Реферат на тему Характеристика современных средств дистанционной передачи информации
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-05-30Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Характеристика современных средств дистанционной передачи информации
Среди многообразия поисков путей развития рынка, средств производства, общества, новых направлений деятельности коммерческо-посреднических организаций и предприятий вызывает значительный интерес сфера развития новых технологий, которые в последнее время приняли бурное развитие, при чем в большинстве своем, благодаря коммерческой сфере. При этом возникают трудности преодоления мест стыка между информационными системами предприятия и других организаций.
Информационная техника может значительно способствовать выполнению требований рынка. Определенного роста эффективности можно достичь и с помощью локальных и вычислительных систем, а также в результате применения технических средств локальной передачи данных, которые «перешагивают» границы между подразделениями предприятий.
Предпосылкой для оптимизации движения материального потока является оперативный обмен информацией между звеньями цепочки в интегрированной информационной системе.
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 коммерческим или транспортным 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. При помощи дополнительных устройств телетайп можно использовать также для непрямого соединения между ПК (off-line): файл с данными передается на носителях, к созданию и чтению которых способна ПК (например, перфолента).
Телефонная сеть допускает также прямую связь (on-line) 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 популянуость 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.
Для организации электронной передачи данных между предприятиями необходимо, прежде всего, достичь совместимости аппаратного оборудования и программного обеспечения. К этой цели ведут три пути.
Первый путь предполагает договор с партнером о всех деталях: наборе знаков и их кодах, протоколе передачи, синтаксисе, структуре сообщений и т.д. Затем каждый из партнеров создает для своего ПК соответствующее программное обеспечение по установленным принципам. Данные передаются, как правило, прямо – в реальном масштабе времени (on-line).
Такая связь называется билатеральной. Ее подготовка бывает дорогостоящей и поэтому приемлемой только для больших предприятий с малым числом партнеров. Поэтому билатеральная связь применяется преимущественно между отдельными информационными системами внутри предприятия, так как на предприятии ассортимент вычислительной техники бывает ограничен, поэтому и объем требуемых работ по согласованию небольшой.
Второй путь состоит в перенесении всей проблемы создания совместимости на специализированное предприятие услуг связи. Описывается только, как и в какой форме данные будут передаваться и в каком виде их хочет принимать партнер. Предприятие услуг связи обеспечивает все необходимые преобразования и приспособления. Таким образом, в передачу включается технический партнер, поэтому в большинстве случаев ПК связываются непрямо (off-line).
Как правило, предприятие услуг связи работает на принципе клирингового долга (clearing-house). Его информационная система содержит так называемую узловую сеть (или же сеть узловых ПК). В памяти этого вычислителя создан для каждого абонента электронный «абонентский ящик» (mailbox). ПК абонента отправляет сообщение в узловой компьютер, который записывает его в «ящик» адресата. Поступившие сообщения все время находятся в распоряжении адресата; они «вынимаются» из соответствующего ящика после вступления компьютера адресата в связь с системой. Кроме функции абонентского ящика, клиринговые системы предоставляют часто и другие услуги при обработке данных.
Клиринговая служба связи между предприятиями приобретает все большее значение по двум причинам. С одной стороны, возрастает необходимость эффективной связи между партнерами вдоль все удлиняющихся сетей. С другой стороны, клиринговые системы делают возможной связь несовместимых ПК разных изготовителей с различными структурами баз данных и записей файлов. Этот путь подходит для передачи небольшого или среднего объема данных в единицу времени, которая не требует прямой связи в реальном масштабе времени.
Третий путь представляет электронную передачу данных на основе стандартизированных методов. Ведущую роль в этой области играют стандарты, разработанные Международной организацией по стандартизации (ИСО). Стандарты для определенных отраслей разрабатываются также в некоторых странах. Упомянем о двух важных стандартах ИСО.
Стандарт ИСО 7498 регламентирует связь открытых систем (OSI – Open Systems Interconnection). Он устанавливает модель для открытой передачи данных, которая применяется в международном масштабе в качестве эталона. Он систематизирует потребность приспособления и стандартизации. Каждый из семи уровней модели представляет совокупность связанных по содержанию функций. Установлены места стыка между уровнями. Притом можно вносить изменения в способы реализации функций определенного уровня, не влияя на остальные уровни и на всю передачу.
Этот стандарт (OSI) определяет модель связи, которой следует придерживаться всем производителям информационной техники. Он считается основой для международной стандартизации протокола передачи (т.е. правил коммуникации и форматов данных). Для детальной деятельности на отдельных уровнях модели уже утвержден ряд стандартов, дальнейшие разрабатываются.
