Sugovornici. U pravilu, u javnim pristupnim mrežama nemoguće je svakom paru pretplatnika osigurati vlastitu fizičku komunikacijsku liniju, koju bi mogli isključivo “posjedovati” i koristiti u bilo kojem trenutku. Dakle, mreža uvijek koristi neki način prebacivanja pretplatnika, koji osigurava podjelu postojećih fizičkih kanala između više komunikacijskih sesija i između pretplatnika mreže.

Komutacije u gradskim telefonskim mrežama

Gradska telefonska mreža je skup linijski i staničnih objekata. Mreža s jednom PBX-om naziva se nezonirana. Linearne strukture takve mreže sastoje se samo od pretplatničkih linija. Tipičan kapacitet takve mreže je 8-10 tisuća pretplatnika. Za velike kapacitete, zbog naglog povećanja duljine dalekovoda, preporučljivo je prijeći na regionaliziranu strukturu mreže. U ovom slučaju, gradsko područje je podijeljeno na četvrti, u svakoj od kojih je izgrađena jedna četvrta automatska telefonska centrala (RATS), na koju su povezani pretplatnici ove četvrti. Pretplatnici jednog područja povezani su preko jednog RATS-a, a pretplatnici iz različitih RATS-ova povezani su preko dva. RATS su međusobno povezani veznim vodovima u općem slučaju po principu “svaki svakom”. Ukupan broj paketa između RATS jednak je broju RATS/2. Kako se kapacitet mreže povećava, broj magistralnih linija koje međusobno povezuju PATC prema principu "svaki svakome" počinje naglo rasti, što dovodi do prekomjernog povećanja potrošnje kabela i troškova komunikacije te stoga s kapacitetom mreže od preko 80 tisuća pretplatnika, koristi se dodatni komutacijski čvor. Na takvoj mreži komunikacija između automatskih telefonskih centrala različitih područja odvija se preko čvorova dolaznih poruka (INO), a komunikacija unutar vlastitog nodalnog područja (UR) odvija se po principu “svaki svakom” ili putem vlastitog IMS.

Komutacija sklopova i paketa - to su metode za rješavanje generaliziranog problema komutacije podataka u bilo kojoj mrežnoj tehnologiji.Složena tehnička rješenja generaliziranih komutacijskih zadataka u cijelosti se sastoje od posebnih problema mreža za prijenos podataka.

U posebne probleme podatkovnih mreža spadaju:

• definirati tokove i odgovarajuće rute;
• konfiguracijski parametri rute fiksiranja i tablice mrežnih uređaja;
• tokovi prepoznavanja i prijenos podataka između jednog sučelja uređaja;
• multipleksiranje/demultipleksiranje tokova;
• medij za odvajanje.

Među mnogim mogućim pristupima rješenju općeg problema pretplatničke komutacije mreža izdvajamo dva osnovna, koja uključuju komutaciju kanala i komutaciju paketa. Postoje tradicionalne primjene svake tehnike komutacije, na primjer, telefonske mreže i dalje se grade i grade pomoću tehnologije komutacije krugova, računalne mreže i velika većina se temelje na tehnici komutacije paketa.

Stoga, kao protok informacija u mrežama s komutiranim krugom, podaci se razmjenjuju između para pretplatnika. U skladu s tim, značajka globalnog protoka je par adresa (telefonskih brojeva) kojima pretplatnici međusobno komuniciraju. Jedna značajka mreža s komutacijom krugova je koncept elementarnog kanala.

Elementarni kanal

Elementarni kanal (ili kanal)- je osnovna tehnička karakteristika mreže s komutacijom krugova, koja je fiksna unutar zadane vrste vrijednosti propusnosti mreže. Svaki link u mreži s komutacijom krugova ima kapacitet više kanala koji je elementarno usvojen za ovu vrstu mreže.

U tradicionalnim telefonskim sustavima vrijednost brzine elementarnog kanala jednaka je 64 kbit/s, što je dovoljno za kvalitetan digitalni glas.

Za kvalitetan glas koristi se frekvencija kvantizacije amplitude zvučnih vibracija od 8000 Hz (vrijeme uzorkovanja u intervalima od 125 ms). Za predstavljanje mjere amplitude najčešće se koristi 8-bitni kod, koji čini 256 gradacija tonova (prema vrijednostima uzorkovanja).

U ovom slučaju za prijenos jednog govornog kanala potrebna je propusnost od 64 kbit/s:

8000 x 8 = 64000 bita/s ili 64 kbit/s.

Takav govorni kanal naziva se elementarni kanal digitalne telefonske mreže. Značajka mreže s komutacijom krugova je da propusnost svake veze mora biti jednaka cijelom broju elementarnih kanala.

Kompozitni kanal

Komunikacija izgrađena komutacijom (spajanjem) elementarnih kanala, tzv kompozitni kanal.

Kompozitni kanal

Svojstva kompozitnog kanala:

• kompozitni kanal po cijeloj dužini sastoji se od istog broja elementarnih kanala;
• kompozitni kanal ima konstantnu i fiksnu propusnost cijelom svojom duljinom;
• kompozitni kanal se stvara privremeno za razdoblje sesije dva pretplatnika;
• na sjednici svi osnovni kanali koji su uključeni u mješoviti kanal, ulaze na isključivo korištenje pretplatnika, za koje je mješoviti kanal kreiran;
• tijekom komunikacijske sesije pretplatnici mogu slati mrežnu brzinu prijenosa podataka koja ne prelazi kapacitet kanala kompozita;
• podaci primljeni u kompozitnom kanalu, pozvanom pretplatniku jamči se isporuka bez kašnjenja, gubitaka i istom brzinom (izvorna brzina) bez obzira na to postoji li u ovom trenutku druga mrežna veza ili ne;
• nakon završetka sesije osnovni kanali koji su bili uključeni s odgovarajućim kompozitnim kanalom, proglašeni su slobodnima i vraćeni u skup resursa dodijeljen za korištenje drugim korisnicima.

