Телекоммуникационная сеть и ее составные части. Телекоммуникационную сеть еще называют просто сеть связи Обязательными компонентами телекоммуникационной сети являются

Компьютерная сеть (КС) – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных2, с. 205.

В общем случае под телекоммуникационной сетью (ТС) понимают систему, состоящую из объектов, осуществляющих функции генерации, преобразования, хранения и потребления продукта, называемых пунктами (узлами) сети, и линий передачи (связи, коммуникаций, соединений), осуществляющих передачу продукта между пунктами1, с. 421.

В зависимости от вида продукта – информация, энергия, масса – различают соответственно информационные, энергетические и вещественные сети.

Информационная сеть (ИС) – коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования информации является информация. Традиционно для передачи звуковой информации используются телефонные сети, изображений – телевидение, текста – телеграф (телетайп). В настоящее время все большее распространение получают информационныесети интегрального обслуживания, позволяющие передавать в едином канале связи звук, изображение и данные.

Вычислительная сеть (ВС) – информационная сеть, в состав которой входит вычислительное оборудование. Компонентами вычислительной сети могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети.

ВС классифицируют по ряду признаков.

В зависимости от расстояния между узлами сети ВС можно разделить на три класса:

локальные (ЛВС,LAN–LocalAreaNetwork) – охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1…2 км);

корпоративные (масштаба предприятия) – совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или несколько близко расположенных зданиях;

территориальные – охватывающие значительное географическое пространство; среди территориальных сетей можно выделить сети региональные (MAN–MetropolitanAreaNetwork) и глобальные (WAN–WideAreaNetwork), имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы.

Особо выделяют глобальную сеть Интернет.

Важным признаком классификации вычислительных сетей является их топология, определяющая геометрическое расположение основных ресурсов вычислительных сети и связей между ними.

В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры.

Среди ЛВС наиболее распространены 1, с. 423:

шинная (bus ) – локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных;

кольцевая (ring ) – узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии). Данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

звездная (star ) – имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов.

Топологическая структура сети оказывает значительное влияние на ее пропускную способность, устойчивость сети к отказам ее оборудования, на логические возможности и стоимость сети.

В зависимости от способа управления различают сети:

«клиент-сервер» - в них выделяется один или несколько узлов (их название – серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети «клиент-сервер» различаются по характеру распределения функций между серверами, т. е. по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеемсеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

одноранговые – в них все узлы равны. Поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером – объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

В зависимости от того, одинаковые или неодинаковые ЭВМ применяют в сети, различают сети однотипных ЭВМ, называемые однородными, и разнотипных ЭВМ –неоднородные (гетерогенные). В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются неоднородными.

В зависимости от прав собственности на сети они могут быть сетями общего пользования (public ) или частными (privat ).

Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник.

Передатчик – устройство, являющееся источником данных.

Приемник – устройство, принимающее данные.

Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.

Сообщение – цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи.

Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.

Средства передачи – физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.

Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы и специальные каналы для передачи цифровой информации. Применяются также радиоканалы и каналы спутниковой связи.

Каналом связи называют физическую среду и аппаратурные средства, осуществляющие передачу информации между узлами коммутации1, с. 424.

Потребности формирования единого мирового пространства привели к созданию глобальной сети Интернет. В настоящее время Интернет привлекает пользователей своими информационными ресурсами и сервисами (услугами), которыми пользуется около миллиарда человек во всех странах мира. К сетевым услугам относятся электронные доски объявлений (BulletinBoardSystem–BBS), электронная почта (e-mail), телеконференции или группы новостей (NewsGroup), обмен файлами между компьютерами (FTR), параллельные беседы в Интернете (InternetRelayChat–IRC), поисковые системы «Всемирной паутины».

В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Интернет предоставляет человеку неисчерпаемые возможности поиска нужной информации различного характера.

Практически все программы содержат, помимо справочной системы, электронную и печатную документацию. Эта документация является источником полезной информации о программе, и пренебрегать ею не следует.

Знакомство с программой начинается с информационных экранов, сопровождающих ее установку. Пока идет установка, следует узнать как можно больше о назначении программы и о ее возможностях. Это помогает понять, что следует разыскивать в программе после ее установки.

Печатная документация прилагается к программам, купленным в магазинах. Обычно это достаточно обширные руководства объемом до нескольких сот страниц. Именно объем такого руководства часто подавляет желание внимательно его прочитать. Действительно, нет смысла исследовать руководство, если ответ на вопрос можно получить более простыми средствами. Однако в случае затруднений, руководство по программе – это один из наиболее удобных источников необходимой информации.

Во многих случаях дополнительная справочная информация по программе представляется в виде текстовых файлов, входящих в состав дистрибутивного комплекта. Исторически сложилось так, что эти файлы обычно имеют имя README, происходящее от английской фразы: «Readme(Прочти меня)».

Обычно файл READMEсодержит информацию об установке программы, дополнения и уточнения к печатному руководству, а также любую другую информацию. Для условно-бесплатных программ и небольших служебных программ, распространяемых через Интернет, этот файл может содержать полную электронную версию руководства.

Программы, распространяемые через Интернет, могут включать и другие текстовые информационные файлы.

В тех случаях, когда никакие «обычные» источники не позволяют получить нужные сведения о программе, можно обратиться к бездонной сокровищнице информации, которую представляет собой Интернет. Поиск информации в Интернете сопряжен с некоторыми сложностями, но зато в сети есть ответы на любые вопросы.

Все основные компании и авторы, производящие программы для компьютеров, представлены в Интернете. С помощью поисковой системы нетрудно найти Web-страницу, посвященную нужной программе или серии программ. Такая страница может содержать обзор или краткое описание, сведения о последней версии программы, «заплатки», связанные с доработкой программы или исправлением ошибок, а также ссылки на другиеWeb-документы, посвященные этим же вопросам. Здесь же нередко можно найти бесплатные, условно-бесплатные, демонстрационные и пробные версии программ.

