Співрозмовники. Як правило, в мережах загального доступу неможливо надати кожній парі абонентів власну фізичну лінію зв'язку, якою вони могли б монопольно «володіти» і використовувати в будь-який час. Тому в мережі завжди застосовується будь-який спосіб комутації абонентів, який забезпечує поділ наявних фізичних каналів між кількома сеансами зв'язку та між абонентами мережі.

Комутація у міських телефонних мережах

Міська телефонна мережа - це сукупність лінійних та станційних споруд. Мережа, що має одну АТС, називається нерайонованою. Лінійні споруди такої мережі складаються лише з абонентських ліній. Типове значення ємності такої мережі становить 8-10 тисяч абонентів. При великих ємностях через різке збільшення довжини АЛ доцільно переходити на районовану побудову мережі. І тут територія міста ділиться на райони, у кожному з яких споруджується одна районна АТС (РАТС), до якої підключаються абоненти цього району. З'єднання абонентів одного району здійснюється через одну РАТС, абонентів різних РАТС – через дві. РАТС зв'язуються між собою сполучними лініями у загальному випадку за принципом "кожна з кожної". Загальна кількість пучків між РАТС дорівнює кількість РАТС/2. При зростанні ємності мережі число пучків СЛ, що зв'язують РATC між собою за принципом «кожна з кожної», починає різко зростати, що призводить до надмірного зростання витрати кабелю та витрат на організацію зв'язку. Тому при ємностях мережі понад 80 тисяч абонентів застосовують додатковий комутаційний вузол. На такій мережі зв'язок між АТС різних районів здійснюється через вузли вхідного повідомлення (УВС), а зв'язок усередині свого вузлового району (УР здійснюється за принципом "кожна з кожної" або через свій УВС).

Circuit switching and packet - його методи для розв'язання проблеми, пов'язаної з мережею в будь-якій мережі технології.

By the special problems of data networks include:

• define flows and appropriate routes;
• fixation route configuration parameters, and tables of network devices;
• recognition flows and data transfer між однією компанією interface;
• multiplexing/demultiplexing streams;
• separation medium.

Крім багатьох можливих прикладів до розв'язання загальних проблем subscribers switching networks allocate 2 basic, which include channel switching and packet switching. Таким чином, вони є традиційними пристосуваннями їх технологіями, для прикладу, телефонні мережі з'являються в будівництві і побудовані за допомогою мережевих мереж технологія, комп'ютерні мережі і величезну широку технологію базуються на пакеті.

Там,як відомості протікають в circuit-switched networks are the data exchanged between pair of subscribers. Подібно до глобального подовження риси є низка адрес (телефонних номерів) subscribers communicate with each other. Один аспект circuit-switched networks is the concept of elementary channel.

Elementary channel

Elemental channel (or channel)- Це основна технічна характеристика circuit circuit widched network, which fixed within given typ of network throughput value. Нині link in circuit circuit switched network has capacity of multiple channel elementary adopted for this type of network.

У традиційних телефонних системах величина елементарного каналу швидкості є еквівалентом до 64 kbit / s, які є достатнім для високої якості цифрового голосування.

Для високої якості зйомки використовується частота звукових викидів, аmplitude quantization 8000 Hz (sampling time 125 ms intervals). Це являє собою міру аmplitude is most often used 8-bit code, що робить 256 tone gradation (by sampling values).

У цьому випадку, трансляція одного голосового каналу необхідна bandwidth 64 kbit / s:

8000 x 8 = 64000 bits/s або 64 kbit/s.

Такий голосовий канал називається елементарним каналом цифрового Інтернету. На рисі з circuit circuit network is that the bandwidth of each link must be equal to integer number of elementary channels.

The composite channel

Communication constructed by switching (connection) of elementary channels, called a composite channel.

Складовий канал

Показники з композиційного каналу:

• composite channel throughout its length is made up of same number of elementary channels;
• composite channel має constant і fixed bandwidth throughout its length;
• composite channel is created temporarily for the period of session two subscribers;
• на session, всі основні канали, які включаються в композиційний канал, включно з exclusive use of subscribers, для яких композиційний канал має бути створений;
• під час комунікаційної сессии в підприємцях може обмінюватися мережею мережевих даних, не exceeding a channel capacity of the composite;
• data received in composite channel, називається subscriber is guaranteed to be delivered without delay, losses, and at the same rate (source rate) незрівнянно з тим, що є в цьому часі в іншій мережі connection or not;
• Після закінчення session basic channels that included with the corresponding composite channel, declared free і returned to the pool of resources allocated for use by other users.

Connection refused

Connection refused

Connection requests are not always successful.

Якщо шлях між calling and called subscribers є не безкоштовні канали або називають basic node є busy, malfunction occurs в зв'язку setup.

Advantage of circuit switching

Circuit switching technology is aimed at minimizing accidental events in the network, ie a technology. У відповідь на будь-який можливий uncertainty велику роботу на інформаційному обміні є отриманий в ході, навіть після запуску даних transfer. Перший, за адресою адреси, наявність наявних основних каналів всіх способів від sender to recipient. Але в разі bursty, цей спосіб є недійсним, приблизно 80% часу каналу може бути idle.