Veza odbijena

Veza odbijena

Zahtjevi za povezivanje nisu uvijek uspješni.

Ako na putu između pozivajućeg i pozivanog pretplatnika nema slobodnih kanala ili je pozvani osnovni čvor zauzet, dolazi do kvara u postavljanju veze.

Prednost sklopnog sklopa

Tehnologija preklapanja strujnih krugova usmjerena je na minimiziranje slučajnih događaja u mreži, odnosno tehnologiji. Kako bi se izbjegle eventualne neizvjesnosti velik dio posla na razmjeni informacija obavlja se unaprijed, čak i prije početka prijenosa podataka. Prvo, za određenu adresu, dostupnost potrebnih osnovnih kanala na cijelom putu od pošiljatelja do primatelja. Ali u slučaju bursta, ovaj pristup je neučinkovit, budući da 80% vremenskog kanala može biti u stanju mirovanja.

Zamjena paketa

Najvažniji princip mreža s paketnom komutacijom je predaja podataka koja se prenosi mrežom u obliku međusobno strukturno odvojenih dijelova podataka koji se nazivaju paketi. Svaki paket ima zaglavlje koje sadrži odredišnu adresu i druge popratne informacije (duljina podatkovnog polja, kontrolni zbroj i drugo.), koji se koriste za isporuku primatelju paketa.

Imati adresu u svakom paketu jedna je od najvažnijih značajki tehnologije komutacije paketa, budući da se svaki paket može obraditi neovisno o drugim paketima komutacije koji čine mrežni promet. Osim naslova u paketu može postojati jedno dodatno polje koje se postavlja na kraju paketa i tzv. trailer. U prikolici se obično nalazi kontrolni zbroj, koji vam omogućuje da provjerite jesu li informacije oštećene tijekom prijenosa preko mreže ili ne.

Podjela podataka u pakete

Podjela podataka u pakete odvija se u nekoliko faza. Čvor lančanog pošiljatelja generira prijenos podataka koji se dijele na jednake dijelove. Nakon toga dolazi do formiranja paketa dodavanjem zaglavlja. I posljednja faza je sklapanje paketa u izvornu poruku do odredišnog čvora.

Podjela podataka u pakete

Prijenos podataka putem mreže kao paket

Mreža za prijenos paketa

Kao iu mrežama s komutacijom krugova, u mrežama s komutacijom paketa, za svaki od tokova se ručno ili automatski određuje ruta fiksirana u pohranjenim tablicama za komutacijske komutacije. Paketi koji ulaze u preklopnik obrađuju se i šalju određenom rutom

Nesigurnost i asinkrono kretanje podataka u paketno komutiranim mrežama postavlja posebne zahtjeve na komutatore u takvim mrežama.

Glavna razlika između preklopnika paketa i preklopnika u mrežama s komutiranim krugovima je u tome što imaju unutarnju međuspremnik za privremeno pohranjivanje paketa. Preklopni međuspremnici trebaju uskladiti brzine prijenosa podataka u komunikacijskim vezama spojenim na njihova sučelja, kao i uskladiti stopu prispjelih paketa s njihovom brzinom prebacivanja.

Načini prijenosa paketa

Prekidač može raditi na temelju jedne od tri metode promicanja paketa:

• prijenos datagrama;
• Prijenos na uspostavljanje logičke veze;
• Prijenos na uspostavu virtualnog kanala.

Prijenos datagrama

Prijenos datagrama metoda koja se temelji na promociji paketa neovisnih jedan o drugom. Postupak obrade paketa samo je određen vrijednostima parametara koje on nosi, te trenutnim stanjem mreže. I svaka pojedinačna paketna mreža se smatra potpuno nezavisnom jedinicom prijenosa - datagramom.

Ilustracija principa paketa datagrama

Prijenos na uspostavljanje logičke veze

Prijenos na uspostavljanje logičke veze

Postupak za usklađivanje dvaju krajnjih čvorova mreže nekih parametara procesa razmjene paketa naziva se uspostava logičke veze. Opcije koje dogovaraju dva međusobno povezana čvora, nazivaju se parametri logičke veze.

Virtualni kanal

Virtualni kanal

Jedina unaprijed podstavljena fiksna ruta koja povezuje krajnje čvorove s paketno komutiranom mrežom, naziva se virtualni kanal (virtualni krug ili virtualni kanal). Postavljeni su virtualni kanali za održivi protok informacija. Kako bi se protok podataka izdvojio od ukupnog protoka prometa svaki paket je označen posebnom vrstom znaka – labelom. Kao i kod uspostavljanja logičke mrežne veze, virtualni kanal počinje brtvom iz izvornog čvora posebnim paketom - zahtjevom za povezivanje.

Mreže za prebacivanje tablica koje koriste virtualne kanale razlikuju se od tablica za prebacivanje u datagramskim mrežama. Sadrži unose koji prolaze samo kroz virtualne kanale preklopnika, a ne sve moguće odredišne ​​adrese, kao što je slučaj u mrežama s prijenosom algoritma datagrama.

Usporedba komutiranih krugova i paketa

Prebacivanje kanala	Zamjena paketa
Prvo morate uspostaviti vezu	Nema faze uspostavljanja veze (metoda datagrama)
Lokacija je potrebna samo prilikom uspostavljanja veze	Adresa i druge servisne informacije prenose se sa svakim paketom
Mreža može odbiti vezu s pretplatnikom	Mreža je uvijek spremna za primanje podataka od pretplatnika
Zajamčena propusnost (propusnost) za pretplatnike u interakciji	Mrežna propusnost za korisnike je nepoznata, kašnjenja prijenosa su slučajna
Promet u stvarnom vremenu prenosi se bez odgode	Mrežni resursi se učinkovito koriste pri prijenosu brzog prometa
Visoka pouzdanost prijenosa	Mogući gubitak podataka zbog prekoračenja međuspremnika
Neracionalno korištenje kapaciteta kanala, smanjujući ukupnu učinkovitost mreže	Automatska dinamička dodjela propusnosti fizičkog kanala između pretplatnika

Predavanje br.8

Obilježja informacijskih kanala

Informacijski kanal se također može karakterizirati s tri odgovarajuća parametra: vrijeme korištenja kanala T k, propusnost frekvencija koje emitira kanalFk, i dinamički raspon kanalaDkkarakterizirajući njegovu sposobnost prijenosa različitih razina signala.

