Современные технологии передачи информации кратко
Обновлено: 08.07.2024
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.05.2017 |
| Размер файла | 301,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Информационные процессы не могут существовать без средств передачи и представления информации, поэтому часто информация необходима в месте, которое территориально удалено от источника ее происхождения, и должна быть представлена в образе символов, образов и сигналов, которые пригодны для восприятия потребителем.
Современная жизнь, производство, здравоохранение и прочие сферы деятельности человека сегодня немыслимы без информационных технологий: каждая из сфер нуждается в переработке огромного количества информации, а также в информационном обслуживании. Наиболее оптимальным и единственно универсальным средством обработки информации является компьютер, исполняющий роль дополнительного усилителя интеллектуальных способностей человека.
Информационные технологии, как неотъемлемая составляющая современной жизни человека, позволяют управлять огромными потоками информации с применением компьютеров (вычислительной техники). В целом, информационные технологии - это комплекс инженерных и технологических наук, обеспечивающих организацию жизнедеятельности современного общества. Информационные технологии способны обрабатывать информацию, хранить огромные объемы информации, а также передавать информацию в краткие сроки на любые расстояния.
Целью курсовой работы является рассмотрение технологий передачи информации.
Объектом исследования курсовой работы является передача информации по каналам связи.
Предметом исследования курсовой работы являются технологии передачи информации.
Целью курсовой работы является рассмотрение технологий передачи информации.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Рассмотреть понятие и свойства информации;
2. Рассмотреть историю возникновения и развития передачи информации;
3. Изучить способы передачи информации;
4. Рассмотреть основные технологии передачи информации;
5. Изучить использование технологий передачи информации в информационной сфере;
6. Провести сравнительный анализ технологий передачи информации в информационной сфере.
Курсовая работа состоит из двух глав, введения и заключения.
Во введении раскрывается актуальность рассматриваемой темы, определяются предмет и объект исследования курсовой работы, а также цель и задачи исследования.
В главе 1 рассматривается понятие и свойства информации, способы передачи информации, история возникновения и развитие передачи информации. В главе 2 рассматриваются основные технологии передачи информации, использование технологий передачи информации в информационной сфере, а также проводится сравнительный анализ средств передачи информации, применяемых в этой сфере.
В заключении подводятся итоги проделанной работы, формулируются выводы.
Список литературы к курсовой работе включает 50 источников, среди которых учебные пособия, статьи, периодические и справочные издания, электронные ресурсы.
Глава 1. Сущность передачи информации
1.1 Понятие и свойства информации
Информация представляет собой сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые снижают имеющуюся о них степень неопределённости, неполноты знаний [9, с. 54].
Информация представляет собой понимание (смысл, представление, интерпретация), которое образуется в аппарате мышления человека после получения им данных, взаимоувязанное с предшествующими знаниями и понятиями [10, с. 120]
Информация, первоначально - сведения, которые передаются людьми, устным, письменным либо иным другим способом (на основе условных сигналов, технических средств и так далее); с середины 20 века общенаучное понятие, которое включает обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму [14, с. 35].
Рассмотренные определения основного понятия информатики весьма сильно отличаются друг от друга, хотя почти везде постулируется, что информация - это сведения. При этом информацией могут обмениваться не только люди, но и автоматы, в то время как в другом определении информация появляется и функционирует только в мыслительном аппарате человека и нигде более. Как только такая информация отчуждается от человека, она превращается из сведений (смысла, знания) в данные, и только если данные попадают к человеку, который знает закон (правила) интерпретации (придания смысла) данным, только тогда у адресата данные преобразуются в смысл. Причём, смысл у источника и адресата в общем случае чаще всего не совпадает [19, с. 38].
Помимо этого:
4. Предлагается модель процесса получения информации человеком: внешние сигналы > данные > неформальный смысл, выраженный в ощущениях, > полуформальный смысл, выраженный в словах, > формальный смысл, выраженный в терминах логики.
5. Предлагается модель передачи информации от человека: неформальный смысл > полуформальный смысл, выраженный в тексте, > формальный смысл, выраженный в алгоритме, > данные [5, с. 112].
Одним из важнейших параметров информации считается её адекватность, то есть степень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту (процессу, явлению). Различаются три формы адекватности информации: синтаксическая, семантическая и прагматическая.
1. Синтаксическая адекватность отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает её смыслового содержания.
2. Семантическая (смысловая) адекватность определяет степень соответствия информации об объекте самому объекту.
3. Прагматическая (потребительская) адекватность отражает отношение информации и её потребителя. Прагматический аспект связан с ценностью, полезностью использования информации потребителем для достижения поставленной цели.
Информация имеет следующие свойства: достоверность, полноту, точность, ценность, своевременность, понятность , доступность, краткость и так далее [11, с. 77].
Информация считается достоверной в том случае, когда она отражает истинное положение вещей. Недостоверная информация обычно приводит к неправильному определению или принятию неправильных решений. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестает отражать истинное положение вещей.
Информация считается полной в том случае, когда ее достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может порождать ошибки.
Точность информации выражается степенью ее близости к настоящему состоянию объекта, процесса, явления и тому подобное.
Ценность информации зависит от ее важности для решения задачи, а также от того, насколько в будущем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека.
Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и ее задержка.
Если ценная и своевременная информация определены неизвестным образом, она может оказаться бесполезной. Информация становится понятной, когда она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначается такая информация.
Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, всевозможных инструкциях.
Качество информации - совокупность свойств, которые отражают степень пригодности определенной информации об объектах и их взаимосвязях для достижения целей, которые стоят перед пользователем.
Таким образом, можно сказать, что информация - это основной ресурс, на котором строится информатизация общества. Нельзя дать единого объяснения понятию информация. Наиболее распространенное понятие информации - это информация как любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют.
