Технические средства телекоммуникационных технологий. Введение в новейшие телекоммуникационные технологии

Информатизация современного общества и тесно связанная с ней информатизация образования характеризуются совершенствованием и массовым распространением информационных и телекоммуникационных технологий. Они широко применяются для передачи информации и обеспечения взаимодействия преподавателя и обучаемого в современной системе образования. Важно понимать, что в связи с этим преподаватель в наше время должен не только обладать знаниями в области информационных и телекоммуникационных технологий, но и быть специалистом по их применению в своей профессиональной деятельности.

Слово «технология» имеет греческие корни и в переводе означает науку, совокупность методов и приемов обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов, изделий и преобразования их в предметы потребления. Современное понимание этого слова включает и применение научных и инженерных знаний для решения практической задачи. В таком случае информационными и телекоммуникационными технологиями можно считать такие технологии, которые направлены на обработку и преобразования информации.

Информационные и телекоммуникационные технологии - это обобщающее понятие, описывающее различные методы, способы и алгоритмы сбора, хранения, обработки, представления и передачи информации

В это определение умышленно не включено слово «использование». Использование информационных и телекоммуникационных технологий позволяет говорить о еще одной технологии - технологии использования информационных и телекоммуникационных технологий в образовании, медицине, военном деле и многих других областях деятельности человека, что является частью технологий информатизации. Каждая из этих областей накладывает на технологию информатизации свои ограничения и особенности. В качестве примера можно привести технологию Интернет, рассматриваемую как информационную и телекоммуникационную технологию. При этом технологию использования Интернет в образовании разумно считать не информационной и телекоммуникационной технологией, а технологией информатизации образования.

Важно понимать, что понятие технологии информатизации образования значительно шире, чем только технология использования информационных и телекоммуникационных технологий в сфере образования. Это понятие включает в себя весь комплекс приемов, методов, способов и подходов обеспечивающих достижение целей информатизации образования.

Так, например, к технологиям информатизации образования в полной мере могут быть отнесены приемы создания и оценки качества информационных ресурсов образовательного назначения, методы обучения педагогов эффективному использованию информационных и коммуникационных технологий в своей профессиональной деятельности.

К системным программам относятся операционные системы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с оборудованием и пользователя с персональным компьютером, а также различные служебные или сервисные программы. К прикладным программам относят программное обеспечение, которое является инструментарием информационных технологий - технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д. К инструментальным программам относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения.

В современных системах образования широкое распространение получили универсальные офисные прикладные программы и средства информационных и телекоммуникационных технологий: текстовые процессоры, электронные таблицы, программы подготовки презентаций, системы управления базами данных, органайзеры, графические пакеты и т.п.

С появлением компьютерных сетей обучаемые и педагоги приобрели новую возможность оперативно получать информацию из любой точки земного шара. Через глобальную телекоммуникационную сеть Интернет возможен мгновенный доступ к мировым информационным ресурсам (электронным библиотекам, базам данных, хранилищам файлов, и т.д.). В самом популярном ресурсе Интернет - всемирной паутине WWW опубликовано несколько миллиардов мультимедийных документов.

В телекоммуникационной сети Интернет доступны и многие другие распространенные сервисы, позволяющие людям общаться и обмениваться необходимой информацией, к числу которых относятся электронная почта, ICQ, списки рассылки, группы новостей, чат. Разработаны специальные программы для общения в реальном режиме времени, позволяющие после установления связи передавать тексты, звуки и изображения. Эти программы позволяют организовать совместную работу удаленных пользователей с программой, запущенной на отдельном компьютере.

С появлением новых алгоритмов сжатия данных доступное для передачи по компьютерной сети качество звука существенно повысилось и стало приближаться к качеству звука в обычных телефонных сетях. Как следствие, весьма активно стала развиваться относительно новая технология - Интернет-телефония. С помощью специального оборудования и программного обеспечения через сеть Интернет можно проводить аудио и видеоконференции.

Для обеспечения эффективного поиска информации в компьютерных сетях применяются технологии поиска информации, цель которых - собирать данные об информационных ресурсах глобальной компьютерной сети и предоставлять пользователям возможность быстрого поиска информации. С помощью поисковых систем можно искать документы всемирной паутины, мультимедийные файлы и программное обеспечение, адресную информацию об организациях и людях.

С помощью сетевых средств информатизации становится возможным широкий доступ к учебно-методической и научной информации, организация оперативной консультационной помощи, моделирование научно-исследовательской деятельности, проведение виртуальных учебных занятий (семинаров, лекций) в реальном режиме времени.

К числу значимых информационных и телекоммуникационных технологий относится видеозапись и телевидение.

Видеопленки и соответствующие средства информатизации позволяют большому количеству обучаемых прослушивать лекции лучших преподавателей. При этом видеокассеты с лекциями могут быть использованы как в специально оборудованных аудиториях, так и в домашних условиях. Очень часто основной учебный материал излагается одновременно (согласованно) в печатных изданиях и на видеокассетах. В качестве примера можно привести ставшее традиционным обучение иностранным языкам, в ходе которого обучаемые часто используют печатные издания совместно с магнитофоном или компьютером, оснащенным соответствующей обучающей программой.

В таком случае очень часто возникает вопрос о целесообразности и необходимости использования различных информационных и телекоммуникационных технологий. Так, например, если в ходе обучения необходима визуальная информация, и ее невозможно предоставить обучаемому в печатном виде, то необходимость видеоматериалов очевидна. Если видеопленка или видеодемонстрация, организованная с помощью компьютера, - всего лишь запись лекции без каких-либо дополнительных специальных иллюстраций, то тогда использование информационной технологии может быть оправданным, но не необходимым.

Телевидение, как одна из наиболее распространенных информационных технологий, играет очень большую роль в жизни людей: практически в каждой семье есть хотя бы один телевизор. Обучающие телепрограммы широко используются по всему миру и являются ярким примером практической информатизации образования. Благодаря телевидению, появляется возможность транслировать лекции для широкой аудитории в целях повышения общего развития данной аудитории без последующего контроля усвоения знаний, а также возможность впоследствии проверять знания при помощи специальных тестов и экзаменов.

К сожалению, данная технология может применяться только для большой аудитории, например, для изучающих иностранные языки или основы каких-либо наук. Трудно использовать национальное или даже городское телевидение для курсов более узкой направленности.

Многие обучающие теле- и радиопрограммы передаются через спутниковое телевидение. Например, международная организация INTELSAT , основанная в 1971 году, позволяет транслировать обучающие программы практически на весь мир, предоставляя для этого все свои 15 спутников. Спутниковые каналы позволяют также организовывать коммуникационные сети ISDN, которые позволяют передавать в цифровом виде одновременно видеоизображение, звук, текст и копии документов.