Količina se zove kapacitet kanal.

Neiskrivljeni prijenos signala moguć je samo ako se glasnoća signala "uklopi" u kapacitet kanala.

Posljedično, opći uvjet za usklađivanje signala s kanalom prijenosa informacija određen je relacijom

Međutim, relacija izražava nužan, ali ne i dovoljan uvjet za podudaranje signala s kanalom. Dovoljan uvjet je slaganje svih parametara:

Za informacijski kanal koriste se sljedeći pojmovi: brzina unosa informacija, brzina prijenosa informacija i kapacitet kanala.

Pod brzinom unosa informacija (protok informacija) ja ( x ) razumjeti prosječnu količinu informacija unesenih iz izvora poruke u informacijski kanal po jedinici vremena. Ovu karakteristiku izvora poruke određuju samo statistička svojstva poruka.

Brzina prijenosa informacija ja ( Z , Y ) – prosječna količina informacija prenesenih putem kanala po jedinici vremena. Ovisi o statističkim svojstvima odaslanog signala i o svojstvima kanala.

Širina pojasa C – najveća teoretski ostvariva brzina prijenosa informacija za dati kanal. Ovo je karakteristika kanala i ne ovisi o statistici signala.

Kapacitet informacijskog kanala određen je s dva parametra: dubinom bita i frekvencijom. Proporcionalna je njihovom proizvodu.

Bitna dubina je maksimalna količina informacija koja se može istovremeno postaviti u kanal.

Frekvencija pokazuje koliko se puta informacija može postaviti u kanal unutar jedinice vremena.

Kapacitet mail kanala je ogroman. Tako, kada šaljete, primjerice, laserski disk poštom, možete istovremeno staviti više od 600 MB informacija u kanal. U isto vrijeme, frekvencija poštanskog kanala je vrlo niska - pošta se uklanja iz sandučića ne više od pet puta dnevno.

Telefonski informacijski kanal je jednobitni: u isto vrijeme duž telefonske žice može se poslati ili jedinica (struja, impuls) ili nula. Frekvencija ovog kanala može doseći desetke i stotine tisuća ciklusa u sekundi. Ovo svojstvo telefonske mreže omogućuje njezino korištenje za komunikaciju između računala.

Za najučinkovitije korištenje informacijskog kanala potrebno je poduzeti mjere da brzina prijenosa informacija bude što bliža kapacitetu kanala. Istodobno, brzina unosa informacija ne smije premašiti kapacitet kanala, inače se sve informacije neće prenijeti preko kanala.

To je glavni uvjet za dinamičku koordinaciju izvora poruke i informacijskog kanala.

Jedno od glavnih pitanja u teoriji prijenosa informacija je određivanje ovisnosti brzine i kapaciteta prijenosa informacija o parametrima kanala i karakteristikama signala i smetnji. Ta je pitanja prvi dublje proučavao K. Shannon.

1. Metode povećanja otpornosti na buku

Osnova svih metoda povećanja otpornosti informacijskih sustava na smetnje je korištenje određenih razlika između korisnog signala i smetnje. Stoga su za borbu protiv smetnji potrebne apriorne informacije o svojstvima smetnje i signala.

Trenutno je poznat veliki broj načina za povećanje otpornosti sustava na buku. Pogodno je ove metode podijeliti u dvije skupine.

jagrupa – na temelju izbora načina prijenosa poruke.

IIskupina – povezana s konstrukcijom prijemnika otpornih na buku.

Jednostavan i primjenjiv način povećanja otpornosti na buku je povećanje omjera signala i šuma povećanjem snage odašiljača. Ali ova metoda možda nije ekonomski isplativa, jer je povezana sa značajnim povećanjem složenosti i troškova opreme. Osim toga, povećanje snage prijenosa prati povećanje učinka smetnji određenog kanala na druge.

Važan način povećanja otpornosti na buku kontinuiranog prijenosa signala je racionalan izbor vrste modulacije signale. Korištenjem tipova modulacije koji osiguravaju značajno širenje frekvencijskog pojasa signala, moguće je postići značajno povećanje otpornosti na šum prijenosa.

Radikalan način povećanja otpornosti na buku diskretnog prijenosa signala je uporaba posebni kodovi protiv ometanja . U ovom slučaju postoje dva načina za povećanje otpornosti kodova na buku:

1. Odabir metoda prijenosa koje pružaju manju vjerojatnost oštećenja koda;

2. Povećanje ispravnih svojstava kodnih kombinacija. Taj je put povezan s upotrebom kodova koji omogućuju otkrivanje i uklanjanje izobličenja kodnih kombinacija. Ova metoda kodiranja povezana je s uvođenjem dodatnih, suvišnih simbola u kod, što je popraćeno povećanjem vremena prijenosa ili frekvencije prijenosa kodnih simbola.

Povećana otpornost na šum prijenosa također se može postići ponovnim slanjem iste poruke. Na strani primatelja primljene poruke se uspoređuju i one s najvećim brojem podudaranja prihvaćaju se kao istinite. Kako bi se uklonila nesigurnost prilikom obrade primljenih informacija i osigurao odabir prema kriteriju većine, poruka se mora ponoviti najmanje tri puta. Ova metoda povećanja otpornosti na buku povezana je s povećanjem vremena prijenosa.

Sustavi s ponavljanim prijenosom diskretnih informacija dijele se na sustave s grupnim zbrajanjem, u kojima se usporedba vrši kombinacijama kodova, i sustave sa zbrajanjem znak po znak, u kojima se usporedba provodi pomoću simbola kodnih kombinacija. Skeniranje znak po znak učinkovitije je od grupne provjere.