1.2 История возникновения и развитие передачи информации
История возникновения и развития передачи информации является неотъемлемой частью истории развития общества, причем потребности в обмене информацией всегда превышали существующие технические возможности их удовлетворения.
Информация всегда играла огромную роль в жизни общества и отдельного индивидуума. Владение информацией, доминирование на информационном поле с древнейших времен было необходимым условием наличия власти у господствовавшей социальной группы [29, с. 26].
Потребность в общении, в передаче и хранении информации возникла и развивалась вместе с развитием человеческого общества. В настоящее время уже можно утверждать, что информационная сфера деятельности человека является определяющим фактором интеллектуальной, экономической и оборонной возможностей человеческого общества, государства. Зародившись в те времена, когда стали проявляться самые ранние признаки человеческой цивилизации, средства общения между людьми (средства связи) непрерывно совершенствовались в соответствии с изменением условий жизни, с развитием культуры и техники.
Это же относится и к средствам записи и обработки информации. Сегодня все эти средства стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта.
Наряду с развитием способов передачи сигналов с использованием звука и света шло развитие способов и средств записи и запоминания информации. Сначала это были просто различные зарубки на деревьях и стенах пещер. По рисункам, выбитым на стенах пещер более трех тысяч лет назад, мы сейчас можем составить представление об отдельных сторонах жизни наших предков в те далекие времена. Постепенно совершенствовались как форма записи, так и средства ее осуществления. От серии примитивных рисунков человек постепенно переходит к клинописи и иероглифам, а затем - и к фонетическому письму по буквам.
Звук и свет были и остаются важными средствами передачи информации и несмотря на свою примитивность, огневая и звуковая сигнализация служили людям в течение многих столетий. За это время делались попытки усовершенствовать приемы сигнализации, но широкого практического применения они не получили.
Первая информационная революция связана с изобретением письменности. Письменность создала возможность для накопления и распространения знаний, для передачи знаний будущим поколениям. Цивилизации, освоившие письменность, развивались быстрее других, достигали более высокого культурного и экономического уровня. Примерами могут служить древний Египет, страны Междуречья, Китай. Внутри этой революции весьма значимым оказался этап перехода от пиктографического и иероглифического письма к алфавитному; это сделало письменность более доступной и, в значительной степени, способствовало смещению центров цивилизации в Европу [20, с. 59].
Вторая информационная революция (середина XVI в.) была связана с изобретением книгопечатания. Стало возможным не только сохранять информацию, но и сделать ее массово-доступной. Грамотность становится массовым явлением. Все это ускорило рост науки и техники, помогло промышленной революции. Книги перешагнули границы стран, что способствовало началу создания общечеловеческой цивилизации [20, с. 71].
На протяжении всего XX столетия связисты стремились повысить скорость передачи информации. Потребность в большем количестве передаваемой информации стала причиной перехода от телеграфа вначале к телефону, а затем - к радио.
В ХХ веке железные дороги революционизировали мир, обеспечив транспортную сеть, которая перемещала материалы и продукты производства. Они сделали возможным развитие индустриального общества.
Цифровые коммуникационные сети ознаменовали начало новой революции, обеспечив технологию, которая транспортирует данные, требуемые обществу, в котором информация играет ключевую роль. Сети уже проникли в промышленность, образование и правительство. Они уже начали изменять наше представление о мире, сократив географические расстояния и образовав новые сообщества людей, которые часто и эффективно взаимодействуют. Еще более важно то, что рост числа сетей носит характер взрыва. Революция уже началась.
Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.
Развитие волоконно-оптических сетей связи характеризуется очень быстрым увеличением скорости передачи информации. Скорость передачи, достигнутая экспериментально в лабораторных условиях, и скорость передачи высоконадежных коммерческих сетей растут экспоненциально, удваиваются примерно каждые 2 года. Эта тенденция обеспечивается как неуклонным ростом скорости передачи информации по одному каналу, так и ростом числа одновременно передаваемых по одному волокну каналов в системах со спектральным разделением каналов. Одновременно с увеличением скорости передачи информации неуклонно растет дальность передачи.
1.3 Способы передачи информации
Рассмотрим основные способы передачи информации:
· Факсимильная связь
Факсимильная (или фототелеграфная) связь - это электрический способ передачи графической информации - неподвижного изображения текста или таблиц, чертежей, схем, графиков, фотографий и т.п. Осуществляется при помощи факсимильных аппаратов: телефаксов и каналов электросвязи (главным образом телефонных) [35, с. 15].
Факсимильная связь - это отправка и получение точных копий документов из одного места в другое посредством общественной или частной телефонной сети. Текст и графическое изображение считываются непосредственно с оригинала сканером, после чего эта информация может быть передана буквально в любую точку земного шара. Приём и отправку факсов осуществляют факсимильные аппараты [31, с. 23]. Принцип работы представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Принцип работы факсимильной связи
· Спутниковая связь
Принцип спутниковой связи заключается в ретрансляции аппаратурой спутника сигнала от передающих наземных станций к приёмникам.
Спутник - устройство связи, которое принимает сигналы от земной станции (ЗС), усиливает и транслирует в широковещательном режиме одновременно на все ЗС, находящиеся в зоне видимости спутника. Спутник не инициирует и не терминирует никакой пользовательской информации за исключением сигналов контроля и коррекции возникающих технических проблем и сигналов его позиционирования [21, с. 256].