Стандарт ИСО 9735 «Электронная передача данных для управления, торговли и транспорта» (EDIFACT – Electronic Data Interchange for Administrtion, Commerce and Transport) устанавливает синтаксис для единого кодирования информации о коммерческих процессах и правила для их записывания в передаваемый файл. Данные укладываются в заранее определенные сегменты переменной длины, т.е. в сообщения разных типов. Система является открытой, она позволяет производить последующее внедрение новых типов сообщений. Информация передается в закодированной (сжатой) форме, благодаря чему экономятся время и расходы на связь.
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.
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). Локальной называется 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). Данные варианты организации и технологии построения предназначаются для больших корпоративных вычислительных сетей.
Локальные сети могут интегрироваться в более сложные единые сетевые структуры. При этом, однотипные по используемым в них аппаратуре и протоколам сети, объединяются с помощью общих для соединяемых сетей узлов-«мостов», а разнотипные сети (работающих под управлением различных операционных систем) объединяются с помощью общих узлов-«шлюзов».
Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовой сервер), а может быть и компьютерная программа, шлюзовое приложение. В последнем случае компьютер может выполнять не только функции шлюза, но и функции рабочей станции.
Интеграция нескольких сетей в единую систему требует обеспечения межсетевой маршрутизации информационных потоков в рамках единой сети. Межсетевая маршрутизация организуется путем включения в каждую из объединяемых подсетей специальных узлов-«маршрутизаторов» (часто функции «маршрутизаторов» и «шлюзов» интегрируются в одном узле). Узлы-«маршрутизаторы» должны «распознавать», какой из пакетов относится к «местному» трафику сети станции-отправителя, а какой из них должен быть передан в другую сеть, входящую в единую интегрированную систему.
Среди многообразия поисков путей развития рынка, средств производства, общества, новых направлений деятельности коммерческо-посреднических организаций и предприятий вызывает значительный интерес сфера развития новых технологий, которые в последнее время приняли бурное развитие, при чем в большинстве своем, благодаря коммерческой сфере. При этом возникают трудности преодоления мест стыка между информационными системами предприятия и других организаций.
Информационная техника может значительно способствовать выполнению требований рынка. Определенного роста эффективности можно достичь и с помощью локальных и вычислительных систем, а также в результате применения технических средств локальной передачи данных, которые «перешагивают» границы между подразделениями предприятий.
Предпосылкой для оптимизации движения материального потока является оперативный обмен информацией между звеньями цепочки в интегрированной информационной системе.
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 коммерческим или транспортным 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. При помощи дополнительных устройств телетайп можно использовать также для непрямого соединения между ПК (off-line): файл с данными передается на носителях, к созданию и чтению которых способна ПК (например, перфолента).
Телефонная сеть допускает также прямую связь (on-line) 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 популянуость 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.
Для организации электронной передачи данных между предприятиями необходимо, прежде всего, достичь совместимости аппаратного оборудования и программного обеспечения. К этой цели ведут три пути.
Первый путь предполагает договор с партнером о всех деталях: наборе знаков и их кодах, протоколе передачи, синтаксисе, структуре сообщений и т.д. Затем каждый из партнеров создает для своего ПК соответствующее программное обеспечение по установленным принципам. Данные передаются, как правило, прямо – в реальном масштабе времени (on-line).
Такая связь называется билатеральной. Ее подготовка бывает дорогостоящей и поэтому приемлемой только для больших предприятий с малым числом партнеров. Поэтому билатеральная связь применяется преимущественно между отдельными информационными системами внутри предприятия, так как на предприятии ассортимент вычислительной техники бывает ограничен, поэтому и объем требуемых работ по согласованию небольшой.
Второй путь состоит в перенесении всей проблемы создания совместимости на специализированное предприятие услуг связи. Описывается только, как и в какой форме данные будут передаваться и в каком виде их хочет принимать партнер. Предприятие услуг связи обеспечивает все необходимые преобразования и приспособления. Таким образом, в передачу включается технический партнер, поэтому в большинстве случаев ПК связываются непрямо (off-line).
Как правило, предприятие услуг связи работает на принципе клирингового долга (clearing-house). Его информационная система содержит так называемую узловую сеть (или же сеть узловых ПК). В памяти этого вычислителя создан для каждого абонента электронный «абонентский ящик» (mailbox). ПК абонента отправляет сообщение в узловой компьютер, который записывает его в «ящик» адресата. Поступившие сообщения все время находятся в распоряжении адресата; они «вынимаются» из соответствующего ящика после вступления компьютера адресата в связь с системой. Кроме функции абонентского ящика, клиринговые системы предоставляют часто и другие услуги при обработке данных.
