Классификация каналов связи.

Основные признаки классификации следующие:

1. по физической природе среды бывают оптические и электромагнитные. Оптические передают световой сигнал, электромагнитные – невидимые сигналы. Оптические и электромагнитные каналы могут быть проводными, использующие для передачи сигналов проводниковые линии связи, и беспроводные – радиоканалы, ИК каналы.
2. по форме представления передаваемой информации – аналоговые (в непрерывной форме) и цифровые (дискретные сигналы).
3. в зависимости от возможных направлений передачи – симплексные (в одном направлении), полудуплексные (попеременная передача) и дуплексные (одновременно в двух направлениях).
4. по наличию коммутации – коммутируемые и некоммутируемые. Коммутируемые создаются из отдельных участков и только на время передачи информации. Некоммутируемые создаются на длительное время, а потому имеют несколько постоянные характеристики по длине, пропускной способности и защищенности.
5. по пропускной способности – низкоскоростные (от 50 до 200 бит/с, телеграфные каналы), среднескоростные (от 300 до 56000 бит/с, телефонные) и высокоскоростные (больше 56000 бит/с).

Затухание – относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передачи вследствие поглощение и превращения части энергии в тепло. Помеха – непредсказуемое изменение сигнала, поступающего на вход приемника. Длительность информационного сигнала по мере его распространения по линии связи может увеличиваться. Это называется дисперсией сигнала. Кабели и провода, используемые для передачи данных, являются длинными линиями, то есть со всеми их характерными особенностями: емкость и сопротивление изоляции между проводниками, индуктивность и сопротивление проводников – эти параметры определяют частотные характеристики кабеля, а также скорость распространения. Кабели должны иметь нормированные параметры, и стремятся изготавливать кабель с максимальной однородностью свойств по длине, при этом можно достаточно точно описывать линию связи при помощи модели однородной линии. Импеданс – волновое сопротивление линии связи. При несовпадении импеданса приемника и линии связи часть энергии отражается от конца линии и идет к источнику. С повышением частоты затухание увеличивается. Отражение сигнала приводит к искажениям приема, поэтому кабель должен быть однородным. К аномалиям импеданса приводят нарушения геометрии проводников, то есть резкие изгибы или передавливания.

Числовая апертура – синус критического угла. Обычно у многомодовых волокон – 0,2-0,3, одномодовое – 0,122. чем больше апертура, тем легче ввести луч в волокно, но увеличивается дисперсия. Апертура характеризует все параметры канала. Импульс, проходя по волокну, из-за дисперсии размазывается. Дисперсии бывают 3 видов: модовая из-за разности длин путей, проходимых лучами различных мод; спектральная – волны с разной длиной распространяются с различной скоростью, а поскольку источник излучает не одну длину, то лучи разной длины достигают приемника не одновременно; волновая – разность скоростей распространения по сердцевине и оболочке, источники – светодиоды и полупроводниковые лазеры.

Толстый и тонкий коаксиальный кабель.

Толстый: диаметр 1,27 см, длина – 500 м. Тонкий – 0,64 см, 185 м.

Понятие распределенной обработки данных.

Термин «Распределенная обработка» обычно применяется для описания систем с несколькими процессорами, то есть МПК, расположенные в одном компактном месте. Однако в общепринятом смысле слово «распределенный» означает, что процессоры территориально удалены друг от друга, а потому часто этот термин употребляется применительно к работам, выполняемым на множестве миникомпьютеров. Обычно дается следующая классификация по степени распределенности подобных комплексов:

1. связь через общую шину с целью образования единого комплекса
2. связь по кабелям в пределах одного машинного зала
3. связь с помощью проводки внутри здания
4. связь через общие средства коммуникации с постоянным соединением
5. связь через общие средства коммуникации с непостоянным соединением.

В случаях 3,4 и 5 обычно имеют дело с сетью машин. Если бы линии связи были достаточно быстродейственными, разница в работе распределенной вычислительной системы, собранной в одном зале и системы, графически рассредоточенной, практически не ощущалась бы. Поэтому функции, распределяемые географически, обычно отличаются от функций в машинном зале.

Природа телеобработки.

Термин «телеобработка» возник в связи с использованием средств телепередач, то есть при помощи телекоммуникационных средств. Транзакция может обрабатываться на местном или удаленном компьютере. Причины посыла транзакции на удаленный компьютер:

1. заключается в недостаточной мощности местной машины, для обработки транзакции может понадобиться более сильная машина
2. для транзакции могут понадобиться данные, которые хранятся в другом месте. Большинство коммерческих транзакций не требуют большой вычислительной мощности.