Vrsta sustava kod kojih se povećana otpornost na smetnje postiže povećanjem vremena prijenosa su sustavi s povratnom spregom. Ako postoje izobličenja u poslanim porukama, informacije koje stižu obrnutim kanalom osiguravaju ponavljanje prijenosa. Prisutnost povratnog kanala dovodi do komplikacije sustava. Međutim, za razliku od sustava s ponavljanjem prijenosa, u sustavima s povratnom vezom ponavljanje prijenosa će se dogoditi samo ako se otkriju izobličenja u odaslanom signalu, tj. čini se da je redundancija sveukupno manja.

Prijem otporan na buku sastoji se od korištenja redundancije, kao i apriornih informacija o signalima i smetnjama, kako bi se problem prijema riješio na optimalan način: otkrivanje signala, razlikovanje signala ili vraćanje poruka. Trenutno se aparatura statističke teorije odlučivanja široko koristi za sintezu optimalnih prijemnika.

Pogreške prijamnika se smanjuju kako se omjer signala i šuma na ulazu prijemnika povećava. U tom smislu, primljeni signal se često prethodno obrađuje kako bi se povećao omjer korisne komponente prema smetnji. Takve metode pretprocesiranja signala uključuju SHOW metodu (kombinacija širokopojasnog pojačala, limitera i uskopojasnog pojačala), odabir signala po trajanju, metodu kompenzacije smetnji, metodu filtriranja, metodu korelacije, metodu akumulacije itd.

2. Suvremena tehnička sredstva za razmjenu podataka i oprema za formiranje kanala

Prijemnik može biti računalo, terminal ili neka vrsta digitalnog uređaja.

Kako bi se osigurao prijenos informacija s računala na komunikaciju

To može biti datoteka baze podataka, tablica, odgovor na upit, tekst ili slika.

Za prijenos poruka u računalnim mrežama koriste se različite vrste komunikacijskih kanala. Najčešći su namjenski telefonski kanali i posebni kanali za prijenos digitalnih informacija. Također se koriste radio kanali i satelitski komunikacijski kanali.

U tom pogledu izdvajaju se LAN-ovi, gdje se kao prijenosni medij koriste upletene parice, koaksijalni kabel i optički kabel.

Da bi se osigurao prijenos informacija iz računala u komunikacijsku okolinu, potrebno je uskladiti signale internog sučelja računala s parametrima signala koji se prenose komunikacijskim kanalima. U tom slučaju mora se izvršiti i fizičko podudaranje (oblik, amplituda i trajanje signala) i podudaranje koda.

Nazivaju se tehnički uređaji koji obavljaju funkcije povezivanja računala s komunikacijskim kanalima adapteri ili mrežni adapteri. Jedan adapter omogućuje uparivanje s računalom jednog komunikacijskog kanala. Osim jednokanalnih adaptera, koriste se i višekanalni uređaji - multiplekseri za prijenos podataka ili jednostavno multiplekseri.

Multiplekser za prijenos podataka – uređaj za povezivanje računala s nekoliko komunikacijskih kanala.

Multiplekseri za prijenos podataka korišteni su u sustavima za teleprocesiranje - prvi korak prema stvaranju računalnih mreža. Kasnije, s pojavom mreža sa složenim konfiguracijama i velikim brojem pretplatničkih sustava, počeli su se koristiti posebni komunikacijski procesori za implementaciju funkcija sučelja.

Kao što je ranije spomenuto, za prijenos digitalne informacije putem komunikacijskog kanala potrebno je pretvoriti tok bitova u analogne kanale, a kada primite informaciju iz komunikacijskog kanala u računalo, izvršiti suprotnu radnju - pretvoriti analogne signale u tok bitova koje računalo može obraditi. Takve se transformacije izvode posebnim uređajem - modem.

Modem– uređaj koji obavlja modulaciju i demodulaciju informacijskih signala pri njihovom prijenosu iz računala u komunikacijski kanal i prilikom primanja u računalo iz komunikacijskog kanala.

Najskuplja komponenta računalne mreže je komunikacijski kanal. Stoga se pri izgradnji većeg broja računalnih mreža pokušava uštedjeti na komunikacijskim kanalima prebacivanjem nekoliko internih komunikacijskih kanala na jedan vanjski. Za obavljanje funkcija prebacivanja koriste se posebni uređaji - čvorišta.

Središte– uređaj koji frekvencijskom podjelom pretvara više komunikacijskih kanala u jedan.

U LAN-u, gdje je fizički prijenosni medij kabel ograničene duljine, koriste se posebni uređaji za povećanje duljine mreže - ponavljači.

Repetitor– uređaj koji osigurava očuvanje oblika i amplitude signala pri njegovom prijenosu na udaljenost veću od one koju omogućuje ova vrsta fizičkog prijenosnog medija.

Postoje lokalni i udaljeni repetitori. Lokalni repetitori omogućuju vam povezivanje fragmenata mreže koji se nalaze na udaljenosti do 50 m, i daljinski– do 2000 m.

Najčešći tipovi mrežnih topologija:

Linearna mreža. Sadrži samo dva krajnja čvora, bilo koji broj međučvorova i ima samo jedan put između bilo koja dva čvora.

Prstenasta mreža. Mreža u kojoj svaki čvor ima dvije i samo dvije grane spojene na njega.

Mreža stabla. Mreža koja sadrži više od dva krajnja čvora i najmanje dva međučvora i u kojoj postoji samo jedan put između dva čvora.

Mreža zvijezda. Mreža u kojoj postoji samo jedan međučvor.

mesh mreža. Mreža koja sadrži najmanje dva čvora koji imaju dvije ili više staza između sebe.

Potpuno povezana mreža. Mreža u kojoj postoji grana između bilo koja dva čvora. Najvažnija karakteristika računalne mreže je njezina arhitektura.

Mrežna arhitektura - ovo je implementirana struktura mreže za prijenos podataka koja ju definira topologija, sastav uređaja I pravila za njihovu interakciju na internetu. U okviru mrežne arhitekture razmatraju se pitanja kodiranja informacija, njihovo adresiranje i prijenos, kontrola toka poruka, kontrola grešaka i analiza rada mreže u hitnim situacijama i kada se performanse pogoršaju.

