Noi tehnologii pentru transmiterea informaţiei. Tehnologii pentru transmiterea informaţiei către SAN Tehnologii de bază pentru transmiterea informaţiei

Aproape fiecare companie modernă are nevoia de a îmbunătăți eficiența rețelelor și a tehnologiei sistemelor informatice. Una dintre condițiile necesare pentru aceasta este transferul fără probleme de informații între servere, stocarea datelor, aplicații și utilizatori. Este metoda de transfer de date în sistemele informaționale care devine adesea un blocaj de performanță, anulând toate avantajele serverelor și sistemelor de stocare moderne. Dezvoltatorii și administratorii de sistem încearcă să elimine cele mai evidente blocaje, deși știu că, odată ce un blocaj este eliminat dintr-o parte a sistemului, acesta apare în alta.

Timp de mulți ani, blocajele au apărut în principal pe servere, dar pe măsură ce serverele au evoluat în funcționalitate și tehnologie, acestea au început să treacă la rețele și la sistemele de stocare atașate la rețea. Recent, au fost create matrice de stocare foarte mari, ceea ce mută blocajele înapoi în rețea. Creșterea și centralizarea datelor, precum și cerințele de lățime de bandă ale aplicațiilor de generație următoare, consumă adesea toată lățimea de bandă disponibilă.

Atunci când un manager de servicii de informare se confruntă cu sarcina de a crea un nou sau de a extinde un sistem de procesare a informațiilor existent, una dintre cele mai importante probleme pentru el va fi alegerea tehnologiei de transmisie a datelor. Această problemă implică alegerea nu numai a tehnologiei de rețea, ci și a protocolului de conectare a diferitelor dispozitive periferice. Cele mai populare soluții utilizate pe scară largă pentru construirea de rețele de stocare SAN (Storage Area Network) sunt Fibre Channel, Ethernet și InfiniBand.

Tehnologia Ethernet

Astăzi, tehnologia Ethernet ocupă o poziție de lider în sectorul rețelelor locale de înaltă performanță. Peste tot în lume, întreprinderile investesc în sisteme de cablare și echipamente pentru Ethernet și în formarea personalului. Utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii ne permite să menținem prețurile scăzute pe piață, iar costul implementării fiecărei noi generații de rețele tinde să scadă. Creșterea constantă a volumului de trafic pe rețelele moderne forțează operatorii, administratorii și arhitecții de rețele de întreprindere să se uite la tehnologii de rețea mai rapide pentru a rezolva problema deficitului de lățime de bandă. Adăugarea standardului Ethernet de 10 Gigabit la familia Ethernet permite suportarea noilor aplicații care necesită mult resurse în rețelele locale.

Apărând cu mai bine de un sfert de secol în urmă, tehnologia Ethernet a devenit curând dominantă în construcția rețelelor locale. Datorită ușurinței instalării și întreținerii, fiabilității și costului redus de implementare, popularitatea sa a crescut atât de mult încât astăzi putem spune cu siguranță că aproape tot traficul de pe Internet începe și se termină în rețele Ethernet. Standardul IEEE 802.3ae 10-Gigabit Ethernet, aprobat în iunie 2002, a marcat un punct de cotitură în dezvoltarea acestei tehnologii. Odată cu apariția sa, domeniul de aplicare a Ethernetului se extinde la scara rețelelor metropolitane (MAN) și a rețelelor de suprafață largă (WAN).

Există o serie de factori de piață despre care analiștii din industrie susțin că împing tehnologia 10-Gigabit Ethernet în prim-plan. În dezvoltarea tehnologiilor de rețea, apariția unei alianțe de companii de dezvoltare a devenit deja tradițională, a cărei sarcină principală este promovarea rețelelor noi. 10-Gigabit Ethernet nu a făcut excepție. Originile acestei tehnologii au fost Alianța 10 Gigabit Ethernet (10 GEA), care a inclus giganți din industrie precum 3Com, Cisco, Nortel, Intel, Sun și multe alte companii (mai mult de o sută). În timp ce în versiunile anterioare de Fast Ethernet sau Gigabit Ethernet, dezvoltatorii au împrumutat anumite elemente ale altor tehnologii, specificațiile noului standard au fost create aproape de la zero. În plus, proiectul 10 Gigabit Ethernet s-a concentrat pe rețele mari de transport și backbone, de exemplu, la scară oraș, în timp ce chiar și Gigabit Ethernet a fost dezvoltat exclusiv pentru utilizarea în rețelele locale.

Standardul Ethernet de 10 Gigabit asigură transmiterea fluxului de informații la viteze de până la 10 Gbit/s prin cablu optic monomod și multimod. În funcție de mediul de transmisie, distanța poate fi de la 65 m până la 40 km. Noul standard trebuia să asigure îndeplinirea următoarelor cerințe tehnice de bază:

• schimb de date bidirecțional în mod duplex în rețele de topologie punct la punct;
• suport pentru rate de transfer de date de 10 Gbit/s la nivel MAC;
• Specificația stratului fizic LAN PHY pentru conectarea la rețele locale, care funcționează la nivelul MAC cu o rată de transfer de date de 10 Gbit/s;
• specificarea stratului fizic WAN PHY pentru conectarea la rețele SONET/SDH, care funcționează la nivelul MAC cu o rată de transfer de date compatibilă cu standardul OC-192;
• determinarea unui mecanism pentru adaptarea ratei de date a stratului MAC la rata de date WAN PHY;
• suport pentru două tipuri de cablu de fibră optică - single-mode (SMF) și multi-mode (MMF);
• Specificația interfeței independente de media XGMII*;
• compatibil cu versiunile anterioare de Ethernet (păstrarea formatului pachetului, dimensiunea etc.).

*XG aici înseamnă 10 Gigabit și MII înseamnă Media Independent Interface.

Amintiți-vă că standardul Ethernet 10/100 definește două moduri: half-duplex și full-duplex. Half-duplex în versiunea clasică implică utilizarea unui mediu de transmisie partajat și a protocolului CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection). Principalele dezavantaje ale acestui mod sunt pierderea eficienței pe măsură ce numărul de stații care funcționează simultan crește și restricțiile de distanță asociate cu lungimea minimă a pachetului (64 de octeți). Tehnologia Gigabit Ethernet folosește o tehnică de extensie a operatorului pentru a menține lungimea pachetului la minimum, extinzându-l la 512 octeți. Deoarece standardul Ethernet de 10 Gigabit este axat pe conexiunile backbone punct la punct, modul semi-duplex nu este inclus în specificațiile sale. Prin urmare, în acest caz, lungimea canalului este limitată doar de caracteristicile mediului fizic utilizat de dispozitivele de recepție/emițătoare, puterea semnalului și metodele de modulare. Topologia necesară poate fi furnizată, de exemplu, folosind comutatoare. Transmisia duplex face, de asemenea, posibilă menținerea unei dimensiuni minime a pachetului de 64 de octeți fără a utiliza tehnici de răspândire a purtătorului.

În conformitate cu modelul de referință Open Systems Interconnection (OSI), tehnologia rețelei este definită de două straturi inferioare: fizic (Layer 1, Physical) și legătura de date (Layer 2, Data Link). În această schemă, stratul de dispozitiv fizic Ethernet (PHY) corespunde stratului 1, iar stratul de control al accesului la media (MAC) corespunde stratului 2. La rândul său, fiecare dintre aceste straturi, în funcție de tehnologia implementată, poate conține mai multe substraturi. .

Nivelul MAC (Media Access Control) oferă o conexiune logică între clienții MAC ai stațiilor de lucru egale. Funcțiile sale principale sunt inițializarea, gestionarea și întreținerea conexiunii cu un nod de rețea de egalitate. Evident, rata normală de transfer de date de la nivelul MAC la nivelul PHY pentru standardul 10 Gigabit Ethernet este de 10 Gbps. Cu toate acestea, stratul WAN PHY trebuie să transmită date la o viteză puțin mai mică pentru a se coordona cu rețelele SONET OC-192. Acest lucru se realizează folosind un mecanism de adaptare dinamică a intervalului intercadre, care asigură creșterea acestuia cu o perioadă de timp predeterminată.

Substratul de reconciliere (Fig. 1) este interfața dintre fluxul de date serial al stratului MAC și fluxul paralel al substratului XGMII. Mapează octeții de date ale stratului MAC pe căi XGMII paralele. XGMII este o interfață de 10 Gigabit independentă de mediu. Funcția sa principală este de a oferi o interfață simplă și ușor de implementat între legătura de date și straturile fizice. Izolează stratul de legătură de date de specificul stratului fizic și, prin urmare, îi permite primului să lucreze la un singur nivel logic cu diferite implementări ale celui de-al doilea. XGMII constă din două canale de recepție și transmisie independente, fiecare transmitând 32 de biți de date pe patru căi de 8 biți.

Orez. 1. Niveluri de 10 Gigabit Ethernet.

Următoarea parte a stivei de protocoale se referă la stratul fizic de 10 Gigabit Ethernet. Arhitectura Ethernet împarte stratul fizic în trei substraturi. PCS (Physical Coding Sublayer) realizează codificarea/decodificarea fluxului de date care vine de la și către stratul de legătură de date. Substratul de conectare la mediul fizic PMA (Physical Media Attachment) este un convertor paralel-serial (înainte și invers). Efectuează conversia unui grup de coduri într-un flux de biți pentru transmisia serială orientată pe biți și conversia inversă. Același substrat asigură sincronizarea recepției/transmisiei. Substratul PMD (Physical Media Dependent) este responsabil pentru transmiterea semnalelor într-un mediu fizic dat. Funcțiile tipice ale acestui subnivel sunt formarea și amplificarea semnalului, modularea. Dispozitivele PMD diferite acceptă medii fizice diferite. La rândul său, interfața dependentă de media MDI (Media Dependent Interface) specifică tipurile de conector pentru diferite medii fizice și dispozitive PMD.

Tehnologia Ethernet de 10 Gigabit oferă costuri de proprietate mai mici decât alternativele, inclusiv costurile de achiziție și de suport, deoarece infrastructura Ethernet existentă a clienților interoperează cu ușurință cu aceasta. În plus, 10 Gigabit Ethernet atrage administratorii cu organizarea familiară de management și capacitatea de a valorifica experiența existentă prin valorificarea proceselor, protocoalelor și controalelor deja implementate în infrastructura existentă. Merită să reamintim că acest standard oferă flexibilitate în proiectarea conexiunilor între servere, comutatoare și routere. Astfel, tehnologia Ethernet oferă trei avantaje principale:

• ușurință în utilizare,
• debit mare,
• cost scăzut.

Este, de asemenea, mai simplu decât alte tehnologii, deoarece permite rețelelor din diferite locații să fie conectate împreună ca parte a unei singure rețele. Debitul Ethernet crește în trepte de la 1 la 10 Gbps, ceea ce permite o utilizare mai eficientă a capacității rețelei. În cele din urmă, echipamentele Ethernet sunt în general mai rentabile decât echipamentele tradiționale de telecomunicații.