Формой обмена информации или пользовательским интерфейсом является язык устного или текстового взаимодействия, а также язык изображений. Реальное и общедоступное информационное взаимодействие называют телекоммуникацией.

Компоненты:

1. компьютерные технологии
2. техника связи и передачи информации
3. возможности вычислительных сетей
4. монтаж системы обработки информации
5. защита данных и безопасность при несанкционированном доступе
6. надежность и техническая исправность систем телекоммуникации.

На распределенную обработку влияют 3 понятия: обработка, данные и механизмы управления. Каждая из этих групп достойна особого рассмотрения, то есть могут быть аргументы за централизацию одних и разделение других данных. Они могут не совпадать с аргументами в пользу распределения самой обработки. С другой стороны в системе может быть в большей степени территориально рассредоточенная обработка, а общие механизмы локализованы, а потому машинные сети могут иметь как централизованные, так и рассредоточенные. В случае полной централизации управления выход из строя центра приводит к полной неработоспособности сети. Распределенное управление предполагает, что с выходом из строя одной части оставшиеся продолжат функционировать. Если соединенные линиями процессоры территориально удалены, то перерабатываемые данные также могли бы быть распределенными, однако ограничение на размещение данных и процессов различные. Во многих системах именно структура данных и характер использования обуславливают рациональное размещение процессоров. БД – это хранилище в независимой виде совокупности данных, из которых может быть порождено с помощью ПО множество различных программистских записей. Распределение по системам.

Обычно в качестве машин нижнего уровня могут использоваться терминалы, в которых процессоры выполняют функции редактирования, форматирования экрана, организации или обеспечение секретности. При распределении по системам машины могут быть несовместимыми.

В режиме удаленного узла основные процедуры приложения используются на терминальном узле, а с удаленным узлом связь используется для пересылки файлов. Дистанционное управление применяют при выполнении вычислительного процесса на удаленном узле, при этом терминальный узел используется только для интерфейса с пользователем и передачи команд управления, а основные процедуры приложения исполняются на удаленном узле (обычно, сервер), то есть необходимо обеспечить передачи клавишных команд в одном направлении и экранные ответы в другом. Системы распределенных вычислений основаны на режиме дистанционного управления, то есть должны быть выделены серверы приложений. Естественно при организации распределенных вычислений необходимо разобраться с размещением функций на узле. Обычно различают такие модели вычислений:

1. файловый сервер – основная модель для локальных вычислительных сетей. Недостаток – перегрузка сети из-за необходимости пересылать файлы полностью. Плюс: уменьшение трафика, унификация интерфейса.
2. доступ к удаленным данным
3. сервер БД
4. сервер приложений.

Беспроводная среда.

Оказывается весьма привлекательной до определенной степени. В ряде случаев обеспечивает подключение к кабельной сети, гарантирует определенный уровень мобильности, позволяет снять ограничения на максимальную протяженность сети. Связь полезна для людей, у которых нет постоянного рабочего места в изолированных помещениях и зданиях, в помещениях, где часто происходят перепланировки. Аппаратура передачи данных обычно включает в себя радиопередатчик и радиоприемник.

Проблемы:

1. представление двоичных сигналов называется кодированием.
2. на способ передачи сигналов влияет количество проводящих средств (проводов линий связи).
3. проблема синхронизации передатчика одного с приемником другого. Она решается разными способами, например, с помощью обмена тактовыми синхроимпульсами, или с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами. Часто в элемент передачи данных включается сигнал «квитанция» (квитирование – получение квитанции). Положительная квитанция – подтверждение того, что сигнал или данные соответствуют контрольной сумме. Задача надежного обмена сигналами решается с помощью использования определенного оборудования. Модем синхронизует передачу сигналов, проверяет правильность передачи по контрольной сумме. Сетевые карты выполняют дополнительные функции.

Если аналоговый сигнал отражается на регулярном интервале с частотой не менее чем в 2 раза выше максимальной частоты исходного сигнала, то отображение будет содержать информацию для восстановления исходного сигнала. Импульсно–кодовая модуляция происходит в 3 этапа:

1. съем значений
2. оцифровывание
3. кодирование.

Телефонная сеть.

Большинство пакетных сетей выполняют маршрутизацию, используя таблицу или каталог маршрутов. Каталог содержит указания для коммутаторов, как передавать пакет в один или несколько возможных выходных каналов. Каталоги организуются на основании 3 подходов: фиксированный или статический создается один раз при генерации системы, сохраняется неизменным для всех сеансов; каталог, ориентированный на сеансы, изменяется для каждого сеанса и для каждого пользователя; адаптивный иди динамический изменяется в течение каждого сеанса. Системы каталогов можно классифицировать как частичные и полные. Частичные каталоги содержат только узлы, смежные с определенным коммутатором. Полный каталог содержит весь набор промежуточных узлов, по которому передается пакет к конечному пользователю.