Спутниковая передача начинается в некоторой ЗС, проходит через спутник, и заканчивается в одной или большем количестве ЗС. ССС состоит из трех базисных частей: космического сегмента, сигнальной части и наземного сегмента. Космический сегмент охватывает вопросы проектирования спутника, расчета орбиты и запуска спутника. Сигнальная часть включает вопросы используемого спектра частоты, влияния расстояния на организацию и поддержание связи, источники интерференции сигнала, схем модуляции и протоколов передачи. Наземный сегмент включает размещение и конструкцию ЗС, типы антенн, используемых для различных приложений, схемы мультиплексирования, обеспечивающие эффективный доступ к каналам спутника.
· Оптоволоконные линии связи
Оптическое волокно считается самой совершенной средой для передачи больших потоков информации на большие расстояния. Оно изготовлено из кварца, осонову которого составляет двуокись кремния - широко распространенного и недорого материала, в отличие от меди. Оптическое волокно очень компактное и легкое, оно имеет диаметр всего около 100 мкм.
Оптоволоконные линии отличаются от традиционных проводных линий:
· очень высокая скорость передачи информации (на расстоянии более 100 км без ретрансляторов);
· защищенность передаваемой информации от несанкционированного доступа;
· высокая устойчивость к электромагнитным помехам;
· стойкость к агрессивным средам;
· возможность передавать по одному волокну одновременно до 10 миллионов телефонных разговоров и одного миллиона видеосигналов;
· гибкость волокон;
· малые размеры и масса;
· искро-, взрыво- и пожаробезопасность;
· низкая себестоимость;
· высокая долговечность оптических волокон - до 25 лет.
В настоящее время обмен информацией между континентами осуществляется главным образом через подводные оптоволоконные кабели, а не через спутниковую связь. При этом главной движущей силой развития подводных оптоволоконных линий является Интернет.
· Радиорелейные линии связи
Рисунок 2 Радиорелейные линии связи
За последние десятилетия необходимость передавать данные - информацию, представленную в цифровом виде, привела к созданию цифровых систем передачи. Появились цифровые радиорелейные системы передачи данных, способные обмениваться цифровой информацией.
· Мобильная сотовая связь
Связь называют мобильной, если источник информации либо ее получатель (или оба) перемещаются в пространстве [43, с. 31].
Каждая сот должна обслуживаться базовым радиопередатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это дает возможность повторно использовать ту же частоту в других сотах. Во время разговора сотовый радиотелефон соединен с базовой станцией радиоканалом, по которому передается телефонный разговор. Размеры соты определяются максимальной дальностью связи радиотелефонного аппарата с базовой станцией. Эта максимальная дальность является радиусом соты.
Идея мобильной сотовой связи состоит в том, что еще не выйдя из зоны действия одной базовой станции, мобильный телефон попадает в зону действия любой соседней вплоть до наружной границы всей зоны сети.
Важным преимуществом мобильной сотовой связи является возможность пользоваться ею вне общей зоны своего оператора - роуминг. Для этого различные операторы договариваются между собой о взаимной возможности пользования своими зонами для пользователей. Абонент, покидая общую зону своего оператора, автоматически переключается на зоны других операторов даже при перемещении из одной страны в другую, например, из России в Германию или во Францию. Либо, находясь в России, пользователь может звонить по сотовой связи в любую страну. Таким образом, сотовая связь обеспечивает пользователю возможность связываться по телефону с любой страной, где бы он не находился [31, с. 296].
На сегодняшний день существует большое количество различных способов для передачи информации. С развитием информационных технологий всё чаще используются способы, которые позволяют передавать информацию по беспроводным линиям связи. Кабельные линии продолжают использовать повсеместно, за счёт своих преимуществ в высоком уровне помехозащищённости и отсутствии излучения.
Глава 2. характеристика современных технологий передачи информации
Большинство жителей современных городов ежедневно передают либо получают какие-либо данные. Технологических методов передачи данных — огромное количество. При этом во многих сегментах информационных решений модернизация соответствующих каналов происходит невероятно динамичными темпами. На смену привычным технологиям, которые, казалось бы, вполне могут удовлетворять потребности человека, приходят новые, более совершенные.
Для высокоскоростной передачи данных предпочтительно создавать и использовать специальные каналы и сети передачи данных. В сетях передачи данных используют специальные программно-технические средства, обеспечивающие соединение сетей между собой и с абонентами, а также высокоскоростную, надежную и, как правило, защищенную передачу различной информации.
Всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе протокола IP и маршрутизации IP-пакетов. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины (World Wide Web, WWW) и множества других систем передачи данных. Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей.
Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. С потребностью высокой и сверхвысокой четкости изображения, спектр передаваемого сигнала расширяется в область более высоких частот. Кроме того, все чаще возникает необходимость передачи аудио и видеосигнала на сравнительно большие расстояния.
Была разработана ассоциацией производителей и продавцов электронного оборудования и сервис-провайдеров (Multimedia over Coax Alliance) с целью создания и продвижения нового стандарта домашних сетей, работающих с использованием коаксиального кабеля. Членами альянса являются такие вендоры, как Cisco, Alcatel, Westell, Actiontec, Motorola и др. (MoCA) для передачи данных используется диапазон 875 – 1525 МГц. Данная технология позволяет подключать до 16 абонентских устройств к одному мастер-модему.
Технология EoC позволяет подключить абонента по коаксиальной линии без протяжки новых кабелей в существующей кабельной сети. В качестве наиболее привлекательного стандарта для использования на российских кабельных сетях был выбран стандарт HomePlugAV. Оборудование, работающее по данному стандарту, используется для передачи данных диапазон частот 2-30 МГц и может быть установлено на большинстве российских сетей без замены или перенастройки существующих усилителей обратного канала или строительства обходов усилителей.
Оптический кабель из воздуха
Беспроводные каналы связи
Недавно альянс крупнейших IT-компаний, в число которых входят Broadcom, Dell, Intel, LG Electronics, Microsoft, NEC, Nokia, Panasonic, Samsung и другие, опубликовал финальную версию спецификации беспроводной связи ближнего действия нового поколения. Основным преимуществом связи WiGig называется скорость передачи данных (до 7 гигабит в секунду), которая будет позволять бесплатно скачать конструктор jimm на телефон в считанные секунды.