Packet Switching

Найважливішим принципом мережі з пакетом перемикання даних передач є переведена через мережу у вигляді структурно відокремленої від всіх інших областей даних названих пакетів. Її пакет має аркуш, який містить у собі адресу адреси, і інші підтримка інформації (частина даних філій, checksum, і інших.), використовуваний для розлучення до адреси пакета.

Маючи адресу в одному пакеті є одним з найбільш важливих особливостей пакета технологія перемикання, тому що кожний пакет може бути виконаний незалежно від інших модулів пакету, що constituting the network traffic. В додаток до титула в пакеті може бути один додатковий ланцюжок, щоб бути розташований на кінці пакета і званий trailer. У trailer is usually placed checksum, which allows you to check whether the information has been corrupted during transmission over the network or not.

Partitioning the data в пакетах

Partitioning data в пакетах так place in several stages. Chain sender node generates transmission data, які is divided в equal parts. Після того, як відбуваються формування package by adding the header overhead. І в останній період є assembled packets в оригінал message to destination node.

Partitioning the data в пакетах

Transferring data over a network as a packet

Packet Transmission Network

Як в circuit connected networks, packet switched networks, for all streams is determined manually or automatically route fixed in the stored tables for commutation switches. Packets ввімкнути перемикач є processed і sent on a particular route

Невизначені і безперервні рухи даних в пакеті-перемикаються мережі роблять особливі вимоги до повідомлень в таких мережах.

Головне значення між пакетом з'єднує з'єднувачі в circuit-switched networks is that they have internal buffer memory for temporarily storing packets. Перемикачі buffers потрібні для harmonize data rates в комунікаційні зв'язки з'єднані з його interfaces, як добре, щоб harmonize rate of arrival packets with its switching speed.

Methods of transfer packages

Switch can operate on the basis of one of three methods promote packages:

• datagram transmission;
• Transfer to the establishment of a logical connection;
• Перетворення на встановлення віртуального каналу.

Datagram transmission

Datagram transferМетод базується на проміжку пакета незалежно від кожного іншого. пакетні процеси процедури є тільки визначеними значеннями параметрів, які використовуються, і поточний стан мережі. І всі загальні пакети мережі розглядаються як повністю незалежні unit transfer - datagram.

Illustration datagram packet principle

Transfer to the establishment of a logical connection

Transfer to the establishment of a logical connection

Процедура harmonization of two end nodes of network of some parametrs of package exchange process is called the establishment of logical connection. Options неgotiated по двох interacting nodes, називається логічний зв'язок параметрів.

Virtual channel

Virtual channel

Лише тільки-підписаний fixed route connecting end nodes до пакета-switched network, referred to як virtual channel (virtual circuit or virtual channel). Virtual channels are laid for sustainable information flow. В послідовності до ізолювання поточного потоку повного транспортного потоку кожного пакета є встановлений з особливим видом символу - позначку. Як з встановленням логічних мережних з'єднань, віртуальний канал починання з gasket з source node a special package - the connection request.

Table switching networks using virtual channels is different from the switching table in datagram networks. Це містить пункти, які тільки проходять через перемикачі віртуальних каналів, і не всі можливі адреси повідомлень, як і у випадку з мережею з datagram algorithm transfer.

Comparison circuit-switched and packet

Switching channels	Packet Switching
You must first establish a connection	No stage of establishing a connection (datagram method)
Location is only required when establishing a connection	Address and other service information are transmitted with each packet
network може опустити зв'язок з підписником	The network is always ready to receive data from subscriber
Пристосований Bandwidth (Bandwidth) для interacting subscribers	Network bandwidth for users is unknown, transmission delays are random
Real-time traffic is transferred without delay	Network resources are used effectively when transmitting bursty traffic
High transmission reliability	Possible data loss due to buffer overflow
Irrational use of channel capacity, зменшуючи overall efficiency of the network	Automatic dynamic bandwidth allocation of physical channel between subscribers

Лекція №8

Характеристики інформаційних каналів

Інформаційний канал можна також характеризувати трьома відповідними параметрами: часом використання каналу Т дошириною смуги частот, що пропускаються каналомF k, та динамічним діапазоном каналуD kщо характеризує його здатність передавати різні рівні сигналу.

Величинаназивається ємністю каналу.

Неспотворена передача сигналів можлива лише за умови, що сигнал за своїм обсягом "вміщується" в ємність каналу.

Отже, загальна умова узгодження сигналу з каналом передачі визначається співвідношенням

Однак співвідношення висловлює необхідну, але недостатню умову узгодження сигналу з каналом. Достатньою умовою є узгодження за всіма параметрами:

Для інформаційного каналу користуються поняттями: швидкість введення інформації, швидкість передачі і пропускну здатність каналу.

Під швидкістю введення інформації (потоком інформації) I ( X ) розуміють середню кількість інформації, що вводиться джерела повідомлень в інформаційний канал в одиницю часу. Ця характеристика джерела повідомлень і визначається лише статистичними властивостями повідомлень.

Швидкість передачі I ( Z , Y ) - Середня кількість інформації, що передається по каналу в одиницю часу. Вона залежить від статистичних властивостей сигналу, що передається, і від властивостей каналу.

Пропускна здатність С - Найбільша теоретично досяжна для даного каналу швидкість передачі інформації. Це характеристика каналу і залежить від статистики сигналу.

Пропускна здатність інформаційного каналу визначається двома параметрами: розрядністю та частотою. Вона пропорційна їхньому твору.

