Желілік құрылғылар

Желілік құрылғылар

Желілік құрылғылар – компьютерлік желінің жұмысы үшін қажет құрылғылар. Мысалы: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, платч-панель және т.б.  Әдетте желілік құрылғыларды:

• Активті желілік құрылғылар(АЖҚ)
• Пассивті желілік құрылғылар

деп бөледі.

Активті желілік  құрылғылар

Бұл құрылғылардың өзіндік  «интеллектуалдық» ерекшеліктері бар. Яғни маршрутизатор, коммутатор(свитч) және т.б. активті желілік құрылғылар болып табылады.  Ал, қайталағыш, концентратор АЖҚ емес, себебі олар байланыс қашықтығын арттыру үшін сигналды қайталайды және ешқандай интеллектуалдық қасиеті жоқ. Бірақ басқарылатын свитчтар активті құрылғыларға жатады, себебі оларға «интеллектуалдық» қасиеттер берілуі мүмкін. 

Пассивті интеллектуалдық  құрылғылар

Пассивті интеллектуалдық  құрылғылар дегеніміз – ешқандай «интеллектуалдық» қасиеттер берілмеген құрылғылар. Мысалы, кабель (коаксиальді және виттік жұп(UTP/STP), вилка/розетка (RG58,RJ45, RG11, GG45),қайталағыш, платч-панель, концентратор, коаксиальді кабельдерге арналған кабель және т.б. Сонымен қатар пассивті құрылғыларға монтаждік шкаф және тіректерді, телекоммуникациялық шкафтарды жатқызуға болады. Монтаждік шкафтарды типтік, арнайы және антивандальді деп бөледі. Монтаждің типіне байланысты қабырғаға , еденге арналған түрлері бар.

Компьютерлік  желі

Компьютерлік желі(есептегіш  желі) – компьютер және/немесе компьютерлік құрылғылар желісі(северлер, маршрутизаторлар және т.б.). Мәліметті тарату үшін әртүрлі  физикалық құбылыстар қолданылуы мүмкін, әдетте – электрлік сигналдар, жарық  сигналдары немесе электромагниттік шағылу.

Мағынасына қарай компьютерлік желілер келесідей бөлінеді:

1. Есептегіш
2. Информациялық
3. Аралас

Есептегіш желілер пайдаланушының есептерін шығаруға арналған. Информациялық  желілер пайдаланушыға информациялық  қызметтер көрсетуге арналған.Ал, аралас желі информациялық және есептегіш желеілердің қасиеттерін біріктіреді.

Компьютерлік  желілер классификациясы

1.Территориалды таралуына байланысты:

• CAN – өнеркәсіптік желі стандарты, бұл желі әртүрлі құрылғыларды біріктіруге негізделген.
• LAN – локальдік желі, бұл желі тұйық болып саналады және оған  тек шектеулі пайдаланушылар қосыла алады.
• MAN – бірнеше мекемелер арасындағы қалалық желі.
• WAN – көптеген географиялық аудандардағы локальді желілерді біріктіретін ғаламдық желі.
• PAN – бір пайдаланушының әртүрлі құрылғыларын біріктіретін персональді желі.

2. Функциональдік әрекеттестігінің типіне байланысты:

• клиент-сервер
• аралас желі
• біррангті желі
• көпрангті желі

3. Желілік топология типіне байланысты:

• шина
• сақина
• екілік сақина
• жұлдыз
• ұялық топология
• тор
• ағаш

4. Тарату ортасына байланысты:

• өткізгіштік(телефондық өткізгіш, коаксиальді кабель, виттік жұп, волоконды-оптикалық кабель)
• сымсыз(сәйкес жиілік диапазонында мәліметті радиотолқындар арқылы тарату)

5. Функциональдік тағайындалуына байланысты:

• мәлімет сақтау желісі
• серверлік фермалар
• процесті басқару желісі
• SOHO желісі және үй желісі

6. Тарату жылдамдығына байланысты:

• төмен жылдамдықты(10 Мбит/с-ке дейін)
• орташа жылдамдықты(100Мбит/с-ке дейін)
• жоғары жылдамдықты(100 Мбит/с-ден жоғары)

Мәліметтер тарату

Мәліметтер тарату – электробайланыс құралдары арқылы байланыс арнасымен  мәліметтерді(цифрлік-биттік ағынды) бір нүктеден екінші нүктеге немесе бірнеше нүктелерге  физикалық жеткізу, әдетте есептегіш құралдармен өңдеу үшін. Мұндай каналдарға мырышты өткізгіштер,волоконды-оптикалық, сымсыз байланыс каналдары немесе есте сақтағыш құралдар жатады.Мәліметтерді беру цифрлы немесе аналогты болуы мүмкін. Аналогты байланыс үнемі ауыспалы цифрлы сигналды тарату болса, цифрлы байланыс үзіліссіз хабар тарату болып табылады. Хабар өз алдына сызықты кодты білдіретін бір ізді импульсті немесе цифрлы модуляция әдісін қолданып,толқынның үзіліссіз өзгеретін формасын терумен шектеледуін білдіреді. Бұндай модуляция әдісі және оған сәйкес демодуляция модемді құрылғы арқылы іске асады.

