Лекция «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» _____________________________________1

Основы сетевых технологий

По мере развития компьютерной техники количество пользователей увеличивалось (отчасти и из-за дружественности интерфейса). Следовательно для работы над какой-л. задачей могло быть привлечено большое количество сотрудников, причем зачастую территориально удаленных друг от друга. Для обеспечения возможности параллельной работы этих сотрудников над одной и той же задачей необходимо было каким-то образом объединить их компьютеры в единую систему, которая позволила бы значительно сэкономить время на передачу данных (нежели передавать данные через дискеты). Основным движущим фактором, который привел к необходимости построения такой системы, являлось создание и использование общей БД. Такие системы получили название системы телеобработки данных (СТОД) и они явились прообразом современных компьютерных сетей. Схема типовой СТОД выглядит следующим образом: (*** слайд 50)

СТОД использовались, например, для дистанционного централизованного решения задач абонентов, или для решения задач, связанных с коммутацией сообщений (в этом случае происходит передача данных между абон. пунктами), или при выдаче справок (здесь происходит обработка запросов, полученных от абон. пунктов). Абонентский пункт представляет собой комплекс терминальных ус-в для обмена информацией с системой. На базе абон. пунктов строятся автоматизированные рабочие места специалистов (АРМ). Более разветвленные СТОД могут включать в себя также ус-ва удаленного согласования, которые обеспечивают доступ различных абонентов к одному каналу связи. Абонентские пункты, в состав которых входит аппаратура обработки данных (дополнительный компьютер), называются интеллектуальными. В этом случае СТОД представляет собой типичную локальную вычислительную сеть (ЛВС).

***

Системы и каналы передачи данных

В общем виде автоматизированную систему передачи информации можно изобразить следующим образом: (*** слайд 51)

Как видно из схемы, здесь безусловно просматривается аналогия с предыдущим рисунком, отражающим принцип действия СТОД. Основными компонентами здесь являются: передатчик, канал связи и приемник. В качестве источников и потребителей информации служат компьютеры, маршрутизаторы ЛВС, телефоны, а также – люди.

Основными качественными показателями системы передачи информации служат:

- Пропускная способность канала (системы) – максимальное количество информации, которое может быть передано за ед. времени (аналогия с системной шиной); Этот параметр прежде всего зависит от скорости передачи информации, которая измеряется в бит/сек и в бодах. Бод – это такая скорость, когда передается 1 сигнал (импульс) в секунду. При простых методах кодирования сигнала 1 бод = 1 бит/сек. Если за секунду передается более 1 импульса, то 1 бод > 1 бит/сек.

- Достоверность передачи информации – передача информации без искажения;

Надежность работы – полное и правильное выполнение системой всех своих функций.

Линия связи (ЛС) – физическая среда, по которой передаются информационные сигналы. В одной линии связи могут быть реализованы несколько каналов путем разделения и кодирования различными способами, или иначе говоря, логических (виртуальных) каналов. Если на данной линии связи работает только 1 канал, то он может называться физическим каналом.

Каналы связи можно классифицировать по 5-ти параметрам:

- по физической природе (электрические, оптические и другие);

- по форме передаваемой информации (аналоговые и цифровые);

- по направлению передаваемой информации (симплексные, т.е. только в одном направлении; полудуплексные ,т.е. поочередная передача информации в обоих направлениях; дуплексные , т.е. одновременная передача информации в обоих направлениях.)

- по пропускной способности (низкоскоростные – до 200 бит/сек; среднескоростные – до 56 Кбит/сек; высокоскоростные – свыше 56 Кбит/сек).

- по наличию коммутации (коммутируемые, например, обычная телефонная сеть - модем; выделенная).

Физической средой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных каналах связи (КС) обычно являются проводные линии (например, экранированная (UTP) и неэкранированная (STP) витая пара, волоконно-оптические кабели (Fiber Optic Cable – FOC), коаксиальные кабели.

В обычных кабелях в качестве проводника используется медная жила, а в волоконно - оптическом кабеле содержится до нескольких сотен светопроводящих волокон (световодов). Источником светового луча для них служит преобразователь электрических сигналов в оптические, например, - светодиод или лазер. Кодирование информации осуществляется изменением интенсивности светового луча. Благодаря принципу полного отражения скорость передачи информации в таком виде достаточно высока (до 1000 Мбит/сек), а затухание сигнала – минимально. Волоконно-оптические кабели связывают наиболее ответственные участки сети Интернет, крупные города, а также Европу и Америку через Атлантический океан.

Кроме проводных линий связи используются также и радиоканалы, в которых скорость передачи ограничена только приемо-передающей аппаратурой. В ближайшем будущем ожидаются радиоканалы со скоростями до 50 Мбит/с. Для коммерческих телекоммуникационных систем чаще всего выделяются частотные диапазоны от 1 до 2,5 ГГц ( ультракороткие волны). Преимущество радиоканалов в высокой мобильности, а недостаток – в плохой помехозащищенности.

В последние 10 – 15 лет активно развиваются цифровые каналы связи, т.к. цифровые сигналы можно обрабатывать и передавать более гибко и эффективно, чем обычные аналоговые. Некоторые из цифровых каналов позволяют передавать данные со скоростью до 2000 Мбит/сек (за счет мультиплексирования). Наиболее часто используется сейчас цифровая сеть с интеграцией услуг – ISDN (Integrated Service Digital Network), а также различные варианты цифровых абонентских линий DSL (Digital Subscriber Line).

***