Interlocutores. Em regra, nas redes de acesso público é impossível dotar cada par de assinantes de uma linha física de comunicação própria, que poderá “possuir” e utilizar exclusivamente a qualquer momento. Portanto, a rede utiliza sempre algum método de troca de assinantes, o que garante a divisão dos canais físicos existentes entre diversas sessões de comunicação e entre assinantes da rede.

Comutação em redes telefônicas urbanas

A rede telefônica municipal é um conjunto de estruturas de linhas e estações. Uma rede com um PBX é chamada de não zoneada. As estruturas lineares de tal rede consistem apenas em linhas de assinante. A capacidade típica dessa rede é de 8 a 10 mil assinantes. Para grandes capacidades, devido ao aumento acentuado do comprimento da linha de transmissão, é aconselhável mudar para uma estrutura de rede regionalizada. Neste caso, o território da cidade está dividido em bairros, em cada um dos quais é construída uma central telefónica automática distrital (RATS), à qual estão ligados os assinantes deste bairro. Os assinantes de uma área são conectados por meio de um RATS, e os assinantes de RATS diferentes são conectados por meio de dois. Os RATS são conectados entre si por meio de linhas de conexão no caso geral, de acordo com o princípio “cada um para cada”. O número total de pacotes entre RATS é igual ao número de RATS/2. À medida que a capacidade da rede aumenta, o número de linhas troncais que ligam o PATC entre si de acordo com o princípio “cada um para cada” começa a crescer acentuadamente, o que leva a um aumento excessivo do consumo de cabos e dos custos de comunicação e, portanto, com uma capacidade de rede de acima de 80 mil assinantes, é utilizado um nó de comutação adicional. Nessa rede, a comunicação entre centrais telefônicas automáticas de diferentes áreas é realizada através de nós de mensagens recebidas (INOs), e a comunicação dentro de sua própria área nodal (UR) é realizada com base no princípio de “cada um para cada” ou através de seu próprio IM.

Comutação de circuitos e pacotes - são métodos para resolver o problema generalizado de comutação de dados em qualquer tecnologia de rede. Soluções técnicas complexas das tarefas de comutação generalizada em sua totalidade consistem nos problemas particulares de redes de transmissão de dados.

Pelos problemas especiais das redes de dados incluem:

• definir fluxos e rotas adequadas;
• fixação de parâmetros de configuração de rotas e tabelas de dispositivos de rede;
• fluxos de reconhecimento e transferência de dados entre uma interface de dispositivo;
• multiplexação/desmultiplexação de fluxos;
• meio de separação.

Entre as muitas abordagens possíveis para resolver o problema generalizado de redes de comutação de assinantes, existem duas principais, que incluem comutação de canais e comutação de pacotes. Existem aplicações tradicionais de cada técnica de comutação, por exemplo, as redes telefónicas continuam a ser construídas e construídas utilizando tecnologia de comutação de circuitos, as redes informáticas e a grande maioria são baseadas na técnica de comutação de pacotes.

Portanto, como fluxo de informações em redes comutadas por circuitos são os dados trocados entre um par de assinantes. Conseqüentemente, a função de fluxo global é um par de endereços (números de telefone) que os assinantes se comunicam entre si. Uma característica das redes comutadas por circuitos é o conceito de canal elementar.

Canal elementar

Canal elementar (ou canal)- é uma característica técnica básica da rede comutada por circuito, que é fixada dentro de um determinado tipo de valor de vazão da rede. Cada enlace da rede comutada por circuito possui uma capacidade elementar de múltiplos canais adotada para este tipo de rede.

Nos sistemas telefônicos tradicionais o valor da velocidade elementar do canal é igual a 64 kbit/s, o que é suficiente para voz digital de alta qualidade.

Para voz de alta qualidade, utiliza-se a frequência de quantização de amplitude de vibrações sonoras de 8.000 Hz (tempo de amostragem em intervalos de 125 ms). Para representar uma medida de amplitude é mais frequentemente usado o código de 8 bits, que faz 256 gradações de tons (por amostragem de valores).

Neste caso, a transmissão de um canal de voz é necessária largura de banda 64 kbit/s:

8.000 x 8 = 64.000 bits/s ou 64 kbit/s.

Esse canal de voz é chamado de canal elementar redes telefônicas digitais. Uma característica da rede comutada por circuito é que a largura de banda de cada link deve ser igual a um número inteiro de canais elementares.

O canal composto

Comunicação construída pela comutação (conexão) de canais elementares, denominada canal composto.

Canal composto

As propriedades do canal composto:

• canal composto em toda a sua extensão é composto pelo mesmo número de canais elementares;
• o canal composto possui largura de banda constante e fixa em toda a sua extensão;
• canal composto é criado temporariamente para o período da sessão de dois assinantes;
• na sessão, todos os canais básicos que integram o canal composto passam a ser de uso exclusivo dos assinantes, para os quais foi criado o canal composto;
• durante a sessão de comunicação, os assinantes podem enviar uma taxa de dados de rede que não exceda a capacidade do canal composto;
• dados recebidos em um canal composto, o assinante chamado tem a garantia de ser entregue sem atrasos, perdas e na mesma taxa (taxa de origem), independentemente de haver ou não conexão de rede naquele momento;
• após o término da sessão os canais básicos que foram incluídos no canal composto correspondente, declarados livres e devolvidos ao pool de recursos alocados para uso de outros usuários.

Ligação recusada

Ligação recusada

As solicitações de conexão nem sempre são bem-sucedidas.

Se o caminho entre os assinantes chamadores e chamados não tiver canais livres ou o nó básico chamado estiver ocupado, ocorre um mau funcionamento na configuração da conexão.

