ЛЕКЦИЯ 1 Введение в дисциплину ые сети Телекоммуникационн

ЛЕКЦИЯ 1: «Введение в дисциплину ые сети» «Телекоммуникационн 1. Цель и задачи изучения дисциплины связь с другими дисциплинами. 2. Структура, содержание и объем дисциплины. 3. Список литературы. Контрольные вопросы по темам курса. 4. Основные понятия и определения в области систем и сетей телекоммуникаций, их классификация. 5. Краткий обзор этапов развития систем и сетей телекоммуникаций, конвергенция ТК и КС. 6. Стандартизация в области систем и сетей телекоммуникаций.

1. Цель и задачи изучения дисциплины, её связь с другими дисциплинами. Целью изучения дисциплины “Телекоммуникационные сети” (ТС) студентами специальности 1 -39 03 01 - «Электронные системы безопасности» , является: систематическое рассмотрение основных понятий и определений в области систем и сетей телекоммуникаций; изучение принципов построения, функционирования и взаимодействия систем и сетей, коммуникационной аппаратуры различного назначения, методов их анализа и синтеза, определения основных характеристик, параметров и показателей эффективности. Основными задачами изучения дисциплины является усвоение студентами : - основных принципов построения аналоговых и цифровых многоканальных систем передачи; - классификации сигналов, каналов, сетей и методов уплотнения каналов; - принципов, функционирования и взаимодействия систем и сетей телекоммуникаций, методов их анализа и оценки показателей качества; - изучение принципов работы коммуникационной аппаратуры различного назначения; приобретение навыков и умений проектирования и эксплуатации фрагментов систем и сетей телекоммуникаций с использованием современного сетевого оборудования. Для изучения предмета необходимо усвоение следующих дисциплин: «Теория электрических цепей» ; «Электромагнитные поля и волны» ; «Теория электросвязи» ; «Направляющие системы и пассивные компоненты» ; «Направляющие системы телекоммуникаций» .

2. Структура, содержание и объем дисциплины. Курс 3, семестр 6: Лекции -32 ч. ; ЛР - 16 ч. ; Экзамен. Всего аудиторных часов по дисциплине - 48 ч; Самостоятельная работа - 38 ч; Всего часов по дисциплине - 86 ч. Темы лабораторныхзанятий 1. 2. Исследование развязывающих устройств (РУ). Исследование двунаправленного усилителя (ДУ). 3. Исследование преобразователей частоты (ПЧ). 4. Исследование канала тональной частоты (КТЧ).

Содержание дисциплины. ТС* Раздел 1. Общие понятия о телекоммуникационных сигналах и каналах 1. 1. Первичный электрический сигнал. Понятия: информация, сообщение, сигнал. Прямое преобразование сообщения в электрический сигнал и соответствующее обратное преобразованиеский сигнал (ПЭС). ПЭС как случайный процесс, статистические, временные спектральные и энергетические параметры сигналов. Уровни передачи: абсолютный, относительный, измерительный, диаграмма уровней. Основные пер-вичные телекоммуникационные сигналы и их характеристики: телефонный, вещания, телевизионный, видеотелефонный, передачи данных. 1. 2. Канал передачи. Канал как четырехполюсник, основные характеристики канала: входное и выходное сопротивления, входной и выходной уровни, затухание несогласованности, комплексный коэффициент передачи, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, полоса пропускания, амплитудная характеристика, коэффициент нелинейных искажений, пропускная способность канала. Согласование параметров сигнала с параметрами канала. Объем сигнала и объем канала. Основные характеристики канала тональной частоты (ТЧ). Организация двусторонней связи по каналу ТЧ. Развязывающие устройства, их основные характеристики, требования к ним. Искажения от обратной связи. Групповые тракты аналоговых и цифровых систем передачи, их использование для передачи различных видов сообщений.

