Реферат: Технические средства передачи информации

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмот­ренных компонентов. Такие принципы еще называют - топологиями.

4. Топологии вычислительной сети.

       4.1. Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла  из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с пе­риферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел вычислительной сети.

 Пропускная способность сети определяется вычислительной мощно­стью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Топология в виде звезды

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других тополо­гиях.

      

4.2. Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с дру­гой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией

4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Кольцевая топология

 

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посы­лает по определенному конечному адресу информацию, предварительно

получив из кольца запрос.

Пересылка сообщений является очень эффектив­ной, так как большинство

сообщений можно отправлять “в дорогу” по ка­бельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информа­ции, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.          

Структура логической кольцевой цепи

      

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топо­логий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутато­ров (англ. Hub -концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабо­чими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Актив­ные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключи­тельно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети про­исходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управ­ление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях мо­жет нарушаться работа всей сети.

      

4.3. Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут не­посредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

                               Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычис­лительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функциони­рование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выклю­чение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы­зывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание сис­темы.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таб­лице.

Характеристики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Характери­стики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослуши­вания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворитель­ное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка ка­беля	Хорошая	Удовлетворитель­ная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

 

4.4. Древовидная структура ЛВС.

На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вы­шеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычис­лительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются ком­муникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответст­венно адаптерным платам применяют сетевые усилители  или коммута­торы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, на­зывают активным концентратором.

5. Модем

Для связи удаленных компьютеров друг с другом используются в основном обычные телефонные сети, которые покрывают более или менее обширные территории большинства государств, - PSTN (Public Switchable Tele-phone Network). Единственная проблема в этом случае - преобразование цифровых (дискретных) сигналов, которыми оперирует компьютер, в аналоговые (непрерывные).

Для решения этой задачи и предназначены устройства, именуемые модемами.

Модем - это периферийное  устройство, предназначенное  для обмена  информацией с другими  компьютерами  через  телефонную  сеть.  По  терминологии  ГОСТа  они  называются  УПС (устройства  преобразования  сигналов).  По  сути  модем  образован  двумя  узлами - модулятором  и  демодулятором;  он  выполняет модуляцию и демодуляцию информационных сигналов.  Собственно  слово  "модем" - сокращение  от  двух  других:  МОдулятор/ДЕМодулятор.     

Другими словами, модулятор модема преобразует поток битов из компьютера в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонному каналу связи; демодулятор модема осуществляет обратную задачу - преобразует   сигналы  звуковой  частоты  в  цифровую  форму, чтобы  они могли быть  восприняты  компьютером. Таким образом, данные, подлежащие передаче, преобразуются в аналоговый сигнал модулятором модема <передающего> компьютера.  Принимающий модем, находящийся на противоположном конце линии, <слушает> передаваемый сигнал и преобразует его обратно в цифровой при помощи демодулятора. Следовательно,  модем  является  устройством,  способным  как  передавать,  так  и  принимать  данные.

Благодаря  тому,  что  в  качестве  среды  передачи  данных  используются  телефонные  линии  связи,  оказывается  возможным  связываться  с  любой  точкой  земного  шара.

Современные  модемы  выполнены  на  базе  специализированных  БИС (больших  интегральных  схем),  выполняющих  практически  все  функции  модема.  Это  обеспечивает  малые  габариты,  высокую  надёжность и  простоту  использования  модемов.

В  последние  годы   наиболее  широко  применяются  модемы  на  скорости  передачи  2400, 9600  и  14400  бит/с.,  в  то же  время  указанные  виды  модемов  допускают  передачу  на  пониженных  скоростях (1200,  4800,  7200,  12000  бит/с.),  а  также  взаимодействие  с  основной  массой  модемов  более  ранних годов  выпуска.

В  настоящее  время  в  состав  задач,  выполняемых  модемом,  введены  функции  защиты  от  ошибок  при  передаче  и  функция  сжатия  данных,  что  позволило  радикально  увеличить  достоверность  и  скорость  передачи  информации.  Благодаря  сжатию  данных  фактическая  скорость  передачи  цифровой  информации  с  помощью  модемов  может  быть  доведена  до  40-60  Кбит/с.     