Pentru a ilustra capacitățile tehnologiei, să dăm un exemplu. Folosind o rețea Ethernet de 10 Gigabit, o echipă de oameni de știință care lucrează la proiectul japonez Data Reservoir (http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp) a transferat date de la Tokyo la Centrul de Cercetare din Geneva pentru Fizică elementară Particule CERN. Legătura de date a traversat 17 fusuri orare și a acoperit 11.495 mile (18.495 km). O linie Ethernet de 10 Gigabit a conectat computere din Tokyo și Geneva ca parte a aceleiași rețele locale. Rețeaua a folosit echipamente optice și switch-uri Ethernet de la Cisco Systems, Foundry Networks și Nortel Networks.

În ultimii ani, Ethernet a început să fie utilizat pe scară largă de către operatorii de telecomunicații pentru a conecta obiecte din oraș. Dar Ethernet se poate extinde și mai mult, cuprinzând continente întregi.

Fibre Channel

Tehnologia Fibre Channel face posibilă schimbarea fundamentală a arhitecturii rețelei de calculatoare a oricărei organizații mari. Faptul este că este foarte potrivit pentru implementarea unui sistem centralizat de stocare a datelor SAN, în care unitățile de disc și bandă sunt situate în propria lor rețea separată, inclusiv din punct de vedere geografic destul de îndepărtat de principalele servere corporative. Fibre Channel este un standard de conexiune serială conceput pentru comunicații de mare viteză între servere, dispozitive de stocare, stații de lucru și hub-uri și switch-uri. Rețineți că această interfață este aproape universală, este folosită nu numai pentru conectarea unităților individuale și a stocurilor de date.

Când au apărut primele rețele, concepute pentru a conecta computere pentru lucru în comun, s-a dovedit a fi convenabil și eficient să aducă resursele mai aproape de grupurile de lucru. Astfel, în încercarea de a minimiza încărcarea rețelei, dispozitivele de stocare au fost împărțite în mod egal între mai multe servere și computere desktop. Există simultan două canale de transmisie a datelor în rețea: rețeaua însăși, prin care are loc schimbul între clienți și servere și canalul prin care are loc schimbul de date între magistrala sistemului computerului și dispozitivul de stocare. Aceasta ar putea fi o legătură între un controler și un hard disk sau între un controler RAID și o matrice de discuri externe.

Această separare a canalelor se datorează în mare măsură cerințelor diferite de transfer de date. Într-o rețea, prima prioritate este livrarea informațiilor necesare unui singur client din multe posibile, pentru care este necesară crearea unor mecanisme de adresare certe și foarte complexe. În plus, canalul de rețea implică distanțe semnificative, așa că aici este de preferată o conexiune serială pentru transferul de date. Însă canalul de stocare îndeplinește o sarcină extrem de simplă, oferind posibilitatea de a face schimb cu un dispozitiv de stocare de date cunoscut anterior. Singurul lucru care i se cere este să o facă cât mai repede posibil. Distanțele aici sunt de obicei scurte.

Cu toate acestea, rețelele moderne se confruntă cu provocarea de a procesa volume din ce în ce mai mari de date. Aplicațiile multimedia de mare viteză și procesarea imaginilor necesită viteze I/O mult mai mari decât oricând. Organizațiile sunt nevoite să stocheze cantități tot mai mari de date online, ceea ce necesită creșterea capacității de memorie externă. Necesitatea copierii în siguranță a unor volume uriașe de date necesită separarea dispozitivelor de memorie secundare la distanțe tot mai mari de serverele de procesare. În unele cazuri, se dovedește că combinarea resurselor de server și de stocare într-un singur pool pentru un centru de procesare a informațiilor care utilizează Fibre Channel este mult mai eficientă decât utilizarea unui set standard de rețea Ethernet plus interfață SCSI.

Institutul ANSI a înregistrat un grup de lucru pentru a dezvolta o metodă de schimb de date de mare viteză între supercalculatoare, stații de lucru, PC-uri, dispozitive de stocare și dispozitive de afișare încă din 1988. Și în 1992, cele mai mari trei companii de calculatoare - IBM (http://www. .ibm.com ), Sun Microsystems (http://www.sun.com) și HP (http://www.hp.com) au creat grupul FSCI (Fibre Channel Systems Initiative), care a fost însărcinat cu dezvoltarea unei metode pentru transmiterea rapidă a datelor digitale. Grupul a dezvoltat o serie de specificații preliminare - profile. Deoarece cablurile de fibră optică urmau să devină mediul fizic pentru schimbul de informații, cuvântul fibră a apărut în numele tehnologiei. Cu toate acestea, câțiva ani mai târziu, recomandările au adăugat posibilitatea de a folosi fire de cupru. Apoi, comitetul ISO (International Standard Organization) a propus înlocuirea fibrei de ortografie engleză cu fibra franceză pentru a reduce cumva asocierile cu mediul fibrei optice, păstrând în același timp aproape ortografia originală. Când au fost finalizate lucrările preliminare privind profilele, au fost întreprinse lucrări suplimentare privind sprijinirea și dezvoltarea noii tehnologii de către Asociația FCA Fibre Channel, care a fost inclusă organizațional în comitetul ANSI. Pe lângă FCA, a fost creat și un grup de lucru independent FCLC (Fibre Channel Loop Community), care a început să promoveze una dintre opțiunile pentru tehnologia Fibre Channel - FC-AL (Fibre Channel Arbitrate Loop). În prezent, toată activitatea de coordonare privind promovarea tehnologiei Fibre Channel a fost întreprinsă de FCIA (Fibre Channel Industry Association, http://www.fibrechannel.org). În 1994, standardul FC-PH (interconectare fizică și protocol de comunicare) a fost aprobat de comitetul ANSI T11 și desemnat X3.203-1994.

Tehnologia Fibre Channel are o serie de avantaje care fac ca acest standard să fie convenabil pentru organizarea schimbului de date în grupuri de calculatoare, precum și atunci când este utilizată ca interfață pentru dispozitivele de stocare în masă, în rețelele locale și atunci când alegeți mijloacele de acces la rețelele globale. Unul dintre principalele avantaje ale acestei tehnologii este viteza mare de transfer de date.

FC-AL este doar una dintre cele trei topologii Fibre Channel posibile, utilizate în special pentru sistemele de stocare. În plus, sunt posibile o topologie punct la punct și o topologie în stea, construite pe baza de comutatoare și hub-uri. O rețea care este construită pe comutatoare care conectează multe noduri (Fig. 2) se numește fabrică în terminologia Fibre Channel.

Orez. 2. Țesătură bazată pe Fibre Channel.

Într-o buclă FC-AL pot fi incluse până la 126 de dispozitive care pot fi schimbate la cald. La utilizarea cablului coaxial, distanța dintre ele poate ajunge la 30 m, dar în cazul cablului cu fibră optică crește la 10 km. Tehnologia se bazează pe o tehnică de pur și simplu mutarea datelor din buffer-ul emițătorului în buffer-ul receptor, cu control deplin asupra acestei și numai a acestei operațiuni. Pentru FC-AL, este complet neimportant modul în care datele sunt procesate de protocoalele individuale înainte și după introducerea în buffer, drept urmare tipul de date transmise (comenzi, pachete sau cadre) nu joacă niciun rol.

Modelul arhitectural Fibre Channel descrie în detaliu parametrii de conectare și protocoalele de schimb între nodurile individuale. Acest model poate fi reprezentat ca cinci straturi funcționale care definesc interfața fizică, protocolul de transmisie, protocolul de semnalizare, procedurile comune și protocolul de afișare. Numerotarea merge de la cel mai scăzut nivel hardware FC-0, care este responsabil pentru parametrii de conexiune fizică, până la cel mai înalt nivel software FC-4, care interacționează cu aplicațiile de nivel superior. Protocolul de afișare asigură comunicarea cu interfețe I/O (SCSI, IPI, HIPPI, ESCON) și protocoale de rețea (802.2, IP). În acest caz, toate protocoalele acceptate pot fi utilizate simultan. De exemplu, interfața FC-AL, care funcționează cu protocoale IP și SCSI, este potrivită atât pentru schimbul de sistem la sistem, cât și de la sistem la periferic. Acest lucru elimină nevoia de controlere I/O suplimentare, reducând semnificativ complexitatea cablajului și, desigur, costul total.

Deoarece Fibre Channel este un protocol de nivel scăzut care nu conține comenzi I/O, comunicarea cu dispozitive externe și computere este asigurată de protocoale de nivel superior, cum ar fi SCSI și IP, pentru care FC-PH servește ca transport. Protocoalele de rețea și I/O (cum ar fi comenzile SCSI) sunt convertite în cadre de protocol FC-PH și livrate la destinație. Orice dispozitiv (calculator, server, imprimantă, unitate) care are capacitatea de a schimba date folosind tehnologia Fibre Channel se numește N_port (port Node) sau pur și simplu nod. Astfel, scopul principal al Fibre Channel este capacitatea de a manipula protocoale de nivel înalt folosind diverse medii de transmisie și sisteme de cablare existente.

Fiabilitatea ridicată a schimbului atunci când se utilizează Fibre Channel se datorează arhitecturii cu două porturi a dispozitivelor de disc, controlului ciclic al informațiilor transmise și dispozitivelor care pot fi schimbate la cald. Protocolul acceptă aproape orice sistem de cablu folosit astăzi. Cu toate acestea, cele două medii care sunt cele mai utilizate sunt optica și perechea răsucită. Legăturile optice sunt folosite pentru a conecta dispozitive într-o rețea Fibre Channel, în timp ce cablurile cu perechi răsucite sunt folosite pentru a conecta componente individuale într-un dispozitiv (de exemplu, unități dintr-un subsistem de discuri).

Standardul oferă lățimi de bandă multiple și oferă viteze de transfer de 1, 2 sau 4 Gbit/s. Ținând cont de faptul că pentru conectarea dispozitivelor se folosesc două cabluri optice, fiecare dintre ele funcționând într-o singură direcție, cu un set echilibrat de operații de citire-scriere, viteza de schimb de date se dublează. Cu alte cuvinte, Fibre Channel funcționează în modul full duplex. În ceea ce privește megaocteții, viteza nominală a Fibre Channel este de 100, 200 și, respectiv, 400 MB/s. În realitate, cu un raport de 50% de operațiuni de scriere-citire, viteza interfeței ajunge la 200, 400 și 800 MB/s. În prezent, soluțiile Fibre Channel de 2 Gbps sunt cele mai populare deoarece au cel mai bun raport preț/performanță.

Rețineți că echipamentele pentru Fibre Channel pot fi împărțite în patru categorii principale: adaptoare, hub-uri, switch-uri și routere, iar acestea din urmă nu sunt încă utilizate pe scară largă.

Soluțiile bazate pe canal de fibră sunt de obicei destinate organizațiilor care trebuie să mențină cantități mari de informații online, să accelereze comunicațiile de memorie externă primară și secundară pentru rețelele cu consum mare de date și, atunci când memoria externă este amplasată la distanțe mai mari de servere decât cele permise în SCSI. standard. Domeniile tipice de aplicare pentru soluțiile Fibre Channel sunt bazele de date și băncile de date, sistemele de analiză și suport decizional bazate pe volume mari de date, sisteme de stocare și procesare a informațiilor multimedia pentru televiziune, studiouri de film, precum și sisteme în care discurile trebuie amplasate la distanțe semnificative. de pe servere din motive de securitate.

