Технические средства передачи данных

Технические средства передачи данных

 

 

            1. Первые интерсети. Тенденции  в развитии интерсетей.

 

  История  появления вычислительных сетей  ведет свое начало от 60-х годов,

когда были созданы  первые компьютерные системы с раздвоенными ресурсами.

 

  Первая сеть с коммутацией пакетов было разработана в Англии в 1968 году в

Национальной  физической лаборатории.

  Первая многоузловая  сеть с коммутацией пакетов  Arpanet вступила в

действие в  США в 1969 году. В 1971 создана сеть Alocha (Гавайи, США), в

котором реализованы методы передачи пакетов по радиоканалам.

  Модель сети Ethernet была разработана сотрудниками  фирмы Xerox в 1974 –

1976 годах. Протокол  этой сети был стандартизирован  в 80-х годах.

  В течение  1974 – 1982 гг. рядом ведущих компьютерных  фирм США разработаны

архитектуры и  сетевые технологии, повлиявшие на формирование современных

сетей. Фирмой DEC в 1975 создана сеть Decnet, развивавшаяся  вплоть до 1990.

 

  В 1982 –  1988 годах университетами и фирмами  США была создана сеть

Bitnet, получившая  всемирное распространение.

  В настоящее  время можно выделить два направления  создания интерсетей –

общедоступные и специализированные сети. Общедоступные  сети – это

вычислительные  сети, предоставляющие услуги всем желающим за определенную

плату. В основном, это услуги сетевого, а в отдельных случаях

терминального доступа. Специализированными сетями являются академические

сети.

 

 

                   2. Информационно – вычислительные  сети

 

 

  На сегодняшний  день в мире существует более  130 миллионов компьютеров и

более 80 % из них  объединены в различные информационно-вычислительные сети

от малых  локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet.

Всемирная тенденция  к объединению компьютеров в  сети обусловлена рядом

важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений,

возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и

передача сообщений (факсов, E - Mail писем и прочего) не отходя от рабочего

места, возможность  мгновенного получения любой  информации из любой точки

земного шара, а  так же обмен информацией между  компьютерами разных фирм

производителей  работающих под разным программным  обеспечением.

  Необходимо  разработать принципиальное решение  вопроса по организации ИВС

(информационно-вычислительной  сети) на базе уже существующего компьютерного

парка и программного комплекса отвечающего современным  научно-техническим

требованиям с  учетом возрастающих потребностей и  возможностью дальнейшего

постепенного  развития сети в связи с появлением новых технических и

программных решений.

 

  Рассмотрим ИВС или,  упрощая задачу, можно сказать,  что это локальная

вычислительная сеть (ЛВС).

  Что такое ЛВС? Под  ЛВС понимают совместное подключение  нескольких

отдельных компьютерных рабочих  мест (рабочих станций) к единому  каналу

передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность

одновременного использования  программ и баз данных несколькими

пользователями.

  Понятие локальная  вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal Area

Network) относится к географически  ограниченным (территориально или

производственно) аппаратно-программным  реализациям, в которых несколько

компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих

средств коммуникаций. Благодаря  такому соединению пользователь может

взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

  В производственной  практики ЛВС играют очень  большую роль. Посредством

ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные  на многих

удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование,

программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают  быть

изолированными и объединяются в единую систему.

  Все ЛВС работают  в одном стандарте принятом  для компьютерных сетей - в

стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

  Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразуются в

цепочку следующих  друг за другом битов (двоичное кодирование  с помощью двух

состояний:"0" и "1").

  Передаваемые  алфавитно-цифровые знаки представляются  с помощью битовых

комбинаций. Битовые комбинации располагают в определенной кодовой таблице,

содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

  Количество  представленных знаков в ходе  зависит от количества битов,

используемых  в коде: код из четырех битов  может представить максимум 16

значений, 5-битовый  код - 32 значения, 6-битовый код - 64 значения, 7-

битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых знаков.