Najčešće arhitekture:

• Ethernet(Engleski) eter- broadcast) - mreža za emitiranje. To znači da sve stanice na mreži mogu primiti sve poruke. Topologija - linearna ili zvjezdasta. Brzina prijenosa podataka 10 ili 100 Mbit/s.
• Arcnet (Attached Resource Computer Network- računalna mreža povezanih resursa) - mreža za emitiranje. Fizička topologija - stablo. Brzina prijenosa podataka 2,5 Mbit/s.
• Prsten sa znakom(relay ring network, token passing network) - prstenasta mreža u kojoj se princip prijenosa podataka temelji na činjenici da svaki prstenasti čvor čeka dolazak nekog kratkog jedinstvenog niza bitova - marker- iz susjednog prethodnog čvora. Dolazak tokena označava da je moguće prenijeti poruku iz ovog čvora dalje u toku. Brzina prijenosa podataka 4 ili 16 Mbit/s.
• FDDI (Fiber Distribuirano podatkovno sučelje) - mrežna arhitektura za brzi prijenos podataka preko optičkih linija. Brzina prijenosa - 100 Mbit/sec. Topologija - dvostruki prsten ili mješovita (uključujući zvjezdaste ili stablaste podmreže). Maksimalan broj stanica u mreži je 1000. Vrlo visoka cijena opreme.
• bankomat (Način asinkronog prijenosa) - obećavajuća, ali vrlo skupa arhitektura, osigurava prijenos digitalnih podataka, video informacija i glasa preko istih linija. Brzina prijenosa do 2,5 Gbps. Optičke komunikacijske linije.

Računalni mrežni hardver.

1.Računala;

2. Uređaji za povezivanje računala s komunikacijskim kanalom;

3. Komunikacijski kanali

4. Uređaji za povezivanje (komutaciju) komunikacijskih kanala

5. Uređaji za povezivanje lokalnih mreža.

Uređaji za spajanje računala na komunikacijski kanal

Da bi se osigurao prijenos informacija iz računala u komunikacijsku okolinu, potrebno je uskladiti signale internog sučelja računala s parametrima signala koji se prenose komunikacijskim kanalima.

• Poziva se tehnički uređaj koji obavlja funkcije uparivanja računala s komunikacijskim kanalom adapter ili mrežni adapter. Jedan adapter omogućuje uparivanje s računalom jednog komunikacijskog kanala.
• Osim jednokanalnih adaptera, koriste se višekanalni uređaji za sučelje - multiplekseri. Multiplekseri – Ovo je uređaj za spajanje elektroničkih uređaja s više komunikacijskih kanala.
• Za prijenos digitalnih informacija, tok bitova mora se pretvoriti u analogni signal. A prilikom primanja izvršite obrnutu transformaciju. Takve pretvorbe izvodi modem. Modem – uređaj koji modulira i demodulira informacijske signale kada ih odašilje s računala na komunikacijski kanal i kada ih prima iz komunikacijskog kanala u računalo.

Mrežni kabeli

• (koaksijalni , koji se sastoji od dva koncentrična vodiča međusobno izolirana, od kojih vanjski ima izgled cijevi;
• svjetlovodni ;
• kablovi uključeni upletene parice koju čine dvije međusobno isprepletene žice itd.).

Uređaji za povezivanje (prebacivanje) komunikacijskih kanala

Najskuplja komponenta zrakoplova je komunikacijski kanal. Stoga se pri izgradnji računalnih mreža pokušava uštedjeti na komunikacijskim kanalima prebacivanjem nekoliko internih komunikacijskih kanala na jedan vanjski. Za obavljanje funkcije prebacivanja koriste se posebni uređaji - čvorišta.

• Čvorišta (čvorišta) I razvodna čvorišta (sklopke) proširiti topološke, funkcionalne i brzinske mogućnosti računalnih mreža. Hub sa skupom različitih vrsta priključaka omogućuje kombinirati mrežne segmente s različitim kabelskim sustavima . Možete spojiti zasebni mrežni čvor ili drugo čvorište ili kabelski segment na priključak čvorišta.
• U LAN-u gdje je prijenosni medij kabel ograničene duljine, za povećanje duljine mreže koriste se posebni uređaji – repetitori. Repetitor – uređaj koji osigurava očuvanje oblika i amplitude signala pri njegovom prijenosu na udaljenost veću od one koju omogućuje ova vrsta fizičkog prijenosnog medija. Lokalni repetitor povezuje fragmente mreže do 50 m, a udaljeni repetitor - do 2000 m.

LAN veze

Za povezivanje lokalnih mreža koriste se sljedeći uređaji koji se razlikuju po namjeni i mogućnostima:

· Most (Engleski) Most) - povezuje dvije lokalne mreže. Prenosi podatke između mreža u obliku paketa bez ikakvih promjena. mostovi mogu filter paketi, štiteći cijelu mrežu od lokalnih tokova podataka i dopuštajući prolaz samo podacima koji su namijenjeni drugim segmentima mreže.

· Usmjerivač (Engleski) Usmjerivač) povezuje mreže zajedničkim protokolom učinkovitije od mosta. Omogućuje, primjerice, dijeljenje velikih poruka u manje dijelove, čime se osigurava interakcija lokalnih mreža s različitim veličinama paketa.

Usmjerivač može proslijediti pakete na određenu adresu (mostovi samo filtriraju nepotrebne pakete), odabrati najbolju putanju kojom će paket krenuti i još mnogo toga. Što je mreža složenija i veća, to su veće prednosti korištenja usmjerivača.

· Mostni usmjerivač (Engleski) Brouter) je hibrid mosta/usmjerivača koji prvo pokušava usmjeriti gdje je to moguće, a zatim se prebacuje u način rada mosta ako to ne uspije.