Сеть Интернет растет очень быстрыми темпами, и найти нужную информацию среди миллиардов Web-страниц и файлов становится все сложнее. Для поиска информации используются специальные поисковые серверы, которые содержат более или менее полную и постоянно обновляемую информацию оWeb-страницах, файлах и других документах, хранящихся на десятках миллионов серверов Интернета.

Различные поисковые сервера могут использовать различные механизмы поиска, хранение и предоставление пользователю информации. Поисковые серверы Интернета можно разделить на 2 группы:

поисковые системы общего назначения;

специализированные поисковые системы.

Современные поисковые системы часто являются информационными порталами, которые предоставляют пользователям не только возможности поиска документов в Интернете, но и доступ к другим информационным ресурсам (новостям, информации о погоде, о валютном курсе, интерактивным географическим картам и так далее).

Поисковые системы общего назначения являются базами данных, содержащими тематически сгруппированную информацию об информационных ресурсах Всемирной паутины.

Такие поисковые системы позволяют находить Web-сайты илиWeb-страницы по ключевым словам в базе данных или путем поиска в иерархической системе каталогов.

Интерфейс таких поисковых систем общего назначения содержит список разделов каталога и поле поиска. В поле поиска пользователь может ввести ключевые слова для поиска документа, а в каталоге выбрать определенный раздел, что сужает поле поиска и таким образом ускоряет поиск.

Заполнение баз данных осуществляется с помощью специальных программ-роботов, которые периодически «обходят» Web-серверы Интернета.

Программы-роботы читают все встречающиеся документы, выделяют в них ключевые слова и заносят в базу данных, содержащую URL– адреса документов.

Так как информация в Интернете постоянно меняется (создаются новые Web-сайты и страницы, удаляются старые, меняются ихURL-адреса и так далее), поисковые работы не всегда успевают отследить все эти изменения. Информация, хранящаяся в базе данных поисковой системы, может отличатся от реального состояния Интернета, и тогда пользователь в результате поиска может получить адрес уже не существующего или перемещенного документа.

В целях обеспечения большего соответствия между содержанием базы данных поисковой системы и реальным состоянием Интернета большинство поисковых систем разрешают автору нового или перемещенного Web-сайта самому внести информацию в базу данных, заполнив регистрационную анкету. В процессе заполнения анкеты разработчик сайта вноситURL-адрес сайта, его название, краткое описание содержания сайта, а также ключевые слова, по которым легче всего будет найти сайт.

Сайты в базе данных регистрируются по количеству их посещений в день, неделю или месяц. Посещаемость сайтов определяется с помощью специальных счетчиков, которые могут быть установлены на сайте. Счетчики фиксируют каждое посещение сайта и передают информацию о количестве посещений на сервер поисковой системы.

Поиск документа в базе данных поисковой системы осуществляется с помощью введения запросов в поле поиска. Простой запрос содержит одно или несколько ключевых слов, которые являются главными для этого документа. Можно также использовать сложные запросы, использующие логические операции, шаблоны и так далее.

Специализированные поисковые системы позволяют искать информацию в других информационных «слоях» Интернета: серверах файловых архивов, почтовых серверах и др.

Обмен информацией при помощи компьютерных сетей называется компьютерной телекоммуникацией (КТ). Она отличается от передачи по почте, телеграфу, с помощью радиосвязи тем, что в процессе передачи осуществляется обработка и создание информации. КТ дает возможность создания информационных систем коллективного пользования, осуществляющих обмен информацией как между несколькими ЭВМ, пользователем и удаленной ЭВМ, так и между пользователями через посредство ЭВМ.

КТ реализуется в локальных вычислительных сетях (ЛВС) на уровне предприятия, организации, на региональном (территориальном) уровне (корпоративные, городские сети и т. п.) и в глобальном масштабе на национальном и международном уровне.

Компьютерные телекоммуникации - это линии непосредственной связи ЭВМ, разнообразные коммуникационные системы и оборудование связи: телефонной, радиосвязи, оптико-волоконной и космической (спутниковой) . КТ дает возможность оперативно обмениваться информацией, включая возможность работы в режиме реального времени.

Связь может быть установлена между двумя автономными ПК и с удаленным абонентом - другим ПК или факсом (модемная связь). Для первого вида связи ПО поддерживает файловый обмен между ПК по кабелю через последовательные порты. Для поддержки модемной связи ПК требуется более сложное ПО, однако возможности такой связи значительно выше - по одной и той же телефонной линии одновременно передается речевая информация и с большой скоростью цифровая (ISDN-технология).

Компьютерные (вычислительные, информационные) сети на основе КТ и ПК массового распространения дают возможность пользователям ПК, подключенным к линиям связи и имеющим необходимые устройства (модем, факс-модем, сетевую карту) и телекоммуникационное ПО, посылать сообщения по электронной почте, участвовать в телеконференциях, производить банковские и торговые операции, получать информацию из банков, баз данных и знаний и т. п.

Первоначально КС имели последовательную, кольцевую (1970-е гг.), звездообразную или магистральную структуру (топологию) связей абонентов. Например, КС ETHERNET фирмы Xerox имела магистральную структуру, имеющую двунаправленную линию связи.

Региональная сеть образуется путем связывания локальных КС в единую сеть той или иной топологии. В свою очередь объединение региональных сетей дает сеть глобальную. Соединение КС осуществляется при помощи специальных устройств, мощных ЭВМ или ПК и сложных технических систем - телефонных сетей, спутниковых и волоконно-оптических и других систем связи. Одинаковые сети связываются при помощи моста - это простейшая связь. Связь сетей на основе шлюза осуществляется при необходимости преобразования адресов получателей и переформатирования данных. Связь КС через ретранслятор реализует накопление данных.

