- Принципы построения телекоммуникационных систем
· Лекция 27. Принципы построения телекоммуникационных вычислительных систем.
Введение
Телекоммуникации можно определить как технологию, связывающую информационные массивы, зачастую находящиеся не некотором расстоянии друг от друга. В настоящее время в телекоммуникациях происходит революция, затрагивающая два аспекта: быстрые изменения в технологиях коммуникаций и не менее важные изменения в вопросах владения, контроля и предоставления коммуникационных услуг. Сегодняшние менеджеры должны разбираться в возможностях и преимуществах различных коммуникационных технологий, а также уметь сопоставлять затраты и прибыль, получаемую при правильном использовании телекоммуникаций.
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. В этой главе описаны основные компоненты телекоммуникационных систем. В следующих разделах объясняется, как эти компоненты работают совместно друг с другом, образуя различные виды сетей.
В состав типичной коммуникационной системы входят серверы, пользовательские компьютеры, каналы связи (на рисунке они обозначены красными линиями), а также активное оборудование – модемы, концентраторы и проч.
2.Компоненты телекоммуникационной системы
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.
Рекомендуемые материалы
3. Коммуникационные каналы – линии связи, по которым данные передаются между отправителем и получателем информации. Коммуникационные каналы используют различные типы среды 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. Затем 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.
Сетевые устройства и средства коммуникаций.
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
· стоимость монтажа и обслуживания,
· скорость передачи информации,
· ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров),
· безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.
3. Типы телекоммуникационных сетей.
Существуют различные способы организации совместной работы активного и пассивного сетевого оборудования, и поэтому, есть множество способов классификации сетей. Сети можно классифицировать по конфигурации, или топологии (network topology). По своим географическим размерам сети подразделяются на глобальные и локальные. Глобальные сети, как правило, охватываю достаточно большие площади – от 1-2 до сотен тысяч километров. Локальные сети объединяют компьютерные ресурсы одного или нескольких зданий. В этой части вы познакомитесь с различными видами компьютерных сетей.
Локальные сети
Локальная сеть, ЛС (иногда используется название локальная вычислительная сеть, ЛВС) – Local Area Network, LAN – охватывает небольшие пространства, обычно одно здание или несколько близко стоящих зданий. Большинство локальных сетей связывают компьютеры, находящиеся друг от друга на расстоянии не более 600 м. Локальные сети нуждаются в своих собственных телекоммуникационных каналах (чаще всего применяется витая пара или коаксиальный кабель). Локальные сети нашли широкое применение в бизнесе. Благодаря им организации могут применять приложения, способствующие значительному повышению производительности и эффективности управления. К таким приложениям относятся, прежде всего, все виды электронной почты (обычная, текстовая, голосовая и видеопочта), теле и видеоконференции, интернет-технологии. Сегодня трудно представить себе офис, не оснащенный локальной сетью. Локальные сети позволяют организациям совместно использовать программное обеспечение и дорогостоящее оборудование. Например, пользователи нескольких компьютеров, объединенных локальной сетью, могут совместно пользоваться одним лазерным или струйным принтером, подсоединенным к сети. Сети применяются для работы с приложениями коллективного планирования, а также для организации распределенных вычислений.
Без сетей было бы невозможным совместное использование в организациях доступа к Интернет. Обычно в организациях только один компьютер напрямую подключен к поставщику услуг Интернет (провайдеру). Чтобы пользователи остальных компьютеров могли работать с Всемирной сетью, на компьютер, выполняющий функцию шлюза, устанавливается специальное программное обеспечение, выполняющее от имени пользователей запросы к Интернет. Персонал отделения Michelin Corporation в Милане использует локальную сеть в основном для обмена электронной почтой, а также для совместной обработки текстовой и графической информации. Кабельная система, построенная на базе кабеля UTP5, связывает несколько концентраторов, с которыми соединены более 200 компьютеров. В сети используются серверы Compaq ProLiant с мощными процессорами и емкими жесткими дисками, а также рабочие станции и персональные компьютеры Olivetti. В каждом офисе установлен сетевой лазерный принтер. Ночью, когда в здании нет сотрудников, вся важнейшая информация копируется системой резервного копирования, которой оснащен один из серверов – это снижает риск потери жизненно важных данных. К Интернету все миланское отделение Michelin Corporation подключено через один из компьютеров, работающий как шлюз между локальной сетью компании и оптоволоконным каналом связи с Интернет-провайдером. Благодаря постоянной связи с Интернет, миланское отделение корпорации Michelin может в любой момент установить связь с мэйнфреймом, который находится в здании штаб-квартиры Michelin Corporation в Турине.