В настоящее время ведется разработка стандарта 802.11n, сможет обеспечить скорость передачи данных до 320 Мбит/c. Центром беспроводной сети Wi-Fi является точка доступа (Access Point), которая, чаще всего, подключается к Ethernet-сети. После подключения вокруг точки доступа образуется зона Wi-Fi (хот-спот) радиусом от 50 до100 метров, в пределах которого можно использовать беспроводную сеть. Главными достоинствами Wi-Fi является свободный доступ пользователей, находящихся в зоне охвата, к сети Интернет, высокая скорость передачи данных и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей.
Современная технология WiMAX
Технология WiMAX это стандарт беспроводной связи. Уже на первых этапах разработки и внедрения технологии стало очевидным, что информационное покрытие, основанное на архитектуре WiMAX, эффективно решит задачи соединения нескольких точек WI-FI друг с другом, станет прогрессивной альтернативой выделенным линиям и DSL-соединениям для обеспечения широкополосного доступа
Технология LTE (4G-сети)
Томские ученые разработали высокоскоростной цифровой спутниковый модем, не имеющий полнофункциональных аналогов в России. Пропускная способность одного канала устройства - до 1 Гбит/с. Модем, разработанный научно-производственной фирмой "Микран", — оборудование для наземной станции, которое позволяет вести двунаправленную связь со спутником. По информации разработчиков, в настоящее время скорости спутниковых модемов в России достигают 155 Мбит/с, зарубежных – до 314 Мбит/с. Также в мире есть наработки по модемам до 800 Мбит/с. Томский модем, реализованный по идеологии Software Defined Radio (SDR), стабильно работает даже при скоростях движения источника сигнала 45 километров в секунду.
Основное преимущество спутниковых каналов — всеохватность. Передача данных может быть осуществлена при их задействовании практически в любое место. Например, на территории США для абонентов сетей VSAT используются скорости передачи информации от 384 Кбит/с до 3,088 Мбит/с. А широкополосная спутниковая сеть Инмарсат BGAN обеспечивает высокоскоростную передачу данных до 492 кбит/с.
Это современная технология американской компании ArrayComm, обеспечивающая скоростную беспроводную связь. Она имеет низкую себестоимость транспортировки информации. В настоящее время технология iBurst поддерживается только беспроводными модемами в переносных компьютерах. Внедрённые в данный момент системы iBurst позволяют передавать данные со скоростью до 1 Мбит/с для каждого подписчика. В будущих версиях протокола ожидает увеличение этой скорости до 5 Мбит/с.
Это беспроводная технология, предназначенная для передачи данных на короткие - до 10 метров, расстояния, с высокой пропускной способностью (до 480 Мбит/с) и низкой потребляемой мощностью. При передаче данных по радиоканалам UWB используется технология мультиплексирования по ортогональным несущим частотам в сочетании с несколькими частотными диапазонами, что требует использования широких частотных диапазонов.
Самые необычные способы передачи информации
. Самая быстрая в мире беспроводная технология передачи данных - технология передачи при помощи световых вихрей. Ее изобрели и впервые использовали в 2011-2012 гг. ученые из университета Южной Калифорнии, Тель-авивского университета и Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения. Данная технология позволяет ускорить беспроводную передачу информации до 2,5 Тбит/с (примерно 320 Гбайт/с).
Применение: пока что в построении беспроводных сетей эта технология не может быть использована, но зато она отлично подходит для оптоволоконных сетей.
Недостатки: данная технология находится пока на начальном этапе развития, поэтому передавать данные посредством световых вихрей можно лишь на очень небольшое расстояние. Ученые смогли стабильно передавать информацию только на расстояние в 1 метр.
Суть технологии: данные передаются беспроводным путем, при помощи нейтринных лучей. При этом частицы нейтрино разгоняют до скорости света (или что-то около того), и они проходят через любой материал, не взаимодействуя с ним.
Применение: в будущем, если технология получит развитие, нейтринные лучи можно будет использовать для передачи информации на сверхдальние расстояния и в труднодоступные места. Сегодня все беспроводные технологии требуют прямую видимость между передатчиком и приемником сигнала, а это не всегда возможно.
Недостатки: в настоящий момент оборудование для передачи данных посредством нейтринных лучей очень дорогое и громоздкое. Для этой технологии передачи информации нужен мощный ускоритель частиц, которых в мире всего несколько. Ученые, которые изучают передачу данных через нейтринные лучи, используют ускоритель частиц Fermilab (4 км в диаметре) и детектор частиц MINERvA (вес составляет 5 т).
. Самая необычная технология передачи данных - технология RedTacton, которая использует – кожу человека. Бывало ли с вами такое, что вы смотрели фильм про шпионов с их высокотехнологичными штучками и тоже хотели одним прикосновением руки получать информацию на свой телефон, обмениваться электронными визитками и любыми другими данными при помощи рукопожатия или распечатывать документы, просто проведя рукой по принтеру? Все это и еще многое другое может стать реальностью, если технология RedTacton получит развитие.
Суть технологии: технология построена на том, что каждый человек обладает электромагнитным полем, а его кожа может выступать каналом передачи сигнала между несколькими электронными устройствами. В основе технологии лежит использование электрооптических кристаллов, свойства которых изменяются под действием электромагнитного поля человека. А уже с кристаллов при помощи лазера считываются изменения и переводятся в удобоваримый формат. Причем система RedTacton может работать не только в обычных условиях, но и под водой, в вакууме, в космосе.
