Основные виды телекоммуникационных систем

В настоящее время процесс управления невозможно представить без оперативного обмена разнообразной информацией. Современный уровень развития средств связи предоставляет широкие возможности организации такого информационного взаимодействия.

Под системой телекоммуникаций будем понимать комплекс средств и каналов связи, работающих по определенным, им присущим принципам (физическим, организационным, технологическим и пр.) и предназначенных для передачи информации на большие расстояния.

Имеются следующие виды телекоммуникационных систем:

— телеграфная связь;

— телефонная связь;

— радиосвязь;

— спутниковая связь;

— компьютерные сети.

Телеграфная связь по праву может считаться одним из старейших способов передачи информации техническими средствами на большие расстояния. Появившаяся в начале XIX в. система электрической телеграфной связи и по сей день применяется для передачи данных. Однако в настоящее время телеграфную связь вытесняют другие - более современные, удобные и высокоскоростные системы обмена информацией.

Изобретение в 1876 году телефона положило начало развитию телефонных сетей, которые не перестают совершенствоваться и по настоящее время.

Сейчас по каналам телефонной сети общего пользования передается не только речевая информация (при разговоре двух абонентов), но и факсимильные сообщения и цифровые данные.

Телефонные сети предназначены для передачи по ним аналоговых сигналов. Аналоговый сигнал является непрерывным и может принимать значения из некоторого диапазона. Например, аналоговым сигналом является человеческая речь; в телефоне, телевизоре, радиоприемнике информация также существует в аналоговой форме. Недостатком такой формы представления информации является ее подверженность помехам.

Цифровая форма представления информации характеризуется наличием только двух определенных значений. В ЭВМ информация кодируется двумя значениями: «1» - наличие электрического сигнала, «0» - его отсутствие.

Чтобы с помощью телефонных каналов связи передавать цифровую информацию, что нужно, например, для организации компьютерных сетей, следует применять специальные устройства для преобразования сигналов одного вида в другой. Такими устройствами являются модемы (модуляторы/демодуляторы), позволяющие преобразовывать цифровой сигнал, поступающий с компьютера, в аналоговый — для передачи его по телефонным линиям связи. На приемной стороне производятся обратные преобразования.

Таким образом, телефонные сети являются основой для построения другого вида телекоммуникационных систем — компьютерных сетей.

Другое направление развития телефонной связи возникло также на стыке двух различных способов передачи данных: собственно телефонной связи и радиосвязи. Так появились сети мобильной телефонной связи, которую также называют «сотовой» связью. Подобное название возникло в связи с некоторыми особенностями организации таких сетей связи. Сотовая сеть представляет собой систему, состоящую из большого числа передатчиков, причем каждый из них покрывает некоторое ограниченное пространство всей зоны связи — «соту». Перемещаясь в пределах действия сети, абонент попадает в зону работы то одного передатчика, то другого, при этом связь не прерывается и сам абонент не должен производить какое-то переключение. Также следует отметить, что системы сотовой связи в качестве каналов передачи данных могут использовать и участки телефонной сети общего пользования, и спутниковую связь и пр. Эти каналы применяются для связи между различными Передающими узлами сети, в то время как для связи конечного абонента с ближайшим к нему передатчиком используется радиоканал.

Современные мобильные телефоны представляют собой удобные многофункциональные устройства. Они позволяют не только общаться с другим абонентом практически из любой точки мира, но и имеют массу других полезных возможностей. Так, с помощью мобильного телефона можно получить доступ в Интернет, посылать текстовые сообщения (SMS).

Радиосвязь в деятельности большинства организаций редко применяется непосредственно для передачи информации между двумя конечными абонентами. Однако каналы радиосвязи являются важной составной частью вычислительных сетей — в первую очередь сети Интернет и корпоративных сетей большой протяженности.

Спутниковые системы связи в настоящее время получили большое развитие. Постоянно появляются новые спутниковые сети. Они используются как канал передачи данных в других системах связи (например, при построении глобальных компьютерных сетей). Также широкое применение спутниковые системы нашли при организации телевизионного вещания.

