Средство для передачи информации на телевизионные приемники. Средства и способы передачи информации

Передача информации происходит от источника к получателю (приемнику) информации. Источником информации может быть все, что угодно: любой объект или явление живой или неживой природы. Процесс передачи информации протекает в некоторой материальной среде, разделяющей источника и получателя информации, которая называется каналом передачи информации. Информация передается через канал в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков, которые называются сообщением . Получатель информации - это объект, принимающий сообщение, в результате чего происходят определенные изменения его состояния. Все сказанное выше схематически изображено на рисунке.

Передача информации

Человек получает информацию от всего, что его окружает, посредством органов чувств: слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса. Наибольший объем информации человек получает через слух и зрение. На слух воспринимаются звуковые сообщения - акустические сигналы в сплошной среде (чаще всего - в воздухе). Зрение воспринимает световые сигналы, переносящие изображение объектов.

Не всякое сообщение информативно для человека. Например, сообщение на непонятном языке хотя и передается человеку, но не содержит для него информации и не может вызвать адекватных изменений его состояния.

Информационный канал может иметь либо естественную природу (атмосферный воздух, через который переносятся звуковые волны, солнечный свет, отраженный от наблюдаемых объектов), либо быть искусственно созданным. В последнем случае речь идет о технических средствах связи.

Технические системы передачи информации

Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. В 1876 году американец А.Белл изобретает телефон. На основании открытия немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных волн (1886 г.), А.С. Поповым в России в 1895 году и почти одновременно с ним в 1896 году Г.Маркони в Италии, было изобретено радио. Телевидение и Интернет появились в ХХ веке.

Все перечисленные технические способы информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (электрического или электромагнитного) сигнала и подчиняются некоторым общим законам. Исследованием этих законов занимается теория связи , возникшая в 1920-х годах. Математический аппарат теории связи - математическую теорию связи , разработал американский ученый Клод Шеннон.

Клод Элвуд Шеннон (1916–2001), США

Клодом Шенноном была предложена модель процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная схемой.

Техническая система передачи информации

Под кодированием здесь понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. Декодирование - обратное преобразование сигнальной последовательности .

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством - микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов, через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека - приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Современные компьютерные системы передачи информации - компьютерные сети, работают по тому же принципу. Есть процесс кодирования, преобразующий двоичный компьютерный код в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи. Декодирование заключается в обратном преобразовании передаваемого сигнала в компьютерный код. Например, при использовании телефонных линий в компьютерных сетях функции кодирования-декодирования выполняет прибор, который называется модемом.

Пропускная способность канала и скорость передачи информации

Разработчикам технических систем передачи информации приходится решать две взаимосвязанные задачи: как обеспечить наибольшую скорость передачи информации и как уменьшить потери информации при передаче. Клод Шеннон был первым ученым, взявшимся за решение этих задач и создавшим новую для того времени науку - теорию информации .

К.Шеннон определил способ измерения количества информации, передаваемой по каналам связи. Им было введено понятие пропускной способности канала , как максимально возможной скорости передачи информации. Эта скорость измеряется в битах в секунду (а также килобитах в секунду, мегабитах в секунду).

Пропускная способность канала связи зависит от его технической реализации. Например, в компьютерных сетях используются следующие средства связи:

Телефонные линии,

Электрическая кабельная связь,

Оптоволоконная кабельная связь,

Радиосвязь.

Пропускная способность телефонных линий - десятки, сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

Шум, защита от шума

Термином “шум” называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи прежде всего возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. Иногда, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей.

Наличие шума приводит к потере передаваемой информации. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Например, использование экранированного кабеля вместо “голого” провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума, и пр.

Клодом Шенноном была разработана теория кодирования , дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным . За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации при передаче часто применяется следующий прием. Все сообщение разбивается на порции - пакеты . Для каждого пакета вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным пакетом. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого пакета и, если она не совпадает с первоначальной суммой, передача данного пакета повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

Рассматривая передачу информации в пропедевтическом и базовом курсах информатики, прежде всего следует обсудить эту тему с позиции человека как получателя информации. Способность к получению информации из окружающего мира - важнейшее условие существования человека. Органы чувств человека - это информационные каналы человеческого организма, осуществляющее связь человека с внешней средой. По этому признаку информацию делят на зрительную, звуковую, обонятельную, тактильную, вкусовую. Обоснование того факта, что вкус, обоняние и осязание несут человеку информацию, заключается в следующем: мы помним запахи знакомых объектов, вкус знакомой пищи, на ощупь узнаем знакомые предметы. А содержимое нашей памяти - это сохраненная информация.

Следует рассказать ученикам, что в мире животных информационная роль органов чувств отличается от человеческой. Важную информационную функцию для животных выполняет обоняние. Обостренное обоняние служебных собак используется правоохранительными органами для поиска преступников, обнаружения наркотиков и пр. Зрительное и звуковое восприятие животных отличается от человеческого. Например, известно, что летучие мыши слышат ультразвук, а кошки видят в темноте (с точки зрения человека).

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При изучении информатики в старших классах следует познакомить учеников с основными положениями технической теории связи: понятия кодирование, декодирование, скорость передачи информации, пропускная способность канала, шум, защита от шума. Эти вопросы могут быть рассмотрены в рамках темы “Технические средства компьютерных сетей”.

Понятие «коммуникация» является производным о латинского communicatio, что означает «сообщение; передача; общее, разделяемое со всеми; общение». Иначе говоря, коммуникация –это передача того или иного содержания от одного сознания (индивидуального или коллективного) к другому посредством знаков; это связь, в ходе которой осуществляется обмен информацией между системами как в живой, так и неживой природе.

Коммуникации между людьми имеют ряд специфических особенностей :

1. Наличные отношения двух индивидов, каждый из которых является активным субъектом. При этом взаимное их информирование предполагает налаживание совместной деятельности.

Специфика человеческого обмена информацией заключается в особой роли для каждого участника общения той или иной информации, ее значимости.

2. Возможность взаимного влияния партнеров друг на друга посредством системы знаков.

3. Коммуникативное влияние лишь при наличии единой или схожей системы кодификации и декодификации у коммуникатора (человека, направляющего информацию) и реципиента (человека, принимающего ее).

4. Возможность возникновения коммуникативных барьеров (социальных или психологических). В этом случае четко выступает связь, существующая между общением и отношением.

Средства распространения. Распространение информации в обществе проходит через своеобразный «фильтр доверия-недоверия». Подобный фильтр действует так, что истинная информация может оказаться не принятой, а ложная – принятой.

Содержание и тип информации. В процессе коммуникации перед участниками общения стоит задача не только обменяться информацией, но и добиться ее адекватного понимания партнерами. То есть в межличностной коммуникации как особая проблема выделяется интерпретация сообщения, поступающего от коммуникатора к реципиенту. В ходе коммуникации могут возникать барьеры.Коммуникативный барьер – это социальное или психологическое препятствие на пути адекватной передачи информации между партерами по общению.

Модель коммуникативного процесса обычно включает пять элементов: коммуникатор - сообщение (текст) - канал - аудитория (реципиент) - обратная связь. Основная цель информационного обмена в общении – выработка общего смысла, единой точки зрения и согласия по поводу различных ситуаций или проблем. Для него характерен механизмобратной связи . Содержание данного механизма состоит в том, что в межличностной коммуникации процесс обмена информацией как бы удваивается и помимо содержательных аспектов информация, поступающая от реципиента к коммуникатору, содержит сведения о том, как реципиент воспринимает и оценивает поведение коммуникатора.

Сама по себе информация, исходящая от коммуникатора, может быть двух типов: побудительная и констатирующая. Побудительная информация выражается в приказе, совете, просьбе. Она рассчитана на то, чтобы стимулировать какое-то действие.Констатирующая информация выступает в форме сообщения, она имеет место в различных образовательных системах и не предполагает непосредственного изменения поведения, хотя косвенно способствует этому. Вариант сообщения задается коммуникатором, т.е. тем лицом, от которого исходит информация.

Передача любой информации возможна лишь посредством знаков, точнее знаковых систем. Существует несколько знаковых систем, которые используются в коммуникативном процессе. При грубом делении различают вербальную и невербальную коммуникации, использующие различные знаковые системы. Соответственно, выделяют вербальные и невербальные средства общения.

Вербальная коммуникация использует в качестве знаковой системы человеческуюречь , естественный звуковой язык, т.е. систему фонетических знаков, включающую два принципа: лексический и синтаксический.

Речь является самым универсальным средством коммуникации, поскольку при передаче информации при помощи речи менее всего теряется смысл сообщения. При помощи речи осуществляются кодирование и декодирование информации: коммуникатор в процессе говорения кодирует, а реципиент в процессе слушания декодирует эту информацию.

