Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Радиоканалы для локальных  сетей. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.

Радиоканалы Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.

3G (от англ. third generation —  третье поколение), технологии мобильной  связи 3 поколения — набор услуг,  который объединяет как высокоскоростной  мобильный доступ с услугами  сети Интернет, так и технологию  радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных.

Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового  диапазона, как правило в диапазоне  около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 14 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

3G включает в себя 5 стандартов семейства IMT-2000 (UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA (собственный стандарт  Китая), DECT и UWC-136).

Наибольшее распространение  в мире получили два стандарта: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (IMT-MC), в основе которых  лежит одна и та же технология — CDMA (Code Division Multiple Access — множественный  доступ с кодовым разделением  каналов. Технология UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — универсальная система мобильной электросвязи) разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения), и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира.

Цифровые каналы передачи данных.

Различают несколько  технологий связи, основанных на цифровых каналах передачи данных.

Связь ООД с АКД (например, компьютера с модемом или низкоскоростными периферийными устройствами) чаще всего осуществляется при помощи последовательных интерфейсов RS-232С, RS-422 (их аналогами в системе стандартов ITU являются V.24, V.11), а связь ООД с цифровыми сетями передачи данных - при помощи интерфейсов Х.21, X.35, G.703.

Стандарты ITU серии V разрабатывались для передачи информации по телефонным линиям, а стандарты ITU серии X - для передачи данных.

В качестве магистральных  каналов передачи данных в США  и Японии применяют стандартную  многоканальную систему Т1 (иначе DS-1). Она включает 24 цифровых канала, называемых DS-0 (Digital Signal-0). В каждом канале применена кодово-импульсная модуляция с частотой следования отсчетов 8 кГц и с квантованием сигналов по 28 = 256 уровням, что обеспечивает скорость передачи 64 кбит/с на один канал или 1554 кбит/с на аппаратуру Т1. В Европе более распространена аппаратура Е1 с 32 каналами по 64 кбит/с, т.е. с общей скоростью 2048 кбит/с. Применяются также каналы Т3 (или DS-3), состоящие из 28 каналов Т1 (45 Мбит/с) и Е3 (34 Мбит/с) преимущественно в частных высокоскоростных сетях.

В Т1 использовано временное  мультиплексирование (TDM). Все 24 канала передают в мультиплексор по байту, образуя 192-битный кадр с добавлением  одного бита синхронизации. 24 кадра  составляют суперкадр. В суперкадре имеются контрольный код и синхронизирующая комбинация. Сборку информации из нескольких линий и ее размещение в магистрали Т1 осуществляет мультиплексор. Канал DS-0 (один слот) соответствует одной из входных линий, т.е. реализуется коммутация каналов. Некоторые мультиплексоры позволяют маршрутизировать потоки данных, направляя их в другие мультиплексоры, связанные с другими каналами Т1, хотя собственно каналы Т1 называют некоммутируемыми.

При обычном мультиплексировании  каждому соединению выделяется определенный слот (например, канал DS-0). Если же этот слот не используется из-за недогрузки канала по этому соединению, но по другим соединениям трафик значительный, то эффективность невысокая. Загружать свободные слоты или, другими словами, динамически перераспределять слоты можно, используя так называемые статистические мультиплексоры на основе микропроцессоров. В этом случае временно весь канал DS-1 или его часть отдается одному соединению с указанием адреса назначения.

В современных сетях  важное значение имеет передача как  данных, представляемых дискретными сигналами, так и аналоговой информации (например, голос и видеоизображения первоначально имеют аналоговую форму). Поэтому для многих применений современные сети должны быть сетями интегрального обслуживания. Наиболее перспективными сетями интегрального обслуживания являются сети с цифровыми каналами передачи данных, например, сети ISDN.

Сети ISDN могут быть коммутируемыми и некоммутируемыми. Различают обычные ISDN со скоростями от 56 кбит/с до 1,54 Мбит/с  и широкополосные ISDN (Broadband ISDN, или B-ISDN) со скоростями 155... 2048 Мбит/с. Более перспективны B-ISDN, в настоящее время технология B-ISDN активно осваивается.

Применяют два варианта обычных сетей ISDN - базовый и специальный. В базовом варианте имеются два  канала по 64 кбит/с (эти каналы называют В каналами) и один служебный канал с 16 кбит/с (D канал). В специальном варианте - 23 канала В по 64 кбит/с и один или два служебных канала D по 16 кбит/с. Каналы В могут использоваться как для передачи закодированной голосовой информации (коммутация каналов), так и для передачи пакетов. Служебные каналы используются для сигнализации - передачи команд, в частности, для вызова соединения. Применяют специальные сигнальные системы, устанавливающие перечень и форматы команд. В настоящее время основной сигнальной системой становится система SS7 (Signaling System-7).