Тарататын мәліметтер көзден, мысалы компьютерден немесе клавиатурадан, шығатын  цифрлы мәліметтер болуы  мүмкін. Бұл  биттік ағынға цифрленген аналогты сигнал болуы да мүмкін ,мысалы телефон қоңырауы немесе видеосигнал. Бұл жағдайда импульсті-кодтаушы модуляция немесе көзді кодтаудың кеңейтілген схемалары (аналогты-цифрлы өзгеріс және мәліметтерді қысу) қолданылуы мүмкін. Көзді кодтау және декодтау  кодек және кодтау құрылғылары арқылы іске асады. 

Тізбектей және параллель  тарату

Телекоммукацияда тізбектей  тарату дегеніміз – символ түріндегі  сигнал элементтерін тарату тізбегі. Цифрлы тізбектей тарату – жиілікпен  және оптикалық жолмен бір өткізгіш арқылы биттерді тізбектеп жіберу. Параллель таратумен салыстырғанда тізбектей таратуда сигнал аз өңделеді және қате аз жіберіледі және жолдың бөліктерінде мәлімет тарату жылдамдығы үлкен болуы мүмкін. Бұл механизм алыс қашықтықтарға қолданылуы мүмкін, себебі бақылағыш цифр немесе дәлділік биті оңай жіберіледі.

Телекоммуникацияда параллель тарату деп – бір символдың сигнал элементтерін бір мезгілде  таратуды айтады. Ал,цифрлы байланыста параллель тарату деп сигналдың сәйкес элементтерін бір мезгілде екі немесе бірнеше желіге таратуды айтады. Көп  электрлік өткізгіштерді қолдана отырып, Бірнеше биттік мәліметтерді бір уақытта жіберуге болады.Бұл тізбектей таратуға қарағанда мәлімет жіберудің жылдамдығын арттырады. Осы әдіс компьютердің ішкң құрылысында қолданылады. Мысалы, ішкі мәлімет шинасында, ал кейде принтердің ішкі құрылысында да қолданылады. Параллель байланыста өткізгіштердің қасиеттері басқа болады және  бұл кезде кейбір биттер өз уақытынан бұрын келуі мүмкін,мұның әсерінен мәліметке зиян келеді. Дәлділік биті қателер жіберуді азайтады. Мәлімет таратудың бұзылуының ықтималдылығы жоғары болуынан, электрлік өткізгіштер алыс қашықтыққа мәлімет таратуда сенімді емес.

Электробайланыс принципі

Электробайланыс принципі хабар сигналдарын(дыбыс,оптикалық хабар)  бастапқы электр сигналдарына түрлендіруге негізделген. Өз кезегінде бастапқы электр сигналдары таратқыш арқылы екінші ретті элетр сигналдарына түрленеді.  Одан кейін екініші ретті сигналдар қабылдағышқа келеді.Қабылдағыш құрылғыда екінші ретті сигналдар дыбыс немесе оптикалық мәлімет түріндегі сигналдарға қайта түрленеді.

Электробайланыс классификациясы

Қазіргі кезде барлық электробайланыс  жүйелері  дыбыс, видео, мәтін  деп классификацияланады.

Ал, тарату ортасына қарай электрлік, оптикалық және радио байланыс болып бөлінеді. Хабардың тағайындалуына байланысты электробайланыс жеке немесе бұқаралық болуы мүмкін. Ал, уақыт белгілеріне байланысты электробайланыс хабарды дәл уақытында таратуға немесе кейін жіберуге тағайындалуы мүмкін.

Элетробайланыста негізгі бастапқы сигналдар телефондық,дыбыстық, факсимелдік, телевизиялық, телеграфтық  мәліметтер тарату болып табылады.

Сигнал түрлері

Тарату ортасына қарай  байланыс желілері келесідей бөлінеді:

• спутниктік
• әуе
• жер бетіндегі
• су астындағы
• жер асты

Таратқыш пен қабылдағыштың  қозғалуына байланысты байланыс түрлерін стационарлы және жылжымалы(мобильді,қозғалмалы объектілі байланыс) деп бөледі.

Сигнал

Таратылатын сигналдың түріне байланысты  аналогты және цифрлы байланыс түрлері болады. Аналогты байланыс – бұл үзіліссіз хабарлар тарату (мысалы, дыбыс немесе мәтін). Ал,  цифрлы байланыс дегеніміз – мәліметті дискретті формада жіберу(цифрлық түрде). Бірақ, дискретті хабарлар аналогты каналдармен және кері таратылады. Қазіргі кезде цифровизация құбылысы жүріп жатыр.

Аналогты сигнал – уақыт және кеңістік бойынша өзгерісі тарататын хабарды білдіретін физикалық өлшем. Мысалы, кернеудің өзгерісі (немесе токтың, жиіліктің, фазаның) хабарлау роцесін білдіреді. Сигналдың келесі өлшемдері болады: биіктік Н(динамикалық диапазон), кеңдік Ғ (спектр кеңдігі), ұзындық Т(уақыт бойынша сигнал ұзындығы).

