Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы автоматизированного проектирования изделий и процессов. Учебное пособие
.pdf
51
Информационный поток может опережать материальный, следовать
одновременно с ним или после него. При этом информационный поток может
быть направлен как в одну сторону с материальным, так и в противоположную:
- опережающий информационный поток во встречном направлении
содержит, как правило, сведения о заказе;
- опережающий информационный поток в прямом направлении — это
предварительные сообщения о предстоящем прибытии груза;
- одновременно с материальным потоком идет информация в прямом
направлении о количественных и качественных параметрах материального
потока;
- вслед за материальным потоком во встречном направлении может
проходить информация о результатах приемки груза по количеству или по
качеству, разнообразные претензии, подтверждения.
Путь, по которому движется информационный поток в общем случае,
может не совпадать с маршрутом движения материального потока.
Информационный поток характеризуется следующими показателями:
- источник возникновения;
- направление движения потока;
- скорость передачи и приема;
- интенсивность потока и др.
Передача информации — физический процесс, посредством которого
осуществляется перемещение информации в пространстве. Данный процесс
характеризуется наличием следующих компонентов:
- источник информации;
- приемник информации;
- носитель информации;
- среда передачи.
В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и
приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает.
Между ними действует канал передачи информации — канал связи.
К видам связи традиционного назначения относят:
- почтовую (буквенно-цифровую и графическую информацию);
- телефонную (передача речи);
- телеграфную (буквенно-цифровые сообщения);
- факсимильную (буквенно-цифровая и графическая информация);
- радио-, радиорелейную и спутниковую связь (буквенно-цифровая и
графическая информация).
При этом виды связи делятся на:
- проводные (телефонные, телеграфные и т. п.);
- беспроводные, в которых, в свою очередь, выделяют: радио-
(всенаправленные, узконаправленные, сотовые и иные радиосистемы),
52
радиорелейные и космические (спутниковые) устройства, системы и
комплексы.
Причем, например, передачу речи можно организовать по аналоговым и
цифровым, проводным и беспроводным, телефонным и любым радио- каналам
связи.
Технические средства передачи информации подразумевают
использование различных средств связи (коммуникации). Они предоставляют
возможность организовать названные виды связи с помощью телефонных,
факсимильных, телеграфных аппаратов, компьютеров с модемами и др.
Пользователь обычно не знает, какие виды связи задействованы в процессе
используемого им сеанса связи. Порой системы и средства связи называют
средствами коммуникации, так как термин «коммуникация» (англ.
communication) означает средство связи.
Существуют различные классификации средств связи.
Средства связи — это технические системы передачи данных (СПД) и
информации на расстояние, образующие канал связи и оконечные устройства
приема/передачи.
Современные средства связи предоставляют пользователям десятки и
сотни различных сервисных услуг. С их помощью можно узнать: текущие дату
и время, погоду в любой точке планеты, уточнить расписание движения
различных видов транспорта и местоположение субъекта или объекта (средства
навигации), заказать билеты на транспорт или массовое мероприятие, номера в
гостиницах, выполнить циркулярную рассылку информации нескольким
абонентам одновременно, проводить переговоры сразу с несколькими
абонентами, использовать автоответчик с записью передаваемых сообщений,
подключиться к компьютеру и выполнить другие сервисы.
По видам передаваемых сигналов средства связи делят на аналоговые,
цифровые и дискретные.
К аналоговым относят непрерывные сигналы (электрические колебания),
как правило, плавно меняющие амплитуду своих значений в течение сеанса
передачи информации, например речь в телефонном канале.
При передаче любых сведений по сетям передачи данных их
преобразуют в цифровую форму. Например, по телеграфу передаются
закодированные последовательности импульсов. То же происходит при
передаче информации между компьютерами по любым телекоммуникациям.
Такие сигналы называются дискретными (цифровыми). При передаче
информации из ЭВМ в качестве кода используют восьмиразрядный
двоичный код.
Для передачи цифровых компьютерных данных по телефонным линиям
связи их преобразуют в электрические колебания. На приемном конце
происходит обратное преобразование электрических колебаний в машинные
53
коды. Устройства, осуществляющие подобные преобразования, называют
модемами.
