14.

Классификация каналов связи

Каналы связи являются основным звеном любой системы передачи информации. Классификацию каналов связи можно осу­ществить по различным признакам (табл. 1).

Таблица 1 Классификация каналов связи

Признак классификации	Характеристики каналов связи
Физическая природа    передаваемого сигнала	Оптические и электрические, которые в свою очередь,  могут быть проводными (электрические провода, кабели, световоды) и беспроводными,  использующие электромагнитные волны, распространяющиеся в эфире (радиоканалы, инфракрасные каналы и т. д.).
Форма представления пе­редаваемой информации	Аналоговые представляют информацию в непрерывной форме в виде непрерывного сигнала какой-либо физической природы. Цифровые представляют информацию в цифровой (прерывной — дискретной, импульсной) форме сигналов какой-либо физической природы.
Время существования	Коммутируемые — временные, создаются только на время передачи информации. По окончании передачи информации и разъединении уничтожаются.       Некоммутируемые — создаются на длительное время с определенными постоянными характеристиками. Их еще называют выделенными.
Скорость передачи информации	Среднескоростные (от 2400—9600 бит/с) используются в телефонных (аналоговых) каналах связи, на новых станциях 14—56 кбит/с.      Среднескоростным каналам используются проводные линии связи(группы параллельных или скрученных проводов витая пара).    Высокоскоростные (свыше 56 кбит/с) называют широкополосными. Для передачи информации используются специальные кабели: экранированные и неэкранированные, оптоволоконные, радиоканалы.

 

Виды современной связи

    Наиболее распространенными видами современной связи являются:

- Телефонная связь

- Компьютерная телефония

- Радиотелефонная связь

- Системы сотовой радиотелефонной связи

- Системы стандарта Wi-Fi

15

Коммутация каналов в глобальных сетях – процесс, который по запросу осуществляет соединение двух или более станций данных и обеспечивает монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока не произойдет разъединение. Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой – коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети.

Коммутация сообщений в глобальных сетях – процесс пересылки данных, включающий прием, хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их целостности. Используются в тех случаях, когда не ожидается немедленной реакции на сообщение. Сообщения передаются между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией их на дисках каждого компьютера. Сообщениями называются данные, объединенные смысловым содержанием, имеющие определенную структуру и пригодные для обработки, пересылки или использования.

Коммутация пакетов в глобальных сетях – это коммутация сообщений, представляемых в виде адресуемых пакетов, когда канал передачи данных занят только во время передачи пакета и по ее завершению освобождается для передачи других пакетов. Коммутаторы сети, в роли которых выступают шлюзы и маршрутизаторы, принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге станции назначения.

В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:

коммутация каналов (используется при передаче аудиоинформации по обычным телефонным линиям связи;

коммутация сообщений (применяется в основном для передачи электронной почты, в телеконференциях, электронных новостях);

коммутация пакетов (для передачи данных, в настоящее время используется также для передачи аудио - и видеоинформации)

Достоинством сетей коммутации каналов является простота реализации (образование непрерывного составного физического канала), а недостатком - низкий коэффициент использования каналов, высокая стоимость передачи данных, повышенное время ожидания других пользователей.

При коммутации сообщений передача данных (сообщения) осуществляется после освобождения канала, пока оно не дойдет до адресата. Каждый сервер производит прием, проверку, сборку, маршрутизацию и передачу сообщения. К достоинствам можно отнести - уменьшение стоимости передачи данных. Недостатком данного способа является низкая скорость передачи информации, невозможность ведения диалога между пользователями.

Пакетная коммутация подразумевает обмен небольшими пакетами (часть сообщения) фиксированной структуры, которые не дают возможности образования очередей в узлах коммутации. Достоинства: быстрое соединение, надежность, эффективность использования сети.

17

Стандартизация функций информационного обмена между вычислительными системами имеет решающее значение для создания компьютерных сетей, интеграции предоставляемых ими ресурсов и услуг.

В настоящее время сформирована обширная система стандартов, в состав которой входят следующие виды документов.

1) Эталонная модель OSI RM (X.200).

2) Стандарты методологии и средств тестирования конформности (X.290).

3) Стандарты протоколов и сервисов сетевых технологий.

4) Стандарты абстрактных методов тестирования сетевых протоколов.

5) Международные стандартизованные профили сетевых технологий.

6) Стандарты общесистемных функций (управления, безопасности, качества сервисов).

7) Вспомогательные документы (руководства, словари понятий, технические отчеты) и др.

Стандартизация взаимосвязи систем охватывает три уровня описания средств информационного обмена.

На первом уровне, который можно назвать концептуальным, специфицируется эталонная модель взаимосвязи открытых систем OSI RM (Open Systems Interconnection Reference Model).

На втором уровне определяются спецификации сервиса (услуг), предоставляемого отдельными компонентами архитектуры OSI RM.

Наиболее детальным уровнем описания взаимосвязи открытых систем является спецификация протоколов информационного обмена между функциональными элементами эталонной модели, определяющими правила и форматы взаимодействия элементов.

Основные понятия:

Активация (экземпляр, вызов) прикладного процесса (application-process-invocation): конкретное использование (полностью или частично) функциональных возможностей данного прикладного процесса для поддержки конкретного случая процесса обработки информации.

В основу построения функциональной архитектуры OSI RM положен принцип иерархической декомпозиции. Т.е. все функции взаимосвязи разбиты на отдельные уровни, таким образом, чтобы сгруппировать в рамках одного уровня логически тесно связанные функции и минимизировать, тем самым, межуровневые взаимодействия.

В результате систематического проектирования архитектуры для среды взаимосвязи открытых систем была определена семиуровневая модель архитектуры OSI RM, включающая следующие уровни:

Прикладной (Application - A) - уровень 7;

Представительный (Presentation - P) - уровень 6;

Сеансовый (Session - S) - уровень 5;

Транспортный (Transport - T) - уровень 4;

Сетевой (Network - N) - уровень 3;

Канальный или звена данных (Data Link - DL) - уровень 2;

Физический (Physical - Ph) - уровень 1.

18.

В зависимости от способа использования телефонную связь можно разделить на два вида:

- общего пользования (городская, междугородная, международная);

- офисную (внутренняя) связь, используемую в пределах одной организации.

Основными компонентами телефонной связи являются телефонная сеть и абонентские терминалы. Телефонная сеть состоит из автоматических телефонных станций (АТС), соединенных между собой каналами связи. Каждая АТС коммутирует, как правило, до 10 тыс. абонентов. Абонентские терминалы подключают к сети по абонентской линии. Как правило, это пара медных проводов. Каждая абонентская линия имеет свой персональный номер. АТС соединяются между собой по соединительным линиям и также имеют свой номер, как правило, совпадающий с первыми тремя цифрами абонентского номера. Например, если московский абонент имеет номер телефона 187-27-59, то это значит, что он подключен к АТС с номером 187, а 27-59 — это персональный номер абонента. Если к АТС подключены более 10 тыс. абонентов, то тогда данная АТС разделяется на несколько логических подстанций, имеющих свой персональный номер.

В общем виде телефонная сеть представляет иерархическую структуру, состоящую из следующих уровней: международного, междугородного и уровня конкретного региона (рис. 1)

Рис. 1.Схема международной телефонной сети

Офисная связь реализуется на базе специальных офисных АТС. Их применение на предприятиях туриндустрии, особенно в гостиничных комплексах, продиктовано необходимостью обеспечения сотрудников фирмы и гостей городским телефоном, а также экономией средств на разговоры. Офисные АТС позволяют при наличии ограниченного числа городских телефонов увеличивать количество дополнительных внутренних телефонов, обеспечивая тем самым оперативность работы учреждения. Офисная АТС является связующим звеном между городскими абонентскими линиями и линиями внутренних абонентов, т.е. выполняет функции региональной АТС. Причем количество внутренних абонентских линий зависит от различных параметров, таких, как количество городских абонентских линий, подключенных к данной АТС, интенсивности разговоров, финансовых возможностей фирмы и т. п.

На рынке средств связи существует множество различных офисных АТС — от самых маленьких, которые устанавливаются в небольших офисах и даже в квартирах, до больших станций. Если в качестве абонента выступает офисная мини-АТС, то можно еще добавить внутренний номер абонента.

Офисные АТС станции используются на крупных предприятиях и в гостиницах. Основными достоинствами офисных АТС является то, что они, во-первых, осуществляют автоматическое подключение внутренних абонентов и, во-вторых, телефонная связь внутри фирмы осуществляется практически бесплатно. Кроме этого они выполняют множество полезных вспомогательных функций, к которым относятся:

Но одной из важнейших функций офисной АТС является возможность подключения ее к компьютеру. Это позволяет вести автоматический учет и регистрацию всех телефонных переговоров, учитывать время и тариф при каждом телефонном разговоре, автоматически устанавливать скидки (наценки) на телефонные разговоры, для гостиниц автоматически выписывать счета гостям за каждый телефонный разговор либо при выписке. Для решения этих задач разрабатываются специальные программные продукты — автоматизированные системы учета и тарификации телефонных переговоров. Система принимает данные о звонках от мини-АТС, сохраняет их в базе данных и тарифицирует в режиме реального времени.

Одним из основных элементов телефонной связи является телефонный аппарат. Телефонные аппараты различаются как по конструктивному исполнению (имеют различную форму), так и по своим сервисным возможностям (выполняют различные функции). Современные телефонные системы используют два способа кодирования набираемого номера: импульсный и тональный.

Импульсный (Pulse) способ кодирования применяется в устаревших аппаратах с вращающимся диском набора номера. При наборе цифр в линию связи подаются импульсы, число которых соответствует набранной цифре.

При тональном (Tone) способе кодирования информации посылается непрерывный сигнал, состоящий из комбинации двух частот, при помощи которых и осуществляется кодирование передаваемого номера. Тональный способ используется в телефонных аппаратах, имеющих кнопочное устройство набора номера. Практически все существующие АТС допускают импульсное кодирование номера, тональные же системы кодирования используются лишь на сравнительно новых АТС

20

DECT (англ. Digital Enhanced Cordless Telecommunication) — технология беспроводной связи на частотах 1880—1900 МГц с модуляцией GMSK (BT = 0,5), используется в современных радиотелефонах. Стандарт DECT не только получил широчайшее распространение в Европе, но и является наиболее популярным стандартом беспроводного телефона в мире, благодаря простоте развёртывания DECT-сетей, широкому спектру пользовательских услуг и высокому качеству связи. По оценкам 1999 года DECT принят более чем в 100 странах, а число абонентских устройств DECT в мире приближается к 50 миллионам. В Европе DECT полностью вытесняет беспроводные телефоны стандартов CT2, CT3; на других континентах DECT успешно конкурирует с американским стандартом PACS и японским PHS. Стандарт DECT в России для домашнего пользования не требует лицензирования (получения частотного решения ГКРЧ, разрешения Роскомнадзора

-Диапазон радиочастот, используемых для приёма/передачи — 1880—1900 МГц в Европе, 1920—1930 МГц в США.

-Рабочий диапазон (20 МГц) разделён на 10 радиоканалов, каждый по 1728 КГц.

-Максимальная мощность станции и телефонных трубок в соответствии со стандартом — 10 мВт.