Очевидно, что для реализации технологий Т1, Т3, ISDN необходимо выбирать среду передачи данных с соответствующей  полосой пропускания.

Схема ISDN показана на рис. 5. Здесь S-соединение - 4-проводная витая пара. Если оконечное оборудование не имеет интерфейса ISDN, то оно подключается к S через специальный адаптер ТА. Устройство NT2 объединяет S-линии в одну Т-шину, которая имеет два провода от передатчика и два - к приемнику. Устройство NT1 реализует схему эхо-компенсации и служит для интерфейса Т-шины с обычной телефонной двухпроводной абонентской линией U.

Рис. 5 Схема ISDN.

Российские сети передачи информации

Internet представляет собой  всемирное объединение взаимосвязанных компьютерных сетей. Использование общих протоколов семейства TCP/IP и единого адресного пространства позволяет говорить об Internet как о единой глобальной "метасети", или "сети сетей". При работе на компьютере, имеющем подключение к Internet, можно установить связь с любым другим подключенным к Сети компьютером и реализовать обмен информацией с использованием того или иного прикладного сервиса Internet (WWW, FTP, E-mail и др.).

В России, как и в  других странах мира, существует и  развивается несколько национальных сетей, являющихся сервис-провайдерами Internet. Все рассматриваемые ниже сети интенсивно развиваются: появляются новые узлы в различных городах России, организуются новые каналы и увеличивается скорость передачи данных в уже используемых линиях связи, создаются новые информационные службы и расширяется спектр услуг, предлагаемых пользователям.

Relcom. Сеть Relcom (Релком) была создана в 1990 году на основе компьютерной сети, объединявшей разработчиков и пользователей UNIX-совместимых систем института атомной энергии им. И. В. Курчато и малого предприятия "Демос". Название сети образовано в результате сокращения двух английских слов "RELiable COMmunications" - "Надежные коммуникации". В течение 1990 года к этой сети подключилось несколько московских научно-исследовательских организаций, а в августе 1990 года сеть Relcom подключилась к сети EUnet - крупному европейскому коммерческому сервис-провайдеру, имеющему точки присутствия практически во всех странах Европы, - и была зарегистрирована как часть европейского сетевого консорциума EUnet.

В дальнейшем сеть Relcom интенсивно развивалась и стала крупнейшим сервис-провайдером Internet на территории бывшего СССР

В настоящее время  основная часть из нескольких сот  тысяч пользователей сети Relcom пока работает в off-line режиме, обеспечивающем только услуги электронной почты. Тем не менее в рамках технологии электронной почты пользователям доступны многие информационные источники, в том числе телеконференции и файловые архивы, благодаря наличию в узлах сети почтовых серверов.

Sovam Teleport. Sovam Teleport (Совам Телепорт) является совместным предприятием, созданным в 1990 году тремя учредителями: Институтом автоматизированных систем (Россия), Cable & Wireless (Великобритания) и San-Francisco/Moscow Teleport Inc. (США). В настоящее время Sovam Teleport входит в группу компаний Global Telesystems Group.

Компания Sovam Teleport предоставляет  широкий спектр телекоммуникационных услуг, в число которых входит и полный доступ в Internet. Услуги подключения к Internet предоставляют отделения компании, находящиеся в ряде городов России и входящие в сеть SovamNet.

Наряду с услугами электронной почты и IP-подключения, Sovam Teleport предоставляет услуги подключения  по протоколам X.25 и Frame Relay, создания распределенных корпоративных сетей, подключения банков к глобальным расчетно-информационным системам (система S.W.I.F.T. и др.), а также услуги доступа к различным мировым информационным ресурсам и ресурсам ряда зарубежных корпоративных сетей, которые не являются свободно доступными в Internet.

В настоящее время  деятельность по предоставлению услуг Internet компания Sovam Teleport проводит в рамках проекта "Россия-Он-Лайн" (РОЛ, Russia Online), который был начат осенью 1995 года

Подключение пользователей "России-Он-Лайн" проводится в рамках сети SovamNet. При этом пользователи получают комплект необходимого программного обеспечения, полный доступ в Internet по протоколу TCP/IP по телефонным линиям (dialup-IP), электронный почтовый ящик и право выхода на коммерческие разделы РОЛ.

Sprint-Russia. Крупнейшая международная сеть Sprint , предоставляющая широкий спектр телекоммуникационных услуг, включая IP-сервис, практически во всех странах мира, имеет и российскую часть - сеть Sprint-Russia (RoSprint), поддерживаемую АО "РОСПРИНТ". Sprint-Russia является коммерческой сетью, ориентированной в значительной степени на организации, работающие в сфере экономики и бизнеса. Сеть RoSprint предоставляет самые разнообразные телекоммуникационные услуги, среди которых и полное подключение к Internet. Пользователи Sprint имеют доступ к большому числу коммерческих баз данных, к факсовым и телетайпным шлюзам, к банковским информационным сетям.

