Телекоммуникации

В последнее время в жизни человека, производственной и социальной деятельности особое значение приобрело применение современных средств телекоммуникаций.

Телекоммуникации (от греческого tele ¾ вдаль, далеко, и латинского communicatio ¾- общение) ¾ это технические средства и способы дистанционной передачи информации.

В настоящее время для передачи информации в различном её виде (текст, изображение, звук, цифра) на большие расстояния изобретено огромное количество разнообразных технических средств, таких как телеграф и его разновидность телекс, телефон, радио, телевидение, а также телефакс, цифровая телефония (ISDN), сотовая, транкинговая и пейджинговые виды радиосвязи, компьютерные коммуникации. Все перечисленные виды связи в настоящее время немыслимы без спутниковой связи. Все перечисленные виды связи, дополняя и взаимодействуя друг с другом, образуют единую информационную магистраль.

Любые виды сообщений передаются с помощью сигналов. Сигналы могут быть звуковые, световые, тепловые и другие, но сообщения передаются преимущественно электрическими сигналами с помощью систем электрорадиосвязи, а в последнее время все большее развитие получают системы оптоволоконной связи.

Источники сообщений и соответствующие им первичные сигналы могут быть непрерывными (аналоговыми) и дискретными. Аналоговым называется источник, который за конечный интервал времени может иметь бесконечное множество состояний (например, генератор электрического тока на электростанции и электрический ток в сети). Другими словами, аналоговый сигнал ¾ это непрерывное изменение какой-либо физической величины во времени (напряжения, тока, давления и т.п.). Дискретный сигнал представляется обычно двумя состояниями какой-либо физической величины. Простейший пример ¾ азбука Морзе, двоичный код (0,1).

При осуществлении связи отправитель подает сообщение на передатчик, в котором сообщение, представленное сигналами любого вида (речь, изображение и т.п) превращается в электрический сигнал (аналоговый или дискретный), а в приемнике происходит обратное преобразование электромагнитного сигнала в сообщение. Передатчик и приемник связаны между собой каналом связи.

Канал (канал связи) ¾средство односторонней передачи данных (ПД). Примером канала может быть полоса частот, выделенная одному передатчику при радиосвязи. В некоторой линии можно образовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация. При этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами. Существуют два метода разделения линии передачи данных: временное мультиплексирование (иначе разделение по времени или TDM), при котором каждому каналу выделяется некоторый квант времени, и частотное разделение (FDM ¾ Frequency Division Method), при котором каналу выделяется некоторая полоса частот. Канал передачи данных ¾средство двустороннего обмена данными, включающие средства кодирования данных и линию передачи данных. По природе физической среды передачи данных различают каналы на оптических линиях связи, в которых сигнал распространяется по световодам (стеклянным трубкам, внутренняя сторона которых имеет зеркальное покрытие), проводных (медных) линиях связи и беспроводные. В свою очередь, медные каналы могут быть представлены волноводами (медными параллелепипедами, посеребренными внутри), коаксиальными кабелями (центральный провод внутри цилиндрического диэлектрика, покрытый сверху металлической оплеткой, например, кабель для подключение телевизора к антенне) и симметричными кабелями (многожильные, витая пара), а беспроводные ¾ радио- и инфракрасными каналами.

По способу обмена сведениями между абонентами различают три вида связи. Дуплексная связь позволяет осуществлять одновременный, двусторонний обмен. При полудуплексной связи обмен информацией в обоих направлениях осуществляется попеременно. Возможна также работа только на прием или только на передачу (симплексный канал).

В зависимости от числа каналов связи в аппаратуре ПД различают одно- и многоканальные средства ПД. В локальных вычислительных сетях и в цифровых каналах передачи данных обычно используют временное мультиплексирование, в аналоговых каналах ¾ частотное разделение.

Если канал ПД монопольно используется одной организацией, то такой канал называют выделенным, в противном случае канал является разделяемым или виртуальным (общего пользования). К передаче информации имеют прямое отношение телефонные сети, вычислительные сети передачи данных, спутниковые системы связи, системы сотовой радиосвязи.

Самым перспективным видом телекоммуникаций являются компьютерные коммуникации. Они обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с традиционными средствами общения людей и передачи информации ¾ позволяют не только передавать, получать, но и хранить, и обрабатывать информацию.