Связь КС с ПК производится через через выделенные и беспроводная линии. Офисы, отели, другие учреждения и частные дома оборудуются ЛВС для подключения к глобальной сети из любой комнаты.

Передача данных в КС производится на основе двух методов - коммутации каналов и коммутации пакетов. Коммутация каналов осуществляется на время сеанса связи (пример - телефонная связь). Линия связи остается занятой все время передачи сообщения. Данные передаются небольшими кадрами с проверкой ошибок в каждом кадре. Существуют КС с коммутацией сообщений, блокирующая не весь путь передачи, как при коммутации каналов, а только часть между ближайшими ретрансляторами.

Коммутация каналов применяется в случае требования высокой надежности, высокой помехозащищенности и конфиденциальности связи (например, между правительственными учреждениями, главами государств, в военной сфере и т. п.).

При коммутации пакетов сообщения разбиваются на пакеты фиксированной длины (128 байтов и др.), снабжаются маркерами с адресами отправителя и получателя и номером пакета, и отправляются по сети как независимые сообщения. Накопленные в буфере узла связи пакеты, принадлежащие различным сообщениям, передаются на соседний узел связи. В пункте назначения интерфейсный процессор объединяет пакеты в единое сообщение и выдает адресату.

Метод коммутации пакетов и передачи их по разным маршрутам повышает надежность и сокращает время передачи сообщений, обеспечивая высшую пропускную способность, в частности, коротких сообщений, что эффективно поддерживает диалоговый режим реального времени, пользующийся популярностью в современном мире.

В начальный период создания КС (1970-е гг.) их различия затрудняли объединение в глобальные сети. Но в результате развития КС сформировался иерархический подход к организации сетей, воплощенный в стандартной модели связи открытых систем (OSI-архитектуре) Международной организации стандартов (МОС).

Раздел “Компьютерные телекоммуникации” ориентирован на базовый уровень, рекомендованный школьной программой, но легко перерастает в один или два элективных курса (“Компьютерные сети”, “Сайтостроение”) при привлечении дополнительного материала и расширении набора практикумов и проектов. Эти расширения содержатся в указанном выше учебнике “Выходим в Интернет”.

Каждому поколению свойственно разрабатывать новые технические средства, совершенствовать систему учета, обработки, передачи и хранения данных. Первыми телекоммуникационными средствами признан телеграф, телефон, телетайп, радиоприемник. Середина XIX столетия отмечена массовым использованием спутниковой связи, вычислительной техники, компьютерной сети. В результате это положительно отразилось на развитии новых телекоммуникационных технологий.

Современный мир невозможен без телекоммуникационных технологий, которые стирают государственные границы и расстояние между людьми, делают доступной мобильную и видеосвязь и позволяют решать множество задач в сфере управления, образования, коммерции. Каждый человек сталкивается с ними ежедневно, деля телефонные звонки, проверяя почту или покупая товары в интернет-магазинах.

Определение и понятие телекоммуникационных технологий

Общее понятие информационных и коммуникационных технологий включает в себя совокупность методов, процессов и устройств, позволяющих получать, собирать, накапливать, хранить, обрабатывать и передавать информацию, закодированную в цифровом виде или существующую в аналоговом виде.

В более узком смысле под телекоммуникационными технологиями понимается совокупность программных и аппаратных средств, позволяющих устанавливать связь без использования проводов и передавать пакеты информации, включающие также аудио и видеоинформацию.

Виды телекоммуникационных технологий

Телекоммуникационные технологии могут быть рассмотрены как сервисы, предоставляемые провайдерами различного уровня.

По этому принципу можно выделить следующие виды телекоммуникационных технологий:

• телефонная связь, современная телефонная связь позволяет легко переключаться с аналогового стандарта на цифровой, подключать к интернет городские телефоны и соединять в одну сеть аналоговые и мобильные устройства;


• радиосвязь, которая сегодня превратилась в сотовую связь, телефон, перемещаясь в пределах сети, оказывается в зоне действия различных передающих устройств;


• спутниковая связь, которая используется провайдерами для создания систем мобильной связи и для государственных систем связи;


• интернет - наиболее распространенный вид телекоммуникационных технологий, при которых подключение к сети может осуществляться как проводным, так и беспроводным способом.

Информационно-телекоммуникационные сети и интернет

Телекоммуникационные технологии, используемые в интернете, сейчас переживают этап бурного развития и роста.

Создаются новые сети различных типов, среди которых:

• локальные сети компаний или учреждений, связь между компьютерами в них осуществляется и проводным и беспроводным способом, количество пользователей этих сетей ограничено. Локальные сети могут быть корпоративными, в некоторых странах создаются и городские локальные сети;


• глобальные сети (Wide Area Network - WAN) представляют совокупность большого количества узлов-компьютеров, расположенных в разных странах мира и связанных между собой каналами оптово-волоконной связи. К этим сетям, представляющим услуги провайдеров, подключаются локальные сети.

Технические и программные средства телекоммуникационных технологий

Работоспособность интернета основана на использовании сетевых узлов и каналов связи. К узлам относятся как отдельные компьютеры, так и хостинги, предоставляющие IP-адреса и доменные имена.

Каналы связи, в общем, делятся на 4 типа:

• аналоговые телефонные сети;


• провода, по которым передается электричество;


• оптоволоконные каналы связи;


• беспроводные каналы связи, модемные или спутниковые.

К телекоммуникационным каналам связи относятся, в основном, третий и четвертый типы.

Среди коммуникаций, используемых для организации связи, можно отдельно отметить программы, обеспечивающие работу телекоммуникационного оборудования такого, как:

• IP-АТС;
• маршрутизаторы;
• компьютеры.

