ТЕМА УРОКА: КАНАЛЫ СВЯЗИ

ОДп.02. Информатика и ИКТ

Автомеханик

УРОК № 35

Группа: 3

Дата: 13.01.2022 г.

Преподаватель: Л.Н.Иванова

ТЕМА УРОКА: КАНАЛЫСВЯЗИ

Цель работы: освоить основные характеристики каналов связи; иметь представление об искажениях информации при передаче по каналам связи; иметь представление о средствах защиты по усилению помехоустойчивости передаваемой информации.

Сегодня Интернет – это объединение большого количества сетей. Каждая сеть состоит из десятков и сотен серверов. Серверы соединены между собой напрямую различными линиями связи: кабельными, наземной радиосвязью, спутниковой радиосвязью. К каждому серверу подключается большое количество компьютеров и локальных компьютерных сетей, которые являются клиентами сети. Клиенты могут соединяться с сервером не только по прямым линиям, но и по обычным телефонным каналам.

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

В качестве технических средств передачи информации могут использоваться обычные каналы связи (телефонные, телеграфные, спутниковые и т. д.). Сейчас более прогрессивными средствами считаются каналы связи, построенные специально для передачи цифровой информации. К таковым относятся, например, оптово­локонные сети.

Основными характеристиками каналов связи являются пропу­скная способность и помехоустойчивость.

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

Помехоустойчивость задает параметр уровня искажения передаваемой информации. Для того чтобы избежать изменения или потери информации при ее передаче, используют специальные ме­тоды, позволяющие сократить влияние шумов.

Классифицировать компьютерные каналы связи можно так:

· по способу кодирования: цифровые и аналоговые;

· по способу коммуникации: выделенные (постоянное соединение) и коммутируемые (временное соединение);

· по способу передачи сигнала:

1.Кабельные: витая пара, коаксиальные кабели, оптико-волоконные кабели; оптические (световоды), радиорелейные, беспроводные, спутниковые.

2.Телефонные;

3.Радио: радиорелейные, спутниковые.

Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары - телефонный кабель. Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищённость и низкая скорость передачи информации. Витая пара по стандарту UTP-6 обеспечивает скорость передачи до 10Гб/с на расстоянии до 100м. Для повышения помехозащищённости используется экранированная витая пара

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищённостью. Для промышленного использования выпускается два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передаёт сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле.

Оптоволоконный кабель - идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения.
Использование светового сигнала обеспечивает абсолютную независимость от электромагнитных помех природного происхождения и возникающих в результате функционирования самых разнообразных технических устройств на производствах, транспорте, в системах связи и в быту, а также отсутствие электромагнитного излучения от линии. Преимущество волоконной оптики несомненно: реализуемые в оптических каналах скорости передачи информации пока недостижимы для медных кабелей.

Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров. К недостаткам можно отнести: ограниченную дальность одного сегмента, не превышающую 100 км не только из-за энергетики, но и из-за влияния кривизны земли на обеспечение прямой видимости (исключение - ТРЛ), зависимость качества связи от времени года и времени суток.

Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео и др.) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами. В последнее время все большую популярность приобретает идея построения городской опорной сети с беспроводным доступом.

Спутниковые линии связи работают в 9 - 11 диапазонах частот и, в перспективе, в оптических диапазонах. В этих системах сигнал с земной станции посылается на спутник, содержащий приемопередающую аппаратуру, там усиливается, обрабатывается и посылается обратно на Землю, обеспечивая связь на большие расстояния и перекрывая большие площади. Существует множество разнообразных спутниковых систем, как коммерческого, так и специального назначения. Скорость передачи в спутниковом канале - до 45 Мбит/c. Традиционные системы спутниковой связи постоянно развиваются, и главная тенденция их развития - удешевление. Но основное препятствие к использованию широкополосного спутникового доступа для Интернета - это стоимость выделенных широкополосных каналов связи: обычно более эффективно использовать каналы связи с низкой полосой пропускания.

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм её хранения и передачи. А поэтому для развития каналов связи в сети Интернет необходимо совершенствовать имеющие и искать новые технологии.

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

Как уже отмечали ранее, в качестве физического процесса, осу­ществляющего передачу данных на расстоянии, используют сиг­налы. На этот процесс могут влиять различные явления, создаю­щие помехи (например, это может быть напряжение постороннего происхождения, появляющееся в каналах связи и ограничивающее дальность передачи полезных сигналов).

В зависимости от источни­ка возникновения и от характера их воздействия помехи делятся на собственные помехи канала связи, взаимные, создаваемые влиянием каналов друг на друга, и внешние - от посторонних электромаг­нитных полей.

Собственные помехи, или шумы, возникают от источников, находящихся в данном канале связи (например, из-за свободного блуждания электронов в веществе). Взаимные помехи, возникаю­щие при передаче информации по соседним каналам, появляются в результате:

· недостаточного переходного затухания между данным кана­лом и влияющими каналами;

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

•различных повреждений в аппаратуре влияющих каналов.

Внешние помехи делятся на промышленные, радиопомехи, атмосферные и космические. Промышленные помехи создаются в результате влияния электромагнитных полей различных электри­ческих устройств: линий электропередачи, электрооборудования промышленных предприятий, медицинских установок, контактных сетей электрифицированного транспорта (трамвая, троллейбуса и т. п.), световой рекламы на газоразрядных лампах и т. п.