Мощной технологией, позволяющей хранить и передавать основной объем изучаемого материала, являются образовательные электронные издания, как распространяемые в компьютерных сетях, так и записанные на специальных носителях информации: CD-ROM, DVD и т.д. Индивидуальная и коллективная работа с ними может способствовать более глубокому усвоению и пониманию материала. Эта технология позволяет, при соответствующей доработке, приспособить существующие учебные материалы и средства обучения к индивидуальному пользованию, предоставляет возможности для самообучения и самопроверки полученных знаний.

Благодаря современным информационным и телекоммуникационным технологиям, таким как электронная почта, телеконференции или ICQ общение между участниками образовательного процесса может быть распределено в пространстве и во времени. Так, например, педагоги и обучаемые могут общаться между собой, находясь в разных странах, в удобное для них время. Такой диалог может быть растянут во времени - вопрос может быть задан сегодня, а ответ на него получен через несколько дней. С помощью таких подходов становится возможным обмен информацией (вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), что позволяет обучаемым и преподавателям анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время.

Информационные и телекоммуникационные технологии, используемые в сфере образования, можно классифицировать согласно разным критериям. Так, например, при изучении информатизации образования, в качестве критерия удобно рассматривать цель использования метода, способа или алгоритма воздействия на информацию. В этом случае можно выделить технологии хранения, представления, ввода, выводы, обработки и передачи информации.

Известно много различных информационных и телекоммуникационных технологий. С каждым годом появляются новые средства и технологии, важные с точки зрения информатизации образования. Перечислить и, тем более, изучить их все невозможно. Важно понимать, что при определенных условиях многие из этих технологий способны существенно повлиять на повышение качества подготовки специалистов.

Приближающийся XXI век можно смело назвать веком “информационного сообщества”. К важнейшим факторам, оказывающим политическое воздействие на процесс формирования информационного сообщества, следует отнести:

* разработку проектов создания глобальной международной информационной инфраструктуры Комиссиями Европейского Сообщества и Совещаниями глав правительств - членов большой семерки;
* широкомасштабную европейскую инициативу European Information Technology Observatory (EITO), задача которой - выработка всеобъемлющего взгляда на европейский рынок информационных технологий и оказание услуг, предоставляемых данной индустрией как отдельным пользователям, так и общественным организациям;
* общеевропейскую исследовательскую программу по созданию развитых коммуникационных технологий R&D in Advanced Communications Technologies in Europe (RACE);
* программу создания национальной информационной инфраструктуры США National Infrastructure Plan (1993 год) и Закон США о телекоммуникациях 1996 года; * программу развития средств связи и информатики Министерства связи России, проекты Ростелекома (Центральный и Южный), Межведомственную программу РАН, Министерства науки, Госкомвуза и РФФИ “Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы”.

Ключевую роль в формировании информационного общества играют телекоммуникационные технологии, которые определяют темпы и качество его построения. Понятие “телекоммуникационные технологии построения сетей передачи информации” возникло лишь в середине XX века, но уже к концу его мы наблюдаем проникновение этих технологий во все сферы человеческой деятельности. Сети передачи информации совершили колоссальный скачок от телеграфных и телефонных сетей первой трети ХХ века к интегральным цифровым сетям передачи всех видов информации (речь, данные, видео). К факторам, определившим прогресс в этой сфере, в первую очередь следует отнести развитие микроэлектронной индустрии и вычислительной техники, а также последние успехи в технологии световодных систем. Телекоммуникационные технологии развивались параллельно и взаимоувязано с возможностями каналов связи (от аналоговых к высокоскоростным цифровым волоконно-оптическим линиям связи) и компьютеризацией общества.
Этапы развития телекоммуникационных технологий

В числе основных этапов развития телекоммуникационных технологий (рис.1) следует назвать:

Телеграфные и телефонные сети (докомпьютерная эпоха);
- передача данных между отдельными абонентами по выделенным и коммутируемым каналам с использованием модемов;
- сети передачи данных с коммутацией пакетов: дейтаграммные или использующие виртуальные соединения (типа Х.25);
- локальные вычислительные сети (наиболее распространенные - Ethernet, Token Ring);
- цифровые сети интегрального обслуживания (ISDN) - узкополосные, а затем широкополосные;
- высокоскоростные локальные сети - Fast Ethernet, FDDI, FDDI II (развитие FDDI для синхронной передачи речевой и видеоинформации);
- высокоскоростные распределенные сети Frame Relay, SMDS, АТМ;
- информационные супермагистрали.

Наиболее впечатляющие успехи телекоммуникационных технологий наблюдаются в последние 15 лет. В их числе можно назвать следующие технологии.

Х.25. Долгое время наиболее распространенным в технологии передачи данных был подход, основанный на идеологии пространственно-временной коммутации пакетов данных, определяемой рекомендациями МККТТ Х.25 (рис.2). Характерные черты данной технологии - организация передачи пакетов по временно создаваемым виртуальным каналам, а также достаточно сложные функции управления процессом передачи, возлагаемые на сеть с целью повышения надежности доставки информации пользователю. Подвергавшаяся многочисленным исследованиям и усовершенствованиям, она и по сей день является основой широкого класса телекоммуникационных сетей. Одна из причин этого - удовлетворительное функционирование в условиях использования каналов связи низкого и среднего качества, а также хорошо отработанные за многие годы аппаратные и программные средства.

Области применения:

Каналы низкого и среднего качества;
- передача данных на низких и средних скоростях (1,2-128 Кбит/с);
- простое пользовательское оборудование;
- подключение абонента по коммутируемым каналам.

Особенности:

Виртуальные соединения;
- альтернативная маршрутизация;
- обнаружение и исправление ошибок в каждом узле.

TCP/IP. Передача данных в соответствии с протоколами TCP/IP основана на дейтаграммном методе коммутации, характерная черта которого - независимая маршрутизация пакетов (рис.3). Исторически ряд специальных сетей, например сеть Министерства обороны США ARPANET, были организованы с использованием данной технологии, которая сохраняет актуальность и успешно конкурирует с методом виртуальных соединений. Об этом свидетельствует широкое использование TCP/IP в сети Internet.

Области применения:

Каналы низкого, среднего и высокого качества;
- широкий диапазон скоростей передачи данных (от 1,2 Кбит/с до десятков Мбит/с.)
- возможность использования как в распределенных, так и в локальных сетях.

Особенности:

Пакетная коммутация в дейтаграммном режиме;
- высокий уровень адаптации к нарушениям в сети благодаря возможности изменения маршрута в каждом узле сети;

ISDN. В связи с необходимостью повышения качества и расширения спектра услуг, предоставляемых сетью, и совершенствованием средств передачи цифровой информации с середины 80-х годов во многих странах начали активно развиваться цифровые сети интегрального обслуживания (ЦСИО, ISDN), вначале узкополосные (У-ЦСИО, N-ISDN), а в последующем и широкополосные (Ш-ЦСИО, В-ISDN) (рис.4). Главная задача ISDN - передача разнородной информации с высокой скоростью, включая передачу речи, телетекста, видеотекста, электронной почты для В-ISDN-телеконференции, передача ТВ-изображений, распределенная обработка информации.