Отдельно следует назвать прикладные программы, упрощающие работу с обработкой массивов информации.

Программное обеспечение телекоммуникационных технологий

Для передачи данных с использованием возможностей телекоммуникационных технологий применяется специальное программное обеспечение. Это обеспечение функционирует по определенным протоколам или по механизмам, разработанным с целью упростить и стандартизировать работу всех узлов сети, выстроив ее по единому алгоритму.

Так, для передачи по компьютерным сетям разработан стандарт MIME (ssr-Multipurpose Internet Mail Extensions), переводящий данные в формат понятный почтовому серверу. Общение компьютера пользователя и сервера происходит в виде диалога в режиме Клиент-Сервер, где с каждой стороны его участником является определенная программа.

Отдельные программы используются для работы мессенджеров, которые позволяют обмениваться сообщениями, совершать телефонные звонки с передачей голосовой и видеоинформации. Здесь происходит коммуникация не только компьютер - почтовый сервер, к диалогу подключаются и телефонные станции.

Сетевые телекоммуникационные технологии

Различные сетевые телекоммуникационные технологии позволяют решать такие задачи, как:

• передачу информации в необходимых форматах;


• выстраивание коммуникаций;


• обеспечение взаимодействия различных участников сети.

Среди новых технологий особое место занимают программы, позволяющие работать в режиме нетворкинга, объединение CRM-систем с возможностями социальных сетей и многое другое.

Создание корпоративных сетей как офисных, компьютерных, так и телефонных, также попадает в область сетевых технологий, призванных обеспечить синергию за счет эффективной коммуникации пользователей.

Технологии защиты информации в телекоммуникационных сетях

Большая часть информационных массивов, принадлежащих государственным учреждениям и коммерческим предприятиям, имеет самостоятельную ценность и является добычей для потенциальных похитителей, которыми могут быть и хакеры, и внутренние пользователи.

Для защиты информации от утечек разработаны сложные программные продукты, позволяющие определить проникновение неавторизованного пользователя или вируса-похитителя информации в сеть и блокировать его.

Существуют специальные стандарты защиты информации, но даже они не всегда могут уберечь сети от взлома и хищения данных. Особенно уязвимы компьютеры и мобильные устройства частных пользователей, использующих только антивирусы.

От хищения информации с помощью закладных устройств, перехватывающих электромагнитные излучения, необходимо бороться при помощи технических средств.

Использование телекоммуникационных технологий

Телекоммуникационные технологии сегодня в основном применяются для организации систем связи.

Но сами системы связи имеют прикладное значение, при помощи этих технологий можно достичь существенно более важных целей, среди которых:

• создание систем дистанционного обучения;


• обеспечение недорогой голосовой телефонной связи;


• создание информационных систем предприятий и объединение их в комплекс, позволяющий оптимизировать управление;


• построение банковских сетей;


• проведение электронных аукционов и тендеров для обеспечения государственных закупок;


• осуществление коммуникации удаленных субъектов;


• для интернет-торговли;


• осуществление дистанционного управления в государственной и в частной сфере.

Спектр возможностей использования телекоммуникационных технологий расширяется с каждым днем. Сложно сказать, что именно будет предложено завтра в этой области, чтобы сделать связь доступнее, а производственные процессы - проще.

Развитие телекоммуникационных технологий

Появление новой науки - телематики позволило использовать возможность для передачи информационных данных на расстоянии. В основе науки лежит система, объединяющая телекоммуникационные средства и информатику. Данное свойство значительно увеличило территорию участников связи.

Характерная особенность информационных технологий состоит в том, что в рабочем процессе используется единственный продукт - информация. Процесс интеллектуальной обработки способствует сбору, хранению и распространению информационных данных.

Современные информационные телекоммуникационные технологии

Телекоммуникационные технологии предусматривают использование информационных сетей и компьютерной техники.

Общесетевой ресурс представлен аппаратным типом, информационными разработками, программным обеспечением, для них имеют значение следующие требования:

• компьютерная техника различных сетей соединяется автоматически;


• каждая единица компьютерной техники является составляющим звеном сети, но также работает в самостоятельном режиме;


• связь обеспечивается посредством телефонной связи, оптоволоконным соединением и спутниковыми каналами.

Интернет располагает различными сервисами, самыми распространенными считаются: обмен сообщениям в режиме электронной почты, услуги электронной доски объявлений, передача файлов.

Телекоммуникационные технологии в образовании

Наша жизнь протекает в информационном обществе, поэтому с самого детства следует учиться новым телекоммуникационным технологиям.

В образовательной системе их применяют для дистанционного обучения, виртуального общения, самообразования, получения необходимой информации.

Разработанная федеральная целевая программа, направленная на развитие образовательной информационной среды, стала предпосылкой для внедрения ее в сфере образования и науки.

Телекоммуникационные технологии и услуги для банковских сетей

Политика национальных телекоммуникационных компаний, экономическое положение и географическое расположение являются факторами, влияющими на выбор технологии по передаче информации в банковской системе.

Современные банковские коммуникации позволяют проводить межбанковские платежи с электронной подписью, шифрование документа.

Переход телекоммуникационных систем на частные спутниковые каналы позволит модернизировать банковскую систему. В этом случае выгодно применять виртуальные частные сети, которые арендуют сети общего пользования.

Крупные телекоммуникационные компании

Сфера предоставления телекоммуникационных услуг отмечена крупнейшими поставщиками проводной, сотовой связи, интернет провайдинга, кабельного телевидения.

Лидерами отрасли являются компании «МТС», «Ростелеком», «Мегафон», «ТрансТелеКом», «Эр-телеком», «Межрегиональный Транзиттелеком», «Космическая связь».

Сегодня современный рынок телекоммуникации продолжает демонстрировать признаки насыщения, но бизнес-операторы ищут новые ниши для дальнейшего развития.