Клиринговая служба связи между предприятиями приобретает все большее значение по двум причинам. С одной стороны, возрастает необходимость эффективной связи между партнерами вдоль все удлиняющихся сетей. С другой стороны, клиринговые системы делают возможной связь несовместимых ПК разных изготовителей с различными структурами баз данных и записей файлов. Этот путь подходит для передачи небольшого или среднего объема данных в единицу времени, которая не требует прямой связи в реальном масштабе времени.
Третий путь представляет электронную передачу данных на основе стандартизированных методов. Ведущую роль в этой области играют стандарты, разработанные Международной организацией по стандартизации (ИСО). Стандарты для определенных отраслей разрабатываются также в некоторых странах. Упомянем о двух важных стандартах ИСО.
Стандарт ИСО 7498 регламентирует связь открытых систем (OSI – Open Systems Interconnection). Он устанавливает модель для открытой передачи данных, которая применяется в международном масштабе в качестве эталона. Он систематизирует потребность приспособления и стандартизации. Каждый из семи уровней модели представляет совокупность связанных по содержанию функций. Установлены места стыка между уровнями. Притом можно вносить изменения в способы реализации функций определенного уровня, не влияя на остальные уровни и на всю передачу.
Этот стандарт (OSI) определяет модель связи, которой следует придерживаться всем производителям информационной техники. Он считается основой для международной стандартизации протокола передачи (т.е. правил коммуникации и форматов данных). Для детальной деятельности на отдельных уровнях модели уже утвержден ряд стандартов, дальнейшие разрабатываются.
Стандарт ИСО 9735 «Электронная передача данных для управления, торговли и транспорта» (EDIFACT – Electronic Data Interchange for Administrtion, Commerce and Transport) устанавливает синтаксис для единого кодирования информации о коммерческих процессах и правила для их записывания в передаваемый файл. Данные укладываются в заранее определенные сегменты переменной длины, т.е. в сообщения разных типов. Система является открытой, она позволяет производить последующее внедрение новых типов сообщений. Информация передается в закодированной (сжатой) форме, благодаря чему экономятся время и расходы на связь.
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.
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). Локальной называется 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). Данные варианты организации и технологии построения предназначаются для больших корпоративных вычислительных сетей.
Локальные сети могут интегрироваться в более сложные единые сетевые структуры. При этом, однотипные по используемым в них аппаратуре и протоколам сети, объединяются с помощью общих для соединяемых сетей узлов-«мостов», а разнотипные сети (работающих под управлением различных операционных систем) объединяются с помощью общих узлов-«шлюзов».
Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовой сервер), а может быть и компьютерная программа, шлюзовое приложение. В последнем случае компьютер может выполнять не только функции шлюза, но и функции рабочей станции.
Интеграция нескольких сетей в единую систему требует обеспечения межсетевой маршрутизации информационных потоков в рамках единой сети. Межсетевая маршрутизация организуется путем включения в каждую из объединяемых подсетей специальных узлов-«маршрутизаторов» (часто функции «маршрутизаторов» и «шлюзов» интегрируются в одном узле). Узлы-«маршрутизаторы» должны «распознавать», какой из пакетов относится к «местному» трафику сети станции-отправителя, а какой из них должен быть передан в другую сеть, входящую в единую интегрированную систему.
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.
Пользователи (клиенты) локальной сети могут иметь различные права доступа и полномочия по обработке информации, хранящейся в базах данных коллективного пользования. Полномочия пользователей локальной сети определяются правилами разграничения доступа, а совокупность приемов распределения полномочий называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети, которым занимается уполномоченное лицо – системный администратор.
Порядок доступа и использования ресурсов сети Интернет определяет организация или уполномоченное лицо – провайдер.
Концепция открытых информационных систем. Для реализации технологии распределенной обработки данных необходимо согласовать правила использования и взаимодействия аппаратных ресурсов, изготовленных разными фирмами, программных ресурсов, созданных разными языковыми средствами и информационных ресурсов, имеющих разные форматы представления данных. В настоящее время основной тенденцией в области информационных технологий и компьютерных коммуникаций является идеология открытых систем. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы – поставщики средств вычислительной техники, передачи информации, программного обеспечения и разработки прикладных информационных систем. Их результативность на рынке информационных технологий определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.
