие диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы, выход в глобальную сеть и т.д.).

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию.

Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, промышленные роботы, станки с ЧПУ (станки с числовым программным управлением) и т.д. Любой абонент сети подключён к станции.

Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации.

Для организации взаимодействия абонентов и станции необходима физическая передающая среда.

Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.

Одной из основных характеристик линий или каналов связи является скорость передачи данных (пропускная способность).

Скорость передачи данных - количество бит информации, передаваемой за единицу времени.

Обычно скорость передачи данных измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с.

Соотношения между единицами измерения:

1 Кбит/с =1024 бит/с;

1 Мбит/с =1024 Кбит/с;

1 Гбит/с =1024 Мбит/с.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть.

Таким образом, компьютерная сеть – это совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

Для соединения пользователей в единую локальную сеть необходимо определиться, какое оборудование стоит использовать. Сегодня существует две альтернативные технологии – проводная и беспроводная. Какую же технологию выбрать для своей локальной сети?

Проводная технология предусматривает наличие между пользователями стационарного физического соединения. Это может быть коаксиальный кабель, витая пара или соединение с использованием оптического волокна. Соединение является высоконадежным и одновременно несколько громоздким. При проектировании таких сетей обязательно проектируют и устанавливают кабель каналы, рассчитывают, как будет проходить линия связи в помещении. Наличие большого количества пользователей в помещении приводит к необходимости монтажа фальшь панелей на полу и прокладки кабелей под полом. Это решение отличается некоторой степенью стабильности и подходит для длительного срока эксплуатации помещения. Следует отметить, что такое решение может лежать в рамках единой офисной сети, что стоит достаточно дорого.

Беспроводные технологии позволяют создавать локальные сети, не зависящие от расположения внутри одного помещения коммутируемых устройств. Беспроводную локальную сеть, как и проводную, с внешней сетью соединяет коммутатор ethernet. Это стационарное устройство подключается к беспроводным точкам доступа.

Организовать же беспроводную точку доступа помогает маршрутизатор с функцией WiFi доступа или непосредственно сама точка доступа. Эта технология может использоваться для мобильного развертывания локальной сети. Различие между точкой доступа и Wi-Fi роутером такое же, как между роутером и коммутатором: точка доступа - аналог обычного сетевого хаба (коммутатора, свитча), те она просто объединяет беспроводные компьютеры в один сетевой сегмент, тогда как Wi-Fi роутер - это точка доступа включающая некое программно-апаратное решение, позволяющее подключить вышеописанный сетевой сегмент к Интернету, настроить статические и динамические маршруты для разных сегментов подсети, организовать фильтрацию трафика и контроль действий пользователя (или пользователей). В реальности же точку доступа обычно делают на несколько независимых каналов, поэтому дешевая точка доступа обычно бывает в 1.3 - 1.5 раза дороже дешевого Wi-Fi-роутера.

Вопросы самоконтроля

Проводные сети - система высокой конфиденциальности, которая требует профессионального обслуживания. Пока один из недостатков проводных сетей является необходимость монтажных работ. Это ведет за собой "привязанность" к рабочему месту и отсутствие мобильности.

Локальная сеть позволяет сверхбыструю передачу данных между компьютерами, проводить работу с любой базой данных, осуществлять коллективный выход на просторы интернета, работать с электронной почтой, осуществлять печать информации на бумаге, используя только один сервер печати, и еще много того что оптимизирует рабочий процесс, и тем самым повышает эффективность работы компании.

Получение высоких результатов и достижений в области современных технологий позволило дополнить локальные сети "беспроводными" технологиями. Другими словами, беспроводные сети, которые работают на обмене радиоволнами, могут быть замечательным дополнением к любой части проводной сети. Их главной особенностью является то, что в местах, где архитектурные элементы помещения или здания, в котором находится компания или организация не обеспечивает кабельную сеть, с задачей могут справиться радиоволны.

Сегодня беспроводные сети позволяют пользователям обеспечивать подключение там, где затруднено кабельное подключение или требуется полная мобильность. В то же время беспроводные сети взаимодействуют с проводными сетями. В настоящее время должны быть приняты во внимание беспроводные решения при проектировании любых сетей - от малого офиса до предприятия. Это поможет вам сэкономить деньги, время и трудозатраты.

WI-FI - это современная беспроводная технология передачи данных по радиоканалу (wireless, wlan)

Преимущества Wi-Fi:

Никаких проводов.

Передача данных по сети осуществляется по «воздуху» при очень высоких частотах, которые не затрагивают и не вызывают электронных помех и вреда для здоровья человека.

Мобильность.

В виду того что беспроводная сеть не связана с проводами, вы можете изменить местоположение вашего компьютера в зоне действия точки доступа, не беспокоясь о нарушениях связи. Сеть легко собирается и разбирается. При переезде в другое помещение, вы можете даже забрать свою сеть с собой.