Один из ключевых вопросов, относящихся к В-ISDN, - выбор метода коммутации: коммутация каналов (аналогичная традиционной системе в обычной телефонной сети, при которой для каждого соединения устанавливается физический канал между корреспондирующей парой абонентов) или некая разновидность пакетной коммутации (при которой сеть передает информацию, организованную специальным образом в пакеты данных, снабженные адресом, куда они должны быть доставлены).
Метод пакетной коммутации - более гибкий с точки зрения скорости передачи и оптимален для передачи разнородного трафика.

Frame Relay (FR). Данная технология является разновидностью метода пакетной коммутации (рис.5). Она возникла и развивалась как технология, ориентированная на передачу данных, однако все шире используется для организации обмена речевой и даже видеоинформацией. Характерная особенность технологии - частичный отказ от сложных процедур обнаружения и исправления ошибок при передаче информации по каналам связи. Благодаря этому достигается максимально полное использование пропускной способности каналов и ресурсов коммутационного оборудования.

Технология FR представляет собой эффективное средство соединения локальных сетей. Наряду с этим за счет мощных механизмов мультиплексирования и управления потоками она обладает высоким потенциалом интеграции и повышения производительности глобальных и национальных сетей, особенно в условиях большого разнообразия протоколов передачи информации в сеть.

Области применения:

Каналы среднего и высокого качества;
- передача данных со скоростями от 56 Кбит/с до 2048 Кбит/с;
- передача голосовой и факсимильной информации;
- интеллектуальное пользовательское оборудование;
- LAN-to-LAN;
- LAN-to-WAN.

Особенности:

- стирание искаженных кадров (фреймов) на узлах сети;
- обнаружение и исправление ошибок оконечным оборудованием пользователя.

АТМ. В последние годы национальные и международные организации по стандартам заметно продвинулись в определении основ технологии для передачи разнородной информации. Они рекомендуют для этого стандартизованную технологию передачи, мультиплексирования и коммутации, называемую методом асинхронной передачи (Asynchronous Transfer Mode, АТМ) (рис.6).

АТМ является разновидностью метода пакетной коммутации с виртуальными каналами и в определенной мере соединяет преимущества методов коммутации каналов и коммутации пакетов. В основе АТМ - единый цифровой формат и единые правила транспортировки и коммутации всех видов информации, в том числе служебной.

Области применения:

Широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания;
- каналы высокого качества;
- высокоскоростная передача данных, речевой и видеоинформации, включая ТВ высокой четкости;
- хорошие линии привязки пользователей.

Особенности:

Постоянные и коммутируемые виртуальные соединения;
- контроль целостности информации на узлах сети;
- обнаружение и исправление ошибок оконечным оборудованием пользователя;
- заказ услуг.

SMDS. Switched Multimegabit Data Service - это высокоскоростная коммутационная служба передачи данных, по своим свойствам подобная АТМ, но в отличие от нее использующая дейтаграммный метод коммутации. Текущая спецификация SMDS предлагает пользователям доступ по выделенной линии со скоростями DS1 (1,544 Мбит/с) и DS3 (45 Мбит/с).

10BASE-T. Хотя технология Ethernet появилась сравнительно давно, ее массовое применение в конце 80-х годов обеспечил стандарт 10base-T, разработанный комитетом IEEE 802.3. Стандарт, который определял построение Ethernet с использованием неэкранированной витой пары, изменил саму природу ЛВС. Он специфицировал использование топологии типа «звезда» и концентраторов, что сделало сети более надежными и удобными для управления. Как только промышленность признала 10Base-T в качестве основного способа построения сетей Ethernet, цена на концентраторы и сетевые интерфейсные карты резко упала, что обеспечило еще большее распространение данной технологии.

Коммутация в ЛВС. Появление коммутации означало большой скачок вперед в развитии технологий ЛВС (рис.7). В отличие от технологий разделяемых ЛВС, где фиксированная пропускная способность делится между подключенными к ЛВС устройствами, коммутаторы дали возможность выделять каждому порту канал с пропускной способностью до 10 Мбит/с, резко повысив пропускную способность ЛВС и улучшив ее характеристики. Дополнительный импульс развитию коммутации в ЛВС дала технология АТМ. В отличие от других технологий коммутируемых ЛВС, АТМ поддерживает передачу речи, данных и видеоинформации со скоростью сотен мегабит в секунду. Возможно, АТМ станет первой технологией, используемой и в локальных и в территориальных сетях.
Тенденции развития сетевых информационных технологий.

Телекоммуникационные сети, использующие в качестве технологии передачи данных Х.25, Frame Relay, АТМ, выработали свои способы организации инфраструктуры сети, управления, организации услуг и т.д. Однако сети, построенные на перспективных элементах, потребуют новых организационных подходов.

Распределенные сети на оптоволокне. Использование оптоволокна в распределенных сетях обеспечивает практически неограниченные скорости передачи информации, высокое качество и надежность (рис.8). Компании - владельцы сетей дальней связи используют технологию цифровой связи на оптоволокне, чтобы перестроить свои сети снизу доверху. В этот процесс включились и российские телекоммуникационные компании. Широкое использование оптоволокна потребовало разработки новых технологий цифровой передачи сигналов. Наиболее удачной оказалась технология синхронной цифровой иерархии - SDH/SONET, которая задает стандарты для передачи данных на скоростях до 2,4 Гбит/с с возможным увеличением до 10 Гбит/с.

Беспроводные сети мобильных абонентов. Достижения последнего десятилетия в области мобильных и беспроводных систем связи (особенно спутниковых и сотовых) обеспечивают доступ пользователей к сетям передачи данных из любой точки, в том числе и во время движения. Наибольшее распространение получили технологии, использующие стандарты МPT, NMT-450, AMPS, GSM. Технологии продолжают активно совершенствоваться. Одно из перспективных направлений - внедрение метода CDMA - кодового разделения частотного канала в соответствии с документом IS-95, позволяющего наиболее полно и рационально использовать радиочастотный спектр канала.

Internet. Наиболее мощной и динамично развивающейся телекоммуникационной сетью современности можно смело назвать Internet (рис.9). За сравнительно короткое время эта сеть сделала скачок от ведомственной сети к всемирной информационно-телекоммуникационной инфраструктуре. К Internet уже имеют доступ 75 стран мира. Еще 77 стран через систему электронной почты получили возможность подключаться к всемирной службе новостей Usenet, которая позволяет абонентам обмениваться информацией по различным специальным техническим проблемам.

По данным газеты Financial Times, сегодня в сети Internet работает приблизительно 40 миллионов пользователей, объединенных более чем в 40 тыс. сетей. Каждые 30 минут к ней присоединяется новая сеть и каждый месяц прибавляется 1 млн. новых пользователей. К 2000 году, по всей видимости, число пользователей Internet превысит 100 млн. человек. Сеть Internet возникла в результате проекта DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency), который был начат в середине 70-х годов и возглавлялся агентством Министерства обороны США. К реализации проекта были привлечены научные и технологические ресурсы университетских, промышленных и правительственных лабораторий США. Соразработчиками телекоммуникационной инфраструктуры стали Национальный научный фонд (NSF), Министерство энергетики, Министерство обороны, Агентство здравоохранения и гуманитарных услуг и Национальное аэрокосмическое агентство (NASA). Созданную в результате интерсеть называют Connected Internet, DARPA/NFS Internet, TCP/IP Internet или просто Internet.

