Средства телекоммуникационных систем. Многоканальные телекоммуникационные системы: особенности специальности

2 Два корня компьютерных сетей Вычислительная и телекоммуникационная технологии Эволюция телекоммуникаций Эволюция вычислительной техники Эволюция компьютерных сетей Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий

3 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Основная функция телекоммуникационных систем (ТКС), или территориальных сетей связи (ТСС), заключается в организации оперативного и надежного обмена информацией между абонентами, а также в сокращении затрат на передачу данных. Понятие «территориальная» означает, что сеть связи распределена на значительной территории. Она создается в интересах всего государства, учреждения, предприятия или фирмы, имеющих отделения по району, области или по всей стране. Главный показатель эффективности функционирования телекоммуникационных систем время доставки информации. Он зависит от ряда факторов: структуры сети связи, пропускной способности линий связи, способов соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами, протоколов информационного обмена, методов доступа абонентов к передающей среде, методов маршрутизации пакетов и др.

4 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Характерные особенности территориальных сетей связи: разнотипность каналов связи от проводных каналов тональной частоты (телефона) до оптоволоконных и спутниковых; ограниченность числа каналов связи между удаленными абонентами, по которым необходимо обеспечить обмен данными, телефонную связь, видеосвязь, обмен факсимильными сообщениями; наличие такого критически важного ресурса, как пропускная способность каналов связи. Следовательно, территориальная сеть связи (ТСС) это географически распределенная сеть, объединяющая в себе функции традиционных сетей передачи данных (СПД), телефонных сетей и предназначенная для передачи трафика различной природы, с разными вероятностно-временными характеристиками.

5 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Типы сетей, линий и каналов связи. В ТВС используются сети связи телефонные, телеграфные, телевизионные, спутниковые. В качестве линий связи применяются: кабельные (телефонные линии, витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптические линии), радиорелейные и радиолинии. Среди кабельных линий связи наилучшие показатели имеют световоды (т.е. волоконно-оптические линии). Основные их преимущества: высокая пропускная способность (сотни мегабит в секунду); нечувствительность к внешним полям и отсутствие собственных излучений; низкая трудоемкость прокладки оптического кабеля; искра-, взрыво- и пожаробезопасность; повышенная устойчивость к агрессивным средам; небольшая удельная масса; различные области применения. Недостатки: передача сигналов осуществляется только в одном направлении; подключение дополнительных ЭВМ значительно ослабляет сигнал; необходимые для световодов высокоскоростные модемы дороги; световоды, соединяющие ЭВМ, должны снабжаться преобразователями электрических сигналов в световые и обратно.

6 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах В телекоммуникационных систем нашли применение следующие типы каналов связи: симплексные, когда передатчик и приемник связываются одним каналом связи, по которому информация передается только в одном направлении (это характерно для ТВ сетей связи); полудуплексные, когда два узла связи соединены также одним каналом, по которому информация передается попеременно то в одном направлении, то в противоположном (это характерно для информационно-справочных, запросно-ответных систем); дуплексные, когда два узла связи соединены двумя каналами (прямым и обратным), по которым информация одновременно передается в противоположных направлениях. Дуплексные каналы применяются в системах с решающей и информационной обратной связью.

7 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Коммутируемые и выделенные каналы связи. В сетях (ТКС, ТСС) различают выделенные (некоммутируемые) каналы связи и каналы с коммутацией на время передачи по ним информации. При использовании выделенных каналов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена между собой. Этим обеспечивается высокая степень готовности системы к передаче информации, более высокое качество связи, поддержка большого объема трафика. Из-за сравнительно больших расходов на эксплуатацию сетей с выделенными каналами связи их рентабельность достигается только при условии достаточно полной загрузки каналов. Для коммутируемых каналов связи, создаваемых только на время передачи фиксированного объема информации, характерны высокая гибкость и сравнительно небольшая стоимость. Недостатки таких каналов: потери времени на коммутацию (установление связи между абонентами), возможность блокировки из-за занятости отдельных участков линии связи, более низкое качество связи, большая стоимость при значительном объеме трафика.

8 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Аналоговое и цифровое кодирование цифровых данных. Пересылка данных от одного узла сети к другому осуществляется последовательной передачей всех битов сообщения от источника к пункту назначения. Физически информационные биты передаются в виде аналоговых или цифровых электрических сигналов. Аналоговыми называются сигналы, которые могут представлять бесчисленное количество значений некоторой величины в пределах ограниченного диапазона. Цифровые (дискретные) сигналы могут иметь одно значение или конечный набор значений. При работе с аналоговыми сигналами для передачи закодированных данных используется аналоговый несущий сигнал синусоидальной формы, а при работе с цифровыми сигналами двух и много- уровневый дискретный сигнал. Аналоговые сигналы менее чувствительны к искажению, обусловленному затуханием в передающей среде, зато кодирование и декодирование данных проще осуществляется для цифровых сигналов.

10 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Синхронизация элементов сети это часть протокола связи. В процессе синхронизации обеспечивается синхронная работа аппаратуры приемника и передатчика, при которой приемник осуществляет выборку поступающих информационных битов строго в моменты их прихода. Различают синхронную передачу, асинхронную передачу и передачу с автоподстройкой. Синхронная передача отличается наличием дополнительной линии связи (кроме основной) для передачи синхронизирующих импульсов (СИ) стабильной частоты. Выдача битов данных передатчиком и выборка сигналов приемником производятся в моменты появления СИ. Это надежно, но необходима дополнительная линия. Асинхронная передача не требует дополнительной линии. Передача осуществляется небольшими фиксированными блоками, а для синхронизации используется старт-бит. В передаче с автоподстройкой синхронизация достигается за счет использования самосинхронизирующихся кодов (СК). Кодирование передаваемых данных с помощью СК заключается в том, чтобы обеспечить регулярные и частые изменения уровней сигнала в канале. Каждый переход используется для подстройки приемника.

11 Спутниковые сети связи (ССС). Космические аппараты (КА) связи запускаются на высоту км и находятся на геостационарной орбите, плоскость которой параллельна плоскости экватора. Три таких КА обеспечивают охват почти всей поверхности Земли. Взаимодействие между абонентами ССС осуществляется по цепи: АС-отправитель информации > передающая наземная станция >> спутник > приемная наземная станция >АС-получатель. Одна наземная станция обслуживает группу близлежащих АС. Для управления передачей данных между спутником и наземными станциями используются следующие способы. 1. Обычное мультиплексирование с частотным и временным разделением. 2. Обычная дисциплина «первичный/вторичный» с использованием или без использования методов и средств опроса/выбора. 3. Равноранговые дисциплины управления с равным правом доступа к каналу в условиях соперничества за канал. Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах передающая наземная станция >> спутник > приемная наземная станция >АС-получатель. Одна наземная станция обслуживает группу близлежащих АС. Для управления передачей данных между спутником и наземными станциями используются следующие способы. 1. Обычное мультиплексирование с частотным и временным разделением. 2. Обычная дисциплина «первичный/вторичный» с использованием или без использования методов и средств опроса/выбора. 3. Равноранговые дисциплины управления с равным правом доступа к каналу в условиях соперничества за канал. Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах">

12 Телекоммуникационные системы 1. Основные сведения о телекоммуникационных системах Основные преимуществам спутниковых сетей связи: большая пропускная способность, обусловленная работой спутников в широком диапазоне гигагерц новых частот. Спутник может поддерживать несколько тысяч речевых каналов связи; обеспечение связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможность обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках; независимость стоимости передачи информации от расстояния между абонентами; возможность построения сети без физически реализованных коммутационных устройств. Недостатки спутниковых сетей связи: необходимость затрат средств и времени на обеспечение конфиденциальности передачи данных; наличие задержки приема радиосигнала наземной станцией из-за больших расстояний между спутником и стацией связи; возможность взаимного искажения радиосигналов от наземных станций, работающих на соседних частотах; подверженность сигналов влиянию различных атмосферных явлений.

13 Телекоммуникационные системы 2. Коммутация в сетях Коммутация является жизненно важным элементом связи абонентских систем (АС) между собой и с центрами управления, обработки и хранения информации в сетях. Узлы сети подключаются к некоторому коммутирующему оборудованию, избегая таким образом необходимости создания специальных линий связи. Коммутируемой транспортной сетью называется сеть, в которой между двумя (или более) конечными пунктами устанавливается связь по запросу. Примером такой сети является коммутируемая телефонная сеть. Существуют следующие методы коммутации: коммутация цепей (каналов); коммутация с промежуточным хранением, разделяемая на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.

15 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Коммутация каналов (цепей). При коммутации каналов (цепей) между связываемыми конечными пунктами на протяжении всего временного интервала соединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем биты передаются с неизменной скоростью по каналу с постоянной полосой пропускания. Преимущества метода коммутации цепей: отработанность технологии коммутации цепей; работа в диалоговом режиме и в реальном масштабе времени; обеспечение прозрачности независимо от числа соединений между АС; широкая область применения. Недостатки метода коммутации цепей: длительное время установления сквозного канала связи из-за возможного ожидания освобождения отдельных его участков; необходимость повторной передачи сигнала вызова из-за занятости коммутационного устройства в цепочке прохождения сигнала; отсутствие возможности выбора скоростей передачи информации; возможность монополизации канала одним источником информации; наращивание функций и возможностей сети ограниченно; не обеспечивается равномерность загрузки каналов связи.