Раздел 2. Основные принципы построения многоканальных систем телекоммуникаций 2. 1. Многоканальная система телекоммуникаций. Обобщенная структурная схема многоканальной системы телекоммуникаций, классификация многоканальных систем телекоммуникаций. Методы разделения сигналов: пространственный, линейные –частотный и временной, по форме. Условие линейного разделения каналов. 2. 2. Частотное разделение каналов. Сигналы переносчики и модуляция их параметров. Многоканальные системы телекоммуникаций с частотным разделением каналов. Методы формирования канальных сигналов. Групповой принцип формирования линейного сигнала. 2. 3. Временное и кодовое разделение каналов. Многоканальные системы телекоммуникаций с временным разделением каналов. Сравнительный анализ аналогоимпульсных методов модуляции. 2. 4. Цифровые системы передачи. Многоканальные системы телекоммуникаций с временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией. Аналого-цифровое преобразование сигналов: дискретизация по времени, квантование по уровню, кодирование. Цифро-аналоговое преобразование речевого сигнала. Формирование первичного цифрового сигнала со скоростью 2, 048 Мбит/с. Первичный мультиплексор. Типовые каналы и групповые тракты цифровых систем передачи.

Раздел 3. Основные принципы построения сетей телекоммуникаций 3. 1. Классификация сетей связи. Понятие телекоммуникационная сеть, интеграция компьютерных и телекоммуникационных сетей. Функции основных структурных элементов сети связи: терминал, система передачи, система распределения. Организационная структура сети связи: пользователь, поставщик услуг, оператор. Современные услуги электросвязи и предоставляющие их службы. Классификация служб и услуг электросвязи. Взаимодействие сетей и служб электросвязи. Классификация сетей связи: первичные и вторичные сети связи, транспортные сети и сети доступа, глобальные и локальные сети связи. Режимы переноса информации по сети: синхронный и асинхронный. Архитектура и топология сетей связи. 3. 2. Сети с коммутацией каналов. Некоммутируемые сети связи. Сети с коммутацией каналов: телефонная сеть общего пользования, цифровая сеть с интеграцией служб (ISDN). Структура и типовой состав оборудования сети. 3. 3. Сети с коммутацией пакетов. Многоуровневая модель взаимодействия открытых систем. Протоколы физического и канального уровней сетей с коммутацией пакетов. Структура и типовой состав оборудования локальной сети. Мультисервисные сети, уровневая структура, протоколы и трафик мультисервисной сети, услуги мультисервисной сети.

3. 4. Оптические сети телекоммуникаций. Состав, структура и назначение оптических сетей связи. Спектральное уплотнение каналов в волоконно-оптических системах передачи. Понятие оптической транспортной сети, переход к полностью оптическим сетям связи. 3. 5. Системы и сети радиосвязи. Принципы построения радиорелейных систем передачи. Функциональная схема радиорелейной станции, частотные планы радиорелейных систем передачи. Спутниковые системы связи и вещания. Основные диапазоны используемых частот, орбиты телекоммуникационных космических аппаратов. Методы пространственного доступа в спутниковых системах связи. Принципы построения сотовых систем мобильной связи. Территориально-частотный план сотовых систем связи. 3. 6. Перспективы развития систем и сетей телекоммуникаций. Перспективы в развитии систем телекоммуникаций, переход к полностью оптическим сетям телекоммуникаций. Тенденции в развитии сетей связи – создание интегральной цифровой сети связи. * Примечание. 1. Предложения, включенные в разделы приведенного выше содержания дисциплины ТС, сформулированы в виде вопросов, вошедших в экзаменационные билеты. 2. Задача в экзаменационном билете формулируется преподавателем в виде предложения защитить решения задач контрольной работы.