· Gateway (Engleski) GateWay), za razliku od mosta, koristi se u slučajevima kada povezane mreže imaju raznih mrežnih protokola . Poruka s jedne mreže koja stigne na pristupnik pretvara se u drugu poruku koja zadovoljava zahtjeve sljedeće mreže. Stoga pristupnici ne povezuju samo mreže, već im omogućuju da rade kao jedna mreža.

Mrežni protokoli

Pojedinačni dijelovi Interneta su mreže različitih arhitektura koje međusobno komuniciraju pomoću usmjerivača. Preneseni podaci podijeljeni su u male dijelove koji se nazivaju paketi. Svaki paket putuje kroz mrežu neovisno o drugim paketima.

Prevladati nekompatibilnost sučelja pojedinačna računala razvijaju posebne standarde koji se nazivaju komunikacijskim protokolima.

Komunikacijski protokol je dogovoreni skup posebnih pravila za razmjenu informacija između različitih uređaja za prijenos podataka. Postoje protokoli za brzinu prijenosa, formate podataka, kontrolu grešaka itd.

Mreže na Internetu su neograničeno komutirane (tj. komuniciraju) jedna s drugom, jer sva računala uključena u prijenos podataka koriste jedan komunikacijski protokol, TCP/IP (čitaj “TCP/IP”).

TCP/IP zapravo su dva različita protokola koji definiraju različite aspekte prijenosa podataka na mreži:

• TCP (Transmission Control Protocol) - protokol kontrole prijenosa podataka koji koristi automatski ponovni prijenos paketa koji sadrže pogreške; ovaj protokol je odgovoran za razbijanje prenesenih informacija u pakete i ispravno vraćanje informacija iz paketa primatelja;
• IP (Internet Protocol) je mrežni protokol odgovoran za adresiranje i dopuštanje paketa da prođe kroz više mreža na svom putu do konačnog odredišta.

Shema prijenosa informacija preko TCP/IP protokola je sljedeća: TCP protokol rastavlja informacije u pakete i numerira sve pakete; zatim se IP protokolom svi paketi šalju do primatelja, gdje se TCP protokolom provjerava jesu li svi paketi primljeni; Nakon što primi sve pakete, TCP protokol ih slaže u pravilan redoslijed i skuplja u jednu cjelinu.

Gore smo s vama razgovarali o tome da se Internet sastoji od velikog broja računala, od kojih se neka mogu povezati samo privremeno, dok druga imaju stalnu mrežnu IP adresu (host). Razlika između Mreže i World Wide Weba je u tome što polazište uzima samo ona na kojoj je instaliran poseban program za podršku WWW poslužitelju. Najčešće se takvo računalo naziva "poslužitelj".

Kako paket pronađe svog primatelja??

Svako računalo spojeno na Internet ima dvije ekvivalentne jedinstvene adrese: digitalnu IP adresu i simboličku adresu domene. Dodjeljivanje adresa odvija se prema sljedećoj shemi: međunarodna organizacija Network Information Center izdaje skupine adresa vlasnicima lokalnih mreža, a potonji distribuiraju određene adrese prema vlastitom nahođenju.

IP adresa računala duga je 4 bajta. Tipično, prvi i drugi bajt definiraju mrežnu adresu, treći bajt definira adresu podmreže, a četvrti bajt definira adresu računala u podmreži. Radi praktičnosti, IP adresa je napisana kao četiri broja s vrijednostima od 0 do 255, odvojena točkama, na primjer: 145.37.5.150. Mrežna adresa - 145.37; podmrežna adresa - 5; adresa računala u podmreži je 150.

Internet

Da bi se osigurao prijenos informacija iz računala u komunikacijsku okolinu, potrebno je uskladiti signale internog sučelja računala s parametrima signala koji se prenose komunikacijskim kanalima. U tom slučaju mora se izvršiti i fizičko podudaranje (oblik, amplituda i trajanje signala) i podudaranje koda.

Nazivaju se tehnički uređaji koji obavljaju funkcije povezivanja računala s komunikacijskim kanalima adanteri ili mrežni adapteri. Jedan adapter omogućuje uparivanje s računalom jednog komunikacijskog kanala.

Osim jednokanalnih adaptera, koriste se i višekanalni uređaji - multiplekseri za prijenos podataka ili jednostavno multiplekseri.

Multiplekser za prijenos podataka– uređaj za povezivanje računala s nekoliko komunikacijskih kanala.

Multiplekseri za prijenos podataka korišteni su u sustavima za teleprocesiranje - prvi korak prema stvaranju računalnih mreža. Kasnije, s pojavom mreža sa složenim konfiguracijama i velikim brojem pretplatničkih sustava, počeli su se koristiti posebni komunikacijski procesori za implementaciju funkcija sučelja.

Kao što je ranije spomenuto, za prijenos digitalnih informacija preko komunikacijskog kanala potrebno je pretvoriti tok bitova u analogne signale, a kada primate informacije iz komunikacijskog kanala u računalo, izvršiti suprotnu radnju - pretvoriti analogne signale u tok bitova koje računalo može obraditi. Takve se transformacije izvode posebnim uređajem - modem.

Modem– uređaj koji modulira i demodulira informacijske signale kada ih odašilje s računala na komunikacijski kanal i kada ih prima iz komunikacijskog kanala u računalo.

Najskuplja komponenta računalne mreže je komunikacijski kanal. Stoga se pri izgradnji većeg broja računalnih mreža pokušava uštedjeti na komunikacijskim kanalima prebacivanjem nekoliko internih komunikacijskih kanala na jedan vanjski. Za obavljanje funkcija prebacivanja koriste se posebni uređaji - čvorišta.

Središte– uređaj koji frekvencijskom podjelom pretvara više komunikacijskih kanala u jedan.

U LAN-u, gdje je fizički prijenosni medij kabel ograničene duljine, koriste se posebni uređaji za povećanje duljine mreže - ponavljači.

Repetitor– uređaj koji osigurava očuvanje oblika i amplitude signala pri njegovom prijenosu na udaljenost veću od one koju omogućuje ova vrsta fizičkog prijenosnog medija.