17 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Коммутация сообщений – ранний метод передачи данных (применяется в электронной почте, новостях). Технология - «запомнить и послать». Сообщение целиком сохраняет свою целостность в процессе его прохождения от одного узла к другому вплоть до пункта назначения, а транзитный узел не может начинать дальнейшую передачу части сообщения, если оно еще принимается. Преимущества метода: отсутствие необходимости в заблаговременном установлении канала; формирование маршрута из участков с различной пропускной способностью; реализация систем обслуживания запросов с учетом их приоритетов; возможность сглаживания пиковых нагрузок запоминанием потоков; отсутствие потерь запросов на обслуживание. Недостатки: необходимость реализации серьезных требований к емкости памяти в узлах связи для приема больших сообщений; недостаточные возможности по реализации диалогового режима и работы в реальном масштабе времени при передаче данных; каналы используются менее эффективно по сравнению с др. методами.

18 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Коммутация пакетов сочетает в себе преимущества коммутации каналов и коммутации сообщений. Ее основные цели: обеспечение полной доступности сети и приемлемого времени реакции на запрос для всех пользователей, сглаживание асимметричных потоков между пользователями, обеспечение мультиплексирования возможностей каналов связи и портов компьютеров сети, рассредоточение критических компонентов сети. Данные разбиваются на короткие пакеты фиксированной длины. Каждый пакет снабжается протокольной информацией: коды начала и окончания пакета, адреса отправителя и получателя, номер пакета в сообщении, информация для контроля достоверности передаваемых данных. Независимые пакеты одного сообщения могут передаваться одновременно по различным маршрутам в составе дейтаграмм. Пакеты доставляются в пункт назначения, где из них формируется первоначальное сообщение. В отличие от коммутации сообщений коммутация пакетов позволяет: увеличить количество подключаемых станций; легче преодолеть трудности с подключением дополнительных линий связи; осуществлять альтернативную маршрутизацию, что создает повышенные удобства для пользователей; существенно сократить время на передачу данных, повысить пропускную способность и эффективность использования сетевых ресурсов. Сейчас пакетная коммутация является основной для передачи данных.

20 Телекоммуникационные системы 2. Коммуникация в сетях Вывод по разделу Анализ рассмотренных коммутационных технологий позволяет сделать вывод о возможности разработки комбинированного метода коммутации, основанного на использовании в определенном сочетании принципов коммутации сообщений, пакетов и обеспечивающего более эффективное управление разнородным трафиком.

21 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях Сущность, цели и способы маршрутизации. Задача маршрутизации состоит в выборе маршрута для передачи от отправителя к получателю. Речь идет, прежде всего, о сетях с произвольной (ячеистой) топологией, в которых реализуется коммутация пакетов. Однако в современных сетях со смешанной топологией (звездно- кольцевой, звездно-шинной, многосегментной) реально стоит и решается задача выбора маршрута для передачи кадров, для чего используются соответствующие средства, например маршрутизаторы. В виртуальных сетях задача маршрутизации при передаче сообщения, расчленяемого на пакеты, решается единственный раз, когда устанавливается виртуальное соединение между отправителем и получателем. В дейтаграммных сетях, где данные передаются в форме дейтаграмм, маршрутизация выполняется для каждого отдельного пакета. Выбор маршрутов в узлах связи телекоммуникационных сетей производится в соответствии с реализуемым алгоритмом (методом) маршрутизации.

24 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях Алгоритм маршрутизации это правило назначения выходной линии связи для передачи пакета, базирующееся на информации, содержащейся в заголовке пакета (адреса отправителя и получателя), информации о загрузке этого узла (длина очередей пакетов) и сети в целом. Основные цели маршрутизации заключаются в обеспечении: минимальной задержки пакета при его передаче от отправителя к получателю; максимальной пропускной способности сети; максимальной защиты пакета от угроз для содержащейся в нем информации; надежности доставки пакета адресату; минимальной стоимости передачи пакета адресату. Различают следующие способы маршрутизации: - централизованная маршрутизация; - распределенная (децентрализованная) маршрутизация; - смешанная маршрутизация

25 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях 1. Централизованная маршрутизация реализуется в сетях с централизованным управлением. Выбор маршрута для каждого пакета осуществляется в центре управления сетью, а узлы сети связи только воспринимают и реализуют результаты решения задачи маршрутизации. Такое управление маршрутизацией уязвимо к отказам центрального узла и не отличается высокой гибкостью. 2. Распределенная (децентрализованная) маршрутизация выполняется в сетях с децентрализованным управлением. Функции управления маршрутизацией распределены между узлами сети, которые располагают для этого соответствующими средствами. Распределенная маршрутизация сложнее централизованной, но отличается большей гибкостью. 3. Смешанная маршрутизация характеризуется тем, что в ней в определенном соотношении реализованы принципы централизованной и распределенной маршрутизации. Задача маршрутизации в сетях решается при условии, что кратчайший маршрут, обеспечивающий передачу пакета за минимальное время, зависит от топологии сети, пропускной способности и нагрузки на линии связи.

26 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях Методы маршрутизации - простая, фиксированная и адаптивная. Разница между ними в степени учета изменения топологии и нагрузки сети при выборе маршрута. 1. Простая маршрутизация отличается тем, что при выборе марш- рута не учитывается ни изменение топологии сети, ни изменение ее нагрузки. Она не обеспечивает направленной передачи пакетов и имеет низкую эффективность. Ее преимущества - простота реализации и обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя отдельных ее элементов. Практическое применение получили: случайная маршрутизация - для передачи пакета выбирается одно случайное свободное направление. Пакет «блуждает» по сети и с конечной вероятностью достигает адресата. лавинная маршрутизация предусматривает передачу пакета из узла по всем свободным выходным линиям. Имеет место явление «размножения» пакета. Основное преимущество такого метода гарантированное обеспечение оптимального времени доставки пакета адресату. Метод может использоваться в незагруженных сетях, когда требования по минимизации времени и надежности доставки пакетов достаточно высоки.

27 Телекоммуникационные системы 3. Маршрутизация пакетов в сетях 2. Фиксированная маршрутизация - при выборе маршрута учитывает- ся изменение топологии сети и не учитывается изменение ее нагрузки. Для каждого узла назначения направление передачи выбирается по таблице кратчайших маршрутов. Отсутствие адаптации к изменению нагрузки приводит к задержкам пакетов сети. Различают однопутевую и многопутевую фиксированные маршрутизации. Первая строится на основе единственного пути передачи пакетов между двумя абонентами, что сопряжено с неустойчивостью к отказам и перегрузкам, а вторая на основе нескольких возможных путей между двумя абонентами, из которых выбирается наиболее предпочтительный путь. Фиксированная маршрутизация применяется в сетях с мало изменяющейся топологией и установившимися потоками пакетов. 3. Адаптивная маршрутизация отличается тем, что принятие решения о направлении передачи пакетов осуществляется с учетом изменения как топологии, так и нагрузки сети. Существуют несколько модифи- каций адаптивной маршрутизации, различающихся тем, какая именно информация используется при выборе маршрута. Получили распрост- ранение локальная, распределенная, централизованная и гибридная адаптивная маршрутизация (смысл ясен из названия).

28 Телекоммуникационные системы 4. Защита от ошибок в сетях При передаче данных одна ошибка на тысячу переданных сигналов может серьезно отразиться на качестве информации. Существует множество методов обеспечения достоверности передачи информации (защиты от ошибок), отличающихся: по используемым средствам, по затратам времени на их применение, по степени обеспечения достоверности передачи информации. Практическое воплощение методов состоит из двух частей програм- мной и аппаратной. Соотношение между ними может быть самым различным, вплоть до почти полного отсутствия одной из частей. Основные причины возникновения ошибок при передаче в сетях: сбои в какой-то части оборудования сети или возникновение неблагоприятных событий в сети. Система передачи данных готова к такому и устраняет их с помощью предусмотренных планом средств; помехи, вызванные внешними источниками и атмосферными явлениями.

29 Телекоммуникационные системы 4. Защита от ошибок в сетях Среди многочисленных методов зашиты от ошибок выделяются три группы методов: групповые методы, помехоустойчивое кодирование и методы защиты от ошибок в системах передачи с обратной связью. Из групповых методов получили широкое применение мажоритарный метод и метод передачи информационными блоками с количественной характеристикой блока. Суть мажоритарного метода состоит в том, что каждое сообщение передается несколько раз (чаще три раза). Сообщения запоминаются и сравниваются, правильное выбирают по совпадению «2 из 3». Другой групповой метод, также не требующий перекодирования инфор- мации, предполагает передачу данных блоками с количественной характеристикой блока (число единиц или нулей, контрольная сумма символов и др.) На приемном пункте эта характеристика вновь подсчитывается и сравнивается с переданной по каналу связи. Если характеристики совпадают, считается, что блок не содержит ошибок. В противном случае на передающую сторону поступает сигнал с требованием повторной передачи блока. В современных ТВС такой метод получил самое широкое распространение.