Одним из основных направлений является предоставление комплексного сервиса на стыке информационных технологий и телекоммуникаций.

Современные телекоммуникационные технологии разных видов демонстрируется на выставке «Связь», проходящей в ЦВК Москвы.

Читайте другие наши статьи:

Базовая телекоммуникационная сеть

Сеть абонентского (местного) доступа

Т ранспортная с еть

Международная Сеть

Эта лекция описывает основные операции телекоммуникационной сети

с помощью обычного телефона. Операции обычного телефона, которые являются легкими для понимания, используются для того, чтобы разъяснить, как телефонные связи создают сети. Посмотрите на абонента, сигнализирующего по абонентской линии телефонной сети. Тот же самый вид сигнализации требуется в современных телекоммуникационных сетях, типа ISDN и сотовой сети. Мы начинаем рассмотрение с этой простой услуги для того, чтобы заложить основы для понимания более сложных типов услуг.

Базовая Телекоммуникационная Сеть

Основная цель работы телекоммуникационной сети состоит в том, чтобы передать информацию в любой форме от одного к другому пользователю сети. Эти пользователи общественной сети, например, телефонной сети, называются абонентами . Абонентская информация может принять много форм, типа речи, изображения или данных, и абоненты могут использовать различные технологии сети доступа для того, чтобы получить доступ к сети, например, от стационарных или мобильных телефонов. Можно видеть, что телекоммуникационная сеть состоит из многих различных сетей, обеспечивающих различные услуги, типа передачи данных, обслуживания стационарных или мобильных телефонов. Далее мы рассмотрим основные функции, которые необходимы для всех сетей независимо от того, какие службы они обеспечивают.

Три технологии необходимы для коммуникации через сеть: (1) передача, (2) коммутация и (3) сигнализация. Каждая из этих технологий требует специалистов для их разработки, эксплуатации и обслуживания.

Передача . Передача - процесс транспортировки информации между конечными пунктами системы или сети. Системы передачи используют четыре основных среды для передачи информации от одного пункта до другого:

1. Медные кабели, типа используемых в ЛВС и телефонных абонентских линиях;

2. Оптоволоконные кабели, типа используемых для высокоскоростной передачи данных в телекоммуникационных сетях;

3. Радиодиапазон свободного пространства, типа используемого для мобильных телефонов и спутниковой связи;

4. Оптический диапазон свободного пространства, типа диапазона, используемого для контроля инфракрасных отдаленных излучений.

В телекоммуникационной сети, системы передачи взаимодействуют с АТС и, вместе взятые, называются сетью передачи или транспортной сетью. Заметим, что число речевых каналов (которое является одной из мер емкости линии передачи), необходимое для взаимодействия АТС, намного меньше числа абонентов, потому что только маленькая часть их, связываются между собой в одно и то же самое время.

Коммутация. В принципе, все телефоны можно соединить друг с другом кабелями, как это было в очень раннем периоде развития телефонии. Однако, по мере того как

число телефонов росло, операторами было замечено, что для экономии проводов лучше переключать в коммутаторе абонентские линии между собой. Тогда всего несколько пар проводов становятся необходимыми между коммутаторами, потому что число одновременно продолжающихся соединений абонентов всегда намного меньше числа телефонов, см. рис. 9.1.

Рис. 9.1. Базовая телекоммуникационная сеть

Первые телефонные станции не были автоматическими, переключения производились вручную, используя распределительный щит - коммутатор.

Строунджер разработал первый автоматический коммутатор (АТС) в 1887 году. В

те времена, телефонный пользователь управлял переключением с помощью электрических импульсов, производимых наборным диском. В течение многих десятилетий АТС были комплексом электромеханических реле, но в течение последних нескольких десятилетий они были развиты в управляемые программным обеспечением цифровые АТС. Современные АТС обычно имеют весьма большую емкость - десятки тысяч абонентов и тысячи из них могут участвовать в соединениях, продолжающиеся в одно и то же время.

С игнализация. Сигнализация - механизм, который позволяет коммутировать объекты сети (клиенты и АТС сети), чтобы установить, поддержать и закончить соединение их между собой в сети. Сигнализация выполняется с помощью определенных сигналов или сообщений, которые указывают клиенту на другом конце, что требуется от него для установления или прерывания этого соединения.

Некоторые примеры сигнализации на абонентских линиях следующие:

У словие поднимания трубки : контроллер АТС замечает, что абонент поднял телефонную трубку (создается цепь прохождения постоянного тока) и посылает длинный гудок абоненту.

Набор номера : абонент набирает цифры наборного диска, и они передаются на АТС.

Условие опускания трубки : контроллер АТС замечает, что абонент закончил

разговор (цепь прохождения постоянного тока разрывается), снимает соединение

и останавливает отслеживание.

Сигнализация, естественно, необходима также и между АТС, потому что большинство соединений проходит через более чем одну АТС. Много различных систем сигнализации используется для взаимосвязи между АТС. Сигнализация является чрезвычайно сложным процессом в телекоммуникационной сети. Вообразите, например, иностранного абонента GSM, включающего свой телефон в Гонконге. Приблизительно через 10 секунд он уже в состоянии получать вызовы, направленные к нему. Информацию, для выполнения этой функции, перенесут сотни сигнализирующих сообщений между АТС в международной и национальной сети. В следующей секции, мы поделим глобальную телекоммуникационную сеть на три упрощенных уровня, чтобы разъяснять их структуру и технологии, которые используются, чтобы осуществить требуемые функции.