A vantagem da comutação de circuitos

A tecnologia de comutação de circuitos visa minimizar os eventos acidentais na rede, ou seja, uma tecnologia. A fim de evitar qualquer possível incerteza, grande parte do trabalho de intercâmbio de informações é realizado antecipadamente, mesmo antes do início da transferência de dados. Primeiro, para um determinado endereço, a disponibilidade dos canais básicos necessários desde o remetente até o destinatário. Mas no caso de rajadas, essa abordagem é ineficaz, pois 80% do tempo do canal pode ficar ocioso.

Comutação de pacotes

O princípio mais importante das redes com transmissão de dados comutada por pacotes é a transmissão pela rede na forma de pedaços de dados estruturalmente separados uns dos outros, chamados pacotes. Cada pacote possui um cabeçalho, que contém o endereço de destino e outras informações de suporte (comprimento do campo de dados, soma de verificação, etc.), utilizado para a entrega ao destinatário do pacote.

Ter endereço em cada pacote é uma das características mais importantes da tecnologia de comutação de pacotes, uma vez que cada pacote pode ser processado independentemente dos outros pacotes de comutação que constituem o tráfego da rede. Além do título, o pacote pode ter um campo adicional a ser colocado no final do pacote e o chamado trailer. No trailer geralmente é colocado um checksum, que permite verificar se as informações foram corrompidas durante a transmissão pela rede ou não.

Particionando os dados em pacotes

O particionamento dos dados em pacotes ocorre em vários estágios. O nó emissor da cadeia gera dados de transmissão, que são divididos em partes iguais. Depois disso ocorre a formação de um pacote adicionando o overhead do cabeçalho. E o último estágio é montar os pacotes na mensagem original para o nó de destino.

Particionando os dados em pacotes

Transferindo dados através de uma rede como um pacote

Rede de transmissão de pacotes

Assim como nas redes comutadas por circuitos, redes comutadas por pacotes, para cada um dos fluxos é determinado manualmente ou automaticamente uma rota fixada nas tabelas armazenadas para comutadores de comutação. Os pacotes que entram no switch são processados ​​e enviados em uma rota específica

A incerteza e o movimento assíncrono de dados em redes comutadas por pacotes impõem exigências especiais aos comutadores dessas redes.

A principal diferença entre uma comutação de pacotes e os switches nas redes comutadas por circuitos é que eles possuem uma memória buffer interna para armazenamento temporário de pacotes. Os buffers de switch precisam harmonizar as taxas de dados nos links de comunicação conectados às suas interfaces, bem como harmonizar a taxa de chegada dos pacotes com sua velocidade de comutação.

Métodos de transferência de pacotes

Um switch pode operar com base em um dos três métodos de promoção de pacotes:

• transmissão de datagramas;
• Transferência para o estabelecimento de uma conexão lógica;
• Transferência para o estabelecimento de um canal virtual.

Transmissão de datagrama

Transferência de datagrama método baseado na promoção de pacotes independentes um do outro. O procedimento de processamento de pacotes é determinado apenas pelos valores dos parâmetros que ele carrega e pelo estado atual da rede. E cada rede de pacotes é considerada uma unidade de transferência completamente independente - datagrama.

Princípio do pacote de datagrama de ilustração

Transferência para o estabelecimento de uma conexão lógica

Transferência para o estabelecimento de uma conexão lógica

O procedimento para harmonização dos dois nós finais de uma rede de alguns parâmetros do processo de troca de pacotes é denominado estabelecimento de uma conexão lógica. Opções negociadas pelos dois nós em interação, chamadas de parâmetros de conexão lógica.

Canal virtual

Canal virtual

A única rota fixa pré-preenchida que conecta os nós finais à rede comutada por pacotes, conhecida como canal virtual (circuito virtual ou canal virtual). Canais virtuais são criados para um fluxo sustentável de informações. Para isolar o fluxo de dados do fluxo total de tráfego, cada pacote é marcado com um tipo especial de sinalização. Tal como acontece com o estabelecimento de conexões de rede lógica, o canal virtual começa com a coleta de um pacote especial do nó de origem - uma solicitação de conexão.

As redes de comutação de tabelas que usam canais virtuais são diferentes das tabelas de comutação em redes de datagramas. Contém entradas apenas que passam pelos canais virtuais do switch, e não todos os endereços de destino possíveis, como é o caso em redes com algoritmo de transferência de datagrama.

Comparação comutada por circuito e pacote

Mudando de canal	Comutação de pacotes
Você deve primeiro estabelecer uma conexão	Nenhum estágio de estabelecimento de uma conexão (método datagrama)
A localização só é necessária ao estabelecer uma conexão	Endereço e outras informações de serviço são transmitidas com cada pacote
A rede pode recusar uma conexão ao assinante	A rede está sempre pronta para receber dados do assinante
Largura de banda garantida (largura de banda) para assinantes interagentes	A largura de banda da rede para os usuários é desconhecida, os atrasos na transmissão são aleatórios
O tráfego em tempo real é transferido sem demora	Os recursos de rede são usados ​​de forma eficaz ao transmitir tráfego em rajadas
Alta confiabilidade de transmissão	Possível perda de dados devido ao buffer overflow
Uso irracional da capacidade do canal, reduzindo a eficiência geral da rede	Alocação dinâmica automática de largura de banda de um canal físico entre assinantes

Palestra nº 8

Características dos canais de informação

Um canal de informação também pode ser caracterizado por três parâmetros correspondentes: tempo de utilização do canal Tk, a largura de banda das frequências transmitidas pelo canalFk, e a faixa dinâmica do canalDkcaracterizando sua capacidade de transmitir diferentes níveis de sinal.