Postoje lokalni i udaljeni repetitori. Lokalni repetitori omogućuju vam povezivanje fragmenata mreže koji se nalaze na udaljenosti do 50 m, i daljinski– do 2000 m.

Navesti i definirati karakteristike komunikacijske mreže (brzina prijenosa podataka, kapacitet komunikacijskog kanala i dr.). Zašto bi protok mogao biti manji od brzine prijenosa podataka? Za što se koriste servisni bitovi? Koja je pouzdanost prenesenih informacija?

Za procjenu kvalitete komunikacijske mreže možete koristiti sljedeće karakteristike:

§ brzina prijenosa podataka preko komunikacijskog kanala;

§ kapacitet komunikacijskog kanala;

§ pouzdanost prijenosa informacija;

§ pouzdanost komunikacijskog kanala i modema.

Brzina prijenosa podataka preko komunikacijskog kanala mjeri se brojem bitova informacija prenesenih u jedinici vremena – sekundi.

Zapamtiti! Jedinica brzine prijenosa podataka je bit po sekundi.

Bilješka. Uobičajena jedinica za mjerenje brzine je baud. Baud je broj promjena stanja prijenosnog medija u sekundi. Budući da svaka promjena stanja može odgovarati nekoliko bitova podataka, stvarna brzina bitova u sekundi može biti veća od brzine prijenosa podataka.

Brzina prijenosa podataka ovisi o vrsti i kvaliteti komunikacijskog kanala, vrsti korištenih modema i usvojenom načinu sinkronizacije.

Dakle, za asinkrone modeme i telefonski komunikacijski kanal, raspon brzine je 300 - 9600 bps, a za sinkrone modeme - 1200 - 19200 bps.

Za korisnike računalnih mreža nisu važni apstraktni bitovi u sekundi, već informacija čija je mjerna jedinica bajt ili karakter. Stoga je prikladnija karakteristika kanala njegova propusnost, koji se procjenjuje brojem znakova koji se prenose kanalom po jedinici vremena – sekundi. U ovom slučaju, svi službeni znakovi su uključeni u poruku. Teorijska propusnost određena je brzinom prijenosa podataka. Stvarna propusnost ovisi o brojnim čimbenicima, uključujući metodu prijenosa, kvalitetu komunikacijskog kanala, njegove radne uvjete i strukturu poruke.

Zapamtiti! Mjerna jedinica za kapacitet komunikacijskog kanala je znamenka u sekundi.

Bitna karakteristika svakog mrežnog komunikacijskog sustava je pouzdanost prenesene informacije. Budući da se na temelju obrade informacija o stanju objekta upravljanja donose odluke o jednom ili drugom tijeku procesa, sudbina objekta može u konačnici ovisiti o pouzdanosti informacija. Pouzdanost prijenosa informacija ocjenjuje se omjerom broja pogrešno prenesenih znakova prema ukupnom broju prenesenih znakova. Potrebnu razinu pouzdanosti mora osigurati i oprema i komunikacijski kanal. Neprimjereno je koristiti skupu opremu ako komunikacijski kanal ne zadovoljava potrebne zahtjeve u pogledu razine pouzdanosti.

Zapamtiti! Mjerna jedinica pouzdanosti: broj grešaka po znaku - greške/znak.

Za računalne mreže ovaj bi pokazatelj trebao biti unutar 10 -6 –10 -7 pogrešaka/znaku, tj. Dopuštena je jedna pogreška na milijun prenesenih znakova ili na deset milijuna prenesenih znakova.

Konačno, pouzdanost komunikacijski sustav određuje se ili udjelom vremena u dobrom stanju u ukupnom vremenu rada ili prosječnim vremenom između kvarova. Druga karakteristika omogućuje učinkovitiju procjenu pouzdanosti sustava.

Zapamtiti! Mjerna jedinica pouzdanosti: prosječno vrijeme između kvarova – sat.

Za računalne mreže srednje vrijeme između kvarova mora biti prilično veliko i iznositi najmanje nekoliko tisuća sati.

Što je digitalni (uskopojasni) prijenos podataka? Što je širokopojasni (analogni) prijenos podataka? Koje su prednosti i mane svakog od njih? Što je adapter? Koji su načini prijenosa digitalnih informacija preko analognog kanala? Nabrojite različite vrste modulacije i objasnite svaku od njih (uz objašnjenje slika i primjera).

Postoje 2 glavne tehnologije prijenosa podataka:

širokopojasni prijenos (analogni)

uskopojasni prijenos (za digitalne signale)

Širokopojasni prijenos temelji se na korištenju stalno promjenjivih valova za prijenos informacija kroz komunikacijski kanal. Obično se predstavljaju kao sinusna funkcija i stoga se nazivaju sinusni val.

Može se opisati sljedećim parametrima:

frekvencija - predstavlja niz prijelaza koji čine jedan ciklus (srednja točka, gornji ekstrem, središnja točka, donji ekstrem, središnja točka). Broj takvih ciklusa u jednoj sekundi naziva se frekvencija sinusnog vala. Mjereno u ciklusima po sekundi ili hercima.

amplituda – predstavlja relativnu udaljenost između ekstrema vala.

faza jednog sinusnog vala mjeri se u odnosu na drugi sinusni val (referentni) i izražava se kao kutni pomak između dva vala. Izraz "dva sinusna vala su izvan faze za 180 stupnjeva" znači da u istom trenutku jedan od valova doseže svoj maksimum, a drugi svoj minimum.

Uskopojasni prijenos:

polarno kodiranje. Na temelju korištenja diskretnih stanja komunikacijskog kanala za prijenos informacija kroz njega. Ova diskretna stanja obično se predstavljaju kao neka vrsta impulsa (obično napona) i nazivaju se kvadratni val. Razvijene su mnoge sheme za predstavljanje digitalnog signala ili digitalno kodiranje. Digitalna jedinica je predstavljena naponom od +12V, a digitalna nula je predstavljena naponom od -12V.

unipolarno kodiranje.

bipolarno kodiranje (povratak na nulu). Digitalne nule su predstavljene odsutnošću napona, a digitalne su predstavljene 3-voltnim impulsima koji generiraju znak.

