6. Основы компьютерных телекоммуникаций

6.1. Структура компьютерных сетей.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ ПО ТИПУ СОЕДИНЕНИЯ,

ПО СПОСОБУ ПЕРЕДАЧИ, ПО МАСШТАБАМ

Создание высокоэффективных крупных систем обработки данных связано с объединением средств вычислительной техники, обслуживающей отдельные предприятия, организации и их подразделения, с помощью средств связи в единую распределенную вычислительную систему.

Такое комплексирование средств вычислительной техники позволяет повысить эффективность систем обработки информации за счет снижения затрат, повышения надежности и производительности эксплуатируемых компьютеров, рационального сочетания преимуществ централизованной и децентрализованной обработки информации благодаря приближению средств сбора исходной и выдачи результатной информации непосредственно к местам ее возникновения и потребления, а также комплексного использования единых мощных вычислительных и информационных ресурсов.

В условиях вычислительной сети предусмотрены следующие возможности:

• организовывать параллельную обработку данных многими ком­

пьютерами;

• создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти

различных компьютеров;

• специализировать отдельные компьютеры (группы компьюте­

ров) для эффективного решения определенных классов задач;

• автоматизировать обмен информацией и программами между

отдельными компьютерами и пользователями сети;

• резервировать вычислительные мощности и средства передачи

данных на случай выхода из строя какого-либо из них с целью

быстрого восстановления нормальной работы сети;

• перераспределять вычислительные мощности между пользовате­

лями сети в зависимости от изменения их потребностей и слож­

ности решаемых задач;

• стабилизировать и повышать уровень загрузки компьютеров и д о -

рогостоящего периферийного оборудования;

• сочетать работу в широком диапазоне режимов: диалоговом, па­

кетном, режимах «запрос-ответ», а также сбора, передачи и об­

мена информацией.

6.1.1. Линии связи

Линия связи (рис. 59) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является канал связи (channel).

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, т. е. набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которое распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи делятся на (рис. 60): проводные (воздушные); кабельные (медные и волоконнооптические); радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии представляют собой конструкцию, состоящую из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической.

Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро присоединять к нему различное оборудование. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели, состоящие из тонких (5—60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы.

Волоконно-оптический кабель обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Радиоканалы, работающие в диапазоне коротких, средних и длинных волн, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн, а также диапазонах сверхвысоких частот. В диапазоне сверхвысоких частот (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. Спутниковые каналы и радиосвязь исполь-зуются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя, — например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.