Как передается информация: Передача информации — урок. Информатика, 5 класс.

Содержание

Передача информации

Сегодня на уроке мы узнаем, какими способами можно передавать информацию. Человек постоянно участвует в действиях, связанных с передачей и получением информации. Довольно часто в процессе общения мы делимся новостями и ценными советами, передаём друг другу полученные знания. Также получение информации происходит на уроках, при объяснении учителем нового материала, при просмотре телевизионных передач, при чтении книг, из радио и интернета.

В процессе передачи информации всегда предполагается наличие получателя (приёмника) информации и источника информации. Любая информация передаётся от источника к получателю по информационным каналам.

Биологическими информационными каналами можно считать органы чувств человека (глаза, уши, нос, язык, кожу). Техническими информационными каналами являются радио, телевизор, компьютер, телефон.

С их помощью люди передают и получают информацию. Записку или письмо тоже можно считать каналом передачи информации.

Давайте рассмотрим несколько примеров передачи информации.

Виктор Михайлович читает книгу. Источником информации в этом случае является книга. Получателем – Виктор Михайлович. Информация в этом случае передаётся в одну сторону – к Виктору Михайловичу.

А теперь рассмотрим ситуацию, в которой Виктор Михайлович играет в компьютерную игру. Информация поступает с монитора и динамиков ноутбука. Виктор Михайлович оценивает ситуацию, происходящую в игре, и с помощью мыши и клавиатуры управляет ходом игры. То есть посылает ответный сигнал компьютеру. На протяжении всей игры происходит взаимный обмен информацией между игроком и компьютером. Компьютер и Виктор Иванович одновременно являются

и получателями, и источниками информации.

Во время разговора, Виктор Михайлович и его внучка Даша попеременно являются, то источниками, то получателями информации.

Учитель объясняет материал урока, а ученики слушают его. Обратите внимание, что в этой ситуации источник информации один – это учитель, а получателей много – это ученики класса.

Важно, чтобы передача информации от источника к получателю осуществлялась без искажений и с максимальной скоростью.

В природе постоянно происходит обмен информацией. Например, солнечные лучи передают информацию растениям и животным. Благодаря этой передаче природа просыпается после зимнего сна, оживают растения, распускаются листочки деревьев, прилетают теплолюбивые птицы. Цветы в свою очередь передают информацию насекомым с помощью ароматного запаха. Пчелы воспринимают этот сигнал и, перелетая от цветка к цветку в поисках нектара, опыляют растения. Со снижением активности солнца, также передаётся информация, и природа замирает, деревья сбрасывают листву, перелётные птицы отправляются на юг.

А как же в древности люди передавали информацию друг другу? Что бы сообщить сородичам об опасности древние люди издавали громкие звуки. Правда, крик слышен на небольшом расстоянии. Чтобы донести звуки на расстояние до нескольких километров, применялись барабаны.

Интересно, что для того чтобы передать сигнал опасности на более значительные расстояния использовали костры. Применялась так называемая костровая связь. Сигнал передавался как эстафета и быстро захватывал огромные территории, сообщая о возможной беде.

Позже с изобретением письменности, люди обменивались наскальными надписями и рисунками. Таким образом, информацию стало возможным передавать от источника к получателю через время, для последующих поколений. Затем с появлением бумаги информацию начали сохранять на бумажных носителях и передавать её друг другу. Такой информационный канал передачи информации называется письмом. Сначала письменные сообщения передавали при помощи гонцов, затем для передачи писем использовались специально обученные почтовые голуби. Постепенно развивалась железнодорожная, морская, авиапочта. Для того чтобы воспользоваться этим видом обмена информацией, нужно написать послание на бумаге, положить его в конверт с адресом получателя и бросить в почтовый ящик. Затем работник почты достанет письмо из ящика, и оно будет отправлено к получателю. Конечно, это займёт немалое количество времени. Случается, что письма из одной точки планеты до другой, идут неделями или даже месяцами.

А есть ли способы для быстрой передачи информации? Конечно! Существует почта способная моментально передавать послания. Называется она электронная. Это способ передачи сообщений посредством компьютерных сетей.

Сегодня на уроке мы узнали, что:

·              Человек постоянно участвует в действиях, связанных с передачей и получением информации.

·              В процессе передачи информации всегда предполагает наличие получателя (приёмника) информации и источника информации. Любая информация передаётся от источника к получателю по информационным каналам.

·              В природе постоянно происходит обмен информацией.

·              Одним из каналов передачи информации является почта.

·              Электронная почта способна мгновенно передавать сообщения.

Передача информации — Компьютерные сети

Используя ресурсы Интернет, найти ответы на вопросы:

Задание 1

1. Что представляет из себя процесс передачи информации?

Передача информации — физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Записали информацию на диск и перенесли в другую комнату. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:

  • Источник информации.
  • Приёмник информации.
  • Носитель информации.
  • Среда передачи.

    Схема передачи информации:

    Источник информации – информационный канал – приемник информации.

     

    Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи ис­пользуются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

    Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):

     

     

     

    Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: пло­хое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же ка­налам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.

  • Клодом Шенноном была разработана специальная теория ко­дирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части ин­формации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это при­ведёт к задержкам и подорожанию связи.


2. Общая схема передачи информации

3.  Перечислите известные вам каналы связи

Канал связи (англ. channel, data line) — система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.

По типу среды распространения каналы связи делятся на:

4. Что такое телекоммуникации и компьютерные телекоммуникации?

Телекоммуникации (греч. tele — вдаль, далеко и лат. communicatio — 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 сеть
— это система технических средств, посредством которой осуществляются телекоммуникации.

К телекоммуникационным сетям относятся:
1. Компьютерные сети (для передачи данных)
2. Телефонные сети (передача голосовой информации)
3. Радиосети (передача голосовой информации  — широковещательные услуги)
4. Телевизионные сети (передача голоса и изображения — широковещательные услуги)

Компьютерные телекоммуникации — телекоммуникации, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

Передача информации с компьютера на компьютер называется синхронной связью, а через промежуточную ЭВМ, позволяющую накапливать сообщения и передавать их на персональные компьютеры по мере запроса пользователем, — асинхронной.

Компьютерные телекоммуникации начинают внедряться в образование. В высшей школе их используют для координации научных исследований, оперативного обмена информацией между участниками проектов, обучения на расстоянии, проведения консультаций. В системе школьного образования — для повышения эффективности самостоятельной деятельности учащихся, связанной с разнообразными видами творческих работ, включая и учебную деятельность, на основе широкого использования исследовательских методов, свободного доступа к базам данных, обмена информацией с партнерами как внутри страны, так и за рубежом.

5. Что такое пропускная способность канала передачи информации?
Пропускная способность — метрическая характеристика, показывающая соотношение предельного количества проходящих единиц (информации, предметов, объёма) в единицу времени через канал, систему, узел.
В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной/полученной информации за единицу времени.
Пропускная способность — один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.

Скорость передачи информации зависит в значительной степени от скорости её создания (производительности источника), способов кодирования и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала, по определению, есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

5. В каких единицах измеряется пропускная способность каналов передачи информации?

Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах — штуки, бит/сек, тонны, кубические метры и т. д.


Задание 2

Составьте тест по изученной вами теме

Как информация передается по проводам? | Just science

21 век по праву считается информационным. Информация занимает первое место в нашей жизни. И далеко не самым последним является передача этой информации.

Обычные металлические провода все еще остаются довольно популярным способом передачи данных. Сегодня существует масса стандартов, которые используются в различных сферах деятельности человека. Это может быть всем знакомая витая пара, LVDS ( lowvoltage differential signaling ) и так далее. Но мало кто представляет себе как происходит передача данных по этим проводам.

Сигнал передается в виде битовой последовательности, иначе говоря используется цифровой сигнал. Многие полагают, что по линиям связи передается ток: «Когда ток течет, тогда 1, когда не течет, тогда 0». Но это не совсем так. Если бы принцип передачи заключался именно в передаче электронного потока, то скорость передачи данных была бы крайне низкой. Так что же мы передаем по проводам?

Когда электрон на одном конце провода начинает свое движение, он порождает переменное магнитное поле, которое, как мы знаем, является источником переменного электрического. Таким образом по проводам мы передаем электромагнитную волну. Именно по этому вы практически не чувствуете задержки при общении с человеком. Но провода не являются идеальными из за своих конструктивных особенностей: у них имеется емкость, индуктивность, сопротивление. Поэтому скорость распространения несколько снижается. В данном случае, мы рассматриваем эту систему, как полубесконечную длинную линию. Длинная линия — это понятие из радиотехники, в этой статье я не стану углубляться в теоретические подноготные этого предмета, ведь не это сейчас главное.

Второе заблуждение касается того, что скорость передачи данных определяется тем, с какой скоростью информационный бит может «добежать» от передатчика до приемка.

Итак, как мы выяснили — передаем мы вовсе не электроны, а электромагнитные волны. Но чем определяется скорость передачи данных? В первую очередь это зависит от передающего и принимающего устройств. Сейчас мы будем считать, что они идеальны. Под скоростью передачи данных понимается то количество бит, которое мы можем передать к другому устройству за единицу времени. И это в первую очередь зависит от того, с какой максимальной частотой мы можем менять уровни напряжения в линии. Из-за все тех же конструктивных особенностей проводов они обладают реактивностью. То есть передающее устройство обладает ограничениями по скорости изменения уровня сигнала, так как входные емкость и индуктивность передающих проводов не нулевые.

Так всё растущие потребности человечества вынудили инженеров придумать новый способ передачи данных. И он был найден в оптоволоконных кабелях. Подробнее про эти типы соединителей читайте в следующей статье. А чтобы не пропустить ее, обязательно подписывайтесь на канал!

Всего вам доброго и до скорых встреч!

Способы и методы передачи информации (Каким образом передается информация)

Содержание:

Каким образом передается информация 1. 1

В процессе развития человечества происходит постоянное совершенствование механизмов, при помощи которых передаются сведения. Способы хранения и передачи информации довольно разнообразны, поскольку существует несколько систем, в которых происходит обмен данных.

В системе передачи данных различают 3 направления: это передача от человека к человеку, от человека к компьютеру и от компьютера к компьютеру.

  • Первоначально сведения получают при помощи органов чувств – зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Для передачи информации на ближнем расстоянии существует язык, который позволяет сообщить полученные сведения другому человеку. Кроме того, передать что-либо другому человеку можно, написав письмо либо в процессе спектакля, а также при разговоре по телефону. Несмотря на то, что в последнем примере используется средство связи, то есть промежуточное устройство, оно позволяет передать сведения в непосредственном контакте.
  • Для передачи данных от человека к компьютеру необходимо введение ее в память устройства. Информация может иметь разный вид, о чем будет идти разговор далее.
  • Передача от компьютера к компьютеру происходит посредством промежуточных устройств (флеш-карты, интернета, диска и т. д.).

Обработка информации 1.2

После получения необходимых сведений возникает необходимость их хранения и передачи. Способы передачи и обработки информации наглядно представляют этапы развития человечества.

  • В начале своего развития обработка данных представляла собой перенесение их на бумагу при помощи чернил, пера, ручки т. д. Однако недостаток такого способа обработки заключался в ненадежности хранения. Если упоминать способы хранения и передачи информации, хранение на бумаге имеет определенный срок, который определяется сроком службы бумаги, а также условиями ее эксплуатации.
  • Следующим этапом является механическая информационная технология, при которой используется печатная машинка, телефон, диктофон.
  • Далее на смену механической системе обработки сведений пришла электрическая, ведь способы передачи информации постоянно совершенствуются. К таким средствам относят электрические пишущие машинки, портативные диктофоны, копировальные машинки.

1.3 Виды информации

Виды и способы передачи информации отличаются в зависимости от ее содержания. Это могут быть текстовые сведения, представляемые в устной и письменной форме, а также символьные, музыкальные и графические. К современным видам данных относят также видеоинформацию. С каждой из этих форм хранения информации человек имеет дело каждый день.

1.4 Средства передачи информации

Средства передачи информации могут быть устными и письменными. К устным средствам относят выступления, собрания, презентации, доклады. При использовании этого метода можно рассчитывать на быструю реакцию оппонента. Использование дополнительных невербальных средств в процессе разговора способно усилить эффект от речи.

  • К таким средствам относят мимику, жесты. Однако в то же время информация, получаемая в устном виде, не имеет долгосрочного действия.
  • Письменные средства информации – это статьи, отчеты, письма, записки, распечатки и т. д. При этом не приходится рассчитывать на быструю реакцию публики. Однако преимуществом является то, что полученную информацию можно перечитать, усвоив тем самым информацию.

1.5 Способы представления информации

Как известно, информация может быть представлена в нескольких формах, что, однако, не меняет ее содержания. Например, дом можно представить как слово или графическое отображение. Способы представления и передачи информации можно изобразить в виде следующего списка:

  • Текстовая информация. Позволяет наиболее полно предоставить информацию, однако может содержать большой объем данных, что способствует плохому ее усвоению.
  • Графическое изображение – это график, схема, диаграмма, гистограмма, кластер и т. д. Они позволяют кратко представить информацию, установить логические связи, причинно-следственные отношения. Кроме того, информация в графическом виде позволяет найти решения различных вопросов.
  • Презентация является красочным наглядным примером способа представления информации. В ней могут сочетаться как текстовые данные, так и графическое их отображение, то есть различные виды представления информации.

1.6 Понятие о коммуникации

Коммуникацией называют систему взаимодействия между несколькими объектами. В обобщенном смысле это и есть передача информации от одного объекта другому. Коммуникации являются залогом успешной деятельности организации.

Способы передачи информации (коммуникации) выполняют следующие функции: организационную, интерактивную, экспрессивную, побудительную, перцептивную.

Организационная функция обеспечивает между сотрудниками систему отношений; интерактивная позволяет формировать настроение окружающих; экспрессивная окрашивает настроение окружающих; побудительная призывает к действию; перцептивная позволяет различным собеседникам понимать друг друга.

1.7 Современные способы передачи информации

К наиболее современным способам передачи информации относят следующие.

В интернете содержится огромное количество информации. Это позволяет черпать для себя массу знаний, не утруждаясь изучением книг и других бумажных источников. Однако, помимо этого, он содержит способы и средства передачи информации, аналогичные исторически более давним моделям. Это аналог традиционной почты — электронная почта, или e-mail. Удобство использования этого вида почты заключается в скорости передачи письма, исключении этапности доставки. На сегодняшний день практически каждый имеет электронный адрес, и связь со многими организациями поддерживается именно посредством этого способа передачи информации.

GSM-стандарт цифровой сотовой связи, который широко применяется повсеместно. При этом происходит кодирование устной речи и передача ее через преобразователь другому абоненту. Вся необходимая информация размещается в sim-карте, которая вставляется в мобильное устройство. На сегодняшний день наличие данного средства связи является необходимостью в качестве средства коммуникации.