Дискретные сигналы по аналоговым каналам связи (телефонным и т. п.)
передаются после их вторичного уплотнения, что неэффективно с точки зрения
использования пропускной способности канала.
Линии и каналы связи
Физическая среда распространения информации является общим,
связующим звеном любой системы передачи данных, и с точки зрения
организации связи делится на линии и каналы. Она может представлять собой
кабель, атмосферу, тропосферу и космическое пространство, иные среды, в
которых распространяются данные.
Линия связи — это физические провода или кабели, соединяющие
пункты (узлы) связи между собой, а абонентов — с ближайшими узлами.
Линии связи состоят из одной или нескольких пар проводов (кабелей) и
обеспечивают передачу данных на различные расстояния. Для передачи данных
образуют среду их распространения — совокупность линий или каналов
передачи данных и приемо-передающего оборудования.
В качестве среды распространения используется воздушное и
безвоздушное пространство. С другой стороны, в качестве такой среды
выступают различные информационные сети. Так, сеть Интернет является
средой распространения информации, поскольку представляет единое
информационное пространство и средство коммуникации.
Телефонный канал тональной (звуковой, аналоговой) частоты имеет
полосу пропускания 300–3 400 Гц. Эквивалентный ему цифровой канал
обеспечивает передачу данных со скоростью 64 Кбит/с.
Каналы связи образуются различным образом. Они могут быть
физическими проводными каналами, образуемыми кабелями связи, волновыми
каналами, формируемыми для организации в какой-либо среде (например,
эфире) различных видов радиосвязи с помощью антенн и выделенной полосы
частот, а также коммутируемыми и виртуальными каналами, организуемыми на
время передачи информации. В ряде случаев считается, что канал связи можно
называть линией связи, и наоборот. При этом электрические и оптические
каналы связи (образуемые соответствующими сигналами) подразделяются на
проводные и беспроводные (радио-, инфракрасные и др.) каналы.
Так, в телефонной коммутируемой сети канал образуется после набора
номера на время соединения, например, двух абонентов и проведения между
ними сеанса голосовой связи. В проводных системах передачи данных канал
формируется путем применения оборудования уплотнения, позволяющего
одновременно продолжительно или кратковременно передавать по линии связи
54
данные большого количества источников (тысяч). В радиосвязи термин «канал»
означает среду передачи данных, организованную для одного или нескольких
одновременно проводимых сеансов связи. Во втором случае, например, может
использоваться частотное или временное разделение каналов.
Как и средства связи, линии или каналы связи делятся на аналоговые,
цифровые, а также аналогово-цифровые.
Цифровые коммуникации (каналы связи) надежнее, чем аналоговые. Они
обеспечивают высокое качество передачи информации, позволяют внедрять
механизмы, гарантирующие целостность каналов, защиту данных и применение
других сервисов. Для передачи аналоговой информации по цифровому каналу
она преобразуется в цифровую форму.
В конце 1980-х гг. появилась цифровая сеть с интеграцией услуг (англ.
Integrated Serviced Digital Network, ISDN). Ей отводится роль глобальной
цифровой магистрали, соединяющей офисные и домашние компьютеры для
обеспечения им высокоскоростной передачи данных (до 2 Мбит/с и более).
Стандартные четырехпроводные абонентские устройства в ISDN — это
телефон, факсимильный аппарат, устройства передачи данных, оборудование
телеконференций и др.
По пропускной способности каналы связи делят на:
- низкоскоростные (телеграфные, скорость передачи информации от 50 до
200 бод/с). 1 бод = 1 бит/с. Единица «бод» была названа в честь французского
изобретателя телеграфного аппарата Эмиля Бодо. Боды определяют количество
любых переданных битов в секунду;
- среднескоростные (аналоговые телефонные, от 300–9 600 до 56 000
бит/с для ЭВМ);
- высокоскоростные или широкополосные (скорость передачи
информации свыше 56 000 бит/с). Так как 1 байт равен 8 битам, можно легко
осуществить пересчет, например, 56 000 бит/с = 7 Кб/с.