Главное назначение вербальной коммуникации – установление, поддержание, развитие осмысленного информационного контакта.

Виды вербальной коммуникации :

Письменная: определенность источника; постоянство информации; возможность адекватного донесения.

Устная: возможно невербальное подкрепление; можно отредактировать и уточнить. Информация может быть предметной (в зависимости от предмета) и модальной (показывает является ли то, о чем говорится существенным, желательным, необходимым, возможным).

Невербальная коммуникация. Невербальные средства общения нужны для того, чтобы: регулировать течение процесса общения, создавать психологический контакт между партнерами; обогащать значения, передаваемые словами, направлять истолкование словесного текста; выражать эмоции и отражать истолкование ситуации, т.е. их функции: дополнение речи, замещение речи, репрезентация эмоциональных состояний партнеров по коммуникативному процессу.

Виды невербальных средств общения :

1. Визуальные средства общения – это:

кинесика (жестикуляция) – движения рук, ног, головы, туловища;

направление взгляда и визуальный контакт;

выражение глаз;

выражение лица (мимика);

поза (пантомимика), в частности, локализация, смены поз относительно словесного текста;

кожные реакции (покраснение, появление пота);

дистанция (расстояние до собеседника, угол поворота к нему, персональное пространство);

вспомогательные средства общения, в том числе особенности телосложения (половые, возрастные) и средства их преобразования (одежда, косметика, очки, украшения, татуировка, усы, борода, сигарета и т.п.).

2. Акустические (звуковые) средства общения – это:

паралингвистические, т.е. связанные с речью (интонация, громкость, тембр, тон, ритм, высота звука, речевые паузы и их локализация в тексте);

экстралингвистические, т.е. не связанные с речью (смех, плач, кашель, вздохи, скрежет зубов, шмыганье носом и т.п.).

3. Тактильно-кинестезические (связанные с прикосновением) средства общения – это:

физическое воздействие (ведение слепого за руку и др.);

такесика (пожатие руки, хлопанье по плечу).

4. Ольфакторные средства общения – это:

приятные и неприятные запахи окружающей среды;

естественный и искусственный запахи человека и др.

Все невербальные средства имеют значение дополнения к вербальной коммуникации, т.е. сообщают о готовности поддержать коммуникацию или прекратить ее, поощряют партнера к продолжению диалога, наконец, способствуют тому, чтобы обнаружить полнее свое «Я», или, напротив, скрыть его.

Каждый человек постоянно сталкивается с информацией, притом так часто, что смысл самого понятия объяснить может не каждый. Информация - это сведения, которые передаются от одного лица другому при помощи различных средств связи.

Существуют различные способы передачи данных, о которых речь пойдет далее.

Каким образом передается информация

В процессе развития человечества происходит постоянное совершенствование механизмов, при помощи которых передаются сведения. Способы хранения и передачи информации довольно разнообразны, поскольку существует несколько систем, в которых происходит обмен данных.

В системе передачи данных различают 3 направления: это передача от человека к человеку, от человека к компьютеру и от компьютера к компьютеру.

• Первоначально сведения получают при помощи органов чувств - зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Для передачи информации на ближнем расстоянии существует язык, который позволяет сообщить полученные сведения другому человеку. Кроме того, передать что-либо другому человеку можно, написав письмо либо в процессе спектакля, а также при разговоре по телефону. Несмотря на то, что в последнем примере используется средство связи, то есть промежуточное устройство, оно позволяет передать сведения в непосредственном контакте.
• Для передачи данных от человека к компьютеру необходимо введение ее в память устройства. Информация может иметь разный вид, о чем будет идти разговор далее.
• Передача от компьютера к компьютеру происходит посредством промежуточных устройств (флеш-карты, интернета, диска и т. д.).

Обработка информации

После получения необходимых сведений возникает необходимость их хранения и передачи. Способы передачи и обработки информации наглядно представляют этапы развития человечества.

• В начале своего развития обработка данных представляла собой перенесение их на бумагу при помощи чернил, пера, ручки т. д. Однако недостаток такого способа обработки заключался в ненадежности хранения. Если упоминать способы хранения и передачи информации, хранение на бумаге имеет определенный срок, который определяется сроком службы бумаги, а также условиями ее эксплуатации.
• Следующим этапом является механическая информационная технология, при которой используется печатная машинка, телефон, диктофон.
• Далее на смену механической системе обработки сведений пришла электрическая, ведь способы передачи информации постоянно совершенствуются. К таким средствам относят электрические пишущие машинки, портативные диктофоны, копировальные машинки.

Виды информации

Виды и способы передачи информации отличаются в зависимости от ее содержания. Это могут быть текстовые сведения, представляемые в устной и письменной форме, а также символьные, музыкальные и графические. К современным видам данных относят также видеоинформацию.

С каждой из этих форм хранения информации человек имеет дело каждый день.

Средства передачи информации

Средства передачи информации могут быть устными и письменными.

• К устным средствам относят выступления, собрания, презентации, доклады. При использовании этого метода можно рассчитывать на быструю реакцию оппонента. Использование дополнительных невербальных средств в процессе разговора способно усилить эффект от речи. К таким средствам относят мимику, жесты. Однако в то же время информация, получаемая в устном виде, не имеет долгосрочного действия.
• Письменные средства информации - это статьи, отчеты, письма, записки, распечатки и т. д. При этом не приходится рассчитывать на быструю реакцию публики. Однако преимуществом является то, что полученную информацию можно перечитать, усвоив тем самым информацию.

Способы представления информации

Как известно, информация может быть представлена в нескольких формах, что, однако, не меняет ее содержания. Например, дом можно представить как слово или графическое отображение.

Способы представления и передачи информации можно изобразить в виде следующего списка:

• Текстовая информация. Позволяет наиболее полно предоставить информацию, однако может содержать большой объем данных, что способствует плохому ее усвоению.
• Графическое изображение - это график, схема, диаграмма, гистограмма, кластер и т. д. Они позволяют кратко представить информацию, установить логические связи, причинно-следственные отношения. Кроме того, информация в графическом виде позволяет найти решения различных вопросов.
• Презентация является красочным наглядным примером способа представления информации. В ней могут сочетаться как текстовые данные, так и графическое их отображение, то есть различные виды представления информации.

Понятие о коммуникации

Коммуникацией называют систему взаимодействия между несколькими объектами. В обобщенном смысле это и есть передача информации от одного объекта другому. Коммуникации являются залогом успешной деятельности организации.

Способы передачи информации (коммуникации) выполняют следующие функции: организационную, интерактивную, экспрессивную, побудительную, перцептивную.

Организационная функция обеспечивает между сотрудниками систему отношений; интерактивная позволяет формировать настроение окружающих; экспрессивная окрашивает настроение окружающих; побудительная призывает к действию; перцептивная позволяет различным собеседникам понимать друг друга.

Современные способы передачи информации

К наиболее современным способам передачи информации относят следующие.

В интернете содержится огромное количество информации. Это позволяет черпать для себя массу знаний, не утруждаясь изучением книг и других бумажных источников. Однако, помимо этого, он содержит способы и средства передачи информации, аналогичные исторически более давним моделям. Это аналог традиционной почты - электронная почта, или e-mail. Удобство использования этого вида почты заключается в скорости передачи письма, исключении этапности доставки. На сегодняшний день практически каждый имеет электронный адрес, и связь со многими организациями поддерживается именно посредством этого способа передачи информации.

GSM-стандарт цифровой сотовой связи, который широко применяется повсеместно. При этом происходит кодирование устной речи и передача ее через преобразователь другому абоненту. Вся необходимая информация размещается в sim-карте, которая вставляется в мобильное устройство. На сегодняшний день наличие данного средства связи является необходимостью в качестве средства коммуникации.

WAP позволяет просматривать на экране мобильного телефона web-страницы с информацией в любом ее виде: текстовом, числовом, символьном, графическом. Изображение на экране может быть адаптировано под экран мобильного телефона либо иметь вид, аналогичный компьютерному изображению.

Способы передачи информации современного типа включают также GPRS, который позволяет осуществлять пакетную передачу данных на мобильное устройство. Благодаря этому средству связи возможно беспрерывное использование пакетными данными одновременно большим количеством человек одновременно. Среди свойств GPRS можно назвать высокую скорость передачи данных, оплату только за переданную информацию, большие возможности использования, параметры совместимости с другими сетями.

Интернет посредством использования модема позволяет получить высокую скорость передачи информации при низкой стоимости такого доступа. Большое количество интернет-провайдеров создает высокий уровень конкуренции между ними.

Спутниковая связь позволяет получить доступ в интернет посредством спутника. Преимуществом такого способа является низкая стоимость, высокая скорость передачи данных, однако среди недостатков есть ощутимый - это зависимость сигнала от погодных условий.