Розрядністю називають максимальну кількість інформації, яка може бути поміщена одночасно в канал.

Частота показує скільки разів інформація може бути поміщена в канал протягом одиниці часу.

Розрядність поштового каналу величезна. Так, пересилаючи поштою, наприклад, лазерний диск, можна помістити одночасно канал більше 600 Мб інформації. У той же час частота поштового каналу дуже низька - вилучення пошти з скриньок відбувається не частіше п'яти разів на добу.

Телефонний канал інформації однобітний: одночасно телефонним дротом можна надіслати або одиницю (струм, імпульс), або нуль. Частота цього каналу може досягати десятки та сотні тисяч циклів за секунду. Ця властивість телефонної мережі дозволяє використовувати її для зв'язку між комп'ютерами.

З метою найбільш ефективного використання інформаційного каналу необхідно вживати заходів до того, щоб швидкість передачі була якомога ближче до пропускної здатності каналу. Водночас швидкість введення інформації не повинна перевищувати пропускну спроможність каналу, інакше не вся інформація буде передана каналом.

Це основна умова динамічного узгодження джерела повідомлень та інформаційного каналу.

Одним з основних питань теорії передачі інформації є визначення залежності швидкості передачі інформації і пропускної здатності від параметрів каналу і характеристик сигналів і перешкод. Ці питання було вперше глибоко досліджено К. Шенноном.

1. Методи підвищення завадостійкості

В основах всіх способів підвищення стійкості перешкод інформаційних систем лежить використання певних відмінностей між корисним сигналом і перешкодою. Тому для боротьби з перешкодами необхідні апріорні відомості про властивості перешкоди та сигналу.

В даний час відома велика кількість способів підвищення перешкодостійкості систем. Ці способи зручно розбити на дві групи.

Iгрупа – полягає в виборі способу передачі повідомлень.

IIгрупа – пов'язана з побудовою завадостійких приймачів.

Простим та застосовуваним способом підвищення перешкодостійкості є збільшення відношення сигнал/перешкода за рахунок збільшення потужності передавача. Але цей метод може виявитися економічно невигідним, оскільки пов'язаний із суттєвим зростанням складності та вартості обладнання. Крім того, збільшення потужності передачі супроводжується посиленням дії, що заважає даного каналу на інші.

Важливим способом підвищення перешкодостійкості передачі безперервних сигналів є раціональний вибір виду модуляції сигналів. Застосовуючи види модуляції, що забезпечують значне розширення смуги частот сигналу, можна домогтися істотного підвищення стійкості до перешкод.

Радикальним способом підвищення перешкодостійкості передачі дискретних сигналів є використання спеціальних завадостійких кодів . При цьому є два шляхи підвищення завадостійкості кодів:

1. вибір таких способів передачі, які забезпечують меншу ймовірність спотворення коду;

2. Збільшення коригуючих властивостей кодових комбінацій. Цей шлях пов'язаний з використанням кодів, що дозволяють виявляти та усувати спотворення кодових комбінаціях. Такий спосіб кодування пов'язаний із введенням у код додаткових, надлишкових символів, що супроводжується збільшенням часу передачі чи частоти передачі символів коду.

Підвищення завадостійкості передачі може бути досягнуто шляхом повторної передачі одного і того ж повідомлення. На приймальній стороні порівнюються отримані повідомлення і як істинні приймаються ті, які мають найбільшу кількість збігів. Щоб виключити невизначеність при обробці прийнятої інформації та забезпечити відбір за критерієм більшості, повідомлення має повторюватися щонайменше три рази. Цей спосіб підвищення стійкості до перешкод пов'язаний зі збільшенням часу передачі.

Системи з повторенням передачі дискретної інформації поділяються на системи з груповим підсумовуванням, у яких порівняння проводиться за кодовими комбінаціями, і системи з посимвольним підсумовуванням, у яких порівняння здійснюється за символами кодових комбінацій. Посимвольна перевірка є ефективнішою, ніж групова.

Різновид систем, у яких підвищення стійкості до перешкод досягається за рахунок збільшення часу передачі, є системи зі зворотним зв'язком. За наявності спотворень у переданих повідомленнях інформація, що надходить зворотним каналом, забезпечує повторення передачі. Наявність зворотного каналу призводить до ускладнення системи. Однак на відміну від систем з повторенням передачі в системах із зворотним зв'язком повторення передачі матиме місце лише у разі виявлення спотворень у сигналі, що передається, тобто. надмірність загалом виявляється меншою.

Перешкодостійкий прийом полягає у використанні надмірності, а також апріорних відомостей про сигнали та перешкоди для вирішення оптимальним способом завдання прийому: виявлення сигналу, відмінності сигналів або відновлення повідомлень. Нині синтезу оптимальних приймачів широко використовується апарат теорії статистичних рішень.

Помилки приймача зменшуються зі збільшенням відношення сигнал/перешкода на вході приймача. У зв'язку з цим часто проводять попередню обробку прийнятого сигналу з метою збільшення відносин корисної складової перешкоди. До таких методів попередньої обробки сигналів відноситься метод ШОУ (поєднання широкосмугового підсилювача, обмежувача та вузькосмугового підсилювача), селекція сигналів за тривалістю, метод компенсації перешкоди, метод фільтрації, кореляційний метод, метод накопичення та ін.