Сегодня Internet представляет собой транснациональную инфраструктуру, которая объединяет большое число различных компьютерных сетей, работающих по самым разнообразным протоколам, связывающих компьютеры различных типов и обеспечивающих передачу данных в различных физических средах: телефонных кабелях, оптоволокне, радио- и спутниковых каналах.

Основные условия вхождения компьютера в сеть: использование протокола TCP/IP для межмашинного обмена, подключение к какой-либо глобальной сети и выполнение определенных правил адресования и маршрутизации. Internet не имеет единого административного органа, управляющего всей его инфраструктурой. Существует только ряд достаточно авторитетных образований (называемых комитетами), действующих на общественных началах и вырабатывающих общие рекомендации по принципам функционирования сети.

Internet предоставляет следующие основные классы услуг:

* электронная почта;
* служба новостей и конференций;
* доступ к файлам;
* доступ к документам, подготовленным в стандарте HTML (“всемирная паутина” - World Wide Web - WWW);
* удаленная обработка данных.

WWW. Резкое увеличение числа пользователей Internet во многом связано с созданием языка для описания гипертекстовых документов HTML (HiperText Markup Language). HTML позволяет создавать документы гибкой структуры, объединяющие текстовую, табличную, графическую и звуковую информацию. Благодаря расширенной структуре адреса в ссылках HTML появилась возможность размещать страницы одного документа на различных серверах сети Internet. Именно механизм гипертекстовых ссылок позволил объединить отдельные серверы Internet во “всемирную паутину”.

Необходимость эффективно работать во все более расширяющемся информационном пространстве Internet потребовала создания специальных программных средств для навигации в этом своеобразном информационном океане. Такие программы, получившие название «броузеров», сегодня должны быть установлены на каждом компьютере, подключенном к “всемирной паутине” WWW. С их помощью пользователь осуществляет доступ к серверам WWW, получение на свою рабочую станцию выбранных HTML-документов, их просмотр, редактирование, печать.

Электронная почта. Электронная почта получила широкое распространение в мире бизнеса, науки, образования в середине 80-х годов, став впоследствии одним из наиболее распространенных сетевых приложений. По данным Electronic Messaging Association, в 1994 году было 23 млн. пользователей электронной почты. Ожидается, что к 2000 году их число возрастет до 72 млн. Сегодня существует большое число различных систем электронной почты. Наиболее популярные из них представлены в таблице.
Основные направления эволюции телекоммуникационных технологий

В дальнейшем основными направлениями эволюции телекоммуникационных технологий, по-видимому, станут:

Увеличение скорости передачи информации, обусловленное возрастающими возможностями широкополосных линий и всеобщим использованием оптических каналов;
- интеллектуализация сетей передачи информации;
- резкий рост числа и мобильности пользователей в связи с удешевлением и миниатюризацией оконечных средств и применением техники беспроводной связи.

Скорость. Высокие скорости необходимы для передачи изображений, в том числе телевизионных, а также для интеграции различных видов информации в контексте мультимедиа, взаимосвязи локальных, городских, территориальных и глобальных сетей (рис.10).

Интеллектуальность. Интеллектуальность сетей, позволяющая увеличить их гибкость, возможности и надежность, а также упростить управление глобальными сетями даже в неоднородных средах, растет благодаря использованию микроэлектроники и применению программного обеспечения в каждом сетевом устройстве. Интеллектуальная сеть предполагает большое число служб как для пользователя, так и для администратора. Один из ключевых аспектов состоит в том, что сеть предоставляет легкую и динамичную систему заказов и конфигурацию в соответствии с изменяющимися потребностями пользователя. Происходит радикальное изменение роли пользователя от пассивного потребителя до активного клиента.

Увеличение числа и мобильности пользователей. Беспроводные средства и миниатюризация способствуют широкому распространению и мобильности оконечных устройств и терминалов, а тем самым глобальной мобильности и повсеместности их использования (рис.11). Беспроводные цифровые устройства, несомненно, окажут огромное воздействие на рынок, где до сих пор доминируют аналоговые системы. Такие цифровые устройства, как СТ2 (Second Generation of Cordless Telephone), DECT (Digital European Cordless Telecommunication), GSM (Group Special Mobile), CDMA и сети персональных компьютеров PCN, - важный шаг к сетям передачи данных и мультимедиа. Миниатюризация электронных устройств, активное проникновение стандартов PCMCIA (Personal Сomputer Memory Card Industry Association) и снижение стоимости стимулируют создание и более широкое использование портативных терминальных систем.
В области мобильной связи растущую роль играют спутниковые системы. Некоторые проекты, например Iridium компании Motorola, предусматривают создание всемирных глобальных сетей связи на их основе.

Наиболее перспективные телекоммуникационные и информационные технологии

В числе технологий, которые в ближайшее время будут оказывать решающее воздействие на развитие телекоомуникаций, следует назвать:

Оптические технологии (SDH/SONET), обеспечивающие увеличение скорости, удешевление доступа к сети и, следовательно, увеличение числа пользователей;
- широкополосные каналы (В-ISDN), позволяющие передавать разнородную информацию по одному и тому же каналу и, как следствие, повышающие быстродействие и интеллектуальность сети;
- единую технологию мультиплексирования и коммутации (АТМ), повышающую интеллектуальности сети;
- методы кодирования и сжатия информации, которым предстоит сыграть ключевую роль в эволюции широкополосных сетей, резко (на несколько порядков) увеличив передаваемые информационные потоки и тем самым обеспечив возможность передачи с высоким качеством мультимедийной, телевизионной и другой информации (наиболее значимые стандарты сжатия: рекомендации МККТТ серии Н, стандарты JPEG и группа стандартов MPEG-1, 2, 3, 4);
- коммутируемые ЛВС (Fast Ethernet, FDDl FDDI II, АТМ), увеличивающие производительность и интеллектуальность сети;
- цифровую беспроводную связь, способствующую росту числа и мобильности пользователей;
- интероперабельность сетей (Java);
- универсальный доступ к услугам Internet (WWW).
Состояние развития средств связи и сетевых телекоммуникационных технологий в России

Развитие телекоммуникационных технологий в России определяется как общемировыми тенденциями, так и тем специфическим положением, в котором эта отрасль находилась у нас долгое время. Связь и ее инфраструктура на протяжении многих лет развивались исходя из приоритетного обеспечения оборонного потенциала страны. В связи с этим связью прежде всего обеспечивались органы государственного управления, армия, органы правопорядка, предприятия военно-промышленного комплекса. Развитие сетей общего пользования стало приоритетным лишь со второй половины 80-х годов. Именно тогда начали появляться общедоступные сети передачи данных, которых сейчас на территории России несколько десятков. Ряд действующих сетей имеет общенациональный масштаб, они включены в общую телекоммуникационную структуру планеты.