Fibre Channel face posibilă separarea tuturor fluxurilor de date între serverele întreprinderii, arhivarea datelor etc. din rețeaua locală a utilizatorilor. În această opțiune, posibilitățile de configurare sunt enorme - orice server poate accesa orice resursă de disc permisă de administratorul de sistem, este posibil să accesați același disc a mai multor dispozitive simultan, și la o viteză foarte mare. În această opțiune, arhivarea datelor devine, de asemenea, o sarcină ușoară și transparentă. Puteți crea un cluster în orice moment, eliberând resurse pentru acesta pe oricare dintre sistemele de stocare Fibre Channel. Scalarea este, de asemenea, destul de clară și de înțeles - în funcție de capabilitățile care lipsesc, puteți adăuga fie un server (care va fi achiziționat exclusiv pe baza capacităților sale de calcul) fie un nou sistem de stocare.

Una dintre caracteristicile foarte importante și necesare ale Fibre Channel este capacitatea de a segmenta sau, după cum se spune și, zonarea sistemului. Împărțirea în zone este similară cu împărțirea în rețele virtuale (Virtual LAN) într-o rețea locală - dispozitivele situate în zone diferite nu se pot „vedea” unele pe altele. Împărțirea în zone este posibilă fie utilizând o țesătură comutată (Switched Fabric), fie pe baza specificării unei adrese WWN (World Wide Name). Adresa WWN este similară cu o adresă MAC în rețelele Ethernet, fiecare controler FC are propria sa adresă WWN unică, care îi este atribuită de producător, iar orice sistem de stocare corectă a datelor vă permite să introduceți adresele acelor controlere sau porturi matrice; cu care acest dispozitiv este permis să lucreze. Zonarea este destinată în primul rând să îmbunătățească securitatea și performanța rețelelor de stocare. Spre deosebire de o rețea obișnuită, un dispozitiv blocat în zonă nu poate fi accesat din lumea exterioară.

Tehnologia FICON Tehnologia FICON (Fiber Connection) oferă performanță sporită, funcționalitate avansată și comunicații pe distanțe lungi. Ca protocol de transfer de date, se bazează pe standardul ANSI pentru sistemele Fibre Channel (FC-SB-2). Primul standard de uz general al IBM pentru comunicațiile între computerele mainframe și dispozitivele externe (cum ar fi discuri, imprimante și unități de bandă) se baza pe conexiuni paralele, nu prea diferite de cablurile multi-core și conectorii multi-pini care erau utilizați în acelea. zile pentru a conecta imprimante desktop la computere. Multe fire paralele au servit pentru a transporta mai multe date „la un moment dat” (în paralel); pe mainframe acest lucru se numea bus and tag. Conectorii fizici uriași și cablurile au fost singura modalitate de a comunica până când au ajuns pe piață în anii 1990. tehnologii ESCON. Aceasta a fost o tehnologie fundamental diferită: pentru prima dată, fibra optică a fost folosită în locul cuprului și datele au fost transmise nu în paralel, ci secvenţial. Toată lumea era conștientă de faptul că ESCON era mult mai bun și semnificativ mai rapid, cel puțin pe hârtie, dar a fost nevoie de multe teste și eforturi convingătoare înainte ca tehnologia să fie acceptată pe scară largă. Se crede că tehnologia ESCON a apărut în timpul unei piețe stagnante; Mai mult, dispozitivele care suportă acest standard au fost prezentate cu o întârziere vizibilă, motiv pentru care tehnologia a avut o recepție rece și a fost nevoie de aproape patru ani pentru a se răspândi. Cu FICON, istoria sa repetat în mare măsură. IBM a introdus pentru prima dată această tehnologie pe serverele S/390 încă din 1997. Pentru mulți analiști a fost imediat clar că aceasta era în multe privințe o soluție mai avansată din punct de vedere tehnic. Cu toate acestea, timp de câțiva ani, FICON a fost folosit aproape exclusiv pentru conectarea unităților de bandă (o soluție mult îmbunătățită pentru scopuri de backup și recuperare) și imprimante. Abia în 2001, IBM și-a echipat în sfârșit sistemul de stocare Enterprise Storage Server, cu numele de cod Shark, cu FICON. Acest eveniment a coincis din nou cu o criză economică severă, odată cu încetinirea adoptării de noi tehnologii în afaceri. Literal, un an mai târziu, au apărut o serie de circumstanțe care au contribuit la adoptarea accelerată a FICON. În acest moment, conceptul de fibră optică nu mai era nou, iar tehnologiile de rețea de stocare (SAN) au devenit larg răspândite atât în ​​lumea mainframe-urilor, cât și nu numai. Piața dispozitivelor de stocare continuă să crească constant. Dispozitivele de astăzi, numite directori, care au fost concepute inițial pentru a suporta ESCON, acceptă acum standardul Fibre Channel, iar soluțiile FICON sunt implementate pe aceleași dispozitive. Potrivit dezvoltatorilor, FICON oferă o funcționalitate semnificativ mai mare în comparație cu Fibre Channel.

InfiniBand

Arhitectura InfiniBand definește un standard comun pentru procesarea operațiunilor I/O ale subsistemelor de comunicații, rețele și stocare. Acest nou standard a condus la formarea Asociației Comerciale InfiniBand (IBTA, http://www.infinibandta.org). Mai simplu spus, InfiniBand este un standard de arhitectură I/O de ultimă generație care adoptă o abordare de rețea pentru conectarea serverelor, sistemelor de stocare și dispozitivelor de rețea ale centrelor de date.

Tehnologia InfiniBand a fost concepută ca o soluție deschisă care ar putea înlocui toate celelalte tehnologii de rețea într-o varietate de domenii. Acest lucru s-a aplicat la tehnologiile de rețele locale utilizate în mod obișnuit (toate tipurile de rețele Ethernet și de stocare, în special Fibre Channel) și rețelele specializate de cluster (Myrinet, SCI etc.), și chiar conectarea dispozitivelor I/O la un computer ca posibil înlocuitor. Autobuze PCI și canale I/O, cum ar fi SCSI. În plus, infrastructura InfiniBand ar putea servi la combinarea fragmentelor folosind diferite tehnologii într-un singur sistem. Avantajul InfiniBand față de tehnologiile de rețea specializate, de înaltă performanță orientate spre cluster este versatilitatea sa. Oracle Corporation, de exemplu, acceptă InfiniBand în soluțiile sale de cluster. În urmă cu un an, HP și Oracle au stabilit un record de performanță la testele TPC-H (pentru baze de date cu o capacitate de 1 TB) într-un cluster InfiniBand bazat pe ProLiant DL585 folosind DBMS Oracle 10g într-un mediu Linux. În vara anului 2005, IBM a atins performanțe record pentru TPC-H (pentru baze de date cu o capacitate de 3 TB) în mediul DB2 și SuSE Linux Enterprise Server 9 într-un cluster InfiniBand bazat pe xSeries 346. În același timp, costul pe tranzacție realizat a fost aproape jumătate față de cel de la cei mai apropiați concurenți.

Folosind o tehnică numită fabrică de rețea comutată, sau fabrică, InfiniBand mută traficul I/O de la procesoarele server la dispozitivele periferice și la alte procesoare sau servere din întreaga întreprindere. Un cablu (link) special este utilizat ca canal fizic, oferind o rată de transfer de date de 2,5 Gbit/s în ambele direcții (InfiniBand 1x). Arhitectura este organizată ca un multi-strat, include patru straturi hardware și straturi superioare implementate în software. Fiecare canal fizic poate avea mai multe canale virtuale, atribuindu-le priorități diferite. Pentru a crește viteza, există versiuni de 4x și 12x ale InfiniBand, care folosesc 16 și, respectiv, 48 de fire, iar ratele de transfer de date sunt de 10 Gbps (InfiniBand 4x) și 30 Gbps (InfiniBand 12x).

Soluțiile bazate pe arhitectura InfiniBand sunt căutate pe patru piețe principale: centre de date pentru întreprinderi (inclusiv depozite de date), clustere de computere de înaltă performanță, aplicații încorporate și comunicații. Tehnologia InfiniBand permite ca serverele standard să fie grupate împreună pentru a oferi centrelor de date capabilitățile de performanță, scalabilitate și toleranță la erori, care se găsesc de obicei doar în platformele high-end, de milioane de dolari. În plus, stocarea InfiniBand poate fi conectată la clustere de servere, permițând ca toate resursele de stocare să fie legate direct de resursele de calcul. Piața clusterelor de înaltă performanță caută în mod agresiv noi modalități de a extinde capabilitățile de calcul și, prin urmare, poate beneficia foarte mult de debitul ridicat, latența scăzută și scalabilitatea excelentă oferite de produsele InfiniBand cu costuri reduse. Aplicațiile încorporate precum sistemele militare, sistemele în timp real, procesarea video etc. vor beneficia foarte mult de fiabilitatea și flexibilitatea conexiunilor InfiniBand. În plus, piața de comunicații solicită în mod constant o capacitate de conectare crescută, ceea ce se realizează cu conexiuni InfiniBand de 10 și 30 Gbps.

La nivelul fizic al protocolului InfiniBand, sunt definite caracteristicile electrice și mecanice, inclusiv cablurile de fibră optică și de cupru, conectorii și parametrii care definesc proprietățile interschimbabile la cald. La nivelul conexiunii, sunt definiți parametrii pachetelor transmise, operațiunile de conectare punct la punct și caracteristicile comutării în subrețeaua locală. Nivelul de rețea definește regulile de rutare a pachetelor între subrețele; acest nivel nu este necesar într-o subrețea. Stratul de transport asigură asamblarea pachetelor în mesaje, multiplexarea canalelor și servicii de transport.

Să notăm câteva caracteristici cheie ale arhitecturii InfiniBand. O singură placă InfiniBand din server este utilizată pentru I/O și clustering, eliminând nevoia de carduri separate de comunicații și stocare (cu toate acestea, pentru un server tipic, se recomandă instalarea a două astfel de carduri configurate pentru redundanță). Aveți nevoie de o singură conexiune de comutator InfiniBand per server, rețea IP sau sistem SAN (redundanța echivalează cu simpla duplicare a conexiunii la un alt comutator). În cele din urmă, arhitectura InfiniBand rezolvă blocajele de interconectare și lățime de bandă din cadrul serverului, oferind în același timp lățimea de bandă și conectivitate necesare la sistemele de stocare externe.