A quantidade é chamada capacidade canal.

A transmissão de sinais sem distorções só é possível se o volume do sinal “encaixar” na capacidade do canal.

Por isso, condição geral a coordenação do sinal com o canal de transmissão de informação é determinada pela relação

Contudo, a relação expressa uma condição necessária, mas não suficiente, para combinar o sinal com o canal. Uma condição suficiente é a concordância em todos os parâmetros:

Para um canal de informação, são utilizados os seguintes conceitos: velocidade de entrada de informação, velocidade de transmissão de informação e capacidade do canal.

Sob a velocidade de entrada de informações (fluxo de informações) EU ( X ) compreender a quantidade média de informações inseridas de uma fonte de mensagem em um canal de informações por unidade de tempo. Esta característica da origem da mensagem é determinada apenas pelas propriedades estatísticas das mensagens.

Taxa de transferência de informações EU ( Z , S ) – a quantidade média de informações transmitidas através de um canal por unidade de tempo. Depende das propriedades estatísticas do sinal transmitido e das propriedades do canal.

Largura de banda C – a maior taxa de transferência de informações teoricamente alcançável para um determinado canal. Esta é uma característica do canal e não depende das estatísticas do sinal.

A capacidade do canal de informação é determinada por dois parâmetros: profundidade de bits e frequência. É proporcional ao seu produto.

Profundidade de bits é a quantidade máxima de informação que pode ser colocada simultaneamente em um canal.

Frequência mostra quantas vezes a informação pode ser colocada em um canal dentro de uma unidade de tempo.

A capacidade do canal de correio é enorme. Assim, ao enviar, por exemplo, um disco laser pelo correio, é possível colocar simultaneamente mais de 600 MB de informações no canal. Ao mesmo tempo, a frequência do canal de correio é muito baixa - o correio é retirado das caixas no máximo cinco vezes por dia.

O canal de informações telefônicas é de um bit: ao mesmo tempo, uma unidade (corrente, impulso) ou um zero pode ser enviada ao longo do fio telefônico. A frequência deste canal pode atingir dezenas e centenas de milhares de ciclos por segundo. Esta propriedade da rede telefônica permite que ela seja utilizada para comunicação entre computadores.

Para utilizar o canal de informação de forma mais eficaz, é necessário tomar medidas para garantir que a velocidade de transmissão da informação seja o mais próxima possível da capacidade do canal. Ao mesmo tempo, a velocidade de entrada de informações não deve exceder a capacidade do canal, caso contrário, nem todas as informações serão transmitidas pelo canal.

Esta é a principal condição para a coordenação dinâmica da fonte da mensagem e do canal de informação.

Uma das principais questões da teoria da transmissão de informações é determinar a dependência da velocidade e capacidade de transmissão de informações dos parâmetros do canal e das características dos sinais e interferências. Essas questões foram estudadas profundamente pela primeira vez por K. Shannon.

1. Métodos para aumentar a imunidade ao ruído

A base de todos os métodos para aumentar a imunidade ao ruído dos sistemas de informação é o uso de certas diferenças entre o sinal útil e a interferência. Portanto, para combater a interferência, são necessárias informações a priori sobre as propriedades da interferência e do sinal.

Atualmente, são conhecidas um grande número de maneiras de aumentar a imunidade ao ruído dos sistemas. É conveniente dividir estes métodos em dois grupos.

EUgrupo – com base na escolha do método de transmissão da mensagem.

IIgrupo – associado à construção de receptores resistentes a ruído.

Uma maneira simples e aplicável de aumentar a imunidade ao ruído é aumento na relação sinal-ruído aumentando a potência do transmissor. Mas este método pode não ser economicamente rentável, pois está associado a um aumento significativo na complexidade e no custo dos equipamentos. Além disso, um aumento na potência de transmissão é acompanhado por um aumento no efeito interferente de um determinado canal sobre outros.

Uma forma importante de aumentar a imunidade ao ruído da transmissão contínua de sinal é escolha racional do tipo de modulação sinais. Ao utilizar tipos de modulação que proporcionam uma expansão significativa da banda de frequência do sinal, é possível obter um aumento significativo na imunidade ao ruído de transmissão.

Uma maneira radical de aumentar a imunidade ao ruído da transmissão discreta de sinais é usar códigos especiais anti-bloqueio . Neste caso, existem duas maneiras de aumentar a imunidade ao ruído dos códigos:

1. Selecionar métodos de transmissão que proporcionem menor probabilidade de corrupção de código;

2. Aumentando as propriedades corretivas das combinações de códigos. Este caminho está associado à utilização de códigos que permitem detectar e eliminar distorções nas combinações de códigos. Este método de codificação está associado à introdução de símbolos redundantes adicionais no código, que é acompanhado por um aumento no tempo de transmissão ou na frequência de transmissão dos símbolos de código.

O aumento da imunidade ao ruído de transmissão também pode ser alcançado retransmitindo a mesma mensagem. No lado receptor, as mensagens recebidas são comparadas e aquelas com maior número de correspondências são aceitas como verdadeiras. Para eliminar a incerteza no processamento das informações recebidas e garantir a seleção de acordo com o critério majoritário, a mensagem deve ser repetida pelo menos três vezes. Este método de aumentar a imunidade ao ruído está associado a um aumento no tempo de transmissão.

Os sistemas com transmissão repetida de informações discretas são divididos em sistemas com somatória de grupo, em que a comparação é feita por combinações de códigos, e sistemas com somatória caractere por caractere, em que a comparação é feita por símbolos de combinações de códigos. A verificação caractere por caractere é mais eficiente do que a verificação de grupo.

