Роль компьютерных сетей в мире телекоммуникаций реферат

Обновлено: 03.07.2024

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Телекоммуникации реферат.docx

Введение………………………………………………………… ………. 3
Телекоммуникации…………………………………… ………………… 4
Телекоммуникационные сети……………………. …………………… 6
Телефон………. …………………………………………… …………… 7
Цифровое спутниковое телевидение…………………………………… 9
Интернет………………………………………………………… ………. 11
Заключение…………………………………………………… …………. 12
Список литературы…………………………………………………… … 13

Телекоммуникации являются одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки и техники. Жизнь современного общества уже невозможно представить без тех достижений, которые были сделаны в этой отрасли за немногим более ста лет развития. Отличительная особенность нашего времени - непрерывно возрастающая потребность в передаче потоков информации на большие расстояния. Это обусловлено многими причинами, и в первую очередь тем, что связь стала одним из самых мощных рычагов управления экономикой страны. Одновременно, претерпевая значительные изменения, становясь многосторонней и всеобъемлющей, электросвязь каждой страны становится все более интегрированной в мировое телекоммуникационное пространство.

Телекоммуникацией принято считать прием и передачу звука, сигнала, текста, знака, письменного изображения по кабельной, проводной, магнитной, оптической, радио- и другим электромагнитным системам.

Спутник у телекоммуникаций - это техническое средство их, которое находится на орбите Земли для того, что бы оказать услуги телекоммуникаций.

Телекоммуникации — комплекс современных методов передачи информации. Спутниковое телевидение, получившее повсеместное распространение, расширяет национальные границы, превращая большую часть населения планеты в одну гигантскую телеаудиторию, которая смотрит одинаковые фильмы, обожает одних и тех же звезд, стремится к одинаковым символам материального успеха.

Чрезвычайно важной составляющей современных телекоммуникаций стали информационные технологии ( компьютерная связь, мультимедиа, Интернет), позволившие крупным организациям размещать составляющие своего производственного процесса в других странах, сохраняя тесные контакты с удаленными сотрудниками. В частности, мировой финансовый рынок стал интегрированной, глобальной системой, скоординированной посредством мгновенных телекоммуникаций.

Участниками деятельности телекоммуникаций являются:

а) юридические и физические лица государства, а так же иностранные юридические и физические лица, которые оказывают услуги в области телекоммуникаций;

б) уполномоченный орган — орган, регулирующий деятельность, которая осуществляется в области телекоммуникаций;

в) пользователи услуг телекоммуникаций.

Телекоммуникационная сеть - это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средств связи.

Телекоммуникационная сеть решает 2 основные проблемы:

1) Обеспечивает доступ к ЭВМ пользователей независимо от их территориального расположения.

2) Обеспечивает возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния, что позволяет своевременно получать данные для принятия решения.

Ресурсы сети включают в себя:

А) Аппаратное обеспечение сети - это ЭВМ различных типов, периферийное оборудование, предназначенное для ввода, вывода, хранения и регистрации информации, средства связи и другое оборудование абонентских систем. Аппаратное обеспечение сети состоит из оконечного оборудования данных (ООД или DTE - Data Terminal Equipment) и аппаратуры передачи данных (АПД или DCE - Data Circuit Equipment).

Б) Информационное обеспечение сети - это единый фонд, ориентируемый на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения, доступная для всех пользователей сети и массива данных отдельных абонентов.

В) Программное обеспечение сети - это операционная система, комплекс программ технического обеспечения, пакеты прикладных программ. Программное обеспечение отличается большим многообразием по составу и выполняемым функциям и предназначено для автоматизации процессов программирования и обработки информации.

Важный этап в развитии телефонии связан с именем английского изобретателя Рейса. Еще в студенческие годы Рейс заинтересовался проблемой передачи звука на расстояние при помощи электрического тока. К I860 году он сконструировал до десятка различных устройств.

С помощью телефона Рейса уже можно было передавать не только отдельные звуки, но и сложные музыкальные фразы и даже отчасти человеческую речь. Но качество передачи оставалось настолько низким, что часто было совершенно невозможно что-нибудь разобрать. Побочные шумы, производимые замыканием и размыканием цепи, заглушали передачу, а звуки, воспроизводимые стальной иглой, были очень далеки от модуляций человеческого голоса. Для отчетливой передачи звука необходимо было добиться того, чтобы пластинки как отправителя, так и приемника выводились из своего положения покоя в крайнее положение током, сила которого нарастала бы постепенно, и чтобы при убывании ток опять проходил через первоначальное положение покоя. Все эти плавные колебания тембра звука, составляющие богатство человеческой речи, были совершенно недоступны телефону Рейса - притяжение здесь наступало стремительно и оставалось неизменным в течение некоторого времени, а затем совсем прекращалось.