Сигнал көлемі V=FHT   көбейтіндісімен анықталады. Сигнал жіберу процесі кезінде көлем өлшемінің өзгерісі болуы мүмкін. Ол сигнал түрленуінің келесі жағдайларына байланысты болуы мүмкін:

• Шектеу – тарату кезінде сигналдың бір немесе бірнеше  бөліктерін, мәліметтерін сақтамай, жұлып алу. Мысалы, сөйлесу каналын 300-3400 Гц диапазонымен шектеу.
• Трансформация – өзгермейтін көлемді сақтай отырып(пластилиннен жасалған шаршы тірізді), бір немесе бірнеше өлшемдердің басқа бір немесе бірнеше өлшемдердің өзгеруіне байланысты өзгеруі. Мысалы, тарату уақытын кеміту арқылы сигнал спектрін кеңейтуге және динамикалық диапазонын арттыруға немесе екеуін бірге жасауға болады.
• Компандирлеу(компандирование) – екі процесті біріктіреді: компрессия(сығу) және экспандирование(кеңейту). Тарату жағында сигналды сығу жүрсе, қабылдайтын тұста – қалпына келтіру.   

Байланыс желісі

Байланыс тізбегі –  бір хабар тарату үшін қолданылатын волокондық өткізгіштер. Тізбектер  кабельді – кабельдегі тізбек және әуе – тірекке ілінген тізбек болып бөлінеді.

Байланыс тізбегі, қысқа  мағынасында – мәлімет тарататын  аппаратура және өтпелі аппаратура арқылы сигнал таратудың физикалық ортасы. Ал кең мағынасында –  мәлімет тарату жүйесінің ортақ сызықтық қасиеті, оларды   қамсыздандыру құрылғысы ортақ тарату ортасы бар (ГОСТ 22348) физикалық тізбектер және (немесе) сызықтық тракттер жиынтығы. Тракт – анықталған стандартты көрсеткіштері бар (жиілік сызығы, тарату жылдамдығы жіне т.б.) арнайы арна құрайтын құрылғылар және орт алар жиынтығы.

Желі бір немесе бірнеше  байланыс тізбегінен тұрады. Желіде әсер ететін сигнал желілік деп аталады.

Байланыс желісінің екі  негізгі түрі бар: атмосферадағы желі және бағытталған тарату желісі.

Байланыс арнасы

Байланыс тораптарын  жақсы пайдалану үшін каналжасаушы (каналообразующий) құрылғы арқылы канал арналары пайдаланылады. Кейбір жағдайларда желі, байланыс тізбегі  және байланыс арнасы сәйкес келеді(бір желі, бір тізбек, бір арна), ал кейде арна бірнеше желіден/тізбектен тұрады(параллель және тізбектей). Каналдар бір-біріне жинақталуы мүмкін(топтық канал). Бірнеше жеке каналдардан «тұратын» сигнал топтық сигнал деп аталады.

Арналар келесідей болуы мүмкін:

• симплексті – тек бір бағытта мәлімет таратады, мысалы: радиотранстляция, телевидение.
• жартылай плексті – яғни мәліметті екі бағытқа кезекпен таратады, мысалы: рация.
• дуплексті – яғни мәліметті екі бағытқа бір сәтте таратады, мысалы: телефон.

Арналарды бөлу (тығыздау)

Бір желіде бірнеше арна жасау оларды жиілік, уақыт, код, адрес, толқын ұзындықтарымен тығыздау арқылы жүзеге асады:

• жиілік арқылы бөлу (ЖАБ,FDM) – арнаны жиілік бойынша бөлу, әр арнаға тиісті жиілік диапазоны бөлінеді.
• уақыт арқылы бөлу(УАБ,TDM) – арнаны уақыт бойынша бөлу, әрбір арнаға уақыт кванты бөлінеді(таймслот).
• код арқылы бөлу(КАБ,CDMA) – кодтар бойынша арналарды бөлу, топтық сигналға қондыру нақты бір арнаның мәліметін беретін әрбір арнаның коды болады.
• спектр арқылы бөлу(САБ, WDM) – арналарды толқын ұзындығы бойынша бөлу.

Байланыс жүйесі

Жалпы алғанда байланыс жүйесі көздің шектік құрылғысынан(терминалдық  құрылғы, терминал, шектік құрылғы), хабарды  қабылдағыштан  және екі шетіне орналастырылған сигналды түрлендіргіш құрылғыдан тұрады. Сигналды түрлендіргіш құрылғы сигналды бұзылудан сақтауды, арна қалыртастыруды,топтық сигналдың көз жақтағы желімен сәйкестігін қамсыздандырады. 

Стандартизация

Байланыста стандарттардың маңызы зор, себебі құрылғылар бір-бірімен жұмыс істей білуі керек. Байланыс стандарттарын жариялайтын әлемде бірнеше ұйымдар бар. Соның ішінде:

• Халықаралық электробайланыс ұйымы (International Telecommunication Union, ITU — БҰҰ-ның агенттіктерінің бірі).
• Электротехника және электроника инжинерлерінің институты (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)
• Интернет жасақтамаларының арнайы комиссиясы (Internet Engineering Task Force, IETF)