Возможности использования средств передачи информации

По мере появления новых средств передачи информации возникают возможности нетрадиционного использования различных устройств. Например, возможность видеоконференции и видеозвонка вызвала идею использовать оптические устройства в медицине. Таким образом происходит получение информации о патологическом органе при непосредственном наблюдении во время операции. При использовании такого способа получения информации нет необходимости делать большой разрез, проведение операции возможно при минимальном повреждении кожи.

Виды связи общего назначения

К видам связи традиционного назначенияотносятся: почтовая

(буквенно-цифровая и графическая информация), телефонная (передача речи), телеграфная (буквенно-цифровые сообщения), факсимильная (буквенно-цифровая и графическая информация), радио, радиорелейная и спутниковая связь (буквенно-цифровая и графическая информация). Они делятся на:проводные (телефонные, телеграфные и т.п.) ибеспроводные , в которых, в свою очередь выделяют: радио (всенаправленные, узконаправленные, сотовые и иные радио системы), радиорелейные и космические (спутниковые) устройства, системы и комплексы. При этом, например, передачу речи можно организовать по аналоговым и цифровым, проводным и беспроводным, телефонным и любым радио каналам связи.

Средства связи предоставляют возможность организации названных видов связи с использованием телефонных, факсимильных, телеграфных аппаратов, компьютеров с модемами и др. Пользователь обычно не знает, какие виды связи были задействованы при организации сеанса связи, в котором он участвовал. В ряде случаев системы и средства связи называютсредствами коммуникации , поскольку термин «коммуникация» (англ. «communication») в переводе означает средство связи.

Существуют различные классификации средств связи. Так по одной из них к средствам коммуникации относят средства и системы:

● стационарной и мобильной телефонной связи;

● телеграфной связи;

● факсимильной передачи информации и модемной связи;

● кабельной и радиосвязи, включая оптико-волоконную и спутниковую связь.

Следует отметить, что эта классификация не даёт чёткого представления о рассматриваемой области, так как объединяет в одной позиции и средства, и системы связи, а также проводную (кабельную) и беспроводную (радио и спутниковую) связь.

Будем придерживаться определения, данного в теме 3: средства связи – технические системы передачи данных (СПД) и информации на расстояние, образующие канал связи и оконечные устройства приёма/передачи.

Современные средства связи предоставляют пользователям десятки и сотни различных сервисных услуг, например: выяснение времени и погоды в любой точке планеты, уточнение расписания

движения различных видов транспорта и местоположения субъекта или объекта (средства навигации), возможность автоматического заказа билетов и номеров в гостиницах, автоматическое переключение вызова на другой телефонный аппарат или пейджер, циркулярную рассылку информации нескольким абонентам одновременно, ведение разговора сразу с несколькими абонентами, вызов абонентов с помощью долговременной памяти их номеров, автоматическое определение и запоминание номера вызывающего абонента, использование автоответчика с записью передаваемых сообщений, дистанционное управление телефоном, подключение к компьютеру и другие сервисы.

По видам передаваемых сигналов средства связи делятся на аналоговые и цифровые или дискретные.

К аналоговым относятся непрерывные сигналы, как правило, плавно меняющие амплитуду своих значений в течение сеанса передачи информации, например, речь в телефонном канале.

При передаче любых сведений по сетям передачи данных их приходится преобразовывать в цифровую форму. Например, по телеграфу передаются закодированные последовательности импульсов. То же происходит при передаче машиночитаемой информации с ЭВМ по любым телекоммуникациям. Такие сигналы называются дискретными (цифровыми ). Для передачи машиночитаемой информации в качестве кода используют 8-ми разрядный двоичный код.

Каналы связи

Д ля передачи данных образуют среду их распространения – совокупность линий или каналов передачи данных и приёмопередающего оборудования. Линии или каналы связи являются общим, связующим звеном любой системы передачи данных и с точки зрения организации связи делятся на лини и каналы.Линия связи – это физические провода или кабели, соединяющие пункты (узлы) связи между собой, а абонентов – с ближайшими узлами.

Каналы связи образуется различным образом.

Они могут быть как физическими проводными каналами –

образуемыми кабелями связи, так и волновыми каналами – формируемыми для организации в какой-либо среде (например, эфире) различных видов радиосвязи с помощью антенн и выделенной полосы частот. При этом электрические и оптические каналы связи (образуемые соответствующими сигналами) подразделяются на:проводные ибеспроводные (радио-, инфракрасные и другие) каналы. Таким образом, оптический, как и электрический сигнал может распространяться, по проводам, в эфире и других средах.

В телефонной сети после набора номера, канал образуется на время соединения, например, двух абонентов и проведения между ними сеанса голосовой связи. В проводных системах передачи данных канал

формируется путём применения оборудования уплотнения, позволяющего одновременно продолжительно или кратковременно передавать по линии связи данные большого (тысяч) количества источников. Такие линии состоят из одной или нескольких пар проводов (кабелей) и обеспечивают передачу данных на различные расстояния. Термин «канал » в радиосвязи означает среду передачи данных, организованную для одного или нескольких, одновременно проводимых сеансов связи. Во втором случае, например, может использоваться частотное разделение каналов.

Также, как и средства связи, линии или каналы связи делятся на: аналоговые, цифровые, а также аналогово-цифровые.

Цифровые коммуникации (каналы связи) надёжнее, чем аналоговые. Они обеспечивают высокое качество передачи информации, позволяют внедрять механизмы, гарантирующие целостность каналов, защиту данных и применение других сервисов. Для передачи аналоговой информации по цифровому каналу, она преобразуется в цифровую форму.

В конце 1980-х годов появиласьцифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Serviced Digital Network –ISDN ). Предполагается, что она станет глобальной цифровой магистралью, соединяющей офисные и домашние компьютеры, обеспечивая им высокоскоростную передачу данных (до 2 Мбит/с и более). Стандартными четырёхпроводными абонентскими устройствами ISDN могут быть: телефон, факсимильный аппарат, устройства передачи данных, оборудование телеконференций и другие. Конкуренцию им могут составить современные технологии, применяемые в сетях кабельного телевидения.

По пропускной способности каналы связи делятся на:

● низкоскоростные (телеграфные, скорость передачи информации от 50 до 200 бод/с). Напомним, что 1 бод = 1 бит/сек,

● среднескоростные (аналоговые телефонные, от 300–9600 до 56000 бит/с для ЭВМ),

● высокоскоростные или широкополосные(скорость передачи информации свыше 56000 бит/с). Так как, 1 байт равен 8 битам, можно легко осуществить пересчёт, например, 56000 бит/с = 7 Кб/с.

В зависимости от возможностей организации направлений передачи информации каналы связи делятся на:

♦ симплексные , позволяющие осуществлять передачу информации только в одном направлении;

♦ полудуплексные , обеспечивающие попеременную передачу информации в прямом и обратном направлениях;

♦ дуплексные или полнодуплексные, допускающие передачу информации одновременно в прямом и обратном направлениях.

Проводные каналы связи представляют группу параллельных или

скрученных (витая пара) медных проводов, коаксиальные кабели и волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). В проводных каналах используют следующие виды кабелей:

1. Витая пара (скорость передачи данных – 1 Мбит/сек).

2. Коаксиальный кабель (типа TV, тонкий и толстый) – скорость передачи данных – 15 Мбит/сек.

3. Оптоволоконный кабель (скорость передачи данных – 400 Мбит/сек).

1. Витая пара (англ. «twisted pair») – изолированные проводники, попарно свитые между собой для уменьшения наводок между проводниками и парами. Выделяют пять категорий витых пар. Первая и вторая категории используются при низкоскоростной передаче данных, причём первая – стандартный телефонный абонентский провод. Третью, четвёртую и пятую категории применяют при скоростях передачи до 16, 25 и 155 Мбит/с соответственно, причём третья (Token Ring) и четвёртая (Ethernet) для частоты до 10 МГц, а пятая – до 100 МГц. Наибольшее распространение получила третья категория. Ориентируясь на перспективные решения, связанные с потребностью увеличивать пропускную способность сети, следует использовать оборудование пятой категории, обеспечивающее передачу данных по обычным телефонным линиям и ЛВС со скоростью до 1 Мбит/с.

Такие провода содержат две или четыре пары и могут иметь экран из алюминиевой фольги. В последнем случае они называются – экранированная витая пара (англ. «shielded twisted pair», STP).

Неэкранированный провода называют UTP (англ. «unshielded twisted pair»).

2. Коаксиальный кабель

– (Рис. 14-1) медный проводник (или алюминиевый провод, покрытый медью) внутри цилиндрической экранирующей защитной оболочки, свитой из тонких

Рис. 14-1. Виды коаксиальных кабелеймедных проводников,

изолированной от проводника диэлектриком (заполняющим пространство между ними). От стандартного телевизионного кабеля он отличается волновым сопротивлением. У первого 75 Ом, а у второго – 50 Ом. По такому кабелю скорость передачи данных достигает 300 Мбит/с. Различают тонкий (Ø 0,2 дюйма/5 мм) и толстый (Ø 0,4 дюйма/10 мм) коаксиальный кабель. В ЛВС обычно применяют тонкий кабель, так как его легче прокладывать и монтировать. Значительная стоимость и сложность прокладки ограничивают его использование в сетях передачи данных.