2. Сучасні технічні засоби обміну даними та каналоутворююча апаратура

Приймачем можуть бути комп'ютер, термінал або цифровий пристрій.

Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ до комунікаційної

Це може бути файл бази даних, таблиця, відповідь на запит, текст чи зображення.

Для передачі повідомлень у обчислювальних мережах використовують різні типи каналів зв'язку. Найбільш поширені виділені телефонні канали та спеціальні канали для передачі цифрової інформації. Застосовуються також радіоканали та канали супутникового зв'язку.

Особняком у цьому відношенні стоять ЛОМ, де в якості передавального середовища використовуються кручена пара проводів, коаксіальний кабель і оптоволоконний кабель.

Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ у комунікаційне середовище, необхідно узгодити сигнали внутрішнього інтерфейсу ЕОМ з параметрами сигналів, що передаються каналами зв'язку. При цьому має бути виконане як фізичне узгодження (форма, амплітуда та тривалість сигналу), так і кодове.

Технічні пристрої, що виконують функції сполучення ЕОМ з каналами зв'язку, називаються адаптерамиабо мережевими адаптерами. Один адаптер забезпечуватиме поєднання з ЕОМ одного каналу зв'язку. Крім одноканальних адаптерів використовуються багатоканальні пристрої – мультиплексори передачі данихабо просто мультиплексори.

Мультиплексор передачі даних – пристрій сполучення ЕОМ із кількома каналами зв'язку.

Мультиплексори передачі використовувалися у системах телеобробки даних – першому кроці шляху до створення обчислювальних мереж. Надалі у разі мереж зі складною конфігурацією і з великою кількістю абонентських систем для реалізації функцій сполучення стали застосовуватися спеціальні зв'язкові процесори.

Як говорилося раніше, передачі цифрової інформації з каналу зв'язку необхідно потік бітів перетворити на аналогові канали, і прийомі інформації з каналу зв'язку в ЕОМ виконати зворотне дію – перетворити аналогові сигнали на потік бітів, які може обробляти ЕОМ. Такі перетворення виконує спеціальний пристрій. модем.

Модем- пристрій виконує модуляцію та демодуляцію інформаційних сигналів при передачі їх з ЕОМ в канал зв'язку та прийому в ЕОМ з каналу зв'язку.

Найбільш дорогим компонентом обчислювальної мережі є канал зв'язку. Тому при побудові низки обчислювальних мереж намагаються заощадити на каналах зв'язку, комутуючи кілька внутрішніх каналів зв'язку однією зовнішній. Для виконання функцій комутації використовуються спеціальні пристрої – концентратори.

Концентратор- пристрій, що комутує кілька каналів зв'язку на один шляхом частотного поділу.

У ЛОМ, де фізичне передавальне середовище є кабель обмеженої довжини, збільшення протяжності мережі використовуються спеціальні пристрої – повторювачі.

Повторювач– пристрій, що забезпечує збереження форми та амплітуди сигналу при передачі його на більшу, ніж передбачено даним типом фізичного середовища, відстань.

Існують локальні та дистанційні повторювачі. Локальніповторювачі дозволяють з'єднувати фрагменти мереж, розташовані з відривом до 50 м., а дистанційні- До 2000 м.

Найбільш поширені види топологій мереж:

Лінійна мережа. Містить лише два кінцеві вузли, будь-яке число проміжних вузлів і має лише один шлях між будь-якими двома вузлами.

Кільцева мережа.Мережа, в якій до кожного вузла приєднано дві і лише дві гілки.

Деревоподібна мережа. Мережа, яка містить більше двох кінцевих вузлів і принаймні два проміжні вузли, і в якій між двома вузлами є лише один шлях.

Зіркоподібна мережа.Мережа, в якій є лише один проміжний вузол.

Пориста мережа. Мережа, яка містить принаймні два вузли, що мають два або більше шляхів між ними.

Повнозв'язана мережа.Мережа, у якій є гілка між будь-якими двома вузлами. Найважливіша характеристика комп'ютерної мережі – її архітектура.

Архітектура мережі - це реалізована структура мережі передачі, визначальна її топологію, склад пристроїві правила їх взаємодії у мережі. У рамках архітектури мережі розглядаються питання кодування інформації, її адресації та передачі, управління потоком повідомлень, контролю помилок та аналізу роботи мережі в аварійних ситуаціях та при погіршенні характеристик.

Найбільш поширені архітектури:

• Ethernet(англ. ether- ефір) - широкомовна мережа. Це означає, що всі станції мережі можуть отримувати всі повідомлення. Топологія – лінійна чи зіркоподібна. Швидкість передачі 10 або 100 Мбіт/сек.
• Arcnet (Attached Resource Computer Network- комп'ютерна мережа з'єднаних ресурсів) - широкомовна мережа. Фізична топологія – дерево. Швидкість передачі 2,5 Мбіт/сек.
• Token Ring(естафетна кільцева мережа, мережа з передачею маркера) - кільцева мережа, в якій принцип передачі даних заснований на тому, що кожен вузол кільця чекає на прибуття деякої короткої унікальної послідовності бітів - маркера- З суміжного попереднього вузла. Надходження маркера вказує на те, що можна передавати повідомлення з цього вузла далі по ходу потоку. Швидкість передачі 4 або 16 Мбіт/сек.
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - мережева архітектура високошвидкісної передачі по оптоволоконным лініям. Швидкість передачі – 100 Мбіт/сек. Топологія - подвійне кільце або змішана (з включенням зіркоподібних або деревоподібних підмереж). Максимальна кількість станцій у мережі – 1000. Дуже висока вартість обладнання.
• АТМ (Asynchronous Transfer Mode) - перспективна, поки ще дуже дорога архітектура, забезпечує передачу цифрових даних, відеоінформації та голоси по одних і тих же лініях. Швидкість передачі до 2,5 Гбіт/сек. Лінії зв'язку оптичні.