Сеть абонентского (местного) доступа

Сеть местного доступа обеспечивает связь между пользователем телефона и местной АТС. Абоненты обычного телефона и ISDN используют два провода или обычную абонентскую линию, но для деловых клиентов может потребоваться оптическое волокно или микроволновая радиолиния, имеющие более высокую емкость. Много различных технологий используется в сети местного доступа, чтобы присоединить абонентов к общественной телекоммуникационной сети. Рисунок 9.2.иллюстрирует структуру сети местного доступа и показывает самые важные технологии в использовании. В большинстве соединений абонента с АТС используются пары из двух медных проводов. Абонентские кабели содержат много таких пар, которые защищены снаружи общим экраном из алюминиевой фольги и пластмассовой оболочкой. В городских условиях кабели укладываются в грунт и могут быть очень большими по емкости, включая в себя сотни пар. Распределительные щиты, которые устанавливаются снаружи или внутри зданий, необходимы для разделения больших кабелей на меньшие по емкости и распределения абонентских пар в зданиях, как показано на рис. 9.2. В пригородах или сельской местности, подвешенные на опорах кабели - часто более экономичное решение, чем подземные кабели.

Рис. 9.2. Пример сети местного доступа.

Оптическая связь используется тогда, когда требуется высокая (более 2 Mбит/c) скорость передачи, или очень хорошее качество передачи. Микроволновая радиолиния - часто более экономичное решение, чем оптическое волокно, особенно тогда, когда появляется потребность заменить существующий кабель другим кабелем, с большей емкостью.

Установка оптических или медных кабелей занимает больше времени потому, что требует разрешения от городских властей. Прокладка кабелей обходится очень дорого, особенно в тех случаях, когда они должны быть погружены в грунт.

Одна из технологий осуществления абонентских линий известна как беспроводной радиодоступ (WLL). Эта технология использует радиоволны и не требует установки абонентского кабеля; это - быстрый и дешевый способ подключения нового абонента к общественной телефонной сети. С помощью этой технологии новые операторы могут обеспечить услуги в местности, где прежний оператор имеет кабели. Беспроводной радиодоступ можно использовать и для замены старых, подвешенных на опорах абонентских линий в сельских районах.

Когда емкость кабелей сети (из-за подключения новых абонентов) должна быть увеличена, может оказаться экономичнее установить концентраторы для отдаленных абонентов, или абонентские мультиплексоры , чтобы использовать существующие кабели более эффективно. Мы используем каждый из этих терминов, чтобы описать только одну из возможностей подключения отдаленных единиц коммутации.

Концентратор может переключать местные звонки среди нескольких абонентов, подключенных к нему. Концентратор по своей сути - часть телефонной станции, которая перемещена поближе к далеко расположенным абонентам. Цифровая передача между телефонной станцией и концентратором существенно улучшает использование соединительных кабелей, так что порой всего двухпроводный кабель в виде пары служит десяткам абонентов.

А бонентские мультиплексоры могут присоединить каждого абонента к индивидуальному коридору (каналу) во времени в системе ИКМ. Детальные функциональные возможности системы зависят от изготовителя, но можно сказать, что только те абоненты, которые часто поднимают телефонную трубку, экономно используют (сберегают) канал к местной телефонной станции.

Мы объяснили альтернативы абонентского доступа, показанные на рис. 9.2 , главным образом с точки зрения службы неподвижных телефонов, но они могут также использоваться и для того, чтобы обеспечить доступ к Интернету.

Местная телефонная станция . Абонентские линии соединяют абонентов с местными телефонными станциями, которые занимают самый низкий уровень в иерархии коммутационных узлов. Основные задачи цифровой местной телефонной станции:

Обнаруживать факт поднятия абонентом трубки, анализировать набранный номер и определять является ли маршрут доступным.

Подключать абонента к соединительной линии, ведущей от АТС к МТС, для междугородних телефонных разговоров.

Подключать абонента к другому абоненту той же самой местной телефонной станции.

Определять, свободен ли абонент по набранному номеру и посылать сигнал вызова к нему.

Обеспечивать измерение трафика и собирать статистические данные о своих абонентах.

Обеспечивать переход от двухпроводной абонентской линии к четырёхпроводной линии в междугородней сети.

Преобразовывать аналоговый речевой сигнал в цифровой сигнал (в системе передачи с ИКМ).

Размер местной телефонной станции изменяется от сотен абонентов до

десятков тысяч абонентов или даже более. Маленькая местная телефонная станция, иногда называемая как отдаленная единица коммутации (RSU), выполняет коммутацию и функции концентрации так же, как и все местные АТС. Местная телефонная станция уменьшает необходимую для внешних связей емкость линий передачи (число речевых каналов) обычно с фактором сжатия 10 или более; то есть, число местных абонентов примерно в 10 раз выше, чем число соединительных линий (каналов) от местной телефонной станции к внешним станциям. Рисунок 9.2 показывает только некоторые различные подключения абонента местной телефонной станции и пути для их физического установления.

Главный щит переключений (ГЩП ) – конструкция, которое содержит силовое и испытательное оборудование для разделки концов входящих кабелей и проведения проволочного монтажа, соединяющего внешние и внутренние цепи станции.

Все абонентские линии подключаются к главному щиту – кроссу , который расположен близко к местной телефонной станции, как показано на рис 9.3. Это - большая конструкция с огромным числом проволочных соединений. А бонент ские пары подключаются к коммутационному полю с одной стороны, а пары от местной телефонной станции с другой. Внутри коммутационного поля остается достаточно места для перекрестных соединений. Кабели и соединители обычно размещают логическим путем так, чтобы видеть структуру сети абонентских пар и сети соединений. Это фиксированное соединение кабелей остается тем же самым длительные периоды времени, но соединения между сторонами коммутационного поля изменяются ежедневно, например, потому, что абонент переехал в другой дом в радиусе действия той же самой АТС.

Перекрестные соединения в ГЩП обычно делают витыми парами, которые допускают скорости передачи данных до 2 Mбит/с. Обычные абонентские пары используются только для соединений аналоговых телефонов, аналоговых и цифровых учрежденческих АТС, терминалов ЦСИО и ADSL. Телефон, снабженный ADSL , и обычный аналоговый телефон используют для подключения к главному щиту переключений обычную двухпроводную абонентскую линию. Данные и речевой сигнал могут в ней использоваться одновременно, они разделяются в телефонной станции, где речевой сигнал поступает к обычному аналоговому обменному интерфейсу, а данные поступают к Интернету, как показано на рис. 9.3.

Цифровая телефонная станция может включать в себя и аналоговый и цифровой абонентские интерфейсы. Для цифровой учрежденческой АТС (автоматической системы коммутации, которая обслуживает учреждение) доступны цифровые интерфейсы с пропускной способностью до 2 Мбит/с.

Если местный коммутатор имеет способность работать с ЦСИО, то и ему доступны интерфейсы для первичной и основной скоростей передачи данных.

Обычные абонентские пары используются для подключения ЦСИО с основной скоростью передачи (160-кбит/c в двух направлениях) к сетевому терминалу (СТ), размещенному в помещении клиента.

Интерфейс ЦСИО для первичной скорости данных (2 Мбит/с) используется

для подключения цифровой учрежденческой (частной) АТС. Он требует двух пар проводов, по одной на каждое направление передачи и поддерживает много одновременных внешних вызовов.

В дополнение к главному щиту переключений операторы сети могут использовать и другие щиты переключений для управления сетями передачи и их обслуживания. Оптический щит переключений (ОЩП) содержит два поля оптоволоконных соединителей. Оптические кабели сети связаны с одним полем соединителей, с другим полем связаны с оптические линии оконечных устройств. Перекрестные соединения между двумя полями соединителей создаются оптическими волокнами. Это позволяет обслуживающему персоналу, например, заменять дефектное оптическое кабельное соединение запасным.

Цифровой щит переключений (ЦЩП) - система перекрестных соединений, к которой подключаются цифровые интерфейсы от системы линий и телефонной станции (или другого оборудования сети). С помощью ЦЩП для первичной скорости передачи данных (2 Мбит/с), оператор может легко изменить соединения между входными и выходными участками оборудования.

Рис. 9.3. Сеть абонентского доступа и входы местной цифровой телефонной станции.

Цифровой щит переключений может быть выполнен в виде цифрового оборудования поперечных соединений (ЦОПС), к которому подключаются много высокоскоростных систем передачи данных. ЦОПС управляется дистанционно через интерфейс управления сети и оператор может изменить конфигурацию перекрестных соединений с помощью системы управления сети. Используя систему управления сети он может, например, определить к какому из интерфейсов на 2-Мбит/с подключен определенный 64-кбит/с временной канал другого интерфейса на 2-Мбит/с.

Т ранспортная с еть

Как мы видели ранее в лекции 8, национальная иерархия коммутаций включает много уровней коммутаций выше уровня опорных станций. Рис. 9.4 показывает упрощенную структуру сети, где более высокие уровни коммутаций, чем опорные станции, показаны как единственный уровень транзитных станций. Транзитные станции связаны с опорными станциями, чтобы обеспечить сеть соединений от любого клиента к любому другому абоненту в стране.

Высокоскоростные линии передачи, которые обычно используют оптические линии, с производительностью до 10 Гбит/с, связывают станции этого уровня. Отметим, что транспортная сеть имеет альтернативные маршруты. Если одна из этих систем передачи терпит неудачу, то коммутаторы в состоянии направить новые вызовы через другие системы передачи и транзитные станции чтобы обойти поврежденную систему (рис. 7.10). Соединения между местными и транзитными станциями обычно не защищаются от ошибок, потому что их ошибки затронут малое число абонентов.

Рис. 9.4. Сеть двух уровней коммутации и связи между транзитными и опорными станциями.

С истемы передачи, которые связывают транзитные станции, составляют сеть

передачи или транспортную сеть. Её основная цель состоит в том, чтобы просто обеспечить необходимое число каналов (или скорость передачи данных) от одного одной опорной станции к другой. Каналы транспортной сети используются для маршрутизации звонков от одной опорной станции до другой по требованию абонентов, для обеспечения гибкости маршрутизации транзитные станции обычно располагаются в главных городах. Они являются цифровыми и используют международный общий канал сигнализации стандарта ОКС-7 для маршрутизации звонков и передачи другой сигнальной информации между станциями. Линии передачи между станциями традиционно используют временное разделение каналов, как объяснено в Лекции 7. В настоящее время увеличивается использование IP- сетей для соединений между станциями, и это требует установки медиапосредника (согласующего устройства) между станциями и IP- сетью, чтобы позаботиться о сигнализации и передаче звонков в реальном времени через IP- сеть.

Международная Сеть

Каждая страна имеет по крайней мере один международный центр коммутации, к которому подсоединены транзитные станции, как показано на рис. 9.5. Через этот самый высокий уровень иерархии коммутации международные звонки передаются от одной страны к другой и любой абонент в состоянии получить доступ к любому из других абонентов, составляющих более 2 миллиардов во всем мире. Высокоскоростные оптические системы передачи связывают международные станции или центры коммутации национальных сетей. Подводные кабели (коаксиальные кабели или системы оптических кабелей), микроволновые системы радиосвязи и спутники соединяют континентальной сети, чтобы составить международную телекоммуникационную сеть.

Первый подводный кабель телефонной системы поперек Атлантического

океана был установлен в 1956 году. Его емкость составляла речевых 36 каналов.Современные оптические подводные системы имеют емкость в несколько сотен тысяч речевых каналов, и новые системы подводных кабелей высокой емкости появляются каждый год. В дополнение к речевым сообщениям, подводные системы несут межконтинентальный Интернет-трафик, который, как оценивают, составит большую часть емкости устанавливаемых новых систем. Подводные системы - главные пути движения межконтинентальных телефонных звонков и Интернет-информации. Спутниковые системы иногда используются как дублирующие системы в случае перегрузки.