Kodiranje potencijala - razina signala u određenim vremenskim točkama je informativna.

Kodiranje toka - prisutnost ili odsutnost struje u liniji je informativna.

Mreže koriste potencijalno kodiranje.

Ako se digitalni podaci trebaju prenijeti analognom prijenosnom linijom, potreban je mehanizam za predstavljanje digitalnih podataka u obliku sinusnog vala koji ukazuje na prisutnost jedinica i nula.

Ako se vrši manipulacija amplitudom, onda je to amplitudna modulacija.

Frekvencija - frekvencijska modulacija.

Faza - fazna modulacija.

Izmjenična struja se koristi za prijenos podataka, posebno preko telefonskih linija. Kontinuirani signal na frekvenciji između 1000 i 2000 Hz naziva se sinusna frekvencija nositelja.

Amplituda, frekvencija i faza nosioca mogu se mijenjati (modulirati) za prijenos informacija.

Kod modulacije amplitude koriste se 2 različite amplitude signala, koje odgovaraju vrijednostima 0 i 1 (slika B. Amplituda je nula ili nije nula).

Frekvencijska modulacija koristi nekoliko različitih frekvencija za prijenos digitalnog signala (slika B).

U najjednostavnijoj faznoj modulaciji, fazni pomak nosive frekvencije primjenjuje se za 180 stupnjeva u određenim vremenskim intervalima (slika D). Dva stanja su kodirana prisutnošću ili odsutnošću faznog pomaka na granici svakog bita.

Uređaj koji prima serijski tok bitova i pretvara ga u izlazni signal moduliran jednom ili više od gore navedenih metoda, te također izvodi inverzne pretvorbe, naziva se modem. Instalira se između digitalnog računala i analogne telefonske linije. Svi dobri modemi koriste kombinaciju tehnika modulacije signala za prijenos maksimalnog broja bitova.

Usporedba širokopojasnog i uskopojasnog prijenosa signala.

Telefonska linija - širokopojasna komunikacijska linija.

Linija T1 je uskopojasni kanal.

Sukladno tome, prenesene informacije mogu biti analogne i digitalne.

Postoje 2 vrste opreme:

DTE - terminalna oprema.

DCE - telekomunikacijska oprema.

DTE generira informacije u obliku podataka koji se mogu prenijeti putem komunikacijskog kanala. Može biti digitalni i analogni.

DCE prima podatke od DTE-a u svom formatu i pretvara ih u format koji je kompatibilan s postojećom komunikacijskom vezom.

Shema kodiranja:

Na slici je prikazana matrica od 4 elementa. Stupci definiraju prirodu komunikacijskih veza, a redovi definiraju vrstu informacija koje generira DTE uređaj.

I kvadrant. Informacije u analognom obliku moraju se prenositi putem širokopojasnog kanala (govor se prenosi preko telefonske linije (audio signal (DTE) -> mikrofon (DCE) -> analogni signal)).

II kvadrant. Digitalne informacije moraju se prenositi preko analognog kanala. Shema pretvorbe: PC (DTE) -> modem (DCE) -> analogni kanal.

III kvadrant. Analogni tok informacija mora se prenositi digitalnim kanalom. Video informacije (DTE) -> kodek (DCE) -> digitalna linija T1.

IV kvadrant. Digitalne informacije moraju se prenositi preko digitalne linije. Pretvorba se vrši iz sheme kodiranja signala koju koristi DTE u shemu koju koristi veza.

Na primjer, RS-232 (COM port) koristi polarnu shemu kodiranja signala, a komunikacijski kanal koristi BPRZ kodiranje, koje se razlikuje od prethodnog. DCE koji izvodi ovu pretvorbu naziva se Jedinica usluge kanala i podataka (CSU/DSU).

DCE oprema igra važnu ulogu u implementaciji fizičkog sloja. Korištenjem različitih tipova DCE funkcija, svaka informacija (analogna ili digitalna) može se staviti u oblik kompatibilan s bilo kojim komunikacijskim kanalom (uskopojasni ili širokopojasni).

Modulacija (lat. modulatio - dimenzija, dimenzija) je postupak promjene jednog ili više parametara visokofrekventnog moduliranog titranja prema zakonu niskofrekventne informacijske poruke (signala). Kao rezultat toga, spektar upravljačkog signala prenosi se u visokofrekventno područje, jer je za učinkovito emitiranje u svemir potrebno da svi prijamni i odašiljački uređaji rade na različitim frekvencijama i ne "ometaju" jedni druge. Ovo je proces "slijetanja" informacijske oscilacije na a priori poznati nositelj. Prenesena informacija je sadržana u upravljačkom signalu. Ulogu nositelja informacije ima visokofrekventno titranje koje se zove nosivi val. Kao nosioci mogu se koristiti titraji raznih oblika (pravokutni, trokutasti i dr.), ali se najčešće koriste harmonijski titraji. Ovisno o tome koji se od parametara titranja nositelja mijenja, razlikuje se vrsta modulacije (amplituda, frekvencija, faza itd.). Modulacija s diskretnim signalom naziva se digitalna modulacija ili ključanje.

Analogna modulacija

Amplitudna modulacija (AM)

Amplitudna modulacija s jednim bočnim pojasom (SSB - single sideband AM)

Uravnotežena amplitudna modulacija (BAM) - AM sa potiskivanjem nositelja

Kvadraturna modulacija (QAM)

Kutna modulacija

Frekvencijska modulacija (FM)

Linearna frekvencijska modulacija (chirp)

Fazna modulacija (PM)

Signal Code Modulation (SCM), u engleskoj verziji Signal Code Modulation (SCM)

Sigma-delta modulacija (∑Δ)

Digitalna modulacija

Pulsna modulacija

Modulacija pulsnog koda (PCM ili modulacija pulsnog koda)

Modulacija širine impulsa (PWM)

Modulacija amplitude pulsa (PAM)

Pulsna frekvencijska modulacija (PFM)

Pulsna fazna modulacija (PPM)