Апаратні засоби комп'ютерних мереж.

1.Комп'ютери;

2. Пристрої сполучення ЕОМ з каналом зв'язку;

3. Канали зв'язку

4. Пристрої, що з'єднують (комутуючі) канали зв'язку

5. Пристрої, що з'єднують локальні мережі.

Пристрої сполучення ЕОМ з каналом зв'язку

Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ у комунікаційне середовище, необхідно узгодити сигнали внутрішнього інтерфейсу ЕОМ з параметрами сигналів, що передаються каналами зв'язку.

• Технічний пристрій, що виконує функції сполучення ЕОМ з каналом зв'язку, називається адаптером , або мережним адаптером. Один адаптер забезпечує поєднання з ЕОМ одного каналу зв'язку.
• Окрім одноканальних адаптерів використовуються багатоканальні пристрої сполучення – мультиплексори. Мультиплексори - Це пристрій сполучення ЕВ з кількома каналами зв'язку.
• Для передачі цифрової інформації необхідно потік бітів перетворити на аналоговий сигнал. А при прийомі здійснити зворотне перетворення. Такі перетворення виконує модем. Модем - пристрій, що виконує модуляцію та демодуляцію інформаційних сигналів при передачі їх з ЕОМ у канал зв'язку та при прийомі в ЕОМ з каналу зв'язку.

Мережеві кабелі

• (коаксіальні , Що складаються з двох ізольованих між собою концентричних провідників, з яких зовнішній вигляд має трубки;
• оптоволоконні ;
• кабелі на кручених парах , Утворені двома переплетеними один з одним проводами, та ін).

Пристрої, що з'єднують (комутуючі) канали зв'язку

Найбільш дорогим компонентом ЗС є канал зв'язку. Тому при побудові обчислювальних мереж намагаються заощадити на каналах зв'язку, комутуючи кілька внутрішніх каналів зв'язку на один зовнішній. Для виконання функції комутації використовують спеціальні пристрої – концентратори.

• Хаби (концентратори) та комутуючі хаби (комутатори) розширюють топологічні, функціональні та швидкісні можливості комп'ютерних мереж. Хаб із набором різнотипних портів дозволяє об'єднувати сегменти мереж із різними кабельними системами . До порту хаба можна підключати як окремий вузол мережі, і інший хаб чи сегмент кабелю.
• У ЛОМ де передавальне середовище є кабель обмеженої довжини, збільшення протяжності мережі використовуються спеціальні пристрої – повторители. Повторювач – пристрій, що забезпечує збереження форми та амплітуди сигналу при передачі його на більшу, ніж передбачено даним типом фізичного середовища, відстань. Локальний повторювач з'єднує фрагменти мережі до 50 м-коду, а дистанційний – до 2000 м-коду.

З'єднання локальних мереж

Для з'єднання локальних мереж використовуються такі пристрої, які різняться між собою за призначенням та можливостями:

· Міст (англ. Bridge) - пов'язує дві локальні мережі. Передає дані між мережами в пакетному вигляді, не роблячи в них жодних змін. мости можуть фільтрувати пакети, охороняючи всю мережу від локальних потоків даних і пропускаючи назовні лише дані, призначені інших сегментів мережі.

· Маршрутизатор (англ. Router) об'єднує мережі із загальним протоколом більш ефективно, ніж міст. Він дозволяє, наприклад, розщеплювати великі повідомлення більш дрібні шматки, забезпечуючи цим взаємодія локальних мереж із різним розміром пакета.

Маршрутизатор може пересилати пакети на конкретну адресу (мости лише відфільтровують непотрібні пакети), вибирати найкращий шлях для проходження пакета та багато іншого. Чим складніша і більше мережа, тим більша вигода від використання маршрутизаторів.

· Мостовий маршрутизатор (англ. Brouter) - це гібрид мосту та маршрутизатора, який спочатку намагається виконати маршрутизацію, де це тільки можливо, а потім, у разі невдачі, переходить у режим моста.

· Шлюз (англ. GateWay), на відміну від мосту, застосовується у випадках, коли мережі мають різні мережеві протоколи . Повідомлення, що надійшло в шлюз від однієї мережі, перетворюється на інше повідомлення, відповідне вимогам наступної мережі. Таким чином, шлюзи не просто з'єднують мережі, а дозволяють працювати як єдина мережа.

Протоколи роботи в мережі

Окремі ділянки Інтернет є мережами різної архітектури, які зв'язуються між собою за допомогою маршрутизаторів. Дані розбиваються на невеликі порції, звані пакетами. Кожен пакет переміщується мережею незалежно від інших пакетів.

Для подолання несумісності інтерфейсівокремих комп'ютерів виробляють спеціальні стандарти, які називають протоколами комунікації.

Протокол комунікації - це узгоджений набір конкретних правил обміну між різними пристроями передачі. Є протоколи швидкості передачі, форматів даних, контролю помилок та інших.