Сети кабельного телевидения (CATV) строились с использованием коаксиального кабеля, аналоговый сигнал по которому передавался на расстояние до нескольких десятков км. Типичная сеть кабельного TV имеет древовидную структуру, где головной узел получает сигналы со спутника связи или по ВОЛС. Ныне появляются такие сети, в которых используются коаксиальный и волоконнооптический кабель, позволяющий обслуживать большие территории и передавать бóльшие объёмы информации, обеспечивая высокое качество сигналов даже без применения повторителей. Такие сети называются

гибридными (HFC).

При симметричной архитектуре прямой и обратный сигналы передаются по одному кабелю в различных диапазонах частот с разными скоростями (обратный медленнее).

В любом случае скорость загрузки данных в таких сетях многократно выше (до 1000 раз), чем в стандартных телефонных линиях. Данные, загружаемые по телефонной линии в течение 20 мин., могут быть загружены в кабельной сети за 1–2 с.

В организациях с собственными кабельными сетями предпочтительнее использовать симметричные схемы, так как в этом случае скорость прямой и обратной передачи одинакова и составляет примерно 10 Мбит/с. Ныне выпускаются модемы, способные передавать информацию со скоростью до 30 Мбит/с и более.

Количество проводов, используемых для домашних ПК и электроники, постоянно растёт. По оценке специалистов в 150-метровой квартире прокладывается до 3 км различных кабелей. В 1990-е годы решить эту проблему предложила британская компания United Utilities, разработав технологиюDigital Power Line (DPL). Она предложила использовать обычныесиловые электрические сети в качестве сетей или среды высокоскоростной передаче данных, осуществив передачу голоса и пакетов данных по простым электрическим сетям напряжением

Наибольших успехов в данной области добилась израильская компания Main.net, разработавшая технологию Powerline Communications (PLC), обеспечивающую передачу данных и голоса (VoIP) со скоростью от 2 до 10 Мбит/с. При этом высокоскоростной поток данных разбивался на несколько низкоскоростных, передававшихся на отдельных поднесущих частотах с последующим их объединением в один сигнал (частотное разделение сигнала).

PLC-технология подходит для низкоскоростной передачи данных (домашняя автоматика, бытовые устройства и т.п.), доступа в Интернет со скоростью менее 1 Мбит/с, для приложений, требующих высокоскоростного соединения (видео по запросу, видеоконференцсвязи и т.п.). При этом питающие здание электрические кабели служат «последней милей», а электропроводка внутри здания – «последним дюймом» для передачи данных.

При небольшом расстоянии между промежуточной приемопередающей точкой (трансформаторной подстанцией) и зданием скорость передачи доходи до 4,5 Мбит/с. PLC-технология может использоваться при создании локальной сети в небольшом офисе или жилом доме, так как минимальная скорость передачи позволяет покрывать расстояние до 200–300 м. Такая технология обеспечивает реализацию услуг дистанционного мониторинга, охраны жилища, управления его режимами, ресурсами и т.п., составляющих концепцию интеллектуального дома. Ожидается, что с её помощью станет возможным организовать прямой доступ в Интернет .

(Рис. 14-2). Передача информации осуществляется преобразованием электрических сигналов в световые с помощью, например, светодиода. Кодирование информации производится изменением интенсивности светового потока. При передаче информации отражённый от стенок волокна луч приходит на приёмный конец с минимальным затуханием. Такой кабель обеспечивает полную защиту от воздействия внешних электромагнитных полей и высокую скорость передачи данных (до 1000 Мбит/с). Он позволяет одновременно организовать работу нескольких сотен тысяч телефонных, нескольких тысяч видеотелефонных и около тысячи телевизионных каналов. Волоконно-оптические кабели сложны для несанкционированного подключения, пожаробезопасны, но достаточно дороги и требуют устройств преобразования световых сигналов в электрические (лазеры) и наоборот. Такие кабели используются, как правило, при прокладке магистральных линий связи (ВОЛС). Уникальные свойства кабеля позволяют использовать его для организации сетей Интернет.

Каналы связи бывают коммутируемые (создаются лишь на время проведения сеанса передачи информации, например, телефонные) инекоммутируемые (выделяются абоненту на продолжительный период времени и не зависят от времени передачи данных – выделенные).

Беспроводные каналы связи

Выделяют три основных типа беспроводных сетей :

1) радиосети свободного радиочастотного диапазона (сигнал передаётся сразу по нескольким частотам);

2) микроволновые (дальняя и спутниковая связь),

3) инфракрасные (лазерные, передаваемые когерентными пучками света). Последние являются высокопроизводительными (высокоскоростными) системами. Их широкое применение порой ограничивается из-за невысокой устойчивости к таким природным явлениям как дождь и туман. Предел дальности такой связи равен 5 км, устойчивой связи – 1–1,5 км.

По способу организации используются системы одночастотной, двухчастотной и многочастотной радиосвязи. Обычно одночастотная связь применяется в режиме радиальной радиосвязи, то есть предоставляет возможность всем абонентам сети слышать вызывающего абонента и отвечать ему (симплексный режим ). Для организации прямой связи между двумя удалёнными абонентами используется также одноканальная двухчастотная (полудуплексная ) радиосвязь –двухчастотный симплекс , то есть на одной частоте осуществляется передача, а на другой – приём сообщений. Многоканальные системы полудуплексной радиосвязи формируются на основе транковых и радиорелейных систем.

Транкинговая (англ. «trunking») илитранковая (англ. «trunked»)

связь – (ствол, канал связи) означает соединительную линию, организуемую между двумя станциями или узлами сети и предназначенную для организации передачи информации группы пользователей в одном радиостволе (до 50 и более абонентов) с радиусом действия от 20 до 35, 70 и 100 км. Это профессиональная мобильная радиосвязь (ПМР) с автоматическим распределением ограниченного количества свободных каналов среди большого числа подвижных абонентов, позволяющая эффективно использовать частотные каналы, существенно повышая пропускную способность системы.

Радиорелейная связь образуется путём строительства протяжённых линий с приёмо-передающими станциями и антеннами. Она обеспечивает узкополосную высокочастотную передачу данных на расстоянии между ближайшими антеннами в пределах прямой видимости (примерно 50 км). Скорость передачи данных в такой сети достигает 155 Мбит/с.

Рассмотрим особенности видов связи.

Телеграфная связь является одним из старейших видов связи. Она изобретена в России в 1832 году П.Л. Шиллингом. Она считается исключительно надёжной, но характеризуется низкой скоростью передачи и не предназначена для широкого, особенно частного, использования.

Телефонная связь – самый распространённый вид оперативноуправленческой связи. Официально она появилась 14 февраля 1876 года, когда А. Белл (Александр Грейам, 1847–1922, США) зарегистрировал изобретение первого телефонного аппарата. Спустя два часа другой изобретатель Иоайш Грей подал заявку на аналогичный аппарат. Первая телефонная станция появилась также в США (Нью-Хейвен) в 1878 году.

Принцип телефонной связи заключается в следующем. Телефонный микрофон, в который говорит абонент, преобразует колебания звука в аналоговый электрический сигнал. Сигнал передаётся по линиям связи на телефонный аппарат абонента, принимающего голосовую информацию, с помощью индуктивных катушек и мембраны,

расположенных в телефонной трубке. Этот сигнал преобразуется в колебания звука. Диапазон передаваемых частот по отечественным телефонным каналам – 300 Гц–3,4 кГц.

Телефонная связь представляет разветвлённую структуру, объединяющую аппараты абонентов с ближайшими автоматическими телефонными станциями (АТС), которые соединяются между собой в единую телефонную сеть . Любой аппарат абонента соединяетсяабонентской линией с ближайшей АТС, удаленной от него на расстояние до 10 км. На телефонной станции производится подключение телефонных каналов абонентских и соединительных линий (между АТС) на время телефонных переговоров и их разъединение по окончании переговоров.

Широкое применение в организациях находят офисные телефонные системы (УАТС, ОАТС, ЭУАТС и др.).

Сотовая радиотелефонная связь (сотовая подвижная связь,

СПС) появилась в конце 1970-х годов. Её также называютмобильной . Промышленно системы СПС начинают эксплуатироваться в США с 1983 года, а в России – с 1993 года. В 1998 году Япония первой в мире обеспечила доступ мобильных телефонов в Интернет.