30 Телекоммуникационные системы 4. Защита от ошибок в сетях Помехоустойчивое (избыточное) кодирование предполагает разработку и использование корректирующих (помехоустойчивых) кодов. Системы передачи с обратной связью делятся: на системы с решающей обратной связью и системы с информационной обратной связью. Особенностью систем с решающей обратной связью является то, что решение о необходимости повторной передачи информации принимает приемник. Применяется помехоустойчивое кодирование, с помощью которого на приемной станции осуществляется проверка принимаемой информации. При обнаружении ошибки на передающую сторону по каналу обратной связи посылается сигнал перезапроса, по которому информация передается повторно. В системах с информационной обратной связью передача информации осуществляется без помехоустойчивого кодирования. Приемник, приняв информацию по прямому каналу и и запомнив, передает ее обратно, где она сравнивается. При совпадении передатчик посылает сигнал подтверждения, в противном случае происходит повторная передача всей информации, т.е. решение о передаче принимает передатчик.

Часть 1

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ

Глава 1 ______

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ И СИСТЕМЫ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Список сокращений

ГИИ (GII)	-	глобальная информационная инфраструктура
ЗУ	-	запоминающее устройство
ЛС	-	линия связи
ПО	-	программное обеспечение
ТС	-	телекоммуникационная сеть
ТфОП (PSTN)	-	телефонная сеть общего пользования
ЧНН	-	час наибольшей нагрузки
АТМ	-	асинхронный метод доставки
В-ISDN	-	широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания
FR	-	технология ретрансляции кадров
IDN	-	интегральная цифровая сеть
IN	-	интеллектуальная сеть связи
IP	-	межсетевой протокол
N-ISDN	-	узкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания
PLMN	-	сотовая сеть связи с мобильными объектами

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СЕТЕЙ И СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Современному развитию техники связи присущи две особенности: цифровая форма представления всех сигналов - независимо от того, какой вид информации представляется этими сигналами - речь, текст, данные или изображение; интеграция обслуживания, что может быть полностью реализовано только переводом связи на цифровую технику. Происходит интеграция систем передачи информации и комму­тации, по-новому перераспределяются задачи оконечных устройств и сетей связи. Создаются многофунк­циональные оконечные устройства, отличающиеся от телефонного и телеграфного аппаратов, оконеч­ные устройства визуального отображения данных, пригодные более чем для одного вида информации. И, наконец, сеть связи позволяет передавать речевую, текстовую информацию, данные и изображения через одно и то же соединение: пользователь получит доступ к этой сети независимо от вида службы через «штепсельную розетку связи».

С помощью этих «революционных» средств были значительно увеличены производительность и эко­номическая эффективность труда как целых организаций, так и отдельных людей. Напрашивается вывод, что объединение усилий трех отраслей промышленности - компьютерной индустрии (информационных технологий), бытовой радиоэлектроники (индустрии развлечений) и электросвязи - приблизило дости­жение основной цели - создание глобальной информационной инфраструктуры (ГИИ, GII).

Конечной целью ГИИ является гарантия для каждого потребителя доступа к информационному сооб­ществу.

Известны некоторые фундаментальные характеристики, которые должна иметь ГИИ, чтобы соответство­вать требованиям потребителей информации. Эти характеристики называются атрибутами. Предлагаемый

Для каждого вида информационных сообщений традиционно используется конкретный способ переда­чи в сети, характеризующийся принципом преобразования сообщения в сигнал электросвязи и типом коммуникаций (формой связи). Так, для передачи аудиоинформации принятой формой связи служит телефонная, для передачи неподвижных изображений используется факсимиле, для подвижных изо­бражений - телевидение. Данные относятся к типу кодированных сообщений, способ передачи которых основан на представлении каждого информационного элемента (буквы, знака, цифры) в виде кодовой комбинации, передаваемой в форме сигнала по сети. Для кодированных сообщений применяется телеграф­ный способ передачи информации и передача данных. В последнее время используются и так называемые «многосредные» формы связи - мультимедиа (в переводе с англ. milty - много, media - среда) для одновременной передачи звука, изображения и данных.

В зависимости от формы связи телекоммуникационные системы можно разделить на системы теле­фонной связи, факсимильной связи, телевизионного вещания, телеграфной связи, передачи данных и т. п.; в зависимости от среды передачи сигнала (медь, эфир, оптическое волокно) - на системы электросвязи и оптической связи, а также проводной связи, использующей направляющие среды (медные и оптические кабели), и беспроводной связи, где для передачи сигналов используется эфир. Необходимо подчеркнуть то, что объединяет все эти системы в общее понятие системы телекоммуникаций:

1. Общее назначение всех систем связи - предоставление услуг пользователям.

2. Все системы связи относятся к типу распределенных систем, основным компонентом которых является телекоммуникационная сеть, позволяющая использовать общие принципы структурной оптими­зации таких систем.

3. Системы связи, как и любые сложные системы, не могут рассматриваться изолированно от внешней среды. Под внешней средой понимают множество элементов любой природы, существующих вне систе­мы и оказывающих на нее определенные воздействия. К числу таких элементов по отношению к любой системе связи можно отнести пользователей, определяющих требования по объему потребляемых услуг, их перечню, качеству и тем самым воздействующих на систему связи.

Следует отметить, что само понятие «система» абстрактно по отношению к реальному объекту, ко­торый ассоциируется с ней и может трактоваться как модель объекта. Модель позволяет отразить наи­более важные компоненты объекта и опустить несущественные, с точки зрения цели его рассмотрения, детали. В этом плане один и тот же объект может по-разному характеризоваться различными системами в зависимости от аспектов его рассмотрения.

При рассмотрении моделей большинства сетей и систем телекоммуникаций широко используются понятия протокол и интерфейс. Протокол - это свод правил и форматов, определяющих взаимодейст­вие объектов одноименных уровней сети, например, «человек - человек», «терминал - терминал», «компьютер - компьютер», «процесс - процесс», т. е. протоколы, описывающие порядок взаимодействия между пользователями, терминалами, узлами сети или отдельными сетями. При этом должны использо­ваться один и тот же язык, одни и те же синтаксические правила и информационные форматы. Уровневая структура модели позволяет обеспечить независимую разработку протоколов. Каждый уровень модели может иметь несколько протоколов. Взаимодействие смежных уровней обеспечивается интерфейсами. Интерфейс - это совокупность технических и программных средств, используемых для сопряжения устройств, систем или программ. Совокупность средств взаимодействия двух смежных уровней (меж- уровневый интерфейс) содержит правила логического и электрического согласования, а также детальное описание форматов сообщений.

Информационные сети предназначены для предоставления пользователям услуг, связанных с обме­ном информацией, ее потреблением, обработкой, хранением и накоплением. Потребитель информации, получивший доступ к информационной сети, становится пользователем. В качестве пользователей могут выступать как физические, так и юридические лица (фирмы, организации, предприятия). Пользование сетью обеспечивает возможность получать информацию тогда, когда в ней возникает необходимость. Под информационной сетью понимают совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем, объединяющихся в телекоммуникационные сети и обеспечивающих доступ любой из этих систем ко всем ресурсам сети и их коллективное использование. Телекоммуникационные сети целесообразно разделять по типу коммуникаций (сети электросвязи, оптической связи, телефонной связи, передачи данных, железнодорожных либо воздушных сообщений и т. д.).

Оконечные системы информационной сети могут быть классифицированы как: - -терминальные (terminal system), обеспечивающие доступ к сети и ее ресурсам;

Рабочие (server, host system), представляющие информационные и вычислительные ресурсы;

Административные (management system), реализующие управление сетью и ее отдельными частями.

Ресурсы информационной сети подразделяются на информационные, обработки и хранения дан­ных, программные и коммуникационные.

Информационные ресурсы - это информация и знания, накапливаемые во всех областях науки, культуры и жизнедеятельности общества, а также продукция индустрии развлечений. Все это система­

тизируется в сетевых базах данных, с которыми взаимодействуют пользователи сети. Эти ресурсы опре­деляют потребительскую ценность информационной сети и должны не только постоянно создаваться и расширяться, но и вовремя обновлять устаревшие данные.

Ресурсы обработки и хранения данных определяются производительностью процессоров сетевых компьютеров и объемом их запоминающих устройств (ЗУ), а также временем, в течение которого они используются.

Программные ресурсы представляют собой программное обеспечение (ПО), участвующее в пре­доставлении услуг пользователям, а также программы сопутствующих функций. К последним относятся: выписка счетов, учет оплаты услуг, навигация (обеспечение поиска информации в сети), обслуживание сетевых электронных почтовых ящиков, организация моста для телеконференций, преобразование форма­тов передаваемых сообщений, криптозащита информации (кодирование и шифрование), аутентификация (электронная подпись документов, удостоверяющая их подлинность).

Коммуникационные ресурсы участвуют в транспортировке информации и перераспределении потоков в узле коммутации. К ним относятся емкости линий связи, коммутационные возможности узлов, а также время их занятия при взаимодействии пользователя с сетью. Коммуникационные ресурсы классифици­руются в соответствии с типом ТС: коммутируемая телефонная сеть общего пользования, сеть передачи данных с коммутацией пакетов, сеть мобильной связи, теле- и радиовещательные сети, цифровая сеть интегрального обслуживания и т. п.

Телекоммуникационные сети принято оценивать целым рядом показателей, отражающих возможность эффективность транспортировки информации. Возможность передачи информации в ТС связана со сте- -енью ее работоспособности, т. е. выполнением заданных функций в установленном объеме на требуемом уровне качества в течение определенного периода эксплуатации сети или в произвольный момент времени. ->аботоспособность сети связи определяется понятиями надежности и живучести. Различие этих понятий обусловлено причинами и факторами, нарушающими нормальную работу сети, и характером нарушений.