В первое время аппараты связывались между собой попарно. Они не имели коммутаторов и звонков. Для вызова абонента к аппарату просто стучали карандашом по мембране. Впоследствии Эдисоном были введены электрические звонки. В 1877 году появилась первая центральная телефонная станция в Нью-Хейвене (США). Порядок соединения здесь был таков. Абонент, желавший говорить с каким-либо лицом или учреждением, в абонентной книжке разыскивал нужный номер и звонил на центральную станцию. Когда последняя отвечала, он сообщал нужный ему номер, и, если этот номер был не занят, оператор соединял его с требуемым лицом с помощью специальных штекеров и сообщал ему, что соединение готово. После этого абонент обращался уже к соединенному с ним лицу. По окончании разговора их разъединяли.

Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Одна из первых возникших при развитии вычислительной техники задач, потребовавшая создания сети хотя бы из двух ЭВМ - обеспечение многократно большей, чем могла дать в то время одна машина, надежности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени. Так, при запуске космического аппарата необходимые темпы реакции на внешние события превосходят возможности человека, и выход из строя управляющего компьютера грозит непоправимыми последствиями. В простейшей схеме работу этого компьютера дублирует второй такой же, и при сбое активной машины содержимое ее процессора и ОЗУ очень быстро перебрасывается на вторую, которая подхватывает управление (в реальных системах все, конечно, происходит существенно сложнее).

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации - сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией - разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как "окно" в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

1. Аппаратные средства компьютерных сетей

Локальные сети (ЛС ЭВМ) объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и гораздо больше) в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания или учреждении (например, университета). Традиционное название - локальная вычислительная сеть (ЛВС) - скорее дань тем временам, когда сети в основном использовались для решения вычислительных задач; сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видео-образов, числовых массивов. Полезность ЛС объясняется тем, что от 60% до 90% необходимой учреждению информации циркулирует внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.

Большое влияние на развитие ЛС оказало создание автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ). АСУ включают несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ), измерительных комплексов, пунктов управления. Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛС доказали свою эффективность - создание классов учебной вычислительной техники (КУВТ).

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 метров), по ЛC можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходится прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям.

Характерная особенность ЛС - наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. Существуют проводные и беспроводные каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации ЛС параметров:

Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Эволюция вычислительных систем

Локальные сети (Local Area Network, LAN) – это объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например в несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. В середине 80-х годов утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bas, несколько позже FDDI. Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры, они явились идеальными элементами для построения сетей – с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой – явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, т. е. сетевых серверов. Все стандартные технологии локальных сетей опираются на принцип коммутации пакетов. Конец 90-х гг. выявил явного лидера среди технологий локальных сетей – семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethеrnet 10Мбит/с, а также Fast Ethernet 100Мбит/с и Gigabit Ethernet 1000Мбит/с. Простые алгоритмы работы, широкий диапазон иерархии скоростей позволяют рационально строить локальную сеть Ethernet в соответствии с потребностями пользователя.

Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) - сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. При их построении были отработаны многие основные идеи и концепции построения современных вычислительных сетей, а именно, многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях. Выделяемый на время сеанса связи составной канал с постоянной скоростью не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, использующими принцип коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции – пакеты, которые самостоятельно перемещаются по сети за счет встраивания адреса узла в заголовок пакета.

Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, то в глобальных сетях часто используются уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, в течение многих лет глобальные сети строились на основе телефонных каналов тональной частоты, способных в каждый момент времени вести передачу только одного разговора в аналоговой форме. Поскольку скорость передачи дискретных компьютерных данных по таким каналам была очень низкой (десятки килобит в секунду), набор предоставляемых услуг в глобальных сетях такого типа обычно ограничивался передачей файлов, преимущественно в фоновом режиме, и электронной почтой. Помимо низкой скорости такие каналы имели и другой недостаток – они вносят значительные искажения в передаваемый сигнал. Поэтому протоколы глобальных сетей, построенных с использованием каналов связи низкого качества, отличаются сложными процедурами контроля и восстановления данных. Типичным примером таких сетей являются сети Х.25.