Мы описали здесь общую структуру глобальных телекоммуникационных сетей, не выделяя различные сетевые технологии. Однако всегда есть потребность в различных сетевых технологиях, чтобы обеспечить различные типы услуг, и телекоммуникационная сеть - фактически ряд сетей, каждый из которых имеет особенности, подходящие для обеспечиваемых услуг.

Рис. 9.5. Интернациональные сети

Контрольные вопросы

1. Укажите элементы основной телекоммуникационной сети

2. По какому принципу организована сеть абонентского (местного) доступа?

3. Укажите основное назначение транспортной сети.

4. Каковы функции международной коммутационной станции?

5.Какие системы передачи используют в международной сети?

Компьютерные телекоммуникации применяются в различных сферах жизни современного общества: бизнесе, финансах, банковском деле, средствах массовой информации.

Телекоммуникации - это в широком смысле слова средства дистанционной передачи информации, такие как радио, телевидение, телефон, телеграф, телетайп, телекс, телефакс, а так же появившиеся сравнительно недавно компьютерные телекоммуникации.

Компьютерные телекоммуникации или телекоммуникации в узком смысле - это средства дистанционной передачи информации между компьютерами с использованием различных каналов связи.

В основе компьютерных телекоммуникаций находятся три основных элемента: компьютер, модем, телефонная сеть.

Предавать данные напрямую из одного компьютера на другой по телефонным линиям нельзя, так как компьютер использует цифровые сигналы, а телефонные линии - аналоговые. Преобразование цифровых сигналов в аналоговые называется модуляцией, а обратный процесс - демодуляцией. Выполет такое преобразование модем.

Модемы выпускаются двух видов: встроенные в компьютер и внешние. Наиболее известные фирмы, выпускающие высококачественные модемы: Hayes Microcomputer Products, US Robotics, Multech, Paradyne.

Характеристики модема:

1. Скорость передачи данных отражает количество бит, передаваемых в секунду. Наиболее распространены модем со скоростью 1200, 2400 и 9600 бит/сек.. Максимальная скорость примерно 3800бит/сек. Очевидно, чем выше скорость, тем больший объем информации в единицу времени можно передать. С другой стороны, не все высокоскоростные модемы выдерживают устаревшее телефонное оборудование в нашей стране. А кроме того, чем выше скорость передачи данных, тем больше вероятность появления ошибок в данных. Поэтому модем должен поддерживать стандартный протокол коррекции ошибок MNP. В настоящее время существует 10 классов протокола. Начиная с класса 5, протокол не только позволяет корректировать ошибки, но и сжимать данные. Протоколы MNP встраиваются в модем и запускаются автоматически.

2. Модем должен быть Hayes- совместимым, т.е. выполнять определенный стандартный набор команд, разработанных фирмой Hayes Microcomputer Products. Большинство - команд для таких модемов начинаются с букв АТ.

Модемы работают в дуплексном или полудуплексном режиме передачи данных. При дуплексном режиме данные через модем передаются в обоих направлениях. При полудуплексном режиме данные передаются в каждый момент времени в одном направлении. Эта схема удобна, когда нужна односторонняя передача данных (факсы, пересылка файлов), но не подходит для интерактивного доступа (как например, в BBS).

Помимо своего основного назначения модем выполняет многие другие функции. Например, он может автоматически дозваниваться до абонента, отвечать на телефонный звонок или сообщать о состоянии телефонной линии в данный момент. Все эти функции модем выполняет под управлением компьютера.

При объединении нескольких коммуникационных систем образуется телеком- муникационная компьютерная сеть . Большая часть компьютеров, включенных в сеть, выполняет функции абонентских пунктов.

Абонентский пункт - это рабочее место пользователя, который имея компьютер, периферийное оборудование, модем, телефон, может подключится к какой- либо сети и получает или передает информацию.

Для того, чтобы компьютерные системы составляли единое целое, а информация по сети передавалась круглосуточно, в сети существуют компьютерные узлы связи, которые называются хост- компьютерами (Host-хозяин) Хост- компьютеры с модемами постоянно подключены к телефонной сети и через них связываются все абоненты.

Большая часть существующих сетей - это малые компьютерные сети, которые имеют всего один хост- компьютер.

Следующим типом сетей являются глобальные сети, объединяющие большие узловые компьютеры. Передача данных между такими компьютерами осуществляется через спутники или по выделенным каналам. Самая известная глобальная сеть Internet. Отечественные сети – Релком, Гласнет, Рико.

После подключения сети зарегистрированному пользователю предоставляются разнообразные услуги, среди которых главными являются:

компьютерная межперсональная телекоммуникация (обмен сообщениями, электронные бюллетени новостей, телеконференции и т.д.);

доступ к удаленным БД.

Всю совокупность систем компьютерных коммуникаций и потоков информации разной природы, циркулирующих в мировых сетях называют киберпространством.

Создаваемые на экране компьютера с помощью компьютерной технологии образы реальных объектов и процессов разнообразной природы - людей, музыкальных инструментов, приборов, станков, художественных произведений и т.п. называют виртуальной реальностью Разумеется это не «фотографии» объектов (пусть даже движущиеся, как в кино), с которыми вы не имеете никакого контакта, а вполне осязаемые предметы. С ними можно работать как с реальной вещью (например, настраивать и играть на пианино), проводить исследования и испытания.

Таким образом, киберпространство и виртуальная реальность, которые постепенно входят в нашу жизнь, приобщают нас к информационным ресурсам всего человечества, расширяют наш кругозор и меняют сам образ жизни.