Применение: сегодня нам приходится часто пользоваться разными кабелями, переходниками и проч. для того, чтобы, например, подключить телефон к ноутбуку или принтер к ПК. Если технология RedTacton будет развиваться, то вскоре все эти провода станут ненужными. Достаточно будет взять в одну руку один гаджет, а другой рукой касаться второго устройства. И соединение между ними произойдет через наш кожный покров.
Уже сегодня большинство смартфонов оснащены экранами, которые работают от электромагнитных импульсов на кончиках наших пальцев. И это только первые шаги в популяризации данной технологии. Она может применяться в медицине, вооруженных силах, в быту, на производстве
Недостатки: технология пока не изучена достаточно, чтобы точно сказать, что она является абсолютно безвредной для организма человека. Внедрять RedTacton в массы можно будет только после того, как будет проведено множество опытов и исследований.
Опасности, прежде всего, могут подвергаться люди с повышенной чувствительностью и некоторыми медицинскими проблемами (особенно с сердечными заболеваниями).
Сегодня была представлена классификация систем передачи данных. Одной из важнейших функций информационных технологий являются технологии распространения и передачи информации. Сегодняшние реалии жизни требуют от человека быть в курсе всех последних событий, новостей финансового и политического мира, а также незамедлительно реагировать на любые изменения, происходящие в мире.
Существенная разница в цене между бумажными и электронными версиями позволяет выпускать электронные письма значительно чаще, и тем самым повысить их эффективность.
Однако экономия средств является далеко не единственной причиной, побуждающей использовать электронную почту. Основное преимущество электронной почты состоит в том, что в конечном счете она оказывает более эффективной, чем все остальные средства связи. Доставка электронной почты происходит быстрее, так как отсутствуют задержки на печать и копирование документов. Вместо нескольких дней на доставку одного письма уходят минуты или даже секунды, как бы далеко ни находился адресат.
Электронная почта расценивается людьми как более срочная и важная по сравнению с традиционной. Обычная корреспонденция может лежать нераспечатанной на протяжении нескольких дней или даже недель, а электронные письма обычно прочитываются сразу же после получения. Это очень важно, если приходится распространять срочную информацию.
3.2. IP-телефония
Интернет-Телефония (IP-телефония) - технология, которая используется в Internet для передачи речевых сигналов.
При разговоре звуки человеческого голоса преобразуются в цифровые пакеты и направляются по сетям IP телефонии. Когда эти пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы.
Существуют два базовых типа телефонных запросов Интернет-Телефонии:
1. С компьютера на компьютер
2. С компьютера на телефон
В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определенным телефонным линиям, через выделенное подключение.
При запросе же по Internet, сжатые пакеты данных поступают в Internet с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата, по различным маршрутам. Для адресата, пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала
Значительно меньшая стоимость IP – телефонии обусловлена тем, что обычные телефонные звонки требуют разветвленной сети связи телефонных станций, связанных закрепленными телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородным разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса. IP-телефония частично основывается на существующей сети закрепленных телефонных линий. Но главное, она использует самую передовую технологию сжатия наших голосовых сигналов, и полностью использует емкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время.
Сегодня IP телефония очень популярна, что объясняется ее дешевизной, высокой скоростью, великолепным качеством звука и простотой использования. Она использует все возможности телефонных линий, позволяя одновременно совершать звонки и передавать данные через Интернет. К достоинствам IP-телефонии относятся: ее дешевизна, надежность, высокая скорость связи, полная независимость и простота использования[14].
3.3. NMT
NMT - один из самых старых стандартов сотовой связи, разработан в 1978 году и впервые введён в эксплуатацию в 1981. Изначально стандарт разрабатывался для Скандинавии с её большой территорией и малой плотностью населения, поэтому он как нельзя лучше подошёл для "мобилизации" России. По сей день в нашей стране сеть NMT имеет значительно большее покрытие даже по сравнению с суммарным покрытием сетей других стандартов. И такое положение вряд ли изменится в ближайшие годы. Стандарт NMT является аналоговым и относится к группе FDMA (Frequency Division Multiplie Access - Множественный Доступ с Частотным Разделением) стандартов сотовой связи. У данной группы стандартов немало недостатков, но и достаточно много преимуществ по сравнению с другими группами (TDMA и CDMA). Основное преимущество - большой радиус действия базовой станции. Главная беда NMT-450 - значительный уровень помех в диапазоне 450 МГц в крупных промышленных городах. Но стоит удалиться от города - качество связи сильно улучшается и зачастую превосходит качество проводных телефонных сетей. С течением времени в стандарт добавлялись различные сервисы и на сегодняшний день NMT выглядит не хуже своих более молодых конкурентов. Это и определение номера, и голосовая почта, факс-почта, конференц-связь, переадресация вызова, SMS, синхронизация часов и т.п.[15]
3.4. GSM
Global Mobile Communications (GSM) - глобальная система подвижной связи; европейский цифровой стандарт; диапазон частот 890 - 960 МГц и 1710-1880 МГц.
Сегодня аббревиатуру GSM расшифровывают как Global System for Mobile Communications, а стандарт GSM и его версии приняты к использованию приблизительно в 80 странах мира.
До России технология добралась с традиционным опозданием: первая система сотовой связи появилась у нас только в 1991 году. Несмотря на это, темпы развития сотовой связи у нас в стране настолько высоки, что всего за несколько лет этот сервис превратился из "привилегии избранных" в насущную необходимость для людей со средними доходами. Вместо символа достатка сотовая связь становится тем, чем она и должна быть - средством связи, конкурируя уже в отдельных областях с проводными сетями.