Спутниковые сети связи строятся на основе трех типов искусственных спутников. Эти типы различаются по виду орбиты и высоте, на которой находится данный спутник. Так, различают спутники на низких круговых орбитах (низколетящие спутники); на эллиптических орбитах и геостационарные спутники.

Низколетящие спутники имеют высоту орбиты не более 2000 км. Так как один такой спутник находится над определенной точкой Земли очень непродолжительное время, то для обеспечения постоянной связи необходимо несколько десятков подобных спутников. Когда один из них уходит из зоны приема, то связь осуществляется через следующий спутник, находящийся в этой зоне. В каждый момент времени в зоне «прямой видимости» находится два-три спутника.

Системы спутниковой связи на эллиптических орбитах позволяют осуществлять радио- и телевизионное вещание на всей территории России. Типовая орбита таких спутников представляет собой эллипс с наименьшим расстоянием до поверхности Земли порядка 400—600 км и наибольшим расстоянием — до 60 000 км. Эти спутники позволяют обеспечивать связь на больших территориях. Однако из-за эллиптической орбиты они в определенное время уходят из зоны вешания, и связь со спутниками в этот момент времени не осуществляется. При появлении спутника в зоне приема связь восстанавливается.

Спутники на геостационарных орбитах позволяют осуществлять устойчивую связь практически с любой точкой земного шара (кроме районов, близких к полюсам). Для построения такой системы достаточно трех спутников, которые располагаются над экватором на высоте порядка 36 000 км и в каждый момент времени «висят» над определенной точкой Земли. Однако большая высота орбиты позволяет такой системе спутников просматривать практически всю поверхность Земли. Они не охватывают только районы близкие к полюсам (из-за кривизны Земли).

Спутниковые системы связи достаточно редко применяются для непосредственной связи двух абонентов сети. Обычно они являются промежуточным звеном для передачи информации, которая к конечному пользователю поступает через другие телекоммуникационные сети (телефонные, телевизионные, компьютерные и т. п.).

Основным средством телекоммуникации, т. е. организации информационного обмена, для современных предприятий являются компьютерные вычислительные сети.

Этот вид телекоммуникаций в настоящее время переживает период бурного развития и роста. Сейчас уже в каждой солидной организации имеется собственная локальная вычислительная сеть, как правило, с выходом в Интернет.

В связи с этим необходимо уделить особое внимание рассмотрению вопросов организации, построения и использования различных компьютерных сетей.

Благодаря взаимодействию компьютеров в сети, становится доступным ряд новых возможностей.

Первое – совместное использование аппаратных и программных ресурсов. Так, при общем доступе к дорогостоящему периферийному устройству (принтеру, плоттеру, сканеру, факсу и др.) снижаются затраты на каждого отдельного пользователя. Аналогично используются сетевые версии прикладного программного обеспечения.

Второе – совместный доступ к ресурсам данных. При централизованном хранении информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования, что обеспечивает высокую надёжность. Наличие альтернативных копий на двух машинах одновременно позволяет продолжать работу при недоступности одной из них.

Третье – ускорение передачи данных и обеспечение новых форм взаимодействия пользователей в одном коллективе при работе над общим проектом.

Четвертое – использование общих средств связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных, видео, речи и т.д.).

Чаше всего сети классифицируют с точки зрения территории, которую они охватывают. Именно по этому признаку сети разделяют на локальные и глобальные.

Локальные сети (Local Area Network — LAN) состоят из компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории и, как правило, принадлежащих одной организации. За счет того, что расстояния между отдельными компьютерами невелики, появляются широкие возможности для использования дорогого телекоммуникационного оборудования, что обеспечивает высокую скорость и качество передачи данных. Благодаря этому пользователи локальных сетей могут пользоваться широким спектром услуг. Кроме того, в локальных сетях, как правило, используются простые способы взаимодействия отдельных компьютеров сети.