В зависимости от возможностей организации направлений передачи
информации каналы связи делятся на:
- симплексные, позволяющие осуществлять передачу информации только
в одном направлении;
- полудуплексные, обеспечивающие попеременную передачу
информации в прямом и обратном направлениях;
- дуплексные или полнодуплексные, допускающие передачу информации
одновременно в прямом и обратном направлениях.
Проводные каналы связи представляют группу параллельных или
скрученных (витая пара) медных проводов (скорость передачи данных —
1 Мбит/с), тонкий и толстый коаксиальные кабели типа TV (скорость передачи
данных — 15 Мбит/с) и волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) со
скоростью передачи данных 400 Мбит/с.
55
Электрические кабели делятся на низко- и высокочастотные, одно- и
многожильные.
В проводных каналах, в том числе образующих компьютерные сети,
используют следующие виды кабелей:
Широкополосный коаксиальный кабель обеспечивает скорость передачи
информации до 500 Мбит/с. Он невосприимчив к помехам, легко наращивается
(максимальное расстояние — 10 км), но достаточно дорог. В информационных
сетях используют толстый (англ. thick) и тонкий (англ. thin) коаксиальный
кабель. Первый обеспечивает максимальное расстояние без повторителей до
500 м, а общее — до 3 км; второй — до 300 м и 1 км соответственно. На основе
использования коаксиального кабеля строились сети кабельного телевидения
(CATV). По нему аналоговый сигнал передается на расстояние до нескольких
десятков километров. Обычно такая сеть имеет древовидную структуру. Кроме
коаксиального, в CATV используют и волоконно-оптический кабель,
позволяющий обслуживать большие территории и передавать большие объемы
информации, обеспечивая высокое качество сигналов даже без применения
повторителей. Сети, в которых используют различные кабели, называются
гибридными.
Число проводов, используемых для офисных или домашних компьютеров
и электроники, постоянно растет. В помещении площадью до 150 м
2
прокладывается до 3 км различных кабелей. В 1990-е гг. британская компания
United Utilities предложила технологию Digital Power Line (DPL — цифровые
электрические линии), позволяющую использовать обычные силовые
электрические сети в качестве сетей или среды высокоскоростной передачи
пакетов данных и голоса по электрическим сетям напряжением 120/220 В.
Успехов в данной области добилась израильская компания Main.net,
разработавшая технологию Power Line Communications (PLC),
обеспечивающую передачу данных и голоса (VoIP) со скоростью от 2 до
10 Мбит/с. В дальнейшем эту технологию стали также называть PLT (Power-
line Telecommunications) — «сеть по электрическому проводу».
PLC-технология подходит для низкоскоростной передачи данных
(домашняя автоматика, бытовые устройства и т. п.), доступа в сети Интернет,
для приложений, требующих высокоскоростного соединения (видео по запросу,
видеоконференций-связи и т. п.). При этом питающие здание электрические
кабели служат «последней милей», а электропроводка внутри здания —
«последним дюймом» для передачи данных. Скорость передачи в таких сетях
доходит до 20 Мбит/с.
PLC-технология может использоваться при создании локальной сети в
небольшом офисе или жилом доме, покрывая расстояние до 200–300 м. Она
обеспечивает реализацию услуг дистанционного мониторинга, охраны жилища,
управления его режимами, ресурсами и т. п., составляющих концепцию
56
интеллектуального дома, а также позволяет организовать прямой доступ в сеть
Интернет. При этом силовые линии электропередачи становятся
коммуникационным каналом доступа в сеть Интернет. К такой сети можно
подключать компьютеры, факсы, телефоны и другие подобные устройства.
Специальные кабельные модемы обеспечивают передачу широкополосных
сигналов (10–30 МГц) со скоростью в десятки мегабит в секунду. Однако
внедрение таких систем связано с решением проблем утечки электромагнитных
излучений из зданий, подключенных к PLC-системе, а также электромагнитной
интерференции с системами радиовещания в коротком и средневолновом
радиодиапазонах.