Arhitectura InfiniBand constă din următoarele trei componente principale (Figura 3). HCA (Host Channel Adapter) este instalat în interiorul unui server sau stație de lucru care îndeplinește funcțiile principale (gazdă). Acesta acționează ca o interfață între controlerul de memorie și lumea exterioară și servește la conectarea mașinilor gazdă la o infrastructură de rețea bazată pe tehnologia InfiniBand. HCA implementează protocolul de mesagerie și mecanismul DMA subiacent. Se conectează la unul sau mai multe switch-uri InfiniBand și poate face schimb de mesaje cu unul sau mai multe TCA. Adaptorul TCA (Target Channel Adapter) este proiectat pentru a conecta dispozitive precum unități, matrice de discuri sau controlere de rețea la o rețea InfiniBand. La rândul său, servește ca o interfață între comutatorul InfiniBand și controlerele I/O periferice. Aceste controlere nu trebuie să fie de același tip sau să aparțină aceleiași clase, ceea ce permite combinarea diferitelor dispozitive într-un singur sistem. Astfel, TCA acționează ca un strat fizic intermediar între traficul de date al fabricii InfiniBand și controlerele I/O mai tradiționale pentru alte subsisteme precum Ethernet, SCSI și Fibre Channel. Trebuie remarcat faptul că TCA poate interacționa direct cu HCA. Switch-urile și routerele InfiniBand oferă puncte de terminare centrale, iar mai multe TCA-uri pot fi conectate la un HCA de gestionare. Switch-urile InfiniBand formează nucleul infrastructurii de rețea. Folosind o varietate de canale, se conectează între ele și la TCA; în acest caz, pot fi implementate mecanisme precum gruparea canalelor și echilibrarea sarcinii. Dacă comutatoarele funcționează într-o singură subrețea de dispozitive conectate direct, routerele InfiniBand combină aceste subrețele, stabilind conectivitatea între mai multe comutatoare.

Orez. 3. Componentele principale ale unei rețele SAN bazate pe InfiniBand.

Multe dintre capabilitățile logice avansate ale unui sistem InfiniBand sunt încorporate în adaptoarele care conectează nodurile la sistemul I/O. Fiecare tip de adaptor scutește gazda de sarcini de transport prin utilizarea unui adaptor de legătură InfiniBand care este responsabil pentru organizarea mesajelor I/O în pachete pentru a livra date prin rețea. Ca rezultat, sistemul de operare gazdă și procesorul serverului sunt eliberate de această sarcină. Este de remarcat faptul că o astfel de organizație este fundamental diferită de ceea ce se întâmplă cu comunicațiile bazate pe protocolul TCP/IP.

InfiniBand definește un set extrem de flexibil de legături și mecanisme de nivel de transport care permit reglarea fină a caracteristicilor unui SAN bazat pe InfiniBand în funcție de cerințele aplicației, care includ:

• pachete de dimensiuni variabile;
• dimensiunea maximă a unității de transfer: 256, 512 octeți, 1, 2, 4 KB;
• Antete de rută locală de strat 2 (LRH, Local Route Header) pentru a direcționa pachetele către portul dorit al adaptorului de canal;
• antet suplimentar de nivel 3 pentru rutare globală (GRH, Global Route Header);
• suport multicast;
• Sume de control variante și invariante (VCRC și ICRC) pentru a asigura integritatea datelor.

Dimensiunea maximă a unității de transmisie determină caracteristicile sistemului, cum ar fi fluctuația de sincronizare a pachetelor, supraîncărcarea și latența utilizate în proiectarea sistemelor multiprotocol. Capacitatea de a omite informații despre rută globală atunci când sunt redirecționate către o destinație de subrețea locală reduce supraîncărcarea comunicațiilor locale. Codul VCRC este calculat din nou de fiecare dată când trece următoarea legătură a canalului de comunicație, iar codul ICRC este calculat atunci când pachetul este primit de către destinație, ceea ce garantează integritatea transmisiei de-a lungul legăturii și pe tot canalul de comunicație.

InfiniBand definește controlul fluxului bazat pe permisiuni pentru a preveni blocarea capului de linie și pierderea pachetelor, precum și controlul fluxului de nivel de legătură și controlul fluxului de la capăt la capăt. Controlul nivelului de legătură bazat pe permisiuni este superior protocolului XON/XOFF utilizat pe scară largă, eliminând limitările maxime ale domeniului de comunicare și oferind o utilizare mai bună a conexiunii. Capătul de recepție al legăturii de comunicație trimite permisiuni către dispozitivul de transmisie indicând cantitatea de date care pot fi primite în mod fiabil. Datele nu sunt transmise până când receptorul trimite un acord care indică faptul că există spațiu liber în memoria tampon de primire. Un mecanism pentru transferul de permisiuni între dispozitive este încorporat în protocoalele de conexiune și legătură pentru a asigura un control fiabil al fluxului. Controlul fluxului la nivelul legăturii de date este organizat pe o bază de circuit virtual, ceea ce previne propagarea coliziunilor de transmisie inerente altor tehnologii.

Cu InfiniBand, comunicațiile către modulele de stocare la distanță, funcțiile de rețea și conexiunile între servere vor fi realizate prin conectarea tuturor dispozitivelor printr-o țesătură centrală, unificată de comutatoare și legături. Arhitectura InfiniBand permite ca dispozitivele I/O să fie plasate până la 17 m de server folosind fir de cupru, până la 300 m folosind fibră multimodă și până la 10 km folosind fibră monomod.

Astăzi, InfiniBand câștigă din nou popularitate ca tehnologie de bază pentru clustere de servere și sisteme de stocare și în centrele de date ca bază pentru conexiunile dintre servere și sistemele de stocare. O organizație numită OpenIB Alliance (Open InfiniBand Alliance, http://www.openib.org) lucrează mult în această direcție. Mai exact, alianța își propune să dezvolte o stivă standard de software de suport open source InfiniBand pentru Linux și Windows. Acum un an, suportul pentru tehnologia InfiniBand a fost inclus oficial în nucleul Linux. În plus, la sfârșitul anului 2005, reprezentanții OpenIB au demonstrat posibilitatea utilizării tehnologiei InfiniBand pe distanțe lungi. Cea mai bună realizare în timpul demonstrației a fost transmisia de date la o viteză de 10 Gbit/s pe o distanță de 80,5 km. Experimentul a implicat centre de date ale unui număr de companii și organizații științifice. La fiecare punct final, InfiniBand a fost încapsulat pe interfețe SONET OC-192c, ATM sau 10 Gigabit Ethernet fără a sacrifica debitul.

Rețele de calculatoare locale și globale și tehnologii pentru utilizarea lor în predarea elevilor

Sistemul modern de învățământ secundar general, toate domeniile educaționale cuprinse în acesta, într-un fel sau altul, urmăresc dezvoltarea la școlari a capacității de a lucra cu informația. Nu este o coincidență faptul că, în majoritatea programelor guvernamentale care determină direcțiile prioritare pentru dezvoltarea educației în Federația Rusă, se acordă o atenție deosebită formării abilităților educaționale generale și culturale generale ale elevilor în lucrul cu informațiile și mijloacele de prelucrare a acesteia, care devine nucleul principal al activității profesionale a absolvenților instituțiilor de învățământ din societatea informațională, o componentă necesară a culturii informaționale. La rândul său, dorința de a forma o cultură informațională în rândul viitorilor absolvenți duce la orientarea învățământului general către studenți care dobândesc cunoștințe despre telecomunicații și mass-media, folosind instrumente de telecomunicații pentru a dobândi diverse cunoștințe și exprimare creativă, aprecierea fiabilității informațiilor, dezvoltarea gândirii critice. , corelarea informațiilor și cunoștințelor, capacitatea de a organiza corect procesul informațional, de a evalua și de a asigura securitatea informațiilor.
Sistemele de telecomunicații sunt de o importanță capitală nu numai în sistemul general de învățământ secundar, ci joacă un rol fundamental în aproape toate sferele societății. La nivelul dezvoltării spațiului informațional de telecomunicații, amprenta cea mai semnificativă este lăsată de nivelul de dezvoltare a rețelelor primare de comunicații și de nivelul de dezvoltare a tehnologiilor informaționale de rețea, care pot fi considerate pe bună dreptate ca tehnologii. transfer de informatii.
Sub retea de comunicatii să înțeleagă totalitatea canalelor cu fir, radio, optice și alte canale de comunicații, echipamente specializate de formare a canalelor, precum și centrele și nodurile de comunicații care asigură funcționarea acestei rețele. În aproape toate rețelele de comunicații moderne utilizate în crearea sistemelor de telecomunicații informaționale, mai multe secțiuni ale rețelei cu caracteristici diferite sunt prezente simultan și lucrează împreună. Aceste circumstanțe determină în mare măsură strategia și tactica pentru crearea și utilizarea tehnologiilor informaționale în rețea.
Tehnologiile informaționale de rețea dezvoltate concomitent cu dezvoltarea canalelor de comunicare. La începutul secolului trecut, baza rețelelor de comunicații telegrafice și telefonice era alcătuită din canale analogice de telecomunicații prin fir și radio, care apoi, odată cu dezvoltarea microelectronicii, au început să fie din ce în ce mai mult înlocuite de linii de comunicații digitale prin fibră optică, care au caracteristici semnificativ mai mari în ceea ce privește calitatea și viteza de transfer a informațiilor. A apărut conceptul de tehnologii de telecomunicații, care combină metode de organizare rațională a funcționării sistemelor de telecomunicații.
Sistemele de telecomunicații folosite astăzi în sistemul de învățământ secundar general se bazează de obicei pe diverse conexiuni între calculatoare. Calculatoarele interconectate pot fi privite din diferite perspective. Pe de o parte, combinarea computerelor este rețea de calculatoare. Pe de altă parte, este un mijloc de transmitere a informațiilor în spațiu, un mijloc de organizare a comunicării între oameni. Datorită acestei proprietăți, rețelele de calculatoare sunt din ce în ce mai mult numite rețele de telecomunicații, subliniind astfel scopul lor și nu caracteristicile designului lor.
Distinge