Что понимается под открытыми системами в данном контексте? «Открытая система ¾ это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы, службы и форматы данных». Сущность технологии открытых систем заключается в обеспечении следующих задач:
Унификации обмена данными между различными компьютерами;
Переносимости прикладных программ между различными компьютерами;
Мобильности пользователей, т.е. возможности пользователей переходить с одного компьютера на другой, независимо от его архитектуры и используемых программ без необходимости переобучения специалистов.
Основой, обеспечивающей реализацию открытых систем служит совокупность стандартов, с помощью которых унифицируется взаимодействие аппаратуры и всех видов программного обеспечения: языков программирования, средств ввода – вывода, графических интерфейсов, систем управления базами данных, протоколов передачи данных в компьютерных сетях.
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.
Остановимся несколько подробнее на конструктивных разновидностях модемов, т.к. в последнее время они тали весьма популярны: автономных и встраиваемых в аппаратуру. Автономные модемы часто называют внешними, а встраиваемые в аппаратуру — внутренними.
Внутренний модем представляет собой плату, вставляемую в разъем внутренней платы устройства, например в слот системной платы компьютера, имеющей евроразъем типа RJ-11 для подключения к телефонной линии связи.
Внешний модем — это самостоятельная конструкция, обычно в виде небольшой коробочки, оснащенная блоком питания, разъемами для подключения к аппаратуре (к последовательному порту компьютера — RS-232) и телефонному каналу (разъем RJ-11), а также панелью с индикаторами. Индикаторы дают информацию о режимах работы модема. Так, индикаторы показывают:
MR (Modem Ready) — модем включен в сеть;
ОН (Off Hook) — модем «поднял трубку»;
AA (Auto Answer) — модем отвечает на звонок телефона;
CD (Carrier Detect) — модем определил другой модем в линии;
DC (Data Comdivssion) — выполняется процедура сжатия данных;
ЕС (Error Control) — выполняется процедура контроля ошибок и т. д. На внешнем модеме могут быть световые индикаторы его работы.
Некоторые внешние модемы имеют регулятор громкости звука, что тоже бывает не лишним. Поэтому, хотя внешний модем стоит обычно дороже внутреннего и требует автономного питания, иногда он предпочтительней.
Отдельно следует упомянуть модемы Pocket PC, PCMCIA и PC-Card для портативных компьютеров, позволяющие последним работать в системах телекоммуникаций и компьютерных сетях. В частности, модемы PCMCIA, поддерживающие протокол MNP-10, обеспечивают работу портативных ПК с электронной почтой и с сетью Интернет через мобильный радиотелефон.
На российском рынке широко представлены модемы фирм ZyXEL, U.S. Robotics (3Com), Genius, Rockwell, Motorola, Lucent, IDC и т. д. Наиболее популярны модемы первых двух фирм, в общем занимающие 75% рынка. Модемы тайваньской фирмы ZyXEL используют собственные эффективные протоколы защиты от ошибок ZyCell, обеспечивающие хорошую работу на весьма некачественных российских каналах связи, вплоть до каналов сотовой телефонии, и лучше других реализуют отправку и прием факсов, но они, как правило, дорогие. Модемы американской фирмы U.S. Robotics по популярности еще в 1996 году существенно уступали модемам ZyXEL, но сейчас уже значительно обошли их. Рост их популярности основан на хорошей работе в компьютерных сетях и невысокой стоимости, а также на том, что U.S. Robotics опередила ZyXEL с выпуском высокоскоростных модемов протоколов V.34 и V.90.
Сейчас компания U.S. Robotics выпускает модемы трех семейств:
Sportster — недорогие модемы, оснащенные минимумом функций;
Courier — профессиональные высокоскоростные модемы;
Worldpott — модемы, ориентированные на работу' в сотовых линиях связи.
Многие типы модемов обеспечивают весьма разнообразные сервисные возможности. Например, модемы серии ZyXEL U, оснащенные фирменным программным обеспечением Zvoice, функции факса, автоответчика и АОН могут выполнять весьма эффектно в автоматическом режиме. Так, в ответ на телефонный звонок факс-модем «поднимет трубку», определит номер абонента, высветит его на экране; затем, как автоответчик, воспроизведет свое приветствие и проанализирует, кто с ним соединился
Развивающиеся цифровые технологии передачи данных, обеспечивающие значительно большие скорости передачи и качество связи, предоставляющие пользователям существенно лучший сервис, требуют использования модемов иного класса — цифровых. Цифровые модемы более правильно называть сетевыми адаптерами, поскольку о классической модуляции-демодуляции сигналов в них речи не идет — входной и выходной сигналы такого модема являются импульсными. Для цифровых модемов общепринятых стандартов работы вообще, и стандартов скорости в частности, пока не разработано.