В последнее время модемы становятся неотъемлемой частью компьютера. Установив модем на свой компьютер, вы фактически открываете для себя новый мир. Ваш компьютер превращается из обособленного компьютера в звено глобальной сети.

6. Услуги

6.1. Передача файлов

Если вы хотите оперативно передать какой-то файл вашему другу или сотруднику в Москву,  то можно  поступить  двумя способами.  Кто-то  предпочтет  записать этот файл на дискету, купить билет на самолет,  нанять КУРЬЕРА и поручить ему доставить эту  дискету по такому-то адресу.  А кто-то разумно решит приобрести модем и в считанные минуты,  используя присутствующую в каждом приличном учреждении телефонную линию, передать всю необходимую информацию. Для этого, помимо телефонной линии, необходимо иметь лишь, также  присутствующий  в  каждом  приличном   учреждении, компьютер и простейшую коммуникационную программу.

6.2. Электронные Доски Объявлений

Вторая, не менее важная услуга,  состоит в использовании  с помощью  модема  так  называемых  электронных досок объявлений (Bulletin Board  System,  в  дальнейшем  BBS).  Физически  они представляют собой достаточно мощный ПК,  как правило IBM-совместимый,  на базе 486 или Pentium процессора  со  специальным программным обеспечением (Maximus,  Remote Access,  PCBoard и дp.),  который через модем подключен к обычной телефонной сети. Узел BBS содержит большое количество полезных (и не очень)  программных продуктов самой разной направленности логически разбитых по тематике.  Работая в системе в режиме on-line,  мы можем  ознакомиться  со списком предлагаемых файлов и "перекачать" на свой компьютер все заинтересовавшее вас. Помимо этого на  BBS доступны территории личной и публичной переписки между пользователями данной станции.  Таким образом, можно размещать как коммерческую рекламу,  объявления о розыске ПО,  дурацкие анонимные послания,  так и объяснения в любви  и  преданности. Совсем иной вопрос, что за неординарное поведение можно по воле Системного Опеpатоpа (в дальнейшем СисОп) лишиться  дальнейшего доступа к BBS.

Принцип "ты мне - я тебе" находит широкое применение в системах электронных досок объявлений.  Каждый зарегистрированный пользователь получает  строго  ограниченный  Системным Оператором  суточный период времени для реализации своих намерений и желаний. Этого иногда бывает недостаточно даже для того, чтобы принять Список доступных на данной BBS файлов (Filelist). Пользователь должен целенаправленно стремиться понравиться СисОпу,  передавать ему наиболее интересное и редкое ПО,  которое может его заинтересовать, оповещать о последних новостях,  сплетнях, а также как можно чаще угощать пивом. Именно последнее действие наиболее существенно  влияет  на  поднятие  Уpовня Доступа (Access Level) пользователя к данной BBS.

Исходя из факта существования электронных досок объявлений, ваш старый  знакомый из Москвы мог поступить гораздо умнее: зная, на какой  BBS  его  приятель является зарегистрированным пользователем  и,  пользуясь его паролем для входа в систему,  он оставляет необходимые файлы в территории загрузки пользователей. В свою очередь вы в удобное для вас время, аналогично звоните на эту BBS и забираете переданные вашим московским товарищем (сотрудником) файлы.

Существует множество классификаций узлов  BBS.  Они  бывают

любительскими или профессиональными,  коммерческими и бесплатными, 24-часовыми и с ограниченным  временем  работы (как правило ночью,  днем же это обычный голосовой телефон),  различной совместимости эмуляции терминала (TTY, ANSI-BBS, VT102, VT52, AVATAR, ANSI) и аппаратной поддержки.

К профессиональным BBS относятся  крупные  сетевые  сервера подобные Elvis, Izhma, Kiae, Simte, Chci и дp.  в сети Relcom, а также небольшие коммеpческо-pекламные  станции.  Их  главные отличия - предоставление доступа за абонентскую плату,  24-часовой график работы, большой выбор предлагаемого ПО, профессиональный оплачиваемый СисОп и т.д.

Одни и те же символы,  передаваемые на компьютер,  могут, в зависимости от принятого на BBS стандарта эмуляции  терминала,  восприниматься абсолютно по-разному. В ряде перечисленных выше стандартов наибольшее распространение   получили  ANSI  и ANSI-BBS, которые, в принципе, имеют совершенно незначительные отличия и в общем совместимы.