Мережі в Інтернеті необмежено комутуються (тобто зв'язуються) один з одним, тому що всі комп'ютери, що беруть участь у передачі даних, використовують єдиний протокол комунікації TCP/IP (читається “ті-сі-пі/ай-пі”).

Насправді протокол TCP/IP - це два різних протоколи, що визначають різні аспекти передачі в мережі:

• протокол TCP (Transmission Control Protocol) - протокол управління передачею даних, який використовує автоматичну повторну передачу пакетів, які містять помилки; цей протокол відповідає за розбиття інформації, що передається на пакети і правильне відновлення інформації з пакетів одержувача;
• протокол IP (Internet Protocol) - протокол міжмережевого взаємодії, відповідальний за адресацію і дозволяє пакету шляху до кінцевому пункту призначення проходити кількома мережами.

Схема передачі за протоколом TCP/IP така: протокол ТСР розбиває інформацію на пакети і нумерує все пакеты; далі за допомогою протоколу IP усі пакети передаються одержувачу, де за допомогою протоколу ТСР перевіряється, чи всі пакети отримані; після отримання всіх пакетів протокол ТСР має в своєму розпорядженні їх у потрібному порядку і збирає в єдине ціле.

Вище ми розглянули з вами, що Інтернет складається з великої множини комп'ютерів, одні з них можуть підключатися лише на час, тоді як інші мають постійну мережеву IP-адресу (хост). Відмінність Мережі від всесвітньої мережі в тому, що за точку відліку береться лише той, на якому встановлено спеціальну програму для підтримки сервера WWW. Найчастіше такий комп'ютер називають "сервером".

Як пакет знаходить свого одержувача?

Кожен комп'ютер, підключений до мережі Інтернет, має дві рівноцінні унікальні адреси: цифрову IP-адресу та символічну доменну адресу. Привласнення адрес відбувається за такою схемою: міжнародна організація Мережевий інформаційний центр видає групи адрес власникам локальних мереж, а останні розподіляють конкретні адреси на свій розсуд.

IP-адреса комп'ютера має довжину 4 байти. Зазвичай перший і другий байти визначають адресу мережі, третій байт визначає адресу підмережі, а четвертий адресу комп'ютера в підмережі. Для зручності IP-адресу записують у вигляді чотирьох чисел зі значеннями від 0 до 255 розділених точками, наприклад: 145.37.5.150. Адреса мережі – 145.37; адреса підмережі – 5; адреса комп'ютера в підмережі – 150.

мережа Інтернет

Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ у комунікаційне середовище, необхідно узгодити сигнали внутрішнього інтерфейсу ЕОМ з параметрами сигналів, що передаються каналами зв'язку. При цьому має бути виконане як фізичне узгодження (форма, амплітуда та тривалість сигналу), так і кодове.

Технічні пристрої, що виконують функції сполучення ЕОМ з каналами зв'язку, називаються адантерамиабо мережевими адантерами.Один адаптер забезпечує поєднання з ЕОМ одного каналу зв'язку.

Крім одноканальних адаптерів використовуються багатоканальні пристрої – мультиплексори передачі данихабо просто мультиплексори.

Мультиплексор передачі даних– пристрій сполучення ЕОМ із кількома каналами зв'язку.

Мультиплексори передачі використовувалися у системах телеобробки даних – першому кроці шляху до створення обчислювальних мереж. Надалі у разі мереж зі складною конфігурацією і з великою кількістю абонентських систем для реалізації функцій сполучення стали застосовуватися спеціальні зв'язкові процесори.

Як говорилося раніше, передачі цифрової інформації з каналу зв'язку необхідно потік бітів перетворити на аналогові сигнали, а прийомі інформації з каналу зв'язку в ЕОМ виконати зворотне дію – перетворити аналогові сигнали на потік бітів, які може обробляти ЕОМ. Такі перетворення виконує спеціальний пристрій. модем.

Модем- пристрій, що виконує модуляцію та демодуляцію інформаційних сигналів при передачі їх з ЕОМ у канал зв'язку та при прийомі в ЕОМ з каналу зв'язку.

Найбільш дорогим компонентом обчислювальної мережі є канал зв'язку. Тому при побудові низки обчислювальних мереж намагаються заощадити на каналах зв'язку, комутуючи кілька внутрішніх каналів зв'язку однією зовнішній. Для виконання функцій комутації використовуються спеціальні пристрої концентратори.

Концентратор- пристрій, що комутує кілька каналів зв'язку на один шляхом частотного поділу.

У ЛОМ, де фізичне передавальне середовище є кабель обмеженої довжини, збільшення протяжності мережі використовуються спеціальні пристрої – повторювачі.

Повторювач– пристрій, що забезпечує збереження форми та амплітуди сигналу при передачі його на більшу, ніж передбачено даним типом фізичного середовища, відстань.

Існують локальні та дистанційні повторювачі. Локальніповторювачі дозволяють з'єднувати фрагменти мереж, розташовані на відстані до 50м, а дистанційні- До 2000 м.

Перерахуйте та дайте визначення характеристик комунікаційної мережі (швидкість передачі даних, пропускна здатність каналу зв'язку тощо). Чому пропускна здатність може бути нижчою за швидкість передачі даних? Навіщо використовуються службові біти? Що таке достовірність інформації, що передається?