Цифровые модемы выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях: ISDN, HDSL, ADSL, SDSL и т. д. (см. раздел «Сети и сетевые технологии нижних уровней»).
Так, например, модемы для работы в ISDN бывают как внутренними, так и внешними. Внутренние модемы могут использовать или ISA-, или PCI-слоты на материнской плате, и они обеспечивают максимальную скорость 128 Кбит/с. Внешние модемы подключаются к компьютеру по последовательной шине USB и скорость передачи у них ограничивается величиной 115,2 Кбит/с. Имеются комбинированные модемы для работы как по цифровым каналам ISDN, так и по аналоговым каналам (например, модем Courier-1 компании 3Com).
Модемы для работы в сетях xDSL имеют большие скорости, так, ADSL-модемы обеспечивают скорости 1,5-6 Мбит/с при приеме информации и 64-384 Кбит/с при передаче. А вот ADSL-модем Viper-DSL компании 3Com даже большие: 7 Мбит/с для входящих и 1 Мбит/с для исходящих сообщений. Но наибольшие скорости обеспечивают VDSL-модемы: при передаче данных на короткое расстояние до300 м достигается скорость 2,3 Мбит/с, а при приеме — 51,8 Мбит/с! (При работе на больших расстояниях скорости существенно уменьшаются.)
Популярные цифровые модемы производит и фирма ZyXEL:
Omni.net Plus имеют адаптеры ISDN со скоростями 128 Кбит/с;
Prestige 681 оснащаются адаптером SDSL и интерфейсом 10/100BaseT Ethernet с функциями моста и маршрутизатора на скорости до 2,32 Мбит/с;
Prestige 641 имеют адаптер SDSL и интерфейс 10/100Base-T Ethernet с функциями моста на скорости до 8 Мбит/с; существует и ряд других.
Выпускаются также:
кабельные модемы для работы с сетями через коммуникации кабельного телевидения, например. Они обеспечивают скорости передачи данных в среднем до 10 Мбит/с, но сверхскоростной модем UBR 904 компании Cisco позволяет принимать данные со скоростью до 36 Мбит/с и передавать со скоростью до 2 Мбит/с;
сотовые модемы для работы в системе сотовой телефонной связи. Это обычно PCMCIA-модемы для работы в стандартах GSM, CDMA, NMT, NAMPS и т. д. Первые два стандарта являются цифровыми, а последние —аналоговыми;
оптоволоконные модемы для работы по волоконнооптическим каналам связи по протоколам FDDI;
спутниковые радиомодемы для приема данных через спутник: прием информарции осуществляется через спутниковую антенну со скоростями до 400 Кбит/с,
а передача возможна только при наличии громоздкого дорогостоящего оборудования. Поэтому обычно для передачи данных используются проводные каналы связи и дополнительный соответствующий модем;
разрабатываются силовые модемы для работы в сетях через систему электропитания компьютеров.
Вместо модема в локальных сетях можно использовать сетевые адаптеры (сетевые карты, network adapter, net card), выполненные в виде плат расширения. устанавливаемых в разъем материнской платы. Еще есть карты, устанавливаемые в разъем ISA, но современные устанавливаются обычно в разъем PCI. Для портативных компьютеров имеются PCMCIA-адаптеры. Появились сетевые адаптеры и для интерфейса USB.
Сетевые адаптеры можно разделить на две группы:
адаптеры для клиентских компьютеров,
адаптеры для серверов.
В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы по приему и передаче сообщений перекладывается на программу, выполняемую в ПК Такой адаптер проще и дешевле, но он дополнительно загружает центральный процессор машины.
Адаптеры для серверов снабжаются собственными процессорами, выполняющими всю нужную работу.
Основными характеристиками сетевых карт являются:
□ установленная микросхема контроллера (микрочипа);
□ разрядность — имеются 8-, 16-, 32- и 64-битовые сетевые карты (определяется микрочипом);
□ скорость передачи — от 10 до 1000 Мбит/с (наиболее популярные — 10 и 100 Мбит/с);
□ тип подключаемого кабеля — коаксиальный кабель толстый и тонкий, неэкранированная витая пара, волоконно-оптический кабель;
□ поддерживаемые стандарты передачи данных — Ethernet, IEEE 802.3, Token Ring, FDDI и т. д.