Um tipo de sistema em que o aumento da imunidade ao ruído é alcançado através do aumento do tempo de transmissão são os sistemas com opinião. Se houver distorções nas mensagens transmitidas, as informações que chegam pelo canal reverso garantem que a transmissão seja repetida. A presença de um canal de retorno leva à complexidade do sistema. No entanto, ao contrário dos sistemas com repetição de transmissão, em sistemas com realimentação a repetição da transmissão ocorrerá apenas se forem detectadas distorções no sinal transmitido, ou seja, a redundância parece ser menor em geral.

Recepção resistente a ruído consiste em utilizar redundância, bem como informações a priori sobre sinais e interferências, para resolver o problema de recepção de forma otimizada: detectar um sinal, distinguir sinais ou restaurar mensagens. Atualmente, o aparato da teoria estatística da decisão é amplamente utilizado para sintetizar receptores ótimos.

Os erros do receptor diminuem à medida que a relação sinal-ruído na entrada do receptor aumenta. A este respeito, o sinal recebido é frequentemente pré-processado para aumentar a relação entre o componente útil e a interferência. Tais métodos de pré-processamento de sinal incluem o método SHOW (uma combinação de um amplificador de banda larga, um limitador e um amplificador de banda estreita), seleção de sinal por duração, método de compensação de interferência, método de filtragem, método de correlação, método de acumulação, etc.

2. Meios técnicos modernos de troca de dados e equipamentos de formação de canais

O receptor pode ser um computador, um terminal ou algum tipo de dispositivo digital.

Para garantir a transferência de informações do computador para a comunicação

Pode ser um arquivo de banco de dados, uma tabela, uma resposta a uma consulta, um texto ou uma imagem.

Vários tipos de canais de comunicação são usados ​​para transmitir mensagens em redes de computadores. Os mais comuns são canais telefônicos dedicados e canais especiais para transmissão de informações digitais. Canais de rádio e canais de comunicação via satélite também são usados.

As LANs se destacam nesse aspecto, onde fios de par trançado, cabo coaxial e cabo de fibra óptica são usados ​​como meio de transmissão.

Para garantir a transferência das informações do computador para o ambiente de comunicação, é necessário coordenar os sinais da interface interna do computador com os parâmetros dos sinais transmitidos pelos canais de comunicação. Neste caso, tanto a correspondência física (forma, amplitude e duração do sinal) quanto a correspondência de código devem ser realizadas.

Os dispositivos técnicos que desempenham as funções de interface de um computador com canais de comunicação são chamados adaptadores ou adaptadores de rede. Um adaptador fornece emparelhamento com um computador de um canal de comunicação. Além dos adaptadores de canal único, também são usados ​​​​dispositivos multicanal - multiplexadores de transmissão de dados ou simplesmente multiplexadores.

Multiplexador de transmissão de dados – um dispositivo para interligar um computador com vários canais de comunicação.

Multiplexadores de transmissão de dados foram utilizados em sistemas de teleprocessamento - o primeiro passo para a criação de redes de computadores. Posteriormente, com o surgimento de redes com configurações complexas e um grande número de sistemas de assinantes, processadores de comunicação especiais começaram a ser utilizados para implementar funções de interface.

Conforme mencionado anteriormente, para transmitir informações digitais através de um canal de comunicação, é necessário converter um fluxo de bits em canais analógicos e, ao receber informações de um canal de comunicação para um computador, realizar a ação oposta - converter sinais analógicos em um fluxo de bits que o computador pode processar. Tais transformações são realizadas por um dispositivo especial - modem.

Modem– um dispositivo que realiza modulação e desmodulação de sinais de informação ao transmiti-los de um computador para um canal de comunicação e ao recebê-los em um computador a partir de um canal de comunicação.

O componente mais caro de uma rede de computadores é o canal de comunicação. Portanto, ao construir uma série de redes de computadores, eles tentam economizar em canais de comunicação trocando vários canais de comunicação internos por um externo. Para executar funções de comutação, são utilizados dispositivos especiais - centros.

Eixo– um dispositivo que comuta vários canais de comunicação em um através da divisão de frequência.

Em uma LAN, onde o meio físico de transmissão é um cabo de comprimento limitado, dispositivos especiais são usados ​​para aumentar o comprimento da rede - repetidores.

Repetidor– dispositivo que garante a preservação da forma e amplitude do sinal ao transmiti-lo a uma distância superior à proporcionada por este tipo de meio físico de transmissão.

Existem repetidores locais e remotos. Local repetidores permitem conectar fragmentos de rede localizados a uma distância de até 50 m, e controlo remoto– até 2.000 m.

Os tipos mais comuns de topologias de rede:

Rede linear. Contém apenas dois nós finais, qualquer número de nós intermediários e possui apenas um caminho entre dois nós quaisquer.

Rede em anel. Uma rede na qual cada nó possui duas e apenas duas ramificações conectadas a ele.

Rede de árvores. Uma rede que contém mais de dois nós finais e pelo menos dois nós intermediários, e na qual existe apenas um caminho entre os dois nós.

Rede estrela. Uma rede na qual existe apenas um nó intermediário.

malha de rede. Uma rede que contém pelo menos dois nós que possuem dois ou mais caminhos entre eles.

Rede totalmente conectada. Uma rede na qual existe uma ramificação entre dois nós quaisquer. A característica mais importante de uma rede de computadores é a sua arquitetura.