Надежность сети связи характеризует ее свойство обеспечивать связь, сохраняя во времени значения «становленных показателей качества в заданных условиях эксплуатации. Она отражает способность сохра­нять работоспособность сети связи при воздействии, главным образом, внутренних факторов - случайных отказов технических средств, вызываемых процессами старения, дефектами технологии изготовления или ошибками обслуживающего персонала.

Живучесть сети связи характеризует ее способность сохранять полную или частичную работоспо­собность при воздействии причин, находящихся за пределами сети и приводящих к разрушению или значительным повреждениям некоторой части ее элементов (пунктов и линий связи). Подобные причины можно разделить на два класса: стихийные и преднамеренные. К стихийным факторам относятся та-

как землетрясение, оползни, разливы рек и т. п., а к преднамеренным - ракетно-ядерные удары -оотивника, диверсионные действия и др.

При анализе пропускной способности ТС весьма важны понятия вызова и сообщения. Вызов - это -эебование на соединение между двумя пользователями сети для передачи сообщения. Сообщение - формация пользователя, преобразованная в сигналы электросвязи. Учитывая разницу между вызовом сообщением, можно сказать, что поток вызовов поступает в узел сети или в какую-то его часть, а поток сообщений циркулирует в сетях связи для передачи информации пользователю. Потребность в доставке сообщений из одного пункта сети в другой можно выразить тяготением между этими пунктами. Тяготение >арактеризует оценку потребности в различных видах связи между двумя пунктами сети и определяется эбъемом сообщений, которые необходимо доставить за некоторый отрезок времени из одного пункта 1 другой. От тяготения, выраженного объемом сообщений или объемом информации, можно перейти * тяготению, выраженному временем занятия линии связи (ЛС), а от него - к количеству необходимых 1С. Тяготение, определяемое объемом информации, удобно для сети передачи данных, а определяемое 1оеменем занятия каналов - для телефонной сети и разного вида сетей вещания. Время занятия канала сражается часозанятиями за год, сутки или час. Тяготение зависит от вида информации, территориаль­ного расположения пользователей, их особенностей, хозяйственных, культурных и других взаимосвязей. Однозначно определить тяготение невозможно, так как на него влияет очень много факторов, поэтому -очность оценок тяготения обычно невелика.

Объем информации , переданной между двумя пунктами за какой-то период времени, определяется суммой объемов всех сообщений (с учетом повторных) или произведением числа переданных сообщений -а средний объем одного сообщения. Время занятия линий или приборов, выраженное в часозанятиях, с "-оеделяет нагрузку на эти линии или приборы как произведение общего числа поступивших вызовов *г среднюю продолжительность занятий. Интенсивность нагрузки - это число часозанятий за опре­деленный промежуток времени, например, час наибольшей нагрузки (ЧНН) - это 60-минутный интервал аремени, в течение которого нагрузка в сети больше, чем в любом другом аналогичном периоде. Обычно «лользуют понятие интенсивности нагрузки, хотя для упрощения ее часто называют нагрузкой. Безраз­мерная единица интенсивности нагрузки названа эрлангом. Один эрланг - это интенсивность нагрузки сйного прибора, непрерывно занятого в течение часа.

В случае, когда сеть не может обслужить поступающую нагрузку, имеет смысл говорить об объеме реализованной нагрузки в сети. Величина реализованной нагрузки определяется пропускной способ­ностью сети связи. В ряде случаев пропускную способность оценивают количественно. Например, по величине максимального потока информации, который можно пропустить между некоторой парой пунктов. Таким образом определяют пропускную способность сечения сети, являющегося самым узким местом при разделении сети между источником и получателем на две части.

Поток сообщений между двумя пунктами - это последовательность сообщений, передаваемых из одного пункта в другой. Кроме полезной информации в сети передаются сообщения управления и сигнализации, не имеющие ценности для пользователя. Существенно загружают сети связи (не давая полезного эффекта) и повторные вызовы, возникающие в случае отказа при первичном вызове. Поток сообщений характеризуется последовательностью моментов времени поступления каждого следующего сообщения. Можно выразить поток и через интервалы времени между этими моментами. Вид потока сообщений также может быть описан распределением длительностей занятий приборов каждым поступаю­щим сообщением. Все потоки, циркулирующие в сетях связи, делятся на детерминированные, случайные и смешанные. Детерминированными называются потоки, моменты поступления и объемы сообщений которых известны заранее. К таким потокам относятся почти все потоки вещания (как звукового, так и телевизионного), регулярные передачи различных сводок и т. п. У случайных потоков моменты по­ступления, объемы отдельных сообщений и их адреса заранее не определены и являются случайными величинами, описываемыми с помощью вероятностных распределений. К таким потокам относятся потоки телефонных сообщений. В зависимости от конкретных условий случайные потоки могут быть самыми разнообразными, однако для большинства практических случаев возможна аппроксимация (описание) длительностей промежутков между поступлением двух соседних сообщений известными вероятностными законами распределения, позволяющими получить математическую модель потока. В смешанном потоке имеются как детерминированные, так и случайные составляющие.

1.2. РУБЕЖИ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И УСЛУГ СВЯЗИ

Для того, чтобы выяснить перспективы развития Национальной информационной инфраструктуры Украины (НИИ) в рамках Глобальной информационной инфраструктуры, необходимо понимать, как будет протекать этот процесс в мире, в промышленно развитых странах и в Украине, какие новые инфокомму- никационные технологии и услуги будут предложены в ближайшие годы и десятилетия.

Информационная революция стала двигателем прогресса всего общества. Давно известно, что науч­но-технические революции (НТР) коренным образом меняли образ жизни человечества и облик мира в целом. Результатом НТР являлось резкое увеличение численности населения, что следует ожидать и в бли­жайшие два века. Многие ученые, работающие в области прогнозирования, считают, что в XXI-XXII ве­ках должно произойти три научно-технические революции: 1 - информационная, 2 - биотехническая, 3 - квантовая.

Каждая из названных революций приведет к резким изменениям в мире. Информационная революция создаст ОН, которая станет технической базой глобального информационного общества. Биотехническая революция снимет проблему продовольственного обеспечения населения в мире, а квантовая - создаст новые эффективные и безопасные источники энергии.

Информационная революция (конец XX - начало XXI века) существенно изменила облик инфо- коммуникаций. Основные факторы развития инфокоммуникаций XXI века - это экономика, технологии и услуги.

Производными от экономики являются инфокоммуникационные технологии и услуги. В свою очередь, уровень развития технологий и услуг зависит от уровня научно-технического прогресса, а их внедре­ние - от уровня экономики и, в первую очередь, от платежеспособного спроса населения на те или иные инфокоммуникационные услуги.

В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить пять основных рубежей (рис. 1.3). Каждый рубеж имеет свою логику развития, взаимосвязь с предшествующими и последующими этапами.

Кроме того, каждый рубеж зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдель­ного государства.

Первый рубеж - построение телефонной сети общего пользования (ТфОП, PSTN – public Switched Telephone Network). На протяжении продолжительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования. Телефонная связь рекомендовалась населению, учреждениям, предприятиям и сравнивалась с единой услугой - передачей языковых сооб­щений. В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остается основной услугой связи, которая приносит операторам связи более 80 % прибыли.

Второй рубеж - цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения уровня автоматизации управления и технологического оборудования в промышленно развитых странах в 1970-е годы проводились работы по цифровизации первичных и вторичных сетей свя­зи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integral Digital Network), которые предоставляют в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. К настоящему времени во многих странах цифровизация телефонных сетей практически завершилась.

Третий рубеж - интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция узкополосной цифровой сети с интеграцией служб N-ISDN (Narrowband Integrated Srsice Digital Network). Пользовате­лю (абоненту) этой сети предоставляется базовый доступ (2В + D), по которому информация передается по трем цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 кбит/с и канал D со скоростью 16 кбит/с. Два канала В используются для передачи языковых сообщений и данных, канал й - для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, который содержит (30 B + D) каналов. Кон­цепция N-ISDN существует около 20 лет, но широкого распространения в мире не получила по нескольким причинам. Во-первых, оборудование N-ISDN довольно дорого стоит, чтобы стать массовым; во-вторых, пользователь постоянно платит за три цифровых канала; в-третьих, перечень услуг /У-/50Л/ превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.

В этот же период также получили развитие сети с подвижными системами PLMN (Public land Mobil Network ) и технологии услуг сети передачи данных на основе коммутации каналов и пакетов: Х.25, IP (Internet Protocol), ГР (Frame relay), 1Р -телефония, электронная почта и др.

Четвертый рубеж - интеллектуальная сеть /N (Intelligent Network). Историю этой сети принято исчислять с 1980 года, когда компания Bell System (США) проводила работы по усовершенствованию услуги, названной «услуга-800». Эта услуга в основном была предназначена для начисления оплаты за междугородные соединения вызывающему абоненту и нашла широкое применение в сфере обслужива­ния и торговле. С 1993 года IN развивается в рамках концепции TINA (Telecommunication Information Networking Architecture) для поддержания архитектуры «клиент - сервер». Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного предоставления информационных услуг массовому поль­зователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и оплачивать он обязан предоставленную услугу в течение этого времени. Таким образом, скорость и эффективность предоставления услуги обеспечивают ее экономичность, так как если пользователь будет использовать канал связи значительно меньший срок, это позволит ему уменьшить затраты. В этом состоит принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей, а именно - в гибкости и экономичности предоставления услуг.