DECT относится к системам пакетной радиосвязи с частотно-временным разделением каналов (информация передаётся по радиоканалу в виде пакетов, организованных в кадры) и основана на технологиях:

-TDMA — Time division multiple access (множественный доступ с временным мультиплексированием)

-FDMA — Frequency division multiple access (множественный доступ с частотным мультиплексированием)

-TDD — Time division duplex (дуплексный канал с временным разделением)

Основные достоинства DECT:

хорошая (в сравнении с аналоговыми системами) помехоустойчивость канала связи, благодаря цифровой передаче сигнала; вследствие этого — отсутствие множества помех во время разговора, которые присутствовали в аналоговых системах;

хорошая интеграция с системами стационарной корпоративной телефонии.

меньшее по сравнению с мобильными телефонами облучение абонента — уровень сигнала радиотелефона в соответствии со стандартом составляет 10 мВт (из-за многократно меньшей мощности передатчика (как трубки, так и базы).

Основные недостатки DECT:

относительно небольшая дальность связи (из-за ограничения мощности самим стандартом);

невысокая (относительно WiFi) скорость передачи данных

21

Принцип работы оптико-волокна относительно прост: вместо обычного провода используются оптические волокна, по которым распространяется лазерное излучение, соответствующим образом промодулированное. Этот вид связи не имеет таких недостатков, как невозможность идеальной развязки между входом и выходом, что становится порой принципиальной проблемой, а также нет никакой чувствительности к всевозможным внешним наводкам.

Оптическое волокно представляет собой тонкую нить из прозрачного диэлектрика. Подобным диэлектриком может служить, например, кварцевое стекло; диаметр может изменяться в диапазоне от 1 мкм до 100 мкм. Подобное волокно является практически идеальным световодом: излучение лазера почти полностью «заперто» в нем.

В качестве основных источников света в аппаратуре волоконных ОСС используются полупроводниковые инжекционные гетеролазеры.

Используемые лазеры обеспечивают мощность излучения до 40 мВт при КПД до 20% и допускают модуляцию по току накачки в полосе примерно до 1 ГГц. Особенностью передатчиков волоконных ОСС является необходимость стабилизации температуры лазера и тока накачки.

На линиях малой протяженности и небольшой пропускной способности иногда применяются светоизлучающие диоды.

В качестве приемных устройств используются приемники прямого детектирования, в которых фотодетекторами служат pin-фотодиоды либо лавинные фотодиоды.

Среди важнейшей характеристик стоит выделить величину потерь излучения в теле волокна, отнесенную к единице длины волокна. Потери имеют размерность децибел на километр (дБ/км). К важнейшим достоинствам этой технологии связи относятся:

• высокая защищенность по отношению к внешним электромагнитным помехам;

• большая пропускная способность при малом поперечном сечении волоконного кабеля и малой погонной массе;

• компактность;

• малое энергопотребление оборудования.

22

Характеристики волоконных световодов. Важнейшими характеристиками С., предназначенных для подобных применений, являются оптич. потери, дисперсия групповой скорости, оптич. нелинейность и механич. прочность. В 70-х гг. 20 в. созданы волоконные С. на основе кварцевого стекла с затуханием сигнала ~1 дБ/км в ближней ИК-области спектра. Типичный спектр оптических потерь в таких С. представлен на рис. 2, а. Минимально возможные потери составляют 0,16 дБ/км на волне 1,55 мкм. Материалом для таких С. служит кварцевое стекло; различия показателей преломления сердцевины и оболочки достигают легированием стекла (напр., фтором, германием, фосфором).

Др. важной характеристикой одномодовых волоконных С., широко применяемых в системах оптич. связи, является дисперсия групповой скорости. На рис. 2, б представлен спектр дисперсии С. на основе кварцевого стекла. Видно, что кривая дисперсии проходит через 0 вблизи мкм. Это означает, что именно в этой спектральной области информац. полоса пропускания одномодовых волоконных С. на основе кварцевого стекла максимальна и составляет 1011 Гц*км.

Рис. 2. Спектр оптических потерь (а) и дисперсии групповой скорости (произвольные единицы, б).

23