6.3. Электронная Почта

Третья, наиболее интересная и удобная услуга -  электронная почта. Это наиболее универсальное средство компьютерного общения.  Она позволяет пересылать сообщения  (файлы,  информацию) практически с  любой машины на любую,  так как большинство известных ПК,  работающих в разных  системах,  ее  поддерживают.

Электронная почта  -  это  глобальная сеть передачи сообщений, где могут объединяться компьютеры самых различных конфигураций и совместимостей.    Главными отличительными особенностями электронной почты от BBS являются:

- более  широкий  круг  пользователей,  отсюда  и  более широкие возможности для общения, рекламы и поиска;

- работа в режиме off-line, когда не требуется постоянного присутствия на почтовом узле СисОра. Достаточно лишь указать специальной программе-почтовику (Mailer) время системных событий и адреса, где следует забирать почту, все остальное произойдет автоматически!

- доступ к телеконференциям (Echo Conference);

- доступ к файловым телеконференциям (File Echo Conference);

- широкий диапазон других услуг.

телеконференции являются  мощным  средством  общения  между членами сети.  Их смысл хорошо просматривается в их английском названии (Echo Conference), что в примитивном смысле означает: у одного узла аукнулось - у остальных отозвалось. 

Допустим, 50%  участников сети сильно беспокоит проблема качества производимого в РФ пива. Для обсуждения этой темы создается так называемая конференция,  где каждый подписавшийся на нее может публично  высказать свое мнение,  посоветовать вопрошающему, опровергнуть заблуждающегося,  причем его мысли увидят все читающие эту конференцию. По сути идея телеконференции во многом похожа на идею газеты частных платных или бесплатных  объявлений,  только  с  той  разницей,  что  телеконференция  намного оперативнее в доставке информации и за ней не нужно  ходить  в почтовый  ящик. 

Компьютерная  конференция  может быть полезна тем, кто хочет узнать о новых товарах, книгах или фильмах, через нее очень удобно распространять информацию о замеченных ошибках в программах и о способах их исправить, она просто незаменима  для  любителей  поболтать на любимую тему со своими единомышленниками во всех уголках Земли,  и,  конечно же,  для

научных дискуссий. 

Все происходит достаточно просто. В каждой сети присутствует список разрешенных и доступных телеконференций (Backbone), которые обязательно присутствуют на всех Hub-узлах  высших  уровней. Hub-узлы  низших  уровней  и Node-узлы,  в зависимости от проявляемого интереса к данной телеконференции  могут  подписаться на ее получение.  Таким  образом, становится возможным доступ к конференции и даунлинков такого узла. 

Файловые телеконференции отличаются от  обычных  лишь  тем, что в качестве сообщений в них существуют не письма,  а файлы. Hапpимеp, создается файловая телеконференция,  посвященная музыке, где каждый может поместить файл (песню, конвертор, тексты) и каждый подписанный это непременно получит.

Помимо приведенных выше существует целый ряд других возможностей,  предоставляемых членам сети. Можно послать заказ  на посылку  или  прием  факса. Составляется  обычное электронное письмо, оформленное должным образом, и посылается на адрес компьютерного  узла,  занимающегося  факсимильными операциями. Текст этого письма в виде факса будет доставлен на  факсимильный аппарат адресата.

С недавнего времени в некоторых сетях  практикуется  услуга по  доступу  пользователей  к  электронным  базам данных,  что впервые было воплощено в ряде ведомственных  сетей.  Хотя  это одна из  развивающихся  отраслей информационной индустрии,  но уже существуют  качественные  профессиональные отечественные программные разработки, позволяющие быстро и удобно воспользоваться БД.  По данным ИАС (Институт автоматизированных Систем, г. Москва)  наиболее  часто используются базы данных по естественным наукам,  с возможностью поиска по химическим  формулам различных веществ, поиска физических параметров, поиска по научным журналам.  Предоставляется возможность получения информации о любой зарубежной фирме,  предприятии.  Существуют разнообразные базы данных по медицине,  сельскому хозяйству, периодическим  изданиям  (реферативные и польнотекстные),  курсовым работам, дипломным проектам, космосу, политике, спорту и т.д.

