Введение. Предлагаемое учебное пособие содержит полный лекционный курс по дисциплине «Информационные сети и телекоммуникации»

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое учебное пособие содержит полный лекционный курс по дисциплине «Информационные сети и телекоммуникации», читаемый автором для студентов специальности 220400 «Управление и информатика в технических системах». Содержание курса определяется тематическим планом рабочей программы, составленной на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

При написании пособия автор исходил из того, что при ограниченном объеме времени, отводимого на изучение дисциплины, очень важным является тщательный отбор материала, который, во-первых, уже изучался в какой-то степени в предшествующих дисциплинах, во-вторых, необходим для изучения большинства последующих смежных дисциплин, использующих этот материал.

Настоящее учебное пособие имеет двойную структуру, чем и объясняется нетрадиционная форма раздела «Содержание».

С учетом тематического плана содержание лекционного курса и настоящего учебного пособия состоит из четырех глав.

Первая глава курса, называемая «Информационные сети и их основные характеристики», посвящена рассмотрению общих вопросов построения информационных сетей на основе концепции эталонной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).

Вторая глава курса, называемая «Методы передачи данных на физическом уровне», посвящена изучению методов реализации функций физического уровня ЭМВОС и рассмотрению различных разновидностей среды распространения сигнала.

Третья глава курса, называемая «Методы передачи данных на канальном уровне» посвящена изучению методов построения основных классов помехоустойчивых кодов и способов реализации управления потоком данных на канальном уровне ЭМВОС.

Аппаратно-программным комплексом, способным реализовать функции как физического, так и канального уровня ЭМВОС, является современный модем. Обзору основных характеристик современных модемов посвящена четвертая глава курса, называемая «Модемы. Классификация и основные принципы работы».

Каждая из глав завершается кратким резюме его содержания.

С учетом учебного плана и учебного графика на дисциплину отводится 36 часов лекционных занятий. В соответствии с этим настоящее учебное пособие структурировано на 17 двухчасовых лекций (первая лекция – вводная).

Каждая лекция завершается перечнем вопросов, которые используются студентами для самоконтроля, а преподавателем – для контроля изученного материала.

Лекция 1. Назначение, структура и классификация

информационных сетей

С ростом масштабов применения ЭВМ стала очевидной необходимость объединения разрозненных систем обработки данных. Для этого нужно, во-первых, обеспечить возможность обмена данными между системами, связав соответствующие ЭВМ каналами передачи данных, и, во-вторых, оснастить системы программными средствами, позволяющими пользователям одной системы обращаться к информационным, программным и техническим ресурсам других систем. Результатом работ в этом направлении стало появление информационных сетей.

Создание современных информационных систем невозможно без использования общих подходов к их разработке, без унификации характеристик и параметров их компонент.

Теоретической основой такого общего подхода является Базовая эталонная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) или OSI (Open System Interconnection), принятая международной организацией стандартов ISO и описанная в стандарте ISO-7498. Модель является международным стандартом для передачи данных.

В ней выделяются семь уровней, образующих область взаимодействия открытых систем.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится своя конкретная роль или функция. Благодаря этому общая задача передачи данных расщепляется на отдельные конкретные задачи.

Рассмотрению общих вопросов построения информационных сетей на основе концепции эталонной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем посвящена первая глава курса, называемая «Информационные сети и их основные характеристики».

Функции уровня в зависимости от его номера могут выполняться программными, аппаратно-программными и аппаратными средствами.

Как правило, реализация функций высших уровней носит программный характер, функции канального и сетевого уровней могут быть выполнены как программными, так и аппаратными средствами, функции физического уровня реализуются аппаратно.

Наиболее близким к пользователю является прикладной уровень, с функциями которого справляется системное и прикладное программное обеспечение.

Наиболее далекими от пользователя уровнями являются уровни, называемые физическим и канальным.

Совокупность канала связи и программно-аппаратных средств, реализующих функции физического и канального уровней, называют каналом передачи данных. Именно эта совокупность и является предметом дальнейшего изучения в рамках настоящего курса.

Физический уровень определяет интерфейсы системы с каналом связи, а именно, механические, электрические, функциональные и процедурные параметры соединения.

Физический уровень выполняет три основные функции:

– установление и разъединение соединений;

– преобразование сигналов;

– реализация интерфейса.

Более детальному изучению методов реализации функций физического уровня и рассмотрению различных разновидностей среды распространения сигнала посвящена вторая глава курса, называемая «Методы передачи данных на физическом уровне».

Канальный уровень часто называют уровнем управления звеном данных.

Средства этого уровня реализуют следующие основные функции:

– формирование из передаваемой последовательности блоков данных определенного размера для их дальнейшего размещения в информационном поле кадров, которые и передаются по каналу.

– кодирование содержимого кадра помехоустойчивым кодом.

– восстановление исходной последовательности на приемной стороне.

– управление потоком данных на уровне канала.

Подробному изучению методов построения основных классов помехоустойчивых кодов и способов реализации управления потоком данных на канальном уровне посвящена третья глава курса, называемая «Методы передачи данных на канальном уровне».

Аппаратно-программным комплексом, способным реализовать функции как физического, так и канального уровня, является современный модем. Обзору основных характеристик современных модемов посвящена четвертая глава курса, называемая «Модемы. Классификация и основные принципы работы».