Пятый рубеж - широкополосная B-ISND (Droadband Integratyed Service Digital Network) по­ложила начало развитию после 1980 года мультимедийных услуг на базе технологии АТМ (- коммутации пакетов фиксированной длины (53 байта): диалоговый, информационный и распределительный поиск. Диалоговые службы предоставляют услуги для передачи информации (теле­фонная служба, служба речи, видеоконференции и др.). Службы информационного поиска (службы по запросам) предоставляют возможность пользователю получать информацию из разнообразных банков данных. Распределительные службы, при наличии или отсутствии управления предоставлением информации со стороны пользователя, могут направлять информацию от одного общего источника неограниченному числу абонентов, которые имеют право на доступ (данные, текст, подвижное и неподвижное изображение, звук, графика и др.). В практику делового общения начинает входить не только конференц-связь, но и видеоконференция, позволяющие обмениваться информацией, не тратя времени и денег на поездки.

В свою очередь, снижение затрат индивидуального пользователя на новые услуги должно увеличить спрос на них, то есть привести к увеличению прибыли поставщиков услуг. Соответствующий рост спроса на услуги приведет к увеличению поставок необходимого оборудования, что повлечет увеличение прибыли поставщиков оборудования. Таким образом, гибкость предоставления услуг с применением современных технологий приводит к объединению экономических интересов трех сторон: пользователей, поставщиков услуг и поставщиков оборудования.

Контрольные вопросы

1. Укажите особенности развития техники связи на современном этапе.

2. В чем заключается интеграция связи?

3. Охарактеризуйте многофункциональные оконечные устройства.

4. Дайте определение Глобальной информационной инфраструктуры.

5. Что необходимо для реализации концепции Глобальной информационной инфраструктуры?

6. Какие атрибуты (характеристики) необходимо учитывать при создании стандарта Глобальной информацион­ной инфраструктуры?

7. Поясните принципы и цель Глобальной информационной инфраструктуры.

8. Укажите основные характеристики Глобальной информационной инфраструктуры.

9. Перечислите особенности построения информационной сети.

10. Поясните структуру информационной сети.

11. Дайте характеристику ресурсов информационной сети.

12. Как подразделяются телекоммуникационные системы в зависимости от вида связи?

13. Какие показатели телекоммуникационной сети характеризуют ее эффективность при передаче информации?

14. Дайте определение понятий протокола и интерфейса в информационных сетях.

15. Что такое надежность сети связи?

16. Поясните понятие живучести связи; перечислите факторы, от которых она зависит.

17. Охарактеризуйте пропускную способность телекоммуникационной сети.

18. Что такое вызов?

19. Что подразумевается в телекоммуникационной сети под понятием сообщение?

20. Какими параметрами определяется объем информации?

21. Назовите единицы измерения телефонной нагрузки и ее интенсивности.

22. Что такое поток сообщений? Приведите пример.

23. Какая информация называется полезной? Назовите другие ее виды.

24. Чем характеризуется поток сообщений?

25. Назовите и дайте характеристику потокам, циркулирующим в сетях связи.

26. Как называются информационные потоки, если момент поступления и объем сообщений заранее известны? Приведите пример.

27. Что означает понятие «тяготение» в сети связи?

28. Дайте характеристику ЕНССУ, НИИ Украины, Глобальной информационной инфраструктуры.

29. Поясните основные рубежи развития сетей и услуг связи.

30. Каковы особенности широкополосной сети B-ISDN?

Современные многообразны и охватывают, практически, все сферы жизнедеятельности человека.

Построение любой эффективной сети и инфраструктуры для любого назначения, будь то услуги для потребителей или производственное предприятие, определяет задачи обеспечения своевременным и надежным обменом информацией, к которой предъявляют все более жесткие требования.

Рост числа пользователей систем информации приводит к постоянно возрастающему объему обращений, вычислений и других операций, требующих создавать системы передачи данных большей производительности, масштабируемости и с выполнением более строгих условий по безопасности и управляемости сетей.
Самые разнообразные телекоммуникационные системы окружают сейчас человека. В сущности, телекоммуникационной системой можно назвать практически любую систему коммуникаций, которая лежит в основе компаний предоставляющих услуги наземной и мобильной связи, компьютерную или кабельную телевизионную сеть, построенную провайдерами этих услуг, корпоративные сети различных предприятий, независимо от их масштаба и профиля. Даже, когда двое детей играют примитивным переговорным устройством, то они тоже используют простейшую систему телекоммуникаций.

В девятнадцатом веке, когда был изобретен телеграф и телефон, все такие системы состояли из телекоммуникационных кабелей, идущих от абонентов к местным коммутаторам, то есть местные линии связи, ряда коммутационных средств, которыми обеспечивались коммуникационные соединения с абонентами, линиями или каналами связи, которые передавали вызовы между коммутаторами и, в конечном итоге, абонентами.

Изобретение радио в конце девятнадцатого века русским ученым Поповым А.С. стало отправной точкой будущего технического переворота в системах связи. Время с начала и к середине двадцатого века отмечено возникновением телефонного обмена, электромеханических коммутаторных систем, кабелей, ретрансляторов, несущих системы, микроволнового оборудования, а далее, в густо заселенных индустриальных районах, по всему миру телекоммуникационные системы стали получать широкое распространение.

После середины прошлого века и до настоящего времени в этой отрасли продолжают развиваться новые технологии. К ним относятся спутниковые и усовершенствованные системы кабельной связи, появились и получили распространение во всех сферах жизни человека цифровая и волоконно-оптическая технологии, также, видеотелефонная связь. Сама отрасль телекоммуникаций компьютеризирована была полностью. Все эти позитивные изменения и модернизация сыграли решающую роль в распространении телекоммуникационных систем по всему миру.
Внедрение новых технологий существенно видоизменило сами системы телекомуникаций. Они стали сложней. Они сочетают в себе совокупность различных методов обеспечения связи и требуют для своего обслуживания высококлассных специалистов, профессионально подготовленных в разных технических областях. Но, несомненно, во много благодаря телекоммуникациям наша жизнь стала динамичней и интересней!

Своевременная передача информации - основа стабильного функционирования множества отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Современное информационное общество активно используется различные телекоммуникационные системы для обмена большим количеством информации в сжатые сроки.

Современные телекоммуникационные системы и сети

Телекоммуникационные системы представляют собой технические средства, предназначенные для передачи больших объемов информации через оптоволоконные линии связи. Как правило, телекоммуникационные системы предназначены для обслуживания большого количества пользователей: от нескольких десятков тысяч до миллионов. Использование такой системы предполагает регулярную передачу информации в цифровом виде между всеми участниками телекоммуникационной сети.

Главная особенность современного оборудования для сетей - обеспечение бесперебойного соединения, чтобы информация передавалась постоянно. При этом допускается периодическое ухудшение качества связи в момент установления соединения, а также периодические технические неполадки, вызванные внешними факторами.

Виды и классификация телекоммуникационных систем связи

Современные телекоммуникационные системы объединяются по нескольким основным признакам.

В зависимости от назначения, различаются системы телевизионного вещания, персональной связи, а также компьютерные сети.

В зависимости от технического обеспечения, которое используется для передачи информации, выделяются традиционные кабельные коммуникационные системы, более совершенные - оптоволоконные, а также эфирные и спутниковые.

В зависимости от способа кодировки массива информации выделяются аналоговые каналы коммуникации и цифровые. Последний тип получил повсеместное распространение, в то время как аналоговые каналы коммуникации становятся все менее востребованными на сегодняшний день.

Компьютерные системы

Компьютерные системы представляют собой совокупность нескольких ПК, объединенных в единое информационное поле посредством кабелей и специализированных программ.

Совокупность установленного оборудования и программного обеспечения представляет собой автономную саморегулирующуюся систему, которая обслуживает предприятие в комплексе.

В зависимости от своих функций, оборудование компьютерной системы разделяется на:

• сервисное (для промежуточного и резервного хранения информации);


• активное (для обеспечения своевременной и качественной подачи сигналов;


• персональные устройства.

Для обеспечения работы всей системы необходимо соответствующее программное обеспечение, должным образом настроенное, исходя из нужд пользователей.

Радиотехнические и телевизионные системы

В основе радиотехнических систем передачи сообщения лежат электромагнитные колебания, которые транслируются по специальному радиоканалу. Единицей функционирования системы является сигнал, который преобразуется в передающем устройстве и затем трансформируется в информационное сообщение в принимающем.

Основа бесперебойного функционирования радиотехнических систем является линия связи - физическая среда и аппаратные средства, которые обеспечивают своевременную и полную передачу информации.

Телевизионные системы действуют по аналогичному принципу приемника и передатчика. Большинство из них использует цифровой сигнал, позволяющий передавать сообщение в более высоком качестве.

Глобальные телекоммуникационные системы

К глобальным телекоммуникационным системам относятся те аппаратные и программные средства, которые соединяют пользователей независимо от их физического положения на планете. Главная черта глобальных сетей - интеллектуализация, позволяющая легко использовать мощности сети с оптимальной эффективностью, при этом минимизируя затраты на обслуживание оборудования. Среди глобальных сетей выделяется несколько основных видов.

Цифровые сети с интегральными модулями используют непрерывную коммутацию каналов, при этом массивы данных обрабатываются в цифровой форме. Пользователи сети имеют доступ только к некоторым функциям, интерфейс не позволяет самостоятельно изменять технические параметры.

Сети Х25 являются наиболее старыми, надежными и проверенными технологиями передачи информации между неограниченным числом пользователей. Главное отличие таких сетей - наличие устройства для «сборки» отдельных блоков передаваемой информации в «пакеты» для наиболее быстрой передачи.

Асинхронный режим передачи данных - современная технология, используемая для широкополосных сетей, которые основаны на оптоволоконных кабелях.

Оптические телекоммуникационные системы

Основой оптических телекоммуникационных систем является оптоволоконный кабель, который соединяет отдельные аппараты в единую глобальную сеть.

Сигналы передаются с помощью инфракрасного диапазона излучений, при этом пропускная способность оптоволоконного кабеля многократно превышает показатели других видов оборудования.

Технические характеристики материала обеспечивают слабый уровень затухания сигнала на больших расстояниях, что позволяет использовать кабель для коммуникации между материками. Проложенный по дну океана, оптоволоконный кабель защищен от несанкционированного доступа, так как перехватить передаваемые сигналы довольно сложно в техническом плане.

Многоканальные телекоммуникационные системы

Отличительной чертой таких коммуникационных систем является использование нескольких каналов передачи информационных сигналов.

Современные телекоммуникационные системы используют кабельные, волноводные, радиорелейные, а также космические линии связи. Зашифрованный сигнал передается со скоростью в несколько гигабит в секунду на огромные расстояния.

Главное достоинство многоканальных систем - обеспечение стабильной работы. При выходе из строя одного канала связи, автоматически подключается следующий.

Пользователи защищены от внезапного обрыва связи и потери важной информации. В основе таких систем лежат структурированные конструкции из кабелей.

Мультисервисные телекоммуникационные системы

Мультисервисные телекоммуникационные системы представляют собой аппаратную и программную среду, предназначенную для передачи данных по технологии коммутации пакетов - соединения отдельных блоков информации в сообщения большого размера.

Особенность мультисервисных систем - необходимость обеспечения стабильной работы всех элементов транспортной среды. Как правило, для передачи данных, а также речевой и видеоинформации используются различные технологии, но при этом инфраструктура едина. Поэтому основной принцип построения мультисервисных сетей - универсальность технологического решения, с помощью которого обслуживается разнородное оборудование, предназначенное для выполнения различных операций.

Мультисервисная система использует единый канал для передачи данных различных типов. За счет этого экономятся средства на обслуживании и аппаратном обеспечении системы: единая конструкция требует меньшего количества персонала и затрат.

Структура, оборудование и компоненты телекоммуникационных систем

В основе любой телекоммуникационной системы лежат серверы, на которых хранится и обрабатывается необходимая пользователям информация.

Серверные представляют собой небольшие помещения с промышленной вентиляцией, обеспечивающие функционирование множества жестких дисков большого объема.

Пользовательские компьютеры являются средством связи между базой данных и конкретными пользователями информации, осуществляющими поисковые запросы.

Техническая основа телекоммуникационных сетей - это линии связи, то есть среды передачи данных, в качестве которых используются оптоволоконные, коаксиальные или беспроводные каналы связи.

Сетевое оборудование, обеспечивающее передачу и прием данных:

• модемы;
• адаптеры;
• маршрутизаторы;
• концентраторы.

Подобные устройства дополняют телекоммуникационную систему и необходимы для стабильной работы.

Программное обеспечение позволяет эффективно контролировать работу установленного оборудования, что обеспечивает своевременную передачу информации в нужных объемах.

Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах

В зависимости от этапа проведения, выделяются три разновидности измерений:

1. Установочные измерения производятся после монтажа оборудования, чтобы убедиться в работоспособности всех узлов телекоммуникационной системы.


2. В ходе работы необходимо проводить настроечные измерения, которые позволяют адаптировать функционал оборудования к изменяющимся условиям внешней среды. Например, если в телекоммуникационной системе изменяются аппаратные или программные средства, необходимо убедиться, что она продолжает полноценно функционировать.


3. Контрольные или профилактические измерения проводятся регулярно в целях предупреждения внезапных поломок телекоммуникационной сети.

Основы построения и монтажа телекоммуникационных систем и сетей

Главный принцип построения телекоммуникационной системы любого размера и назначения - разделение ее на отдельные функциональные участки. Уменьшается время обслуживания каждого из них, упрощается процедура поиска места поломки при каких-либо технических неисправностях.

Кроме этого, при монтаже систем необходимо позаботиться об изоляции самого кабеля, чтобы передача данных была, как можно меньше зависима от внешних факторов. Современные оптоволоконные кабели располагают под землей, на дне океана или в специальных гофрах, что максимально защищает их от вредных воздействий.

Обеспечение информационной безопасности телекоммуникационных систем

Главная задача при построении системы безопасности в телекоммуникациях - это предотвращение утечки информации через отдельные каналы. Причиной таких явлений может быть и аппаратное повреждение передающего канала (оптоволоконного кабеля), и атака злоумышленников с помощью программных средств.

В первом случае информационная безопасность состоит в обеспечении качественных кабелей, способных выдерживать интенсивные нагрузки и регулярную эксплуатацию.

Во втором необходима разработка, внедрение и обслуживание программных средств, ограничивающих доступ к ресурсам телекоммуникационной системы.

Телекоммуникационные системы гостиниц

Гостиничный бизнес представляет собой целый комплекс услуг, обеспечивающих комфортное проживание постояльцев на территории отеля. Именно поэтому своевременное предоставление полной и достоверной информации обо всем, что может заинтересовать гостей - гарантия удержания клиентов.

Как правило, телекоммуникационные системы в гостиничных комплексах состоят из:

• видеокоммуникации;
• компьютерных систем;
• программного обеспечения.

Таким образом, каждый гость получает удобство проживания в номере и всю необходимую информацию.

Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта

В отличие от отрасли гостеприимства, главный приоритет телекоммуникации в железнодорожной сфере - достоверность информации. Поэтому телекоммуникационные сети в железнодорожном транспорте проектируются таким образом, чтобы всю передаваемую информацию можно было оперативно отследить, при этом вероятным утечкам уделяется минимальное внимание.

Компании, обслуживающие телекоммуникационные системы

Обслуживанием телекоммуникационных систем занимаются поставщики оборудования для проведения данные коммуникаций и сервисные компании.

Среди предприятий можно отметить:

• «Телекоммуникационные системы» - одна из старейших профильных компаний Санкт-Петербурга, предоставляющая клиентам услуги по текущему ремонту, настройке и обслуживанию систем передачи информации;


• «Стройком-А» - небольшая компания, предоставляющая услуги обслуживания и совершенствования ветхих телекоммуникационных систем;


• «Криптоком» - компания узкого профиля, занимающаяся обеспечением безопасности в телекоммуникационных системах предприятий оборонного комплекса.

Производители и поставщики оборудования для телекоммуникационных систем

Производством и поставками оборудование для телекоммуникационных систем занимаются такие компании, как:

• «Montair» - поставщик готовых решений для телекоммуникационных систем, предлагающий клиентам большой выбор серверного оборудования.


• «Rdcam» - компания полного цикла, предлагающая клиентам не только готовое оборудование, но и разработку инженерных решений для телекоммуникационных систем.


• «LAN-ART» - поставщик сетевого коммутационного оборудования и производитель кабелей связи.

Современные телекоммуникационные системы и специализированное оборудование для связи демонстрируется на ежегодной выставке «Связь».

Читайте другие наши статьи:

Классификация сетей

В основу классификации ТВС положены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные (государственные), региональные и локальные вычислительные сети (ГВС, РВС и ЛВС).

По характеру реализуемых функций сети делятся на вычислительные (основные функции таких сетей - обработка информации), информационные (для получения справочных данных по запросам пользователей), информационно-вычислительные, или смешанные, в которых в определенном, непостоянном соотношении выполняются вычислительные и информационные функции.

По способу управления ТВС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализованным (каждая АС имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления (например, под централизованным управлением решаются только задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации).

По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации. В сетях с селекцией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие АС производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем АС сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только АС, которым они предназначены. В сетях с маршрутизацией информации для передачи кадров от отправителя к получателю может использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального (например, кратчайшего по времени доставки кадра адресату) маршрута.

По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных.

По топологии, т.е. конфигурации элементов в ТВС, сети делятся на два класса: широковещательные и последовательные. Широковещательные конфигурации и значительная часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда с интеллектуальным центром, иерархическая) характерны для ЛВС. Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология. Нашли применение также иерархическая конфигурация и “звезда”.

В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция (абонентная система). Остальные PC сети могут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для ЛВС с селекцией информации. Основные типы широковещательной конфигурации - общая шина, дерево, звезда с пассивным центром. Главные достоинства ЛВС с общей шиной - простота расширения сети, простота используемых методов управления, отсутствие необходимости в централизованном управлении, минимальный расход кабеля. ЛВС с топологией типа “дерево” - это более развитый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями (“хабами”), каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В ЛВС с топологией типа “звезда” в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель -достаточно простые и надежные устройства.

В последовательных конфигурациях, характерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данных осуществляется последовательно от одной PC к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды.

К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях. К последовательным конфигурациям относятся: произвольная (ячеистая), иерархическая, кольцо, цепочка, звезда с интеллектуальным центром, снежинка. В ЛВС наибольшее распространение получили кольцо и звезда, а также смешанные конфигурации - звездно-кольцевая, звездно-шинная.