К преимуществам стандарта можно отнести меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. В основном это достигается за счет аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, автоматически снижается излучаемая мощность. Так же относительно высокая емкость сети, низкий уровень индустриальных помех в данном частотном диапазоне и несколько неестественное звучание речи, за то нет шипения и треска
Максимальная защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путем применения алгоритмов шифрования с открытым ключом. EFR-технология являет собой усовершенствованную систему кодирования речи. Эта система была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM. Одним из существенных недостатков сетей сотовой связи стандарта GSM на сегодняшний день является низкая скорость передачи данных[17].
3.5. WAP
Коротко описать WAP можно так – доступ к информации, расположенной в Интернете, непосредственно с мобильного телефона. С его помощью можно просматривать специально подготовленные Web-страницы с новостями, курсами валют, анекдотами и прочим. Так же можно скачивать для вашего телефона : новые мелодии, заставки и игры.
3.6. GPRS
Стандарт GPRS - Обобщенные услуги пакетной радиосвязи (General Packet Radio Service) для сетей GSM предоставляет услуги мобильного доступа и передачи данных в рамках новой экономической модели. Благодаря внедрению стандарта GPRS для сегодняшних сетей GSM, ориентированных в основном на передачу голоса, началась эра беспроводного информационного бизнеса. GPRS обеспечивает новую, пакетно-ориентированную архитектуру сети (совместимую с Интернет), которая позволит операторам сотовой связи и другим компаниям предлагать широкий диапазон доходных и ценных услуг своим клиентам. Поскольку мобильная связь все больше становится нормой, у её подписчиков растет потребность доступа к информации в режиме реального времени. Феномен Интернета, а также возможность одновременной передачи голоса и данных, делают внедрение GPRS следующим революционным шагом на пути развития беспроводных коммуникаций.
GPRS - это беспроводной стандарт, призванный заложить основу для большого количества функций передачи данных при помощи пакетной передачи. Это новые, уникальные услуги операторов GSM, абоненты которых будут платить за использование только тех ресурсов, которыми они пользуются. Основной ресурс оператора сотовой связи - частотный диапазон - можно будет делить между многими пользователями одновременно, поскольку стандарт GPRS поддерживает одновременную передачу данных для гораздо большего числа пользователей. GPRS разработан с целью расширить мобильный доступ конечных пользователей к данным, делая постоянное соединение возможным и доступным по цене, а скорость передачи данных значительно выше. GPRS не просто дополнит существующие возможности передачи данных, предоставляемые операторами GSM, но и обеспечит внедрение услуг передачи данных, характерных для сетей сотовой связи "третьего поколения", за несколько лет до их появления.
Основное назначение GPRS - обеспечить эффективный, дешевый, пакетно-ориентированный доступ к услугам сети Интернет по принципу "от посылающего к получателю". GPRS позволяет абонентам использовать радиоканалы одновременно и создает перекрывающуюся пакетную сеть с узлами услуг доступа в Интернет.
Среди преимуществ GPRS можно отметить[19]:
· постоянное виртуальное соединение
· ширина частотной полосы определяется потребностями
· тарификация за единицу переданной информации
Стандарт GSM, в котором работают уже 230 сетей по всему миру, достиг впечатляющих успехов. Сегодня очевидно, что зарождается новый большой рынок: рынок мобильной передачи данных. Этот рынок отразит экстраординарный рост фиксированных локальных сетей с пакетной передачей данных (LAN) и региональных сетей (WAN). К примеру, сегодня в мире насчитывается более 100 миллионов пользователей сети Интернет, и потребность в услугах сети растет очень быстро.
GPRS позволяет передавать данные в широкой полосе частот. Технология пакетной коммутации обеспечивает полное и мгновенное соединение беспроводного устройства или переносного компьютера с сетью Интернет или корпоративной сетью, позволяя свободно использовать все существующие Интернет-приложения, такие как электронная почта и поисковые веб-системы. Высокая пропускная способность сетей GPRS позволит ввести в практическое употребление и беспроводные мультимедийные приложения.
· Высокая скорость передачи данных;
· Быстрая настройка вызова;
· Пользователи могут быть "на линии" сутками, меньше загружая системные ресурсы;
· Пользователь платит за объем переданной информации, кроме того есть возможность комбинировать оплату по объему с оплатой по времени;
· Высокоэффективная емкость системы при передаче данных - от 2-х до 10- кратного увеличения по сравнению с сетями с циклической коммутацией;
· SMS-приложения для оптимальной производительности могут быть переведены на GPRS;
· Технология применима к широкому диапазону приложений для передачи данных - как импульсных, так и непрерывных, как низко-, так и высокоскоростных;
· Совместимость с протоколом IP: соединение с Интернет и с корпоративными сетями;
· Ступенька на пути к архитектуре и функциональным возможностям UMTS.
В дополнение к внутренним возможностям пакетной технологии, GPRS позволяет оптимально использовать имеющийся частотный диапазон благодаря возможности выделения радиоканалов. Такая возможность позволяет защитить инвестиции, вложенные в ресурсы, обеспечивая операторов свободой задания пороговых значений распределения ресурсов канала между передачей голоса и данных. Например, какие- то каналы могут выделяться только для передачи голоса и/или данных, по другим каналам оператор может передавать и данные, и звук, определяя соотношение между ними по собственному усмотрению.
GPRS основывается на использовании Интернет-протокола (IP). Поддержка IP может оказаться особенно важной, поскольку в настоящее время некоторые компании заинтересованы в доступе в Интернет, обеспечивающем удаленный доступ к корпоративным сетям. Благодаря поддержке IP любое приложение, действующее по этому протоколу, сможет работать по сети сотовой связи стандарта GSM. Сотовые связи, предоставляющие услуги GPRS, призваны стать беспроводными расширениями сети Интернет и корпоративных сетей.