Уникальность технологии.

Возможна установка в местах, где установка проводной сети невозможна или нецелесообразна, в таких местах как выставки, конференц-залы.

Недостатки Wi-Fi:

Относительно высокая стоимость оборудования. Скорость зависит от среды передачи.

Хотя современные технологии позволяет достигать скорости до 108мб / с, что сравнимо со скоростью кабельных сетей, скорость зависит от среды передачи сигнала.

Для улучшения качества сигнала можно получить выгоду от установки дополнительной внешней антенны: узконаправленной для соединения в зоне прямой видимости либо чтобы сигнал распространялся в одном направлении и всенаправленной, когда необходимо увеличить зону покрытия в помещении.

Безопасность Беспроводной Сети.

В настоящее время используется Wi-Fi оборудование, которое оснащено комплектом оборудования безопасности и профессиональной настройке, позволяя достичь практически 100% гарантии безопасности беспроводной сети.

Тем не менее, беспроводные сети являются лишь дополнительным элементом локальной сети, где основная работа приходится на основной кабель для обмена данными. Основной причиной этого является феноменальная надежность проводной локальной сети, используемые во всех современных компаний и организаций, независимо от их размера и занятости.

Проводная и беспроводная связь.

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи :

объединение двух рядом расположенных компьютеров посредством специального кабеля ;

передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных, беспроводных или спутниковых линий связи;

объединение компьютеров в компьютерную сеть

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим - роль пользователя этих ресурсов . В этом случае первый компьютер называется сервером , а второй - клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve - обслуживать) - это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) - любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Компьютерная сеть (англ. ComputerNetWork, от net - сеть, и work - работа) - это система обмена информацией между компьютерами.

Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

оконечный узел - расположен в конце только одной ветви;

промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви;

смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией .

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.

Важнейшая характеристика компьютерной сети - её архитектура.

В современном мире, переживающем информационный бум, всё большее значение приобретает проводная связь - телефония и интернет, которая позволяет людям не только общаться друг с другом на огромном расстоянии, но и пересылать за какие-то доли секунды огромные объёмы информации.

Существует несколько типов проводных линий связи :

медная витая пара проводов

коаксиальный кабель

волоконно-оптическая линия связи

Самой распространённой, дешёвой и простой в монтаже и последующем техническом обслуживании является витая пара. Волоконно-оптическая линия связи, напротив, является наиболее сложной и дорогостоящей.

Несмотря на бурное развитие в последние годы всевозможных средств беспроводной связи, таких, как мобильные или спутниковые телефоны, проводная связь, видимо, будет сохранять свои позиции ещё долгое время.

Основными преимуществами проводной связи перед беспроводной являются простота устройства линий связи и стабильность передаваемого сигнала (качество которого, например, практически не зависит от погодных условий).

Прокладка проводных (кабельных) линий связи для предоставления услуг телефонии и интернет, связана со значительными материальными затратами, а также представляет собой весьма трудоёмкий процесс. Однако, несмотря на подобные сложности, инфраструктура проводной связи постоянно обновляется и совершенствуется.

Беспроводные сетевые технологии группируются в три типа, различающиеся по масштабу действия их радиосистем, но все они с успехом применяются в бизнесе. 1. PAN (персональные сети) - короткодействующие, радиусом до 10 м сети, которые связывают ПК и другие устройства - КПК, мобильные телефоны, принтеры и т. п. С помощью таких сетей реализуется простая синхронизация данных, устраняются проблемы с обилием кабелей в офисах, реализуется простой обмен информацией в небольших рабочих группах. Наиболее перспективный стандарт для PAN - это Bluetooth. 2. WLAN (беспроводные локальные сети) - радиус действия до 100 м. С их помощью реализуется беспроводной доступ к групповым ресурсам в здании, университетском кампусе и т. п. Обычно такие сети используются для продолжения проводных корпоративных локальных сетей. В небольших компаниях WLAN могут полностью заменить проводные соединения. Основной стандарт для WLAN - 802.11. 3. WWAN (беспроводные сети широкого действия) - беспроводная связь, которая обеспечивает мобильным пользователям доступ к их корпоративным сетям и Интернету.

На современном этапе развития сетевых технологий, технология беспроводных сетей Wi-Fi является наиболее удобной в условиях требующих мобильность, простоту установки и использования. Wi-Fi (от англ. wirelessfidelity - беспроводная связь) - стандарт широкополосной беспроводной связи, разработанный в 1997г. Как правило, технология Wi-Fi используется для организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также создания так называемых горячих точек высокоскоростного доступа в Интернет.

Будущее развития телекоммуникационных услуг в немалой степени заключается в грамотном сочетании проводной и беспроводной связи, где каждый вид связи будет использоваться там, где это наиболее оптимально.