В ЛВС с кольцевой топологией сигналы передаются только в одном направлении, обычно против часовой стрелки. Каждая PC имеет память объемом до целого кадра. При перемещении кадра по кольцу каждая PC принимает кадр, анализирует его адресное поле, снимает копию кадра, если он адресован данной PC, ретранслирует кадр. Естественно, что все это замедляет передачу данных в кольце, причем длительность задержки определяется числом PC. Удаление кадра из кольца производится обычно станцией-отправителем. В этом случае кадр совершает по кольцу полный круг и возвращается к станции-отправителю, который воспринимает его как квитанцию - подтверждение получения кадра адресатом. Удаление кадра из кольца может осуществляться и станцией-получателем, тогда кадр не совершает полного круга, а станция-отправитель не получает квитанции-подтверждения.

Кольцевая структура обеспечивает довольно широкие функциональные возможности ЛВС при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала.

В широковещательных и большинстве последовательных конфигураций (за исключением кольца) каждый сегмент кабеля должен обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях, что достигается: в полудуплексных сетях связи - использованием одного кабеля для поочередной передачи в двух направлениях; в дуплексных сетях - с помощью двух однонаправленных кабелей; в широкополосных системах - применением различной несущей частоты для одновременной передачи сигналов в двух направлениях.

Глобальные и региональные сети, как и локальные, в принципе могут быть однородными (гомогенными), в которых применяются программно-совместимые ЭВМ, и неоднородными (гетерогенными), включающими программно-несовместимые ЭВМ. Однако, учитывая протяженность ГВС и РВС и большое количество используемых в них ЭВМ, такие сети чаще бывают неоднородными.

Основная функция телекоммуникационных систем (ТКС), или систем передачи данных (СПД) заключается в организации оперативного и надежного обмена информацией между абонентами. Главный показатель эффективности ТКС - время доставки информации - зависит от ряда факторов: структуры сети связи, пропускной способности линий связи, способов соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами, протоколов информационного обмена, методов доступа абонентов к передающей среде, методов маршрутизации пакетов.

Типы сетей, линий и каналов связи. В ТВС используются сети связи - телефонные, телеграфные, телевизионные, спутниковые. В качестве линий связи применяются: кабельные (обычные телефонные линии связи, витая пара, коаксиальный кабель, волоконнооптические линии связи (ВОЛC, или световоды), радиорелейные, радиолинии.

Среди кабельных линий связи наилучшие показатели имеют световоды. Основные их преимущества: высокая пропускная способность (сотни мегабит в секунду), обусловленная использованием электромагнитных волн оптического диапазона; нечувствительность к внешним электромагнитным полям и отсутствие собственных электромагнитных излучений, низкая трудоемкость прокладки оптического кабеля; искро-, взрыво- и пожаробезопасность; повышенная устойчивость к агрессивным средам; небольшая удельная масса (отношение погонной массы к полосе пропускания); широкие области применения (создание магистралей коллективного доступа, систем связи ЭВМ с периферийными устройствами локальных сетей, в микропроцессорной технике и т.д.).

Недостатки ВОЛС: передача сигналов осуществляется только в одном направлении; подключение к световоду дополнительных ЭВМ значительно ослабляет сигнал; необходимые для световодов высокоскоростные модемы пока еще дороги; световоды, соединяющие ЭВМ, должны снабжаться преобразователями электрических сигналов в световые и обратно.

В ТВС нашли применение следующие типы каналов связи:

симплексные, когда передатчик и приемник связываются одной линией связи, по которой информация передается только в одном направлений (это характерно для телевизионных сетей связи);

полудуплексные, когда два узла связи соединены также одной линией, по которой информация передается попеременно то в одном направлении, то в противоположном (это характерно для информационно-справочных, запрос-ответных систем);

дуплексные, когда два узла связи соединены двумя линиями (прямой линией связи и обратной), по которым информация одновременно передается в противоположных направлениях.

Коммутируемые и выделенные каналы связи. В ТКС различают выделенные (некоммутируемые) каналы связи и с коммутацией на время передачи информации по этим каналам.

При использовании выделенных каналов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена между собой. Этим обеспечиваются высокая степень готовности системы к передаче информации, более высокое качество связи, поддержка большого объема графика. Из-за сравнительно больших расходов на эксплуатацию сетей с выделенными каналами связи их рентабельность достигается только при условии достаточно полной загрузки каналов.

Для коммутируемых каналов связи, создаваемых только на время передачи фиксированного объема информации, характерны высокая гибкость и сравнительно небольшая стоимость (при малом объеме трафика). Недостатки таких каналов: потери времени на коммутацию (установление связи между абонентами), возможность блокировки из-за занятости отдельных участков линии связи, более низкое качество связи, большая стоимость при значительном объеме трафика.

Аналоговое и цифровое кодирование цифровых данных. Пересылка данных от одного узла ТКС к другому осуществляется последовательной передачей всех битов сообщения от источника к пункту назначения. Физически информационные биты передаются в виде аналоговых или цифровых электрических сигналов. Аналоговыми называются сигналы, которые могут представлять бесчисленное количество значений некоторой величины в пределах ограниченного диапазона. Цифровые (дискретные) сигналы могут иметь одно или конечный набор значений. При работе с аналоговыми сигналами для передачи закодированных данных используется аналоговый несущий сигнал синусоидальной формы, а при работе с цифровыми сигналами - двухуровневый дискретный сигнал. Аналоговые сигналы менее чувствительны к искажению, обусловленному затуханием в передающей среде, зато кодирование и декодирование данных проще осуществляются для цифровых сигналов.

Аналоговое кодирование применяется при передаче цифровых данных по телефонным (аналоговым) линиям связи, доминирующим в региональных и глобальных ТВС и изначально ориентированным на передачу акустических сигналов (речи). Перед передачей цифровые данные, поступающие обычно из ЭВМ, преобразуются в аналоговую форму с помощью модулятора-демодулятора (модема), обеспечивающего цифро-аналоговый интерфейс.

Возможны три способа преобразования цифровых данных в аналоговую форму или три метода модуляции:

амплитудная модуляция, когда меняется только амплитуда несущей синусоидальных колебаний в соответствии с последовательностью передаваемых информационных битов: например, при передаче единицы амплитуда колебаний устанавливается большой, а при передаче нуля -малой или сигнал несущей вообще отсутствует;

частотная модуляция, когда под действием модулирующих сигналов (передаваемых информационных битов) меняется только частота несущей синусоидальных колебаний: например, при передаче нуля - низкая;

фазовая модуляция, когда в соответствии с последовательностью передаваемых информационных битов изменяется только фаза несущей синусоидальных колебаний: при переходе от сигнала 1 к сигналу 0 или наоборот фаза меняется на 180 град..

Передающий модем преобразует (модулирует) сигнал несущей синусоидальных колебаний (амплитуду, частоту или фазу) таким образом, чтобы он мог нести модулирующий сигнал, т.е. цифровые данные от ЭВМ или терминала. Обратное преобразование (демодуляция) осуществляется принимающим модемом. В соответствии с реализуемым методом модуляции различают модемы с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Наибольшее распространение получили частотная и амплитудная модуляции.

Цифровое кодирование цифровых данных выполняется напрямую, путем изменения уровней сигналов, несущих информацию.

Например, если в ЭВМ цифровые данные представляются сигналами уровней 5В для кода 1 и 0,2В для кода 0, то при передаче этих данных в линию связи уровни сигналов преобразуются соответственно в +12В и -12В. Такое кодирование осуществляется, в частности, с помощью асинхронных последовательных адаптеров RS-232-C при передаче цифровых данных от одного компьютера к другому на небольшие (десятки и сотни метров) расстояния.

Синхронизация элементов ТКС. Синхронизация - это часть протокола связи. В процессе синхронизации связи обеспечивается синхронная работа аппаратуры приемника и передатчика, при которой приемник осуществляет выборку поступающих информационных битов (т.е. замер уровня сигнал в линии связи) строго в моменты их прихода. Синхросигналы настраивают приемник на передаваемое сообщение еще до его прихода поддерживают синхронизацию приемника с приходящими битами данных.

В зависимости от способов решения проблемы синхронизации различают синхронную передачу, асинхронную передачу и передачу с автоподстройкой.

Синхронная передача отличается наличием дополнительной линии связи (кроме основной, по которой передаются данные) для передачи синхронизирующих импульсов (СИ) стабильной частоты. Каждый СИ подстраивает приемник. Выдача битов данных в линию связи передатчиком и выборка информационных сигналов приемником производятся в моменты появления СИ. В синхронной передаче синхронизация осуществляется весьма надежно, однако этой достигается дорогой ценой - необходимостью дополнительной линии связи.

Асинхронная передача не требует дополнительной линии связи. Передача данных осуществляется небольшими блоками фиксированной длины (обычно байтами). Синхронизация приемника достигается тем, что перед каждым передаваемым байтом посылается дополнительный бит - стартбит, а после переданного байта - еще один дополнительный бит -стопбит. Для синхронизации используется стартбит. Такой способ синхронизации может использоваться только в системах с низкими скоростями передачи данных.

Передача с автоподстройкой, также не требующая дополнительной линии связи, применяется в современных высокоскоростных системах передачи данных. Синхронизация достигается за счет использования самосинхронизирующих кодов (СК). Кодирование передаваемых данных с помощью СК заключается в том, чтобы обеспечить регулярные и частые изменения (переходы) уровней сигнала в канале. Каждый переход уровня сигнала от высокого к низкому или наоборот используется для подстройки приемника. Лучшими считаются такие СК, которые обеспечивают переход уровня сигнала не менее одного раза в течение интервала времени, необходимого на прием одного информационного бита. Чем чаще переходы уровня сигнала, тем надежнее осуществляется синхронизация приемника и увереннее производится идентификация принимаемых битов данных.

Наиболее распространенными являются следующие самосинхронизирующие коды :

NRZ-код (код без возвращения к нулю);

RZ-код (код с возвращением к нулю);

Манчестерский код;

Биполярный код с поочередной инверсией уровня (например, код AMI).

Рис. Схемы кодирования сообщения с помощью самосинхронизирующих кодов

На рис. представлены схемы кодирования сообщения 0101100 с помощью этих СК.

Для характеристики и сравнительной оценки СК используются следующие показатели:

уровень (качество) синхронизации;

Надежность (уверенность) распознавания и выделения принимаемых информационных битов;

Требуемая скорость изменения уровня сигнала в линии связи при использовании СК, если пропускная способность линии задана;

Сложность (и, следовательно, стоимость) оборудования, реализующего СК.

Цифровые сети связи (ЦСС). В последние годы в ТВС все большее распространение получают цифровые сети связи, в которых используется цифровая технология.

Причины распространения цифровой технологии в сетях:

Цифровые устройства, используемые в ЦСС, производятся на основе интегральных схем высокой интеграции; по сравнению с аналоговыми устройствами они отличаются большой надежностью и устойчивостью в работе и, кроме того, в производстве и эксплуатации, как правило, дешевле;

Цифровую технологию можно использовать для передачи любой информации по одному каналу (акустических сигналов, телевизионных видеоданных, факсимильных данных);

Цифровые методы преодолевают многие из ограничений передачи и хранения, которые присущи аналоговым технологиям.

В ЦСС при передаче информации осуществляется преобразование аналогового сигнала в последовательность цифровых значений, а при приеме - обратное преобразование.

Аналоговый сигнал проявляется как постоянное изменение амплитуды во времени. Например, при разговоре по телефону, который действует как преобразователь акустических сигналов в электрические, механические колебания воздуха (чередование высокого и низкого давления) преобразуются в электрический сигнал с такой же характеристикой огибающей амплитуды. Однако непосредственная передача аналогового электрического сигнала по телефонной линии связи сопряжена с рядом недостатков: искажением сигнала вследствие его нелинейности, которая увеличивается усилителями, затуханием сигнала при передаче через среду, подверженностью влиянию шумов в канале и др.

В ЦСС эти недостатки преодолимы. Здесь форма аналогового сигнала представляется в виде цифровых (двоичных) образов, цифровых значений, представляющих соответствующие значения огибающей амплитуды синусоидальных колебаний в точках на дискретных уровнях. Цифровые сигналы также подвержены ослаблению и шумам при их прохождении через канал, однако на приемном пункте необходимо отмечать лишь наличие или отсутствие двоичного цифрового импульса, а не его абсолютное значение, которое важно в случае аналогового сигнала. Следовательно, цифровые сигналы принимаются надежнее, их можно полностью восстановить, прежде чем они из-за затухания станут ниже порогового значения.

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые осуществляется различными методами. Один из них - импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), предложенная в 1938 г. А.Х. Ривсом (США). При использовании ИКМ процесс преобразования включает три этапа: отображение, квантование и кодирование (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Преобразование аналогового сигнала в 8-элементный цифровой код

Первый этап (отображение) основан на теории отображения Найквиста. Основное положение этой теорий гласит: “Если аналоговый сигнал отображается на регулярном интервале с частотой не менее чем в два раза выше максимальной частоты исходного сигнала в канале, то отображение будет содержать информацию, достаточную для восстановления исходного сигнала”. При передаче акустических сигналов (речи) представляющие их электрические сигналы в телефонном канале занимают полосу частот от 300 до 3300 Гц. Поэтому в ЦСС принята частота отображений, равная 8000 раз в секунду. Отображения, каждое из которых называется сигналом импульсно-амплитудной модуляции (ИАМ), запоминаются, а затем трансформируются в двоичные образы.

На этапе квантования каждому сигналу ИАМ придается квантованное значение, соответствующее ближайшему уровню квантования. И ЦСС весь диапазон изменения амплитуды сигналов ИАМ разбивается на 128 или 256 уровней квантования. Чем больше уровней квантования, тем точнее амплитуда ИАМ-сигнала представляется квантованным уровнем.

На этапе кодирования каждому квантованному отображению ставится в соответствие 7-разрядный (если число уровней квантования равно 128) или 8-разрядный (при 256-шаговом квантовании) двоичный код. На рис. 12.2 показаны сигналы 8-элементного двоичного кода 00101011, соответствующего квантовому сигналу с уровнем 43. При кодировании 7-элементнымй кодами скорость передачи данных по каналу должна составлять 56 Кбит/с (это произведение частоты отображения на разрядность двоичного кода), а при кодировании 8-элементными кодами - 64 Кбит/с.

В современных ЦСС используется и другая концепция преобразования аналоговых сигналов в цифровые, при которой квантуются и затем кодируются не сами сигналы ИАМ, а лишь их изменения, причем число уровней квантования принимается таким же. Очевидно, что такая концепция позволяет производить преобразование сигналов с большей точностью.

Спутниковые сети связи. Появление спутниковых сетей связи вызвало такую же революцию в передаче информации, как изобретение телефона.

Первый спутник связи был запущен в 1958 г., а в 1965 г. запущен первый коммерческий спутник связи (оба - в США). Эти спутники были пассивными, позже на спутниках стали устанавливать усилители и приемопередающую аппаратуру.

Для управления передачей данных между спутником и наземными РТС используются следующие способы:

1. Обычное мультиплексирование - с частотным разделением и временным разделением. В первом случае весь частотный спектр радиоканала разделяется на подканалы, которые распределяются между пользователями для передачи любого графика.

Издержки такого способа: при нерегулярном ведении передач подканалы используются нерационально; значительная часть исходной полосы пропускания канала используется в качестве разделительной полосы для предотвращения нежелательного влияния подканалов друг на друга. Во втором случае весь временной спектр делится между пользователями, которые по своему усмотрению распоряжаются предоставленными временными квантами (слотами). Здесь также возможно простаивание канала из-за нерегулярного его использования.

2. Обычная дисциплина “первичный / вторичный” с использованием методов и средств опроса/выбора. В качестве первичного органа, реализующего такую дисциплину управления спутниковой связью, чаще выступает одна из наземных РТС, а реже - спутник. Цикл опроса и выбора занимает значительное время, особенно при наличии в сети большого количества АС. Поэтому время реакции на запрос пользователя может оказаться для него неприемлемым.

3. Дисциплина управления типа “первичный / вторичный” без опроса, с реализацией метода множественного доступа с квантованием времени (ТДМА). Здесь слоты назначаются первичной РТС, называемой эталонной. Принимая запросы от других РТС, эталонная станция в зависимости от характера графика и занятости канала удовлетворяет эти запросы путем назначения станциям конкретных слотов для передачи кадров. Такой метод широко используется в коммерческих спутниковых сетях.

4. Равноранговые дисциплины управления. Для них характерно, что все пользователи имеют равное право доступа к каналу и между ними происходит соперничество за канал. В начале 70-х годов Н.Абрамсон из Гавайского университета предложил метод эффективного соперничества за канал между некоординируемыми пользователями, названный системой ALOHA. Существует несколько вариантов этой системы: система, реализующая метод случайного доступа (случайная ALOHA); равноранговая приоритетная слотовая система (слотовая ALOHA) и др.

К основным преимуществам спутниковых сетей связи относятся следующие:

Большая пропускная способность, обусловленная работой спутников в широком диапазоне гигагерцовых частот. Спутник может поддерживать несколько тысяч речевых каналов связи. Например, один из используемых в настоящее время коммерческих спутников имеет 10 транспондеров, каждый из которых может передавать 48 Мбит/с;

Обеспечение связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможность обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках;

Независимость стоимости передачи информации от расстояния между взаимодействующими абонентами (стоимость зависит от продолжительности передачи или объема передаваемого графика);

Возможность построения сети без физически реализованных коммутационных устройств, обусловленная широковещательностью работы спутниковой связи. Эта возможность связана со значительным экономическим эффектом, который может быть получен по сравнению с использованием обычной неспутниковой сети, основанной на многочисленных физических линиях связи и коммуникационных устройствах.

Недостатки спутниковых сетей связи:

Необходимость затрат средств и времени на обеспечение конфиденциальности передачи данных, на предотвращение возможности перехвата данных “чужими” станциями;

Наличие задержки приема радиосигнала наземной станцией из-за больших расстояний между спутником и РТС. Это может вызвать проблемы, связанные с реализацией канальных протоколов, а также временем ответа;

Возможность взаимного искажения радиосигналов от наземных станций, работающих на соседних частотах;

Подверженность сигналов на участках Земля - спутник и спутник -Земля влиянию различных атмосферных явлений.

Для решения проблем с распределением частот в диапазонах 6/4 и 14/12 ГГц и размещением спутников на орбите необходимо активное сотрудничество многих стран, использующих технику спутниковой связи.