Создание современной телекоммуникационной инфраструктуры такого региона, как Россия, – сложная, масштабная задача. Ее решение осуществляется по трем направлениям:

– реализация крупномасштабных общегосударственных проектов;
– развитие и поддержка региональных телекоммуникационных проектов;
– деятельность негосударственных организаций.

Крупномасштабные общегосударственные проекты. Первичная сеть связи России развивается в рамках концепции Министерства связи РФ “Взаимоувязанная система связи” (рис.12). Ее важнейшая составляющая – проекты Ростелекома по созданию цифровых каналов. Окончание строительства международных телефонных линий Россия–Дания, Россия– Япония–Южная Корея, Италия–Турция –Украина–Россия и цифровой радиорелейной линии Москва–Хабаровск позволяет уже сейчас говорить о замыкании мирового телекоммуникационного кольца через Россию.

Деятельность негосударственных организаций и зарубежных фирм оказывает все более заметное влияние на развитие телекоммуникационного рынка России. Так, итальянская фирма Italtel активно занимается телефонизацией в Сибири, шведская Ericsson поставляет телефонные станции в отдельные регионы, германская Siemens модернизирует телефонную сеть Калуги и т.д. В значительной мере усилиями негосударственных организаций удалось развернуть более десятка сетей передачи данных, использующих различные первичные сети (спутниковые, проводные, радиорелейные каналы связи). Наиболее крупные из них – сети Спринт, Инфотел, Роснет, Роспак, Релком и др. Большинство из них – чисто коммерческие и предоставляют информационные услуги за достаточно высокую плату. Однако цены на услуги ряда сетей, например Релком, весьма умеренны.

Развитие систем связи и телекоммуникаций в России идет с привлечением передовых западных телекоммуникационных технологий. Наряду с этим активно используются отечественные разработки, ставшие доступными в результате конверсии и в большей степени учитывающие специфику страны.

Один из крупнейших проектов в области телекоммуникационных сетей – программа «Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы”. В программе участвуют Государственный комитет РФ по науке и технологиям, Министерство общего и профессионального образования РФ (Минобразование России), Российская Академия наук и Российский фонд фундаментальных исследований. Программа должна быть реализована до 1998 года. Ее цель – создание базовой телекоммуникационной компьютерной аппаратно-программной среды, которая обеспечит рациональную интеграцию существующих компьютерных сетей, создаст предпосылки для массового доступа к отечественным и мировым информационным ресурсам, откроет возможности для эффективного обмена информацией и развития отечественных информационных ресурсов, в том числе баз данных и знаний по приоритетным направлениям фундаментальной науки и высшего образования.

Программа объединяет более 100 проектов, общий объем ее финансирования превышает 200 млрд. руб. В результате выполнения программы, а также благодаря известной инициативе Джорджа Сороса по подключению к международной сети Internet ведущих периферийных университетов России, будут созданы телекоммуникационные сети для науки и высшей школы в ряде регионов России. В Москве в рамках этой программы создается Московская опорная сеть, состоящая из Северной и Южной частей. Уже функционирует Южная часть, объединяющая в основном научные и учебные центры.

В 1992 году была образована Ассоциация российских научных и учебных организаций пользователей электронных сетей передачи данных RELARN (Russian Electronic Academic & Research Network), занимающаяся развитием телекоммуникаций для науки и образования. Через нее Госкомнауки РФ и другие ведомства дотируют трафик организаций–участников Ассоциации. Абонентские точки членов RELARN (порядка 1000 абонентов)в основном подключены к российской части Internet (Relcom, Demos).

Проблемы региональных телекоммуникационных проектов. Развитие рыночных отношений в России вызвало резкое увеличение потребности в надежно и своевременно доставляемой информации. Как следствие, с 1994 года полностью определился интерес к формированию региональных информационно-телекоммункационных компьютерных систем (РИТКС).

Сегодня в различных регионах России созданы и на коммерческой основе эксплуатируются региональные сети, преимущественно использующие протокол Х.25. Как правило, в этих сетях предоставляется стандартный набор информационных услуг: электронная почта, удаленный доступ к базам данных, передача файлов, подключение к другим сетям. Абонентами такого рода сетей являются региональные банки, государственные административные службы и учреждения, отдельные коммерческие организации и пользователи. Данные сети достаточно рентабельны, срок окупаемости затрат – полтора-два года.

Как показала практика, уже через полгода-год эксплуатации региональных сетей ощущается потребность в повышении качества и увеличении количества информационных услуг. Прежде всего это касается времени доступа к Internet и скорости передачи информации. Как правило, большинству абонентов необходимо работать в режиме on-line.
В последнее время создание РИТКС стимулирует начавшийся процесс построения информационных систем различного назначения. В этом процессе активно участвуют администрации регионов, как правило, финансирующих работы за счет местных бюджетов.

Резкое сокращение финансирования науки и предприятий ВПК, снятие барьеров на продажу западных аппаратно-программных средств привело к тому, что работы по созданию отечественных средств телекоммуникаций практически прекращены, а многие региональные и корпоративные сети создаются с использованием западных технологий. В результате в такой стратегически важной отрасли, как связь, появляется серьезная зависимость России от Запада. В институтах Отделения информатики и вычислительной техники (ОИВТА) РАН ведутся фундаментальные и прикладные исследования в области построения крупномасштабных информационно-телекоммуникационных сетей и их элементов. Для их координации создана рабочая группа под руководством академика С.В. Емельянова. Уже выполненные работы позволяют надеяться на то, что даже в условиях сверхтрудного существования академических институтов будут получены результаты, по определенным параметрам сравнимые с зарубежными образцами.

Информационные и телекоммуникационные технологии – это обобщающее понятие, описывающее различные методы, способы и алгоритмы сбора, хранения, обработки, представления и передачи информации

В это определение умышленно не включено слово «использование». Использование информационных и телекоммуникационных технологий позволяет говорить о еще одной технологии – технологии использования информационных и телекоммуникационных технологий в образовании, медицине, военном деле и многих других областях деятельности человека, что является частью технологий информатизации. Каждая из этих областей накладывает на технологию информатизации свои ограничения и особенности. В качестве примера можно привести технологию Интернет, рассматриваемую как информационную и телекоммуникационную технологию. При этом технологию использования Интернет в образовании разумно считать не информационной и телекоммуникационной технологией, а технологией информатизации образования.

В основе средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в сфере образования, находится персональный компьютер, оснащенный набором периферийных устройств. Возможности компьютера определяются установленным на нем программным обеспечением. Основными категориями программных средств являются системные программы, прикладные программы и инструментальные средства. К системным программам относятся операционные системы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с оборудованием и пользователя с персональным компьютером, а также различные служебные или сервисные программы. К прикладным программам относят программное обеспечение, которое является инструментарием информационных технологий – технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д. К инструментальным программам относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения.

С появлением компьютерных сетей обучаемые и педагоги приобрели новую возможность оперативно получать информацию из любой точки земного шара. Через глобальную телекоммуникационную сеть Интернет возможен мгновенный доступ к мировым информационным ресурсам (электронным библиотекам, базам данных, хранилищам файлов, и т.д.). В самом популярном ресурсе Интернет – всемирной паутине WWW опубликовано несколько миллиардов мультимедийных документов.

С появлением новых алгоритмов сжатия данных доступное для передачи по компьютерной сети качество звука существенно повысилось и стало приближаться к качеству звука в обычных телефонных сетях. Как следствие, весьма активно стала развиваться относительно новая технология – Интернет-телефония. С помощью специального оборудования и программного обеспечения через сеть Интернет можно проводить аудио и видеоконференции.

Для обеспечения эффективного поиска информации в компьютерных сетях применяются технологии поиска информации, цель которых – собирать данные об информационных ресурсах глобальной компьютерной сети и предоставлять пользователям возможность быстрого поиска информации. С помощью поисковых систем можно искать документы всемирной паутины, мультимедийные файлы и программное обеспечение, адресную информацию об организациях и людях.

К числу значимых информационных и телекоммуникационных технологий относится видеозапись и телевидение.

Многие обучающие теле- и радиопрограммы передаются через спутниковое телевидение. Например, международная организация INTELSAT, основанная в 1971 году, позволяет транслировать обучающие программы практически на весь мир, предоставляя для этого все свои 15 спутников. Спутниковые каналы позволяют также организовывать коммуникационные сети ISDN, которые позволяют передавать в цифровом виде одновременно видеоизображение, звук, текст и копии документов.

Благодаря современным информационным и телекоммуникационным технологиям, таким как электронная почта, телеконференции или ICQ общение между участниками образовательного процесса может быть распределено в пространстве и во времени. Так, например, педагоги и обучаемые могут общаться между собой, находясь в разных странах, в удобное для них время. Такой диалог может быть растянут во времени – вопрос может быть задан сегодня, а ответ на него получен через несколько дней. С помощью таких подходов становится возможным обмен информацией (вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), что позволяет обучаемым и преподавателям анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время.

Объективно способствует развитию телекоммуникации как инфраструктуры информационного обеспечения. Параллельно с этим возрастает и общественный спрос на обмен информационными потоками на более высоком уровне. В результате два фактора дополняют друг друга, что и обуславливает интенсивное продвижение телекоммуникационных технологий в современном обществе. Разрабатываются новые концепции передачи данных, средства хранения и обработки. При этом не обходится и без инновационных решений.

Общие сведения о телекоммуникации

Начать следует с того, что понятие «телематика» возникло относительно недавно, и в широком смысле оно указывает на средства передачи информации. То есть технологическое обеспечение телекоммуникации прямо или косвенно подчиняется информационным каналам связи, позволяющим транслировать информацию на расстоянии. В этом смысле одним из ключевых объектов телекоммуникации может выступать сеть - информационная, программная или аппаратная. Что касается непосредственно материала, который, по сути, обслуживают телекоммуникационные технологии, то в этом качестве может выступать текст, голос, видео и т. д. В то же время будет неправильно возлагать на телекоммуникацию только лишь задачу передачи данных на расстоянии. Технологии в этой сфере обслуживают и средства хранения, упорядочения, а также обработки информации. Разнообразие видов материала и средств технической поддержки как раз и определило широкий спектр направлений, в которых развиваются технологии.

Современное состояние телекоммуникации

На данный момент технологическое обеспечение коммуникации базируется на целом комплексе решений. В частности, метод дейтаграммной коммутации с протоколами TCP/IP дает возможность независимой маршрутизации пакетов в сети Интернет. По-прежнему актуальна и технология цифровой передачи информации ISDN. Сегодня эта технология позволяет осуществлять передачу материалов разного рода, в том числе трансляцию речи, теле- и видеотекста. В качестве примера последних разработок в этом направлении можно привести В-ISDN-телеконференцию. Многие современные телекоммуникационные технологии базируются на идеях 10-20-летней давности, однако в нынешнем виде их характеризует более высокая скорость и оптимизация технического обеспечения. Например, концепция Frame Relay основывается на той же пакетной передаче данных, но без применения сложных процедур. Это позволило достичь более высокой пропускной способности на каналах и в целом повысить качество трансляции. Перспективы развития телекоммуникации многие специалисты связывают и с относительно новой технологией АТМ, которая характеризуется уже принципами асинхронной передачи данных с методами мультиплексирования.

Компоненты телекоммуникации

Для понимания алгоритмов работы и организации телекоммуникации важно разбить техническую инфраструктуру на несколько компонентов. В первую очередь это средства хранения данных, которые также обеспечивают их обработку и подготовку к передаче. Следующий уровень - это непосредственные участники процесса обмена данными, от которых направляются запросы. Они обращаются и к тем же хранилищам данных, и друг другу. Поле обращения посредством запросов логично должен происходить обмен информацией. И эта задача реализуется с помощью каналов передачи данных. Опять же, это могут быть и линии обмена между участниками процесса, и каналы, по которым происходит обращение к источникам - например, к серверам. Все перечисленные операции обеспечивает активное телекоммуникационное оборудование, к которому относятся модемы, коммутаторы, сетевые адаптеры и т. д. Это тоже своего рода командная инфраструктура, технически обслуживающая сигналы от пользователей.

Функции технологий

Основная функция заключается в обеспечении возможности передачи данных. В процессе ее достижения выполняется целый ряд вспомогательных функций, которые могут быть связаны между собой, а могут выполняться автономно. На первоначальном этапе выполняется задача приема и содержания информации. При необходимости в цикле обращения с данными может производиться и обработка с целью преобразования материала в другой вид - пригодный или для восприятия конечным потребителем, или для трансляции по заданному каналу. Ключевыми можно назвать функции телекоммуникационных технологий, которые выполняются непосредственно при передаче данных. На этом этапе система устанавливает соединение между абонентами - передающей и принимающей стороной. В некоторых моделях предусматривается и возможность автоматического выбора маршрута передачи - его определяет сама система на основе входных параметров и заданных условий. В более широком смысле телекоммуникационные системы не просто передают, но и управляют целыми массивами потоков информации. При этом пользователи могут видеть только конечный результат отправления и получения, не воспринимая внутренние сетевые процессы наподобие преобразования информации.

Телекоммуникационные услуги

В узком понимании задач телекоммуникации в качестве функций могут рассматриваться и услуги, которые, впрочем, тоже базируются на хранении, преобразовании и передаче данных. Например, режим электронной почты дает возможность удобного обмена сообщениями. Это же касается участников телеконференций - они тоже участвуют в процессе обмена информацией, но уже в другом формате. В список современных сетевых услуг можно включить размноженную передачу сообщений, трансляцию больших массивов данных и т. д. Кроме этого, телекоммуникационные технологии охватывают и вопросы, связанные с самой организацией выполнения функций с точки зрения самого пользователя. В частности, сервис может предоставлять абоненту возможность настройки круга адресатов, организации замкнутых групп с участниками сети, переадресации и т. д.

Сигналы и каналы связи

Техническая организация процессов телекоммуникации невозможна без использования сетей, которые могут работать с теми или иными сигналами. Формат сигнала определяет, какой может быть структура канала трансляции данных. Под каналом подразумевается линия, по которой устройство передает информацию. К традиционным линиям можно отнести коаксиальный провод, витую пару, оптоволоконную оптику и др. К более развитым относятся инфракрасные волны и спутниковые каналы. Что касается сигналов, то телекоммуникационные технологии подразумевают обслуживание аналоговых и цифровых данных. Несмотря на активный переход на цифровые сигналы, аналоговый формат имеет существенные преимущества, которые не позволяют от него полностью отказаться. К ним можно отнести отсутствие необходимости преобразования данных при переходе от одной коммутационной системы к другой.

Технические средства телекоммуникационных технологий

Каждый из компонентов телекоммуникационной системы предполагает включение своего набора технических средств. На базовом уровне для хранения данных используются серверные точки, к которым имеют в том или ином формате доступ участники сети. На каждом пункте приема или отправки данных сегодня работают компьютеры нескольких типов. Они могут работать или автоматически, или под непосредственным управлением пользователей. Технически прием, обработку и передачу данных осуществляют модемы, сетевые адаптеры, коммуникаторы и маршрутизаторы. И отдельную категорию технических средств, в инфраструктуре которых работает телекоммуникационное оборудование, представляют сами каналы связи. Как уже говорилось, это могут быть как традиционные (витая пара, телефонная сеть), так и современные (спутниковые каналы) линии связи. Причем все большее предпочтение отдается беспроводным каналам, в том числе на основе радиоволн.

Сферы использования телекоммуникации

На данном этапе сложно найти направления жизнедеятельности общества, в которых бы не задействовались средства телекоммуникации. Их используют в организации учебных процессов, на производствах, при осуществлении спасательных операций, для повседневного обмена информацией между рядовыми пользователями на бытовом уровне и т. д. При этом в каждой сфере использование телекоммуникационных технологий имеет свою специфику, особенности и ограничения. Так, в учебном процессе важна доступность, эргономика и удобство при использовании технологий, в военном деле упор делается на обеспечение безопасности, а в медицине, к примеру - на точность и детальность.

Будущее развитие технологий

В ближайшее время усилия разработчиков будут концентрироваться на схемах взаимодействия пользователя с телекоммуникационным оборудованием. Крупные компании делают ставку на повышение эргономики интерфейсов, обеспечивающих возможности обмена данными. Другое направление связано с модернизацией существующих сетей. В этом отношении развитие телекоммуникационных технологий будет связано с интеграцией синхронной цифровой иерархии, асимметричных абонентских линий и пассивных оптических сетей нового поколения. Большие перемены сулят и технологии интеллектуальных сетей, которые уже внедряются в отдельные сферы в разных формах.

Заключение

Телекоммуникационные системы по мере развития сталкиваются с проблемами, сдерживающими прогресс. Это связано и с обеспечение безопасности, и с растущими ценами, поскольку более совершенные стандарты неизбежно требуют подключения больших ресурсов. Если же говорить об общих тенденциях, то новые телекоммуникационные технологии тяготеют к принципам открытости и общедоступности. Разработчики систем вполне логично заинтересованы в большем охвате абонентов, что требует расширения инфраструктуры. Соответственно, возникает и проблема совмещения нескольких стандартов оборудования разного качества - от бюджетного уровня до премиального. Эти и другие проблемы развития предусматривают разные подходы в плане решения, поэтому перспектива дальнейшего прогресса очевидна - вопрос лишь в формах его реализации.

Телекоммуникационные технологии

По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:

‣‣‣ одноранговая архитектура;

‣‣‣ классическая архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ;

‣‣‣ архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ на базе Web-технологии.

При одноранговой архитектуре все ресурсы вычислительной системы, включая информацию, сконцентрированы в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (mainframe - центральный блок ЭВМ). В качестве базовых средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.

Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вычислительных систем с архитектурой ʼʼклиент-серверʼʼ. Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети. Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования.

Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:

‣‣‣ компонент представления, реализующий интерфейс с пользователем;

‣‣‣ прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;

‣‣‣ компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.

На базе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры ʼʼклиент-серверʼʼ:

‣‣‣ модель доступа к удаленным данным;

‣‣‣ модель сервера управления данными;

‣‣‣ модель комплексного сервера;

‣‣‣ трехзвенная архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ.

Модель доступа к удаленным данным при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:

‣‣‣ невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;

‣‣‣ снижение общей скорости обмена при передаче больших объёмов информации для обработки с сервера на рабочие станции.

При использовании модели сервера управления данными кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (к примеру, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (к примеру, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (к примеру, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:

‣‣‣ уменьшение объёмов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;

‣‣‣ унификация и широкий выбор средств создания приложений;

‣‣‣ отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.

Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объёмов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.

Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером. Преимущества модели комплексного сервера:

‣‣‣ высокая производительность;

‣‣‣ централизованное администрирование;

‣‣‣ экономия ресурсов сети.

Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объёмов информации.

Архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ, при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.

При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него должна быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре ʼʼклиент-серверʼʼ. Первое звено - компьютер-клиент, второе - сервер приложений, третье - сервер управления данными. В рамках сервера приложений бывают реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения должна быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуᴦ.

Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница должна быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:

‣‣‣ другую часть Web-документа;

‣‣‣ другой Web-документ или документ другого формата (к примеру, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;

‣‣‣ мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);

‣‣‣ программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;

‣‣‣ любой другой сервис - электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору крайне важно получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.

Интернет - бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан.

Как и многие другие великие идеи, ʼʼсеть сетейʼʼ возникла из проекта͵ который предназначался совершенно для других целей: из сети ARPAnet, разработанной и созданной в 1969 ᴦ. по заказу Агентства передовых исследовательских проектов (ARPA - Advanced Research Project Agency) Министерства обороны США. ARPAnet была сетью, объединяющей учебные заведения, военных и военных подрядчиков; она была создана для помощи исследователям в обмене информацией, а также (что было одной из главных целей) для изучения проблемы поддерживания связи в случае ядерного нападения.

В модели ARPAnet между компьютером-источником и компьютером-адресатом всегда существует связь. Сама сеть считается ненадежной; любой ее отрезок может в любой момент исчезнуть (после бомбежки или в результате неисправности кабеля). Сеть была построена так, чтобы потребность в информации от компьютеров-клиентов была минимальной. Для пересылки сообщения по сети компьютер должен был просто помещать данные в конверт, называемый ʼʼпакетом межсетевого протоколаʼʼ (IP, Internet Protocol), правильно ʼʼадресоватьʼʼ такие пакеты. Взаимодействующие между собой компьютеры (а не только сама сеть) также несли ответственность за обеспечение передачи данных. Основополагающий принцип заключался в том, что каждый компьютер в сети мог общаться в качестве узла с любым другим компьютером с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов ʼʼсети сетейʼʼ разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ.