3. Список литературы 3. 1 ОСНОВНАЯ 3. 1. 1. Кириллов В. И. Многоканальные системы передачи: Учебник / В. И. Киоиллов. - 2 е изд. – М. : Новое издание, 2003. – 751 с. 3. 1. 2. Тепляков, И. М. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей / И. М. Тепляков. – М. : Радио и связь, 2004. – 328 с. 3. 1. 2. Ломовицкий, В. В. Основы построения систем и сетей передачи информации / В. В. Ломовицкий. – М. : Горячая Линия – Телеком, 2005. – 382 с. 3. 1. 4. Крук, Б. И. Телекоммуникационные системы и сети. Т. 1 : Современные технологии : учеб. пособие для высших учеб. заведений / Б. И. Крук, В. Н. Попантонопуло, В. П. Шувалов. – М. : Горячая Линия – Телеком, 2003. – 648 с. 3. 1. 5. Гитлиц, М. В. Теоретические основы многоканальной связи / М. В. Гитлиц, А. Ю. Лев. – М. : Радио и связь, 1985. – 248 с. 3. 1. 6. Телекоммуникационные системы и сети. Т. 2 : Радиосвязь, радиовещание, телевидение : учеб. пособие для высших учеб. заведений / Г. П. Катунин [и др. ]. – М. : Горячая Линия – Телеком, 2004. – 672 с. 3. 1. 6. Телекоммуникационные системы и сети. Т. 3 : Мультисервисные сети : Учеб. пособие для высших учеб. заведений. / В. В. Величко [и др. ]. – М. : Горячая Линия – Телеком, 2005. – 592 с.

3. 1. 7. Олифер, В. Г Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб. : Питер, 2001. – 672 с. ; Изд. 3 -е – СПб. : Питер, 2007. – 958 с. ; Изд. 4 -е – СПб. : Питер, 2010. – 1024 с. ; 3. 1. 8. Цифровые и аналоговые системы передачи : учебник для вузов / В. И. Иванов [и др. ] ; под ред. В. И. Иванова. – М. : Радио и связь, 2003. – 232 с. 3. 2 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ 3. 2. 1. Дмитриев В. И. Прикладная теория информации: Учебник для студ. Вузов по спец. «Автоматизированные системы обработки информации и управления» . – М. : Высшая школа, 1989. 3. 2. 2. Иванова, Т. И. Абонентские терминалы и компьютерная телефония / Т. И. Иванова. – М. : Эко-Трендз, 1999. – 240 с. 3. 2. 3. Слепов, Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH / Н. Н. Слепов. – М. : ЭКОТРЕНДЗ, 1997. – 148 с. 3. 2. 4. Спортак, М. Компьютерные сети и сетевые технологии / М. Спортак, Ф. Паппас. – Киев : Торг. -издат. дом «ДС» , 2002. – 736 с. 3. 2. 5. Апорович А. Ф. , Демидович Г. Н. , Тригубович В. Б. Статистическая оценка селекции радиосигналов/ Под ред. А. Ф. Апоровича. Мн. : Бестпринт, 2010. – 140 с.

Контрольные вопросы по темам курса 1. Информационные коммуникационные системы и их составляющие. 2. Направления развития современных телекоммуникационных систем. 3. Источники сообщений, источники сигналов, виды связи. 4. Понятия «канал связи» , «система связи» . 5. Функциональные схемы телекоммуникационной сети, их классификация. 6. Сети связи Республики Беларусь, топология внутризоновой сети связи. 7. Организация двусторонней телефонной связи на сети связи, 4 -х проводная телефонная линия и 2 -х проводная телефонная линия. 8. Функциональная схема телефонного аппарата с импульсным набором. 9. Принципы работы коммутационных станций, классификация. Функциональная схема АТС на 10 номеров. 10. Цифровые сети интегрального обслуживания (ISDH). Понятие «Последняя миля» . 11. Архитектура цифровой сети связи. 12. Влияние трафика на построение каналов и сети связи. 13. Принципы пакетной передачи сообщений. 14. Устройство сжатия для одиночного сообщения, функциональная схема (назначение блоков). 15. Пакетный канал связи при многоканальных сообщениях (на примере сообщений от n компьютеров). 16. Компьютерные сети Х. 25. Пакетные сети интегрального обслуживания. 17. Пакетные сети интегрального обслуживания на базе витой телефонной пары.

18. Параметры первичных электрических сигналов. Понятия объема сигнала. 19. Пакетные сети интегрального обслуживания на базе абонентского канала тональной частоты с протоколом V. 34. 20. Разложение периодических функций времени в ряд Фурье. 21. Относительные единицы измерения. 22. Параметры каналов связи. Понятие объема канала 23. Технологии построения многоканальных систем передачи. Перспективы развития. 24. Основные принципы построения МСП с ЧРК. Структурная схема. 25. Параметры первичных электрических сигналов. Понятия объема сигнала. 26. Назначение систем АРУ в МСП с ЧРК. Их классификация. 27. Линейные искажения в линейном тракте. Способ снижения. 28. Нелинейные искажения. Способ оценки. Понятие затухания нелинейности по гармоникам. 29. Назначение аппаратуры сопряжения в МСП с ЧРК. Способ реализации. 30. Понятия коэффициента шума. Методы анализа линейных искажений линейных цепей. 31. Принципы работы МПС с ВРК (TDMA) 32. Преобразования аналоговых сообщений в цифровые (дискретизация по времени, квантование по амплитуде). 33. Принципы работы МСП с кодовым разделение каналов. (CDMA). 34. Принципы построения радиорелейных систем связи. 35. Геостационарные спутниковые системы связи с мобильными и персональными терминалами. 36. Принципы построения сотовых систем мобильной и персональной связи.

4. Основные понятия и определения в области систем и сетей телекоммуникаций, их классификация. Коммуникационная сеть – совокупность узлов и оконечных станций, соединенных коммуникационными каналами, и набор оборудования, которое необходимо для соединения станций и передачи между ними продукта. В зависимости от вида передаваемого продукта различают сети: энергетические; транспортные; информационные; и др. Информационная сеть – коммуникационная сеть, в которой продуктом передачи, переработки, хранения и использования является информация (данные). Телекоммуникационная сеть – коммуникационная сеть, представляющая собой совокупность узлов и станций (серверов, коммутаторов, маршрутизаторов, терминального оборудования, персональных компьютеров и др. ), взаимосвязанных и имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программных средств для обеспечения передачи информации на расстояние (связи удаленных абонентов). Узел сети – физический объект, выполняющий одну или множество функций сети по целесообразному преобразованию данных, их хранению, приему/передаче и пр. Например, коммутатор, маршрутизатор, сплиттер, сервер, ПК, дисплей и др. Интерфейс – в широком смысле – это формально определенные правила взаимодействия, а также логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами. Интерфейс задает процедуры, характеристики и параметры взаимодействия объектов в составе узла сети.

Физический интерфейс (порт) – это набор электрических связей с оговоренными характеристиками сигналов взаимодействующих объектов. Обычно он представляет собой разъем с набором контактов, за каждым из которых «закреплен» тот или иной сигнал. Логический интерфейс – это набор информационных сообщений определенного формата, которыми обмениваются два объекта взаимодействия, например, два программных модуля, а также набор правил, определяющих логику обмена этими сообщениями в пределах узла сети. В компьютере операции интерфейса реализуются аппаратным устройством интерфейсной картой (сетевым контроллером) и специальном программным модулем – драйвером ( программой, управляющей этим контроллером). Примерами стандартных интерфейсов в персональном компьютере (ПК) являются параллельный интерфейс (Сеntronics), передающий данные байтами одновременно, и последовательный интерфейс RS-232 C (СОМ-порт), передающий данные битами последовательно. Протокол, в широком смысле, – это синоним интерфейса. Основное отличие интерфейса от протокола заключается в том, что интерфейсы определяют правила взаимодействия модулей, относящихся к разным уровням модели OSI, в одном узле, а протокол определяет взаимодействие модулей одного уровня OSI в разных узлах сети. Стек протоколов – это иерархический набор протоколов взаимодействующих узлов в сети, достаточный для организации согласованной работы иерархий аппаратных и программных средств этих узлов. Он определяет соглашения между участниками сетевого обмена информацией - узлами, например, по уровням и форме сигналов, по размерам сообщений, методам контроля достоверности и др. Терминальные (оконечные) системы обеспечивают ввод/вывод информации для пользователей сети. Например, они содержат клавиатуру для ввода данных и устройство отображения для представления данных, вводимых в сеть и получаемых из неё.

