Телекоммуникационные системы, канал связи и коммуникационное оборудование

Телекоммуникационная система представляет собой распределенную сеть, объединяющую традиционные сети передачи данных с передачей сообщений в цифровой форме и телефонные сети с передачей сообщений в аналоговой форме, предназначенную для передачи между абонентами трафика различной природы, с различными вероятностно-временными характеристиками.

Основной функцией телекоммуникационных систем, поддерживающих работу компьютерных сетей, является организация оперативного и надежного обмена данными между абонентами. Главный показатель эффективности функционирования телекоммуникационных систем — время доставки сообщений — определяется рядом факторов:

• — структурой сети связи;
• — пропускной способностью линий связи;
• — способами соединения каналов связи между абонентами;
• — используемыми протоколами информационного обмена;
• — методами доступа абонентов к передающей среде;
• — методами маршрутизации пакетов и др.

В целом на телекоммуникационную систему возлагается выполнение ряда задач связанных с обеспечением пользовательского трафика:

• · согласование форматов сообщений (сигналов) передаваемых через различные каналы системы;
• · синхронизацию работы каналов;
• · коммутацию (каналов, сообщений, пакетов);
• · маршрутизацию (сообщений, пакетов);
• · обеспечение требуемого уровня помехозащищенности и др.

Соответственно, все аппаратные и программные средства, обеспечивающие решение этих задач, являются частью телекоммуникационной системы.

Для телекоммуникационных систем характерен ряд специфических особенностей:

• · разнотипность применяемых каналов связи — от телефонных до спутниковых;
• · ограниченность числа каналов между абонентами, которые можно использовать для передачи различного рода сообщений;
• · различные уровни пропускной способности доступных каналов связи.

Одним из важнейших факторов, определяющим возможности телекоммуникационных систем и компьютерных сетей в целом, являются технические характеристики каналов связи.

Канал связи (передачи данных) состоит из линии связи и используемой на обеих сторонах линии аппаратуры передачи данных.

Линия связи представляет собой физическую среду, через которую с помощью сигналов осуществляется передача данных. Для передачи большого трафика на значительные расстояния широкое применение находят спутниковые, радиорелейные, кабельные и оптоволоконные каналы связи.

Для оценивания свойств каналов связи и коммуникационной сети используют ряд характеристик:

• · скорость передачи данных по каналу связи (измеряется в бит/с);
• · пропускную способность канала связи (измеряется количеством передаваемых символов за секунду);
• · достоверность передачи данных (измеряется количеством ошибок на один переданный знак);
• · надежность (измеряется средним временем безотказной работы в часах).

В зависимости от вида используемых линий связи каналы подразделяются на проводные и беспроводные. К беспроводным каналам относят: спутниковые, инфракрасные, радиорелейные и другие каналы связи. В проводных каналах используются телефонные линии, различного рода кабели для передачи электрических и оптических сигналов.

Появление спутниковых сетей связи (первый спутник связи запущен в 1958 году) сравнимо по значимости с изобретением телефона. В настоящее время спутники связи выводятся на геостационарные орбиты, при этом они постоянно находятся над определенными участками поверхности Земли. К преимуществам спутниковой связи относятся: большая пропускная способность, обусловленная работой в широком диапазоне гигагерцовых частот; обеспечение связи между узлами (станциями), расположенными на большом расстоянии друг от друга; независимость оплаты трафика от расстояния (стоимость определяется временем работы или объемом трафика). В то же время при использовании спутниковой связи необходимо предпринимать меры повышенной информационной безопасности, исключающие возможность перехвата передаваемых сообщений, имеет место задержка сигнала при приеме из-за больших расстояний, возможно временное ухудшение качества связи из-за воздействия атмосферных явлений.

Различают выделенные некоммутируемые каналы связи и каналы связи с коммутацией на время передачи данных по этим каналам.

При использовании выделенных каналов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена между собой. Этим обеспечивается высокая степень готовности системы к передаче информации и более высокое качество связи. Однако, из-за сравнительно больших расходов на эксплуатацию сетей с выделенными каналами связи их рентабельность достигается только при условии высокой загрузки каналов.

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

В каналах связи используется три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

Симплексный режим используется для передачи данных только в одном направлении. Характерным примером организации симплексного канала является система телевизионного вещания (от излучающей антенны телевизионного центра к принимающей антенне абонента).

Полудуплексный режим обеспечивает возможность передачи сообщений в обоих направлениях, но в любой момент времени всегда только в одном направлении. Полудуплексный режим обмена сообщениями характерен для нормального протекания экзамена, когда вопросы одной стороны сопровождаются последующими ответами другой стороны.

Дуплексный режим обеспечивает одновременную передачу сообщений в обоих направлениях. Фактически дуплексный канал представляет собой два разнонаправленных симплексных канала между двумя узлами сети. Дуплексный режим широко используется при передаче сообщений как в локальных, так и в глобальных сетях, обеспечивая эффективное использование ЭВМ и каналов связи.

Для сопряжения компьютеров с каналами связи необходимы специализированные устройства — сетевые адаптеры. Они позволяют согласовать параметры сигналов внутреннего интерфейса компьютеров с параметрами сигналов, используемых в каналах связи определенного типа. При этом обеспечивается как физическое согласование по форме, уровню сигналов, так и на уровне кодирования. Помимо одноканальных адаптеров в сетях широко используют и многоканальные адаптеры — мультиплексоры передачи данных. В сетях со сложной конфигурацией находят применение специализированные интеллектуальные связные процессоры.

При подключении компьютера к телефонной линии функции сетевого адаптера выполняет модем. При увеличении протяженности сети с использованием кабелей применяют повторители, обеспечивающие поддержание формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее по сравнению с типовыми значениями расстояние.