При объединении нескольких компьютеров процесс обмена информацией становится сложнее, однако принципы соединения остаются те же, что и для двух компьютеров. Для подключения компьютеров к линиям связи используются модемы или сетевые карты, если связь осуществляется по специальным выделенным линиям. Кроме того, на каждом компьютере устанавливаются программы для работы в сети. Таким образом : компьютерная сеть ¾ это объединение компьютеров с помощью модемов, линий связи и программ, обеспечивающих обмен информацией. Компьютерные сети позволяют осуществлять новую технологию обработки информации и совместного использования ресурсов – аппаратных, программных и информационных. Новая технология получила название – распределенная обработка данных.

В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети разделяют на локальные и распределенные (глобальные и территориальные). Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном помещении, в одном здании или в соседних зданиях. В локальной сети используют единый комплект протоколов для всех пользователей. Сегодня наиболее распространенными сетевыми операционными системами, обеспечивающими работу пользователей в сети по единому протоколу, являются NetWare фирмы Novell, Windows NT Server фирмы Microsoft и сетевые ОС семейства UNIX. Все большее распространение получает система Linux. Важно отметить, что эта операционная система распространяется свободно, т.е. является free – ware программным обеспечением.

Если же соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах или странах, то такие сети называются распределенными. К распределенной сети могут подключаться не только отдельные компьютеры, но и локальные сети. Распределенные сети мирового масштаба называют глобальными.

Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов обработки данных пользователям. Потребность в данных коллективного пользования в последнее время все более возрастает. Это и послужило причиной усиливающегося внимания к различным системам распределенной обработки данных.

Существует несколько понятий в этой области, которые необходимо определить более точно. Вначале выделим эти понятия:

§ распределенная обработка данных;

§ базы данных с сетевым доступом;

§ архитектура «клиент-сервер»;

§ распределенные базы данных.

Под распределенной обработкой данных понимают обработку приложений несколькими территориально распределенными компьютерами.

Технология распределенной обработки данных базируется на двух концепциях. Первая концепция носит название «файл – сервер», а вторая ¾ «клиент сервер».

Сервер ¾ это машина, обеспечивающая функционирование той части сетевой версии СУБД, которая осуществляет управление данными в терминах базы данных и называется сервером файлов или файл-сервером (File Server).

Клиент — задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т. д.

Предполагается, что центральная машина (сервер) обладает жестким диском достаточно большой емкости, на котором хранится совместно используемая централизованная база данных. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций (клиентов), с помощью которых поддерживается доступ пользователей системы к централизованной базе данных. В соответствии с пользовательскими запросами файлы базы данных передаются на рабочие станции, где в основном и производится их обработка. Рабочая станция должна иметь достаточно ресурсов для обеспечения приемлемого уровня реактивности при обработке пользовательских запросов.

Первая концепция распределенной обработки данных реализуется следующим образом. В сети имеется главный компьютер, который называется файловым сервером. Сервер предоставляет в совместное пользование информационные (файлы, базы данных) и аппаратные ресурсы (принтеры, модемы). Сетевая операционная система, обеспечивающая взаимодействие пользователей с сервером состоит из двух частей: одна (основная) часть находится на файловом сервере, а вторая (оболочка) устанавливается на компьютерах сети (рабочих станциях). Оболочка обеспечивает взаимодействие (является интерфейсом) между программами рабочей станции и сервера. Файловый сервер в рамках такой архитектуры используется только как хранилище данных, а их обработка осуществляется на компьютере пользователя (рабочей станции).

В рамках концепции «клиент – сервер» сервер используется не только как хранилище программ и данных, но и как вычислительная среда. Программное обеспечение в рассматриваемой модели состоит из двух взаимосвязанных программ: «файл-сервера» и программы клиента – пользователя. Программа – клиент формирует запрос и посылает его файл – серверу (программе), установленной на компьютере с общим доступом. Обработка данных и осуществляется на мощном компьютере общего пользования, а на компьютере-клиенте с помощью соответствующего протокола отображаются результаты выполненного запроса. При этом постарайтесь не запутаться в терминах: «сервером» называют как компьютер, так и программное обеспечение.

Системы баз данных, построенные с помощью сетевых версий, иногда неправомерно называют распределенными базами данных, в то время как они фактически являются лишь распределенным (сетевым) доступом к централизованной базе данных. Такие системы создаются на основе оборудования и программного обеспечения различных типов локальных вычислительных сетей.