Arquitetura de rede - esta é a estrutura implementada da rede de transmissão de dados que a define topologia, composição do dispositivo E regras para sua interação online. No âmbito da arquitectura de rede são consideradas questões de codificação da informação, seu endereçamento e transmissão, controlo do fluxo de mensagens, controlo de erros e análise do funcionamento da rede em situações de emergência e quando o desempenho se deteriora.

As arquiteturas mais comuns:

• Ethernet(Inglês) éter- transmissão) - rede de transmissão. Isto significa que todas as estações da rede podem receber todas as mensagens. Topologia - linear ou em forma de estrela. Velocidade de transferência de dados 10 ou 100 Mbit/s.
• Arcnet (Rede de computadores de recursos anexados- rede de computadores de recursos conectados) - rede de transmissão. Topologia física - árvore. Taxa de transferência de dados 2,5 Mbit/s.
• Token Ring(rede de anel de retransmissão, rede de passagem de token) - uma rede em anel em que o princípio de transmissão de dados é baseado no fato de que cada nó do anel aguarda a chegada de alguma sequência curta e única de bits - marcador- de um nó anterior adjacente. A chegada do token indica que é possível transmitir uma mensagem deste nó mais adiante no fluxo. Velocidade de transferência de dados 4 ou 16 Mbit/s.
• FDDI (Interface de dados distribuídos de fibra) - arquitetura de rede para transmissão de dados em alta velocidade em linhas de fibra óptica. Velocidade de transferência - 100 Mbit/seg. Topologia - anel duplo ou mista (incluindo sub-redes em estrela ou em árvore). O número máximo de estações na rede é 1000. Custo do equipamento muito elevado.
• Caixa eletrônico (Modo Assíncrono de transferência) - uma arquitetura promissora, mas muito cara, que garante a transmissão de dados digitais, informações de vídeo e voz nas mesmas linhas. Velocidade de transferência de até 2,5 Gbps. Linhas de comunicação óptica.

Hardware de rede de computadores.

1.Computadores;

2. Dispositivos para interface de um computador com um canal de comunicação;

3. Canais de comunicação

4. Dispositivos conectando (comutando) canais de comunicação

5. Dispositivos que conectam redes locais.

Dispositivos para conectar um computador a um canal de comunicação

Para garantir a transferência das informações do computador para o ambiente de comunicação, é necessário coordenar os sinais da interface interna do computador com os parâmetros dos sinais transmitidos pelos canais de comunicação.

• Um dispositivo técnico que desempenha as funções de emparelhar um computador com um canal de comunicação é denominado adaptador , ou adaptador de rede. Um adaptador fornece emparelhamento com um computador de um canal de comunicação.
• Além dos adaptadores de canal único, são usados ​​​​dispositivos de interface multicanal - multiplexadores. Multiplexadores – Este é um dispositivo para conectar dispositivos eletrônicos com diversos canais de comunicação.
• Para transmitir informações digitais, o fluxo de bits deve ser convertido em um sinal analógico. E ao receber, faça a transformação inversa. O modem realiza essas conversões. Modem – um dispositivo que modula e demodula sinais de informação ao transmiti-los de um computador para um canal de comunicação e ao recebê-los de um canal de comunicação para um computador.

Cabos de rede

• (coaxial , constituído por dois condutores concêntricos isolados um do outro, sendo que o externo tem o aspecto de um tubo;
• fibra ótica ;
• cabos ligados pares trançados formado por dois fios entrelaçados, etc.).

Dispositivos conectando (comutando) canais de comunicação

O componente mais caro da aeronave é o canal de comunicação. Portanto, ao construir redes de computadores, procuram economizar nos canais de comunicação trocando vários canais de comunicação internos por um externo. Para executar a função de comutação, são utilizados dispositivos especiais - hubs.

• Centros (centros) E centros de comutação (comuta) expandir as capacidades topológicas, funcionais e de velocidade das redes de computadores. Um hub com um conjunto de diferentes tipos de portas permite combinar segmentos de rede com diferentes sistemas de cabos . Você pode conectar um nó de rede separado ou outro hub ou segmento de cabo à porta do hub.
• Em uma LAN onde o meio de transmissão é um cabo de comprimento limitado, dispositivos especiais - repetidores - são usados ​​para aumentar o comprimento da rede. Repetidor – dispositivo que garante a preservação da forma e amplitude do sinal ao transmiti-lo a uma distância superior à proporcionada por este tipo de meio físico de transmissão. Um repetidor local conecta fragmentos de rede de até 50 m, e um repetidor remoto – até 2.000 m.

Conexões redes locais

Para conectar redes locais, são utilizados os seguintes dispositivos, que diferem em finalidade e capacidades:

· Ponte (Inglês) Ponte) - conecta duas redes locais. Transfere dados entre redes em formato de pacote sem fazer nenhuma alteração neles. pontes podem filtrar pacotes, protegendo toda a rede contra fluxos de dados locais e permitindo a passagem apenas de dados destinados a outros segmentos da rede.

· Roteador (Inglês) Roteador) conecta redes com um protocolo comum de forma mais eficiente do que uma ponte. Permite, por exemplo, que mensagens grandes sejam divididas em pedaços menores, garantindo assim a interação de redes locais com pacotes de diferentes tamanhos.

Um roteador pode encaminhar pacotes para um endereço específico (as pontes apenas filtram pacotes desnecessários), escolher o melhor caminho para o pacote seguir e muito mais. Quanto mais difícil e mais rede, maior será o benefício do uso de roteadores.

· Roteador de ponte (Inglês) Brouter) é um híbrido de ponte/roteador que primeiro tenta o roteamento sempre que possível e depois muda para o modo de ponte se falhar.