Оптоволоконный или волоконно-оптический кабель (англ. optical fiber)
состоит из кварцевого сердечника диаметром 3–60 мкм (микрон), окруженного
отражающей защитной оболочкой с внешним диаметром 125–200 мкм.
Передача информации осуществляется преобразованием электрических
сигналов в световые с помощью, например, светодиода. Такой кабель позволяет
одновременно организовать работу нескольких сотен тысяч телефонных,
нескольких тысяч видеотелефонных и около тысячи телевизионных каналов.
Хотя для сетей передачи данных оптические системы дают ряд преимуществ —
повышенная безопасность (сложность несанкционированного подключения), не
требуется заземлять кабели, низкое затухание сигнала, малые масса и диаметр
кабеля, высокая пропускная способность, пожаробезопасность, — волоконно-
оптические кабели достаточно дороги; они требуют устройств преобразования
световых сигналов в электрические (лазеры) и наоборот. Уникальные свойства
кабеля позволяют использовать его для организации локальный сетей и сети
Интернет (обычно с топологией «звезда»).
Каналы связи бывают коммутируемые (создаются лишь на время
проведения сеанса передачи информации, например телефонные) и
некоммутируемые (выделяются абоненту на продолжительный период времени
и не зависят от времени передачи данных — выделенные).
По сравнению с технологиями проводной связи основными
преимуществами беспроводных сетей являются быстрая и удобная установка,
низкие затраты и мобильность персонала, обслуживающего системы, так как
ненужно создавать проводные (кабельные) каналы и дорогостоящее
стационарное оконечное и промежуточное оборудование. В большинстве
беспроводных устройств используется технология распространения сигналов в
узком диапазоне радиочастот (сотовые телефоны, пейджеры, радиоприемники).
Существуют широкополосные и сверхширокополосные устройства, а также
устройства с расширенным спектром, излучающие сигналы в широком
диапазоне частот. Одним из преимуществ таких устройств является то, что они
могут работать в той же среде, что и любые другие беспроводные устройства,
использующие ту же полосу частот.
57
Выделяют три основных типа беспроводных сетей:
- радиосети свободного радиочастотного диапазона (сигнал передается
сразу по нескольким частотам);
- микроволновые (дальняя и спутниковая связь),
- инфракрасные (лазерные, передаваемые когерентными пучками света).
Последние являются высокопроизводительными (высокоскоростными)
системами. Инфракрасная технология обычно используется в секторе
дистанционных устройств управления бытовой электронной техникой.
Ограничение в ее применении связано с возможностью работы на небольших
расстояниях и только в пределах прямой видимости.
Существуют различные типы радиоканалов, отличающиеся
используемым частотным диапазоном (короткие, средние, длинные,
ультракороткие и сверхвысокочастотные волны) с амплитудной, частотной,
фазовой и иной модуляцией и дальностью связи.
По способу организации используют системы одночастотной,
двухчастотной и многочастотной радиосвязи.
Одночастотная связь обычно применяется в режиме радиальной
радиосвязи, т. е. предоставляет возможность всем абонентам сети слышать
вызывающего абонента и отвечать ему (симплексный режим).
Для организации прямой связи между двумя удаленными абонентами
используется также одноканальная двухчастотная (полудуплексная)
радиосвязь — двухчастотный симплекс.
Многоканальные системы полудуплексной радиосвязи формируются на
основе транковых и радиорелейных систем.
Транкинговая (англ. trunking) или транковая (англ. trunked) связь (ствол,
канал связи) означает канал связи, организуемый между двумя станциями или
узлами сети, предназначенный для передачи информации группы
пользователей в одном радиостволе (до 50 и более абонентов) с радиусом
действия от 20 до 100 км. Эта профессиональная мобильная радиосвязь с
автоматическим распределением свободных каналов среди большого числа
подвижных абонентов позволяет эффективно использовать частотные каналы,
существенно повышая пропускную способность системы.
Радиорелейная связь образуется путем строительства протяженных линий
с приемо-передающими станциями и антеннами.Она обеспечивает
узкополосную высокочастотную передачу данных между ближайшими
антеннами в пределах прямой видимости (примерно 50 км). Скорость передачи
данных в такой сети достигает 155 Мбит/с.