7. О разнообразии сетей

     При пользовании электронной почтой и компьютерной конференцией  могут  возникнуть проблемы,  если не обращать внимания на устройство физических сетей, на которых они работают.

     Разнообразие сетей компьютеров сложилось исторически.  Конечно, было бы лучше, если бы все машины на Земле были соединены между собой одним и тем же способом, передавали друг другу данные  в одинаковом,  раз и навсегда установленном виде, и при помощи одних и тех же программ.  Но так не получается. Началось с того, что отдельные  страны,  фирмы,  производящие  компьютеры, университеты, крупные организации, производители программного обеспечения, военные  стали создавать свои собственные сети.  И только потом оказалось возможным соединить эти специализированные сети между собой и прийти к некоторым соглашениям о стандартах.

    

Разные сети различаются способами соединения машин друг с другом, скоростью, с которой передаются  сообщения,  системой,  по которой машинам даются имена,  и соглашениями о том, в каком виде должно быть сообщение (например, максимальный размер письма, который принимает электронная почта,  или пишется ли адрес большими или малыми буквами). Для того  чтобы послать сообщение с машины,  подключенной к одной сети, на машину в другой сети, нужно найти промежуточную машину,  подключенную  к обеим,  через которую сообщение и пойдет.

Такая машина называется шлюзом (Gate) между этими сетями.  Ясно, что между двумя сетями может быть несколько шлюзов (впрочем,  может и не быть совсем,  и тогда обмена сообщениями нет, или  он идет через промежуточную сеть,  с которой есть шлюзы у обеих). Шлюз принимает сообщение из сети A, переписывает его в форму,  принятую в сети B, и отправляет через сеть B на ту машину, для которой оно предназначено. К сожалению, в таком случае  заметно  замедляется время получения адресатом сообщения, но,  как правило, все равно это занимает более короткий промежуток, нежели пользование услугами обычной "бумажной" почты.

8. Радиооборудование сетей передачи данных

Во многих случаях использование проводных или оптоволоконных линий связи невозможно или экономически нецелесообразно. В этой ситуации одним из наиболее эффективных решений проблемы связи, а зачастую и единственно возможным, является использование радиосетей передачи данных.

К отличительным свойствам беспроводных технологий передачи данных можно отнести:

·     Мобильность. Невозможность подсоединения подвижных абонентов является принципиально непреодолимым ограничением кабельных сетей.

·     Возможность организации сети там, где прокладка кабеля технически невозможна. Например, в зданиях, являющихся памятниками архитектуры.

·     Возможность объединить в сеть удаленных абонентов. Если абоненты разбросаны по обширной малонаселенной (или труднодоступной) территории, то во многих случаях протягивать кабель оказывается экономически нецелесообразно. В России почти 90% радиооборудования используют для связи вне помещений, на многокилометровых расстояниях.

• Срочность. Надежные коммуникации нужны сейчас, немедленно, а для прокладки кабельной сети требуются колоссальные инвестиции и длительное время. Радиооборудование позволяет развернуть сеть всего за несколько часов. Радиооборудование может также использоваться для организации временных сетей. Например, выставки, избирательная компания и.т.д.

Радиооборудование можно классифицировать по используемой частоте. От того, в каком диапазоне работает оборудование зависят такие показатели, как дальность связи, скорость передачи информации, зависимость от погодных условий, требование к обеспечению "прямой видимости".

1.6 - 30 МГц (Коротковолновый диапазон). Системы работающие в этом диапазоне позволяют передавать данные и голосовые сообщения на расстояния до нескольких тысяч километров. Скорость передачи в КВ-системах относительно невысокая до 6 Кбит/с.

 

136 - 174 МГц -- скорость передачи данных до 19.2 Кбит/с, дальность связи до 70 км, связь может осуществляться "из-за" угла и за горизонтом за счет искривления пути прохождения радиолуча у земли. Радиомодемы, работающие в этом диапазоне, используются для передачи файлов и электронной почты, позволяют организовать мобильный доступ в базы данных.

400 - 512 МГц -- скорость передачи данных до 128 Кбит/с, дальность связи до 50 км. Желательно наличие прямой видимости, но возможна работа и на отраженных сигналах.

Выше 2ГГц -- возможна организация каналов передачи данных со скоростью более 2 Мбит/с, при этом обязательным является условие прямой видимости между антеннами.