· Porta de entrada (Inglês) Porta de entrada), ao contrário de uma ponte, é usado nos casos em que as redes conectadas possuem vários protocolos de rede . Uma mensagem de uma rede que chega ao gateway é convertida em outra mensagem que atenda aos requisitos da próxima rede. Assim, os gateways não se limitam a conectar redes, mas permitem que operem como uma única rede.

Protocolos de rede

Seções individuais da Internet são redes de diferentes arquiteturas que se comunicam entre si por meio de roteadores. Os dados transmitidos são divididos em pequenos pedaços chamados pacotes. Cada pacote viaja pela rede independentemente de outros pacotes.

Superar incompatibilidade de interface computadores individuais desenvolvem padrões especiais chamados protocolos de comunicação.

Protocolo de comunicação é um conjunto acordado de regras específicas para a troca de informações entre diferentes dispositivos de transferência de dados. Existem protocolos para velocidade de transmissão, formatos de dados, controle de erros, etc.

As redes na Internet são comutadas (ou seja, comunicam-se) ilimitadamente entre si, porque todos os computadores envolvidos na transferência de dados usam um único protocolo de comunicação, TCP/IP (leia-se “TCP/IP”).

TCP/IP são, na verdade, dois protocolos diferentes que definem diferentes aspectos da transmissão de dados em uma rede:

• TCP (Transmission Control Protocol) - protocolo de controle de transmissão de dados que utiliza retransmissão automática de pacotes contendo erros; este protocolo é responsável por quebrar as informações transmitidas em pacotes e restaurar corretamente as informações dos pacotes do destinatário;
• IP (Internet Protocol) é um protocolo de interligação de redes responsável por endereçar e permitir que um pacote passe por múltiplas redes até seu destino final.

O esquema para transmissão de informações através do protocolo TCP/IP é o seguinte: o protocolo TCP divide as informações em pacotes e numera todos os pacotes; então, através do protocolo IP, todos os pacotes são transmitidos ao destinatário, onde, através do protocolo TCP, é verificado se todos os pacotes foram recebidos; Depois de receber todos os pacotes, o protocolo TCP os coloca na ordem correta e os reúne em um único todo.

Acima, discutimos com você que a Internet consiste em um grande número de computadores, alguns dos quais podem se conectar apenas temporariamente, enquanto outros possuem um endereço IP de rede permanente (host). A diferença entre a Rede e Rede mundial de computadoresé que o ponto de partida é apenas aquele em que está instalado um programa especial de suporte ao servidor WWW. Na maioria das vezes, esse computador é chamado de “servidor”.

Como um pacote encontra seu destinatário??

Cada computador conectado à Internet possui dois endereços exclusivos equivalentes: um endereço IP digital e um endereço de domínio simbólico. A atribuição de endereços ocorre de acordo com o seguinte esquema: a organização internacional Network Information Center emite grupos de endereços aos proprietários de redes locais, e estes distribuem endereços específicos a seu critério.

O endereço IP de um computador tem 4 bytes. Normalmente, o primeiro e o segundo bytes definem o endereço da rede, o terceiro byte define o endereço da sub-rede e o quarto byte define o endereço do computador na sub-rede. Por conveniência, o endereço IP é escrito como quatro números com valores de 0 a 255, separados por pontos, por exemplo: 145.37.5.150. Endereço de rede - 145,37; endereço de sub-rede - 5; o endereço do computador na sub-rede é 150.

Internet

Para garantir a transferência das informações do computador para o ambiente de comunicação, é necessário coordenar os sinais da interface interna do computador com os parâmetros dos sinais transmitidos pelos canais de comunicação. Neste caso, tanto a correspondência física (forma, amplitude e duração do sinal) quanto a correspondência de código devem ser realizadas.

Os dispositivos técnicos que desempenham as funções de interface de um computador com canais de comunicação são chamados adanters ou adaptadores de rede. Um adaptador fornece emparelhamento com um computador de um canal de comunicação.

Além dos adaptadores de canal único, também são usados ​​​​dispositivos multicanal - multiplexadores de transmissão de dados ou simplesmente multiplexadores.

Multiplexador de transmissão de dados– um dispositivo para interligar um computador com vários canais de comunicação.

Multiplexadores de transmissão de dados foram utilizados em sistemas de teleprocessamento - o primeiro passo para a criação de redes de computadores. Posteriormente, com o surgimento de redes com configurações complexas e um grande número de sistemas de assinantes, processadores de comunicação especiais começaram a ser utilizados para implementar funções de interface.

Conforme mencionado anteriormente, para transmitir informações digitais através de um canal de comunicação, é necessário converter um fluxo de bits em sinais analógicos e, ao receber informações de um canal de comunicação para um computador, realizar a ação oposta - converter sinais analógicos em um fluxo de bits que o computador pode processar. Tais transformações são realizadas por um dispositivo especial - modem.

Modem– um dispositivo que modula e demodula sinais de informação ao transmiti-los de um computador para um canal de comunicação e ao recebê-los de um canal de comunicação para um computador.

O componente mais caro de uma rede de computadores é o canal de comunicação. Portanto, ao construir uma série de redes de computadores, eles tentam economizar em canais de comunicação trocando vários canais de comunicação internos por um externo. Para executar funções de comutação, são utilizados dispositivos especiais - centros.

Eixo– um dispositivo que comuta vários canais de comunicação em um através da divisão de frequência.

Em uma LAN, onde o meio físico de transmissão é um cabo de comprimento limitado, dispositivos especiais são usados ​​para aumentar o comprimento da rede - repetidores.

Repetidor– dispositivo que garante a preservação da forma e amplitude do sinal ao transmiti-lo a uma distância superior à proporcionada por este tipo de meio físico de transmissão.