 

               3. Сетевые устройства и средства  коммуникаций.

 

  В качестве  средств коммуникации наиболее  часто используются витая пара,

коаксиальный  кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают

следующие показатели:

      • стоимость монтажа и обслуживания,

      • скорость передачи информации,

      • ограничения на величину  расстояния передачи информации (без

       дополнительных усилителей-повторителей (репитеров)),

      • безопасность передачи данных.

  Главная  проблема заключается в одновременном  обеспечении этих

показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена

максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще

обеспечивается  требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и

простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

 

 

 

  Витая пара

  Наиболее  дешевым кабельным соединением  является витое двухжильное

проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она

позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко

наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может

превышать 1000 м  при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются

низкая цена и бес проблемная установка. Для  повышения помехозащищенности

информации  часто используют экранированную витую  пару, т.е. витую пару,

помещенную  в экранирующую оболочку, подобно  экрану коаксиального кабеля.

Это увеличивает  стоимость витой пары и приближает ее цену к цене

коаксиального кабеля.

 

  Коаксиальный  кабель

  Коаксиальный  кабель имеет среднюю цену, хорошо  помехозащитен и

применяется для  связи на большие расстояния (несколько  километров).

Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может

достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для  основной и

широкополосной  передачи информации.

 

  Широкополосный  коаксиальный кабель

  Широкополосный  коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко

наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500

Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние

более 1,5 км требуется  усилитель, или так называемый репитер (повторитель).

Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10

км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный

кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

 

 

  Еthernet-кабель

  Ethernet-кабель  также является коаксиальным кабелем с волновым

сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый

кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное  включение.

Вследствие  помехозащищенности является дорогой  альтернативой обычным

коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не

превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000  м. Ethernet-

кабель, благодаря  своей магистральной топологии, использует в конце лишь

один нагрузочный  резистор.

 

  Сheapernеt-кабель

  Более дешевым,  чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель

или, как его  часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это  также 50-омный

коаксиальный  кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит

/ с.

  При соединении  сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители.

Вычислительные  сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую  стоимость и

минимальные затраты  при наращивании. Соединения сетевых  плат производится с

помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50).

Дополнительное  экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с

помощью тройниковых  соединителей (T-connectors).

  Расстояние  между двумя рабочими станциями  без повторителей может

составлять  максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля

- около 1000 м.  Приемопередатчик Cheapernet расположен  на сетевой плате и

как для гальванической развязки между адаптерами, так и  для усиления

внешнего сигнала

 

 

  Оптоволоконные  линии

 

  Наиболее  дорогими являются оптопроводники, называемые также

стекловолоконным  кабелем. Скорость распространения  информации по ним

достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км.

Внешнее воздействие  помех практически отсутствует. На данный момент это

наиболее дорогостоящее  соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают

электромагнитные  поля помех или требуется передача информации на очень

большие расстояния без использования повторителей. Они обладают

противоподслушивающими  свойствами, так как техника ответвлений  в

оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с

помощью звездообразного  соединения.

                        4. Топологии вычислительной сети.

 

      4.1. Топология типа звезда.

  Концепция  топологии сети в виде звезды  пришла  из области больших ЭВМ, в

которой головная машина получает и обрабатывает все  данные с периферийных

устройств как  активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в

системах передачи данных, например, в электронной  почте RELCOM. Вся

информация  между двумя периферийными рабочими местами проходит через

центральный узел вычислительной сети.

   Пропускная  способность сети определяется  вычислительной мощностью узла

и гарантируется  для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений)

данных не возникает.

 

 

  Топология  в виде звезды

 

 

  Топология  в виде звезды является наиболее  быстродействующей из всех

топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между  рабочими

станциями проходит через центральный узел (при его  хорошей

производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими

станциями. Частота  запросов передачи информации от одной  станции к другой

невысокая по сравнению  с достигаемой в других топологиях.