В последнее время широкое распространение получают ячеистые сети
(«mesh»-сети, или Wireless Mesh Networks, или «многоузловые» (англ. multi-hop)
сети).
58
Технология ячеистых сетей позволяет развертывать беспроводную среду
передачи данных, не требующую особого планирования ее архитектуры. Такие
сети могут состоять из сотен и тысяч узлов. Их работа хорошо иллюстрируется
на примере электронной почты. Каждый узел действует как передающая точка
или маршрутизатор для других узлов. Для передачи данных на короткие
расстояния не нужна большая мощность, в результате многоузловая сеть
обеспечивает более высокую общую пропускную способность при
ограниченной максимальной мощности передатчиков. Такую сеть выгодно
использовать в домах, офисах, общественных местах, телекоммуникационных
сетях поставщиков услуг и на промышленных предприятиях. Ее легко
развернуть в аэропорту, во время конференции и т. д. Однако существуют и
проблемы их распространения, связанные с установкой,
взаимосовместимостью, качеством услуг и безопасностью.
Телеграфная связь — один из старейших видов связи. Она изобретена в
России в 1832 г. П. Л. Шиллингом и первоначально использовала телеграфные
аппараты с узкой рулонной бумажной лентой. Такая связь считается
исключительно надежной, но характеризуется низкой скоростью передачи и не
предназначена для широкого, особенно частного, использования.
Телефонная связь — самый распространенный вид оперативно-
управленческой связи. Официально она появилась 14 февраля 1876 г., когда
А. Белл (А. Грейам, 1847–1922 гг., США) зарегистрировал изобретение первого
телефонного аппарата. Первая телефонная станция появилась в 1878 г. также в
США (Нью-Хейвен).
Телефонный микрофон, в который говорит абонент, преобразует
колебания звука в аналоговый электрический сигнал. Сигнал передается по
линиям связи на телефонный аппарат абонента, принимающего голосовую
информацию, с помощью индуктивных катушек и мембраны, расположенных в
телефонной трубке. Этот сигнал преобразуется в колебания звука (тональный
сигнал) с полосой передаваемых частот по отечественным телефонным
каналам, равной 300 Гц–3,4 кГц.
Телефонная связь представляет собой разветвленную структуру,
объединяющую аппараты абонентов с ближайшими автоматическими
телефонными станциями (АТС), соединяемыми между собой в единую
телефонную сеть. Любой аппарат абонента соединяется абонентской линией с
ближайшей АТС, удаленной от него на расстояние до 10 км («последняя
миля»). На телефонной станции на время телефонных переговоров
производится подключение телефонных каналов абонентских и
соединительных линий (между АТС) и их разъединение по окончании
переговоров. Широкое применение в организациях находят офисные
телефонные системы (УАТС, ОАТС, ЭУАТС и др.).
59
Среди большого разнообразия современных телефонных аппаратов,
подключаемых к АТС, все чаще используются радиотелефоны, а среди них —
аппараты, использующие стандарт микросотовой (пикосотовой) связи DECT
(Digital Enhanced Cordless Telecommunication — цифровой расширенный
беспроводный телекоммуникационный стандарт). Емкость такой сети можно
наращивать практически без ограничений, создавая сети DECT, охватывающие
любую территорию (даже страны). При этом базовые станции располагаются на
расстоянии 100–500 м друг от друга на открытой территории и примерно в 50 м
— в помещении. При охвате больших территорий лучше использовать
беспроводные сотовые сети типа GSM. Использование таких радиотелефонов
обеспечивает в диапазоне 1 880–1 900 МГц надежную передачу речи и высокую
помехоустойчивость.
Современные учрежденческие АТС (УАТС) предусматривают
возможность подключения радио-телефонов DECT к локальной телефонной
сети. Телефоны стандарта DECT считают самыми безопасными среди
беспроводных мобильных аппаратов, так как максимальная излучаемая ими
мощность не превышает 10 мВт (мощность GSM-аппаратов достигает 2 Вт).