Конвергенция сетей

Сближение локальных и глобальных сетей

В конце 80-х гг. между локальными и глобальными сетями существовали следующие отличия:

Протяженность и качество линий связи.

Локальные компьютерные сети по определению отличаются от глобальных сетей небольшими расстояниями между узлами сети. Это в принципе делает возможным использование в локальных сетях более качественных линий связи.

Сложность методов передачи данных.

В условиях низкой надежности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных сетях методы передачи данных и оборудование.

Скорость обмена данными.

В локальных сетях это величина от 10,16Мбит/с до 100Мбит/с в то время как в глобальных - от 2.4Кбит/с до 2Мбит/с.

Высокие скорости обмена данными породили в локальных сетях широкий набор услуг – это различные виды услуг файловой службы, услуг печати, услуг баз данных, электронная почта и др., в то время как глобальные сети в основном предоставляли почтовые услуги и иногда файловые услуги с ограниченными возможностями.

Постепенно различия между локальными и глобальными типами сетевых технологий стали сглаживаться. Тесная интеграция локальных и глобальных сетей привела к значительному взаимопроникновению соответствующих технологий. Сближение в методах передачи данных происходит на платформе цифровой (немодулированной) передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи. Эту среду передачи данных используют практически все технологии локальных сетей для скоростного обмена информацией на расстояниях выше 100 м, на ней же построены современные магистрали первичных сетей SDN и DWDM, предоставляющие свои цифровые каналы для объединения оборудования глобальных сетей. Высокое качество цифровых каналов изменило требование к протоколам глобальных сетей. На первый план вместо процедур обеспечения надежности вышли процедуры обеспечения гарантированной средней скорости доставки информации пользователям, а также механизмы приоритетной обработки пакетов особенно чувствительного к задержкам трафика, например, голосового. Эти изменения нашли отражение в новых технологиях глобальных сетей, таких как “FR” и ATM. В этих сетях предполагается, что искажения битов происходят настолько редко, что ошибочный пакет выгоднее просто уничтожить, а все проблемы, связанные с его потерей, перепоручить программному обеспечению более высокого уровня, которое непосредственно не входит в состав сетей “FR ” и ATM.

Большой вклад в сближение локальных и глобальных сетей внесло доминирование протокола IP. Этот протокол сегодня используется поверх любых технологий локальных и глобальных сетей – Ethernet, Token Ring, ATM, “FR ” – для создания из различных подсетей единой составной сети. Глобальные сети, работающие на основе скоростных цифровых каналов, существенно расширили набор своих услуг и догнали в этом локальные сети. Стало возможным создание служб, работа которых связана с доставкой пользователю больших объемов информации в реальном времени – изображений, видеофильмов, голоса и т.д.

В локальных сетях, как и в глобальных, в последнее время уделяется большое внимание методам обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа. Это обусловлено тем, что локальные сети перестали быть изолированными, чаще всего они имеют выход в глобальную сеть. Защита локальных сетей часто строится на тех же методах – шифрование данных, аутентификация и авторизация пользователей.

И, наконец, появляются новые технологии, изначально предназначенные для обоих видов сетей. Ярким представителем нового поколения технологий является технология АТМ, которая может служить основой как глобальных, так и локальных сетей, эффективно объединяя все виды трафика в одной транспортной сети.

Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей

В настоящее время вычислительная техника нашла широкое применение в устройствах и системах связи. Применение вычислительной техники позволяет перейти к качественно новому этапу развития радиоэлектроники и связи в отношении принципов построения и используемой элементной базы. Принципы построения устройств и систем связи аналогичны принципам построения вычислительных систем. Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями или сетями передачи данных, являются результатом эволюции компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

К телекоммуникационным сетям, кроме компьютерных, относятся телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. В них в качестве ресурса, представляемого клиентам, выступает информация.

Телефонные сети оказывают интерактивные услуги, так как два абонента, участвующие в разговоре (или несколько абонентов, если это конференция) непрерывно проявляют активность.

Радиосети и телевизионные сети оказывают широковещательные услуги, при этом информация может распространяться как в одну сторону – из сети к абонентам, по схеме "один ко многим", так и может быть двухсторонней (радиосети).

Дополнительные услуги телефонных сетей, такие как переадресация вызова, конференц-связь, телеголосование и др., могут создаваться с помощью так называемой интеллектуальной сети, по своей сути являющейся компьютерной сетью с серверами, на которых программируется логика услуг.

Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят традиционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. На основе метода коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутационного оборудования. Например, паузы в телефонном разговоре могут составлять 40% общего времени соединения, однако только пакетная коммутация позволяет "вырезать" паузы и использовать высвободившуюся пропускную способность канала для передачи трафика других абонентов.

Использование коммутации пакетов для одновременной передачи через пакетные сети разнородного трафика – голоса, видео и текста – сделало актуальным разработку новых методов обеспечения требуемого качества обслуживания (Quality of Service, QoS). Методы QoS призваны минимизировать уровень задержек для чувствительного к ним трафика, например, голосового, и одновременно гарантировать среднюю скорость и динамичную передачу пульсаций для трафика данных.

§ 2.2. Простейший случай сети из двух компьютеров

Взаимодействие двух компьютеров

В самом простом случае связь компьютеров может быть реализована с помощью тех же самых средств, которые используются для связи компьютера с периферией, например, через последовательный интерфейс RC-232С. При этом, в отличие от процедуры обмена данными компьютера с периферийным устройством, когда программа работает, как правило, только с одной стороны (со стороны компьютера), здесь происходит взаимодействие двух программ, выполняемых на каждом из компьютеров.

Рассмотрим случай, когда пользователю, работающему с текстовым редактором на персональном компьютере А, нужно прочитать часть некоторого файла, расположенного на диске персонального компьютера В (рис. 2.1). Предположим, что мы связали эти компьютеры по кабелю через СОМ-порты, которые, как известно, реализуют интерфейс RS-232С (такое соединение часто называют нуль-модемным). Пусть для определенности компьютеры работают под управлением МS-DОS, хотя принципиального значения в данном случае это не имеет.

Драйвер компьютера В периодически опрашивает признак завершения приема, устанавливаемый контроллером при правильно выполненной передаче данных, и при его появлении считывает принятый байт из буфера контроллера в оперативную память, делая его тем самым доступным для программ компьютера В. В некоторых случаях драйвер вызывается асинхронно, по прерываниям от контроллера. Аналогично реализуется и передача байта в другую сторону — от компьютера В к компьютеру А.

Связь с помощью компьютерных сетей быстро становится неотъемлемой частью нашей жизни, поэтому даже для тех, кто не занимается информационными технологиями непосредственно, крайне важно хотя бы иметь общее представление о работе компьютерных сетей.

История развития компьютерных сетей

В начале 19-го века во Франции была создана первая оптическая телеграфная сеть, передававшая информацию с потрясающей для того времени скоростью - 20 символов в секунду

В конце 19-го века началось создание огромной телефонной сети. В телефонных системах используется технология коммутации каналов. Когда один телефон посредством сети соединяется с другим телефоном, между ними замыкается электрическая цепь, т.е. устанавливается физический путь. При передачи голоса это работает вполне удовлетворительно, потому что звук переносится по проводу почти с постоянной скоростью передачи информации.

В 1960-х годах правительство США было заинтересованно в развитии компьютерных сетей, способных обеспечить связь военных организаций и основных учебных центров друг с другом. Поскольку это было в разгар холодной войны, сеть должна была обладать достаточной избыточностью и устойчивостью, чтобы надежно функционировать в условиях реальной ядерной войны.

Исследователи Массачусетского технологического института и Национальной физической лаборатории разработали технологию, названную коммутацией пакетов, работающую с взрывообразными порциями информации лучше, чем традиционная технология коммутации каналов. Таким образом, они заложили фундамент технологии коммуникации, используемой сегодня в Интернет.

В сетях с коммутацией пакетов соединение не устанавливается на все время сеанса связи. Напротив, отдельные пакеты данных могут передаваться различными путями. По одной и той же линии могут проходить сигналы различных соединений, в то время как в технологии коммутации каналов линия полностью занимается соединением на протяжении всего сеанса связи.

В процессе роста ARPAnet разделилась на две части. Военные назвали свою часть сети Milnet, а термин ARPAnet стал обозначать часть сети, соединяющую узлы исследовательских организаций и университетов. В 1980-х годах на смену ARPAnet пришла сеть, образованная от отдельной военной сети Defense Data Network и сети NSFNet (компьютерная сеть научных и университетских узлов). Со временем эта глобальная сеть выросла в современную Интернет.

Читайте также: