Существуют следующие технологии передачи информации в компьютерных сетях: Fast Ethernet, IEEE 1394/USB, Fiber Channel, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, ADSL, SONET. Первые четыре технологии передачи данных: Fast Ethernet, IEEE 1394/ USB, Fiber Channel и FDDI относят к технологиям локальных сетей. Оставшиеся создавались для глобальных каналов связи. Рассмотрим некоторые из распространенных технологий передачи данных - Fast Ethernet, Fiber Channel, FDDI, ISDN.

Fast Ethernet или «100Base-T » - это высокоскоростная технология передачи данных в локальных сетях. Правила передачи данных с использованием этой технологии определяются стандартом IEEE 802.3u. Этот стандарт описывает правила работы протоколов второго уровня модели OSI (канальный уровень) и предоставляет возможность передачи данных со скоростью 100 Мбит/с.

Технология 100Base-T использует метод CSMA/CD в качестве протокола контроля доступа к среде передачи. 100Base-T базируется на возможностях масштабирования, обеспечиваемых методом CSMA/CD. Масштабирование подразумевает возможность постого увеличения или уменьшения размеров сети без значительного снижения ее производительности, надежности и управляемости. Технология 100Base-T использует кабель UTP5 (неэкранированная витая пара 5-й категории).

Технология 100Base-T имеет следующие особенности.

• 1. В связи с применением одинакового протокола контроля доступа к среде передачи - CSMA/CD сети, использующие технологию 10Base-T Ethernet, легко переводятся на более высокоскоростную технологию 100Base-T. Поэтому многие производители выпускают сетевые карты, поддерживающие обе технологии передачи данных: 10Base-T Ethernet и 100Base-T. Такие сетевые карты имеют встроенные возможности автоматического определения скорости передачи данных в сети и автоматической настройки на соответствующий режим работы. Поскольку технологии 10Base-T Ethernet и 100Base-T могут легко сосуществовать в одной сети, администраторы получают очень высокую степень гибкости по переводу станций с технологии 10Base-TEthernet на 100Base-T.
• 2. Кабель UTP5 и сетевые карты 100Base-T в настоящее время выпускаются огромным количеством производителей.

Недостаткам использования технологии 100Base-T являются существенно большие ограничения на длину кабельных сегментов, чем в технологии 10Base-T Ethernet. По сравнению с технологией 10Base-T Ethernet, позволяющей организовывать сети максимального диаметра размером 500 м, технология 100Base-T ограничивает этот диаметр 205 м. Для существующих сетей, превышающих этот лимит, потребуется установка дополнительных маршрутизаторов.

Перспективность использования технологии 10Base-T заключается в том, что новая технология Gigabit Ethernet (также известная как 1000Base-T или IEEE 802.3z) разрабатывается с учетом возможности использования существующих кабельных систем на базе UTP5. При этой технологии скорость передачи данных в сети увеличивается до 1000 Мбит/с, что в десять раз быстрее передачи данных по технологии 100Base-T.

Одной из относительно новых технологий передачи данных является Fiber Channel.

Технология Fiber Channel основывается на применении оптического волокна в качестве среды передачи данных. Наиболее часто встречающимся применением этой технологии в настоящее время являются высокоскоростные сетевые устройства хранения данных (SAN - Storage Area Networks). Такие устройства используются для построения высокопроизводительных кластерных систем. Технология Fiber Channel изначально создавалась как интерфейс, обеспечивающий возможность высокоскоростного обмена данными между жесткими дисками и процессором компьютера. Позже стандарт был дополнен и сейчас определяет механизмы взаимодействия не только систем хранения данных, но и способов взаимодействия нескольких узлов кластерной системы между собой и средствами хранения данных.

Технология Fiber Channel имеет несколько преимуществ по сравнению с другими средами передачи данных, важнейшим из которых является скорость. Технология Fiber Channel обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбит/с. Вторым важным преимуществом является возможность передачи сигнала на очень большие расстояния. Обмен данными с использованием светового сигнала вместо электрического обеспечивает возможность передачи информации на расстояния до 10-20 км без использования повторителей (при применении одноволнового кабеля). Третьим преимуществом технологии Fiber Channel является полный иммунитет к электромагнитным помехам. Это качество позволяет активно использовать оптическую среду передачи даже в производственных помещениях с большим количеством электромагнитных помех. Четвертое преимущество состоит в полном отсутствии излучения сигнала в окружающую среду, что дает возможность применения Fiber Channel в сетях с повышенными требованиями к безопасности обрабатываемых и хранимых данных.

Основным недостатком технологии Fiber Channel является ее стоимость: оптический кабель со всеми сопутствующими его использованию разъемами и способами монтажа является существенно более дорогим, чем медные кабели.

Для организации высокоскоростных локальных сетей используется FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Технология FDDI предназначена не для непосредственного соединения компьютеров, а для построения высокоскоростных магистральных каналов связи (backbone), объединяющих несколько сегментов локальной сети. Простейшим примером такой магистрали являются два сервера, соединенные высокоскоростным каналом связи, созданным на базе двух сетевых карт и кабеля. Так же, как и технология 100Base-T, FDDI обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбит/с.

Сеть FDDI использует топологию двойного физического кольца. Передающиеся сигналы движутся по кольцам в противоположных направлениях. Одно из колец называется первичным, а другое - вторичным. При корректном функционировании сети первичное кольцо используется для передачи данных, а вторичное выступает в роли запасного.

В сети FDDI каждое сетевое устройство (узел сети) играет роль повторителя. FDDI поддерживает четыре вида узлов: станция с двойным подключением (DAS - dual-attached stations), станция с одинарным подключением (SAS - single-attached stations), концентратор с двойным подключением (DAC - dual-attached concentrator) и концентратор с одинарным подключением (SAC-single-attached concentrator). DAS и DAC всегда подключаются к обоим кольцам, a SAS и SAC - только к первичному кольцу.

Если в какой-либо точке сети возникает разрыв кабеля или Другая поломка, делающая невозможной передачу данных между соседними узлами сети, то устройства DAS и DAC восстанавливают работоспособность сети, перенаправляя сигнал в обход неработоспособного сегмента с использованием вторичного кольца.

FDDI использует маркер доступа в качестве протокола контроля доступа к среде передачи и оптический кабель в качестве среды передачи.

Технология FDDI имеет следующие преимущества.

Топология двойного физического кольца обеспечивает надежность передачи данных путем сохранения работоспособности сети в случае обрыва кабеля. В стандарт FDDI заложены функции управления сетью. В дополнение к перечисленным преимуществам существует спецификация (CDDI - Copper Distributed Data Interface) на построение сети по технологии FDDI с использованием медной витой пары. Эта спецификация позволяет снизить стоимость развертывания сети за счет использования менее дорогого медного кабеля вместо оптического.

Основным недостатком FDDI является цена построения сети. Сетевые карты и оптический кабель для FDDI обладают существенно большей стоимостью, чем для других технологий, обеспечивающих такую же скорость передачи данных. Специфика монтажа оптического кабеля требует дополнительной подготовки специалистов, выполняющих работу с кабелем. Несмотря на то, что сетевые карты CDDI дешевле FDDI, тем не менее они являются более дорогими, чем сетевые карты 100Base-T.

Технология обмена цифровыми данными с использованием телефонных линий Integrated Services Digital Network (ISDN) предоставляет возможность обмена данными в виде передачи цифровых сигналов по цифровым телефонным линиям. Эти данные могут представлять собой комбинацию видео, звуковых и других данных. ISDN имеет несколько технологических решений, обеспечивающих заказчика необходимой производительностью канала связи. Для частных лиц и небольших офисов в основном предоставляются линии с базовой скоростью (Basic Rate Interface - BRI). Для крупных компаний предоставляются линии Primary Rate Interface - PRI. BRI использует два «несущих» (bearer - В) канала связи с пропускной способностью 64 Кбит/с каждый для приема и передачи данных и один управляющий канал (delta - D) для установки и поддержания соединения. PRI - это совокупность нескольких цифровых линий, используемых параллельно для приема и передачи данных. Такие совокупности линий получили условные обозначения Т1 и Е1. В США стандартом является применение линий Tl. T1 состоит из 23 В-каналов и одного D-канала с суммарной пропускной способностью 1,544 Мбит/с.

В Европе используются линии E1. E1 состоит из 30 В-каналов и одного D-канала с суммарной пропускной способностью 2,048 Мбит/с.

ISDN требует применения специального оборудования, включающего в себя цифровые телефонные линии, и преобразователей (network termination unit - NT-1). NT-1 преобразует входной сигнал в цифровой, равномерно распределяет его по каналам для передачи и выполняет диагностический анализ состояния всей линии передачи данных. NT-1 является и точкой подключения к цифровой сети различного оборудования: телефонов, компьютеров и т.п. Также NT-1 может выполнять функции преобразователя для подключения оборудования, самостоятельно не поддерживающего ISDN.

Преимущества ISDN заключаются в следующем.

• 1. Увеличена скорость обмена данными с дополнительными возможностями интеграции данных, голоса и видео в единый поток.
• 2. С использованием ISDN вы имеете возможность передавать данные и голосовой трафик одновременно по одной телефонной линии.

К недостатку ISDN относится медленное распространение в связи с необходимостью преобразования существующей инфраструктуры телефонных сетей, что неминуемо влечет существенные затраты.

В наше время наибольшее распространение получили электрические каналы связи. Это совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сообщения любого вида от отправителя к получателю. Она осуществляется с помощью электрических сигналов, распространяющихся по проводам, или радиосигналов. Различают каналы электросвязи: телефонные, телеграфные, факсимильные, телевизионные, проводного и радиовещания, телемеханические передачи данных и т.д. Составной частью каналов связи являются линии связи - проводные и беспроводные (радиосвязь). В свою очередь проводная связь может осуществляться по электрическому кабелю и по оптоволоконной линии. А радиосвязь осуществляется по ДВ-, СВ-, КВ- и УКВ-диапазонам без применения ретрансляторов, по спутниковым каналам с применением космических ретрансляторов, по радиорелейным линиям с применение наземных ретрансляторов и по сотовой связи с использованием сети наземных базовых радиостанций.

Проводные линии связи

Проводные линии электросвязи делятся на кабельные, воздушные и оптоволоконные.

Кабельные линии связи

Кабельные линии связи - линии связи, состоящие из направленных сред передачи (кабели), предназначенные совместно с проводными системами передач, для организации связи. Кабельные линии состоят из узлов связи, необслуживаемых регенерационных (усилительных) пунктов - НРП, НУП, кабельной трассы.

Воздушные линии связи

Воздушные линии подразделяются на линии: междугородной телефонной связи (МТС), сельской телефонной связи (СТС), городской телефонной связи (ГТС) и радиотрансляционных сетей (РС).

По своей значимости воздушные линии СТС; абонентские линии СТС.

Прочтите также:

Разработка синтезатора звуковых сигналов с компрессией данных
Целью данного курсового проекта является разработка синтезатора звуковых сигналов с компрессией данных, позволяющего осуществлять воспроизведение звуковых сообщений. Команды управл...

Разработка и изготовление комплекса усиления и оцифровки сигнала на основе микроконтроллера
Развитие микроэлектроники и широкое ее применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее врем...

Расчет характеристик радиолинии
Для передачи сигналов от передающей антенны (излучателя) к радиоприёмной антенне в качестве линий передачи энергии часто используют естественную среду. Линию передачи при этом называют е...

Современная система общего среднего образования, все входящие в нее учебные направления, так или иначе, нацелены на формирование у школьников умений работать с информацией. Неслучайно в большинстве государственных программ, определяющих приоритетные направления развития образования в Российской Федерации, особое внимание уделяется формированию общеучебных и общекультурных навыков работы учащихся с информацией и средствами ее обработки, что становится основным стержнем профессиональной деятельности выпускников учебных заведений в условиях информационного общества, необходимым компонентом информационной культуры. В свою очередь, стремление к формированию информационной культуры у будущих выпускников приводит к ориентации общего образования на приобретение учащимися знаний о телекоммуникациях и средствах массовой информации, использование средств телекоммуникаций для приобретения различных знаний и творческого самовыражения, оценку достоверности информации, развитие критического мышления, соотнесение информации и знания, умение правильно организовать информационный процесс, оценить и обеспечить информационную безопасность.

Телекоммуникационные системы имеют первостепенное значение не только в системе общего среднего образования, а играют основополагающую роль практически во всех сферах жизни общества. На уровне развития телекоммуникационного информационного пространства наиболее существенный отпечаток накладывают уровень развития первичных сетей связи и уровень развития сетевых информационных технологий, которые по праву можно рассматривать в качестве технологий передачи информации .

Под сетью связи понимают совокупность проводных, радио-, оптических и иных каналов связи, специализированной каналообразующей аппаратуры, а также центров и узлов связи, обеспечивающих функционирование данной сети. Практически во всех современных сетях связи, используемых при создании информационных телекоммуникационных систем, одновременно присутствуют и работают совместно несколько различных по своим характеристикам участков сети. Эти обстоятельства в значительной степени определяют стратегию и тактику создания и использования сетевых информационных технологий.

Сетевые информационные технологии развивались одновременно с развитием каналов связи. В начале прошлого века основу телеграфных и телефонных сетей связи составляли аналоговые проводные и радиоканалы электросвязи, которые затем с развитием микроэлектроники стали все больше заменяться цифровыми волоконно-оптическими линиями связи, обладающими существенно более высокими характеристиками по качеству и скорости передачи информации. Возникло понятие телекоммуникационные технологии, которое объединяет способы рациональной организации работы телекоммуникационных систем.

Телекоммуникационные системы, используемые сегодня в системе общего среднего образования, как правило, основаны на различных соединениях компьютеров между собой. Связанные между собой компьютеры можно рассматривать с разных точек зрения. С одной стороны, объединение компьютеров – это компьютерная сеть . С другой стороны, – это средство передачи информации в пространстве, средство организации общения людей. Именно благодаря этому свойству компьютерные сети все чаще называют телекоммуникационными сетями, подчеркивая, тем самым, их предназначение, а не особенности их устройства.

Различают локальные и глобальные телекоммуникационные сети . Как правило, локальной называют сеть, связывающую компьютеры, находящиеся в одном здании, одной организации, в пределах района, города, страны. Иными словами чаще всего локальной является сеть, ограниченная в пространстве. Локальные сети распространены в сфере образования. Большинство школ и других учебных заведений имеет компьютеры, связанные в локальную сеть. В тоже время современные технологии позволяют связывать отдельные компьютеры, находящиеся не только в разных помещениях или зданиях, но находящиеся на разных континентах. Неслучайно можно встретить учебные заведения, имеющие филиалы в разных странах, компьютеры которых объединены в локальные сети. Более того, локальные сети могут объединять и компьютеры разных учебных заведений, что позволяет говорить о существовании локальных сетей сферы образования.

В отличие от локальных, глобальные сети не имеют пространственных ограничений. К глобальной сети может быть подключен любой компьютер. Любой человек может получить доступ к информации, размещенной в этой сети. Наиболее известным примером глобальной телекоммуникационной сети является сеть Интернет (INTERNET), доступ к которой появляется у всё большего числа средних школ. Интернет не является единственной глобальной телекоммуникационной сетью. Существуют и другие, такие как сеть FIDO или сеть SPRINT.

Таким образом, большинство школ и других учебных заведений системы общего среднего образования обладают как локальными сетями, так и возможностью использования глобальных сетей.

При всем многообразии информационных и телекоммуникационных технологий, а также способов организации данных при их пересылке по каналам связи всемирная информационная компьютерная сеть Интернет занимает центральное место. Более того, на сегодняшний день, это практически единственная глобальная телекоммуникационная сеть, повсеместно используемая в системе общего среднего образования. Этому во многом способствуют высокая скорость и надежность передачи через Интернет данных различных форматов (текст, графические изображения, звук, видео и пр.). Сеть Интернет предоставляет возможность коллективного доступа к учебным материалам, которые могут быть представлены как в виде простейших учебников (электронных текстов), так и в виде сложных интерактивных систем, компьютерных моделей, виртуальных учебных сред и т.д.

Количество пользователей и источников информации сети Интернет непрерывно увеличивается. Кроме того, происходит постоянное улучшение качества предоставляемых телекоммуникационных услуг. Благодаря этому, высококачественный доступ к Интернет получают не только предприятия и организации, работающие в экономической и других сферах, но и учреждения общего среднего образования.

Современный Интернет характеризуется наличием серьезной проблемы организации глобального поиска информации. Разработаны, так называемые, поисковые системы, которые по нужному слову или сочетанию слов находят ссылки на те страницы в сети, в которых представлено это слово или сочетание. Вместе с тем, несмотря на наличие существующих поисковых систем, пользователю приходится тратить большое количество времени как на процесс поиска информации, так и на обработку и систематизацию полученных данных.

В образовании данная проблема ощущается особенно остро: образовательные информационные ресурсы если и представлены в сети, то, как правило, представлены несистемно. Отсутствие системного подхода к размещению подобных ресурсов, а также отсутствие единообразия в решении психолого-педагогических, технологических, эстетических, эргономических и ряда других проблем при разработке и эксплуатации образовательных ресурсов сети Интернет приводит к практическому неиспользованию преимуществ телекоммуникационных средств в целях повышения качества образовательного процесса.

Наиболее распространенной коммуникационной технологией и соответствующим сервисом в компьютерных сетях стала технология компьютерного способа пересылки и обработки информационных сообщений, обеспечивающая оперативную связь между людьми. Электронная почта (E-mail) – система для хранения и пересылки сообщений между людьми, имеющими доступ к компьютерной сети. Посредством электронной почты можно передавать по компьютерным сетям любую информацию (текстовые документов, изображения, цифровые данные, звукозаписи и т.д.).

Такая сервисная служба реализует:

· редактирование документов перед передачей,

· хранение документов и сообщений,

· пересылку корреспонденции,

· проверку и исправление ошибок, возникающих при передаче,

· выдачу подтверждения о получении корреспонденции адресатом,

· получение и хранение информации,

· просмотр полученной корреспонденции.

Электронная почта может быть использована для общения участников учебного процесса и пересылки учебно-методических материалов. Важным свойством электронной почты, привлекательным для общего среднего образования, является возможность реализации асинхронного обмена информацией. Чтобы использовать электронную почту, достаточно освоить несколько команд почтового клиента для отправки, приема и обработки информации. Заметим, что при коммуникации посредством электронной почты возникает больше психолого-педагогических проблем, чем технических. Дело в том, что при непосредственном человеческом общении информация передается не только с помощью речи, здесь включаются иные формы коммуникации: мимика, жесты и т.д. Конечно, для передачи эмоций при переписке можно использовать «смайлики», но это не решает проблему обезличивания общения. Тем не менее, переход к письменной речи воспитывает такие положительные черты, как точность, краткость выражения мысли и аккуратность.

Электронная почта может использоваться педагогами для консультации, отправки контрольных работ и профессионального общения с коллегами. Целесообразно также ее использование для проведения электронного занятия в асинхронном режиме, когда обучающимся предварительно пересылается текст занятия в электронном виде, выдержки из рекомендованной литературы и другие учебные материалы, а затем проводятся консультации по электронной почте.

Отличительной особенностью и удобством электронной почты является возможность рассылать одно и то же сообщение сразу большому числу адресатов.

Подобный принцип рассылки используется другой службой сети Интернет под названием списки рассылки . Данный сервис работает в режиме подписки. Подписавшись на список рассылки, абонент с определенной периодичностью получает на свой почтовый ящик подборку электронных сообщений по выбранной теме. Списки рассылки выполняют в сети Интернет функции периодических изданий.

В системе общего образования с помощью списков рассылки можно организовать так называемые «виртуальные учебные классы» . В созданной учебной группе школьников объясняются правила и способы подписки, и она приступает к работе. Каждое сообщение, адресованное группе любым ее участником, автоматически рассылается всем членом группы. Одним из участников такой группы может быть учитель.

Основными дидактическими возможностями использования списков рассылки являются автоматическая рассылка учебно-методических материалов и организация виртуальных учебных классов.

Другим популярным сервисом, предоставляемым современными телекоммуникационными сетями и реализующим обмен информацией между людьми, объединенными общими интересами, являются телеконференции.

Телеконференция представляет собой сетевой форум, организованный для ведения дискуссии и обмена новостями по определенной тематике.

Телеконференция позволяют публиковать сообщения по интересам на специальных компьютерах в сети. Сообщения можно читать, подключившись к компьютеру и выбрав тему для дискуссии. Далее, по желанию, возможен ответ автору статьи или отправка собственного сообщения. Таким образом, организовывается сетевая дискуссия, носящая новостной характер, поскольку сообщения хранятся небольшой период времени.

Наличие аудио- и видеооборудования (микрофон, цифровая видеокамера и др.), подключенного к компьютеру, позволяет организовать компьютерные аудио и видеоконференции, все более широко распространяемые в системе общего среднего образования.

В отличие от списков рассылки, основанных на применении электронной почты, некоторые телеконференции и группы новостей работают в режиме реального времени. Разница заключается в том, что в случае со списком рассылки обмен информацией осуществляется в режиме off-line путем автоматической рассылки электронных писем. Сервер новостей публикует все сообщения на общей доске немедленно, и сохраняет их в течение некоторого времени. Таким образом, телеконференции позволяют организовать дискуссию как в режиме on-line, так и в отложенном режиме. При организации учебных занятий целесообразно использование групп новостей, модерируемых учителем.

С развитием технических средств компьютерных сетей увеличивается скорость передачи данных. Это позволяет пользователям, подключенным к сети, не только обмениваться текстовыми сообщениями, но и передавать на значительное расстояние звук и видеоизображение. Одним из представителей программ, реализующих общение через сеть, является программа NetMeeting, входящая в состав комплекта Internet Explorer. MS NetMeeting является средством информатизации, реализующим возможности прямой связи через Интернет.

Следует отметить, что для реализации звуковой связи необходимо соответствующее техническое оборудование: звуковая карта, микрофон и акустические системы. Для передачи видеоизображения нужно видеоплата и камера, или только камера, поддерживающая стандарт Video for Windows.

Основными направления использования MS NetMeeting в учебном процессе являются:

· организация виртуальных учебных занятий и консультаций в реальном режиме времени, включая голосовое общение и передачу видеоизображений участников;

· обмен информацией в текстовом и графическом режиме;

· организация совместной работы с учебной информацией в режиме on-line;

· пересылка учебно-методической информации в виде файлов в реальном режиме времени.

Одной из важнейших телекоммуникационных технологий является распределенная обработка данных . В этом случае персональные компьютеры используются на местах возникновения и применения информации. Если они соединены каналами связи, то это дает возможность распределить их ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.

В наиболее сложных системах распределенной обработки данных осуществляется подключение к различным информационным службам и системам общего назначения (службам новостей, национальным и глобальным информационно-поисковым системам, базам данных и банкам знаний и т.д.).

Чрезвычайно важным для общего среднего образования сервисом, реализованным в компьютерных сетях, является автоматизированный поиск информации . Используя специализированные средства – информационно-поисковые системы, можно в кратчайшие сроки найти интересующие сведения в мировых информационных источниках.

Основными дидактическими целями использования подобных ресурсов, получаемых по телекоммуникационным каналам, в обучении школьников являются сообщение сведений, формирование и закрепление знаний, формирование и совершенствование умений и навыков, контроль усвоения и обобщение.

Использование имеющихся на сегодняшний день образовательных информационных ресурсов, большинство из которых опубликовано в сети Интернет, позволяет:

· организовать разнообразные формы деятельности школьников по самостоятельному извлечению и представлению знаний;

· применять весь спектр возможностей современных информационных и телекоммуникационных технологий в процессе выполнения разнообразных видов учебной деятельности, в том числе, таких как регистрация, сбор, хранение, обработка информации, интерактивный диалог, моделирование объектов, явлений, процессов, функционирование лабораторий (виртуальных, с удаленным доступом к реальному оборудованию) и др.;

· использовать в учебном процессе возможности технологий мультимедиа, гипертекстовых и гипермедиа систем;

· диагностировать интеллектуальные возможности школьников, а также уровень их знаний, умений, навыков, уровень подготовки к конкретному занятию;

· управлять обучением, автоматизировать процессы контроля результатов учебной деятельности, тренировки, тестирования, генерировать задания в зависимости от интеллектуального уровня конкретного обучаемого, уровня его знаний, умений, навыков, особенностей его мотивации;

· создавать условия для осуществления самостоятельной учебной деятельности школьников, для самообучения, саморазвития, самосовершенствования, самообразования, самореализации;

· работать в современных телекоммуникационных средах, обеспечить управление информационными потоками.

Таким образом, компьютерные телекоммуникации – это не только мощное средство обучения, позволяющее обучать работе с информацией, но, с другой стороны, компьютерные телекоммуникации – это особая среда общения людей друг с другом, среда интерактивного взаимодействия представителей различных национальных, возрастных, профессиональных и других групп пользователей независимо от их места нахождения.

К сожалению, многие существующие методики эффективного использования телекоммуникационных технологий в процессе обучения школьников до сих пор не в полной мере используются учителями. Современный учитель должен помимо умения работать с новейшими компьютерными технологиями иметь представление о возможных способах их использования в учебном процессе. Опыт теоретического и практического освоения учителями различных методик использования телекоммуникационных технологий в процессе обучения мог бы стать основой для повышения эффективности и качества обучения, формирования и дальнейшего совершенствования своего профессионального мастерства.

Тема 4.2. Информационные ресурсы сети Интернет

Информатизация является одним из основных факторов, заставляющим образование совершенствоваться. Изменяются содержание и методы обучения, меняется роль педагога, который постепенно из простого транслятора знаний превращается в организатора деятельности обучаемых по приобретению новых знаний, умений и навыков. Существенным средством информатизации являются образовательные информационные ресурсы, опубликованные в сети Интернет. Неслучайно их корректное, своевременное и уместное использование всеми специалистами, работающими в системе общего среднего образования, является залогом эффективности подготовки школьников.

Рассмотрим работу с распределенными информационными ресурсами компьютерных сетей более подробно.

Подобные средства ИКТ позволяют привнести в работу учреждения общего среднего образования:

· использование информации, размещенной на учебных и научных сайтах сети Интернет (Web-сайтах), для подготовки учебно-методических материалов. Рефератов и сообщений;

· организацию представительства учебного заведения в сети Инетрнет;

· создание сайта, посвященного содержанию школьной дисциплины и размещение его в сети Интернет;

· размещение личных Web-сайтов учителей и школьников.

Большинство информационных ресурсов сети Интернет представлено так называемыми Web-страницами, организованными по принципам гипермедиа.

Web-страница – это документ, содержащий:

· форматированный текст;

· мультимедийные объекты (графика, звук, видеоклипы);

· активные компоненты, способные выполнять работу на компьютере по заложенной в них программе.

Как правило, Web-страница – это достаточно сложный документ, состоящий из целой группы файлов.

В рамках одной страницы трудно изложить все необходимые сведения, поэтому, чаще всего, информацию представляют в виде набора из нескольких десятков или сотен Web-страниц, связанных вместе единой темой, общим стилем оформления и взаимными гипертекстовыми ссылками. Такой набор называется Web-сайтом или Web-узлом.

Каждый Web-сайт имеет свою стартовую страницу, которая называется начальной или домашней.

Обычный Web-узел отправляет запрошенный документ только по обращению клиента. Существуют Web-узлы, способные самостоятельно передавать обновленную информацию при условии регистрации и подписки клиента.

Многочисленные Web-сайты и Web-страницы хранятся на огромном множестве так называемых WWW-серверов, то есть компьютеров, на которых установлено специальное программное обеспечение.

Пользователи, имеющие доступ к сети, получают и просматривают информацию с Web-страниц при помощи программ-клиентов для всемирной паутины, которые получили специфическое название Web-браузеров (броузеры, обозреватели).

Для получения страницы браузер посылает по компьютерной сети запрос Web-серверу, на котором хранится необходимый документ. В ответ на запрос сервер высылает программе просмотра требуемую Web-страницу или сообщение об отказе, если она по тем или иным причинам недоступна. Взаимодействие клиент-сервер происходит по определенным правилам, или, иначе говоря, по прикладному протоколу.

Web-документ может содержать форматированный текст, графику и гипертекстовые ссылки на различные ресурсы сети Интернет. Чтобы реализовать все эти возможности и обеспечить независимость информационных ресурсов от системного программного обеспечения персонального компьютера, на котором они будут просматриваться, был разработан специальный язык. Он получил название HyperText Markup Language (HTML) или Язык разметки гипертекста.

Каждый файл в сети Интернет также имеет свой уникальный адрес. Он называется URL. URL (Universal Resource Locator, универсальный указатель ресурсов) – адрес любого файла в сети. В URL содержится название протокола, по которому нужно обращаться к файлу, адрес компьютера с указанием, какую программу-сервер запустить на нем, и полный путь к файлу.

До недавнего времени основными конкурентами по выпуску комплекта программ-клиентов для работы с информационными ресурсами сети Интернет являлись две крупных фирмы – Netscape Communications и Microsoft. Продукт первой фирмы называется Netscape Communicator, в его состав входит популярная программа-браузер Netscape Navigator. Пакет клиентского программного обеспечения для сети Интернет от фирмы Microsoft называется Internet Explorer. Браузер в данном комплекте получил одноименное название.

По мере развития сети Интернет и увеличения числа опубликованных в ней информационных ресурсов все большее значение приобретает проблема поиска необходимых ресурсов. Для системы общего среднего образования она заключается в поиске таких информационных ресурсов, опубликованных в сети, которые смогли бы на практике повысить эффективность системы подготовки школьников.

Подобный поиск основан на взаимодействии с информационными ресурсами, опубликованными во всемирной телекоммуникационной сети Интернет.

Путь к огромному информационному багажу человечества, хранящемуся в библиотеках, фонотеках, фильмотеках, лежит через карточки каталогов. В Интернете существуют аналогичные механизмы для нахождения требуемой информации. Речь идет о поисковых серверах, служащих отправной точкой для пользователей. С содержательной точки зрения о них можно говорить как о еще одной специальной службе сети Интернет.

Поисковые сервера достаточно многочисленны и разнообразны. Принято различать поисковые индексы и каталоги. Сервера-индексы регулярно прочитывают содержание большинства веб-страниц сети Интернет ("индексируют" их), и помещают их полностью или частично в общую базу данных. Пользователи поискового сервера имеют возможность осуществлять полнотекстовый поиск по этой базе данных, используя ключевые слова, относящиеся к интересующей их теме. Выдача результатов поиска обычно состоит из выдержек рекомендуемых вниманию пользователя страниц и их адресов (URL), оформленных в виде гиперссылок. Работать с поисковыми серверами этого типа удобно, когда хорошо представляешь себе, что именно хочешь найти.

Каталоги выросли из списков интересных ссылок, закладок (bookmarks). По сути дела они представляют собой многоуровневую смысловую классификацию ссылок, построенную по принципу "от общего к частному". Иногда ссылки сопровождаются кратким описанием информационного ресурса. Как правило, возможен поиск в названиях рубрик (категориях) и описаниях ресурсов по ключевым словам. Каталогами пользуются тогда, когда не вполне четко знают, что именно ищут. Переходя от самых общих категорий к более частным, можно определить, с каким именно мультимедиа-ресурсом сети Интернет следует ознакомиться. Поисковые каталоги уместно сравнивать с тематическими библиотечными каталогами, словарями-тезаурусами или биологическими классификациями животных и растений. Ведение поисковых каталогов частично автоматизировано, но до сих пор классификация ресурсов осуществляется главным образом вручную.

Поисковые каталоги бывают общего назначения и специализированные. Поисковые каталоги общего назначения включают в себя информационные ресурсы самого разного профиля. Специализированные каталоги объединяют только ресурсы, посвященные определенной тематике. Им часто удается достичь лучшего охвата ресурсов из своей области и построить более адекватную рубрикацию.

В сети Интернет существует достаточно много каталогов и порталов, собирающих ресурсы, использование которых было бы целесообразным в системе общего среднего образования.

Использование таких каталогов и информационных ресурсов сети Интернет целесообразно для:

· оперативного обеспечения педагогов, обучаемых и родителей актуальной, своевременной и достоверной информацией, соответствующей целям и содержанию образования;

· организации разных форм деятельности обучаемых, связанных с самостоятельным овладением знаниями;

· применения современных информационных и телекоммуникационных технологий (технологий мультимедиа, виртуальной реальности, гипертекстовых и гипермедиа-технологий) в учебной деятельности;

· объективного измерения, оценки и прогноза результативности обучения, сопоставления результатов учебной деятельности школьников с требованиями государственного образовательного стандарта;

· управления учебной деятельностью учащегося, адекватно его уровню знаний, умений и навыков, а также особенностям его мотивации к учению;

· создания условий для индивидуального самостоятельного обучения школьников;

· постоянного и оперативного общения педагогов, обучаемых и родителей, нацеленного на повышение эффективности обучения;

· организации эффективной деятельности учреждений общего образования в соответствии с принятыми в стране нормативными положениями и содержательными концепциями.

Целесообразными к использованию в общем среднем образовании могут оказаться самые разные информационные ресурсы сети Интернет. Среди таких ресурсов можно выделить образовательные Интернет-порталы, которые сами являются каталогами ресурсов, сервисные и инструментальные компьютерные программные средства, электронные представления бумажных изданий, электронные учебные средства и средства измерения результатов обучения, ресурсы, содержащие новости, объявления и средства для общения участников образовательного процесса.

Наибольшее количество информационных ресурсов нацелено на использование учителями и школьниками в ходе учебного процесса. Часть таких ресурсов предназначена для использования в традиционной системе обучения в соответствии с государственными образовательными стандартами и примерными программами по каждой учебной дисциплине. Другие образовательные ресурсы предназначены для внеучебной и внеурочной работы школьников, углубления знаний и самостоятельного изучения (для школьников и абитуриентов). Выделяются ресурсы справочного и энциклопедического характера, а также средства измерения, контроля и оценки результатов учебной деятельности.

Используя информационные ресурсы сети Интернет, педагоги смогут более эффективно управлять познавательной деятельностью школьников, оперативно отслеживать результаты обучения и воспитания, принимать обоснованные и целесообразные меры по повышению уровня обученности и качества знаний учащихся, целенаправленно совершенствовать педагогическое мастерство, иметь оперативный адресный доступ к требуемой информации учебного, методического и организационного характера. Педагоги, занимающиеся разработкой собственных информационных ресурсов, приобретают дополнительную возможность использования фрагментов образовательных ресурсов, опубликованных в сети, делая необходимые ссылки и соблюдая авторское право.

Доступ учащихся к информационным ресурсам сети Интернет обеспечит школьников основным и дополнительным учебным материалом, необходимым для обучения в школе, выполнения заданий преподавателя, самостоятельного обучения и организации досуга. Благодаря таким ресурсам у школьников появляется возможность оперативно знакомиться с новостями, узнавать о проводимых олимпиадах, конкурсах, консультироваться, общаться с педагогами и сверстниками. Абитуриенты найдут в информационных ресурсах сети Интернет информацию, необходимую для продолжения образования – сведения об институтах, университетах и академиях, сроки и условия поступления, учебные и методические материалы, необходимые для подготовки к вступительным испытаниям.

Родители школьников и представители общественности, воспользовавшись информационными ресурсами сети Интернет, смогут узнать больше о развитии и функционировании федеральной и региональных систем образования, познакомиться с учебными планами, программами и рекомендациями педагогов, оказать посильное влияние на повышение качества общего среднего образования.

Используя информационные ресурсы сети Интернет, администрация образовательных учреждений сможет принимать эффективные управленческие решения, соотнося их с действующим законодательством и нормативными документами, объективно оценивать деятельность педагогов, оперативно взаимодействовать с коллегами, повысив общий уровень планирования и администрирования деятельности учебного заведения.

Основную часть информационных ресурсов целесообразно задействовать для повышения эффективности обучения школьников по всем дисциплинам образовательной программы общего среднего образования.

Важно понимать, что использование информационных ресурсов сети Интернет должно быть предварительно соотнесено педагогами с основными компонентами реализуемой методической системы обучения – целями, содержанием, методами, организационными формами и применяемыми средствами обучения. Используемые ресурсы должны вписываться в эту систему, не противоречить и соответствовать ее компонентам.

Особое внимание должно быть уделено подбору и разработке методов обучения с использованием информационных ресурсов сети Интернет. В числе таких методов могут быть предложены поиск и использование школьниками учебной информации, значимой с точки зрения целей обучения, проектно-исследовательская деятельность обучаемых, основанная на взаимодействии с ресурсами сети Интернет, использование коммуникационных компонентов таких ресурсов для учебного общения учащихся и педагогов.

Тема 4.3. Образовательные Интернет-порталы

Подключение школ к сети Интернет порождает ряд проблем, требующих немедленного разрешения. В их числе подготовка и переподготовка педагогов к осуществлению профессиональной деятельности с использованием телекоммуникаций, обеспечение системы образования качественными информационными ресурсами, опубликованными в сети Интернет, а также информирование педагогов и обучаемых о способах доступа к таким ресурсам.

В этом направлении уже многое сделано. Сформирована система подготовки учителей в области информатизации образования, созданы образовательные порталы, разработаны и опубликованы в сети электронные образовательные ресурсы практически по всем школьным дисциплинам.

Образовательные порталы, создаваемые в сети Интернет, оказывают все большее влияние на повышение эффективности использования средств ИКТ в обучении школьников.

В предыдущих разделах настоящего электронного издания уже отмечалось, что отсутствие системного подхода к размещению информационных ресурсов в сети Интернет, а также отсутствие единообразия в решении психолого-педагогических, технологических, эстетических, эргономических и ряда других проблем при разработке и использовании образовательных информационных ресурсов приводит к практическому неиспользованию преимуществ телекоммуникационных средств в целях повышения качества образовательного процесса в системе общего среднего образования.

Частично разрешение данной проблемы может быть осуществлено на основе разработки и внедрения комплексных информационных образовательных порталов (интегрированных Web-систем). В этом случае такие порталы , объединяя в себе основные информационные ресурсы, имеющие высокую образовательную ценность, могли бы стать «точкой входа» в современные телекоммуникационные системы для всех лиц, так или иначе связанных с образованием.

Использование системы порталов позволяет более эффективно организовать работу педагогов, поскольку на порталах собраны и систематизированы наиболее востребованные ресурсы. Используя их, учителя, ученики и родители смогут получить доступ к качественным учебным и методическим материалам, сократить время на поиск требуемой информации, изучить особенности классификации информационных ресурсов сети Интернет.

Полезными могут оказаться собранные на порталах ссылки на ресурсы, содержащие контактную информацию об учреждениях образования и отдельных педагогах, новости сферы образования, объявления об олимпиадах, конкурсах, конференциях и других мероприятиях, в которых регулярно принимают участие учителя и школьники.

Большинство наиболее качественных информационных ресурсов, использование которых повысило бы эффективность общего среднего образования каталогизировано на образовательных Интернет-порталах. В настоящее время в России уже выработана организационная схема создания системы образовательных порталов, имеющая свои особенности. В организационную схему создания системы образовательных порталов включаются:

· горизонтальный портал «Российское образование» (www.edu.ru),

· профильные вертикальные порталы по областям знаний: гуманитарный, экономико-социальный, естественно-научный, инженерный, педагогический, медицинский, сельскохозяйственный и др.,

· специализированные вертикальные порталы: книгоиздание, единый экзамен, новости образования и др.

Горизонтальный портал «Российское образование» обеспечивает:

· навигацию по всем вертикальным порталам;

· поиск мультимедиа-информации в области образования в Интернет;

· персонификацию и персональную адаптацию интерфейса как путем выбора пользователем собственной категории (обучаемый, преподаватель, администратор, разработчик портала) и указанием уровня образования, так и путем конструирования собственного интерфейса;

· формирование и предоставление срезов вертикальных порталов по уровням образования;

· хранение и предоставление информации в области образования (законодательство, приказы, нормативные документы, стандарты, перечни специальностей, федеральный комплект учебников, база данных вузов и др.);

· публикацию ежедневного обзора прессы по вопросам образования;

· новостную ленту в области образования;

· организацию проведения форумов, дискуссионных групп, списков рассылки.

Профильные вертикальные порталы должны содержать материалы для всех уровней образования: начальной школы, средней школы, начального профессионального образования, среднего профессионального образования, высшего образования, дополнительного образования, послевузовского образования.

1. Введение

Понятие телекоммуникации

Элементы теории информации

1.3.1 Определения информации.

1.3.2 Количество информации

1.3.3 Энтропия

1.4. Сообщения и сигналы

Тема 2. Информационные сети

2.2. Конфигурация ЛВС.

Тема 3.

3.2. Эталонная модель (OSI)

Тема 4.

4.1. Проводные линии связи

4.2. Оптические линии связи

Тема 5.

Тема 6..

Тема 7.

7.2. Адресация в IP сетях

7.3. Протокол IP

Лекция 1

Телекоммуникации. Понятие информации. Системы передачи информации. Измерение количества информации

Понятие телекоммуникации

Прежде чем рассматривать технологии передачи информации, рассмотрим сети (системы), в которых передаются различные виды информация. Информация (звук, изображение, данные, текст) передается в телекоммуникационных и компьютерных сетях.

Телекоммуникации (греч. tele - вдаль, далеко и лат. communication - общение) - это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных, текста) на расстояние по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим, проводным и беспроводным каналам связи).

Телекоммуникационная система – совокупность технических объектов, организационных мер и субъектов , реализующие процессы соединения, передачи, доступа к информации.

Телекоммуникационные системы вместе со средой для передачи данных образуют телекоммуникационные сети .

Телекоммуникационные сети целесообразно разделять по типу коммуникаций (сети телефонной связи, сети передачи данных т. д.) и рассматривать при необходимости в различных аспектах (технико-экономическом, технологическом, техническом и др.).

Примеры телекоммуникационных сетей:

– почтовая связь;

– телефонная связь общего пользования (ТФОП);

– мобильные телефонные сети;

– телеграфная связь;

– интернет – глобальная сеть взаимодействия компьютерных сетей;

– сеть проводного радиовещания;

– сеть кабельного радиовещания;

– сеть телевизионного и радиовещания;

и другие информационные сети.

Для реализации связи на расстоянии телекоммуникационные системы используют:

– системы коммутации;

– системы передачи данных;

– системы доступа и управления каналами передачи;

– системы преобразования информации.

Система передачи данных - это совокупность каналов связи , центров коммутации , процессоров телеобработки, мультиплексоров передачи данных и программных средств установления и осуществления связи.

Под системой передачи данных (СПД) понимается физическая среда (ФС), а именно: среда, по которой распространяется сигнал (например, кабель, оптоволокно (световод), радиоэфир и т.д.).

Настоящий курс лекций посвящен изучению технологии передачи информации на физическом, канальном и сетевом уровнях.

Важнейшим аспектом курса является понятие информации. В настоящее время не существует единого определения информации как научного термина.

Вот некоторые определения информации:

1. Информация (от лат. informatio - «разъяснение, изложение, осведомлённость») - это сведения (сообщения, данные), независимо от формы их представления .

2. Информация - сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления.

Информация уменьшает степень неопределенности , неполноту знаний о лицах, предметах, событиях и т.д.

В теории информации мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации называется энтропия .

В широком смысле, в каком слово часто употребляется в быту, энтропия означает меру неупорядоченности системы; чем меньше элементы системы подчинены какому-либо порядку , тем выше энтропия .

Чем больше информации , тем больше упорядоченности системы , и наоборот, чем меньше информации , тем выше хаос системы, тем выше ее энтропия .

Связь: информация – сообщение - сигнал

Сообщение- это информация, выраженная в определенной форме и предназначенная для передачи от источника к пользователю (тексты, фото, речь, музыка, телевизионное изображение и др.). Информация является частью сообщения, представляющая новизну, т.е. то, что ранее не было известно.

Сигнал - это физический процесс, распространяющийся в пространстве и времени, параметры которого способны отображать (содержать) сообщение.

Для передачи информации используют сигнал , который является физической величиной и с его параметрами так или иначе связана информация.

Таким образом, сигнал – это изменяющаяся определенным образом физическая величина . В телекоммуникационных системах и сетях используются электрические, оптические, электромагнитные и другие виды сигналов .

Телефонные сети

Первый этап развития телефонных сетей - телефонные сети общего пользования (ТфОП или PSTN). ТфОП – это совокупность АТС, которые объединены аналоговыми или цифровыми линиями связи (магистралями) или соединительными линиями, и пользовательского (оконечного) оборудования, подключенного к АТС по абонентским линиям. ТфОП используют технологию коммутации каналов. Достоинством сетей коммутации каналов является возможность передачи аудиоинформации и видеоинформации без задержек. недостатком - низкий коэффициент использования каналов, высокая стоимость передачи данных, повышенное время ожидания других пользователей.

Второй этап - телефонные сети ISDN. Современное поколение цифровой телефонной сети - ISDN. ISDN (Integrated Services Digital Network) - Цифровая сеть с интегрированными услугами , в которой по телефонным каналам передаются только цифровые сигналы, в том числе и по абонентским линиям.

В качестве линии ISDN BRI телефонная компания чаще использует медный кабель телефонной сети общего пользования (ТСОП), за счет чего снижается окончательная стоимость ISDN-линии.

Цифровые сети c интеграцией услуг ISDN можно использовать для решения широкого класса задач по передаче информации в различных областях, в частности: телефония; передача данных; объединение удаленных LAN; доступ к глобальным компьютерным сетям (Internet); передача трафика, чувствительного к задержкам (видео, звук); интеграция различных видов трафика.

Оконечным устройством сети ISDN могут быть: цифровой телефонный аппарат, отдельный компьютер с установленным ISDN-адаптером, файловый или специализированный сервер, мост или маршрутизатор LAN, терминальный адаптер с голосовыми интерфейсами (для подключения обычного аналогового телефона или факса), либо с последовательными интерфейсами (для передачи данных).

В Европе фактическим стандартом ISDN становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования.

В настоящее время к сетям ТфОП и ISDN подключены центры коммутации сотовой связи (сотовые сети разных операторов соединены между собой), что обеспечивает звонки с сотовых телефонов на стационарные телефоны (ТфОП или ISDN) и наоборот.

Для связи сети Интернет (IP - сети) с ТфОП используются специальные аналоговые VoIP-шлюзы , а с ISDN применяются цифровые шлюзы VoIP . Голосовой сигнал из канала VoIP может непосредственно поступать на аналоговый телефон, подключенный к обычной телефонной сети ТфОП или на цифровой телефонный аппарат, подключенный к цифровой сети с интеграцией услуг ISDN.

В качестве первичных сетей в фиксированной телефонии используется медный кабель и PDH/SDH для объединения АТС .

Сотовая связь

Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из 1) сети наземных базовых приемо-передающих станций, 2) малогабаритных мобильных станций (сотовых радио-телефонов) и 3) сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи). GSM (Global System for Mobile Communications)

Сотовая связь: 1G, 2G, 2,5G, 3G, 4G, 5G. GSM (Global System for Mobile Communications)

Телевизионные сети

Телевизионные сети (эфирные, кабельные, и спутниковые,) предназначены для передачи видео. Кабельное телевидение использует некоммутируемые каналы связи. Сначала видео было в аналоговом виде, затем, кабельное и спутниковое телевидение было переведено на цифровые сигналы. В настоящее время аналоговое телевещание прекращает свое существование, и все виды телевещания будут передавать сигналы в цифровом виде.

Цифровое телевещание основано на открытых стандартах и развивается под контролем консорциума DVB.

Наибольшее распространение получили системы:

· цифрового спутникового вещания - DVB-S (DVB-S2);

· цифрового кабельного вещания - DVB-C;

· цифрового эфирного вещания - DVB-T (DVB-T2);

· цифрового вещания для мобильных устройств - DVB-H ;

· телевидение по IP – DVB (IPTV) ;

· Интернет- телевидение или потоковое т вещание(Internet-TV ).

Что касается DVB-H, DVB-IPTV и Internet-TV , то это результат интеграции (конвергенции) различных сетей, а также терминальных устройств.

Мобильное телевидение DVB-H - это технология мобильного вещания, позволяющая передавать цифровой видеосигнал через Интернет на мобильные устройства, такие как КПК, мобильный телефон или портативный телевизор.

Важно отметить, что IPTV (IP через DVB или IP по MPEG) - это не телевидение, которое вещает через Интернет. IPTV напоминает обычное кабельное телевидение, только к терминалу абонента оно приходит не по коаксиальному кабелю, а по тому же каналу, что и интернет (ADSL модем или Ethernet).

IPTV представляет собой трансляцию каналов (обычно получаемых со спутников), преимущественно в форматах MPEG2/MPEG4 по транспортной сети провайдера, с последующим просмотром на компьютере с помощью одного из видеоплейеров - VLC-player либо IPTV - Player или на телевизоре с помощью специального специализированного устройства Set Top Box.

Потоковая трансляция видео (Internet-TV ). Модель вещания в Internet-TV существенно отличается от других концепций. Потоковым видео (Streaming Video) называют технологии сжатия и буферизации данных, которые позволяют передавать видео в реальном времени через Интернет.

Компьютерные сети

Первичные сети

В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов.

Каналы связи глобальных сетей организуются первичными сетями технологий FDM, PDH/SDH, DWDM (ДиДаблЮ ДиЭм).

Так как трафик IP сегодня является непременным атрибутом любой сети передачи данных и не поддерживать его просто невозможно, то для предоставления качественных услуг большинство крупных глобальных сетей, особенно сетей операторов связи, строится по четырехуровневой схеме.

Рис. 10. Четырехуровневая структура современной глобальной сети

Два нижних уровня не относятся к собственно пакетным сетям - это уровни первичной сети .

Первичные, или опорные, сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры . На основе каналов, образованных первичными сетями, работают вторичные (компьютерные или телефонные ) сети.

На нижнем уровне работает наиболее скоростная на сегодняшний день технология Dense Wavelength Division Multiplexing (Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны) DWDM, образующая спектральные скорости 10 Гбит/с и выше. Wavelength Division Multiplexing (WDM ) - технология оптического спектрального уплотнения , называемая обычно мультиплексированием с разделением по длине волны . К WDM (DWDM, CWDM) мультиплексору можно подключить практически любое оборудование: SONET/SDH, ATM, Ethernet.

На следующем уровне работает технология SDH (синхронная цифровая иерархия ). Стандарты SDH / PDH разработаны для высокоскоростных оптических сетей связи – сначала PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, плезиохронная цифровая иерархия ), а затем и более совершенная SDH (Synchronous Digital Hierarchy, синхронная цифровая иерархия ), распространенная в Европе, и ее американский аналог SONET. SONET/SDH предполагает использование метода временного мультиплексирования и синхронизацию временных интервалов трафика между элементами сети и определяет уровни скоростей прохождения данных и физические параметры.

Третий уровень образован сетью АТМ, основным назначением которой является создание инфраструктуры постоянных виртуальных каналов, соединяющих интерфейсы маршрутизаторов IP, работающих на третьем, верхнем уровне глобальной сети.

Уровень IP образует составную сеть и обеспечивает услуги конечным пользователям, передающим по глобальной сети свой IP-трафик транзитом или взаимодействующим по IP с Интернетом.

В Интернете применяются и "чистые" сети IP, называемые так из-за того, что под уровнем IP нет другой сети с коммутацией пакетов, такой как АТМ.

Структура "чистой" сети IP представлена на рис. ниже.

Рис. 11. Структура "чистой" сети IP

В такой сети цифровые каналы по-прежнему образуются инфраструктурой двух нижних уровней, а этими каналами непосредственно пользуются интерфейсы маршрутизаторов IP, без какого-либо промежуточного слоя.

Развитие коммуникационных сетей показало необходимость интеграции звука, изображений и других типов данных для возможности их совместной передачи. Так как дискретные каналы связи надежней и экономичней аналоговых каналов связи, то за основу были приняты именно они. В этой связи число аналоговых сетей быстро сокращается и они заменяются дискретными.

Softswitch

Softswitch (программный коммутатор)- гибкий программный коммутатор, один из основных элементов уровня управления сети связи следующего поколения NGN

Рис. 15. Softswitch в составе Сети Связи Общего Пользования

Softswitch - это устройство управления сетью NGN, призванное отделить функции управления соединениями от функций коммутации, способное обслуживать большое число абонентов и взаимодействовать с серверами приложений, поддерживая открытые стандарты. SoftSwitch является носителем интеллектуальных возможностей IP-сети, он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей.

Также немаловажной функцией программного коммутатора является связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными сетями ТфОП, посредством сигнального(SG) и медиа-шлюзов (MG).

Технологии передачи информации

Тема 1. Основные понятияинформациии систем передачи информации

1. Введение

Понятие телекоммуникации

Элементы теории информации

1.3.1 Определения информации.

1.3.2 Количество информации

1.3.3 Энтропия

1.4. Сообщения и сигналы

1.5. Основные направления развития телекоммуникационных технологий

Тема 2. Информационные сети

2.1. Характеристики и классификация информационных сетей

2.2. Конфигурация ЛВС.

2.3. Базовые сетевые топологии

2.4. Сетевые технологии локальных сетей

2.5. Способы построения информационных сетей

Тема 3. Архитектуры информационных сетей

3.1. Многоуровневая архитектура информационных сетей

3.2. Эталонная модель (OSI)

Тема 4. Линии связи и каналы передачи данных

4.1. Проводные линии связи

4.2. Оптические линии связи

4.3. Беспроводные каналы связи

4.4. Спутниковые каналы передачи данных

Тема 5. Технологии передачи данных на физическом уровне

5.1 Основные функции физического уровня

5.2. Способы преобразования дискретных сигналов (модуляция и кодирования):

5.2.1. Аналоговая модуляция дискретных сигналов (АМ, ЧМ, ФМ)

5.2.2. Цифровое кодирование дискретных сигналов (импульсное и потенциальное)

5.3. Импульсно-кодовая модуляция аналоговых сигналов

5.4. Способы мультиплексирования:

5.4.1. Способ частотного мультиплексирования FDM

5.4.2. Мультиплексирование с разделением по времени TDM

5.4.3. По длине волны WDM (в оптоволоконных каналах связи)

Тема 6.Технологии передачи данных на канальном уровне .

6.1. Технологии передачи данных на канальном уровне в ЛВС и выделенных линиях (Ethernet, Token Ring, FDDI; SLIP, HDLC, PPP)

6.2. Технологии передачи данных на канальном уровне в глобальных сетях или транспортные технологии уровня магистрали (X.25, Frame Relay, ATM, MPLS, Ethernet; ISDN, PDH, SDH/SONET, WDM/DWDM)

Тема 7. Технологии передачи информации на сетевом уровне в составных сетях (IP-сетях)

7.1. Объединение сетей на основе сетевого уровня

7.2. Адресация в IP сетях

7.3. Протокол IP

7.4. Маршрутизация в сетях передачи данных.

7.5. Управление потоками данных.

Учебная программа курса объемом 108 академических часов состоит из одного содержательного (учебного) модуля объемом 3 кредитов (объем кредита ECTS составляет 36 академических часов) и состоит из аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов.

Большинство жителей современных городов ежедневно передают либо получают какие-либо данные. Это могут быть компьютерные файлы, телевизионная картинка, радиотрансляция — все, что представляет собой некую порцию полезной информации. Технологических методов передачи данных — огромное количество. При этом во многих сегментах информационных решений модернизация соответствующих каналов происходит невероятно динамичными темпами. На смену привычным технологиям, которые, казалось бы, вполне могут удовлетворять потребности человека, приходят новые, более совершенные. Совсем недавно выход в Сеть через сотовый телефон рассматривался почти как экзотика, но сегодня подобная опция знакома большинству людей. Современные скорости передачи файлов через интернет, измеряемые сотнями мегабит в секунду, казались чем-то фантастическим первым пользователям Всемирной сети. Посредством каких типов инфраструктур могут передаваться данные? Чем может быть обусловлен выбор того или иного канала?

Основные механизмы передачи данных

Понятие передачи данных может быть связано с разными технологическими явлениями. В общем случае оно связано с индустрией компьютерных коммуникаций. Передача данных в этом аспекте — это обмен файлами (отправка, получение), папками и иными реализациями машинного кода.

Рассматриваемый термин может коррелировать также с нецифровой сферой коммуникаций. Например, трансляция ТВ-сигнала, радио, работа телефонных линий - если речь не идет о современных высокотехнологичных инструментах - может осуществляться посредством аналоговых принципов. В этом случае передача данных представляет собой трансляцию электромагнитных сигналов посредством того или иного канала.

Промежуточное положение между двумя технологическими реализациями передачи данных - цифровой и аналоговой - может занимать мобильная связь. Дело в том, что некоторые из технологий соответствующих коммуникаций относятся к первому типу — например, GSM-связь, 3G или 4G-интернет, другие характеризуются меньшей компьютеризированностью, и потому могут считаться аналоговыми — например, голосовая связь в стандартах AMPS либо NTT.

Однако современный тренд развития коммуникационных технологий таков, что каналы передачи данных, какого бы типа информация не передавалась посредством них, активно «оцифровываются». В крупных российских городах с трудом можно найти телефонные линии, функционирующие по аналоговым стандартам. Технологии, подобные AMPS, постепенно теряют актуальность и заменяются более совершенными. Цифровым становится ТВ и радио. Таким образом, мы вправе рассматривать современные технологии передачи данных главным образом в цифровом контексте. Хотя исторический аспект задействования тех или иных решений, безусловно, будет весьма полезно исследовать.

Современные системы передачи данных можно классифицировать на 3 основные группы: реализуемые в компьютерных сетях, используемые в мобильных сетях, являющиеся основой для организации трансляций ТВ и радио. Рассмотрим их специфику подробнее.

Технологии передачи данных в компьютерных сетях

Основной предмет передачи данных в компьютерных сетях, как мы отметили выше, — совокупность файлов, папок и иных продуктов реализации машинного кода (например, массивов, стеков и т. д.). Современные цифровые коммуникации могут функционировать на базе самых разных стандартов. В числе самых распространенных — TCP-IP. Основной его принцип — в присвоении компьютеру уникального IP-адреса, который может использоваться в качестве главного ориентира при передаче данных.

Обмен файлами в современных цифровых сетях может осуществляться с помощью проводных технологий либо тех, в которых не предполагается задействование кабеля. Классификация соответствующих инфраструктур первого типа может осуществляться исходя из конкретной разновидности провода. В современных компьютерных сетях чаще всего используются:

Витые пары;

Оптоволоконные провода;

Коаксиальные кабели;

USB-кабели;

Телефонные провода.

Каждый из отмеченных типов кабелей имеет как преимущества, так и недостатки. Например, витая пара - дешевый, универсальный и простой в монтаже тип провода, однако значительно уступающий оптоволокну по пропускной способности (подробнее данный параметр мы рассмотрим чуть позже). USB-кабели наименее всего приспособлены к передаче данных в рамках компьютерных сетей, однако совместимы практически с любым современным компьютером — крайне редко можно встретить ПК, не оснащенный USB-портами. Коаксиальные кабели в достаточной мере защищены от помех и позволяют обеспечивать передачу данных на очень большие расстояния.

Характеристики компьютерных сетей передачи данных

Полезно будет изучить некоторые ключевые характеристики компьютерных сетей, в которых осуществляется обмен файлами. В числе важнейших параметров соответствующей инфраструктуры — пропускная способность. Данная характеристика позволяет оценить то, какими могут быть максимальные показатели скорости и объема передаваемых данных в сети. Собственно, оба указанных параметра также относятся к ключевым. Скорость передачи данных — это фактический показатель, отражающий то, какой объем файлов может направляться с одного компьютера на другой за установленный промежуток времени. Рассматриваемый параметр чаще всего выражается в битах в секунду (на практике, как правило, в кило-, мега-, гигабитах, в мощных сетях — в терабитах).

Классификация каналов передачи компьютерных данных

Обмен данными при задействовании компьютерной инфраструктуры может осуществляться посредством трех основных типов каналов: дуплексного, симплексного, а также полудуплексного. Канал первого типа предполагает, что устройство передачи данных на ПК одновременно может быть также и приемником. Симплексные девайсы, в свою очередь, способны только принимать сигналы. Полудуплексные устройства обеспечивают задействование функции приема и передачи файлов по очереди.

Беспроводная передача данных в компьютерных сетях осуществляется чаще всего через стандарты:

- «малого радиуса» (Bluetooth, ИК-порты);

- «среднего радиуса» - Wi-Fi;

- «большого радиуса» - 3G, 4G, WiMAX.

Скорость, с которой передаются файлы, может сильно разниться в зависимости от того или иного стандарта связи, равно как устойчивость соединения и защищенность его от помех. Одним из оптимальных решений для организации домашних внутрикорпоративных компьютерных сетей считается Wi-Fi. Если необходима передача данных на дальние расстояния — задействуются 3G, 4G, WiMax, либо иные конкурентные в отношении них технологии. Сохраняют востребованность Bluetooth, в меньшей степени — ИК-порты, поскольку их задействование практически не требует от пользователя тонкой настройки девайсов, посредством которых осуществляется обмен файлами.

Наибольшую популярность стандарты «малого радиуса» имеют в индустрии мобильных устройств. Так, передача данных на андроид с другой аналогичной ОС либо совместимой часто осуществляется как раз-таки с помощью Bluetooth. Однако мобильные устройства вполне успешно могут интегрироваться также и с компьютерными сетями, например с помощью Wi-Fi.

Компьютерная сеть передачи данных функционирует посредством задействования двух ресурсов — аппаратного обеспечения и необходимого ПО. И то и другое необходимо для организации полноценного обмена файлами между ПК. Программы для передачи данных могут задействоваться самые разные. Их можно условно классифицировать по такому критерию, как область применения.

Есть пользовательское ПО, адаптированное к использованию веб-ресурсов — к таким решениям относятся браузеры. Есть программы, задействуемые как инструмент голосового общения, дополненного возможностью организации видеочатов — например, Skype.

Есть ПО, относящееся к категории системного. Соответствующие решения могут практически не задействоваться пользователем, однако их функционирование может быть необходимо для обеспечения обмена файлами. Как правило, подобное ПО работает на уровне фоновых программ в структуре операционной системы. Данные виды ПО позволяют соединить ПК с сетевой инфраструктурой. На базе подобных подключений уже могут задействоваться пользовательские инструменты — браузеры, программы для организации видеочатов и т. д. Системные решения важны также и для обеспечения стабильности сетевых подключений между компьютерами.

Есть ПО, предназначенное для диагностики соединений. Так, если осуществить надежное подключение между ПК мешает та или иная ошибка передачи данных, то ее можно вычислить с помощью подходящей программы для диагностики. Задействование различных видов ПО — один из ключевых критериев разграничения цифровых и аналоговых технологий. При использовании инфраструктуры передачи данных традиционного типа программные решения имеют, как правило, несопоставимо меньший функционал, чем при выстраивании сетей на базе цифровых концепций.

Технологии передачи данных в сотовых сетях

Изучим теперь то, каким образом данные могут передаваться в других масштабных инфраструктурах — сотовых сетях. Рассматривая данный технологический сегмент, полезно будет как раз таки уделить внимание истории развития соответствующих решений. Дело в том, что стандарты, посредством которых осуществляется передача данных в сотовых сетях, развиваются очень динамично. Некоторые из рассмотренных нами выше решений, что задействуются в компьютерных сетях, сохраняют актуальность в течение многих десятилетий. Особенно явным образом это прослеживается на примере проводных технологий — коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконные провода были внедрены в практику компьютерных коммуникаций очень давно, но ресурс их задействования далек от исчерпания. В свою очередь, в мобильной индустрии едва ли не каждый год появляются новые концепции, которые с разной степенью интенсивности могут внедряться в практику.

Итак, эволюция технологий сотовой связи начинается с внедрения в начале 80-х годов самых ранних стандартов — таких как NMT. Можно отметить, что его возможности не ограничивались обеспечением голосовой связи. Передача данных через NMT-сети также была возможна, но при очень маленькой скорости - порядка 1,2 Кбит/сек.

Следующий шаг технологической эволюции на рынке сотовой связи был связан с внедрением стандарта GSM. Скорость передачи данных при его задействовании предполагалась гораздо более высокая, чем в случае использования NMT — порядка 9,6 Кбит/сек. Впоследствии стандарт GSM был дополнен технологией HSCSD, задействование которой позволило абонентам сотовой связи передавать данные со скоростью 57,6 Кбит/сек.

Позже появился стандарт GPRS, посредством которого стало возможно отделять типично «компьютерный» трафик, передаваемый в каналах сотовой связи, от голосового. Скорость передачи данных при задействовании GPRS могла достигать порядка 171,2 Кбит/сек. Следующим технологическим решением, внедренным мобильными операторами, стал стандарт EDGE. Он позволил обеспечивать передачу данных со скоростью 326 Кбит/сек.

Развитие интернета потребовало от разработчиков технологий сотовой связи внедрения решений, которые могли бы стать конкурентными проводным стандартам — прежде всего по скорости передачи данных, а также по устойчивости соединения. Значимым шагом вперед стало выведение на рынок стандарта UMTS. Данная технология позволила обеспечить обмен данными между абонентами сотового оператора на скорости до 2 Мбит/сек.

Позже появился стандарт HSDPA, при котором передача и прием файлов могли осуществляться на скорости до 14,4 Мбит/сек. Многие эксперты цифровой индустрии считают, что именно с момента внедрения технологии HSDPA сотовые операторы начали составлять прямую конкуренцию интернет-провайдерам, задействующим кабельные соединения.

В конце 2000 годов появился стандарт LTE и его конкурентные аналоги, посредством которых абоненты сотовых операторов получили возможность обмениваться файлами со скоростью в несколько сотен мегабит. Можно отметить, что подобные ресурсы даже для пользователей современных проводных каналов не всегда доступны. Большинство российских провайдеров передают своим абонентам в распоряжение канал передачи данных со скоростью, не превышающей 100 Мбит/сек, на практике — чаще всего в несколько раз меньшей.

Поколения сотовых технологий

Стандарт NMT, как правило, относится к поколению 1G. Технологии GPRS и EDGE часто классифицируются как 2G, HSDPA — как 3G, LTE — как 4G. Следует отметить, что у каждого из отмеченных решений есть конкурентные аналоги. Например, к таковым в отношении LTE некоторые специалисты относят WiMAX. Другие конкурентные в отношении LTE решения на рынке 4G-технологий — 1xEV-DO, IEEE 802.20. Есть точка зрения, по которой стандарт LTE все же не вполне корректно классифицировать как 4G, поскольку по максимальной скорости он немного не дотягивает до показателя, определенного в отношении концептуального 4G, который составляет 1 Гбит/сек. Таким образом, не исключено, что в скором времени на мировом рынке сотовой связи появится новый стандарт, возможно, еще более совершенный, чем 4G и способный обеспечивать передачу данных со столь впечатляющей скоростью. Пока же в числе тех решений, что внедряются наиболее динамично, — LTE. Ведущие российские операторы активно модернизируют соответствующую инфраструктуру по всей стране — обеспечение качественной передачи данных по стандарту 4G становится одним из ключевых конкурентных преимуществ на рынке сотовой связи.

Технологии трансляций телевидения

Цифровые концепции передачи данных могут быть задействованы также и в медиаиндустрии. Долгое время информационные технологии в организацию трансляций телевидения и радио внедрялись не слишком активно — главным образом, в силу ограниченной рентабельности соответствующих усовершенствований. Часто задействовались решения, сочетавшие в себе цифровые и аналоговые технологии. Так, в полной мере «компьютеризированной» могла быть инфраструктура телецентра. Однако для абонентов телевизионных сетей транслировались аналоговые передачи.

По мере распространения интернета и удешевления каналов компьютерной передачи данных игроки телевизионной и радиоиндустрии стали активно «оцифровывать» свою инфраструктуру, интегрировать ее с IT-решениями. В разных странах мира были утверждены стандарты телевизионного вещания в цифровом формате. Из них наиболее распространенными считаются DVB, адаптированный для европейского рынка, ATSC, используемый в США, ISDB, задействуемый в Японии.

Цифровые решения в радиоиндустрии

Информационные технологии также активно задействуются в радиоиндустрии. Можно отметить, что подобные решения характеризуются определенными преимуществами в сравнении с аналоговыми стандартами. Так, в цифровых радиотрансляциях может быть достигнуто существенно более высокое качество звука, чем при задействовании FM-каналов. Цифровая сеть передачи данных теоретически дает радиостанциям возможность отправки на радиоприемники абонентов не только голосового трафика, но также и любого другого медиаконтента — картинок, видео, текстов. Соответствующие решения могут быть внедрены в инфраструктуру организации цифровых телевизионных трансляций.

Спутниковые каналы передачи данных

В отдельную категорию следует выделить спутниковые каналы, посредством которых может осуществляться передача данных. Формально мы вправе отнести их к беспроводным, однако масштабы их задействования таковы, что объединять соответствующие решения в один класс с Wi-Fi и Bluetooth будет не вполне корректно. Спутниковые каналы передачи данных могут быть задействованы - на практике это так и происходит - при выстраивании практически любого типа инфраструктуры связи из тех, что перечислены нами выше.

Посредством «тарелок» можно организовывать объединение ПК в сети, подключать их к интернету, обеспечивать функционирование телевизионных и радиотрансляций, повышать уровень технологичности мобильных сервисов. Основное преимущество спутниковых каналов — всеохватность. Передача данных может быть осуществлена при их задействовании практически в любое место планеты — равно как и прием — с любой точки земного шара. Есть у спутниковых решений также некоторые технологические недостатки. Например, при передаче компьютерных файлов с помощью «тарелки» может возникать заметная задержка отклика, или «пинга» — временного промежутка между моментом отправки файла с одного ПК и получения его на другом.