Для оцінки якості комунікаційної мережі можна використовувати такі характеристики:

§ швидкість передачі даних каналом зв'язку;

§ пропускну здатність каналу зв'язку;

§ достовірність передачі інформації;

§ надійність каналу зв'язку та модемів.

Швидкість передачі данихканалом зв'язку вимірюється кількістю бітів інформації, переданих за одиницю часу – секунду.

Запам'ятайте!Одиниця виміру швидкості передачі - біт за секунду.

Примітка.Часто використовується одиниця виміру швидкості – бод. Бод – кількість змін стану середовища передачі за секунду. Так як кожна зміна стану може відповідати кільком бітам даних, то реальна швидкість у бітах на секунду може перевищувати швидкість у бодах.

Швидкість передачі залежить від типу та якості каналу зв'язку, типу використовуваних модемів і прийнятого способу синхронізації.

Так, для асинхронних модемів і телефонного каналу зв'язку діапазон швидкостей становить 300 - 9600 біт/с, а синхронних - 1200 - 19200 біт/с.

Для користувачів обчислювальних мереж значення мають не абстрактні біти в секунду, а інформація, одиницею вимірювання якої є байти або знаки. Тому зручнішою характеристикою каналу є його пропускна здатність,яка оцінюється кількістю знаків, що передаються каналом за одиницю часу – секунду. При цьому до складу повідомлення включаються всі службові символи. Теоретична пропускна здатність визначається швидкістю передачі. Реальна пропускна здатність залежить від ряду факторів, серед яких і спосіб передачі, і якість каналу зв'язку, умови його експлуатації, і структура повідомлень.

Запам'ятайте!Одиниця виміру пропускної спроможності каналу зв'язку – знак за секунду.

Істотною характеристикою комунікаційної системи будь-якої мережі є достовірністьпереданої інформації. Так як на основі обробки інформації про стан об'єкта управління приймаються рішення про той чи інший перебіг процесу, то від достовірності інформації зрештою може залежати доля об'єкта. Достовірність передачі оцінюють як відношення кількості помилково переданих знаків до загального числа переданих знаків. Необхідний рівень достовірності має забезпечувати як апаратура, і канал зв'язку. Недоцільно використовувати дорогу апаратуру, якщо щодо рівня достовірності канал зв'язку не забезпечує необхідних вимог.

Запам'ятайте!Одиниця виміру достовірності: кількість помилок на знак – помилок/знак.

Для обчислювальних мереж цей показник має лежати не більше 10 -6 –10 -7 помилок/знак, тобто. допускається одна помилка на мільйон переданих знаків або десять мільйонів переданих знаків.

Зрештою, надійністьКомунікаційна система визначається або часткою часу справного стану в загальному часі роботи, або середнім часом безвідмовної роботи. Друга характеристика дозволяє ефективніше оцінити надійність системи.

Запам'ятайте! Одиниця виміру надійності: середній час безвідмовної роботи – година.

Для обчислювальних мереж середній час безвідмовної роботи має бути досить великим і складати щонайменше кілька тисяч годин.

Що таке цифрова (вузькосмугова) передача даних? Що таке широкосмугова (аналогова) передача даних? Які переваги та недоліки кожної? Що таке адаптер? Які є способи передачі цифрової інформації аналоговим каналом? Перерахуйте різні види модуляції та розкажіть про кожен з них (з пояснювальними малюнками та прикладами).

Існує 2 основні технології передачі даних:

широкосмугова передача (аналогова)

вузькосмугова передача (для цифрових сигналів)

Широкополосна передача заснована на використанні хвиль, що постійно змінюються, для перенесення інформації по каналу зв'язку. Їх зазвичай представляють синусоїдальною функцією і тому називають синусоїдальною хвилею.

Вона може бути описана такими параметрами:

частота - є послідовністю переходів, що становлять один цикл (середня точка, верхній екстремум, середня точка, нижній екстремум, середня точка). Кількість таких циклів за одну секунду називається частотою синусоїдальної хвилі. Вимірюється у циклах за секунду або у герцах.

Амплітуда - являє собою відносну відстань між екстремумами хвилі.

фаза окремо взятої синусоїдальної хвилі вимірюється щодо іншої синусоїдальної хвилі (опорної) і виражається як кутовий зсув між цими двома хвилями. Вираз "дві синусоїдальні хвилі зрушені по фазі на 180 градусів" означає, що в один і той же момент одна з хвиль досягає максимального екстремуму, а інша - мінімального.

Вузькосмугова передача:

полярне кодування. Засновано на використанні дискретних станів каналу зв'язку передачі по ньому інформації. Ці дискретні стану зазвичай представлені деякі імпульси (зазвичай, напруги) і звуться прямокутної хвилі. Розроблено безліч схем представлення цифрових сигналів чи цифрового кодування. Цифрова одиниця представлена ​​напругою +12V, а цифровий нуль – напругою -12V.

уніполярне кодування.

біполярне кодування (з поверненням до нуля). Цифрові нулі представлені відсутністю напруги, а цифрові одиниці - 3-вольтовими імпульсами, що знакогенеруються.

Потенційне кодування – інформативним є рівень сигналу у певні моменти часу.

Потокове кодування – інформативним є наявність або відсутність струму в лінії.

У мережах використовується потенційне кодування.