Используемый диапазон нечувствителен к помехам и допускает
одновременную работу нескольких расположенных рядом систем практически
в одном частотном диапазоне со скоростью передачи данных до 552 Кбит/с.
Сотовая радиотелефонная связь (сотовая подвижная связь, СПС)
появилась в конце 1970-х гг. Ее также называют мобильной. Промышленные
системы СПС появляются в США с 1983 г, а в России — с 1993 г. В 1998 г.
Япония впервые обеспечила доступ мобильных телефонов в сеть Интернет. В
середине 1999 г. компания Ericsson первой представила устройство,
поддерживающее протокол беспроводных приложений WAP, превратив
мобильный телефон в терминал Интернета. Сотовая радиотелефония считается
важной и популярной телекоммуникационной технологией. До середины 1990-
х гг. в ней активно использовались аналоговые способы передачи сигналов.
Затем стали применять методы цифровой передачи данных.
Принцип организации СПС заключается в создании сети равноудаленных
антенн с собственным радиооборудованием. Каждая из них обеспечивает
вокруг себя зону устойчивой радиосвязи (англ. cell — «сота»). Любая сота
работает в собственном диапазоне частот. В соте действуют своя базовая
станция (англ. Base Transceiver Station, BTS) и контроллер (англ. Base Station
Controller), следящий за качеством приема сигналов мобильных аппаратов
пользователей. Когда это качество с данной станцией становится хуже, чем с
соседней, она переключает аппарат пользователя на работу с лучшей соседней
базовой станцией. Сотовый телефон автоматически переключается на связь с
передатчиком, в зону обслуживания которого он перешел, а разговор абонента
продолжается при его любом перемещении в зоне действия «сот». Расстояние
60
между антеннами зависит от мощности, частоты приемо-передающего
оборудования и топологии местности. Чем выше частота работы системы, тем
меньше радиус действия антенн и расстояние между ними, т. е. размер соты. Но
в этом случае улучшается проникающая способность сигнала сквозь различные
препятствия; можно уменьшить размеры индивидуальных аппаратов и
увеличить число абонентских радиоканалов.
На современном этапе развития средства коммуникации и связи играют
важную роль для обеспечения эффективного управления туристическим
бизнесом. Любая задержка информации может повлечь за собой очень
серьезные негативные последствия как в финансовом отношении, так и в плане
потери имиджа фирмы, что в конечном итоге может привести к краху любой
организации. Это непосредственно относится и к предприятиям индустрии
туризма и гостеприимства.
Передача информации может осуществляться вручную или механически
при помощи автоматизированных систем по различным каналам связи.
Первый способ передачи информации и до настоящего времени имеет
широкое распространение. При это информация передается либо при помощи
курьера, либо по почте. К достоинствам этого способа можно отнести полную
достоверность и конфиденциальность передаваемой информации, контроль за
ее получением (при почтовой рассылке в пунктах регистрации прохождения),
минимальные издержки, не требующие никаких капитальных затрат. Главными
недостатками такого подхода являются невысокая скорость передачи
информации и неоперативность в получении ответов.
Второй способ значительно увеличивает скорость передачи информации,
повышает оперативность принятия решений, но при этом увеличиваются
капитальные и текущие издержки. При грамотной организации
производственного процесса на предприятии этот способ передачи информации
в конечном итоге существенно повышает экономическую эффективность
функционирования предприятия индустрии туризма и гостеприимства.
Для передачи информации необходимы источник информации,
потребитель информации, приемо-передающие устройства, между которыми
могут существовать каналы связи. В общем случае этот процесс можно
представить в виде последовательности следующих блоков.
При ручном или механическом способе передачи информации на каждом
этапе принимают участие люди, при автоматизированной передаче могут
использоваться различные электронные приборы и устройства. Одной из
проблем, возникающих при автоматизированной передаче информации,
является качество передачи информации, которое значительно снижается из-за
помех, возникающих в каналах связи и в приемо-передающих устройствах. Для
снижения последних, улучшения качества передаваемой информации и
обеспечения ее достоверности в приемо-передающие устройства встраиваются
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]