Радиопомехи возникают от излучения радиостанций различного назначения, спектр которых по каким-либо причинам накладывается на спектр полезных сигналов тракта связи. К атмосферным помехам относятся помехи, вызванные различными атмосферными явления­ми: магнитными бурями, северными сияниями, грозовыми разрядами и т. д. К космическим помехам относятся электромагнитные помехи, создаваемые излучениями Солнца, видимых и невидимых звезд, туманностей, в соответствующих диапазонах частот. Чтобы шумы не снижали качества передачи, их влияние необходимо ог­раничивать.

Практика показала, что избавление от шумов (помех) невозмож­но из-за естественных (неустранимых) причин их возникновения. Тогда была предложена идея поиска возможности защиты в самом передаваемом тексте (К.Э. Шеннон). Наилучшим способом стало использование избыточного кода. Функция защиты информации при передаче по каналам связи включает три компонента: под­тверждение, обнаружение ошибок и уведомление о них, возврат в исходное состояние. Информация кодируется соответствующим образом, вместе с основным содержанием передается информация о размере передаваемой информации. При получении информации сверяется информация о длине сообщения с исходным состоянием, при несовпадении значений в пункт передачи информации переда­ется сигнал о необходимости повторной пересылки.

Прокси-сервер - промежуточный, транзитный веб-сервер, используемый как посредник между браузером и конечным веб­сервером. Основная причина использования прокси-сервера - эко­номия объема передачи информации и увеличение скорости доступа за счет кэширования. Например, если большинство сотрудников компании часто пользуются одним и тем же веб-сервером, содержа­щим актуальный курс валют, то эта информация сохранится в прокси, и, таким образом, страницы будут запрошены с оригинального сервера всего 1 раз. При использовании прокси компании нужен всего один публичный IP-адрес.

Протокол (protocol) - полный набор операций, который один объект может осуществлять над другим объектом вместе с правиль­ным порядком, в котором эти операции вызываются; совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информа­цией между двумя независимыми процессами или устройствами. Существует множество видов протоколов, управляющих всеми аспектами связи и передачи данных: распечатка сообщений о со­бытиях операционной системы и сбоях, выдаваемая на оператор­ский терминал; регистрация данных в специальный файл (журнал) и т. д. Различают несколько видов протоколов, которые отвечают за различные участки деятельности.

Протокол межсетевого обмена пакетами (IPX - Internet Work Packet Exchange) - используется по умолчанию в системах NetWare для маршрутизации информационных пакетов, передаваемых в ло­кальной сети или WAN. IPX выполняет те же функции, что и про­токол TCP/IP. Протокол передачи гипертекстовой информации (Hyper Text Transfer Protocol, HTTP) - транспортный протокол, обеспечиваю­щий доступ к документам на веб-узлах. В этом качестве он факти­чески выполняет все запросы к веб-узлам.

Протокол сетевой (network protocol) - совокупность правил и соглашений, использующихся при передаче данных. Различа­ют три основных типа протоколов, работающих в разных сетях и с разными операционными системами: Novell IPX (Inter Packet Exchange), TCP/IP, NetBEUI (Network BIOS User Interface). Общим для них является осуществление обмена блоками данных (пакетами, кадрами) с заданными адресами отправителя и получателя и кон­трольной суммой кадра, отличительной характеристикой могут выступать размер формируемого пакета, уровень представления заголовка и способ формирования адреса получателя.

Протокол управления передачей/межсетевой протокол (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCPMP) - набор протоколов, разработанный для Интернета и ставший его основой. TCP гарантирует, что каждый посланный байт дойдет до получа­теля без потерь. IP присваивает локальные IP-адреса физическим сетевым адресам, обеспечивая тем самым адресное пространство с которым работают маршрутизаторы. В семейство TCP/IP входят: протокол Telnet, который позволяет удаленным терминалам под­ключаться к удаленным узлам (компьютерам); система доменной адресации DNS, дающая возможность пользователям адресоваться к узлам сети по символьному доменному имени вместо цифрового IP-адреса; протокол передачи файлов FTP, который определяет механизм хранения и передачи файлов; протокол передачи гипер­текста HTTP.

Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность (скорость передачи информации). Пропускная способность канала равна количеству информации, которое может передаваться по нему в единицу времени.

Обычно пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с. Однако иногда в качестве единицы измерения используется байт в секунду (байт/с) и кратные ему единицы Кбайт/с и Мбайт/с.

Соотношения между единицами пропускной способности канала передачи информации такие же, как между единицами измерения количества информации:

1 байт/с=2³ бит/с=8 бит/с;

1 Кбит/с=2¹⁰ бит/с=1024 бит/с;

1 Мбит/с=2¹⁰ Кбит/с=1024 Кбит/с;

1 Гбит/с=2¹⁰ Мбит/с=1024Мбит/с.

Домашнее задание. Дайте ответы на вопросы:

1.Что такое каналы связи?

2.Какие существуют характеристики каналов связи и как их классифицируют?

3.Что осуществляет управление информационными потоками в каналах связи?