Микросхема контроллера имеет важнейшее значение, она определяет многие параметры адаптера, в том числе надежность и стабильность работы. Так, микрочипы ряда фирм имеют конфликты с некоторыми компонентами компьютера, а микрочипы Realtec, Intel в этом плане более «уживчивы» и надежны.
На сетевых картах может быть установлен также чип ПЗУ BootROM, обеспечивающий возможность удаленной загрузки операционной системы с сервера сети, то есть использования сетевого компьютера без дисковой памяти.
В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой задействуются повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. Поскольку эти устройства наиболее активно применяются для объединения локальных вычислительных сетей, они подробнее рассмотрены в следующем разделе,.
В качестве устройств сопряжения компьютера с аппаратурой передачи данных и с терминальными устройствами используются:
линейные адаптеры;
мультиплексоры передачи данных;
связные процессоры.
Т.о. можно сказать, что технические средства дистанционной передачи данных – лишь начинают свое развитие и далее возможно появятся еще более немыслимые устройства для передачи данных на расстоянии.
Список литературы
1. В. Л. Бройдо «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации».: Питер, 2003г. – 538с.
2. Информационные технологии управления: Учебное пособие М.В.Бастриков, О.П.Пономарев; Институт «КВШУ».– Калининград: Издательство института «КВШУ», 2007.– 140 с.
3. Кенин А.М. Самоучитель системного администратора. – 2-е изд., перераб. И доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2008. – 560 с.: ил. – (Системный администратор)
4. Компьютерные сети: Учебный курс/ Microsoft Corporation; Пер. с англ. Богомолова О.А.-М.: Изд.отдел «Русская редакция» ТООО “Channel Trading LTD”, 2005.- 696с.
5. Мур М., Притски Т. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. БХВ-Петербург: СПб, 2003.
Пользователи (клиенты) локальной сети могут иметь различные права доступа и полномочия по обработке информации, хранящейся в базах данных коллективного пользования. Полномочия пользователей локальной сети определяются правилами разграничения доступа, а совокупность приемов распределения полномочий называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети, которым занимается уполномоченное лицо – системный администратор.
Порядок доступа и использования ресурсов сети Интернет определяет организация или уполномоченное лицо – провайдер.
Концепция открытых информационных систем. Для реализации технологии распределенной обработки данных необходимо согласовать правила использования и взаимодействия аппаратных ресурсов, изготовленных разными фирмами, программных ресурсов, созданных разными языковыми средствами и информационных ресурсов, имеющих разные форматы представления данных. В настоящее время основной тенденцией в области информационных технологий и компьютерных коммуникаций является идеология открытых систем. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы – поставщики средств вычислительной техники, передачи информации, программного обеспечения и разработки прикладных информационных систем. Их результативность на рынке информационных технологий определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.
Что понимается под открытыми системами в данном контексте? «Открытая система ¾ это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы, службы и форматы данных». Сущность технологии открытых систем заключается в обеспечении следующих задач:
Унификации обмена данными между различными компьютерами;
Переносимости прикладных программ между различными компьютерами;
Мобильности пользователей, т.е. возможности пользователей переходить с одного компьютера на другой, независимо от его архитектуры и используемых программ без необходимости переобучения специалистов.
Основой, обеспечивающей реализацию открытых систем служит совокупность стандартов, с помощью которых унифицируется взаимодействие аппаратуры и всех видов программного обеспечения: языков программирования, средств ввода – вывода, графических интерфейсов, систем управления базами данных, протоколов передачи данных в компьютерных сетях.
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.
Остановимся несколько подробнее на конструктивных разновидностях модемов, т.к. в последнее время они тали весьма популярны: автономных и встраиваемых в аппаратуру. Автономные модемы часто называют внешними, а встраиваемые в аппаратуру — внутренними.
Внутренний модем представляет собой плату, вставляемую в разъем внутренней платы устройства, например в слот системной платы компьютера, имеющей евроразъем типа RJ-11 для подключения к телефонной линии связи.
Внешний модем — это самостоятельная конструкция, обычно в виде небольшой коробочки, оснащенная блоком питания, разъемами для подключения к аппаратуре (к последовательному порту компьютера — RS-232) и телефонному каналу (разъем RJ-11), а также панелью с индикаторами. Индикаторы дают информацию о режимах работы модема. Так, индикаторы показывают:
MR (Modem Ready) — модем включен в сеть;
ОН (Off Hook) — модем «поднял трубку»;
AA (Auto Answer) — модем отвечает на звонок телефона;
CD (Carrier Detect) — модем определил другой модем в линии;
DC (Data Comdivssion) — выполняется процедура сжатия данных;
ЕС (Error Control) — выполняется процедура контроля ошибок и т. д. На внешнем модеме могут быть световые индикаторы его работы.