Existem repetidores locais e remotos. Local repetidores permitem conectar fragmentos de rede localizados a uma distância de até 50 m, e controlo remoto– até 2.000 m.

Liste e defina as características de uma rede de comunicação (velocidade de transmissão de dados, capacidade do canal de comunicação, etc.). Por que a taxa de transferência pode ser menor que a taxa de transferência de dados? Para que são usados ​​os bits de serviço? Qual é a confiabilidade das informações transmitidas?

Para avaliar a qualidade de uma rede de comunicação, você pode usar as seguintes características:

§ velocidade de transmissão de dados pelo canal de comunicação;

§ capacidade dos canais de comunicação;

§ confiabilidade na transferência de informações;

§ confiabilidade do canal de comunicação e modems.

Taxa de transferência de dados através de um canal de comunicação é medido pelo número de bits de informação transmitidos por unidade de tempo - um segundo.

Lembrar! A unidade de velocidade de transferência de dados é bits por segundo.

Observação. A unidade de medição de velocidade comumente usada é baud. Baud é o número de mudanças de estado do meio de transmissão por segundo. Como cada mudança de estado pode corresponder a vários bits de dados, a taxa real de bits por segundo pode ser maior que a taxa de transmissão.

A velocidade de transferência de dados depende do tipo e qualidade do canal de comunicação, do tipo de modem utilizado e do método de sincronização adotado.

Assim, para modems assíncronos e canal de comunicação telefônica, a faixa de velocidade é de 300 a 9.600 bps, e para modems síncronos - 1.200 a 19.200 bps.

Para os usuários de redes de computadores, o que importa não são bits abstratos por segundo, mas informações cuja unidade de medida são bytes ou caracteres. Portanto, uma característica mais conveniente de um canal é a sua Taxa de transferência, que é estimado pelo número de caracteres transmitidos pelo canal por unidade de tempo - um segundo. Neste caso, todos os caracteres de serviço são incluídos na mensagem. O rendimento teórico é determinado pela taxa de transferência de dados. O rendimento real depende de vários fatores, incluindo o método de transmissão, a qualidade do canal de comunicação, suas condições operacionais e a estrutura da mensagem.

Lembrar! A unidade de medida da capacidade do canal de comunicação é dígito por segundo.

Uma característica essencial de qualquer sistema de comunicação em rede é confiabilidade informações transmitidas. Como as decisões são tomadas sobre um ou outro curso do processo com base no processamento de informações sobre o estado do objeto de controle, o destino do objeto pode, em última análise, depender da confiabilidade das informações. A confiabilidade da transmissão da informação é avaliada como a razão entre o número de caracteres transmitidos erroneamente e o número total de caracteres transmitidos. O nível de confiabilidade exigido deve ser fornecido tanto pelo equipamento quanto pelo canal de comunicação. Não é apropriado utilizar equipamentos caros se o canal de comunicação não atender aos requisitos necessários quanto ao nível de confiabilidade.

Lembrar! Unidade de medida de confiabilidade: número de erros por sinal – erros/sinal.

Para redes de computadores, este indicador deve estar entre 10 -6 –10 -7 erros/sinal, ou seja, Um erro é permitido por milhão de caracteres transmitidos ou por dez milhões de caracteres transmitidos.

Finalmente, confiabilidade sistema de comunicação é determinado pela proporção do tempo em boas condições no tempo total de operação ou pelo tempo médio entre falhas. A segunda característica permite avaliar de forma mais eficaz a confiabilidade do sistema.

Lembrar! Unidade de medida de confiabilidade: tempo médio entre falhas – hora.

Para redes de computadores, o tempo médio entre falhas deve ser bastante grande e atingir pelo menos vários milhares de horas.

O que é transmissão digital de dados (banda estreita)? O que é transmissão de dados em banda larga (analógica)? Quais são as vantagens e desvantagens de cada um? O que é um adaptador? Quais são as formas de transmitir informações digitais em um canal analógico? Liste os diferentes tipos de modulação e explique cada um deles (com imagens explicativas e exemplos).

Existem 2 tecnologias principais de transmissão de dados:

transmissão de banda larga (analógica)

transmissão de banda estreita (para sinais digitais)

A transmissão em banda larga baseia-se no uso de ondas em constante mudança para transportar informações através de um canal de comunicação. Eles geralmente são representados como uma função senoidal e, portanto, são chamados de onda senoidal.

Pode ser descrito pelos seguintes parâmetros:

frequência - representa uma sequência de transições que compõem um ciclo (ponto médio, extremo superior, ponto médio, extremo inferior, ponto médio). O número desses ciclos em um segundo é chamado de frequência da onda senoidal. Medido em ciclos por segundo ou hertz.

amplitude - representa a distância relativa entre os extremos da onda.

a fase de uma única onda senoidal é medida em relação a outra onda senoidal (a referência) e é expressa como o deslocamento angular entre as duas ondas. A expressão “duas ondas senoidais estão 180 graus fora de fase” significa que no mesmo momento uma das ondas atinge o seu extremo máximo e a outra atinge o seu mínimo.

Transmissão de banda estreita:

codificação polar. Baseado no uso de estados discretos de um canal de comunicação para transmitir informações através dele. Esses estados discretos são geralmente representados como algum tipo de impulso (geralmente tensões) e são chamados de onda quadrada. Muitos esquemas de representação de sinal digital ou codificação digital foram desenvolvidos. Um digital é representado por uma tensão de +12V, e um zero digital é representado por uma tensão de -12V.

codificação unipolar.

codificação bipolar (retorno a zero). Os zeros digitais são representados pela ausência de tensão, e os digitais são representados por pulsos de 3 volts geradores de sinal.