Многофункциональные терминалы являются базой для интеграции услуг документальной электросвязи. Они строятся на базе ПК, оборудованного устройствами печати, сканером, кассовым аппаратом, факсом, оборудованием безналичных банковских расчетов и др. Различают терминальные системы синхронного или асинхронного типов. Классификация телекоммуникационных сетей Телекоммуникационные сети (сети связи) можно классифицировать по ряду признаков. 1. В зависимости от расстояния между связываемыми узлами, способов организации и технического оснащения различают следующие сети: - первичные сети, представляющие собой совокупность типовых каналов, групповых трактов, сетевых узлов и сетевых станций для передачи больших объемов информации с высокой скоростью [3. 1. 5]; - вторичные сети характеризуются меньшими объемами и скоростями передачи информации, отличаются способом построения, параметрами, видами передаваемых сообщений, принадлежностью и т. п. К вторичным сетям можно отнести, например, телефонные сети, обслуживающие абонентов отдельных территориальных зон, городские, сельские, междугородние и др. - локальные вычислительные сети (LAN – Local Area Network) – компьютерные сети передачи данных, охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах одного здания) и использующие относительно короткие линии связи между узлами сети, от десятка метров до 1… 2 км. ; - кампусные вычислительные сети (СAN – Campus Area Network) – объединяют локальные вычислительные сети (LAN) близко расположенных зданий;

- корпоративная сеть – организуется в масштабе предприятия и является совокупностью связанных между собой LAN одного предприятия, учреждения; - городская вычислительная сеть, или сеть мегаполиса МAN – (Metropolitan Area Network) – предназначена для обслуживания территорий крупных городов или регионов; - глобальная вычислительная сеть или территориальная WAN – (Wide Area Network) – территориально-распределенная сеть, которая охватывает значительное географическое пространство, не имеет единой сетевой архитектуры, построена на основе. коммутируемых или выделенных каналов существующих сетей. Фактически используются как конечный транспортный механизм для переноса данных из одной (LAN) в другую. 2. Топология сети – это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют узлы сети (ПК, коммуникационные устройства, терминалы и др. ), а ребра представляют собой физические (проводные каналы) или информационные (логические или виртуальные каналы) связи между вершинами. В зависимости от характера соединения узлов сети различают следующие топологии сетей: - полносвязная, в которой каждая вершина графа связана с другой; - неполносвязная, в которой отсутствует хотя бы одна связь. Это шинная; кольцевая; звездообразная; иерархическая (древовидная); ячеистая; смешанная. 3. В зависимости от способа управления сети подразделяются на: – клиент/сервер – в сети выделяется один или несколько узлов (серверов), выполняющих управляющие функции или функции обслуживания, остальные узлы – терминальные, на которых работает пользователь; – одноранговые – все узлы в сети равноправны. Клиент – объект, который запрашивает некоторые услуги, сервер – объект, который их предоставляет. Каждый узел в сети может выполнять функции и клиента и сервера;

4. В зависимости от прав собственности различают сети общего пользования, например, «Internet» , и частные, например, сеть частной авиакомпании, банка и др. 5. Названия сетей, как правило, совпадает с названием сетевых технологий, например, в локальной сети Ethernet используется технология Ethernet. Широкое распространение в локальных сетях также получили технологии, Token Ring, FDDI, а в глобальных – Х. 25, Frame Relay, АТМ, давшие названия соответствующим видам сетей. 6. В зависимости от используемых способов коммутации можно выделить следующие разновидности сетей: – сеть с коммутацией каналов (КК) – использует способ организации связи без буферизации данных, когда (при необходимости обмена информацией между узлами сети) устанавливается физическое соединение с помощью одного или нескольких коммутаторов на все время сеанса связи до тех пор, пока соединение не будет разомкнуто; – сеть с коммутацией сообщений (КС) – сеть, в которой пересылка сообщений осуществляется в целом (от начала до конца) по виртуальному каналу без создания физически коммутируемого соединения между оконечными станциями; – сеть с коммутацией пакетов (КП) – использует передачу сообщений по частям в виде пакетов с коммутацией направлений их передачи в сетевых узлах. Для этого сообщение предварительно разбивается на пакеты определенной длины, и канал связи занят только на время передачи пакета. Такая сеть обеспечивает эффективную передачу неравномерного трафика, характерного при множественном доступе к сети компьютерных пользователей.

Достоинства сетей с КП по сравнению с сетями с КС: – ускоряется передача данных в сетях, так как пакеты могут передаваться параллельно по разным участкам сети (по разным маршрутам); – ограничение максимального размера пакета сверху позволяет оптимизировать объем памяти коммутационных устройств; – при обнаружении ошибок осуществляется повторная передача пакета, а не всего сообщения. Существуют два режима работы сетей с КП: 1. Режим виртуальных каналов; 2. дейтаграммный режим. В режиме виртуальных каналов пакеты одного сообщения передаются в естественном порядке по установленному маршруту, при этом по одному сегменту физической линии связи могут передаваться пакеты разных сообщений. Виртуальный канал может быть постоянным (задаваться сетевым администратором) или динамическим, который выбирается автоматически. Контроль правильности передачи пакетов производится путем возврата отправителю сообщения, подтверждающего прием, – квитанции. Контроль может осуществляется во всех узлах сети с КП, или только в оконечных узлах. Контроль правильности может осуществляться старт-стопным методом или использоваться способ передачи в «окне» . В дейтаграммном режиме сообщение делится на дейтаграммы (части сообщения пакеты, передаваемые независимо друг от друга). Дейтаграммы одного и того же сообщения могут передаваться по сети по различным маршрутам и поступать к получателю в произвольной последовательности. Контроль качества передачи производится только в оконечном узле.

5. Краткий обзор этапов развития ТК и КС. Компьютерные сети или сети передачи данных являются результатом эволюции компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны они могут рассматриваться как группа компьютеров, обменивающихся данными и согласованно выполняющих взаимосвязанные задачи (КС), а с другой – как средство передачи информации на большие расстояния (ТК). С появлением в 50 -х годах мощных ЭВМ (мэйнфреймов) возникла многопользовательская технология доступа к их ресурсам, основанная на пакетной обработке заданий пользователей, представленных в виде набора перфокарт (Рис. 1. 1). Недостатки: медленный доступ; невозможность оперативно исправлять в процессе работы ЭВМ ошибки «набивки» перфокарт. Прообразом КС явилась многотерминальная система коллективного доступа к мощной ЭВМ, работающая в режиме разделения времени, в которой каждый пользователь имел собственный терминал для доступа в интерактивном режиме к вычислительным ресурсам мэйнфрейма (Рис. 1. 2). Такие системы создавались в начале 60 -х годов с появлением достаточно дешевых процессоров, на базе которых строились терминалы. Однако эти системы все еще поддерживали централизованную обработку данных, а пользователи территориально находились в районе вычислительного центра, построенного на базе мэйнфрейма. В 1969 году в США была построена сеть суперкомпьютеров оборонных и научноисследовательских центров, получившая название ARРANET (прообраз Internet), в которой была реализована возможность обмена данными между компьютерами, что является базовым признаком любой КС.

Вычислительный центр на базе мэйнфрейма Пакет заданий Устройство ввода Пользователи с заданиями на выполнение вычислительной работы Рис. 1. 1. Система доступа к ЭВМ по методу пакетной обработки.

Мэйнфрейм 4 -й этаж 3 -й этаж Терминалы 2 -й этаж Терминалы Рис. 1. 2. Многотерминальная система 1 -й этаж

Дальнейшее развитие КС шло по пути предоставления удаленного (на сотни и тысячи километров) доступа пользователей к разделяемым ими ресурсам нескольких включенных в сеть мощных ЭВМ. В таких сетях в качестве среды передачи данных использовались телефонные сети, тем более, что с конца 60 -х годов в них стала применяться передача голоса в цифровой форме. Можно считать, что исторически первыми появились глобальные вычислительные сети, WAN (Wide Area Networks). Однако из-за низкой пропускной способности телефонных каналов тональной частоты и высокого уровня искажений и помех протоколы сетей WAN отличались сложными процедурами контроля и восстановления данных, что приводило к усложнению аппаратуры доступа и передачи данных. Типичным примером таких сетей явились сети, разработанные в начале 70 -х годов по сетевой технологии Х. 25 (США). Сетевая технология – это согласованный набор аппаратных и программных средств, обеспечивающий механизмы обмена данными, достаточные для построения сети. Появление в начале 70 -х годов БИС существенно повлияло на эволюцию КС. Относительно невысокая стоимость микросхем и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-ЭВМ, которые будучи объединенными в сеть и за счет параллельной обработки данных решали многие задачи быстрее мэйнфреймов и оказывались дешевле. На их базе начали строится локальные вычислительные сети LAN (Local Area Networks) в виде объединения компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории (локально) и принадлежащих одной структурной организации пользователей (Рис. 1. 3).

В первых локальных сетях (ЛС) использовались разнообразные устройства сопряжения, которые могли соединять лишь те конкретные модели мини-компьютеров, для которых были разработаны. При этом использовались свои способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей, системы доступа и т. п. Нестандартные подходы к проектированию ЛС существенно сдерживали их массовое внедрение и не удовлетворяли возрастающий спрос. Поэтому в середине 80 -х годов утвердились стандартные сетевые технологии, такие как Ethernet, Arc. Net, Token Ring, позже FDDI. Мощным стимулом для стандартизации в области ЛС стало появление персональных компьютеров (ПК). Они оказались идеальными элементами для построения сетей – были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу сетевых операционных систем (ОС), и нуждались в объединении для решения сложных задач, требующих больших вычислительных ресурсов. Стандартные сетевые технологии существенно упростили процесс построения ЛС. Для этого достаточно было приобрести стандартный кабель, установить стандартный адаптер в ПК, соединить их с помощью стандартных разъемов и с помощью стандартных коммутаторов или концентраторов сконфигурировать сеть из нескольких ПК. После установки на них сетевой ОС сеть готова к эксплуатации. В конце 80 -х годов весьма отчетливо проявились различия между глобальными и локальными сетями: - в ЛС протяженность линий связи существенно меньше и можно использовать более дорогие, но высококачественные кабели; - в ЛС за счет высокой надежности каналов связи методы передачи и сетевое

Терминалы Коммутаторы Мини-ЭВМ Рис. 1. 3. Локальна компьютерная сеть организации пользователей.

- в ЛС скорость обмена данными (10 – 100 Мбит/с) в то время была существенно выше, чем в глобальных (не более 2 Мбит/с); - в ЛС разнообразие предоставляемых услуг (сервисов) было больше. Упростился доступ к общим сетевым ресурсам в форме «дерева» ресурсов. С течением времени различия между локальными и глобальными сетевыми технологиями стали сглаживаться за счет объединения ЛС друг с другом, посредством глобальных сетей в качестве связующей среды. Сближение в методах передачи данных происходило на базе цифровой передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи. Высокое качество цифровых каналов изменило требования к протоколам глобальных компьютерных сетей. Большую роль в сближении локальных и глобальных вычислительных сетей сыграл сетевой - интернет протокол, IP (Internet Protocol), который в настоящее время работает поверх любых технологий как локальных, так и глобальных сетей, тем самым объединяя различные подсети в единую составную сеть. Появились новые технологии изначально предназначенные для обоих видов сетей, например, технология ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронный режим передачи. Другим примером может служить технология Ethernet изначально разработанная для ЛС в настоящее время имеет версию Ethernet 10 G, которая позволяет передавать данные со скоростью 10 Гбит/с по магистральным оптическим линям как глобальных, так и крупных локальных сетей. Еще одним примером сближения локальных и глобальных вычислительных сетей является появление сетей, занимающих между ними промежуточное положение – это сети MAN (Metropolitan Area Networks) – сети метрополии или городские вычислительные, предназначенные для обслуживания крупных городов.

Конвергенция телекоммуникационных и компьютерных сетей Конвергенция (взаимопроникновение) компьютерных и телекоммуникационных сетей является доминирующей тенденцией их развития. Предпринимаются попытки создания универсальной мультисервисной сети, которая была бы способна предоставлять услуги как компьютерных, так телекоммуникационных сетей, таких как телефонные, радио, телевизионные и др. Технологическое сближение сетей происходит на основе: - передачи информации различного вида в цифровой форме; - метода коммутации пакетов (пакетной передачи); - программирования услуг, которое осуществляется серверами сети. Одним из признаков конвергенции является сближение видов услуг, предоставляемых сетью клиентам. Первой (не очень успешной) попыткой в этом направлении оказалось создание мультисервисной сети, способной оказывать услуги телефонии и передачи данных, ISDN (Integrated Services Digital Networks) – цифровая сеть с интеграцией услуг. Однако на практике ISDN в настоящее время предоставляет в основном услуги телефонии. Сегодня на роль глобальной мультисервисной сети нового поколения претендует глобальная сеть Internet. В ней, например, создана услуга (сервис) – универсальная служба сообщений, объединяющая электронную почту, телефонию, факс, пейджинг, объявления и пр. На сегодня становится очевидным, что мультисервисная сеть нового поколения – инфокоммуникационная сеть, не может быть создана на базе какого-либо одного подхода или одной технологии. Ее может породить лишь процесс конвергенции, когда от каждой сетевой технологии будет взято лучшее и на этой базе создана новая технология.

6. Стандартизация в области телекоммуникационных сетей Суть сети – соединение разнородного оборудования и обеспечение его взаимодействия, поэтому проблема совместимости как программных, так и аппаратных средств является одной из наиболее важных. Решение этой проблемы невозможно без принятия всеми производителями сетевого оборудования и программного обеспечения определенных правил обязательных для всех стандартных. Все развитие в области телекоммуникационных и компьютерных сетей отражено в стандартах. Любая новая технология только тогда приобретает законный статус, когда она закреплена соответствующим стандартом. В зависимости от статуса организаций, которые разрабатывают стандарты и поддерживают их применение, различают следующие виды стандартов: – стандарты отдельных фирм (стек протоколов DECnet фирмы Digital Equipment); – стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими фирмами (стандарт технологии ATM, создаваемый специально созданным объединением ATM Forum, союз Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Ваse Ethernet); – стандарты национальных организаций по стандартизации (стандарт FDDI, разработанный Американским национальным институтом стандартов - ANSI). – международные стандарты (стек коммуникационных протоколов, соответствующий модели взаимодействия открытых систем), созданный Международной организацией по стандартизации, ISO.

- стандарты Международного союза электросвязи - ITU, такие как Х. 25, Frame Relay. Некоторые стандарты, развиваясь, могут переходить из одной категории в другую, в частности, фирменные стандарты на продукцию, получившую широкое распространение, становятся основой для международных и национальных стандартов. Широко известны организации, наиболее активно занимающихся разработкой стандартов в области ТК и КС. К ним относятся, в частности: Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO). Она основана в 1946 г. , представляет собой ассоциацию ведущих национальных организаций по стандартизации разных стран. Ею разработана модель взаимодействия открытых систем, которая является концептуальной основой стандартизации в области КС, а также стек коммуникационных протоколов OSI. Международная комиссия по электротехнике (International Electrotechnical Commission, IEC). Эта комиссия устанавливает международные стандарты в области электричества и электроники. Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) это специализированный орган ООН, отвечает за разработку стандартов для телекоммуникационного оборудования и услуг. Наиболее значительную роль в стандартизации КС играет постоянно действующий в рамках этой организации сектор по телекоммуникационной стандартизации (ITU International Telecommunication Union - Standardization Sector, ITU-T).

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) Представляет собой национальную организацию США, которая определяет сетевые стандарты, например, им разработана и контролируется серия стандартов 802. х технологии Ethernet. Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI). Он представляет США в ISO. Им разработан стандарт FDDI по построению ЛС на основе оптического кабеля. Ассоциация электронной промышленности США (Electronics Industries Association, EIA) Наиболее известный стандарт EIA – это RS-232 -C (Recommended Standard – рекомендованный стандарт версии С), который описывает несимметричный интерфейс между оконечным оборудованием данных (ООД - терминалом) и аппаратурой передачи данных (АПД – средой передачи) в режиме последовательного обмена цифровыми (двоичными) данными со скоростями до 20 Кбит/с в синхронном или асинхронном режимах по линии длинной до 15 м. Обычно интерфейсный разъем RS-232 -C (гнездо) находится с обратной стороны узлов сети: модемов, сетевых контроллеров ПК, мультиплексоров и др. Все выпускаемые в настоящее время ПК оснащаются интерфейсом RS-232 -C.