Принцип организации СПС заключается в создании сети равноудалённых антенн с собственным радиооборудованием, каждая из которых обеспечивает вокруг себя зону устойчивой радиосвязи (англ. «cell» – сота). Каждая сота работает в диапазоне частот, отличном от соседних сот. В каждой соте действует своя базовая станция (Base Transceiver Station, BTS), контроллер (Base Station Controller) которой следит за качеством приёма сигналов мобильных аппаратов. Когда качество сигнала аппарата пользователя с этой станцией становится хуже, чем с соседней – эта базовая станция переключает аппарат пользователя на работу с лучшей соседней базовой станцией.

При этом сотовый телефон автоматически связывается с тем передатчиком, в зону обслуживания которого он перешёл, и разговор абонента продолжается при его любом перемещении в зоне действия

Расстояние между антеннами зависит от мощности, частоты их приёмо-передающего оборудования и топологии местности. Чем выше полоса частот работы системы, тем меньше радиус действия антенн, а значит, и расстояние между ними, то есть размер соты. Но в этом случае улучшается проникающая способность сигнала сквозь различные препятствия (окна, двери и стены), а также можно уменьшить размеры индивидуальных аппаратов и увеличить число абонентских радиоканалов.

Мобильные телефоны используют следующие стандарты:

GSM (Global System for Mobile Communications– глобальная система для мобильной связи), рассчитан на работу с частотами 900/1800 МГц. Обеспечивающий скорость обмена данными до 270

Кбит/с, GPRS – до 115,2 Кбит/с. GSM получил наибольшее распространение в нашей стране;

CDMA (Code Division Multiple Access) в России появился позже

GSM и работает на частоте 450 МГц. Специалисты утверждают, что стандарт CDMA-450 обеспечивает более качественную, чем GSM/GPRS голосовую связь. Предполагается, что он составит конкуренцию стандарту GSM/GPRS и даже может его заменить;

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) с полосой частот 1885–2025 и 2110–2200 МГц и скоростью от 144 Кбит/с. В отношение этого стандарта высказывается более категоричное мнение, что он должен заменить стандарты GSM и GPRS.

Одной из современных услуг, предоставляемых операторами сотовой связи, является SMS (Short Message Service) – служба коротких сообщений. Эта услуга, позволяет осуществлять между сотовыми телефонами обмен короткими буквенно-цифровыми сообщениями.

Способом обмена данными в беспроводных системах на радиочастоте около 2,4 ГГц и расстоянии до 100 м является Bluetooth. Его использование позволяет связывать различные электроприборы, например, для получения удалённого беспроводного доступа к Интернету и мобильному телефону, а также к компьютеру. Технология Bluetooth позволяет соединяться с Интернетом со скоростью до 1 Мбит/с.

Спутниковая связь образуется между специальными наземными станциями спутниковой связи и спутником с антеннами и приёмопередающим оборудованием. Она позволяет охватывать территории со слабо развитой инфраструктурой связи, расширить сферу и набор услуг, в т.ч.

мультимедийных, радионавигационных и др. Принцип работы систем спутниковой связи (ССС) заключается в том, что от абонента сигнал поступает (в т.ч. по радиоканалу), как правило, на ближайшую наземную станцию, которая переадресовывает его на станцию спутниковой связи. Оттуда этот сигнал с помощью мощной антенны отправляется на спутник. К абоненту сигнал поступает аналогично, в обратном порядке.

Спутники располагаются на одной из трёх орбит (Рис. 14-3). Спутник, расположенный на геостационарной орбите (Geostationary Earth Orbit, GEO),

находится на высоте 36 тыс. км и является неподвижным для наблюдателя.

Он способен охватывать значительные области (территории) планеты.

Средние орбиты (Mean Earth Orbit, MEO) обитания спутников характеризуются высотой 5–15 тыс. км.

На низких орбитах (Low Earth Orbit, LEO) высота размещения спутников не превышает 1,5 тыс. км. В этом случае они охватывают небольшие, локальные территории.

Станции спутниковой связи (ССС) делятся на: стационарные, переносные(перевозимые) и портативные.

Они обеспечивают:

1) телевидение и радиовещание для коллективных и индивидуальных пользователей;

2) национальные и цифровые телефонные сети связи;

3) поддержку системы коммерческой связи SMS (Satellite Multiservices System) для высокоскоростной передачи данных, проведения видеоконференций и межкомпьютерного обмена информацией;

4) предоставление связи наземным подвижным объектам и др.

Персональная спутниковая радиосвязь или спутниковая индивидуальная связьориентирована на использовании систем персональной спутниковой связи (СПСС). Портативные станции спутниковой связи вместе с антенной умещаются в кейсе и имеют массу до 8,5 кг.

Современные средства связи всё больше ориентируются на обеспечение передачи различных видов данных. Для этого создаются сети передачи данных, использующие специальные каналы связи и методы передачи данных, предоставляющие пользователям различные виды передачи данных.

Передача данных в сетях

Для передачи данных обычно создаются специальные сети. При их отсутствии или невозможности воспользоваться ими, передаче данных осуществляют по неприспособленным для этого каналам связи, например, низкочастотным и низкоскоростным линиям и каналам телефонной связи.

В сетях передачи данных используются специальные программнотехнические средства, обеспечивающие соединение сетей между собой и с абонентами, а также высокоскоростную, надёжную и, как правило, защищённую передачу различной информации. При этом средства передачи данных организуют распространение в сети только цифровой информации.

Они обеспечивают передачу и приём кодированной информации и в совокупности с используемым для этого каналом связи образуют

систему передачи данных (СПД).

Первые такие системы предназначались для обмена данными по низкоскоростным телефонным и телеграфным каналам связи. Информация в системе телеграфной связи передаётся с помощью двоичных сигналов постоянного тока, принимающих одно из двух возможных значений. Скорость передачи телеграфных сигналов измеряется в Бодах – эта единица впервые введена в 1927 году.

По режиму обмена данными устройства передачи данными (УПД) делятся на симплексные, полудуплексные и дуплексные.

По скорости передачи УПД выделяют:

● низкоскоростные (до 200 Бод);

● среднескоростные (до 4800 Бод);

● высокоскоростные (свыше 4800 Бод).

Современные УПД состоят из устройств преобразования сигналов, защиты от ошибок и других вспомогательных систем. Устройства преобразования сигналов изменяют подаваемые на их вход сигналы в вид, пригодный для их передачи по каналам связи и приёма данных, поступающих из каналов связи. Основным устройством, обеспечивающим приём-передачу машиночитаемых данных по сетям связи, является модем.

Способы передачи данных в сетях

Передача данных в сетях связана с видом систем связи и оборудования, типом используемых каналов и способом их коммутации. Коммутация данных осуществляется в системах коммутации каналов. При этом канал передачи данных используется попеременно для обмена информацией между разными пунктами информационной сети.

По способу коммутации выделяют четыре вида передачи данных в сетях:

1. По выделенным каналам связи . В этом случае прокладывается канал связи между абонентами. Выделенные каналы связи позволяют построить сеть наиболее простую по управлению и наиболее дорогую по затратам. Достоинством этого вида связи является передача сигналов в режиме реального времени. Однако коэффициент полезного действия этого режима низок и обычно не превышает 3–6%. Обеспечить занятость такого канала можно, если организовать доступ к нему других пользователей, что не всегда возможно. Выделенные каналы использую

в системах военного назначения, а также в некоторых отраслях, например, в системе Министерства путей сообщения. С развитием спутниковых каналов связи появляется возможность организации выделенных каналов путём их аренды.

2. Коммутация каналов – принцип, используемый в телефонных сетях. Заключается в монопольном использовании канала в течение

одновременного соединения между собой двух и более станций. При большом числе пунктов коммутации процесс установления соединений может оказаться сложным и длительным. Достаточно одному тракту в сети оказаться занятым и приходиться повторно осуществлять набор номера вызываемого абонента. После того как соединение состоялось, идёт передача данных.

КПД этого режима примерно 10%. Повышение эффективности достигается использованием в других соединениях отдельных частей маршрута после их освобождения. Здесь возможен режим реального времени, но перегрузка в сети может препятствовать соединению. Достоинство: можно использовать телефонную сеть.

3. Коммутация сообщений предполагает установление соединения

с ближайшим узлом и передачу ему всего сообщения целиком. Дальнейший путь к получателю складывается из аналогичной передачи сообщения на других физических участках, в совокупности образующих не фиксированный, а виртуальный канал.

При этом снижается основной недостаток предыдущего метода, но передача идёт не в режиме реального времени, а по мере освобождения

и готовности промежуточных пунктов (узлов) к приёму данных. Время передачи может быть достаточно длинным, но загружаемость каналов связи более полной. КПД – 30%.

4. Коммутации пакетов – способ передачи данных, позволяющий довести КПД до 50%, так как режим передачи данных является более гибким. Организованный как метод коммутации сообщений, он позволяет делить сообщение на пакеты и передавать их по одному пути или одновременно по нескольким направлениям параллельно. Однако при этом возможно перемешивание сообщений в пакете, что требует дополнительных сортировок при восстановлении получаемого пакета. Кроме того, этот метод допускает мультиплексирование за счёт передачи на отдельных участках сообщений из разных исходных пакетов в один промежуточный пакет.

Технические средства передачи информации в сетях

Сетевые технические средства определяются как блоки илиустройства взаимодействия – функциональные блоки или устройства, обеспечивающие взаимодействие нескольких информационных сетей или подсетей. К ним относятся:

1) серверы доступа;

2) сетевые адаптеры, повторители, коммутаторы, концентраторы, мультиплексоры, мосты, маршрутизаторы, шлюзы и модемы, согласующие работу компьютеров с каналами передачи данных.

Кроме того, технические средства передачи информации включают каналы передачи данных.

Для высокоскоростной передачи информации предпочтительно создавать и использовать специальные каналы передачи данных. Это весьма дорогое мероприятие и обычно с такой целью используют существующие каналы передачи информации, которые, как правило, не обладают необходимыми характеристиками. Проблема решается на аппаратно-программном уровне с помощью высокоскоростного и высоконадёжного оборудования, подключаемого к этим каналам, и специального программного обеспечения.

Сетевой адаптер. Стандартные сетевые адаптеры работают со скоростью 10 Мб/с. В больших сетях с интенсивным обменом файлами, в том числе графическими и аудиовизуальными, печатью на сетевом принтере и другое, такой скорости недостаточно. В этом случае используют оборудование, позволяющее поддерживать скорость обмена данными до 100 Мб/с. Такие сетевые адаптеры и концентраторы дороже, но они позволяют легко модернизировать и наращивать сеть, что, несомненно, окупается. Известно, что просто замена оборудования всегда дороже его модернизации.

Повторитель (англ. «Repeater») служит для регенерации электрических сигналов, передаваемых между двумя сегментами ЛВС, если она не может работать на одном сегменте кабеля или ограничений на расстояние, число узлов.

Концентратор (англ. «Hub») – устройство, позволяющее соединить компьютеры (РС или Клиенты) с сервером или несколько ЛВС в интерсеть для организации иерархических структур и разветвления сети. Бывают пассивными и активными. К одному концентратору можно подключить от двух, четырёх до нескольких десятков компьютеров.

Мост (англ. «Bridge») служит для соединения разных подсетей, имеющих, в том числе, неодинаковые канальные протоколы.

Шлюз (англ. «Gateway») – межсетевой преобразователь, служит для соединения информационных сетей различной архитектуры с неодинаковыми сетевыми протоколами.

Как правило, в сетях приём и передача информации между несколькими абонентами организуются с помощью специальных устройств разделения и уплотнения канала. Абоненты обычно не знают об этом, так как качество связи не ухудшается, а сигналы в таком канале одних абонентов не влияют и не мешают другим. Такое разделение канала называется мультиплексированием , а устройства разделения и уплотнения канала –мультиплексорами. Мультиплексирование бываетвременное , при этом передача информации различных абонентов в одном канале происходит по очереди в отдельные отрезки времени, ичастотное , то есть каждая линия, образуемая в данном канале, занимает свой частотный диапазон в рамках общего диапазона канала.

Очевидно, что оперативность передачи данных зависит и от возможности выбирать оптимальные маршруты доставки данных.

Прокладка маршрутов в сети связи при передаче данных вызывает значительные трудности. Выбор оптимального маршрута является сложной научной и практической задачей и осуществляется специальными устройствами – маршрутизаторами (англ. «Router»). Основная их характеристика – обеспечивать минимальное время передачи данных (пакетов) при минимальной стоимости передачи. Кроме того, они выполняют следующие функции: «моста» между ЛВС и Интернетом: соединения (объединения) локальных сетей (маршрутизации): защиты ЛВС от несанкционированного доступа (Firewall). Маршрутизатор может представлять программное, техническое и программно-техническое средство. Он является полноценным ресурсом Интернета, имеет свой IP-адрес и, как правило, предназначен для работы к корпоративных и территориальных сетях.

Под маршрутизатор выделяется специальный ПК. Между собой маршрутизаторы разных сетей обычно соединяют оптоволоконными линиями связи. Каждый маршрутизатор постоянно сообщает своему окружению о «подведомственной» ему территории, остальные отслеживают эти данные, в т.ч. возникающие изменения.

В небольших сетях на одном из ПК устанавливают программу для маршрутизации. В качестве универсального маршрутизатора можно привести пример устройства U.S.Robotics USR8000, представляющего четырёхпортовый концентратор сетей 10/100 Ethernet, принт-сервер, сервер настройки DHCP, маршрутизатор и брандмауэр. DHCP-сервер. при установленном протоколе TCP/IP и включенной опции «Получить IP-адрес автоматически», позволяет при следующем включении присвоить уникальный IP-адрес новому узлу. Благодаря встроенному брандмауэру маршрутизатор за одним IP-адресом скрывает от внешней среды всю внутреннюю сеть.

Модемы и факс-модемы

Модем – устройство преобразования цифровых данных ЭВМ для передачи их по линиям связи. Он необходим для связи удалённых компьютеров между собой с целью обеспечения доступа к хранящейся на них или других удаленных ПК информации.

Принцип работы модемов и протоколы работы модемов в сети рассматриваются в теме 15.

Дословный перевод названия устройства означает «модулятор– демодулятор». Данное устройство содержит элементы прямого и обратного преобразования сигналов машиночитаемых кодов компьютера в сигналы, передаваемые по линиям связи, так как телефонные сети позволяют передавать аналоговые сигналы, в то время как вычислительная техника работает с цифровыми сигналами.

Модуляция – изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями

передаваемых данных (модулирующего сигнала). Модуляция означает перенос низкочастотного сигнала в высокочастотный спектр с помощью несущей – высокочастотного сигнала (волны), то есть преобразование сигнала в вид, необходимый для передачи по линиям связи на различные расстояния. Потребность в использовании такого метода связана с тем, что высокочастотная электромагнитная волна гораздо лучше распространяется в пространстве, чем низкочастотная. Демодуляция – обратное преобразование модулированного в модулирующий сигнал.

В модемах используются амплитудная ,частотная (FSK – Frequency Shit Keying),фазовая (PSK – Phase Shift Keying) и квадратурно-амплитудная (QAM – Quadrature Amplitude Modulation)

модуляция. Кроме того, модем осуществляет автоматический набор телефонного номера и контроль за безискажёнными приёмом и передачей информации.

Амплитуда – состояние сигнала, представляющее его громкость (размах передаваемой волны). Передача информации с использованиемамплитудной модуляции используется редко из-за подверженности такого сигнала воздействию шумов, приводящей к искажению передаваемых данных.

Фазовая модуляция – метод кодирования цифровых данных путём изменения фазы, сдвиг которой образуется в случае задержки передачи сигнала. Он используется для представления «нуля» и «единицы». Метод наиболее часто применяется в модемах в сочетании с другими методами модуляции.

Частотная модуляция – изменение частоты передачи несущей волны. Разная частота несущей означает передачу «нуля» или «единицы». Метод использовался ещё при передаче кодов Морзе, осуществляющейся замыканием телеграфного ключа.

Модемы обычно обеспечивают связь компьютеров между собой по любым каналам связи. То есть они организуют передачу данных с помощью встроенных в них устройств преобразования кодов, служащих для быстрой и помехозащищённой передачи информации. Одной из важнейших характеристик модема является его способность обеспечивать надёжную связь даже на линиях плохого качества (чувствительность, регулировка связи и уровня выходного сигнала). Первый и третий факторы компенсирует затухание телефонной линии, второй – корректирует зашумлённость линии.

По способу подключения к компьютеру модемы бывают:

● внутренними (англ. «internal») – устанавливаемыми в свободный слот материнской платы в системном блоке компьютера;

● встроенными (англ. «embedded») – входящими в базовую конфигурацию ПК;

● внешними (англ. «external»).

Модемы изготавливаются для работы в кабельных или

беспроводных сетях. Кабельные модемы могут функционировать в различных проводных линиях, в том числе кабельного телевидения.

Обычно модемы подключаются к телефонной линии специальным телефонным шнуром, на обеих сторонах которого установлены вилки «RJ11». Внутри шнура имеются четыре провода. Для отечественных телефонных линий используются два средних провода (зелёный и красный). Телефонная линия подключается к разъёму «Line», а телефонный аппарат – к разъёму «Phone». Эти разъёмы располагаются на внешней стороне модема.

Кроме того, в нём могут быть установлены переключатели или перемычки для выбора порта подключения модема и номера запроса на прерывание «IRQ». Обычно в стандартном компьютере существует два последовательных порта (25- и 9-штырьковые) с логическими именами «COM1» и «COM2», к которым подключаются мышь и другие внешние устройства.Внутренний модем содержит дополнительный COM-порт

(«COM3» или «COM4»). Порты «COM1» и «COM3» используют прерывание IRQ 4, а «COM2» и «COM4» – IRQ 3. В компьютере свободными обычно бывают прерывания 5,9, 10 и др. Для внутреннего модема можно выбрать, например, порт «COM3» и прерывание IRQ 5.

Для внешнего модема не требуется выбирать порт и прерывание, так как он подключается к одному из свободных последовательных портов RS-232 («COM1» или «COM2»). Однако в этом случае не остаётся свободных портов для возможного подключения других внешних устройств. К телефонному каналу такой модем также подключается через разъём «RJ11».

В сетях кабельного телевидения для подключения модема к компьютеру используют технологию, основанную на Ethernet 10BaseT. Имея встроенный адаптер Ethernet, модем подключается к локальной сети или компьютеру. При этом в компьютер должен быть установлен адаптер Ethernet, специальное ПО, обслуживающее протокол сетей Интернет (TCP/IP).

В компьютерных сетях применяются как модемы, так и факс-

Факс-модем по своим функциональным возможностям не эквивалентен факсимильному аппарату. Основное отличие заключается

в том, что в состав факсимильного аппарата всегда входит сканирующее устройство (обеспечивает считывание любого контрастного изображения с листа бумаги), принтер и факс-модем (обеспечивает только передачу изображений или текста, хранящихся в цифровом виде

в памяти компьютера). Кроме того, последний фактически является не самостоятельным устройством, а расширением персонального компьютера, и может функционировать лишь при включенном состоянии компьютера. В нём используются устройства телефонного аппарата, обеспечивающие согласование с линией связи и организацию посылки-приёма вызова абонента. Информация представляется только в

«электронном» виде. Факс-модем обеспечивает более высокое качество передаваемых изображений. При этом можно обеспечить конфиденциальность передачи сообщений, быстрый доступ к данным, распечатку на высококачественных принтерах и др. Всё это производится в фоновом режиме работы ПК. Внешние устройства воспринимают факс-модем как факсимильный аппарат группы 03 (по классификации МККТТ).

Программная поддержка факс-модема обычно предусматривает соединение и набор заданного номера абонента, архивирование сообщений, создание каталогов, рассылку по списку адресов, отправление в заданное время, автоответ и другие функции.

Различают режимы факса и модема. При работе факс-модема в режиме модема (англ. «handshake» – «рукопожатие») слышен звук, напоминающий «свист», а при факсимильном соединении – «булькающий» звук.

Факс-модемы так же бывают внутренними (факсимильная плата или карта) и внешними. Факсимильная плата встраивается в свободный слот компьютера. Она обеспечивает преобразование передаваемых файлов в стандартный факсимильный формат, а принимаемых – в формат графических файлов (как правило, TIFF); соединение с телефонной линией, набор номера абонента, приём и передачу сообщений, режим автоответа, задержанную передачу и др.

Для их подключения необходимо наличие стандартного разъёма, интерфейсного кабеля и ПО для форматирования и переноса данных из персонального компьютера в телефакс.

Передача факсимильных сообщений по компьютерным сетям осуществляется следующим образом:

1. Документ вставляют в факсимильный аппарат, набирают последовательно номер факс-шлюза отправляющего абонента (IP/FaxRouter) и получателя. Начинается пересылка документа.

2. IP/FaxRouter устанавливает связь с IP-адресом факс-шлюза получателя, а затем с его телефонным номером.

3. Преобразовав аналоговые данные факс-аппарата в IP-пакеты, он посылает их по сети IP/FaxRouter. Последний, освободив внешнюю линию связи, посылает данное сообщение абоненту-получателю.

Важным параметром модемов является скорость передачи данных , определяемая в битах в секунду (англ. «Bits Per Second», bps), в бодах

(англ. «baud») и символах в секунду (англ. «Characters Per Second», cps).

Единица «бод» была названа в честь французского изобретателя телеграфного аппарата Эмиля Бодо. Боды определяют количество любых переданных (не только информационных) битов в секунду. При передаче через модем данных по телефонной линии с высокой скоростью, значения в битах в секунду и в бодах могут различаться.

Термин «символ в секунду» более реально показывает скорость

История развития средств передачи информации является неотъемлемой частью истории развития общества, причем потребности в обмене информацией всегда превышали существующие технические возможности их удовлетворения.

Информация всегда играла огромную роль в жизни общества и отдельного индивидуума. Владение информацией, доминирование на информационном поле с древнейших времен было необходимым условием наличия власти у господствовавшей социальной группы.

Потребность в общении, в передаче и хранении информации возникла и развивалась вместе с развитием человеческого общества. В настоящее время уже можно утверждать, что информационная сфера деятельности человека является определяющим фактором интеллектуальной, экономической и оборонной возможностей человеческого общества, государства. Зародившись в те времена, когда стали проявляться самые ранние признаки человеческой цивилизации, средства общения между людьми (средства связи)непрерывно совершенствовались в соответствии с изменением условий жизни, с развитием культуры и техники.

Это же относится и к средствам записи и обработки информации. Сегодня все эти средства стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта

С древнейших времен звук и свет служили людям для передачи сообщений на дальние расстояния

На заре своего развития человек, предупреждая своих соплеменников об опасности или сзывая на охоту, подавал сигналы криком или стуком. Звук - основа нашего речевого общения. Но если расстояние между собеседниками велико и силы голоса не хватает, требуются вспомогательные средства. Поэтому человек начал использовать "технику"- свистки, рога животных, факелы, костры, барабаны, гонги, а после изобретения пороха-выстрелы и ракеты. Появились специальные люди-гонцы, герольды, - которые переносили и передавали сообщения, оглашали народу волю владык. В Южной Италии кое-где по берегу моря до последнего времени сохранялись развалины сторожевых постов, с которых посредством колокольного звона передавались известия о приближении норманнов и сарацинов.

С незапамятных времен в качестве носителя информации применяется и свет. Первыми "системами" связи стали сторожевые посты, располагавшиеся вокруг поселений на специально построенных вышках или башнях, а иногда просто на деревьях.При приближении неприятеля зажигался костер тревоги. Увидев огонь, зажигали костер часовые на промежуточном посту, и неприятелю не удавалось застать жителей врасплох. Для гонцов создаются станции смены лошадей. Маяки и ракеты до сих пор несут свою "информационную службу" на море и в горах.

Необходимость передавать не только отдельные сигналы типа "тревога", но и различные сообщения привела к применению "кодов", когда разные сообщения различались, например, числом и расположением костров, числом и частотой свистков или ударов в барабан и т.п. Греки во втором веке до нашей эры использовали комбинации факелов для передачи сообщений "по буквам". На море широкое применение нашли сигнальные флаги различной формы и цвета, причем сообщение определяется не только самими флагами, но и их взаимным расположением, а также "семафор"-передача сообщений изменением расположения рук с флажками (днем) или фонарями (ночью).Потребовались люди, знающие "язык" флагов или семафора, умеющие передавать и принимать переданные сообщения.

Наряду с развитием способов передачи сигналов с использованием звука и света шло развитие способов и средств записи и запоминания информации. Сначала это были просто различные зарубки на деревьях и стенах пещер. По рисункам, выбитым на стенах пещер более трех тысяч лет назад, мы сейчас можем составить представление об отдельных сторонах жизни наших предков в те далекие времена. Постепенно совершенствовались как форма записи, так и средства ее осуществления. От серии примитивных рисунков человек постепенно переходит к клинописи и иероглифам, а затем - и к фонетическому письму по буквам.

Звук и свет были и остаются важными средствами передачи информации и несмотря на свою примитивность, огневая и звуковая сигнализация служили людям в течение многих столетий. За это время делались попытки усовершенствовать приемы сигнализации, но широкого практического применения они не получили.

Развитие средств хранения, передачи и обработки информации в истории человеческого общества шло неравномерно. Несколько раз в истории человечества происходили радикальные изменения в информационной области, которые называют «информационными революциями».

Первая информационная революция связана с изобретением письменности. Письменность создала возможность для накопления и распространения знаний, для передачи знаний будущим поколениям. Цивилизации, освоившие письменность, развивались быстрее других, достигали более высокого культурного и экономического уровня. Примерами могут служить древний Египет, страны Междуречья, Китай. Внутри этой революции весьма значимым оказался этап перехода от пиктографического и иероглифического письма к алфавитному; это сделало письменность более доступной и, в значительной степени, способствовало смещению центров цивилизации в Европу.

Вторая информационная революция (середина XVI в.) была связана с изобретением книгопечатания. Стало возможным не только сохранять информацию, но и сделать ее массово-доступной. Грамотность становится массовым явлением. Все это ускорило рост науки и техники, помогло промышленной революции. Книги перешагнули границы стран, что способствовало началу создания общечеловеческой цивилизации.

Третья информационная революция (конец XIX в.) была обусловлена прогрессом средств связи. Телеграф, телефон, радио позволили оперативно передавать информацию на любые расстояния. Именно в этот исторической период появились зародыши того процесса, который в наши дни называют «глобализацией». Прогресс средств передачи информации в значительной мере способствовал бурному развитию науки и техники, которое нуждалось в надежных и быстродействующих каналах связи.

Четвертая информационная революция (70-е гг. XX в.) связана с появлением микропроцессорной техники и, в частности, персональных компьютеров. Отметим, что не появление компьютеров в середине ХХ века само по себе, а именно микропроцессорные системы оказали решающее влияние на информационную революцию. Вскоре после этого возникли компьютерные телекоммуникации, радикально изменившие системы хранения и поиска информации. Именно четвертая информационная революция дала толчок к столь существенным переменам в развитии общества, что для его характеристики появился новый термин? «информационное общество».

На протяжении всего XX столетия связисты стремились повысить скорость передачи информации. Потребность в большем количестве передаваемой информации стала причиной перехода от телеграфа вначале к телефону, а затем - к радио.

В ХХ веке железные дороги революционизировали мир, обеспечив транспортную сеть, которая перемещала материалы и продукты производства. Они сделали возможным развитие индустриального общества.

Цифровые коммуникационные сети ознаменовали начало новой революции, обеспечив технологию, которая транспортирует данные, требуемые обществу, в котором информация играет ключевую роль. Сети уже проникли в промышленность, образование и правительство. Они уже начали изменять наше представление о мире, сократив географические расстояния и образовав новые сообщества людей, которые часто и эффективно взаимодействуют. Еще более важно то, что рост числа сетей носит характер взрыва. Революция уже началась.

Развитие волоконно-оптических сетей связи характеризуется очень быстрым увеличением скорости передачи информации. Скорость передачи, достигнутая экспериментально в лабораторных условиях, и скорость передачи высоконадежных коммерческих сетей растут экспоненциально, удваиваются примерно каждые 2 года. Эта тенденция обеспечивается как неуклонным ростом скорости передачи информации по одному каналу, так и ростом числа одновременно передаваемых по одному волокну каналов в системах со спектральным разделением каналов. Одновременно с увеличением скорости передачи информации неуклонно растет дальность передачи.

Электронная почта (E - mail) - самое распространенное применение Internet. Электронная почта предоставляет возможность пересылки сообщений по сети со скоростью несравнимо более высокой, чем у обычной почты. Можно получать сообщения, помещать их в свой электронный почтовый ящик, отвечать на письма в автоматическом режиме, используя адрес отправителя, рассылать письмо сразу нескольким получателям, переадресовывать письма.

Электронная почта - один из важнейших информационных ресурсов Internet, самое массовое средством электронных коммуникаций. Любой из пользователей Internet может получить свой собственный почтовый ящик в сети. Если учесть, что через Internet можно принять или послать сообщения еще в два десятка международных компьютерных сетей, некоторые из которых не имеют on-line сервиса вовсе, то становится понятным, что почта предоставляет возможности в некотором смысле даже более широкие, чем просто информационный сервис Internet.

Электронная почта позволяет составить текстовое сообщение на компьютере и отправить по сети другому пользователю. Во всем мире главным ресурсом сетей являются люди. Использование таких привычных средств связи, как телефон, факс и обычная почта, часто может быть затруднено и по техническим, финансовым и другим причинам. Электронная почта предоставляет относительно простое и недорогое решение проблем поддержания постоянных контактов между людьми.

Преимуществ использования электронной почты по сравнению с другими видами средств передачи достаточно много для оценки удобства обмена информации именно этим способом. Перечислим хотя бы несколько, в первую очередь - экономию средств. За подключение к сети Интернет провайдеру оплачивается более-менее фиксированную сумму, и в отличие от обычной почты и телефона не приходится оплачивать отправку каждого сообщения.

Это относится не только к отправляемым Вами сообщениям, но и к получаемым. Получатели сообщений могут сэкономить средства, которые раньше тратились на почтовые расходы и телефонные переговоры.

Существенная разница в цене между бумажными и электронными версиями позволяет выпускать электронные письма значительно чаще, и тем самым повысить их эффективность.

Однако экономия средств является далеко не единственной причиной, побуждающей использовать электронную почту. Основное преимущество электронной почты состоит в том, что в конечном счете она оказывает более эффективной, чем все остальные средства связи. Доставка электронной почты происходит быстрее, так как отсутствуют задержки на печать и копирование документов. Вместо нескольких дней на доставку одного письма уходят минуты или даже секунды, как бы далеко ни находился адресат.

Электронная почта расценивается людьми как более срочная и важная по сравнению с традиционной. Обычная корреспонденция может лежать нераспечатанной на протяжении нескольких дней или даже недель, а электронные письма обычно прочитываются сразу же после получения. Это очень важно, если приходится распространять срочную информацию.

Еще одно преимущество электронной почты вытекает из особенностей современного документооборота. Электронное сообщение может быть вставлено в текстовый документ или в электронную таблицу значительно проще, чем бумажное. Это особенность очень важно, если часто происходит обмен документами.

Коротко описать WAP можно так - доступ к информации, расположенной в интернете, непосредственно с мобильного телефона. С его помощью можно просматривать специально подготовленные Web-страницы с новостями, курсами валют, анекдотами и прочим. Так же можно скачивать для вашего телефона: новые мелодии, заставки и игры.

WAP - средство получения доступа в ресурсам Интернет посредством мобильного телефона. Прим этом пользователь не прибегает к помощи каких бы то ни было дополнительных устройств, таких как компьютер или модем. WAP (Wireless Application Protocol) - это протокол, или технический стандарт, описывающий способ, с помощью которого информация из Интернет передается на небольшой дисплей мобильного телефона. В этом-то и заключается основное отличие WAP от привычных методов доступа во всемирную сеть, которые обеспечивают обмен информацией и просмотр Web - сайтов (протоколы HTTP и TCP/IP). Теоретически, если бы экран мобильного телефона "умел" отображать столько же информации, как и дисплей компьютера, то и не было бы WAP в таком виде, в каком он предоставляется сейчас. Но дисплеи мобильных телефонов, даже имеющих большое разрешение, не могут "вместить" обычные Web - страницы. Именно это послужило причиной создания специальных способов, позволяющих пользователям мобильных телефонов использовать Интернет. С появлением WAP-протокола абоненты сотовых сетей получили возможность пользоваться рядом сервисных услуг и на специальных WAP-сайтах: такими, как электронная почта, электронные магазины, бронирование билетов и мест в гостиницах, доступ к своему банковскому счету, информационные каналы (новости, прогноз погоды, курс валют, и т.д.) и даже электронный гид. Во всемирной сети с каждым днем появляется все больше и больше WAP - ресурсов. Для многих популярных Web-сайтов созданы их WAP-близнецы, которые предоставляют "мобильным" пользователям тот же набор услуг. Один из примеров: сайт электронной почты www.mail.ru имеет WAP-версию wap.mail.ru. Список популярных WAP - сайтов и их краткое описание можно просмотреть в меню "WAP-сайты". Для тех, кто хочет оценить тот или иной WAP-сайт не отходя от своего компьютера, существуют WAP-эмуляторы, которые позволяют воспроизвести работу с WAP на дисплее мобильного телефона. С внедрением WAP открылись его достоинства и недостатки. WAP в том виде, в котором он существует сейчас, требует серьезного усовершенствования. Из-за небольшого размера дисплеев, интерфейс WAP оставляет желать лучшего. Если небольшие сообщения можно прочитать довольно быстро, то содержащие до сотни символов приходиться долго "листать". Также актуальна скорость обмена данными с мобильных терминалов, тем более, что за время работы с WAP надо платить. Последний недостаток устраняет новая технология передачи данных GPRS которая не только увеличивает скорость обмена в несколько раз, но и позволяет платить не за время, а за объем принятой информации. Для специалистов, обслуживающих WAP, стоят проблемы следующего плана: сайты, которые могут посещать пользователи с мобильных телефонов, надо постоянно адаптировать. Иными словами, WAP-сайт, который можно посмотреть на 8-строчном дисплее, для 4-х строчного уже не подходит, и его надо переписывать в специальной версии. WAP-технология в ее современном виде является пока переходным решением. Разработчики уже модернизируют его, избавляя от первоначальных недостатков. Возможно, изменятся цели, которые достигаются применением WAP. Однако общая идея предоставления информации из Интернет на мобильный телефон будет только развиваться. В пути человеку может понадобиться доступ к привычной электронной почте, своим финансовым данным, информация об интересующих учреждениях в той местности, где находится пользователь.