По способу управления сети делятся на одноранговые и с выделенным сервером (централизованным управлением). В одноранговых сетях все узлы равноправны – каждый узел может выступать в роли и клиента, и сервера. Под клиентом понимается программно-аппаратный объект, запрашивающий некоторые услуги. А под сервером – комбинация аппаратных и программных средств, которая эти услуги предоставляет. Компьютер, подключенный к локальной сети, в зависимости от задач, решаемых на нем, называют рабочей станцией (workstation) или сервером (server).

Одноранговые локальные вычислительные сети (ЛВС) достаточно просты в обслуживании, однако не могут обеспечить должной защиты информации при большом размере сети. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность использования сети резко уменьшается. Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп – не более 20 компьютеров.

Выделенный сервер реализует функции управления сетью (администрирования) в соответствии с заданными политиками – совокупностями правил разделения и ограничения прав участников сети. ЛВС с выделенным сервером имеют хорошие средства обеспечения безопасности данных, способны поддерживать тысячи пользователей, однако требуют постоянного квалифицированного обслуживания системным администратором.

В зависимости от используемой технологии передачи данных различают широковещательные сети и сети с передачей от узла к узлу. Широковещательная передача применяется в основном в небольших сетях, а в крупных используется передача от узла к узлу.

В широковещательных сетях всеми узлами сети совместно используется единый канал связи. Посылаемые одним компьютером сообщения, называемые пакетами, принимаются всеми остальными машинами. В каждом пакете имеется адрес получателя сообщения. Если пакет адресован другому компьютеру, то он игнорируется. Таким образом, после проверки адреса получатель обрабатывает только те пакеты, которые ему предназначены.

Сети с передачей от узла к узлу состоят из попарно соединённых машин. В такой сети, чтобы попасть в пункт назначения, пакет проходит через ряд промежуточных машин. При этом часто существуют альтернативные пути от источника к получателю.

Глобальные сети (Wide Area Network — WAN) состоят из большого числа компьютеров-узлов, находящихся в различных городах, регионах, странах. Для создания глобальных сетей обычно используются уже существующие линии связи. Это позволяет значительно снизить стоимость, так как не требуется прокладывать специальные линии связи на большие расстояния. Кроме того, такой подход позволяет сделать глобальные сети доступными для огромного числа пользователей.

Однако принцип использования систем связи общего пользования имеет и существенные недостатки. Низкие скорости используемых каналов значительно сужают спектр предлагаемых услуг. Для устойчивой передачи данных по линиям связи невысокого качества используются специальные методы и средства (в частности, сложные процедуры контроля целостности и восстановления данных). Подобные методы являются отличительными признаками глобальных сетей.

Основу глобальной сети составляют вычислительные системы большой мощности, предназначенные для одновременной работы многих пользователей, — так называемые host-узлы. Специальные компьютеры — коммуникационные узлы — также являются необходимой составляющей глобальных сетей.

Городские (региональные) сети (Metropolitan Area Network — MAN) предназначены для связи локальных сетей внутри отдельно взятого города, а также соединения локальных сетей с глобальными. Городские сети представляют собой некое промежуточное звено между высокоскоростными, но ограниченными территориально локальными сетями и работающими на больших расстояниях, но низкоскоростными глобальными сетями. Использование городских сетей позволит организациям получить качественную и высокоскоростную связь за гораздо меньшие деньги, чем при создании собственной локальной сети. В России компьютерные сети этого вида пока еще не получили широкого распространения.

Отдельно следует выделить так называемые корпоративные сети. Они организуются предприятиями, имеющими большое число далеко расположенных друг от друга филиалов, между которыми необходимо организовать оперативный обмен данными. Подобные сети создаются для собственных нужд конкретной организации и выполнения задач в рамках ее деятельности. При этом сама сеть является виртуальной, а непосредственная передача данных ведется через другие сети: телефонную сеть общего пользования, локальные сети организации и ее филиалов, сеть Интернет и т. п.