Назначение GPRS - обеспечить технологические решения, которые можно будет использовать в любых приложениях. Основные преимущества сетей, работающих по стандарту GPRS (высокая скорость передачи данных, выделение частотных ресурсов по потребностям, виртуально-постоянное соединение, быстрая настройка вызова и возможность тарификации за единицу объема), являются ключом к успешному внедрению целого букета услуг. Вот лишь некоторые из них:
3.7. Интернет (модемная связь)
Рассмотрим такой вид подключения к сети Internet как Dial-up. Параллельные сигналы, посылаемые компьютером, преобразовываются модемом в последовательные и передаются по телефонным линиям. Максимальная скорость, достигаемая при dial-up'е составляет 55,6 кбит/с, что, конечно совсем немного. Причем 55,6 кбит/с - это идеальный случай, обычно же этот параметр гораздо меньше. На скорость связи при dial-up'е влияет огромное количество самых разных как постоянных, так и меняющихся со временем факторов. Например, огромную роль играет тип АТС. Если телефонный номер обслуживается старой пошаговой АТС, то максимальной скорость связи вряд ли будет превышать 28,8 кбит/с. Кроме того, важно состояние телефонной линии до АТС, кабеля в квартире, загрузка станции в данный момент времени, внешние помехи, скорость вашего модема и многое, многое другое. Есть у dial-up'а помимо скорости и другие минусы. Во-первых, во время работы в Сети занят телефон. Во-вторых, крайне низкая надежность связи. Проблема заключается в том, что соединение часто разрывается из-за непонятных причин (проблемы на АТС, помехи на линии и т.п.). На качество соединения влияют тип модема, качество телефонной линии, протокол, с применением которого это соединение устанавливается (HST – специально разработанный для сильно зашумленных линий). Скорость передачи данных определяется модемами, установленных у пользователя и провайдера, и составляет 28,8 – 56 кБит/с. На скорость передачи влияет загруженность сервера, с которым работает пользователь, а также каналов передачи данных, “ведущих” к этому серверу.
И все же, несмотря на серьезные проблемы со скоростью, dial-up имеет также и ряд неоценимых преимуществ. Во-первых, это малая стоимость подключения. Поскольку сам канал связи (телефонная линия) уже готов, то вам нужно только купить модем. Провайдеров сейчас огромное множество, все они подключают совершенно бесплатно. Следующий плюс dial-up'а - низкая стоимость работы в Интернете. И действительно, раз провайдеров много, значит, есть конкуренция, благодаря которой цены постоянно снижаются. Таким образом, несмотря на все свои минусы, dial-up в России остается, да и, пожалуй, еще долго будет оставаться одним из наиболее распространенных способов подключения к Интернету.
3.8. Спутниковая связь
Данные из сети Internet поступают в компьютер пользователя через спутник со скоростью 400 Кбит/с, а в обратном направлении через модем. Недостатки: неодинаковая скорость передачи данных исключает возможность проведения видеоконференций, высокая стоимость подключения.
Сегодня в Интернете полным ходом идет процесс "мультимедиатизации". На веб-сайтах все чаще и чаще применяются флэш-технологии, видеовставки, озвучивание. Также все большее и большее распространение получают аудио- и видеоконференции, которые способствуют полноценному общению людей, находящихся далеко друг от друга. Кроме того, сейчас пользователи загружают на свои компьютеры гораздо больше информации из Глобальной сети. Обычного доступа в Сеть по телефонной линии уже не хватает. И даже многие выделенные линии в том виде, в котором они есть, зачастую не удовлетворяют потребности пользователей. Рассмотрим спутниковый Интернет, как один из способов решения такого рода проблемы.
Совсем еще недавно этот способ доступа в глобальную сеть был доступен только для жителей западных регионов нашей страны. Сегодня зона вещания спутников различных компаний покрывает практически всю территорию России. А это значит, что при подключении к Интернету этот вариант доступа следует рассматривать не как некую абстрактную возможность, а как реальную альтернативу другим, более традиционным способам.
Достоинств у спутникового Интернета несколько. Во-первых, это очень большая скорость передачи данных. На хорошем оборудовании она редко опускается ниже нескольких сотен, а то и тысяч килобайт в секунду и обычно определяется не физическими параметрами, а стоимостью договора в с провайдером (чем выше скорость, тем дороже). Добиться такого "на земле" практически невозможно. Второй плюс доступа в Интернет с помощью спутника - цена. Приблизительно гигабайт информации обойдется меньше чем за тысячу рублей. Тем более большинство что спутниковых провайдеров тарифицируют трафик в зависимости от времени суток, а поэтому ночью цена одного гигабайта снижается до 150-200 рублей. Третий плюс - это возможность быстрого перехода к другому провайдеру, если по каким-то причинам перестал вас устраивать. А в случае, например, с выделенной линией, это невозможно без прокладки нового кабеля со всеми вытекающими отсюда затратами.
Но, конечно же, есть у доступа к Интернету через спутник и свои недостатки. И самый главный из них - это то, что тарелка, установленная у пользователя может только принимать сигналы, но никак не отправлять их. Это значит, что для работы в Сети вам придется, помимо спутника, использовать любой другой традиционный способ доступа. На первый взгляд кажется, что это сводит "на нет" все рассмотренные преимущества. Однако на самом деле это совсем не так. Дело в том, что входящий трафик обычно в десятки раз больше исходящего. А если пользователь загружает из Интернета, например, фильмы или музыку, то эта разница может исчисляться и на порядок большими величинами. Кроме того, при связи по выделенной линии исходящий трафик бесплатен. Таким образом, если компьютер пользователя принимает данные со спутника, а отправляет их по "выделенке", то по деньгам пользователь даже не почувствует никакого "дубляжа".
Второй недостаток - это высокая цена первоначального оборудования. Третий минус спутникового Интернета - зависимость качества связи от погодных условий.