Некоторые внешние модемы имеют регулятор громкости звука, что тоже бывает не лишним. Поэтому, хотя внешний модем стоит обычно дороже внутреннего и требует автономного питания, иногда он предпочтительней.
Отдельно следует упомянуть модемы Pocket PC, PCMCIA и PC-Card для портативных компьютеров, позволяющие последним работать в системах телекоммуникаций и компьютерных сетях. В частности, модемы PCMCIA, поддерживающие протокол MNP-10, обеспечивают работу портативных ПК с электронной почтой и с сетью Интернет через мобильный радиотелефон.
На российском рынке широко представлены модемы фирм ZyXEL, U.S. Robotics (3Com), Genius, Rockwell, Motorola, Lucent, IDC и т. д. Наиболее популярны модемы первых двух фирм, в общем занимающие 75% рынка. Модемы тайваньской фирмы ZyXEL используют собственные эффективные протоколы защиты от ошибок ZyCell, обеспечивающие хорошую работу на весьма некачественных российских каналах связи, вплоть до каналов сотовой телефонии, и лучше других реализуют отправку и прием факсов, но они, как правило, дорогие. Модемы американской фирмы U.S. Robotics по популярности еще в 1996 году существенно уступали модемам ZyXEL, но сейчас уже значительно обошли их. Рост их популярности основан на хорошей работе в компьютерных сетях и невысокой стоимости, а также на том, что U.S. Robotics опередила ZyXEL с выпуском высокоскоростных модемов протоколов V.34 и V.90.
Сейчас компания U.S. Robotics выпускает модемы трех семейств:
Sportster — недорогие модемы, оснащенные минимумом функций;
Courier — профессиональные высокоскоростные модемы;
Worldpott — модемы, ориентированные на работу' в сотовых линиях связи.
Многие типы модемов обеспечивают весьма разнообразные сервисные возможности. Например, модемы серии ZyXEL U, оснащенные фирменным программным обеспечением Zvoice, функции факса, автоответчика и АОН могут выполнять весьма эффектно в автоматическом режиме. Так, в ответ на телефонный звонок факс-модем «поднимет трубку», определит номер абонента, высветит его на экране; затем, как автоответчик, воспроизведет свое приветствие и проанализирует, кто с ним соединился
Развивающиеся цифровые технологии передачи данных, обеспечивающие значительно большие скорости передачи и качество связи, предоставляющие пользователям существенно лучший сервис, требуют использования модемов иного класса — цифровых. Цифровые модемы более правильно называть сетевыми адаптерами, поскольку о классической модуляции-демодуляции сигналов в них речи не идет — входной и выходной сигналы такого модема являются импульсными. Для цифровых модемов общепринятых стандартов работы вообще, и стандартов скорости в частности, пока не разработано.
Цифровые модемы выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях: ISDN, HDSL, ADSL, SDSL и т. д. (см. раздел «Сети и сетевые технологии нижних уровней»).
Так, например, модемы для работы в ISDN бывают как внутренними, так и внешними. Внутренние модемы могут использовать или ISA-, или PCI-слоты на материнской плате, и они обеспечивают максимальную скорость 128 Кбит/с. Внешние модемы подключаются к компьютеру по последовательной шине USB и скорость передачи у них ограничивается величиной 115,2 Кбит/с. Имеются комбинированные модемы для работы как по цифровым каналам ISDN, так и по аналоговым каналам (например, модем Courier-1 компании 3Com).
Модемы для работы в сетях xDSL имеют большие скорости, так, ADSL-модемы обеспечивают скорости 1,5-6 Мбит/с при приеме информации и 64-384 Кбит/с при передаче. А вот ADSL-модем Viper-DSL компании 3Com даже большие: 7 Мбит/с для входящих и 1 Мбит/с для исходящих сообщений. Но наибольшие скорости обеспечивают VDSL-модемы: при передаче данных на короткое расстояние до
Популярные цифровые модемы производит и фирма ZyXEL:
Omni.net Plus имеют адаптеры ISDN со скоростями 128 Кбит/с;
Prestige 681 оснащаются адаптером SDSL и интерфейсом 10/100BaseT Ethernet с функциями моста и маршрутизатора на скорости до 2,32 Мбит/с;
Prestige 641 имеют адаптер SDSL и интерфейс 10/100Base-T Ethernet с функциями моста на скорости до 8 Мбит/с; существует и ряд других.