Codificação potencial - o nível do sinal em determinados momentos é informativo.

Codificação de fluxo - a presença ou ausência de corrente na linha é informativa.

As redes usam codificação potencial.

Se os dados digitais precisarem ser transmitidos através de uma linha de transmissão analógica, será necessário um mecanismo para representar os dados digitais na forma de uma onda senoidal para indicar a presença de uns e zeros.

Se a manipulação de amplitude for realizada, então é modulação de amplitude.

Frequência - modulação de frequência.

Fase - modulação de fase.

A corrente alternada é usada para transmitir dados, especialmente por linhas telefônicas. Um sinal contínuo em uma frequência entre 1.000 e 2.000 Hz é chamado de frequência portadora de onda senoidal.

A amplitude, frequência e fase da portadora podem ser alteradas (moduladas) para transmitir informações.

Na modulação de amplitude, são utilizadas 2 amplitudes de sinal diferentes, correspondendo aos valores 0 e 1 (Fig. B. A amplitude é zero ou diferente de zero).

A modulação de frequência usa várias frequências diferentes para transmitir um sinal digital (Figura B).

Na modulação de fase mais simples, um deslocamento de fase da frequência portadora é aplicado em 180 graus em determinados intervalos de tempo (Fig. D). Os dois estados são codificados pela presença ou ausência de mudança de fase na fronteira de cada bit.

Um dispositivo que recebe um fluxo de bits serial e o converte em um sinal de saída modulado por um ou mais dos métodos acima, e também realiza conversões inversas, é chamado de modem. Instalado entre um computador digital e uma linha telefônica analógica. Todos os bons modems usam métodos combinados de modulação de sinal para transmitir quantidade máxima pedaço.

Comparação de transmissão de sinal de banda larga e banda estreita.

Linha telefônica - linha de comunicação de banda larga.

A linha T1 é um canal de banda estreita.

Conseqüentemente, as informações transmitidas podem ser analógicas e digitais.

Existem 2 tipos de equipamentos:

DTE - equipamento terminal.

DCE - equipamentos de telecomunicações.

O DTE gera informações na forma de dados que podem ser transmitidos por um canal de comunicação. Pode ser digital e analógico.

O DCE recebe dados do DTE em seu formato e os converte em um formato compatível com o link de comunicação existente.

Esquema de codificação:

A figura mostra uma matriz de 4 elementos. As colunas definem a natureza dos links de comunicação e as linhas definem o tipo de informação gerada pelo dispositivo DTE.

Eu quadrante. As informações em formato analógico devem ser transmitidas através de um canal de banda larga (fala transmitida por linha telefônica (sinal de áudio (DTE) -> microfone (DCE) -> sinal analógico)).

II quadrante. As informações digitais devem ser transmitidas por um canal analógico. Esquema de conversão: PC (DTE) -> modem (DCE) -> canal analógico.

III quadrante. O fluxo de informação analógico deve ser transmitido através de um canal digital. Informação de vídeo (DTE) -> codec (DCE) -> linha digital T1.

IV quadrante. A informação digital deve ser transmitida através de uma linha digital. É feita uma conversão do esquema de codificação de sinal usado pelo DTE para o esquema usado pelo link.

Por exemplo, RS-232 (porta COM) utiliza um esquema de codificação de sinal polar, e o canal de comunicação utiliza codificação BPRZ, que é diferente da anterior. O DCE que realiza essa conversão é denominado Unidade de Canal e Serviço de Dados (CSU/DSU).

O equipamento DCE desempenha um papel importante na implementação da camada física. Utilizando diferentes tipos de funções DCE, qualquer informação (analógica ou digital) pode ser colocada em um formato compatível com qualquer canal de comunicação (banda estreita ou banda larga).

Modulação (lat. modulatio - dimensão, dimensão) é o processo de alteração de um ou mais parâmetros de uma oscilação modulada de alta frequência de acordo com a lei de uma mensagem de informação (sinal) de baixa frequência. Como resultado, o espectro do sinal de controle é transferido para a região de alta frequência, pois para uma transmissão eficaz para o espaço é necessário que todos os dispositivos receptores e transmissores operem em frequências diferentes e não “interfiram” uns com os outros. Este é o processo de “aterrissar” uma oscilação de informação em uma portadora conhecida a priori. A informação transmitida está contida no sinal de controle. O papel do portador de informação é desempenhado por uma oscilação de alta frequência chamada onda portadora. Oscilações de vários formatos podem ser usadas como portadoras (retangular, triangular, etc.), mas as oscilações harmônicas são as mais usadas. Dependendo de qual dos parâmetros de oscilação da portadora muda, o tipo de modulação é diferenciado (amplitude, frequência, fase, etc.). A modulação com um sinal discreto é chamada de modulação digital ou codificação.

Modulação analógica

Modulação de amplitude (AM)

Modulação de amplitude com banda lateral única (SSB - banda lateral única AM)

Modulação de amplitude balanceada (BAM) - AM com supressão de portadora

Modulação em quadratura(QAM)

Modulação angular

Modulação de frequência (FM)

Modulação de frequência linear (chirp)

Modulação de fase (PM)

Signal Code Modulation (SCM), na versão em inglês Signal Code Modulation (SCM)

Modulação Sigma-delta (∑Δ)

Modulação digital

Modulação de pulso

Modulação de código de pulso (PCM ou modulação de código de pulso)

Modulação por largura de pulso (PWM)

Modulação de amplitude de pulso (PAM)

Modulação de frequência de pulso (PFM)

Modulação de fase de pulso (PPM)