· rețele de telecomunicații locale și globale. De regulă, o rețea locală se numește o rețea care conectează computere situate în aceeași clădire, o organizație, într-o regiune, oraș sau țară. Cu alte cuvinte, cel mai adesea o rețea locală este limitată în spațiu. Rețelele locale sunt comune în sectorul educației. Majoritatea școlilor și a altor instituții de învățământ au computere conectate la o rețea locală. În același timp, tehnologiile moderne fac posibilă conectarea computerelor individuale situate nu numai în camere sau clădiri diferite, ci situate pe continente diferite. Nu întâmplător puteți găsi instituții de învățământ care au filiale în diferite țări, ale căror calculatoare sunt conectate în rețele locale. Mai mult, rețelele locale pot uni și calculatoare ale diferitelor instituții de învățământ, ceea ce ne permite să vorbim despre existența rețelelor locale în domeniul educației.
Spre deosebire de rețelele locale, rețelele globale nu au restricții spațiale. Orice computer poate fi conectat la rețeaua globală. Oricine poate accesa informațiile postate în această rețea. Cel mai faimos exemplu de rețea globală de telecomunicații este Internetul (INTERNET), care este accesat de un număr tot mai mare de școli secundare. Internetul nu este singura rețea globală de telecomunicații. Există și altele, precum rețeaua FIDO sau rețeaua SPRINT.
Astfel, majoritatea școlilor și a altor instituții de învățământ din sistemul general de învățământ secundar au atât rețele locale, cât și capacitatea de a utiliza rețele globale.
Cu toată diversitatea tehnologiilor informaționale și de telecomunicații, precum și a metodelor de organizare a datelor la trimiterea acestora prin canale de comunicație, rețeaua informatică mondială Internet ocupă un loc central. Mai mult, astăzi, aceasta este practic singura rețea globală de telecomunicații care este utilizată pe scară largă în sistemul de învățământ secundar general. Acest lucru este în mare măsură facilitat de viteza mare și fiabilitatea transmiterii datelor de diferite formate (text, grafică, sunet, video etc.) prin Internet. Internetul oferă posibilitatea accesului colectiv la materiale educaționale, care pot fi prezentate atât sub formă de manuale simple (texte electronice), cât și sub forma unor sisteme interactive complexe, modele computerizate, medii virtuale de învățare etc.
Numărul utilizatorilor de internet și al surselor de informații este în continuă creștere. În plus, se constată o îmbunătățire constantă a calității serviciilor de telecomunicații furnizate. Datorită acestui fapt, nu numai întreprinderile și organizațiile care lucrează în sfere economice și de altă natură, ci și instituțiile de învățământ secundar general beneficiază de acces de înaltă calitate la internet.
Internetul modern se caracterizează prin prezența unei probleme serioase de organizare a căutării globale a informațiilor. Au fost dezvoltate așa-numitele motoare de căutare care, pe baza cuvântului sau combinației de cuvinte dorite, găsesc link-uri către acele pagini de pe Internet în care este prezentat acest cuvânt sau combinație. În același timp, în ciuda prezenței motoarelor de căutare existente, utilizatorul trebuie să petreacă o cantitate mare de timp atât procesului de căutare a informațiilor, cât și procesării și sistematizării datelor primite.
În educație, această problemă este deosebit de acută: resursele de informații educaționale, dacă sunt prezentate pe internet, sunt de obicei prezentate nesistematic. Lipsa unei abordări sistematice a plasării unor astfel de resurse, precum și lipsa uniformității în soluționarea problemelor psihologice, pedagogice, tehnologice, estetice, ergonomice și a unei serii de alte probleme în dezvoltarea și funcționarea resurselor educaționale pe Internet duce la neutilizarea practică a avantajelor instrumentelor de telecomunicaţii în vederea îmbunătăţirii calităţii procesului de învăţământ.
Cea mai comună tehnologie de comunicare și serviciul corespunzător în rețelele de calculatoare a devenit tehnologia unei metode computerizate de transmitere și procesare a mesajelor informaționale, asigurând o comunicare promptă între oameni. Poștă electronică (e-mail) - un sistem de stocare și trimitere de mesaje între persoane cu acces la o rețea de calculatoare. Prin intermediul e-mailului, puteți transmite orice informație (documente text, imagini, date digitale, înregistrări audio etc.) prin rețele de calculatoare. Un astfel de departament de service implementează:

• editarea documentelor înainte de transmitere,
• stocarea documentelor și a mesajelor,
• transmiterea corespondenței,
• verificarea și corectarea erorilor care apar în timpul transmiterii,
• eliberarea confirmării de primire a corespondenței de către destinatar,
• primirea și stocarea informațiilor,
• vizionarea corespondenței primite.

E-mailul poate fi folosit pentru a comunica între participanții la procesul educațional și pentru a trimite materiale educaționale. O proprietate importantă a e-mailului, atractivă pentru învățământul secundar general, este capacitatea de a implementa schimbul asincron de informații. Pentru a utiliza e-mailul, este suficient să stăpânești mai multe comenzi ale clientului de e-mail pentru trimiterea, primirea și procesarea informațiilor. Rețineți că atunci când comunicați prin e-mail apar mai multe probleme psihologice și pedagogice decât cele tehnice. Cert este că în comunicarea umană directă, informația se transmite nu numai prin vorbire și alte forme de comunicare: expresii faciale, gesturi etc. Desigur, puteți folosi emoticoanele pentru a transmite emoții în timpul corespondenței, dar acest lucru nu rezolvă problema depersonalizării comunicării. Cu toate acestea, trecerea la vorbirea scrisă favorizează trăsături pozitive precum acuratețea, concizia exprimării și acuratețea.

E-mailul poate fi folosit de profesori pentru consultații, trimitere de teste și comunicare profesională cu colegii. De asemenea, este recomandabil să îl utilizați pentru desfășurarea unei lecții electronice în modul asincron, atunci când studenților li se trimit mai întâi textul lecției în formă electronică, extrase din literatura recomandată și alte materiale educaționale, iar apoi consultările sunt efectuate prin e-mail.
O caracteristică distinctivă și comoditate a e-mailului este capacitatea de a trimite același mesaj unui număr mare de destinatari simultan.
Un principiu similar de distribuție este utilizat de un alt serviciu de Internet numit lista de e-mail-uri . Acest serviciu funcționează în modul de abonament. Prin abonarea la lista de corespondență, abonatul primește o selecție de mesaje de e-mail pe tema selectată în căsuța sa poștală la o anumită frecvență. Listele de corespondență îndeplinesc funcțiile periodicelor de pe Internet.
În sistemul de învățământ general, folosind liste de corespondență, puteți organiza așa-numitele „săli de clasă virtuale” . În grupul de studiu creat, regulile și metodele de abonament sunt explicate școlarilor și se pune la treabă. Fiecare mesaj adresat unui grup de către orice membru este trimis automat tuturor membrilor grupului. Unul dintre participanții unui astfel de grup poate fi un profesor.
Principalele posibilități didactice de utilizare a listelor de corespondență sunt distribuirea automată a materialelor educaționale și organizarea de săli de clasă virtuale.
Un alt serviciu popular oferit de rețelele moderne de telecomunicații și schimbul de informații între persoane cu interese comune este teleconferința.
Teleconferinta este un forum online organizat pentru discuții și schimb de știri pe o anumită temă.
Teleconferințele vă permit să publicați mesaje de interes pe computere speciale din rețea. Mesajele pot fi citite conectându-se la un computer și selectând un subiect pentru discuție. În plus, dacă doriți, puteți răspunde autorului articolului sau puteți trimite propriul mesaj. În acest fel, se organizează o discuție în rețea, care are caracter de știri, deoarece mesajele sunt stocate pentru o perioadă scurtă de timp.
Prezența echipamentelor audio și video (microfon, cameră video digitală etc.) conectate la un computer face posibilă organizarea de conferințe audio și video pe computer, care devin din ce în ce mai răspândite în sistemul de învățământ secundar general.
Spre deosebire de listele de corespondență bazate pe e-mail, unele grupuri de știri și grupuri de știri funcționează în timp real. Diferența este că, în cazul unei liste de corespondență, informațiile sunt schimbate off-line prin trimiterea automată de e-mailuri. Serverul de știri publică imediat toate mesajele la panoul public și le stochează pentru o perioadă de timp. Astfel, teleconferințele vă permit să organizați o discuție atât on-line, cât și în mod întârziat. La organizarea sesiunilor de instruire este indicat să folosiți grupuri de știri moderate de profesor.
Odată cu dezvoltarea mijloacelor tehnice ale rețelelor de calculatoare, viteza transferului de date crește. Acest lucru permite utilizatorilor conectați la rețea nu numai să schimbe mesaje text, ci și să transmită sunet și video pe o distanță considerabilă. Unul dintre reprezentanții programelor care implementează comunicarea prin rețea este programul NetMeeting, care face parte din suita Internet Explorer. MS NetMeeting este un instrument de informatizare care implementează capabilități de comunicare directă prin Internet.
Trebuie remarcat faptul că pentru implementarea comunicației audio aveți nevoie de echipamentul tehnic adecvat: placă de sunet, microfon și sisteme de difuzoare. Pentru a transmite imagini video, aveți nevoie de o placă video și o cameră sau doar o cameră care acceptă standardul Video pentru Windows.
Principalele domenii de utilizare a MS NetMeeting în procesul educațional sunt:

• organizare de sesiuni de instruire virtuală și consultări în timp real, inclusiv comunicare vocală și transmitere de imagini video ale participanților;
• schimb de informații în mod text și grafic;
• organizarea colaborării cu informații educaționale on-line;
• transmiterea de informații educaționale și metodologice sub formă de fișiere în timp real.

Una dintre cele mai importante tehnologii de telecomunicații este prelucrare distribuită a datelor. În acest caz, computerele personale sunt folosite în locurile în care sunt generate și utilizate informațiile. Dacă sunt conectați prin canale de comunicare, acest lucru face posibilă distribuirea resurselor lor în zonele funcționale individuale de activitate și schimbarea tehnologiei de prelucrare a datelor în direcția descentralizării.
În cele mai complexe sisteme distribuite de prelucrare a datelor se realizează conexiuni la diverse servicii de informare și sisteme de uz general (servicii de știri, sisteme naționale și globale de regăsire a informațiilor, baze de date și bănci de cunoștințe etc.).
Un serviciu extrem de important pentru învăţământul secundar general, implementat în reţele de calculatoare, este regăsirea automată a informațiilor. Folosind instrumente specializate - sisteme de recuperare a informațiilor, puteți găsi rapid informații de interes în sursele de informații ale lumii.
Principalele scopuri didactice ale utilizării unor astfel de resurse primite prin canalele de telecomunicații în predarea școlarilor sunt comunicarea informațiilor, formarea și consolidarea cunoștințelor, formarea și perfecționarea deprinderilor, controlul asimilării și generalizării.
Utilizarea resurselor de informații educaționale disponibile în prezent, dintre care majoritatea sunt publicate pe Internet, vă permite să:

• organizează diverse forme de activitate pentru elevi pentru a extrage și a prezenta în mod independent cunoștințele;
• „aplica întreaga gamă de capabilități ale tehnologiilor moderne de informare și telecomunicații în procesul de realizare a diferitelor tipuri de activități educaționale, inclusiv precum înregistrarea, colectarea, stocarea, prelucrarea informațiilor, dialogul interactiv, modelarea obiectelor, fenomenelor, proceselor, funcționarea laboratoare (virtuale, cu acces de la distanță la echipamente reale), etc.;
• să utilizeze capacitățile tehnologiilor multimedia, hipertext și sisteme hipermedia în procesul educațional;
• diagnosticați capacitățile intelectuale ale școlarilor, precum și nivelul cunoștințelor, abilităților, aptitudinilor, nivelului de pregătire pentru o anumită lecție;
• gestionează formarea, automatizează procesele de monitorizare a rezultatelor activităților educaționale, instruire, testare, generează sarcini în funcție de nivelul intelectual al unui anumit elev, nivelul cunoștințelor, abilităților, aptitudinilor, caracteristicilor motivației acestuia;
• crearea condițiilor pentru implementarea activităților educaționale independente ale școlarilor, pentru autoeducare, autodezvoltare, autoperfecționare, autoeducare, autorealizare;
• lucrează în medii moderne de telecomunicații, asigură gestionarea fluxurilor de informații.

Astfel, telecomunicațiile computerizate nu sunt doar un instrument de predare puternic care vă permite să predați cum să lucrați cu informația, ci, pe de altă parte, telecomunicațiile computerizate reprezintă un mediu special pentru ca oamenii să comunice între ei, un mediu de interacțiune interactivă între reprezentanți. a diferiților utilizatori naționali, de vârstă, profesionali și din alte grupuri, indiferent de locația lor.
Din păcate, multe metode existente pentru utilizarea eficientă a tehnologiilor de telecomunicații în procesul de predare a elevilor nu sunt încă utilizate pe deplin de către profesori. Pe lângă capacitatea de a lucra cu cele mai noi tehnologii informatice, un profesor modern trebuie să aibă o idee despre modalitățile posibile de a le utiliza în procesul educațional. Experiența stăpânirii teoretice și practice de către profesori a diferitelor metode de utilizare a tehnologiilor de telecomunicații în procesul de învățare ar putea deveni baza pentru creșterea eficienței și calității predării, formându-și și îmbunătățindu-și în continuare competențele profesionale.

Ne-am uitat la istoria dezvoltării rețelelor de calculatoare. Am examinat toate etapele importante ale formării Internetului și principiile generale ale funcționării acestuia.

Subiectul nostru de astăzi se va numi: tehnologii de transmisie a datelor în rețele. Desigur, în primul rând, cele de calculator. În acest articol, vom lua în considerare și principalele mijloace de transmitere a datelor (conceptele de interfețe fizice și logice), vom analiza tehnologiile de bază pentru codificarea unui semnal în timpul transmiterii acestuia, caracteristicile liniilor de comunicație, precum și mecanismele de protecție împotriva pierderilor. .

Asa de! De ce există rețeaua? Așa este - să transmită date (informații) prin intermediul acestuia. Cum sunt transmise (distribuite) aceste informații? Așa este - după o anumită mediu de transmisie(infrastructură de cablu sau - în domeniul wireless).

Tehnologiile de transmitere a datelor în munca lor folosesc (în funcție de implementarea lor specifică) diverse interfețe fizice.

Notă: O interfață este o limită fizică (sau logică) în timpul interacțiunii mai multor obiecte independente - un fel de strat între ele.

Interfețele sunt împărțite în două categorii:

1. interfețe fizice
2. interfețe logice

Interfață fizică acesta este portul final de conectare (un conector cu un grup de contacte electrice). De exemplu - interfață. A pereche de porturi, conectat prin conectori și cablu se numește linie de transmisie a datelor (canal).

O interfață logică este un set de reguli (protocol) care definește însăși logica schimbului de date între dispozitivele conectate printr-o linie (rețea).

Organizarea transferului de date într-o rețea de calculatoare are loc în strânsă interacțiune a acestor două interfețe: o componentă fizică (placa de rețea) și una logică (driverul acesteia).

O condiție prealabilă pentru implementarea cu succes a oricărei tehnologii de transmisie a datelor este prezența unei componente suplimentare în fluxul de date - protocol de transmisie.

Un protocol de transfer de nivel logic este un set de reguli care guvernează schimbul de date între diferite aplicații sau dispozitive. Aceste reguli definesc o modalitate uniformă de transmitere a mesajelor și de tratare a erorilor de transmisie. La nivel fizic, un protocol este un set de date de serviciu atașate la pachetele (cadrele) principale de informații, fără de care interacțiunea efectivă în rețea este pur și simplu imposibilă.

Protocolul trebuie să abstragă (ignore) mediul de transmisie specific, sarcina sa este de a asigura o comunicare fiabilă între nodurile în comutare nor.

Să ne uităm la procesul de organizare a transferului de date mai detaliat!

În primul rând, așa se întâmplă: aplicația (programul) solicită sistemului de operare permisiunea de a comunica în rețea cu un alt dispozitiv (imprimantă, computer la distanță, cameră de supraveghere etc.) Sistemul de operare dă o comandă driverului plăcii de rețea, care încarcă prima porțiune de date în memoria tampon a cardului și inițiază interfața să transmită

La celălalt capăt al liniei (rețea), dispozitivul de la distanță primește date primite în memoria tampon a plăcii de rețea. După încheierea transmisiei, protocolul verifică dacă există erori în părțile transmise (pachetele) de date (dacă este necesar, solicită retransmiterea acestora) și încarcă datele primite din buffer-ul cardului în spațiul RAM rezervat anterior. De acolo, aplicația finală (programul) preia informații și lucrează cu acestea.

Iată o diagramă pentru claritate (pe care se poate face clic):

Pe baza a tot ceea ce s-a spus mai sus, putem trage următoarea concluzie: tehnologiile de construcție a rețelelor se reduc la conectarea dispozitivelor de la distanță electric și informațional! Acestea. - creați un fizic mediu de transmisie(cablu, wireless) și furnizați protocol comun de transfer de date prin rețea.

Client acesta este un modul (program, serviciu, calculator separat) folosit pentru a genera și transmite mesaje (cereri) către resursele unui dispozitiv (server) la distanță, urmat de primirea rezultatelor de la acesta și transmiterea acestora către aplicațiile corespunzătoare de pe client.

Server acesta este un modul (program, serviciu...) care așteaptă în mod constant cererile clienților să sosească din rețea și servește (cu participarea sistemului de operare local) aceste solicitări.

Un server poate servi mai mulți clienți simultan Iată un alt exemplu: baza de date cu care lucrează clienții. Au instalate module de program client care se conectează la baza de date și acceptă doar o interfață grafică pentru lucrul cu aceasta. Toate calculele și procesarea au loc pe server și folosind resursele acestuia.

Să ne uităm la o altă definiție! Este numită componenta client-server, care oferă acces la o resursă de computer prin rețea serviciu de rețea. Mai mult, fiecare serviciu este asociat cu un anumit tip de resursă de rețea.

De exemplu: serviciul de imprimare ne permite să imprimăm documente pe o imprimantă de rețea, iar serviciul de fișiere ne permite să accesăm date aflate pe computere la distanță. Pentru navigarea pe Internet există un serviciu web, care constă dintr-o parte server (server web) și o parte client (browser web) a utilizatorului (IE, Opera, Firefox etc.)

Având în vedere toate cele de mai sus, tehnologiile de transfer de date ar trebui să se bazeze nu doar pe sisteme de operare, ci și pe sisteme de operare în rețea care oferă utilizatorului acces la informațiile și resursele hardware ale altor computere. Mai mult, aceste sisteme de operare, conform definițiilor menționate mai sus, sunt, de asemenea, împărțite în două mari clase: OS server și client.

Sistemele client fac în primul rând solicitări către componentele serverului altor computere și către componentele serverului Server Sistemele de operare oferă aceste servicii. Desigur, în prezent, aproape orice sistem de operare modern este capabil să îndeplinească atât rolul de client, cât și de server. Sistemele server au fost pur și simplu create inițial pentru a servi numărul maxim de solicitări și pentru a avea o toleranță mai bună la erori (fiabilitate).

Iată, de exemplu, ce fel de „jucărie” avem în camera noastră de server:

Dar despre ea alta data :)

Să vă vorbim acum despre asta: tehnologiile moderne (digitale) de transmisie a semnalului sunt asociate conversiei (codării) acestuia. De ce avem nevoie de asta? Există mai multe motive pentru aceasta:

1. Prevenirea erorilor de transmisie a datelor (datorită recunoașterii sigure a semnalului de către partea de recepție)
2. Datele sunt transferate mai rapid (datorită unei densități mai mari de informații utile în flux)

După cum puteți vedea, acestea sunt deja două motive foarte bune pentru a acorda atenția cuvenită metodelor de codificare :)

Fotografia de mai jos arată două semnale: analog (linie roșie) și digital („trepte”) negre

În acest caz, secvența analogică a fost digitizată (eșantionată) la o anumită frecvență. Cu cât frecvența de eșantionare este mai mare, cu atât pasul va avea „pașii” noștri mai mic și cu atât semnalul digitizat va fi mai asemănător cu cel original (roșu).

Procese similare apar la eșantionarea (digitizarea) vocii noastre, preluată de la intrarea microfonului.

Folosit în calcul cod binar. În interiorul unui computer, aceasta este echivalentă cu două stări: prezența și absența tensiunii electrice („zero” sau „unu” logic). Aici totul este simplu: există un curent - „unu”, nu există curent - „zero”.

Tehnologiile moderne de transmisie a datelor fac posibilă codificarea semnalului în alte moduri (mai eficiente). Dar mai întâi, încă o mică clasificare. În funcție de metoda de implementare, procedura este împărțită în:

1. Codificarea semnalului fizic
2. și - logic (la un nivel superior - pe deasupra celui fizic)

Să aruncăm mai întâi o privire rapidă la primul punct. Există, de exemplu, posibilă metodă de codificare, în care unul corespunde unui nivel de tensiune (un potențial) și zero altuia. Și atunci când metoda pulsului, pulsuri de polarități diferite sunt folosite pentru a reprezenta numere.

Pentru tehnologia de codificare, o anumită problemă la transmiterea datelor este aceea că liniile de transmisie de date externe (în raport cu computerul însuși) pot fi întinse pe distanțe lungi și sunt supuse diferitelor interferențe și interferențe. Acest lucru duce la distorsiunea impulsurilor de transmisie a semnalului dreptunghiular de referință și sunt necesari noi algoritmi (de încredere) pentru codificarea și transmiterea acestuia.

În rețelele de calculatoare este folosit ca potenţial, asa de puls codificare. Se folosește și următoarea metodă de transmitere a datelor: modulare.

Cu modulare, datele discrete sunt transmise folosind un semnal sinusoidal de frecvență care este bine transmis de linia de comunicație disponibilă.

Primele două opțiuni de conversie sunt folosite pentru linii de înaltă calitate, iar modularea este utilizată în canalele cu distorsiuni puternice ale semnalului. Modulația, de exemplu, este utilizată în rețelele cu zonă extinsă pentru a transmite traficul prin linii telefonice analogice, care au fost concepute special pentru transmisia vocală (analogică) și, prin urmare, sunt slab potrivite pentru transmiterea impulsurilor digitale.

Metoda de transmisie în sine este influențată de asemenea de numărul de conductori (nuclee) din liniile de comunicație. Pentru a le reduce costul, numărul de fire este adesea redus. Cu această tehnologie, transferul de date se realizează în serie și nu în paralel (cum este obișnuit pentru liniile de comunicație din interiorul unui computer).

Metodele de codificare la nivel fizic includ algoritmi precum NRZ(Non Return Zero), Cod Manchester ( Manchester), MLT-3(Transmisie pe mai multe niveluri) și o serie de altele. Nu văd prea mult rost să mă oprim asupra lor în detaliu, dacă este interesant, puteți citi oricând despre ele pe Internet. Pe scurt, am scăpat! :)

Să spunem câteva cuvinte despre codificarea logică. După cum sugerează și numele, se realizează deasupra celui fizic (suprapunându-l) și servește pentru a oferi o fiabilitate suplimentară la transmiterea datelor. Cum?

De exemplu: dacă natura semnalului transmis nu se schimbă pentru o perioadă lungă de timp (când se transmit secvențe lungi de zerouri logice sau unu), receptorul poate face o eroare la citirea următorului bit de informație. Pur și simplu nu va putea descompune fluxul general de date în componente individuale și, ca urmare, va asambla corect structura originală din acestea în bufferul său.

Codarea logică (la care este supusă secvența de date inițială) introduce propriile biți cu sens opus în secvențe lungi de biți, sau chiar le înlocuiește cu alte secvențe. În plus, vă permite să îmbunătățiți caracteristicile spectrale ale semnalului, în general - să simplificați decodificarea acestuia și, în plus, să transmiteți semnale suplimentare de control al serviciului în fluxul general.

Practic, trei tehnologii sunt utilizate pentru conversia logică:

1. un pic de umplutură
2. codificare redundantă
3. încurcătură

De asemenea, nu voi locui separat (ca să nu te plictisesc) :) Sper că ai prins ideea principală!

Voi raporta pe scurt cu următoarea captură de ecran:

Aici puteți vedea cum arată același semnal atunci când îi sunt aplicați diferiți algoritmi:

Tehnologiile de transmitere a datelor au o serie de alte probleme care trebuie rezolvate. Și una dintre ele este problema sincronizării reciproce a emițătorului unui computer și a receptorului altuia. Sunteți de acord că va fi dificil de înțeles fluxul de date dacă două dispozitive încep să-l genereze simultan „unul față de celălalt”. Va fi o mizerie! :)

Problema sincronizării calculatoarelor de la distanță poate fi rezolvată în diferite moduri: prin schimbul de impulsuri speciale de ceas sau prin transferul datelor de serviciu care nu au legătură cu fluxul principal de informații. Una dintre tehnicile standard utilizate pentru a crește fiabilitatea transmisiei este numărarea suma de control fiecare octet (bloc de octeți) și transmiterea acestei valori către partea receptoare.

Notă: suma de control este - o valoare calculată prin „impunerea” unui anumit algoritm asupra datelor și utilizată pentru verificarea integrității acestora în timpul transmisiei. Sumele de control pot fi folosite pentru a compara rapid două seturi de date pentru a vedea dacă sunt identice. Date diferite vor avea sume de control diferite.

O altă tehnologie pentru confirmarea integrității datelor este schimbul între dispozitivele de serviciu care interacționează semnale-chitare, confirmând corectitudinea recepției. Adesea, această funcție este inclusă implicit în protocolul de comunicare în rețea.

Tehnologiile de transmitere a datelor presupun transferul de informații de la un computer la altul – în ambele direcții. Chiar și atunci când ni se pare că primim doar date (de exemplu, descărcam muzică), de fapt, schimbul merge în două direcții. Există pur și simplu un flux de date principal (care ne interesează - muzică) și un flux auxiliar (de serviciu) care merge în sens opus, format din Vitancias despre transferul reușit (sau nereușit).

În funcție de faptul că pot transmite date în ambele direcții sau nu, canalele fizice sunt împărțite în mai multe tipuri:

• Canal duplex- asigura transmiterea simultana a informatiilor in ambele directii Duplexul poate consta din doua medii fizice independente (un conductor pentru receptie, al doilea pentru transmisie). De asemenea, este posibil ca un mediu să fie utilizat pentru a asigura operarea duplex. În acest caz, pe clienți sunt utilizați algoritmi suplimentari pentru a separa fiecare flux de date de matricea generală de informații.
• Canal semiduplex- asigura si transmisie in ambele sensuri, dar nu simultan, ci pe rand. Acestea. Pentru un anumit timp, datele sunt transmise într-o direcție, apoi în direcția opusă.
• Canal simplex- permite transmiterea informaţiei într-o singură direcţie. Duplexul poate consta din două canale simplex.

Oh, sunt multe scrisori :) Cred că e suficient pentru azi, vom merge treptat. În următoarele articole cu siguranță vom continua cunoștințele, dar deocamdată - la revedere și - până la următoarele articole!

În sfârșit, urmăriți videoclipul de actualitate:

Majoritatea locuitorilor orașelor moderne transmit sau primesc un fel de date în fiecare zi. Acestea ar putea fi fișiere de calculator, o imagine de televiziune, o emisiune radio - orice reprezintă o anumită informație utilă. Există un număr mare de metode tehnologice de transmitere a datelor. În același timp, în multe segmente de soluții informaționale, modernizarea canalelor relevante are loc într-un ritm incredibil de dinamic. Tehnologiile convenționale, care par a fi capabile să satisfacă nevoile umane, sunt înlocuite cu altele noi, mai avansate. Mai recent, accesarea internetului prin intermediul unui telefon mobil a fost considerată aproape exotică, dar astăzi această opțiune este familiară pentru majoritatea oamenilor. Vitezele moderne de transfer de fișiere pe Internet, măsurate în sute de megabiți pe secundă, li s-a părut ceva fantastic primilor utilizatori ai World Wide Web. Prin ce tipuri de infrastructuri pot fi transferate datele? Ce ar putea determina alegerea unui canal sau altuia?

Mecanisme de bază de transfer de date

Conceptul de transmisie de date poate fi asociat cu diverse fenomene tehnologice. În general, este asociat cu industria de comunicații computerizate. Transferul de date în acest aspect este schimbul de fișiere (trimitere, primire), foldere și alte implementări ale codului mașină.

Termenul în cauză se poate corela și cu sfera non-digitală a comunicațiilor. De exemplu, difuzarea unui semnal TV, radio și operarea liniilor telefonice - dacă nu vorbim despre instrumente moderne de înaltă tehnologie - pot fi efectuate folosind principii analogice. În acest caz, transmisia de date este difuzarea de semnale electromagnetice printr-unul sau altul.

O poziție intermediară între două implementări tehnologice de transmisie de date - digitală și analogică - poate fi ocupată de comunicațiile mobile. Faptul este că unele dintre tehnologiile de comunicare relevante aparțin primului tip - de exemplu, comunicațiile GSM, Internetul 3G sau 4G, altele sunt caracterizate printr-o informatizare mai mică și, prin urmare, pot fi considerate analogice - de exemplu, comunicațiile vocale în AMPS sau NTT standardele.

Cu toate acestea, tendința modernă de dezvoltare a tehnologiilor de comunicare este de așa natură încât canalele de transmisie a datelor, indiferent de tipul de informații transmise prin ele, sunt în mod activ „digitizate”. În orașele mari din Rusia este dificil să găsești linii telefonice care funcționează conform standardelor analogice. Tehnologii precum AMPS își pierd treptat din relevanță și sunt înlocuite cu altele mai avansate. Televiziunea și radioul devin digitale. Astfel, avem dreptul să luăm în considerare tehnologiile moderne de transmisie a datelor în principal în context digital. Deși aspectul istoric al utilizării anumitor decizii va fi cu siguranță foarte util de explorat.

Sistemele moderne de transmisie a datelor pot fi clasificate în 3 grupe principale: cele implementate în rețelele de calculatoare, cele utilizate în rețelele mobile, care stau la baza organizării emisiunilor TV și radio. Să luăm în considerare specificul lor mai detaliat.

Tehnologii pentru transmiterea datelor în reţele de calculatoare

Subiectul principal al transferului de date în rețelele de calculatoare, așa cum am menționat mai sus, este o colecție de fișiere, foldere și alte produse de implementare a codului de mașină (de exemplu, matrice, stive etc.). Comunicațiile digitale moderne pot funcționa pe baza unei varietăți de standarde. Printre cele mai comune este TCP-IP. Principiul său principal este de a atribui o adresă IP unică unui computer, care poate fi folosită ca punct de referință principal la transferul de date.

Schimbul de fișiere în rețelele digitale moderne poate fi realizat folosind tehnologii cu fir sau cele care nu implică un cablu. Clasificarea infrastructurilor corespunzătoare de primul tip poate fi efectuată în funcție de tipul specific de sârmă. În rețelele moderne de calculatoare sunt utilizate cel mai des următoarele:

Perechi răsucite;

Fire de fibră optică;

Cabluri coaxiale;

cabluri USB;

Firele telefonice.

Fiecare dintre tipurile de cablu menționate are atât avantaje, cât și dezavantaje. De exemplu, perechea răsucită este un tip de fir ieftin, versatil și ușor de instalat, dar este semnificativ inferior fibrei optice în ceea ce privește lățimea de bandă (vom analiza acest parametru mai detaliat puțin mai târziu). Cablurile USB sunt cele mai puțin potrivite pentru transferul de date în cadrul rețelelor de calculatoare, dar sunt compatibile cu aproape orice computer modern - este extrem de rar să găsiți un PC care nu este echipat cu porturi USB. Cablurile coaxiale sunt suficient de protejate de interferențe și permit transmiterea datelor pe distanțe foarte mari.

Caracteristicile rețelelor de date computerizate

Va fi util să studiem câteva dintre caracteristicile cheie ale rețelelor de calculatoare care fac schimb de fișiere. Unul dintre cei mai importanți parametri ai infrastructurii corespunzătoare este debitul. Această caracteristică vă permite să estimați care poate fi viteza și volumul maxim de date transmise în rețea. De fapt, ambii acești parametri sunt, de asemenea, cheie. Viteza de transfer de date este un indicator real care reflectă cât de multe fișiere pot fi trimise de la un computer la altul într-o anumită perioadă de timp. Parametrul luat în considerare este cel mai adesea exprimat în biți pe secundă (în practică, de regulă, în kilo-, mega-, gigabiți, în rețele puternice - în terabiți).

Clasificarea canalelor de transmisie a datelor computerizate

Schimbul de date atunci când se utilizează infrastructura computerului poate fi efectuat prin trei tipuri principale de canale: duplex, simplex și half-duplex. Primul tip de canal presupune că dispozitivul care transmite date către PC poate fi și receptor în același timp. Dispozitivele simplex, la rândul lor, sunt capabile doar să primească semnale. Dispozitivele semi-duplex permit funcția de primire și transmitere pe rând a fișierelor.

Transmiterea fără fir de date în rețelele de calculatoare se realizează cel mai adesea prin standarde:

- „rază scurtă” (Bluetooth, porturi IR);

- „rază medie” - Wi-Fi;

- „rază lungă” - 3G, 4G, WiMAX.

Viteza cu care sunt transferate fișierele poate varia foarte mult în funcție de un anumit standard de comunicare, precum și de stabilitatea conexiunii și de imunitatea acesteia la interferențe. Wi-Fi este considerat una dintre soluțiile optime pentru organizarea rețelelor de computere intra-corporate de acasă. Dacă este necesară transmiterea datelor pe distanțe lungi, se utilizează 3G, 4G, WiMax sau alte tehnologii care sunt competitive cu acestea. Bluetooth rămâne la cerere și, într-o măsură mai mică, porturile infraroșu, deoarece utilizarea lor practic nu necesită ca utilizatorul să ajusteze dispozitivele prin care sunt schimbate fișierele.

Standardele „pe distanță scurtă” sunt cele mai populare în industria dispozitivelor mobile. Astfel, transferul de date către Android de pe un alt sistem de operare similar sau compatibil este adesea efectuat folosind Bluetooth. Cu toate acestea, dispozitivele mobile se pot integra cu succes în rețelele de calculatoare, de exemplu folosind Wi-Fi.

O rețea de date computerizată funcționează prin utilizarea a două resurse - hardware și software-ul necesar. Ambele sunt necesare pentru a organiza schimbul complet de fișiere între computere. Pentru transferul de date pot fi utilizate o varietate de programe. Ele pot fi clasificate condiționat în funcție de un astfel de criteriu precum domeniul de aplicare.

Există software personalizat adaptat pentru utilizarea resurselor web - astfel de soluții includ browsere. Există programe folosite ca instrument de comunicare vocală, completate de capacitatea de a organiza chat-uri video - de exemplu, Skype.

Există software care aparține categoriei de sistem. Soluțiile pot necesita o interacțiune redusă sau deloc a utilizatorului, dar pot fi necesare pentru a activa partajarea fișierelor. De regulă, un astfel de software funcționează la nivelul programelor de fundal din structura sistemului de operare. Aceste tipuri de software vă permit să conectați un computer la o infrastructură de rețea. Pe baza unor astfel de conexiuni, instrumentele utilizatorului pot fi deja folosite - browsere, programe de organizare a chat-urilor video etc. Soluțiile de sistem sunt, de asemenea, importante pentru asigurarea stabilității conexiunilor de rețea între computere.

Există software conceput pentru a diagnostica conexiunile. Deci, dacă o conexiune fiabilă între computere este împiedicată de una sau alta eroare de transfer de date, atunci aceasta poate fi calculată folosind un program de diagnosticare adecvat. Utilizarea diferitelor tipuri de software este unul dintre criteriile cheie pentru a face distincția între tehnologiile digitale și analogice. Atunci când se utilizează un tip tradițional de infrastructură de transmisie a datelor, soluțiile software au, de regulă, o funcționalitate incomparabil mai mică decât atunci când construiesc rețele bazate pe concepte digitale.

Tehnologii pentru transmiterea datelor în rețelele celulare

Să studiem acum cum pot fi transmise datele în alte infrastructuri la scară largă - rețelele celulare. Când luăm în considerare acest segment tehnologic, va fi util să acordăm atenție istoriei dezvoltării soluțiilor relevante. Cert este că standardele prin care datele sunt transmise în rețelele celulare se dezvoltă foarte dinamic. Unele dintre soluțiile pe care le-am discutat mai sus care sunt utilizate în rețelele de calculatoare rămân relevante timp de multe decenii. Acest lucru se vede în mod deosebit în exemplul tehnologiilor cu fir - cablu coaxial, pereche răsucită, fire de fibră optică au fost introduse în practica comunicațiilor cu computere cu foarte mult timp în urmă, dar resursa de utilizare a acestora este departe de a fi epuizată. La rândul său, în industria de telefonie mobilă aproape în fiecare an apar concepte noi care pot fi puse în practică cu diferite grade de intensitate.

Deci, evoluția tehnologiei celulare începe cu introducerea celor mai vechi standarde, precum NMT, la începutul anilor 80. Se poate observa că capacitățile sale nu s-au limitat la furnizarea de comunicații vocale. Transmiterea datelor prin rețele NMT a fost și ea posibilă, dar la o viteză foarte mică - aproximativ 1,2 Kbps.

Următorul pas în evoluția tehnologică pe piața comunicațiilor celulare a fost asociat cu introducerea standardului GSM. Rata de transfer de date la utilizarea sa a fost presupusă a fi mult mai mare decât în ​​cazul utilizării NMT - aproximativ 9,6 Kbps. Ulterior, standardul GSM a fost completat cu tehnologia HSCSD, a cărei utilizare le-a permis abonaților de telefonie mobilă să transmită date la o viteză de 57,6 Kbps.

Ulterior, a apărut standardul GPRS, prin care a devenit posibilă separarea traficului tipic „de computer” transmis prin canalele celulare de traficul vocal. Rata de transfer de date atunci când utilizați GPRS poate ajunge la aproximativ 171,2 Kbps. Următoarea soluție tehnologică introdusă de operatorii de telefonie mobilă a fost standardul EDGE. A permis transmiterea datelor la o viteză de 326 Kbps.

Dezvoltarea Internetului a cerut dezvoltatorilor de tehnologii de comunicații celulare să introducă soluții care ar putea deveni competitive cu standardele prin cablu - în primul rând în ceea ce privește viteza de transfer de date, precum și stabilitatea conexiunii. Un pas semnificativ înainte a fost introducerea pe piață a standardului UMTS. Această tehnologie a făcut posibilă asigurarea schimbului de date între abonații unui operator de telefonie mobilă la viteze de până la 2 Mbit/s.

Ulterior, a apărut standardul HSDPA, în care fișierele puteau fi transmise și primite cu viteze de până la 14,4 Mbit/s. Mulți experți din industria digitală cred că, din momentul în care a fost introdusă tehnologia HSDPA, operatorii de telefonie celulară au început să concureze direct cu furnizorii de internet folosind conexiuni prin cablu.

La sfârșitul anului 2000, a apărut standardul LTE și analogii săi competitivi, prin care abonații operatorilor de telefonie celulară au putut face schimb de fișiere la viteze de câteva sute de megabiți. Se poate observa că astfel de resurse nu sunt întotdeauna disponibile chiar și pentru utilizatorii de canale moderne prin cablu. Majoritatea furnizorilor ruși oferă abonaților lor un canal de transmisie a datelor la o viteză care nu depășește 100 Mbit/sec, în practică - cel mai adesea de câteva ori mai puțin.

Generații de tehnologii celulare

Standardul NMT aparține, în general, generației 1G. Tehnologiile GPRS și EDGE sunt adesea clasificate ca 2G, HSDPA ca 3G, LTE ca 4G. De remarcat faptul că fiecare dintre soluțiile menționate are analogi concurențiali. De exemplu, unii experți includ WiMAX ca atare în legătură cu LTE. Alte soluții competitive în ceea ce privește LTE pe piața tehnologiei 4G sunt 1xEV-DO, IEEE 802.20. Există un punct de vedere conform căruia standardul LTE încă nu este în întregime corect de clasificat ca 4G, deoarece în ceea ce privește viteza maximă este puțin sub indicatorul definit în raport cu 4G conceptual, care este de 1 Gbit/sec. Astfel, este posibil ca în curând să apară pe piața globală de comunicații celulare un nou standard, poate chiar mai avansat decât 4G și capabil să ofere transmisie de date la o viteză atât de impresionantă. Între timp, LTE se numără printre soluțiile care sunt implementate cel mai dinamic. Operatorii ruși de top modernizează în mod activ infrastructura relevantă în toată țara - asigurarea transmisiei de date de înaltă calitate folosind standardul 4G devine unul dintre avantajele competitive cheie pe piața comunicațiilor celulare.

Tehnologii de difuzare a televiziunii

Conceptele de transmisie digitală a datelor pot fi utilizate și în industria media. Multă vreme, tehnologiile informaționale nu au fost introduse foarte activ în organizarea emisiunilor de televiziune și radio, în principal din cauza profitabilității limitate a îmbunătățirilor corespunzătoare. Au fost adesea folosite soluții care combinau tehnologiile digitale și analogice. Astfel, infrastructura telecentrului ar putea fi complet „computerizată”. Cu toate acestea, programele analogice au fost difuzate pentru abonații rețelelor de televiziune.

Pe măsură ce internetul se răspândește și canalele de transmisie a datelor pe computer devin mai ieftine, jucătorii din industria de televiziune și radio au început să-și „digitizeze” în mod activ infrastructura și să o integreze cu soluțiile IT. În diferite țări ale lumii au fost aprobate standarde pentru difuzarea televiziunii în format digital. Dintre acestea, cele mai frecvente sunt DVB, adaptat pentru piata europeana, ATSC, folosit in SUA, ISDB, folosit in Japonia.

Soluții digitale în industria radio

Tehnologia informației este, de asemenea, implicată activ în industria radio. Se poate observa că astfel de soluții se caracterizează prin anumite avantaje în comparație cu standardele analogice. Astfel, în emisiunile radio digitale, se poate obține o calitate semnificativ mai mare a sunetului decât atunci când se utilizează canale FM. O rețea digitală de date oferă teoretic posturilor de radio capacitatea de a trimite nu numai trafic vocal, ci și orice alt conținut media - imagini, videoclipuri, texte - către radiourile abonaților. Soluțiile corespunzătoare pot fi implementate în infrastructura de organizare a transmisiilor de televiziune digitală.

Legături de date prin satelit

O categorie separată ar trebui să includă canalele prin satelit prin care datele pot fi transmise. În mod oficial, avem dreptul de a le clasifica drept wireless, dar amploarea utilizării lor este de așa natură încât nu ar fi în întregime corect să combinam soluțiile corespunzătoare într-o singură clasă cu Wi-Fi și Bluetooth. Canalele de transmisie de date prin satelit pot fi folosite - în practică, așa se întâmplă - atunci când se construiește aproape orice tip de infrastructură de comunicații dintre cele enumerate mai sus.

Folosind „plăci”, puteți organiza integrarea computerelor într-o rețea, le puteți conecta la Internet, puteți asigura funcționarea transmisiunilor de televiziune și radio și crește nivelul de tehnologie al serviciilor mobile. Principalul avantaj al canalelor prin satelit este exhaustivitatea. Transmiterea datelor poate fi efectuată atunci când sunt activate în aproape orice loc de pe planetă - precum și recepția - de oriunde de pe glob. Soluțiile prin satelit au și unele dezavantaje tehnologice. De exemplu, atunci când transferați fișiere de pe computer folosind o antenă, poate exista o întârziere vizibilă în răspuns sau „ping” - intervalul de timp dintre momentul în care un fișier este trimis de pe un computer și primit pe altul.

În zilele noastre, canalele de comunicații electrice sunt cele mai răspândite. Acesta este un set de dispozitive tehnice care asigură transmiterea oricărui tip de mesaj de la expeditor la destinatar. Se realizează folosind semnale electrice care circulă prin fire sau semnale radio. Există canale de telecomunicații: telefon, telegraf, fax, televiziune, transmisie prin fir și radio, transmisie telemecanică de date etc. O parte integrantă a canalelor de comunicare sunt liniile de comunicație - cu fir și fără fir (comunicații radio). La rândul său, comunicarea prin cablu poate fi realizată printr-un cablu electric și o linie de fibră optică. Iar comunicația radio se realizează pe benzile DV, MF, HF și VHF fără utilizarea repetitoarelor, prin canale prin satelit folosind repetoare spațiale, prin linii de releu radio folosind repetoare terestre și prin comunicații celulare folosind o rețea de stații radio de bază terestre.

Linii de comunicare prin cablu

Liniile de telecomunicații cu fir sunt împărțite în cablu, aeriene și fibră optică.

Linii de comunicație prin cablu

Liniile de comunicație prin cablu sunt linii de comunicație formate din medii de transmisie direcțională (cabluri), proiectate împreună cu sisteme de transmisie prin cablu pentru a organiza comunicarea. Liniile de cablu constau din centre de comunicații, puncte de regenerare (întărire) nesupravegheate - NRP, NUP, traseu de cablu.

Linii aeriene

Liniile aeriene sunt împărțite în linii: comunicații telefonice pe distanțe lungi (MTS), comunicații telefonice rurale (STS), comunicații telefonice urbane (CTS) și rețele de radiodifuziune (RS).

În ceea ce privește importanța lor, liniile aeriene STS; linii de abonat STS.

Citeste si:

Dezvoltarea unui sintetizator de semnal audio cu compresie de date
Scopul acestui proiect de curs este de a dezvolta un sintetizator de semnale audio cu compresie de date, care să permită reproducerea mesajelor audio. Echipele de management...

Dezvoltarea și producerea unui complex de amplificare și digitizare a semnalului bazat pe un microcontroler
Dezvoltarea microelectronicii și utilizarea pe scară largă în producția industrială, în dispozitive și sisteme de control pentru o mare varietate de obiecte și procese este în prezent...

Calculul caracteristicilor legăturii radio
Pentru a transmite semnale de la o antenă de transmisie (emițător) la o antenă de recepție radio, mediul natural este adesea folosit ca linii de transmisie a energiei. Linia de transmisie se numește e...