Сегодня направление развития Интернета в основном определяет ʼʼОбщество Internetʼʼ, или ISOC (Internet Society). ISOC - это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин LAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернете). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF - еще один общественный орган, он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета.

Финансовая основа Интернета состоит по сути в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается.

Рассмотрим кратко основные компоненты Интернета.

World Wide Web (WWW, просто Web, Всемирная паутина) представляет совокупность Web-серверов, на которых хранятся данные, реализованные в виде текстовых и/или графических страниц с гипертекстовыми ссылками на другие страницы или Web-серверы. В случае если ссылка заинтересовала пользователя, то он может перейти на нужную страницу, независимо от ее местонахождения, вернуться на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом заключается основное преимущество WWW. Пользователя не интересует, как организовано и где находится огромное структурированное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую электронную паутину.

Серверы Web - специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, получает страницу с данными. На компьютере пользователя специальная программа (броузер) преобразует полученный документ в удобный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серверы Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих пользователей, и отличаются специфичностью информации. Организация и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. По этой причине в WWW встречаются ʼʼразделяемыеʼʼ (shared) серверы, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей информации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.

Серверы FTP представляют из себяхранилища различных файлов и программ в виде архивов. На этих серверах может находиться как полезная информация (дешевые условно бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характера, к примеру порнографическая.

Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объёма, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте должна быть организовано и без подключения к Интернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с помощью броузера, который, получив от него запрос с Интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер.
Размещено на реф.рф
В случае корректностизапроса, он достигает WEB-сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Броузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные броузеры имеют также встроенную программу для электронной почты.

Среди наиболее распространенных броузеров крайне важно выделить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользователя должна быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (ЛВС) до доступа к другому компьютеру для работы с разделением и использованием программного пакета эмуляции терминала.

Диапазон услуг, предлагаемых Интернетом, достаточно широк. Можно воспользоваться: электронной почтой, электронными досками объявлений, пересылкой файлов, удаленным доступом, каталогизирующими программами и т.д. Для получения полного набора услуг у пользователя должно быть подсоединение по протоколу ТСР/IР. Это крайне важно для того, чтобы компьютер пользователя был частью сети и мог устанавливать контакт с любой сервисной программой, имеющейся в Интернете.

Фактически выход в Интернет должна быть реализован несколькими видами подключений:

‣‣‣ доступ по выделенному каналу;

‣‣‣ доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интегрированными услугами);

‣‣‣ доступ по коммутируемым линиям;

‣‣‣с использованием протоколов SLIP и РРР.

Корпорациям и большим организациям лучше всего использовать доступ по выделенному каналу. В этом случае возможно наиболее полно использовать все средства Интернета. Поставщик сетевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную линию с указанной скоростью передачи и устанавливает специальный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. При этом, установив такое соединение, каждый компьютер ЛВС-организации является полноценным членом Интернета и может выполнять любую сетевую функцию.

ISDN - это использование цифровой телефонной линии, соединяющей домашний компьютер или офис с коммутатором телефонной компании. Преимущество ISDN - в возможности доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом по Интернету предоставляется такой же сервис, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.

Наиболее простой и дешевый способ получения доступа к сети (Dial - up Access) осуществляется по коммутируемым линиям. В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьютеру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, крайне важно в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользоваться всеми ресурсами Интернета͵ предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое пространство и вычислительные ресурсы удаленной системы. В случае если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести данный файл на свой компьютер.
Размещено на реф.рф
При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации с компьютера, подсоединенного к Интернету, нет возможности передать графическую информацию на компьютер пользователя.

При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достигается применением протоколов SLIP и РРР. Один принято называть ʼʼмежсетевой протокол последовательного каналаʼʼ (Serial Line Internet Protocol - SLIP), а другой - ʼʼпротокол точка - точкаʼʼ (Point-to-Point Protocol - РРР). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интернетом. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как ʼʼточку доступаʼʼ, а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточно для одновременной связи со многими пользователями.

Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности двоичных сигналов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем линий связи не всегда высокого качества. Далее добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппаратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необходимыми возможностями. Расширение необходимых функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.

Моделью Интернета можно считать почтовое ведомство, представляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонденции конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отравляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор пока не достигнет адресата.

Для передачи данных в Интернете используются интернет-протокол (IP) и протокол управления передачей (TCP).

С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это бывают сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в друг|ую, называются протоколами. Межсетевой протокол (Internet Protocol - IP) отвечает за адресацию, ᴛ.ᴇ. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они поступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каждого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес.

Для более надежной передачи больших объёмов информации служит протокол управления передачей (Transmission Control Protocol -TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, подсчитывается ее контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена правильно, а также расположить данные в правильном порядке. На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.

По мере развития Интернета и увеличения числа компьютерных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен - DNS, и способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой наименований.

Доменная система имен - это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество. Каждый уровень этой системы принято называть доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.ru. В имени мо жет быть различное число доменов, но практически - не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, число имен, входящих в соответствующую группу возрастает.

Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собственный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, к примеру mx.ihep.ru, компьютер преобразовывает его в числовой адрес, Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой данных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. PNS-сервер начинает обработку имени с его правого конца и двигается по нему влево, ᴛ.ᴇ. сначала осуществляет поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает его. Но для начала опрашивается на предмет наличия нужной информации местный узел. В случае если местный сервер адрес не знает он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена ru). У него запрашивается адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запрашивает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается данный сервер и у него выясняется адрес рабочей машины mx.

Важное значение имеют правовые и этические нормы работы в Интернете, так как это не просто сеть, а сеть сетей, каждая из которых может иметь свои собственные правила поведения и обычаи. Правила эти довольно общи, и все будет в порядке, в случае если пользователь помнит некоторые общие положения. К счастью, эти указания не очень строги. В случае если вы держитесь в отведенном ими пространстве, вы можете делать все, что угодно. Когда же вы теряете уверенность в правоте своих поступков, свяжитесь с вашим поставщиком сети и выясните точно, дозволено это или нет. Может быть, вы хотите вполне законного, но выяснение подлинной законности всегда остается на вашей ответственности. Незнание закона, как известно, не освобождает от ответственности.

На законы Интернета влияют три базовых положения:

· государство субсидирует большие части Интернета. Эти субсидии исключают коммерческое использование;

· Интернет - не только национальная, но самая настоящая глобальная сеть. При передаче чего бы то ни было через национальные границы начинают действовать экспортные законы; государственные законы в разных местах могут существенно различаться;

· при пересылке программного обеспечения (или идеи) из одного места в другое, крайне важно считаться с интеллектуальной собственностью и лицензионными ограничениями.

Телекоммуникационные технологии - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Телекоммуникационные технологии" 2017, 2018.