Заключение. Некоторые про­бле­мы, стоя­щие пе­ред ком­пь­ю­тер­ны­ми се­тя­ми в Рос­сии.

В свя­зи с вве­де­ни­ем по­вре­мен­ной оп­ла­ты те­ле­фон­ных раз­го­во­ров в Рос­сии,  поя­ви­лись не­ко­то­рые про­бле­мы, стоя­щие на пря­мую пе­ред поль­зо­ва­те­ля­ми ком­пь­ю­тер­ных се­тей. По­до­ро­жа­ние оп­ла­ты те­ле­фон­ных пе­ре­го­во­ров не­ми­нуе­мо вы­зо­вет по­до­ро­жа­ние оп­ла­ты ус­луг се­ти Internet. Internet раз­ви­ва­ет­ся та­ки­ми тем­па­ми, что впол­не спо­со­бен за­ме­нить те­ле­ви­зор уже че­рез де­сять лет, ес­ли не рань­ше. Жур­на­лист еже­не­дель­ни­ка "Мо­с­ков­ские Но­во­сти" Вла­ди­мир Емель­я­нен­ко в сво­ей ста­тье об оп­ла­те за поль­зо­ва­ние те­ле­фо­ном пи­шет сле­дую­щее: “У нас мо­но­по­ли­сту на­пле­вать на Internet. Он гу­бит це­лое на­прав­ле­ние в раз­ви­тии нау­ки,  срав­ни­мое с ги­бе­лью ге­не­ти­ки, ко­то­рую то­же счи­та­ли ба­лов­ст­вом и “лже­нау­кой”... Как сообщает московский еженедельник, пер­вы­ми на ули­цу вы­шли сту­ден­ты:  пе­ред зда­ни­ем мо­с­ков­ской мэ­рии они со­ору­ди­ли чу­че­ло чи­нов­ни­ка в се­ром кос­тю­ме, у ко­то­ро­го вме­сто го­ло­вы – те­ле­фон­ный ап­па­рат с обор­ван­ным шну­ром...

“Московские Новости” инициировали конференцию в ФИДО на тему подорожания абонентской платы за телефон. Точки зрения, выдвинутые участниками конференции могут быть сведены к следующему. По офи­ци­аль­ным дан­ным, при­быль МГТС за пер­вые  де­сять ме­ся­цев про­шло­го го­да со­ста­ви­ла око­ло 500 мил­ли­ар­дов руб­лей, что на 150 мил­ли­ар­дов боль­ше, чем в 1996 го­ду. Если же при­ме­нить  ло­ги­ку по­вре­мен­ной оп­ла­ты к дру­го­му ви­ду ком­му­ни­ка­ций – к ав­то­мо­биль­ным до­ро­гам,  сложится аналогичная ситуация. Они со­дер­жат­ся на “до­рож­ный на­лог”,  яв­ляю­щий­ся,  сво­его  ро­да,  ана­ло­гом  або­нент­ской  пла­ты. Пред­ста­вим, что вво­дит­ся пла­та за пе­ре­дви­же­ние на транс­пор­те по ав­то­мо­биль­ным до­ро­гам,  в за­ви­си­мо­сти от рас­стоя­ния,  но не по но­вым, не по ре­кон­ст­руи­ро­ван­ным или толь­ко что по­стро­ен­ным,  а по имею­щим­ся – с кол­до­би­на­ми и рыт­ви­на­ми. Ра­зу­ме­ет­ся, это не по­гу­бит ав­то­мо­биль­ную про­мыш­лен­ность, но, на­вер­ня­ка,  сде­ла­ет ав­то­мо­биль рос­ко­шью для лю­дей со сред­ним уров­нем дос­тат­ка.

Таким образом, одной из сильнейших, препятствующих развитию компьютерных телекоммуникаций проблем в настоящее время является угроза ввода повременной оплаты за пользование телефонными линиями. Internet из демократичного средства коммуникации может превратиться в России в нечто, предназначающееся только для верхних слоев общества, что противоречит самой идее этой компьютерной сети.

 

 

 

 

                                              Список использованной литературы

 

1.   Компьютер Пресс. – 1998г. – №8

2.   Компьютер Пресс. – 1999г. – №1

3.    Сайт в Internet: www. iXBT.ru. Ссылка – «коммуникации».