Выпускаются также:
кабельные модемы для работы с сетями через коммуникации кабельного телевидения, например. Они обеспечивают скорости передачи данных в среднем до 10 Мбит/с, но сверхскоростной модем UBR 904 компании Cisco позволяет принимать данные со скоростью до 36 Мбит/с и передавать со скоростью до 2 Мбит/с;
сотовые модемы для работы в системе сотовой телефонной связи. Это обычно PCMCIA-модемы для работы в стандартах GSM, CDMA, NMT, NAMPS и т. д. Первые два стандарта являются цифровыми, а последние —аналоговыми;
оптоволоконные модемы для работы по волоконнооптическим каналам связи по протоколам FDDI;
спутниковые радиомодемы для приема данных через спутник: прием информарции осуществляется через спутниковую антенну со скоростями до 400 Кбит/с,
а передача возможна только при наличии громоздкого дорогостоящего оборудования. Поэтому обычно для передачи данных используются проводные каналы связи и дополнительный соответствующий модем;
разрабатываются силовые модемы для работы в сетях через систему электропитания компьютеров.
Вместо модема в локальных сетях можно использовать сетевые адаптеры (сетевые карты, network adapter, net card), выполненные в виде плат расширения. устанавливаемых в разъем материнской платы. Еще есть карты, устанавливаемые в разъем ISA, но современные устанавливаются обычно в разъем PCI. Для портативных компьютеров имеются PCMCIA-адаптеры. Появились сетевые адаптеры и для интерфейса USB.
Сетевые адаптеры можно разделить на две группы:
адаптеры для клиентских компьютеров,
адаптеры для серверов.
В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы по приему и передаче сообщений перекладывается на программу, выполняемую в ПК Такой адаптер проще и дешевле, но он дополнительно загружает центральный процессор машины.
Адаптеры для серверов снабжаются собственными процессорами, выполняющими всю нужную работу.
Основными характеристиками сетевых карт являются:
□ установленная микросхема контроллера (микрочипа);
□ разрядность — имеются 8-, 16-, 32- и 64-битовые сетевые карты (определяется микрочипом);
□ скорость передачи — от 10 до 1000 Мбит/с (наиболее популярные — 10 и 100 Мбит/с);
□ тип подключаемого кабеля — коаксиальный кабель толстый и тонкий, неэкранированная витая пара, волоконно-оптический кабель;
□ поддерживаемые стандарты передачи данных — Ethernet, IEEE 802.3, Token Ring, FDDI и т. д.
Микросхема контроллера имеет важнейшее значение, она определяет многие параметры адаптера, в том числе надежность и стабильность работы. Так, микрочипы ряда фирм имеют конфликты с некоторыми компонентами компьютера, а микрочипы Realtec, Intel в этом плане более «уживчивы» и надежны.
На сетевых картах может быть установлен также чип ПЗУ BootROM, обеспечивающий возможность удаленной загрузки операционной системы с сервера сети, то есть использования сетевого компьютера без дисковой памяти.
В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой задействуются повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. Поскольку эти устройства наиболее активно применяются для объединения локальных вычислительных сетей, они подробнее рассмотрены в следующем разделе,.
В качестве устройств сопряжения компьютера с аппаратурой передачи данных и с терминальными устройствами используются:
линейные адаптеры;
мультиплексоры передачи данных;
связные процессоры.
Т.о. можно сказать, что технические средства дистанционной передачи данных – лишь начинают свое развитие и далее возможно появятся еще более немыслимые устройства для передачи данных на расстоянии.
Список литературы
1. В. Л. Бройдо «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации».: Питер, 2003г. – 538с.
2. Информационные технологии управления: Учебное пособие М.В.Бастриков, О.П.Пономарев; Институт «КВШУ».– Калининград: Издательство института «КВШУ», 2007.– 140 с.
3. Кенин А.М. Самоучитель системного администратора. – 2-е изд., перераб. И доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2008. – 560 с.: ил. – (Системный администратор)
4. Компьютерные сети: Учебный курс/ Microsoft Corporation; Пер. с англ. Богомолова О.А.-М.: Изд.отдел «Русская редакция» ТООО “Channel Trading LTD”, 2005.- 696с.
5. Мур М., Притски Т. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. БХВ-Петербург: СПб, 2003.