4. Топологии вычислительной сети.
Топология типа звезда.
Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.
Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.
Топология в виде звезды является наиболее надежной из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.
Кольцевая топология.
При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией
4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).
Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.
Шинная топология.
При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.
Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.
В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.
Древовидная структура ЛВС.
Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).
Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.
5. Модем
Для связи удаленных компьютеров друг с другом используются в основном обычные телефонные сети, которые покрывают более или менее обширные территории большинства государств - PSTN (Public Switchable Tele-phone
Network). Единственная проблема в этом случае - преобразование цифровых (дискретных) сигналов, которыми оперирует компьютер, в аналоговые (непрерывные).
Для решения этой задачи и предназначены устройства, именуемые модемами.
Модем - это периферийное устройство, предназначенное для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. По терминологии ГОСТа они называются УПС (устройства преобразования сигналов). По сути, модем образован двумя узлами - модулятором и демодулятором; он выполняет модуляцию и демодуляцию информационных сигналов. Собственно слово "модем" - сокращение от двух других:
Модулятор/Демодулятор.
Другими словами, модулятор модема преобразует поток битов из компьютера в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонному каналу связи; демодулятор модема осуществляет обратную задачу - преобразует сигналы звуковой частоты в цифровую форму, чтобы они могли быть восприняты компьютером. Таким образом, данные, подлежащие передаче, преобразуются в аналоговый сигнал модулятором модема <передающего> компьютера. Принимающий модем, находящийся на противоположном конце линии, <слушает> передаваемый сигнал и преобразует его обратно в цифровой при помощи демодулятора.
Следовательно, модем является устройством, способным как передавать, так и принимать данные.
Благодаря тому, что в качестве среды передачи данных используются телефонные линии связи, оказывается возможным связываться с любой точкой земного шара.
Современные модемы выполнены на базе специализированных БИС (больших интегральных схем), выполняющих практически все функции модема. Это обеспечивает малые габариты, высокую надёжность и простоту использования модемов.
В последние годы наиболее широко применяются модемы на скорости передачи 2400, 9600 и 14400 бит/с., в то же время указанные виды модемов допускают передачу на пониженных скоростях (1200, 4800, 7200, 12000 бит/с.), а также взаимодействие с основной массой модемов более ранних годов выпуска.
В настоящее время в состав задач, выполняемых модемом, введены функции защиты от ошибок при передаче и функция сжатия данных, что позволило радикально увеличить достоверность и скорость передачи информации. Благодаря сжатию данных фактическая скорость передачи цифровой информации с помощью модемов может быть доведена до 40-60 Кбит/с.
В последнее время модемы становятся неотъемлемой частью компьютера.
В лекции "Теофраст Ренадо (кратко)" также много полезной информации.
Установив модем на свой компьютер, вы фактически открываете для себя новый мир. Ваш компьютер превращается из обособленного компьютера в звеноглобальной сети.
Список использованной литературы.
1. Сухман С.М., Бернов А.В., Шевкопляс Б.В. Компоненты телекоммуникационных систем. Анализ инженерных решений. – М.: МИЭТ, 2002.– 220 с.
2. Компьютер Пресс. – 1998г. – №8
3. Компьютер Пресс. – 1999г. – №1
4. Сайт в Internet: www.iXBT.ru. Ссылка – «коммуникации».
