2. Узлы и каналы связи

Основными составляющими любой глобальной сети явля­ются узлы коммутации и каналы связи.

Здесь можно провести аналогию с телефонной сетью: узлами телефонной сети являются АТС — автоматические телефон­ные станции, которые между собой объединены линиями связи и образуют городскую телефонную сеть. Телефон каж­дого абонента подключается к определенной АТС.

К узлам компьютерной сети подключаются персональные компьютеры пользователей подобно тому, как с телефонны­ми станциями соединяются телефоны абонентов. Причем в роли абонента компьютерной сети может выступать как от­дельный человек через свой ПК, так и целая организация через свою локальную сеть. В последнем случае к узлу под­ключается файл-сервер локальной сети.

Узлы коммутации

Чаще всего пользователи Сети подключаются к узлу через коммутируемые (то есть переключаемые) телефонные линии. Такое подключение производится с помощью специального устройства, которое называется модемом. Слово «модем» — сокращенное объединение двух слов: МОдулятор — ДЕМодулятор. Модем устанавливается как на компьютере пользова­теля, так и на узле коммутации. Модем выполняет преобра­зование физической формы представления информации из компьютерного стандарта в стандарт телефонной связи (ди­скретный электрический сигнал преобразуется в аналого­вый сигнал) и обратное преобразование. Основной характе­ристикой модема является предельная скорость передачи данных. В разных моделях она колеблется в диапазоне от 1200 бит/с до 56000 бит/с.

Среди узлов Интернета есть своя иерархия. Существуют понятия «младший узел», «старший узел». Например, неко­торый узел в Самаре (младший) имеет соединение с узлом в Москве (старший), который, в свою очередь, связан с рядом узлов европейской опорной сети Интернета. Последние име­ют связь с узлами США, Японии и др. И все-таки структура Интернета — это не дерево, а именно сеть. Как правило, каждый узел имеет связь не с одним, а с множеством других узлов. Поэтому маршруты, по которым поступает информа­ция на некоторый узел, могут быть самыми разными. Этим обеспечивается устойчивость работы Сети: при выходе из строя одного узла информационные потоки к другим узлам не прерываются. Они лишь могут изменить свои маршруты.

Каналы связи

Каналами связи называют технические средства, позволяющие осуществлять передачу данных на расстоянии между удаленными компьютерами.

Каналы связи делятся на симплексные и дуплексные. В одном случае информация передается только в одном направлении, что является менее эффективным средством. В другом случае информация передается в двух направлениях, причем одновременно могут передаваться несколько сообщений. Специальные фильтры позволяют различать передаваемые данные, например, за счет различных по частоте передаваемых сообщений.

Способы связи в глобальной сети

Узлы компьютерной сети могут соединяться между собой самыми разными способами: выделенным телефонным кана­лом, электрическим или оптоволоконным кабелем, радио­связью (через радиорелейные линии, через спутники связи).

Обычно кабельная связь используется на небольших расстояниях (между разными узлами в одном городе). Сейчас более прогрессивными средствами считаются каналы связи, построенные специально для передачи цифровой информации. К таковым относятся, например, оптоволоконные сети. На больших расстояниях выгоднее использовать радиосвязь.

Различные каналы связи различаются тремя основными свойствами:

1) пропускной способностью, 2) помехоустойчиво­стью, 3) стоимостью.

По параметру стоимости самыми дорогими являются оп­товолоконные линии, самыми дешевыми — телефонные. Од­нако с уменьшением цены снижается и качество работы ли­нии: уменьшается пропускная способность, сильнее влияют помехи. Практически не подвержены помехам оптоволокон­ные линии.

Пропускная способность — это максимальная скорость передачи информации по каналу. Обычно она выражает­ся в килобитах в секунду (Кбит/с) или в мегабитах в се­кунду (Мбит/с).

Данный параметр зависит от физических свойств канала связи. Другими словами, пропускная способность - это объем данных, передаваемых модемом в единицу времени, без учета дополнительной служебной информации, например стартового и стопового битов, начальных конечных записей блоков и т. д.

Пропускная способность телефонных линий — десятки, сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных ли­ний и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

Помехоустойчивость задает параметр уровня искажения передаваемой информации.

Для того чтобы избежать изменения или потери информации при ее передаче, используют специальные методы, позволяющие сократить влияние шумов.

Как уже отмечали ранее, в качестве физического процесса, осуществляющего передачу данных на расстоянии, используют сигналы. На этот процесс могут влиять различные явления, создающие помехи (например, это может быть напряжение постороннего происхождения, появляющееся в каналах связи и ограничивающее дальность передачи полезных сигналов). В зависимости от источника возникновения и от характера их воздействия помехи делятся на собственные помехи канала связи, взаимные, создаваемые влиянием каналов друг на друга, и внешние - от посторонних электромагнитных полей.

Собственные помехи, или шумы, возникают от источников, находящихся в данном канале связи (например, из-за свободного блуждания электронов в веществе).

Взаимные помехи, возникающие при передаче информации по соседним каналам, появляются в результате:

• недостаточного переходного затухания между данным каналом и влияющими каналами;

• незначительного затухания фильтров, предназначенных для разделения каналов или для подавления частот;

• различных повреждений в аппаратуре влияющих каналов.

Внешние помехи делятся на промышленные, радиопомехи, атмосферные и космические. Промышленные помехи создаются в результате влияния электромагнитных полей различных электрических устройств: линий электропередачи, электрооборудования промышленных предприятий, медицинских установок, контактных сетей электрифицированного транспорта (трамвая, троллейбуса и т. п.), световой рекламы на газоразрядных лампах и т. п. Радиопомехи возникают от излучения радиостанций различного назначения, спектр которых по каким-либо причинам накладывается на спектр полезных сигналов тракта связи. К атмосферным помехам относятся помехи, вызванные различными атмосферными явлениями: магнитными бурями, северными сияниями, грозовыми разрядами и т. д. К космическим помехам относятся электромагнитные помехи, создаваемые излучениями Солнца, видимых и невидимых звезд, туманностей, в соответствующих диапазонах частот. Чтобы шумы не снижали качества передачи, их влияние необходимо ограничивать.