Якщо необхідно передати цифрові дані аналогової лінії передачі, необхідний механізм представлення цифрових даних у формі синусоїдальної хвилі, щоб показати присутність одиниць і нулів.

Якщо виконується маніпулювання амплітудою, це амплітудна модуляція.

Частотою – частотна модуляція.

Фазою – фазова модуляція.

Для передачі даних, особливо телефонними лініями, застосовується змінний струм. Безперервний сигнал на частоті від 1000 до 2000Гц називається синусоїдальною несучою частотою.

Амплітуда, частота, фаза несучої можуть змінюватися (модулюватися) передачі інформації.

При амплітудній модуляції використовуються 2 різні амплітуди сигналу, що відповідають значенням 0 і 1 (рис. Б. Амплітуда або нульова, або ненульова).

При частотній модуляції передачі цифрового сигналу використовується кілька різних частот (рис. У).

При найпростішій фазовій модуляції застосовується зсув фази частоти, що несе, на 180 градусів через певні інтервали часу (рис. Г). Два стану кодуються наявністю чи відсутністю фазового зсуву межі кожного біта.

Пристрій, що приймає послідовний потік бітів, і перетворює його у вихідний сигнал, що модулюється одним або кількома наведеними способів, а також виконує зворотні перетворення називається модемом. Встановлюється між цифровим комп'ютером та аналоговою телефонною лінією. Усі хороші модеми використовують комбіновані методи модуляції сигналів передачі максимальної кількості біт.

Порівняння широкосмугової та вузькосмугової передачі сигналів.

Телефонна лінія – широкосмугова лінія зв'язку.

Лінія T1 – вузькосмуговий канал.

Відповідно і інформація, що передається, може бути і аналоговою і цифровою.

Виділяють 2 типи обладнання:

DTE – термінальне обладнання.

DCE – телекомунікаційне обладнання.

DTE генерує інформацію у формі даних, які можуть бути передані каналом зв'язку. Вона може бути цифровою та аналоговою.

DCE отримує дані від DTE у його форматі та перетворює їх у формат, сумісний з існуючим каналом зв'язку.

Схема кодування:

На малюнку представлена ​​матриця із 4-х елементів. Стовпці визначають природу ліній зв'язку, а рядки - вид інформації, що генерується пристроєм DTE.

I квадрант. Інформація в аналоговій формі має бути передана через широкосмуговий канал (мова, що передається по телефонній лінії (звуковий сигнал (DTE) -> мікрофон (DCE) -> аналоговий сигнал)).

ІІ квадрант. Цифрова інформація має бути передана аналоговим каналом. Схема перетворення: ПК (DTE) -> модем (DCE) -> аналоговий канал.

ІІІ квадрант. Потік аналогової інформації має бути переданий через цифровий канал. Відеоінформація (DTE) -> кодек (DCE) -> цифрова лінія T1.

ІV квадрант. Цифрова інформація має бути передана цифровою лінією. Виконується перетворення схеми кодування сигналу, використовуваного DTE, на схему, використовувану лінією зв'язку.

Наприклад, RS-232 (COM порт) використовує полярну схему кодування сигналів, а канал зв'язку використовує кодування BPRZ, що відрізняється від попереднього. DCE, що здійснює це перетворення, називається модулем обслуговування каналу і даних (CSU/DSU).

Устаткування DCE відіграє у реалізації фізичного рівня. Використовуючи різні типи функцій DCE, будь-яка інформація (аналогова чи цифрова) може бути наведена у форму, сумісну з будь-яким каналом зв'язку (вузькосмуговим або широкосмуговим).

Модуляція (лат. modulatio - мірність, розмірність) - процес зміни одного або кількох параметрів високочастотного коливання, що модулюється за законом інформаційного низькочастотного повідомлення (сигналу). В результаті спектр сигналу, що управляє, переноситься в область високих частот, адже для ефективного мовлення в простір необхідно щоб всі приймально-передавальні пристрої працювали на різних частотах і «не заважали» один одному. Це процес «посадки» інформаційного коливання на апріорно відому несучу. Інформація, що передається, закладена в керуючому сигналі. Роль переносника інформації виконує високочастотне коливання, яке називається несучим. Як несучий можуть бути використані коливання різної форми (прямокутні, трикутні і т. д.), проте найчастіше застосовуються гармонічні коливання. Залежно від цього, який із параметрів коливання змінюється, розрізняють вид модуляції (амплітудна, частотна, фазова та інших.). Модуляція дискретним сигналом називається цифровою модуляцією чи маніпуляцією.

Аналогова модуляція

Амплітудна модуляція (АМ)

Амплітудна модуляція з однією бічною смугою (SSB - односмугова АМ)

Балансна амплітудна модуляція (БАМ) - АМ з придушенням несучої

Квадратурна модуляція (QАМ)

Кутова модуляція

Частотна модуляція (ЧМ)

Лінійна частотна модуляція (ЛЧМ)

Фазова модуляція (ФМ)

Сигнально-кодова модуляція (СКМ), в англомовному варіанті Signal Code Modulation (SCM)

Сигма-дельта модуляція (∑Δ)

Цифрова модуляція

Імпульсна модуляція

Імпульсно-кодова модуляція (ІКМ або PCM - Pulse Code Modulation)

Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ)

Амплітудно-імпульсна модуляція (АІМ)

Частотно-імпульсна модуляція (ЧИМ)

Фазово-імпульсна модуляція (ФІМ