Спутниковый доступ может существенно облегчить жизнь частным или корпоративным пользователям, нуждающимся в высокоскоростном доступе, но не имеющим возможность использовать выделенную линию или ADSL. В этом случае для исходящего трафика можно использовать dial-up. Правда, это будет дороже, поскольку придется платить за оба способа подключения, зато позволяет достигнуть очень приличной скорости загрузки информации.
Иллюстрация световых сигналов, посылаемых через оптическое волокно (с)
Старый добрый кабель
Выжать все возможное из одного кабеля оптоволокна постаралась научная группа ученых Голландии и США, передав данные на 1 километр со скоростью 255 Тбит/с. Исследователи использовали оптическое 7-сердцевинное волокно (на картинке выше оно изображено слева). В чем же разница с обычным волокном? Всё просто, здесь свет проходит в каждой сердцевине, независимо от других. Черные точки на картинке – воздушные прослойки, изолирующие сердцевины друг от друга. Используя эту технологию, в сентябре 2012 года удалось достигнуть реальной скорости передачи в один петабит в секунду по кабелю с 12 световодными каналами на расстояние 52,4 км.
Электрическая лампочка для передачи данных
Несколько лет назад появилась оптическая технология беспроводной передачи данных Li-Fi (сокращенно от Light Fidelity), при которой приемо-передающее устройство, ничем не отличимое от обычной лампочки, мигает с очень большой частотой, передавая информацию вместе со световым потоком. Прием и передача информации в Li-Fi проводится на скоростях около 150 Мбит/с. А вот технология Li-Fi, основанная на лазерных светодиодах, позволяет повысить скорости передачи информации до 100 Гбит/с. Минус у такого устройства только один – за пределами комнаты оно не работает.
pCell: миф или реальность?
Технология pCell должна решить проблему нехватки частот в спектре, дав возможность каждому мобильному устройству работать со всей полосой частот, которую предоставляет базовая станция, независимо от степени загруженности. По данным авторов проекта из американского стартапа Artemis Networks, pCell обеспечит скорость в 50 раз больше текущих сетей 4G LTE, используя тот же диапазон частот и существующие смартфоны. Возможно ли это? В конце прошлого года стало известно, что Nokia Networks начнет тестирование технологии pCell. Нам осталось дождаться только обнародования результатов исследования.
LLCD, или зачем нужен лазер
В 2013 году успешно стартовал зонд LADEE, на котором установлена система двусторонней лазерной связи Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD). В результате удалось достичь скорости передачи данных 622 Мбит/с с аппарата на наземную станцию и 20 Мбит/с с наземной станции на аппарат, находившийся на расстоянии 385 000 км от Земли.
Возможно ли использовать аналогичную лазерную связь на Земле? Конечно. Еще в 2011 году были опубликованы результаты эксперимента по передаче данных на направленном лазерном луче с потрясающей скоростью 26 Тбит/с на расстояние 50 км. А дальше начинаются сложности с тем, что луч должен быть направленным. В условиях городской застройки это ограничение практически нивелирует плюсы от скорости.
Из мозга в мозг
Один из самых фантастических методов передачи информации строится на простом допущении: зачем нам нужны дополнительные каналы, если в конечном счете речь идет об обмене информации между одним человеком и другим. А что если сразу соединить два мозга?
Тело-проводник
Сквозь всю вселенную
Команда физиков Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (США) в 2012 году предложила способ передать данные сквозь любой объект: при помощи нейтрино, фундаментальной частицы, чрезвычайно слабо взаимодействующей с материей. Благодаря нейтрино ученым удалось передать данные через 240 метров горной породы – недоступный показатель для любых других беспроводных технологий. Впрочем, скорость передачи данных составила всего 0,1 бит в секунду, но в будущем подобный способ можно будет использовать для связи с далекими космическими объектами.
С помощью водки
Мясные коммуникации
В Университете Иллинойса поставили эксперимент по передаче ультразвуковых сигналов через ткани животного со скоростью до 30 Мбит/с – это рекорд в передаче данных через мясо!
В основу метода легла технология передачи сигнала под водой. Используя 5 МГц-датчик для отправки сигнала через мясо в резервуаре с водой, в котором находился гидрофон для его приема, удалось передать сигнал со скоростью 20-30 Мбит/c. В будущем эта технология поможет вести прямую трансляцию из тела пациента или обновлять программное обеспечение человеческих имплантатов.
Великий советский интернет
Идею передавать данные при помощи трубопровода придумали еще в Советском союзе. Современные технологии значительно усовершенствовали метод. Компания Nethercomm еще десять лет назад запатентовала технологию Broadband-in-Gas (BiG) для передачи сигнала по радиоформату UWB (Ultra Wide Band) на скорости до 10 Гбит/с. В трубопроводной сети монтируется цепь ретрансляторов радиосигнала, передающегося в диапазоне UWB. Из-за ретрансляторов, установленных внутри трубы, использовать эту технологию внутри водопроводных труб нельзя. Радиосигнал передается внутри имеющихся труб параллельно с потоком бытового газа.
Описанные выше способы передачи данных изменят мир в самое ближайшее время. Возможно, что широкие каналы между континентами позволят перенести все data-центры в одно благоприятное место – в Антарктиду, например, для естественного охлаждения. Связь с дальними космическими объектами может стать доступной на высоких скоростях. Обычный проводной интернет (впрочем, как и мобильный) достигнет невероятной скорости.
Мы не знаем наверняка, каким именно путем будет развиваться отрасль. Не исключено и то, что все описанные методы померкнут на фоне новых исследований в ближайшее десятилетие. В любом случае времена меняются, а значит, будут и другие невероятные скорости передачи данных.
Читайте также: