Роль компьютерных сетей в мире телекоммуникаций

1.  Роль компьютерных сетей в мире телекоммуникаций. Глобальные сети.

Глобальные сети – сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры. Эти сети появились раньше локальных. Глобальные сети имеют много общего с телефонными, однако в них не применяется принцип коммутации каналов, что является основным отличием глобальных сетей от телефонных.

Принцип коммутации пакетов, применяемый в глоб. Сетях лучше передаёт пульсирующий трафик, однако ск-ть передачи данных по таким каналам была довольно низкой. Поэтому изначально набор услуг был не широк: пер-ча файлов в фоновом режиме, эл. почта.

Со временем

2.  Сближение локальных и глобальных сетей.

Изначально лок. и глоб. Сети имели отчетливые различия:

Ø  Протяженность и качество линий связи

Ø  Сложность методов передачи данных

Ø  Скорость обмена данными

Ø  Разнообразие услуг

Ø  Масштабируемость

Использование методов передачи данных, основанных на модулируемой передаче данных по ВОЛС, привело к тесной интеграции лок. и глоб. сетей. Эта среда передачи используется во многих технологиях сетей для скоростного обмена информацией на расстоянии свыше 100 метров. Так же данная среда является основой современных магистралей первичных сетей SDM и DWDM.

Из-за того, что со временем локальные сети стали присоединяться к глобальным, защита информации в локальных сетях приобрела важное значение и основывается на тех же методах, что и в глобальных сетях.

Сеть города, мегаполиса – пример сближения лок. и глоб. сетей. (ск-ти от 150Мбит/сек, сначала протокол SMDS, позднее технология ATM).

3.  Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей.

К телекоммуникационным сетям относятся:

Ø  Компьютерные сети

Ø  Телефонные сети (интерактивные услуги)

Ø  Телевизионные сети (широковещательные услуги, т. е. по схеме один ко многим)

Ø  Радиосети (широковещательные услуги, т. е. по схеме один ко многим)

Направления конвергенции телекоммуникационных сетей:

Ø  Сближение видов услуг.

Изначально компьютерные сети передавали цифровую информацию (данные), телефонные и радиосети – голосовую информация, телевизионные сети – изображение.

Попытка создания мульти сети привела к изобретению технологии ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб).

Ø  Технологическое сближение.

В основу передачи информации различных типов ложится цифровая передача, в которой применяются методы коммутации пакетов и программирования услуг.

Интернет в настоящее время – это мульти сервисная сеть нового поколения.

4.  Основы среды передачи данных. Основные определения.

Среда передачи данных – совокупность линий передачи данных и блоков взаимодействия (сетевое оборудование, находящееся на станции данных), предназначенных для передачи данных между станциями данных.

Среды передачи данных:

Ø  Общего пользования

Ø  Выделенные для конкретного пользователя

Линии передачи данных – средства, которые используются в информационных сетях для передачи сигналов в нужном направлении.

Характеристики линии передачи данных:

Ø  Зависимость затухания сигнала от частоты

Ø  Зависимость затухания сигнала от расстояния

Затухание оценивается в Дб (децибелы): 1 Дб = 10 lg(P1/P2),
где Р1 и Р2 – мощности на входе и выходе линии.

Ø  Заданная длина сигнала определяет полосу пропускания линии (полоса частот).

Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации.

Различают скорости:

o  Бодовая скорость(модуляционная) – число изменений дискретного сигнала в единицу времени.

o  Информационная скорость – число бит информации, переданное в единицу времени.

Канал связи – средство односторонней передачи данных. В линии связи может быть образовано несколько каналов связи.

Методы разделения линии передачи данных:

Ø  Временное мультиплексирование (TDM) – каждому каналу выделяется некоторый квант времени.

Ø  Частотное мультиплексирование (FDM) – каналу выделяется некоторая полоса частот.

Канал передачи данных – средство двухстороннего обмена данными, включающее аппаратуру передачи данных и линию передачи данных.

По природе физической среды передачи данных различают каналы на:

Ø  Оптических линиях связи

Ø  Проводных линиях связи

o  Коаксиальные кабели

o  Витые пары

Ø  Беспроводные

o  Радиосигналы

o  Инфракрасные сигналы

Каналы по способу представления информации разделяют на:

Ø  Аналоговые каналы передачи данных (для согласования параметров среды и сигналов применяют амплитудную, частотную, фазовую, квадратурно-амплитудную модуляцию).

Ø  Цифровые каналы передачи данных (для передачи данных используются самосинхронизирующиеся коды, для передачи аналоговых сигналов используют кодово-импульсную модуляцию).

5.  Линии передачи данных. Проводные, оптические.

Линии передачи данных – средства, которые используются в информационных сетях для передачи сигналов в нужном направлении.

Линии связи используют телефонные и телеграфные провода, медные коаксиальные кабели, медные витые пары, волоконно-оптические кабели, радиоволны.

Проводные линии связи:

Ø  Коаксиальные кабели

Ø  Витые пары (неэкранированные – 5 категорий, экранированные(только для передачи данных))

Оптические линии связи реализуются в виде волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). ВОЛС – кварцевый сердечник диаметром 10 мкм, покрытый отражающей оболочкой с внешним диаметром 125-200 мкм. ВОЛС работает на волнах от 850 до 1500 нм, полоса частот до …ГГц, затухания … . Предельное расстояние передачи зависит от длины волны (850нм – 5 км, 1300 нм – 50 км).

6.  Линии передачи данных. Беспроводные, спутниковые.

Линии передачи данных – средства, которые используются в информационных сетях для передачи сигналов в нужном направлении.

Линии связи используют телефонные и телеграфные провода, медные коаксиальные кабели, медные витые пары, волоконно-оптические кабели, радиоволны.

Передача информации осуществляется на основе распространения радиоволн. Чем выше рабочая частота, тем больше ёмкость сети, но меньше предельное расстояние прямой передачи между 2мя пунктами без ретранслятора.

Радиоканалы – необходимая составляющая часть в спутниковых и радиорелейных системах связи, применяемых в территориальных сетях, сотовых системах мобильной связи. Альтернатива кабельных систем.

7.  Системы мобильной связи.

8.  Методы передачи дискретных данных на физическом уровне.

Узкополосный канал тональной частоты (телефония): аналоговая модуляция, т. е. несущая синусоида модулируется исходной последовательностью двоичных цифр с помощью модемов.

Низкоскоростная передача данных: изменение частоты несущей синусоиды.

Высокоскоростная передача данных: высокоскоростные модемы используют комбинированные способы квадратурно-амплитудной модуляции (4 уровня амплитуды несущей синусоиды, 8 уровней фазы). Всего 32 возможных сочетания, из которых используются только 30. Ещё два сочетания применяются для распознавания искаженных данных на физическом уровне.

Широкополосные каналы связи: потенциальные и импульсные методы кодирования, т. е. данные представлены различными уровнями поступающего потенциала сигнала, либо полярностями импульса, либо его фронтом. Проблема синхронизации при использовании потенциальных кодов (наиболее простой пот. код без возврата к 0, популярный импульсный код – манчестерский(по направлению перепада сигнала)). Для улучшения свойств пот. кода используются методы логического кодирования, исключение длинных последовательностей 0. Эти методы основаны на введении избыточных бит в исходное сообщение, на скремблировании исходных данных.

9.  Методы передачи данных канального уровня.

Основная задача протоколов канального уровня – доставка кадров от узла к узлу в сети с определенной технологией и достаточно простой топологией.

Существуют протоколы:

Ø  Асинхронные (Обмен между низкоскоростными старт-стопными устройствами, байты в кадрах разделяются стартовыми и стоповыми сигналами. Используются символы нижней части таблицы аскии.).

Ø  Синхронные (кадры посылаются как и для отправки данных, так и для управления обменом.

По способу выделения начала и конца кадра:

o  Символьно ориентированные (символы кода АСКИИ)

o  Бит ориентированные (специальный набор бит – флаги)

В дэйтаграммных протоколах отсутствует процедура предварительного установления соединения – срочные данные отправляются в сеть без задержки.

В протоколах с установлением соединения есть свойство восстановления потерянных (метод повторной передачи на основе квитанций) или искаженных данных (методы, основанные на циклических избыточных кодах).

10.  Обобщенная задача коммутации, коммутация каналов.

Задача коммутации – задача соединения конечных узлов через сеть транзитных.

Маршрут – последовательность транзитных узлов на пути от отправителя к получателю.

Составляющие задачи коммутации:

Ø  Определение цифровых потоков, для которых нужно проложить пути