GlasNet. GlasNet - одна из первых неправительственных и некоммерческих сетей бывшего СССР, предоставивших услуги Internet. Сеть GlasNet работает с марта 1991 года и имеет центр управления в Москве. GlasNet входит в международную организацию Association for Progressive Communications (APC, Ассоциация поддержки прогрессивных коммуникаций), объединяющую компьютерные сети во многих странах мира и оказывающую поддержку их работе. В настоящее время GlasNet предоставляет как полный набор IP-услуг, так и услуги электронной почты на базе UUCP-технологии.

RUHEP/Radio-MSU. RUHEP расшифровывается как Russian High Energy Physics, а MSU Moscow State University. Ядро компьютерной сети RUHEP/Radio-MSU оформилось в конце 1993 года, когда почти одновременно были сданы в эксплуатацию три радиорелейные линии, связывающие московские научные центры с НИИ ядерной физики МГУ, система оптоволоконных линий в Московском университете и спутниковый канал на Национальный немецкий научный центр по физике высоких энергий DESY в Гамбурге с пропускной способностью 256 кбит/с (с декабря 1995 - 1024 кбит/с). Тогда же сеть RUHEP/Radio-MSU стала Internet-провайдером в странах СНГ. Основной узел международных коммуникаций сети RUHEP/Radio-MSU размещен в немецком центре физики высоких энергий DESY в Гамбурге. Этот центр является точкой присутствия российской сети в Западной Европе и управляется сетью RUHEP/Radio-MSU.

Сеть RUHEP/Radio-MSU имеет самую  большую в СНГ систему международных  каналов. В сети поддерживается большое  количество серверов научно-образовательной  направленности, в числе которых  десятки серверов Московского государственного университета и входящих в него подразделений.

RUNNet. Федеральная университетская компьютерная сеть России RUNNet (сокращение от Russian University Network) является IP-сетью, объединяющей региональные сети и сети крупных научно-образовательных учреждений (университетов, научно-исследовательских институтов и центров).

Работы по созданию этой сети начались в марте 1994. Основой RUNNet является опорная сеть, обеспечивающая магистральную связь между всеми основными экономическими регионами России. К середине 1996 года работу опорной сети и подключение региональных сегментов обеспечивали узлы, расположенные во Владивостоке, Екатеринбурге, Ижевске, Иркутске, Красноярске, Москве, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Переславле-Залесском, Петрозаводске, Ростове-на-Дону, Санкт-Петербурге, Саратове, Тамбове, Томске, Ульяновске.

Для связи между федеральными узлами в сети RUNNet создан собственный  спутниковый сегмент транспортной среды, в котором осуществляется обмен данными со скоростями не менее 64 кбит/с. Все федеральные узлы имеют соединения с Московским и/или Санкт-Петербургским узлами (топологическая схема "двойной звезды"). RUNNet принимает участие в реализации государственной межведомственной программы создания Национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы России, в числе опорных точек доступа которой будут и узлы RUNNet.

RSSI. Сеть RSSI (Russian Space Science Internet) объединяет ряд научно-исследовательских институтов РАН и других научных организаций. Реализация международного сетевого проекта RSSI началась в апреле 1993 года при участии NASA (США) с целью обеспечения связи с научным сообществом СНГ, работающим в сфере космических исследований.

RELARN-IP. "RELARN" (Russian ELectronic Academic & Research Network). Была организована в 1992 году совместным решением Министерства науки и технической политики, Российской академии наук и Российского научного центра "Курчатовский институт". Основными целями Ассоциации являются оказание организационной, финансовой и технической поддержки организациям-участникам в осуществлении обмена некоммерческой информацией с использованием компьютерных сетей, а также координация проектов развития научно-образовательных компьютерных сетей.

FREEnet. FREEnet - российская научно-образовательная сеть, объединяющая региональные компьютерные сети, организации Российской Академии наук, вузы, другие научные, учебные и исследовательские организации. Сеть FREEnet была основана в июле 1991 года по инициативе Института органической химии им. Н. Д. Зелинского (ИОХ РАН). FREEnet поддерживает различные сетевые информационные ресурсы научно-образовательной тематики. Особо следует отметить распределенную информационную систему - Instauratio Magna (в переводе с латыни - "Великое восстановление"), которая была разработана в рамках проекта Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию "Национальная академическая система баз данных и баз знаний высшей школы России" и содержит подробные сведения примерно о пятидесяти российских вузах.