Методы маршрутизации.

1. заполнение пакетами. Используется каждый возможный маршрут между посылающими и принимающими ООД. Дубли пакета помещаются по всем выходным каналам. Достоинства: первый пакет, который достигнет узла назначения, дойдет с кратчайшей задержкой. Эффект размножения можно снизить добавлением средств учета в каждом узле, если каждый принимающий узел распознает дублированный пакет, то есть он вновь приходит в этот узел. Используется в военных сетях, так как обеспечивает высокую устойчивость в работе. Процесс убивания дублей пакета называется вырождением пакета. Этот процесс снижает процесс размножения. Копии пакета постепенно исчезают по мере достижения к узлу назначения.
2. случайная маршрутизация использует программное обеспечение в каждом узле коммутации для произвольного выбора выходных каналов. При чистом режиме случайного выбора может быть включен и путь, по которому пакет был получен. Применяется логика коммутаторов, при которой потоки данных в среднем равномерно распределены по коммутаторам. Недостатки: общая длина маршрута через сеть существенно больше, чем при использовании других методов; существует возможность того, что пакет никогда не достигнет узла назначения.
3. маршрутизация с помощью каталогов и таблиц. Часть сетей использует статичные каталоги, обычно в таких сетях существует два типа узлов. Региональные содержат управляющую ЭВМ (фронтальный процессор) и имеют средства для выполнения маршрутизации, периферийные узлы не принимают участие в маршрутизации. Пользователь в такой сети должен определить класс обслуживания, например, предпочтительный маршрут может содержать требование использовать исключительно наземные линии связи, явное указание маршрутов по некоторым линиям, которые более защищены, чем остальные, обход некоторых узлов, то есть класс обслуживания определяет список наиболее предпочтительных маршрутов, именуемых виртуальными. Виртуальный маршрут является логическим. Пользовательский сеанс принимает первый действующий виртуальный маршрут в таблице классов обслуживания. Затем каждый виртуальный маршрут отображается в таблицу, чтобы образовать явные маршруты – это последовательность региональных узлов и связей от исходного до конечного региона между каждой парой региональных узлов могло быть определено до 8 явных маршрутов. Каждый явный маршрут определяется в таблице прохождения маршрутов. В данном случае маршрутизация ориентирована на сеансы и фиксируется в то время, когда профиль пользователя генерируется в таблице прохождения маршрутов. В каждом регионе отсутствует представление о пути от начала до конца. Когда сообщение сети обрабатывается региональным узлом, узел проверяет головные поля, находит соответствие входов в таблице, и сообщение размещается в соответствующем выходном списке (очередь). К адресу любого узла и схеме назначения предъявляются определенные требования: адрес должен уникально идентифицировать агрегат любого масштаба в сети, схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора. Самые лучшие адреса имеют иерархию, адрес должен быть удобен для пользователя, адрес должен иметь компактное представление.

Средняя задержка зависит от интенсивности нагрузки, которая зависит от маршрутов, который выбрал маршрутизатор. Из–за этого эффекта задача гораздо сложнее выбора кратчайшего пути.

Алгоритм Беллмана–Форда.

Основная идея состоит в том, чтобы сначала найти длины кратчайших путей при условии, что пути содержат не более одной дуги, затем длины кратчайших путей, при условии, что они содержат не более 2 дуг и т.д.

Алгоритм Дейкстры.

Основная идея состоит в том, чтобы отыскивать кратчайшие пути в порядке возрастания длины.

Проблемы маршрутизации.

1. потеря пакета.
2. дублирование пакета.
3. глушение пакета. Каждый узел управляет использованием своих выходных линий, когда поток на входе превосходит некоторое пороговое значение, узел проверяет, какой из узлов направляет чрезмерный поток и отсылает ему пакет-глушитель с требованием снизить поток, а затем снять ограничение. Проблемы возникают тогда, когда 2 узла находятся в зависимости, например, глушитель направлен в узел, из которого исходит чрезмерный поток, однако этот узел должен был передать пакет в узел, который вызывает освобождение буфера.
4. чистка пакета. В ряде случаев из-за проблем сети выпускается пакет управления, который требует завершить сеанс с пользователем. Обычно, когда этот пакет пребывает в узел пользователя, то все существующие пакеты не принимаются.
5. зацикливание пакета.