WAP позволяет просматривать на экране мобильного телефона web-страницы с информацией в любом ее виде: текстовом, числовом, символьном, графическом. Изображение на экране может быть адаптировано под экран мобильного телефона либо иметь вид, аналогичный компьютерному изображению.

Способы передачи информации современного типа включают также GPRS, который позволяет осуществлять пакетную передачу данных на мобильное устройство. Благодаря этому средству связи возможно беспрерывное использование пакетными данными одновременно большим количеством человек одновременно. Среди свойств GPRS можно назвать высокую скорость передачи данных, оплату только за переданную информацию, большие возможности использования, параметры совместимости с другими сетями.

Интернет посредством использования модема позволяет получить высокую скорость передачи информации при низкой стоимости такого доступа. Большое количество интернет-провайдеров создает высокий уровень конкуренции между ними.

Спутниковая связь позволяет получить доступ в интернет посредством спутника. Преимуществом такого способа является низкая стоимость, высокая скорость передачи данных, однако среди недостатков есть ощутимый – это зависимость сигнала от погодных условий.

2.1 Передача данных

Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) — физический перенос данных (цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу передачи данных, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники. Примерами подобных каналов могут служить медные провода, ВОЛС, беспроводные каналы передачи данных или запоминающее устройство.

2.2 Последовательная и параллельная передача

В телекоммуникации, последовательная передача — это последовательность передачи элементов сигнала, представляющих символ или другой объект данных. Цифровая последовательная передача — это последовательная отправка битов по одному проводу, частоте или оптическому пути. Так как это требует меньшей обработки сигнала и меньше вероятность ошибки, чем при параллельной передаче, то скорость передачи данных по каждому отдельному пути может быть быстрее. Этот механизм может использоваться на более дальних расстояниях, потому что легко может быть передана контрольная цифра или бит чётности.

Параллельной передачей в телекоммуникациях называется одновременная передача элементов сигнала одного символа или другого объекта данных. В цифровой связи параллельной передачей называется одновременная передача соответствующих элементов сигнала по двум или большему числу путей. Используя множество электрических проводов можно передавать несколько бит одновременно, что позволяет достичь более высоких скоростей передачи, чем при последовательной передаче. Этот метод применяется внутри компьютера, например, во внутренних шинах данных, а иногда и во внешних устройствах, таких, как принтеры. Основной проблемой при этом является «перекос», потому что провода при параллельной передаче имеют немного разные свойства (не специально), поэтому некоторые биты могут прибыть раньше других, что может повредить сообщение. Бит чётности может способствовать сокращению ошибок. Тем не менее электрический провод при параллельной передаче данных менее надёжен на больших расстояниях, поскольку передача нарушается с гораздо более высокой вероятностью.

Сеть передачи данных 2.3

Сеть передачи данных — совокупность трёх и более оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.

Существуют следующие виды сетей передачи данных:

  • Телефонные сети — сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым.
  • Компьютерные сети — сети, конечными устройствами которых являются компьютеры.

По принципу коммутации сети делятся на:

  • Сети с коммутацией каналов — для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.
  • Сети с коммутацией пакетов — данные между конечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками — пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинство компьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.

Искажение данных при передаче 2.4

Переданные и полученные данные не всегда совпадают и это связано с проблемами передачи. При передаче данных информация может подвергаться некоторым изменениям, что связано со следующими искажениями:

Потеря данных:

Сюда относится затухание, ослабление, глушение сигнала, из-за дальности передачи, экранизирующих факторов некоторых преград, и т. д. Для борьбы используется помехоустойчивое кодирование.

Забивание с помехами (шумом):

Случайное сочетание полезного сигнала с ненужными тоже искажает содержание переданных сигналов. То есть прибавляется к сигналу ненужные, лишние данные. Для коррекции в радиотехнике, звукотехнике и т.д. применяются Шумопонижающие методы.

Источники:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Передача_данных

https://web.archive.org/web/20110718130526/http://halowave.webs.com/

https://www.syl.ru/article/179510/new_vidyi-i-sposobyi-peredachi-informatsii-sposobyi

https://wiki.fenix.help/informatika/informaciya-yeto

Передача данных в промышленных сетях на основе RS485

RS-485 (Recommended Standard 485) – стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Стандарт регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи. В настоящее время RS-485 широко распространен в промышленной автоматизации, его используют многие промышленные сети. Такая популярность связана с возможностью организации двустороннего обмена данными всего по одной витой паре проводов, он обеспечивает большую длину линии связи и высокую скорость передачи.

Передача данных в RS485 осуществляется по дифференциальному принципу. Один сигнал одновременно передается по двум проводам, по одному проводу (A) идет оригинальный сигнал, а по другому проводу (B) – его инверсная копия (см. рисунок). Если на одном проводе высокий уровень сигнала, то на другом – низкий. И наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при передаче логической единицы она положительна, при передаче нуля – отрицательна.

Такой способ передачи обеспечивает высокую степень защиты от помех. Поскольку два провода пролегают близко друг к другу и перевиты, синфазная наводка на оба провода одинакова. Потенциал в обоих одинаково нагруженных проводах изменяется одинаково, при этом информативная разность потенциалов остается без изменений.

При разности напряжений на приемнике от +200 мВ до +12 В считается, что на линии установлено значение логической единицы. Разность напряжения от -200 мВ до -7 В передается логический нуль. Согласно стандарту, дифференциальное напряжение на выходе передатчика должно быть не менее 1,5 В. Видно, что падение напряжения на омическом сопротивлении линии может достигать 1,3 В (порог срабатывания приемника 200 мВ). Такой большой запас необходим для работы на длинных линиях связи. Фактически, именно этот запас по напряжению и определяет максимальную длину линии связи (1200 м) при низких скоростях передачи (менее 100 кбит/с).

Как же организовать двустороннюю передачу такого сигнала между устройствами промышленной сети всего по двум проводам? RS-485 – полудуплексный интерфейс, где прием и передача разделены по времени. В сети может быть много передатчиков, так как они могут отключаться в режиме приема.

На рисунке ниже приведена схема подключения к промышленной сети на основе RS-485 трех устройств. Каждое из них имеет передатчик D (driver) и приемник R (receiver). Здесь на DI подается сигнал, передаваемый передатчиком D, а с RO снимается сигнал, принимаемый приемником R. Для синхронизации их работы служат управляющие входы: разрешение приемника (RE) и разрешения передатчика (DE). Поскольку вход RE является инверсным, его соединяют с DE и переключают приемник и передатчик одним сигналом: низкий уровень напряжения – работа на прием, высокий – на передачу.

Если передачу выполняет устройство «2», а прием –  устройство «3», то выходы передатчиков «1» и «3» выключаются (переводятся в высокоомное состояние), т. е. фактически к линии оказываются подключены только приемники. А выходное сопротивление передатчиков устройств «1» и «3» не шунтирует линию.

Скорость передачи данных в RS-485 зависит от длины линии связи. Максимальная скорость может достигать 10 Мбит/с для линии 12 м. На линии максимальной длины 1200 м скорость передачи не будет превышать 100 кбит/с. Если необходимо организовать связь на расстоянии большем 1200 м, применяют специальные повторители.

Осталось обсудить вопрос согласования в линиях связи промышленной сети. При высоких скоростях передачи и больших расстояниях между устройствами, связанными по витой паре, начинают проявляться эффекты, связанные с конечной скоростью распространения электромагнитных волн в проводниках и отражением электрического сигнала от открытых концов линии передачи и ее ответвлений. Если длина линии достаточно большая, фронт сигнала, отразившийся в конце линии и вернувшийся обратно, может исказить следующий передаваемый сигнал. В таких случаях нужно подавлять эффект отражения.

Линия связи характеризуется волновым сопротивление. Оно зависит от характеристик используемого кабеля, но не от его длины. Для обычно применяемых витых пар волновое сопротивление составляет 120 Ом. Если на удаленном конце линии, между проводниками витой пары включить резистор с номиналом равным волновому сопротивлению линии, то электромагнитная волна, дошедшая до конца линии, поглощается на таком резисторе, называемом согласующим резистором или терминатором.

Эффект отражения и необходимость правильного согласования накладывают ограничения на конфигурацию линии связи. В оба наиболее удаленных конца линии включают терминаторы Rc с сопротивлением 120 Ом (см. рисунок). Расстояние от линии до микросхем интерфейса RS-485 должно быть как можно короче, так как длинные ответвления вносят рассогласование и вызывают отражения.

Помимо установки терминаторов для эффективной работы промышленной сети на основе RS-485 требуется еще несколько резисторов. При отсутствии в линии активных передатчиков, когда никто не задает уровень, напряжение между линиями A и B по абсолютной величине может становиться меньше порогового (200 мВ). В результате на приемнике RO из-за несинфазной помехи могут формироваться произвольные логические уровни. Чтобы избежать передачи ошибочных сигналов, необходимо гарантировать разность потенциалов между линиями А и В более +200мВ. Это смещение при отсутствии входных сигналов обеспечивает на приемнике логическую единицу, и поддерживает уровень стопового бита.

Для создания такого смещения используют два дополнительных резистора смещения (см. рисунок). Через резистор Rсм1 линия А подключается к источнику питания, а через резистор Rсм2 линия В соединяется с «землей». Формируется резистивный делитель, сопротивления Rсм1 и Rсм2 должны подбираться так, чтобы возникающий ток обеспечивал перепад напряжения + 200 мВ на соединенных параллельно резисторах: два согласующих Rс с номиналом 120 Ом, входные сопротивления приемников Rвх всех устройств сети (обычно по 12 кОм).

Очевидно, номиналы Rсм1 и Rсм2 зависят от количества устройств в сети и величины питающего напряжения. Рассмотрим два крайних примера: в сети нет устройств, установлены только терминаторы и в сети установлены 127 устройств. Величина питающего напряжения составляет 5 В. В первом случае получаем 3 последовательно соединенных между собой сопротивления: Rсм1, сопротивление сети, состоящей из соединенных параллельно двух сопротивлений Rс (составляет 120 Ом / 2 = 60 Ом), Rсм2. Величина тока в такой цепи составляет 5 В / (Rсм1 + Rсм2 + 60 Ом). И нам требуется, чтобы перепад напряжения между линиями А и В составлял 200 мВ: 5 В / (Rсм1 + Rсм2 + 60 Ом) * 60 Ом = 200 мВ. Решая это уравнение относительно Rсм1 + Rсм2 получаем, что суммарное сопротивление резисторов смещения должно составлять 1440 Ом или менее.

Второй случай несколько сложнее, поскольку сеть представляет собой параллельное соединение двух сопротивлений Rс и 127 сопротивлений Rвх. Как известно, обратное значение сопротивления такой цепи равно: 2/(120 Ом) + 127/(12 кОм). Вычисления дают значения сопротивления такой цепи порядка 37 Ом. Величина тока определяется выражением 5 В / (Rсм1 + Rсм2 + 37 Ом), а перепад напряжения между линиями А и В составляет: 200 мВ = 5 В / (Rсм1 + Rсм2 + 37 Ом). В итоге получаем, что суммарное значение Rсм1 + Rсм2 должно составлять порядка 890 Ом или менее.

Компания Bronkhorst® рекомендует использовать следующие номиналы резисторов смещения и согласования в зависимости от напряжения питания:

Напряжение
питания

Резисторы согласования Rc

Резистор смещения Rсм1

Резистор смещения Rсм2

+5В

121 Ом

392 Ом

392 Ом

+10В

121 Ом

1210 Ом

392 Ом

+15В

121 Ом

2210 Ом

392 Ом

+24В

121 Ом

3480 Ом

392 Ом

 

Для работы в сетях с питающим напряжением от +15 до +24 В компания Bronkhorst выпускает согласующие терминаторы. Begin-терминатор состоит из последовательно включенных светодиода, и трёх резисторов: Rсм1, Rc (между линиями А и В), Rсм2. Begin-терминатор устанавливается в начале сети. End-терминатор состоит из одного резистора Rc и устанавливается в конце сети. Схема подключения приведена на схеме ниже.

Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса. Способы кодирования и передачи данных, типы соединителей и кабелей определяются используемым протоколом передачи (FLOWBUS, Modbus, Profibus DP и т.д.).

Как данные передаются по радио? / Хабр

Привет, Хабр.

В одном из комментариев к предыдущим статьям был задан вопрос, можно ли по виду сигнала определить вид его модуляции. Идея рассмотреть основные виды модуляции показалась довольно-таки интересной.

Попробуем разобраться, без формул и максимально просто, как можно передать данные из точки «А» в точку «В».

OOK (On-Off Keying)

Самый простой вид цифрового кодирования. Просто включаем-выключаем передатчик в соответствии с двоичным сигналом:

На спектре такой сигнал выглядит примерно так, их довольно много на частоте ~433 МГц:

Схема передатчика очень проста, поэтому активно используется в беспроводных пультах, радиокнопках и прочих устройствах ценой 1-2$. Никакого шифрования здесь обычно нет, частота и битовая последовательность жестко «зашиты», передать и принять сигнал может любой желающий, так что ставить такой пульт на дверь гаража, где стоит Lamborgini, я бы не стал, но для ночника у кровати вполне сойдет (такая лампа, купленная в ближайшем MediaMarkt, работает у меня 3 года, ложных срабатываний не было ни разу, принцип «неуловимого Джо» в действии).

Интересно отметить, что исторически это наверное один из самых первых способов радиопередачи. Если включать-выключать передатчик с помощью ключа и принимать сигнал на слух или на бумажную ленту, мы получим старую добрую азбуку Морзе.

Амплитудная модуляция (АМ)

АМ мы наверное сможем видеть еще долго — модуляция используется как в вещательных станциях, так и в передатчиках авиадиапазона 118-137 МГц. Отличительная особенность АМ — спектр симметричен относительно центральной частоты. «На глаз» даже можно примерно понять, что передается, речь или музыка. Скриншот из онлайн приемника Websdr Twente:

Исторически АМ был одним из первых способов приема и передачи речи — всем известная «школьная» схема детекторного приемника отличалась крайней простотой, и даже не требовала батареек для приема — для работы высокоомных наушников было достаточно энергии радиоволн. Любопытно, что такие приемники выпускались в СССР серийно аж до 60х годов:

Детекторный приемник «Комсомолец» (с) Википедия

Видимо, с доступностью как приемников, так и источников питания в глубинке были определенные проблемы, так что детекторный приемник долго оставался актуален.

Однополосная модуляция (USB, LSB, SSB)

Однополосная модуляция является частным случаем амплитудной. Как было сказано выше, спектр АМ сигнала симметричен относительно центра. Но можно передавать лишь «одну половину» сигнала, что обеспечивает б

о

льшую дальность при той же мощности передатчика:


Однополосная модуляция (с) Википедия

Как видно из картинки, можно настроиться на верхнюю или нижнюю боковую полосу, такой режим в приемнике или передатчике соответственно обозначается USB или LSB.

В режиме однополосной модуляции работают служебные станции, передаются метеосводки на коротких волнах, также он используется радиолюбителями. Но не менее важен он еще и тем, что в режиме USB или LSB спектр сигнала фактически переносится с радиочастоты на звуковую без искажений — что позволяет принимать различные виды цифровых сигналов, рассмотренных ниже. Это важно иметь в виду при выборе радиоприемника — цифровые виды связи (FSK, PSK и пр) могут приниматься и декодироваться лишь в режиме однополосной модуляции, простой бытовой приемник с поддержкой «обычной» AM принять такие сигналы не сможет.

Частотная модуляция (FM)

В частотной модуляции работает всем известное FM-вещание. Интересно отметить, что в передатчике FM-станции кодируется не только звук — передается сложный сигнал, включающий моно и стерео каналы, пилот-тон, RDS и пр. Чтобы не путать с «обычной» FM, у инженеров такая модуляция обычно называется WFM (Wide FM). В программе HDSDR несложно увидеть спектр радиостанции после декодирования:

На сигнале (справа снизу) несложно видеть пилот-тон на частоте 19 КГц, RDS, моно и стерео-каналы FM-вещания. В отличие от WFM, радионяни, рации и прочие аналогичные устройства используют «узкую» FM (NFM, Narrow FM) модуляцию, где передается только звук.

Частотная модуляция активно используется и для цифровых сигналов, в этом случае для передачи бинарного кода может использоваться переключение двух частот. В качестве примера можно привести сигнал немецкой станции Pinneberg, наличие двух частот хорошо видно на спектре:

Pinneberg передает метеосводки судам на длинных, средних и коротких волнах. Частот в принципе, может быть и больше 2х. Пример такого сигнала — радиолюбительский FT8:

С помощью FT8 радиолюбители могут обмениваться короткими сообщениями на расстоянии в несколько тысяч километров при мощности всего лишь несколько ватт.

Интересно, что модуляция может быть и комбинированной — например в авиации используется система ACARS, передающая текстовые сообщения. Цифровой FM сигнал передается через АМ передатчик. Зачем так сложно? Вероятно, используется уже готовый передатчик, ко входу которого просто подключили цифровую схему, формирующую FM-сигнал. Legacy в чистом виде, но вероятно, это дешевле, чем менять миллионы передатчиков в аэропортах и самолетах во всем мире.

Фазовая модуляция (PSK)

Кроме частоты, мы можем менять и фазу сигнала, что дает нам фазовую модуляцию. Такие сигналы могут уверенно приниматься на больших расстояниях, и используются в частности, в спутниковой связи. Из радиолюбительских протоколов можно отметить

PSK31

, который одно время был весьма популярен.

С помощью PSK31 можно обмениваться информацией в виде «текстового чата», подключив трансивер к компьютеру. Фаз может быть больше 2х, например 4, 18 или 16, все зависит от скорости и канала связи.

Можно менять и фазу и амплитуду одновременно, что дает нам еще большую скорость, но требует более сложного кодирования и декодирования. В качестве примера такого сигнала можно привести QAM. Такой сигнал наглядно проще всего изобразить на фазовой плоскости:

Image (с) QAM Wikipedia

Модуляция QAM используется при передаче данных в стандарте LTE и в цифровом телевидении DVB-T.

Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)

Одним из современных методов модуляции является

OFDM

. Его суть состоит в том, что отдельные биты сигнала можно передавать параллельно, представляя сигнал в виде независимо работающих частотных каналов (subcarriers), каждый из которых передает свой отдельный бит. Есть определенные математические правила, гарантирующие что каналы не будут пересекаться и могут быть декодированы.

В качестве примера можно привести DRM, сигналы такого формата можно увидеть на вещательных диапазонах, разница между АМ и DRM хорошо видна на спектре:

Это цифровой сигнал шириной 10 КГц, в котором параллельно передается 206 несущих с интервалом 47 Гц. Стандарт DRM (Digital Radio Mondiale) используется для передачи цифрового радио на средних и коротких волнах, просьба не путать с другим стандартом Digital Rights Management.

OFDM используется и в WiFi (802.11a), структура сигнала там сложнее, желающие могут изучить PDF самостоятельно.

Code-division multiple access (CDMA)

Другой способ широкополосной передачи — разделение данных. Данные для нескольких получателей могут быть комбинированы в один сигнал с помощью специальной функции (например

Walsh code

), которая гарантирует как прямое, так и обратное преобразование. Одним из ключевых факторов и в OFDM и в CDMA является так называемая «ортогональность», получаемые сигналы не должны «смешиваться», чтобы из результирующего сигнала можно было извлечь исходные данные.

Кодирование CDMA используется в мобильных сетях 3G. Хороший пример разбора CDMA с помощью ручки и бумаги можно найти здесь, интересующимся рекомендую посмотреть.

Заключение

Все что приведено выше, это разумеется, очень краткое объяснение «на пальцах», в реальности, описание только одного декодера может занять в несколько раз больше текста чем вся статья целиком, да и вряд ли многим здесь это нужно — Хабр это все же не научный журнал. Впрочем, общее впечатление у читателей надеюсь все же осталось. При наличии интереса у аудитории (что будет определяться по оценкам текста:) какой-либо из сигналов можно будет разобрать более подробно.

В завершение интересно отметить, что различные схемы кодирования — это не просто какая-то математическая абстракция — все это активно используется, в том числе и в военных целях (например протокол STANAG модемов NATO). Этот скриншот сделан во время написания текста с помощью онлайн-приемника Websdr:

Как можно видеть, несмотря на наличие интернета практически в любой обитаемой точке планеты, возможность передать данные напрямую, анонимно и без посредников, весьма актуальна — каждая линия на графике это работающий прямо сейчас канал связи (и да, внимательные читатели могут заметить здесь даже сигналы азбуки морзе, несмотря на 2020 год).

Среды передачи данных | Hyperline

Любовь Горшкова, Григорий Ефимов

При построении сети необходимо, прежде всего, определить, при помощи какого носителя следует передавать связные сигналы, которые принято называть слаботочными.

Под средой передачи данных понимают физическую субстанцию, по которой происходит передача электрических сигналов, использующихся для переноса той или иной информации, представленной в цифровой форме.

Среда передачи данных может быть естественной и искусственной. Естественная среда — это существующая в природе среда; чаще всего естественной средой для передачи сигналов является атмосфера Земли, но возможно также использование других сред — безвоздушного пространства, воды, грунта, корабельного корпуса и т.д. Соответственно под искусственными понимают среды, которые были специально изготовлены для использования в качестве среды передачи данных. Представителями искусственной среды являются, например, электрические и оптоволоконные (оптические) кабели.

Будем рассматривать среды передачи данных согласно их распространенности, поэтому начнем со сред передачи данных, которые мы решили называть искусственными.

Искусственные среды. Классификация и применение

Типичными и наиболее распространенными представителями искусственной среды передачи данных являются кабели. При создании сети передачи данных выбор осуществляется из следующих основных видов кабелей: волоконно-оптический (fiber), коаксиал (coaxial) и витая пара (twisted pair). При этом и коаксиал (коаксиальный кабель), и витая пара для передачи сигналов используют металлический проводник, а волоконно-оптический кабель — световод, сделанный из стекла или пластмассы.

Справедливости ради следует отметить, что помимо оптических волокон, для передачи слаботочных сигналов в электронике применяют углеродные волокна (carbon fibers). Такая «экзотическая» среда применяется, в частности, для соединения усилителей мощности с акустическими колонками класса high-end (считается, что электрический сигнал, передаваемый по такому «акустическому» кабелю, испытывает меньшее рассеяние, чем в металлическом кабеле). В такой аппаратуре применяют также кабели из серебра, что обеспечивает получение так называемого «серебряного» звучания.

Но не будем отвлекаться. Прежде чем в 1992 году были одобрены стандарты на сеть Ethernet в части установки неэкранированной витой пары, в большинстве локальных сетей использовался коаксиальный кабель. Но в последующих инсталляциях, в основном, использовали более гибкую и менее дорогостоящую среду — неэкранированную витую пару. Кроме того, все большее распространение получает волоконно-оптический кабель за счет своих лучших характеристик по сравнению с электрическими кабелями. Однако волоконно-оптический кабель обладает существенным недостатком — высокой стоимостью, поэтому он чаще всего используется в магистральной сети, а до рабочих мест протягивается пока еще относительно редко. (Кстати, волоконно-оптические кабели также широко используются для соединения проигрывателей с усилителями в аудиоаппаратуре класса high-end.)

При выборе кабеля, особенно электрического, возникает противоречие между достижением высокой скорости передачи и покрытием большого расстояния. Дело в том, что можно увеличить скорость передачи данных, но это уменьшает расстояние, на которое данные могут перемещаться без восстановления (регенерации). В таких ситуациях могут помогать устройства, осуществляющие регенерацию сигналов, в частности, повторители и усилители. Однако при этом некоторые ограничения накладывают физические свойства кабеля. Так, электрические кабели обладают характеристикой, считающейся косвенной, — импендансом (чем выше импенданс — тем выше сопротивление), которая может стать источником осложнений при попытке соединить два кабеля с различным импендансом.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель(coaxial), или коаксиал имеет длинную историю. Если в вашем доме есть кабельное телевидение, то вы имеете коаксиальный кабель. Кабельное телевидение использует те же самые принципы, что и широкополосная передача, применяемая в сетях передачи данных. Широкополосная сеть и кабельное телевидение используют важное достоинство коаксиального кабеля — его способность передавать в один и тот же момент множество сигналов. Каждый такой сигнал называется каналом. Все каналы организуются на разных частотах, поэтому они не мешают друг другу.

Коаксиальный кабель обладает широкой полосой пропускания; это означает, что в ней можно организовать передачу трафика на высоких скоростях. Он также устойчив к электромагнитным помехам (по сравнению с витой парой) и способен передавать сигналы на большое расстояние. Кроме того, с технологией передачи сигналов по коаксиальному кабелю хорошо освоились многие поставщики и инсталляторы как кабельных систем, так и различных сетей передачи данных.

Коаксиальный кабель состоит из четырех частей (см. рис. 1). Внутри кабеля размещена центральная жила (проводник, сигнальный провод, линия, носитель сигнала, внутренний проводник), окруженная изоляционным материалом (диэлектриком). Указанный слой изоляции охвачен тонким металлическим экраном. Ось металлического экрана совпадает с осью внутреннего проводника — отсюда и следует название «коаксиал». И, наконец, внешней частью кабеля является пластиковая оболочка.

Центральная жила может состоять из одного сплошного проводника (одножильный) или нескольких, являющихся одним проводником (многожильный). Она обычно выполнена из меди, медного сплава с оловом или серебром; алюминия или стали с медным покрытием. Диэлектрик — полиэтилен или тефлон с воздушной прослойкой или без нее. Экран может быть выполнен в виде фольги или оплетки. Внешняя оболочка изготавливается из поливинилхлорида или полиэтилена (noplenun), тефлона или кинара (plenun).

Внешний экран может быть выполнен из фольги, оплетки или из их комбинаций. Возможна также многослойная (например, четырехслойная) защита.

Существует несколько размеров коаксиального кабеля. Различают толстый (диаметром 0.5 дюйма) и тонкий (диаметром 0.25 дюйма) коаксиальные кабели. Толстый коаксиальный кабель более крепкий, стойкий к повреждению и может передавать данные на более длинные расстояния, но недостатком такого кабеля является сложность его подсоединения.

Заметим также, что существуют такие разновидности коаксиального кабеля, как твинаксиал, тринаксиал, quad-кабель и т.д.

Витая пара

Витая пара (TP — twisted pair) — кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание осуществляется для уменьшения внешних наводок (наводок от внешних источников) и перекрестных наводок (наводок от одного проводника другому проводнику из одной и той же пары). Часто кабель на витой паре (точнее, на нескольких, как правило, 4 витых парах) называют просто «витая пара», хотя, конечно, это -профессиональный жаргон. Заметим попутно, что витая пара была изобретена Александром Беллом в 1981 году.

В последние несколько лет производители витой пары научились передавать данные по своим кабелям с высокими скоростями и на большие расстояния. Некоторые из первых локальных сетей на персональных компьютерах, например, Omninet или 10Net, использовали витую пару, но могли передавать данные только со скоростью 1 Мбит/с. В 1984 году, когда была представлена сеть Token Ring, она обладала способностью пересылать данные со скоростью 4 Мбит/с по экранированной витой паре. А в 1987 году отдельные производители заявили, что сеть Ethernet может пересылать данные по неэкранированной витой паре, но компьютеры должны быть размещены на расстоянии, равном приблизительно 300 футов, а не 2000 футов, как было разрешено для соединения с помощью толстого коаксиального кабеля. Современные достижения сделали возможной передачу данных по кабелю на витой паре со скоростью 1 Гбит/с (по 250 Мбит/с в каждой из 4 пар).

По сравнению с волоконно-оптическими и коаксиальными кабелями, использование витой пары обладает рядом существенных преимуществ. Такой кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать. Он также недорог. И вследствие этого, витая пара является идеальным средством передачи данных для офисов или рабочих групп, где нет электромагнитных помех.

Однако, витая пара обладает следующими недостатками: сильное воздействие внешних электромагнитных наводок, возможность утечки информации и сильное затухание сигналов. Кроме того, проводники витой пары подвержены поверхностному эффекту — при высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала.

Несмотря на то, что существует несколько типов витой пары, экранированная (STP — shielded twisted pair) и неэкранированная (UTP — unshielded twisted pair) являются самыми важными (см. рис. 2). При этом кабель UTP не содержит никаких экранов, а кабель STP может иметь экран вокруг каждой витой пары и, в дополнение к этому, еще один экран, охватывающий все витые пары (кабель S-STP). Применение экрана позволяет повысить помехоустойчивость.

Материалы, используемые при изготовлении витой пары, аналогичны материалам, используемым при изготовлении коаксиального кабеля.

Стандарты TIA/EIA-568, 568А определяют категории для витой пары. Существуют 7 таких категорий. Самая младшая (Категория 1) соответствует аналоговому телефонному каналу, а старшая (Категория 1) характеризуется максимальной частотой сигнала в 600 МГц, при этом Категории 1…3 выполняются на UTP, а 4…7 — UTP и STP.

Многие специалисты высказывают сомнения по поводу целесообразности введения 7 категории, так как стоимость кабеля, соответствующего данной категории, приравнивается к стоимости волоконно-оптических кабелей, в то время как ведутся работы по созданию более дешевых волоконно-оптических кабелей.

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) был разрекламирован как решение всех проблем, порождаемых медным кабелем. Такой кабель имеет огромную ширину полосы пропускания и может пересылать голосовые сигналы, видеосигналы и сигналы данных на очень большие расстояния. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель для передачи данных использует световые импульсы, а не электричество, он оказывается невосприимчивым к электромагнитным помехам. Отличительной особенностью волоконно-оптического кабеля является также то, что он обеспечивает более высокую безопасность информации, чем медный кабель. Это связано с тем, что нарушитель не может подслушивать сигналы, а должен физически подключиться к линии связи. Для того чтобы добраться до информации, передаваемой по такому кабелю, должно быть подсоединено соответствующее устройство, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению интенсивности светового излучения. К недостаткам волоконно-оптического кабеля следует отнести высокую стоимость и меньшее число возможных перекоммутаций по сравнению с электрическими кабелями, так как во время перекоммутаций появляются микротрещины в месте коммутации, что ведет к ухудшению качества оптоволокна.

По своей структуре волоконно-оптический кабель подобен коаксиальному кабелю (см. рис. 1). Однако вместо центральной жилы в его центре располагается стержень, или сердцевина, которая окружена не диэлектриком, а оптической оболочкой, которая, в свою очередь, окружена буферным слоем (слоем лака), элементов усиления и внешнего покрытия. Стержень и оболочка изготавливается как одно целое. Диаметр стержня составляет от 2 до нескольких сотен микрометров. Толщина оболочки — от сотен микрометров до единиц миллиметров. Буферный слой может быть свободным (жесткая пластиковая трубка) или плотноприлегающим. Свободный защищает от механических повреждений и температуры, прилегающий — только от механических повреждений. Элементы усиления выполняются из стали, кевлара и т.д., однако, могут иметь отрицательный эффект, например, элементы из стали могут притягивать разряды молний. Волоконно-оптический кабель с элементами усиления называется кабелем с усиленной конфигураций. В кабеле облегченной конфигурации пространство между внешней оболочкой и буферным слоем заполнено жидким гелием. Внешнее покрытие изготавливается аналогично покрытию электрических кабелей.

Волоконно-оптический кабель бывает одномодовым и многомодовым. Одномодовый кабель имеет меньший диаметр световода (5-10 мкм) и допускает только прямолинейное распространение светового излучения (по центральной моде). В стержне многомодового кабеля свет может распространяться не только прямолинейно (по нескольким модам). Чем больше мод, тем уже пропускная способность кабеля. Так, на 100 м максимальная частота сигнала на длине волны 850 нм для многомодового составляет 1600 МГц, для одномодового — 888 ГГц. Стержень и оболочка многомодового кабеля могут быть изготовлены из стекла или пластика, в то время как у одномодового — только из стекла. Для одномодового кабеля источником света является лазер, для многомодового — светодиод.

Для многомодового кабеля характерны следующие помехи: модальная дисперсия и хроматическая дисперсия. Модальная дисперсия заключается в том, что на большом расстоянии начинает сказываться многомодовость кабеля — световой импульс, идущий по самой длинной моде (неаксиальный луч) начинает «отставать» от импульса, идущего по центральной моде (аксиальный луч). В результате этого промежуток между импульсами должен быть больше, чем разница между аксиальным и неаксиальным лучами. Хроматическую дисперсию по другому можно назвать «эффектом радуги» — когда световой сигнал разделяется на световые компоненты., а так как волны света различной длины пропускаются световодом по-разному, то на больших расстояниях хроматическая дисперсия может привести к потере передаваемых данных — световые компоненты одного сигнала будут накладываться на световые компоненты другого.

Многомодовый волоконно-оптический кабель может быть со ступенчатым или плавным отражением сигнала. Кабель с плавным отражением сигнала имеет многослойную оболочку с разными коэффициентами отражения у каждого слоя, и лучшие характеристики по сравнению с кабелем со ступенчатым отражением сигнала.

Одномодовый кабель обладает наилучшими характеристиками, но и является самым дорогим. Многомодовый кабель из пластика является самым дешевым, но обладает самыми худшими характеристиками.

Радиоволновод (немного экзотики)

К искусственным средам передачи можно отнести радиоволноводы. Радиоволновод представляет собой полую металлическую трубку, внутри которой распространяется радиосигнал. Нужно отметить, что диаметр трубки должен соответствовать длине волны передаваемого сигнала. Обычно применяются короткие волноводы для передачи сигнала на передающую антенну. Однако есть сведения, что радиоволноводы применялись в военной отрасли для передачи сигналов на большие расстояния, причем коэффициент затухания сигнала был ниже, чем при использовании электрических кабелей. Но по мере развития технологий изготовления кабелей (в частности, волоконно-оптических) радиоволноводы перестали использоваться для передачи сигналов на большие расстояния.

Естественные среды

Рассматривая естественные среды передачи данных, сделаем следующие допущения: 1) так как наиболее используемой естественной средой является атмосфера (в основном, нижний слой — тропосфера), а различные сигналы распространяются в атмосфере по разному, то при рассмотрении данной среды различные виды сигналов будем рассматривать отдельно; 2) поскольку при спутниковой связи безвоздушная среда не накладывает каких-либо ограничений на проходящий через нее сигнал, а основные трудности сигнал спутниковой связи испытывает при прохождении атмосферы, — отдельно рассматривать безвоздушную среду не будем.

Атмосфера

Наибольшее распространение в качестве носителей данных в атмосфере получили электромагнитные волны. Здесь следует заметить, что от длины волны зависит характер распространения электромагнитных волн в атмосфере. Спектр электромагнитного излучения делится на радиоизлучение, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение. В настоящее время в связи с техническими трудностями ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение не используются. Используемые радиоволны, в свою очередь, зависят от длины волны. Они делятся на (приведем отечественную классификацию): сверхдлинные (декакилометровые), длинные (километровые), средние (гектаметровые), короткие (декаметровые), метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые, субмиллиметровые. Последние пять диапазонов принято также называть ультракороткими волнами. Кроме того, в последние три диапазона входит СВЧ-излучение (а по некоторым источникам — и часть дециметрового диапазона 0.3…0.1 м).

Радиоволны

Волны, имеющую длину больше, чем у ультракоротковолновых, не представляют большого интереса для сети передачи данных из-за низкой потенциальной скорости передачи данных. Поэтому рассматривать их не будем.

В сетях передачи данных нашли применения радиоволны УКВ диапазона, которые распространяются прямолинейно и не отражаются ионосферой (как КВ) и не огибая встречающиеся препятствия (как ДВ или СВ). Поэтому связь в сетях передачи данных, построенных на УКВ радиосредствах, ограничена по расстоянию (до 40 км). Для преодоления этого ограничения обычно используют ретрансляторы.

Разработчику радиосети приходится, в первую очередь, заниматься юридическими проблемами. Это объясняется тем, что любая передающая радиостанция, превышающая ограничение на выходную мощность, подлежит лицензированию. Национальными комитетами по лицензированию (или государственными органами, занимающимися лицензированием), как правило, выделяются частоты, не подлежащие лицензированию (в США комитетом FCC определены три таких диапазона: 902…928 МГц, 2.4…2.5 ГГц и 5.8…5.,9 ГГц, в Европейском сообществе ETSI определен диапазон, утвержденный директивой ЕС 1. 88…1.90 ГГц). Однако в этом случае на передающее устройство накладывается ограничение по мощности (для США — 1 Вт).

Сети передачи данных бывают узкополосными (как правило, одночастотные) и широкополосными (широкополосные, как правило, организуются на нелицензируемых частотах). Широкополосные сети могут использовать либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов и модуляцией несущей прямой последовательностью (DS-CDMA, DFM), либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов за счет скачкообразного изменения частоты (FH-CDMA, FHM).

Стоит добавить, что при использовании радиоволн с миллиметровыми длинами волны и менее, придется столкнуться с тем, что качество радиосвязи будет зависеть от состояния атмосферы (туман, дым и т.д.).

Разновидностью радиосвязи можно считать спутниковую связь, отличием от наземной радиосвязи будет являться только то, что вместо наземного ретранслятора используется спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. При использовании спутника-ретранслятора снимается ограничение по расстоянию, но возникают задержки между приемом и передачей сигнала — задержки распространения, которые могут составить 0.5…5 с.

Инфракрасное излучение и видимый свет

Источником инфракрасного излучения могут служить лазер или фотодиод. В отличие от радиоизлучения, инфракрасное излучение не может проникать сквозь стены, и сильный источник света будет являться для них помехой. Кроме того, при организации связи вне помещения на качество канала будет влиять состояние атмосферы. Инфракрасные сети передачи данных могут использовать прямое или рассеянное инфракрасное излучение. Сети, использующие прямое излучение, могут быть организованы по схеме «точка-точка» или через отражатель, закрепляющийся, как правило, на потолке. Организация сетей, использующих прямое излучение, требует очень точного наведения, особенно если в качестве источников наведения используются лазеры. Используемые частоты излучения 100…1000 ГГц, пропускная способность от 100 Кбит/с до 16 Мбит/с. Сети, использующие рассеянное излучение, не предъявляют требования к точной настройке, более того, позволяют абоненту перемещаться, но обладают меньшей пропускной способностью — не более 1 Мбит/с.

Использование в сетях передачи данных источника видимого света более проблематично, так как использующийся источник видимого света ( лазер) может нанести травму человеку (ожог глаз). Поэтому при организации сетей, использующих видимый свет, следует также решать проблемы исключения случайной травмы пользователя сети, обслуживающего персонала или случайных людей.

Основные понятия

Среда передачи данных — физическая среда, по которой происходит передача сигналов, использующихся для представления информации

Радиоволны — электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны больше 100 мкм).

Коаксиальный (coaxial) кабель (от co — совместно и axis — ось) представляет собой два соосных гибких металлических проводника, разделенных диэлектриком.

Витая пара — (twisted pair, TP) — кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Существуют: экранированная (shielded twisted pair, STP) и неэкранированная (unshielded twisted pair, UTP) витые пары.

Двужильный или твинаксиальный (twinaxial) кабель — коаксиальный кабель с двумя проводящими жилами, каждая из которых помещена в свой собственный слой диэлектрика.

Триаксиальный (triaxial) кабель отличается от коаксиального тем, что содержит дополнительный медный экранирующий слой, который располагается между обычным экранирующим слоем и внешним покрытием.

Квадраксильный (quadrax) кабель — кабель, содержащий две жилы подобно твиаксиальному и окруженный подобно триаксиальному дополнительным экранирующим проводящим слоем.

Кабели с четырехслойной защитой (quadshield) — кабели такого типа содержат четыре чередующихся защитных слоя из фольги и металлической оплетки.

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) предназначен для организации физической сред передачи световых сигналов.

Мода (mode) — возможный путь распространения световых лучей по оптоволокну.

Одномодовый (single-mode) кабель- волоконно-оптический кабель, имеющий диаметр сечения стержня менее 10 мкм, в результате чего световые лучи внутри него могут распространяться только по одному маршруту.

Многомодовый (multimode) кабель — волоконно-оптический кабель, внутри стержня которого световые лучи могут распространяться по нескольким маршрутам.

Кабель со ступенчатым изменением коэффициента преломления (single-step fiber) — многомодовый волоконно-оптический кабель со скачкообразным коэффициентом преломления между сердечниками и оболочкой.

Кабель с плавным изменением коэффициента (graded-index fiber) — многомодовый волоконно-оптический кабель с плавным изменением коэффициента преломления между сердечниками и оболочкой.

Организации, занимающиеся стандартизацией сред передачи данных

Компания IBM — спецификации ICS (IBM cable system)

Национальный электротехнический кодекс (National Electric Code, NEC). Документы NEC публикуются национальным противопожарным комитетом. В них описываются стандарты надежности общецелевых кабелей. Стандарты второго класса (CL2x) описывают общецелевые кабели, а коммуникационные стандарты (CMx) кабели, предназначенные для передачи информации. Наиболее строгими из стандартов являются CL2P, CM2P (Plenum), менее строгие стандарты CL2R, CM2R.

Underwriters laboratories (UL)

Специалисты организации UL выполняют тестирование, предназначенное для проверки условий, при которых кабели и устройства могут работать с надежностью, соответствующей их спецификации. Продукция успешно прошедшая эти тесты помещается в списки UL. Для классификации кабелей различного типа UL используют систему отметок, которая содержит пять уровней.

Объединенный комитет Ассоциация электронной промышленности/Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA/EIA) разботал классификационные системы для витой пары: TIA/EIA-568/568А.

Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия (ISO/IEC) разработали стандарт ISO/IEC 11801, определяющий спецификации на кабели и соединители.

Институт инженеров по радиотехнике и электронике (IEEE) разработал стандарт 802.11 на беспроводные сети

Статья опубликована с разрешения журнала «Сетевой», №05 2000

 

коммуникационных сетей: как передается информация?

Теории проектирования механизмов основаны на принципе откровения, который демонстрирует возможность построения процесса, в котором каждому человеку предлагается четко сформулировать свои предпочтения лицу, принимающему решения в данной ситуации. Затем лицо, принимающее решение, может собрать эту информацию и в конечном итоге принять решение. Но, как отмечает Томала, «хотя этот принцип теоретически привлекателен, он предполагает, что у каждого участника есть возможность напрямую общаться с лицом, принимающим решения.На практике, например, в компании, не все сотрудники могут напрямую общаться с генеральным директором в беседе лицом к лицу в его или ее офисе. Прямая и безопасная связь очень редка; даже электронное письмо не является прямым взаимодействием — информация сначала проходит через сервер!» Таким образом, лицу, принимающему решение, трудно быть уверенным в достоверности информации.

Функции социального выбора

Томала объясняет, что, хотя окончательный выбор лица, принимающего решения, зависит от информации, полученной от отдельных лиц, эта информация обычно различается в зависимости от того, как люди консультируются.Согласно теории общественного выбора, эти правила (или функции общественного выбора) действуют как стимул, когда в интересах агентов раскрыть свои истинные предпочтения. Таким образом, если несколько коллег решат купить кофемашину для своего открытого пространства, просьба к каждому человеку платить за каждый раз, когда он использует машину, является лучшим стимулом, чем разделение цены машины между людьми, которые заявили, что хотят используй это. В последнем случае всем лучше сказать, что кофе варить не собираются! Если лицо, принимающее решения, должно принимать решения на основе собранной информации, то он или она, таким образом, будет стремиться использовать функции социального выбора, которые дают агентам стимул раскрывать свои истинные предпочтения.

Определение правил игры

Каковы необходимые условия для того, чтобы коммуникационная сеть могла реализовать такие стимулирующие функции? Основываясь на теории информационных систем, Томала и Реноу разработали визуальное представление коммуникационной сети, в которой каждый агент является узлом со ссылками на других агентов. Если между двумя узлами есть путь ссылок (или «ребер»), то говорят, что сеть соединена. 1-связная сеть имеет хотя бы один путь связей между заданной парой агентов, 2-связная сеть имеет два таких пути и так далее.Томала и Реноу рассматривают направленные сети, в которых каналы связи проходят в определенном направлении. Сеть называется сильно связанной, если можно перейти от одного узла к другому, следуя направлению связей (информация циркулирует в нескольких направлениях, поднимаясь к лицу, принимающему решения, или просачиваясь к другим агентам). Сеть называется слабосвязной, если можно перемещаться между любыми двумя узлами, не обращая внимания на направление связей. Исследователи показывают, что для любой ситуации и независимо от среды экономически эффективная коммуникационная сеть, то есть такая, которая может быть использована для реализации функций социального выбора, создающих соответствующие стимулы, должна удовлетворять двум условиям (показаны на диаграмме):

• Сильно односвязный .Сеть настроена так, что существует путь ссылок от каждого узла к лицу, принимающему решение. Каждый человек прямо или косвенно связан с лицом, принимающим решения.

• Слабо двусвязный . Сеть построена таким образом, что каждый агент либо напрямую связан с лицом, принимающим решения, либо косвенно связан по крайней мере двумя различными путями. Не бывает случаев, когда изолированный человек взаимодействует только с одним другим человеком (кроме лица, принимающего решения), и нет случаев, когда один человек стоит между целой группой и остальной частью сети. Таким образом, иерархическая пирамида не является оптимальной коммуникационной сетью. Начальник агента (n+1) контролирует всю информацию, и если его или ее интересы или предпочтения отличаются от интересов или предпочтений агента, n+1 будет склонен искажать информацию, передаваемую своему начальнику (n+2), хотя интересы агента и n+1 могут совпадать. В противоположность этому, в слабо 2-связной сети агенты располагают двумя средствами для передачи информации. Они могут либо передать часть информации своему n+1, а остальную часть лицу, принимающему решение, по другому каналу, либо передать ту же информацию по двум разным каналам.Затем лицо, принимающее решение, может использовать оба пути и сравнивать разные версии. Томала резюмирует это следующим образом: «Если сеть слабо двусвязна, всегда есть способ разобраться».

Информация, передаваемая в электронном виде — Secure Purdue

Способ передачи информации зависит от категории данных, содержащихся в электронном файле. Пользователям данных рекомендуется всегда использовать самые безопасные средства для электронной передачи данных Purdue.Ожидается, что со временем ведомства перейдут на варианты зашифрованной передачи и будут поощрять своих поставщиков и обменные агентства двигаться в том же направлении.

Информация должна передаваться способом, применимым к данным самого высокого уровня классификации, содержащимся в файле или документе. Например, если файл содержит как общедоступную, так и ограниченную информацию, то файл следует передавать в соответствии с классификацией Restricted. Пользователям данных Purdue настоятельно рекомендуется обращаться к распорядителям данных для получения рекомендаций в случаях, когда возникают вопросы по обработке или проблемам безопасности.

Электронные коммуникации или передача цифровых данных

В эту категорию входят почти все электронные средства связи. Он включает в себя передачу данных по каналу связи «точка-точка» или «точка-многоточка» и механизмы связи, такие как электронная почта, обмен мгновенными сообщениями, VoIP, FTP, подключения к административным приложениям, а также беспроводные или сотовые технологии.

Тип : Общедоступный
Требования : Нет особых требований

Тип : Конфиденциальный
Требования : Рекомендуется шифрование

Тип : Ограничено
Требования : Требуется шифрование

University Данные с ограниченным доступом никогда не должны передаваться по открытым общедоступным сетям без надежного шифрования.Примеры открытых общедоступных сетей включают, помимо прочего, Интернет, беспроводные технологии, сотовые технологии, такие как GSM и CDMA, общую службу пакетной радиосвязи (GPRS) и спутниковую связь. Он всегда должен передаваться с использованием надежного механизма шифрования, такого как шифрование, одобренное NIST. Университет в настоящее время не имеет корпоративного решения для шифрования. Использование защищенной службы Filelocker Университета (https://filelocker.purdue.edu/) рекомендуется для передачи данных с ограниченным доступом, когда это уместно для передачи этих данных. См. руководство по голосовой почте, хранящейся в электронном виде.

Другие услуги безопасной передачи, которые могут быть уместны в некоторых обстоятельствах , включают передачу с использованием решения Purdue VPN (https://www.itap.purdue.edu/connections/vpn/), безопасный FTP и Интернет (https).

Передача данных – обзор

СВЯЗЬ

Коммуникационные возможности (скорость передачи данных) микроспутника тесно связаны с количеством Коммуникационные возможности (скорость передачи данных) микроспутника тесно связаны с количеством энергии, доступной для коммуникационная электроника, а также расстояние, на котором будет осуществляться связь.Это, очевидно, очень специфично для миссии. Кроме того, ограничение физического размера бортовых антенн также является важным вопросом. В большинстве случаев пределом является обратная связь от микроспутника к Земле. В очень грубом смысле околоземные микроспутниковые системы могут поддерживать скорость свыше 100 килобит в секунду (кбит/с), в то время как миссии в дальний космос могут иметь ограничения порядка 10 кбит/с.

Увеличить эти показатели и/или снизить бортовое энергопотребление до уровней, соответствующих микроспутниковым системам, можно двумя способами.Во-первых, микроспутники могут использовать инвестиции растущей коммерческой маломощной высокопроизводительной электронной промышленности. Многие из этих технологий коммерчески доступны или разрабатываются для мобильных приложений, таких как сотовые телефоны, персональные системы связи и беспроводные сети. В этих приложениях очень важно экономить электроэнергию, чтобы увеличить срок службы батареи и, таким образом, увеличить время работы в эфире. Это достигается за счет достижений в области устройств, а также инновационных архитектур и алгоритмов.

Усовершенствования в области устройств включают работу с низким напряжением, уменьшение размеров элементов и увеличение размеров кристаллов. Однако, как правило, маломощная электроника с небольшими размерами может быть гораздо более чувствительна к воздействию радиации, включая защелкивание и сбои в одиночном событии. На самом деле некоторые из этих систем чувствительны к радиационной обстановке на уровне моря! В настоящее время исследователи из Стэнфордского университета и Университета Нью-Мексико разрабатывают стандартную библиотеку маломощных ячеек, устойчивую к радиации как для наземных, так и для космических приложений (Gambles, 1997).

Во-вторых, микроспутники могут обменивать вычислительную мощность на радиочастотную. Архитектурные достижения включают новое поколение многопроцессорных, многокомандных и специальных функциональных устройств, которые позволяют эффективно использовать передовые архитектуры процессоров и передовые методы обработки сигналов. Существует ряд алгоритмических методов сжатия, контроля ошибок и модуляции цифровых данных, позволяющих передавать больше данных с меньшей мощностью ВЧ (мощность постоянного тока в ВЧ эффективна примерно только на 40%).Ограничением является количество мощности постоянного тока, которое требуется для цифровой обработки для достижения усиления. Кроме того, те же процессоры, которые используются для других целей на борту, могут быть использованы для приложений связи, что еще больше снижает требуемую бортовую массу.

Например, НАСА разработало методы сжатия сигналов и изображений без потерь, которые можно использовать для научных данных (Yeh 1995). В некоторых случаях также может использоваться сжатие с потерями, если целостность данных может быть нарушена. В этом случае можно получить более высокие коэффициенты сжатия с помощью некоторых стандартных коммерческих алгоритмов.В дополнение к сжатию коррекция ошибок данных имеет решающее значение. Стандартный метод исправления ошибок в космосе заключается в использовании объединения двух кодов исправления ошибок. В этом стандарте Консультативного комитета по системам космических данных (CCSDS) используется «внутренний» код, основанный на сверточном кодировании в сочетании с необязательным внешним блочным кодом Рида-Соломона (CCSDS 1994). Эта комбинация обеспечивает мощную функцию исправления ошибок, которая снижает количество бортовой мощности, необходимой для получения безошибочной связи. Кодирование обычно выполняется на борту космического корабля, поэтому доступны радиационно-стойкие кодирующие устройства. В последнее время также наблюдается некоторый интерес к усилению защиты устройств декодера для приемных космических приложений. Кроме того, разрабатываются новые методы итеративного декодирования (Берроу, 1993), которые обеспечивают более широкие возможности исправления ошибок с точностью до 0,5 дБ от теоретического предела.

В-третьих, более высокие частоты передачи позволяют использовать антенны меньшего размера при том же коэффициенте усиления.Например, частоты Ка-диапазона и выше вызывают интерес как с точки зрения размера антенны, так и с точки зрения перегруженности частот. Диаметр антенны уменьшается линейно с частотой передачи для той же ширины луча. Недостаток использования более высоких частот заключается в том, что они более подвержены затуханию и искажению из-за промежуточных материалов, таких как водяной пар / капли в атмосфере.

Кроме того, КПД усилителя мощности обычно ниже на более высоких частотах. Повышение эффективности усилителя мощности Ka-диапазона является активной областью исследований (Schellenberg 1995).

Наконец, в ряде миссий микроспутников доступ к данным в режиме реального времени может не иметь решающего значения. В этих миссиях можно использовать методы планирования мощности, чтобы потребовать, чтобы рабочий цикл спутниковой связи с землей был довольно низким. Такие системы с промежуточным хранением будут предлагать относительно высокие скорости передачи данных в течение коротких периодов времени. В эти периоды времени большая часть бортовой мощности может быть направлена ​​на пакет связи, поддерживающий передачу необходимых данных по нисходящей линии связи.Стоимость этого метода заключается в том, что требуется больше встроенного хранилища данных и что инструменты, возможно, придется выключать во время передачи данных.

Насколько точно информация передается по беспроводной сети?

БЛОГ: Как именно информация передается по беспроводной сети?

Джордж Каспар 13. 08.2019

Хотя беспроводная передача данных в значительной степени считается само собой разумеющейся, если задуматься о том, как это происходит на самом деле, это действительно кажется волшебством.Есть, конечно, научное объяснение, которое может понять профессионал, не работающий с WLAN. Это объяснение является предметом этого сообщения в блоге.

Первое, что нужно понять, это то, что вся беспроводная передача осуществляется посредством волн. Рассмотрим пример, когда камень бросают в водоем, создавая круговые волны, исходящие из точки удара. Волны, возникающие в водной среде, представляют собой повторяющийся узор, состоящий из более высоких плотностей молекул, за которыми следуют более низкие плотности, за которыми следуют более высокие плотности и так далее.Когда мы слышим звук, мы ощущаем воздействие волны, распространяющейся по воздуху. Так же, как и в воде (только теперь в трех измерениях), источник звука излучает силу, которая создает более высокие плотности молекул воздуха, за которыми следуют более низкие плотности, за которыми следуют более высокие плотности и так далее. Затем эти сферические звуковые волны вступают в контакт с барабанной перепонкой, создавая вибрацию, которую мозг затем переводит в ощущение или восприятие звука.


В случае Wi-Fi волны генерируются в электромагнитном спектре.Электромагнитный спектр состоит из множества различных типов волн, составляющих спектр. Наименьший тип волн — это гамма-лучи, за которыми следуют рентгеновские лучи. Дальше по спектру находится видимый спектр света. Далее, еще микроволновки. Наконец, самые большие волны, обнаруженные на другом конце спектра, — это радиоволны. Радиоволны — это волны, на которых передаются данные.


Все типы волн можно измерить по их амплитуде и частоте. Амплитуда волны измеряет высоту волны от ее середины до вершины или основания.Частота волны измеряет скорость распространения волны. Это также означает, насколько сжата волна или сколько гребней и впадин можно найти на единицу расстояния. Радиоволны могут естественным образом генерироваться электрическими импульсами. Можно модулировать как амплитуду, так и частоту волны.

Амплитудная модуляция и частотная модуляция

Амплитудная модуляция (отсюда и название АМ-радио) — это процесс, посредством которого амплитуда (т. е. высота) радиоволны может быть модулирована звуковой волной.По сути, звуковые волны создают колебания электрического тока, протекающего через микрофон или другое устройство. Затем этот ток может передаваться через антенну в виде модулированных радиоволн. Эти звуковые модулированные радиоволны исходят из источника сферически и затем могут быть уловлены устройством, предназначенным для приема этих радиоволн и преобразования их обратно в звуковые волны.

Частотная модуляция (отсюда и название FM-радио) — это модуляция частоты радиоволн для передачи данных.По сути, частота может быть модулирована (то есть ускорена и замедлена) в шаблоны. Быстрый шаблон (например) может быть создан для представления «единицы», а более медленный шаблон может быть создан для представления «ноля». Затем они могут быть переданы в виде двоичного кода в различных комбинациях, что является основой всех данных, обрабатываемых компьютерами. Затем эти данные обрабатываются беспроводным устройством, получающим данные для программирования любой функции, к которой устройство обращается по беспроводной сети.

Модуляция QAM

Конечно, предыдущие описания амплитудной модуляции и частотной модуляции были преднамеренно упрощены, чтобы обеспечить концептуальное понимание процесса, с помощью которого можно передавать данные по беспроводной сети.Конечно, процесс, с помощью которого все возрастающий объем данных может быть передан с постоянно увеличивающейся скоростью передачи, усложняет реальный процесс. Чтобы лучше проиллюстрировать эту сложность, давайте взглянем на квадратурную амплитудную модуляцию.


Квадратурная амплитудная модуляция («КАМ») — это процесс модуляции, облегчающий передачу цифровой информации из одной точки в другую. QAM эффективно передает аналоговый сигнал, который несет цифровую информацию. Он делает это путем одновременной модуляции амплитуды двух радиоволн в противофазе друг с другом. Это позволяет оператору беспроводной сети передавать больше данных с более высокой скоростью, тем самым увеличивая пропускную способность. Подробное обсуждение этого вопроса выходит за рамки этого сообщения в блоге. Как уже было сказано, причина включения описания модуляции QAM состоит в том, чтобы просто дать представление о том, насколько сложным может стать этот процесс и будет продолжать усложняться по мере того, как ученые и инженеры разрабатывают новые методы передачи большего количества данных на более высоких скоростях, как того требуют современные технологии. рынок потребителей Wi-Fi.


Беспроводная передача данных — это просто и сложно

Короче говоря, беспроводная передача данных стала возможной благодаря манипулированию радиоволнами. Эти волны генерируются естественным образом путем генерации импульсов электричества. Затем эти радиоволны могут быть изменены по амплитуде или частоте для передачи звука или данных. Этот процесс также можно улучшить, чтобы увеличить объем передаваемых данных, а также скорость, с которой данные могут быть переданы.Как показано в этом сообщении в блоге, основы этого процесса относительно просты, но могут быстро усложниться по мере более подробного изучения процесса.

С тегами: wlan, беспроводная связь, wi-fi, wi-fi, частота

Телекоммуникации

Телекоммуникации Глава 7

Телекоммуникации, Интернет и архитектура информационных систем

7.1 Телекоммуникационные сети и их объем

Электронная коробка передач передача информации на расстояния, называемая телекоммуникациями, стала практически неразделимой. от компьютеров: Компьютеры и телекоммуникации вместе создают ценность.

Компоненты Телекоммуникационная сеть

Телекоммуникации средства электронной передачи информации на расстояния. Информация может быть в виде голосовых телефонных звонков, данных, текста, изображений или видео.Сегодня, телекоммуникации используются для организации более или менее удаленных компьютерных систем в телекоммуникационные сети. Сами эти сети управляются компьютерами.

А телекоммуникации сеть — размещение вычислительных и телекоммуникационных ресурсов для обмен информацией между удаленными точками.

Телекоммуникационная сеть включает следующие компоненты:

1. Клеммы для доступ к сети

2. Компьютеры этот процесс информации и связаны между собой сетью

3. Линии связи которые образуют канал, по которому информация передается от передающего устройства к приемное устройство.

4. Телекоммуникации оборудование , облегчающее передачу информации.

5. Телекоммуникации программное обеспечение , управляющее передачей сообщений по сети.

Область телекоммуникаций Сети

Два основных типа телекоммуникационные сети можно отличить с точки зрения их географический охват. Они:

1. Локальные сети

2. Глобальные сети

Локальная сеть (LAN): есть Частная сеть, соединяющая процессоры, обычно микрокомпьютеры, внутри здании или на территории кампуса, включающей несколько зданий.

Характеристики ЛВС: [Рисунок 7.3][Слайд 7-5]

а. локальные сети являются основным инструментом вычислений рабочей группы

б. локальные сети обеспечивают высокую скорость связь в пределах ограниченной области и позволяет пользователям совместно использовать объекты (периферийные устройства), подключенные к нему.

в. Обычно включают вторичное запоминающее устройство большой емкости, на котором размещается база данных и прикладное программное обеспечение. поддерживается, управляется микрокомпьютером, выступающим в роли файлового сервера, который доставляет данные или программные файлы на другие компьютеры.

д. Средства (периферийные устройства) могут включают оптическую память музыкального автомата и быстрые принтеры

эл. Нередко один из устройства (периферийные устройства) в локальной сети — это аппаратное и программное обеспечение шлюза, которые обеспечивают доступ пользователей сети к другим сетям.

ф. Больше участников группы могут подключаться к сети с удаленных объектов с помощью беспроводной связи.

г. Линки и оборудование ЛВС принадлежат компании-пользователю, и эти сети, как правило, намного быстрее, чем глобальные сети.

ч. ЛВС обычно состоят сети микрокомпьютеров

Глобальная сеть (WAN): есть телекоммуникационная сеть, охватывающая большую географическую территорию.

Характеристики глобальной сети: [Рисунок 7.4][Слайд 7-6]

а. Информационная система вся организация может быть структурирована как иерархия. Архитектура системы WAN выглядит очень похоже на организационную схему.

б. WAN соединяют все дивизионные миникомпьютеры к центральному компьютеру штаб-квартиры с различными локальными микрокомпьютеры и терминалы, расположенные на удаленных площадках, подключенные, в свою очередь, к миникомпьютеры.

в. Глобальные сети обеспечивают основу через который взаимодействуют все остальные узлы (компьютеры и терминалы).

д. WAN часто используют телекоммуникационные линии и оборудование, предоставляемые специализированными поставщиками, именуемые common перевозчики.

эл. WAN служат для соединения нескольких локальных сетей и может сделать определенные ресурсы доступными для большого количества рабочих станций.

Городские сети (MAN) — телекоммуникационные сети, соединяющие различные локальные сети в пределах столичной области, то есть в радиусе примерно 50 миль.

Характеристики глобальной сети: [Рисунок 7.4]

а. Целью MAN является соединять различные локальные сети в пределах городской зоны, т. е. в пределах примерно 50 — мильный диапазон.

б. Как правило, скорость MAN такой же, как у локальных сетей, и они используют аналогичную технологию.

Межорганизационная информация Системы — совместно используются двумя и более компаниями.

Характеристики Межорганизационные информационные системы: [Рисунок 7.5]

а. Эти системы помогают нескольким фирмы обмениваются информацией для координации своей работы, совместной работы над общими проектами, или продавать и покупать товары и услуги.

б. Интернет появился как глобальная общедоступная сеть сетей

в. Некоторые межорганизационные системы используются в умственном труде

д. Может использоваться для подключения компьютеров фирмы к информационным системам ее клиентов, поставщиков и бизнеса. партнеров, а также используются для выполнения бизнес-транзакций.

 

7.2 Линии связи

Телекоммуникационные линии могут быть реализуется с помощью различных средств коммуникации, с соответствующим разнообразием характеристики.Главной характеристикой среды является ее потенциальная скорость передачи, а также известна как пропускная способность канала , которая для целей передачи данных выражается в битах в секунду (bps). Альтернативным показателем пропускной способности канала передачи является пропускная способность — диапазон частот сигнала, который может быть передан по каналу.

Используются шесть потенциальных сред для осуществления телекоммуникационных каналов:

1. Витая пара

2. Коаксиальный кабель

3.Волоконно-оптический кабель

4. Наземная микроволновая печь

5. Спутниковая передача

6. Радиопередача

Три вышеперечисленных передачи среды относятся к управляемым средам, в которых сигнал движется по замкнутому пути. Направляемые носители требуют проводки. В том числе:

1. Витая пара

2. Коаксиальный кабель

3. Волоконно-оптический кабель

Три вышеперечисленных передачи медиа классифицируются как беспроводные медиа — сигнал передается в эфир (излучается во многих направлениях) по воздуху или в космосе и принимается через антенну.В том числе:

1. Наземная микроволновая печь

2. Спутниковая передача

3. Радиопередача

Характеристики Средства связи:

Витая пара средство связи, состоящее из пары проводов.

Коаксиальный кабель средство связи, состоящее из относительно толстого центрального проводника, экранированного несколько слоев изоляции и вторая жила сразу под оболочкой кабеля

Оптоволокно большой емкости средство связи, состоящее из множества нитей из чистого стекла, несущих данные сердцевина посередине, окруженная отражающим покрытием и защитной оболочкой.

Наземная микроволновая печь телекоммуникации на большие расстояния с помощью микроволновых сигналов, распространяющихся по поверхности земли.

Форма спутниковой передачи микроволновой передачи, при которой сигнал передается земной станцией на спутник, который ретранслирует сигнал на приемную станцию.

Беспроводная радиопередача коммуникационная технология, которая передает голос или данные по воздуху с использованием более низкого диапазон частот, чем микроволны.

Примечание. Скорость передачи сохраняется. на подъеме, особенно в области оптоволокна. Сейчас мы движемся к глобальному инфраструктура оптоволоконных линий гигабитной скорости, основанная на цифровой передаче. В этом мультимедийная среда, данные, текст, голос, изображения и видео будут передаваться со скоростью миллиардов бит в секунду.

Аналоговый и цифровой Связь [Рис. 7.8][Слайд 7-7]

Большинство строк в телефонные системы мира в настоящее время аналог .Сигналы передаются в виде непрерывных волн. Это удовлетворительный способ передачи голоса, но цифровой данные, отправляемые компьютерами (последовательности импульсов, представляющие 0 и 1), должны быть преобразованы в аналоговый сигнал для передачи по аналоговой линии. Аналоговые данные должны быть преобразуются обратно в цифровую форму перед попаданием в память принимающего компьютера. То преобразование данных из цифровой формы в аналоговую для передачи, а затем обратно в цифровой на принимающей стороне осуществляется парой интерфейсных устройств, называемых модемами ( мо дулятор- дем дулятор).

Телекоммуникации на основе модемов создали серьезное узкое место в среде, где компьютер и периферийные устройства скорости резко возросли. Комплексное решение цифровое связь, при которой сигналы отправляются в виде потоков импульсов включения/выключения. Цифровые линии способны к гораздо более быстрой связи, а цифровые схемы теперь дешевле аналоговых. Все новое оборудование, установленное сейчас в телефонных сетях, действительно цифровое.

Тенденция: наблюдается сдвиг в сторону цифровые телекоммуникации имеют место во всем мире.Цифровая система для телекоммуникации, называемая оператором связи TI , широко используется в некоторых частях телефонная сеть.

Будущее: интегрированные услуги Цифровая сеть (ISDN) — полностью цифровая телекоммуникационная сеть, стандартизированная международный комитет. Хотя услуги ISDN доступны в некоторых регионах, включая ожидается, что большая часть США, во всем мире ISDN заработает не раньше, чем через год 2000.

 

Как снизить затраты на Телекоммуникационное мультиплексирование и сжатие сигналов

С географическим распространение информационных систем, увеличение объемов передачи и переход к мультимедиа, расходы на телекоммуникации являются серьезной проблемой для бизнеса.Два основные методы снижения этих затрат:

1. Мультиплексирование – совместное использование звено большой емкости по количеству передач

2. Сжатие сигнала — использование канал более эффективно, удаляя избыточность из сигнала.

 

Мультиплексирование

Характеристики мультиплексирования:

1. Есть экономия масштаб в телекоммуникационных системах: чем выше пропускная способность системы, тем меньше блок стоимость передач.

2. Множество отдельных передач может совместно использовать физический канал с помощью различных методов, которые в совокупности называются мультиплексированием .

3. Мультиплексирование объединяет несколько передачи с меньшей пропускной способностью в одну передачу, которая разделяется на приеме конец.

Сжатие сигнала

Характеристики сигнала компрессия:

1. Сжатие сигнала снижение потребности в пропускной способности канала за счет устранения избыточности сигнала.

2. Для уменьшения передачи потребности, мы можем удалить избыточность на сайте отправителя, передать сжатый сигнал, а затем восстановить сигнал на принимающей стороне.

3. Компрессия имеет впечатляющее влияет на потребности в передаче мультимедиа.

7.3 Компьютерные сети

Компьютерные сети отличаются охват из относительно медленных глобальных сетей, используемых для передачи сообщений через обширные географические расстояния, к очень быстрым локальным сетям, которые могут соединять компьютеры, расположенные в том же здании.Разработчики системы могут выбрать один из нескольких механизмов для соединяющие сетевые узлы, в зависимости от требований организации. Есть несколько способов установить соединение между отправителем и получателем сообщения.

Сетевые топологии

Компьютеры, коммутаторы и терминалы, соединенные сетевыми каналами, вместе называются узлами . То цель управления сетью состоит в том, чтобы обеспечить связь между узлами, которые должны общаться.Расположение узлов и связей в сети называется топологией . Возможны различные схемы, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Топология сети должна соответствовать структуре организационной единицы, которая будет использовать сеть, и эта топология также должна быть адаптирована к коммуникационному трафику устройства шаблоны и способ хранения баз данных, чтобы облегчить доступ к их.

Следующие топологии являются наиболее широко используется:

1.Иерархическая сеть

2. Звездная сеть

3. Кольцевая сеть

4. Шинная сеть

Иерархическая сеть: [Рисунок 7.4]

а. Корпоративный хост-компьютер (часто мэйнфреймы), мини-компьютеры или мощные рабочие станции, а также рабочие группы. поддержка через микрос.

б. Эта топология соответствует организационной структуры многих фирм и до сих пор часто используется в глобальных сетях.

в. Пользовательские рабочие станции могут быть, в свою очередь, соединенных между собой с использованием одной из топологий LAN.

д. Отказ хоста не отключите обработку с разделением, что является отказоустойчивой функцией.

эл. Экономическая эффективность микро и растущее значение групповой работы приводит к тому, что некоторые сокращающие фирмы отходят от иерархические сети для клиент-серверных вычислений.

Звездная сеть: [Рисунок 7.9a]

а. В звездной сети концентратор компьютер или коммутатор (например, АТС) соединяет несколько рабочих станций.

б. Компьютер на хабе действует в качестве сетевого сервера, обеспечивающего доступ к общей базе данных и программному обеспечению.Все связь между рабочими станциями должна проходить через этот центральный режим.

в. Звездная сеть довольно легко управлять и расширять, так как в обоих случаях это в значительной степени один центральный узел, который влияет на расширение производственных мощностей.

д. Центральный узел представляет собой место уязвимости: он может быть перегружен или может выйти из строя, отключив всю сеть.

Кольцевая сеть: [Рисунок 7.9b]

а. Каждый узел в кольцевой сети соединен с двумя своими соседями.

б. Узлы обычно расположены близко для другого; эта топология часто используется в локальных сетях.

в. Когда один узел отправляет сообщение к другому сообщение проходит через каждый промежуточный узел, который восстанавливает сигнал, по мере того, как сигналы ухудшаются при передаче.

д. Если узел выходит из строя, кольцо не работает, если кольцо не содержит два канала, передающих в противоположных направлениях.

Шинная сеть: [Рисунок 7.9c]

а. Узлы в шинной сети подключены к общему каналу, например коаксиальному кабелю. Эта схема используется в локальных сетях.

б. Неисправное устройство не воздействовать на остальную часть сети; выход из строя самой шины, конечно же, выводит сеть вниз.

Переключение в сетях

Многие пользователи могут быть подключены к одновременно с сетью каналов связи. Коммутационные устройства устанавливать соединения между узлами, которым необходимо обмениваться данными по сети. Главный методы переключения включают:

1.Коммутация цепей

2. Коммутация пакетов

3. Быстрая коммутация пакетов

Переключение цепи:

1. Цепь коммутации метод используется в телефонной сети.

2. Линии связи подключены к коммутационным центрам, которые подключаются от одного узла к другому по требованию.

3. Схема установлена на все время общения

4. Переключение цепи подходит для передачи файлов и подобных более длинных передач

Коммутация пакетов: [Рисунок 7. 10]

1. Пакетная коммутация особое значение для передачи данных из-за его скорости и превосходства использование каналов связи при работе с прерывистым, прерывистым трафиком. Конечно, передача данных включает в себя короткие всплески активности компьютера или терминала, когда данные отправляются, после чего следуют длительные периоды отсутствия передачи.

2. Предложения по пакетной коммутации гибкость подключения к сети. Он используется большинством общедоступных сетей передачи данных. предоставляемые перевозчиками с добавленной стоимостью.

3. При коммутации пакетов сообщения делятся в источнике на фрагменты фиксированной длины, называемые пакетами , которые также включают биты, идентифицирующие приемник. Обычно пакет содержит 128 байтов данные.

4. Каждый пакет может быть передается независимо, маршрутизация определяется на каждом узле, через который проходит пакет (в отличие от коммутации каналов, где маршрут предопределен).

Быстрая коммутация пакетов:

Традиционная коммутация пакетов проверяет каждый пакет на наличие ошибок на каждом узле, через который проходит пакет. Современный телекоммуникационное оборудование гораздо более бесшумно, чем то, для которого коммутация пакетов изначально проектировался. Чтобы воспользоваться этим, две технологии быстрой коммутации пакетов вводятся:

Frame Relay: быстрый пакет коммутация, проверяющая пакет на наличие ошибок только на входе и выходе узла телекоммуникационной сети, тем самым уменьшая задержку передачи.

Сотовое реле: (режим асинхронной передачи или ATM) передает очень короткие пакеты фиксированной длины, называемые ячеек, по быстрым локальным или глобальным сетям.

7.4 Протоколы связи в Компьютерные сети

Правила связи, называемые протоколами , позволяют разнородному оборудованию и программному обеспечению обмениваться данными по одной сети.

Сетевые протоколы [Рисунок 7.11][Слайд 7-8]

Компьютерные сети существуют для обеспечить связь между различными компьютерами и устройствами доступа. Для обеспечения упорядоченного связь по сети, все узлы в сети должны следовать набору правил позвонил протоколы .Эти правила сложны. Они простираются от электрического подключение к сети и формат сообщения, вплоть до взаимодействия между прикладными программами, работающими на разных узлах.

Объясните учащимся, что с глобализация телекоммуникаций, Международная организация по стандартизации (ISO) разработала модель OSI для организации протоколов. Открытая система подход открывает поле для широкого круга конкурирующих поставщиков, что выгодно пользователей, чтобы убедиться, что они не заперты в закрытой, проприетарной структуре протокола конкретного производителя.

1. Предоставляет как пользователям, так и поставщикам гибкость в соответствии со стандартом.

2. Пользователи могут выбрать протокол для любого уровня модели, пока протокол выполняет необходимые услуги и обеспечивает такой же интерфейс для соседних слоев.

3. Если необходимо изменить слой, необходимо изменить только аппаратное или программное обеспечение, реализующее этот уровень.

4. Уровень протокола в одном узле взаимодействует с соответствующим слоем в другом.

 

Таблица 7.2 объясняет функции семи уровней протокола в модели OSI. В том числе:

Слой и его Функция

1. Физический Предоставляет доступ к телекоммуникационной среде и обеспечивает передачу бита поток через него

2. Канал передачи данных Обеспечивает безошибочную передачу кадров (блоков) данных по сетевому каналу

3. Сеть Направляет сообщения (или пакеты) от источника к получателю, выбирая соединительные ссылки

4. Транспорт Обеспечивает надежное сквозное соединение между двумя взаимодействующими узлами. Когда пакет используется коммутация, этот уровень разбивает сообщение на пакеты

5. Сеанс Устанавливает, поддерживает и завершает соединение (сеанс) между двумя приложениями. работает на сообщающихся узлах. Сеанс длится, например, от продолжительного до определенного приложение для выхода из системы.

6. Презентация Обеспечивает любые необходимые преобразования отправляемого символа (шифрование/дешифрование, сжатие/распаковка или преобразование кодов символов).Выдача запросов на создание и завершение сеанса на сеансовом уровне

7. Заявка Предоставляет услуги для обмена прикладными программами; примеры включают передачу файлов, запуск удаленной программы, выделение удаленного периферийного устройства и обеспечение целостности удаленного базы данных.

Получено два набора протоколов важность:

SNA — системная сеть IBM Архитектура.

— его функции разбиты на пять уровней, в основном выполняющих функции пяти средних уровней OSI.

TCP/IP — управление передачей Протокол/Интернет-протокол

— его функции разбиты на пять слоев. TCP предоставляет услуги более высокого уровня при подключении взаимодействующих приложений, в то время как IP обеспечивает низкоуровневые функции маршрутизации и адресации, направлять пакеты через Интернет.

Взаимосвязи между сетями

По мере увеличения потребности в общении, подключение к сети становится серьезной проблемой, поскольку пользователи хотят получить доступ к удаленному компьютеру.Шлюзы, такие как маршрутизаторы и мосты, помогают решить эту проблему.

Соединение между двумя однотипных сетей осуществляется с помощью относительно простого моста , реализованы аппаратно и программно. Взаимосвязь между разнородными сетями, для Например, локальная и глобальная сеть достигается с помощью более сложного маршрутизатора . А маршрутизатор — это устройство, которое принимает сообщения в формате, созданном одной из сетей и переводит их в формат, используемый другим.

7.5 Локальные сети

Малые и крупные организации использовать быстрые локальные сети (LAN) для соединения персональных компьютеров и, таким образом, сделать основной инструмент рабочей группы.

Локальная сеть: Рабочее место для рабочей группы

ЛВС соединяет компьютеры в одном месте, таком как офисное здание, производственный план или корпоративное или кампус университета.

Характеристики ЛВС включают:

1.Его объем обычно измеряется в футах

2. Скорость связи очень высокий

3. Используется как местное средство вычисления и связь между пользователями в более крупных фирмах

4. Принадлежит организации

5. Позвольте себе чувство контроля и гибкость для удовлетворения потребностей конечных пользователей

ЛВС предоставляет своим пользователям следующие возможности:

1. Пользователи могут обмениваться ресурсами, например, быстрый принтер или база данных

2.Пользователи могут сотрудничать, общаются по своей локальной сети. Этому сотрудничеству может способствовать групповое программное обеспечение, работающее в локальной сети

3. Пользователи могут получить доступ к другим сети внутри фирмы или за ее пределами через мосты и маршрутизаторы

Есть два основных LAN дизайн :

1. Одноранговая сеть — периферийные устройства расположены на терминалах, и системное администрирование в значительной степени оставлено на усмотрение пользователей

2. Серверные сети общие ресурсы размещаются на выделенном сервере, который управляет данным ресурсом от имени пользователя рабочие станции, разделяющие ресурс (файловый сервер, сервер печати, шлюз, оптический диск сервер).Большинство серверов посвящены своей задаче; использовать их как рабочие станции ухудшает работу сети.

Локальные сети на основе частных Филиал АТС: [Рисунок 7.12]

Компания с большим количеством телефонов (от 50 до более 10 000) часто предпочитает владеть компьютерным частным филиальная станция (PBX), электронный коммутатор, соединяющий его телефоны и обеспечивает подключение к общедоступной сети.

Характеристики АТС:

1.Дает компании контроль над использование своей телефонной системы и предлагает множество функций, таких как вызов переадресации или голосовых сообщений.

2. Может использоваться как выключатель для передачи данных

3. Многие современные АТС используют цифровые технологии, устраняя необходимость в модемах, и выполнять преобразования, необходимые для обеспечения связность между различным оборудованием и телекоммуникационными линиями.

4. Простота подключения нового рабочая станция к сети.

5. Скорости сетей на базе АТС ограничены

7.6 Клиент-серверные вычисления

Важная текущая разработка в организационных вычислениях сокращение — переход с платформ, основанных на мэйнфреймы и миникомпьютеры в микрокомпьютерную среду. Эти архитектуры на основе клиент-серверной модели.

Характеристики клиент/сервер вычисления:

1. Обработка данного приложение разделено между несколькими клиентами, обслуживающими отдельных пользователей, и одним или больше серверов, обеспечивающих доступ к базам данных и выполняющих большую часть вычислений.

2. Основной целью клиента является для предоставления графического пользовательского интерфейса пользователю

3. Основной задачей сервера является предоставлять общие услуги клиентам

4. В клиент-серверных вычислениях отдельные приложения на самом деле написаны для работы на нескольких компьютерных платформах. преимущество своих возможностей

5. Клиент-серверные вычисления сложно реализовать

Наиболее часто используемые модели клиент-серверные вычисления:

1.Двухуровневая архитектура

2. Трехуровневая архитектура

Характеристики двухуровневого Архитектура: [Рисунок 7.13a]

1. Клиент проводит презентацию Сервисы. Он отображает графический интерфейс и запускает программу, которая определяет, что происходит, когда пользователь выбирает пункт меню.

2. Сервер управляет доступом в базу данных

3. Клиенты отправляют удаленную процедуру вызовы для активации определенной логики приложений на сервере

Характеристики трехуровневого Архитектура: [Рисунок 7.13б]

1. Запускается сервер приложений большая часть логики приложения, при этом пользовательская рабочая станция отвечает за отображение на передний конец и сервер базы данных, предоставляющий серверы баз данных в задней части. Цель состоит в том, чтобы распределить приложение таким образом, чтобы снизить общие затраты на оборудование, в то же время минимизация сетевого трафика

Проблемы клиента/сервера вычисления:

1. Привлекателен с точки зрения цена их приобретения по отношению к их деятельности

2.Перемещает управление вычислениями из центров обработки данных в зоны конечных пользователей

3. Программное обеспечение сложное и дорого в обслуживании

4. Создайте значительный трафик в магистральной сети фирмы, которая соединяет клиентов и серверы

5. Может выполняться в локальной сети и Среды глобальной сети

7.7 Глобальные сети

Глобальные сети являются фундаментальная инфраструктура организационных вычислений. Эти дальние в телекоммуникационных сетях используется различное оборудование, так что дорогие каналы связи могут использоваться эффективно.Предложения обычных перевозчиков и поставщиков услуг с добавленной стоимостью услуги могут быть объединены с частными сетями для создания общей организационной сеть.

Телекоммуникационное оборудование для Глобальные сети [Рисунок 7.15][Слайд 7-9]

Глобальные сети включают оборудование, контролирует передачу сообщений и позволяет обмениваться ссылками между несколькими переводы.

Хост-компьютер

WAN имеет мощный хост компьютер. Хост запускает системную программу, называемую телекоммуникационным монитором, которая обрабатывает входящие сообщения, передавая их соответствующим прикладным программам, и принимает исходящие сообщения от приложений для передачи их в сеть.

Интерфейсный процессор

Избавляет главный компьютер от большинство задач, связанных с управлением сетью. Под управлением собственного программного обеспечения интерфейсный процессор принимает сообщения, поступающие из сети, и маршрутизирует исходящие сообщения к местам назначения. Выполняет необходимые преобразования кода, шифрует и расшифровывает безопасные сообщения и выполняет проверку ошибок, чтобы хост обрабатывал сообщения [email protected]

Контроллер кластера

Управляет несколькими терминалами, подключение их к единому телекоммуникационному каналу, и выполняет задачи связи для их, такие как форматирование экрана, преобразование кода и проверка ошибок. Кластерный контроллер также может позволить терминалам совместно использовать высокоскоростной принтер и обрабатывать электронную почту. среди терминалов кластера.

Мультиплексор

Объединяет данные, которые терминалы отправлять на него по локальным низкоскоростным каналам в единый поток. Затем этот поток передается по высокоскоростному телекоммуникационному каналу и разделяется другим мультиплексор на противоположном конце канала.

Концентратор

Объединяет трансмиссию от несколько более медленных терминалов, работающих в пакетном режиме, в один поток передачи для этого требуется канал с более низкой скоростью, чем сумма скоростей всех терминалов комбинированный.Концентратор хранит сообщения от терминалов и пересылает их по мере необходимости.

Переключатели

Устанавливает соединения между узлы, которые должны общаться.

Терминалы доступа

Включает различные немые терминалы без пропускной способности и интеллектуальные терминалы с пропускной способностью, таких как персональные компьютеры.

Где находятся средства для широкой Откуда взялись локальные сети?

Некоторые сетевые объекты принадлежат организациям-пользователям, другие могут быть сданы ими в аренду или просто использоваться на оплата по мере использования.Среди типичных объектов, принадлежащих фирмам-пользователям, — рабочие станции, хост-компьютеры и интерфейсные процессоры. Основные поставщики телекоммуникационных услуг ссылки и услуги являются обычными перевозчиками и поставщиками расширенных услуг с добавленной стоимостью. сети. К ним относятся:

1. Общие носители

2. Поставщики добавленной стоимости сети

3. Частные линии и частные сети

Общие перевозчики

Имеют ли компании лицензию правительство страны для предоставления телекоммуникационных услуг населению.Обширный, огромный большинство обычных перевозчиков предоставляют телефонную связь. Эти перевозчики предлагают использование глобальная телекоммуникационная инфраструктура, то есть средства для передачи голосовые сообщения и сообщения данных.

Обычные перевозчики предлагают услугу называется виртуальная частная сеть , где фирма-пользователь может гарантированно приобрести доступ к объектам с заданными возможностями, такими как скорость передачи и доступ точки.

Поставщики добавленной стоимости Сети

Аренда поставщиков с добавленной стоимостью объектов от общих операторов и предоставлять телекоммуникационные услуги своим собственным клиенты.Эти поставщики добавляют ценность к базовой инфраструктуре, предоставляемой обычными перевозчик. Сети с добавленной стоимостью (VAN), предоставляемые поставщиками, обеспечивают услуги сверх тех, что предоставляются обычными перевозчиками.

Частные линии и частные Сети

Вместо использования службы, которая должны быть разделены с другими, фирма может арендовать свои собственные частные линии или целые сети от перевозчиков. Это может иметь экономические преимущества по сравнению с использованием VAN, а также обеспечить более быструю и безопасную связь.

  7.8 Интернет и Электронная коммерция

Интернет изменил лицо индивидуальных и организационных вычислений. Благодаря возможностям, предлагаемым Интернет и Интернет, электронная коммерция расширяет свои возможности.

  Настоящее и будущее Интернет

Интернет есть глобальная сеть компьютерных сетей без централизованного управления, ставшая современная информационная магистраль[email protected]

Характеристики Интернета:

1. Работает в децентрализованной моды рядом добровольных организаций, основной из которых является Интернет Общество.

2. Это средство связь, источник информации и развивающееся средство электронной коммерции.

3. Серьезным препятствием для его развитием стала ограниченная пропускная способность звеньев, соединяющих сети.

Средства связи и Доступ к информации

Интернет предоставляет несколько основные средства, которые организации могут использовать для внутренних, а также межорганизационный обмен информацией и общение.

Основные категории Использование Интернета включает:

1. Связь

Электронная почта (E-mail) способствует быстрому обмену информацией и идеями, а также является Интернет-средством в самое широкое использование. Электронная почта может использоваться для личного общения или для участия в более крупных мероприятиях. коммуникационные форумы (группы новостей).

2. Доступ к информации:

Интернет обеспечивает доступ к крупнейшее организованное (свободно) хранилище информации на Земле: собрание электронные документы, хранящиеся на сайтах по всему миру.Основная проблема заключается в том, чтобы найти Информация. Чтобы решить эту проблему, были разработаны поисковые системы в Интернете. Примеры включать сайты Gopher, используя такие индексы, как Veronica, или через WAIS (Wide Area Information Сервис) поиск по ключевым словам.

Всемирная паутина

Всемирная паутина (или просто the Web) — информационная служба, доступная через Интернет, обеспечивающая доступ к распространять электронные документы по гиперссылкам.

Характеристики сети:

1.Вырос из необходимости ученые, которые хотели обмениваться информацией и сотрудничать из географически рассредоточенные локации.

2. Является клиент-серверной системой. Интернет представляет собой набор электронных сайтов, хранящихся на многих тысячах серверов по всему миру. мир. Каждый сайт состоит из домашней страницы и часто других страниц, хранящихся вместе с ней. Страницы содержат гиперссылки на связанные страницы, обычно хранящиеся на других сайтах.

3. Доступ в сеть осуществляется через клиентская программа, известная как браузер .Браузер отправляет за необходимым страницу в Интернет, интерпретирует указания по форматированию на извлеченной странице и соответственно отображает страницу на экране.

4. Чтобы получить доступ к веб-сайту, вы предоставить браузеру идентификатор сайта, известный как URL-адрес (унифицированный указатель ресурсов).

5. поисковая система представляет собой веб-средство, которое хранит собственную информацию о документах, доступных на Веб.

Электронная коммерция

Электронная коммерция обмен деловой информацией, поддержание деловых отношений и ведение бизнеса операции с использованием телекоммуникационных сетей.Простыми словами, электронная коммерция ведет бизнес в электронном виде, заменив большую часть бумажной и телефонной работы компьютерный обмен информацией и транзакциями. Интернет и Интернет в в частности, становятся основным средством для этого нового способа ведения бизнеса.

Некоторые потенциальные области применения включают:

1. Создание электронного сайт в Интернете для продвижения вашего бизнеса

2. Интернет-магазины

3. Реклама в часто посещаемой сети сайты

4.Создание групп новостей

5. Работа классифицируется

Один из самых больших недостатков для использование Интернета для ведения электронной коммерции заключается в отсутствии финансовых безопасность.

Каркас электронный коммерция сводится к трем уровням:

1. Инфраструктура

— оборудование, программное обеспечение, базы данных и телекоммуникации, которые вместе обеспечивают такие функциональные возможности, как Интернет через в Интернете, а также поддерживать EDI и другие формы обмена сообщениями через Интернет или через сети с добавленной стоимостью.

2. Услуги

— обмен сообщениями и различные услуги, позволяющие находить и доставлять информацию, а также вести переговоры, транзакционный бизнес и расчет.

3. Изделия и конструкции

— прямое предоставление коммерческих услуги потребителям и деловым партнерам, внутриорганизационный обмен информацией и сотрудничество и организация электронных рынков и цепочек поставок.

Интранет

Используя Интернет, многие фирмы внедрили внутренние сети веб-сайтов, известные как интрасети .Интранет настраивается в корпоративных локальных и глобальных сетях. Интранет отделен от общего доступа Интернет с помощью средства под названием брандмауэр . Программа брандмауэра работает на сервере компьютер, предотвращая доступ к Интранет из общедоступного Интернета, но разрешая доступ в Интернет. Интранет, по сути, является частным Интернетом компании-владельца.

Интранет стал важные бизнес-инструменты для:

1. Обмен информацией и знаний среди сотрудников компании

2.Доступ к базам данных и данным склады

3. Организация корпоратива рабочий процесс вокруг электронных документов

4. Включение совместной работы

7.9 Информационная система Архитектура: [Рис. 7.17][Слайд 7-10]

Высокоуровневый дизайн проект организационной информационной системы известен как информация Архитектура системы. Этот план должен поддерживать текущие и будущие вычислительные и Коммуникационные потребности бизнеса.Сегодня архитектурный план многих организация опирается на межсетевое взаимодействие: соединение нескольких локальных сетей через корпоративную глобальную сеть или подключение к Интернету. Фундаментальный компоненты архитектурного плана должны решать следующие проблемы:

1. Как изменится вычислительная мощность распространяться

2. Где будут базы данных расположен

3. Сетевые соединения

4. Протоколы

7.10 Использование телекоммуникаций для реорганизации бизнес-процессов и получения конкурентного преимущества

Телекоммуникации дают организации способность быстро перемещать информацию между удаленными пунктами и предоставить возможность сотрудникам, клиентам и поставщикам сотрудничать из в любом месте, в сочетании с возможностью довести вычислительную мощность до точки заявление. Все это предлагает фирме важные возможности для реструктуризации своего бизнеса. процессы и завоевать высокие конкурентные позиции на рынке.Через телекоммуникации, это значение может быть:

1. Повышение эффективности операций

2. Улучшения в эффективность управления

3. Инновации в торговая площадка

Телекоммуникации могут обеспечивать эти значения посредством следующих воздействий:

1. Сжатие времени

— Телекоммуникации позволяют фирмы для быстрой и точной передачи необработанных данных и информации между удаленными узлами.

2. Преодоление географического дисперсия

— Телекоммуникации позволяют организации с географически удаленными объектами, чтобы они функционировали в определенной степени так, как если бы эти сайты были единым целым.В этом случае фирма может извлечь выгоду из масштаба и охвата, которые иначе быть недостижимым.

3. Реструктуризация бизнеса отношения

— Телекоммуникации делают это можно создать системы, которые реструктурируют взаимодействие людей внутри фирмы как а также отношения фирмы со своими клиентами. Оперативную эффективность можно повысить за счет устранение посредников из различных бизнес-процессов.

Принципы коммуникации нервных клеток

Алкоголь Health Res World.1997 год; 21(2): 107–108.

Если в тексте не указано иное, все материалы, публикуемые в этом журнале, являются общественным достоянием и могут быть воспроизведены без разрешения. Ссылка на источник приветствуется.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Нервная клетка или нейрон играет ключевую роль в деятельности нервной системы. Он передает информацию как электрически, так и химически. Внутри самого нейрона информация передается посредством движения электрического заряда (т.д., импульс). Нейрон состоит из трех основных компонентов: (1) дендритов, тонких волокон, которые отходят от клетки в виде разветвленных усиков для получения информации от других нейронов; (2) тело клетки, которое выполняет большую часть основного клеточного функционирования нейрона; и (3) аксон, длинное тонкое волокно, по которому нервные импульсы передаются другим нейронам.

Нервные сигналы часто распространяются по телу на большие расстояния. Например, если вы наступаете босиком на острый предмет, сенсорная информация передается от стопы к мозгу; оттуда нервные сигналы возвращаются к мышцам ног и заставляют их сокращаться, оттягивая стопу назад.В такой цепи могут быть задействованы десятки нейронов, что требует сложной системы связи для быстрой передачи сигналов между клетками. Кроме того, поскольку отдельные нейроны могут иметь длину до 3 футов, для передачи каждого сигнала от места, где он получен, к месту, где он передается соседней клетке, требуется механизм быстрой ретрансляции внутри самих нейронов. Для передачи нервных сигналов развились два механизма. Во-первых, внутри клеток электрические сигналы передаются вдоль клеточной мембраны.Во-вторых, для связи между клетками электрические сигналы обычно преобразуются в химические сигналы, передаваемые небольшими молекулами-мессенджерами, называемыми нейротрансмиттерами.

Передача сигналов внутри нервных клеток

Механизм, лежащий в основе передачи сигналов внутри нейронов, основан на разнице потенциалов (т. е. потенциалов), которая существует между внутренней и внешней частью клетки. Этот мембранный потенциал создается неравномерным распределением электрически заряженных частиц или ионов, наиболее важными из которых являются натрий (Na + ), калий (K + ), хлорид (Cl ) и кальций ( Ca 2+ ). Ионы входят и выходят из клетки через определенные белковые каналы в клеточной мембране. Каналы «открываются» или «закрываются» в ответ на нейротрансмиттеры или изменения мембранного потенциала клетки. Возникающее в результате перераспределение электрического заряда может изменить разность потенциалов на мембране. Уменьшение разности потенциалов называется деполяризацией. Если деполяризация превышает определенный порог, импульс (то есть потенциал действия) будет проходить по нейрону. Различные механизмы гарантируют, что потенциал действия распространяется только в одном направлении, к кончику аксона.Генерацию потенциала действия иногда называют «выстрелом».

Передача сигнала через синаптическую щель. Связывание нейротрансмиттеров (показаны треугольниками) с рецепторами, которые действуют как управляемые лигандом ионные каналы, вызывает открытие этих каналов, что в некоторых случаях приводит к деполяризации части мембраны, ближайшей к каналу. Деполяризация приводит к открытию других ионных каналов, что, в свою очередь, может генерировать потенциал действия. Нейротрансмиттеры (показаны кружками), которые связываются с рецепторами, связанными со вторичными мессенджерами, инициируют сложный каскад химических событий, которые могут вызывать изменения в функции клеток.На этой схеме первым компонентом такого сигнального каскада является G-белок.

Передача сигнала между клетками

Связь между нейронами обычно происходит через микроскопические промежутки, называемые синаптическими щелями. Каждый нейрон может общаться с сотнями тысяч других нейронов. Нейрон, посылающий сигнал (т. е. пресинаптический нейрон), высвобождает химическое вещество, называемое нейротрансмиттером, которое связывается с рецептором на поверхности принимающего (т. е. постсинаптического) нейрона. Нейротрансмиттеры высвобождаются из пресинаптических окончаний, которые могут разветвляться для связи с несколькими постсинаптическими нейронами.Дендриты специализируются на приеме нейронных сигналов, хотя рецепторы могут быть расположены в другом месте клетки. Существует около 100 различных нейротрансмиттеров. Каждый нейрон производит и высвобождает только один или несколько типов нейротрансмиттеров, но может нести на своей поверхности рецепторы для нескольких типов нейротрансмиттеров.

Чтобы пересечь синаптическую щель, электрическое сообщение клетки должно быть преобразовано в химическое. Это преобразование происходит, когда потенциал действия достигает кончика аксона, что приводит к деполяризации.Деполяризация вызывает проникновение Ca 2+ в клетку. Повышение внутриклеточной концентрации Ca 2+ запускает выброс молекул нейротрансмиттера в синаптическую щель.

Существуют две большие группы рецепторов, которые вызывают специфические ответы в рецепторной клетке: рецепторы, которые действуют как лиганд-управляемые ионные каналы, вызывают быстрые, но кратковременные ответы, тогда как рецепторы, связанные с системами вторичных посредников, вызывают более медленные, но более продолжительные ответы.

Лиганд-управляемые рецепторы каналов

Когда молекула нейротрансмиттера связывается с рецептором, который действует как лиганд-управляемый ионный канал, канал открывается, позволяя ионам течь через мембрану (см. ).Поток положительно заряженных ионов в клетку деполяризует участок мембраны, ближайший к каналу. Поскольку эта ситуация благоприятна для последующей генерации потенциала действия, рецепторы с лиганд-управляемыми каналами, которые проницаемы для положительных ионов, называются возбуждающими.

Другие лигандзависимые каналы проницаемы для отрицательно заряженных ионов. Увеличение отрицательного заряда внутри клетки затрудняет возбуждение клетки и индукцию потенциала действия. Соответственно такие каналы называются тормозными.

Рецепторы, связанные с вторичными мессенджерами

Вторичные мессенджеры (например, G-белки) — это молекулы, которые помогают передавать сигналы с поверхности клетки внутрь. Нейротрансмиттеры, которые связываются с рецепторами, связанными со вторичными мессенджерами, такими как дофамин, инициируют сложный каскад химических событий, которые могут либо возбуждать, либо ингибировать дальнейшие электрические сигналы (см. Нейротрансмиттеры также могут присоединяться к рецепторам на собственных пресинаптических участках передающей клетки, запуская процесс обратной связи, который может повлиять на будущую связь через эту синаптическую щель.

С таким количеством различных рецепторов на клеточной поверхности некоторые из сигналов, которые получает нейрон, будут иметь возбуждающие эффекты, в то время как другие будут тормозить. Кроме того, некоторые из сигналов (например, те, которые передаются через лиганд-управляемые каналы) будут вызывать быстрые ответы, тогда как другие (например, те, которые передаются через белки, связанные с вторичными мессенджерами) будут запускать медленные ответы. Интеграция нейроном этих часто противоречивых сигналов определяет, будет ли нейрон генерировать потенциал действия, высвобождать нейротрансмиттеры и тем самым оказывать влияние на другие нейроны.

Нейротрансмиттеры и алкоголь

Среди нейротрансмиттеров, представляющих наибольший интерес для исследователей алкоголя, дофамин, серотонин, глутамат, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), опиоидные пептиды и аденозин, все они представлены в этом специальном разделе. Эти молекулы обычно делятся на три категории: (1) возбуждающие нейротрансмиттеры (например, глутамат), которые активируют постсинаптические клетки; (2) тормозные нейротрансмиттеры (например, ГАМК), которые угнетают активность постсинаптической клетки; и (3) нейромодуляторы (т. g., аденозин), которые изменяют ответ постсинаптических клеток на другие нейротрансмиттеры. Нейроны, высвобождающие эти вещества, составляют основу нейронных цепей, которые связывают различные области мозга в сложную сеть путей и петель обратной связи. Интегрированная активность этих цепей регулирует настроение, активность и поведение, которые могут лежать в основе таких расстройств, как алкоголизм.

Основы передачи в сети: типы и определение — видео и расшифровка урока

Мультиплексирование и полоса пропускания

Процесс объединения различных цифровых сигналов в один сигнал через общую среду называется мультиплексированием .Этот процесс выполняется на стороне отправителя, где сигналы объединяются в составной сигнал с помощью мультиплексора. Мультиплексор — это цифровое электронное устройство, которое используется для объединения сигналов на стороне отправителя. Демультиплексирование — это обратный процесс, выполняемый на стороне получателя и, таким образом, извлекающий исходный сигнал на стороне получателя.

Диапазон частот, содержащийся в составном сигнале, называется полосой пропускания . Полоса пропускания составного сигнала — это разница между самой высокой и самой низкой частотой, содержащейся в этом сигнале.

Например, если составной сигнал содержит частоты от 1000 Гц до 4000 Гц, то полоса пропускания составляет (4000 — 1000) 3000 Гц. Это характерная мера производительности сети. Другими словами, пропускная способность относится к размеру среды, через которую проходят данные, или к емкости среды.

Количество данных, переданных за определенный промежуток времени по каналу передачи, называется пропускной способностью . Это мера того, насколько быстро мы можем отправлять данные по сети.Он измеряется в битах в секунду (бит/с), мегабитах в секунду (Мбит/с) или гигабитах в секунду (Гбит/с). Формула для пропускной способности:

Пропускная способность = Эффективность x Ширина полосы пропускания

Где эффективность — это полезное время для передачи данных, или:
(данные успешно переданы) / (общее время, затраченное на передачу данных)

Чтобы понять пропускную способность и пропускную способность, представьте себе несколько автомобилей на шоссе, пытающихся въехать в туннель. Пропускная способность — это общее количество автомобилей, которые могут проехать по этому шоссе в данный момент времени, а пропускная способность — это количество автомобилей, которые действительно могут проехать через туннель или шоссе с учетом пробок, перекрытых дорог и аварий.

Основная и широкополосная передача

При передаче основной полосы цифровой сигнал передается по каналу без преобразования его в аналоговый сигнал. Для этой передачи требуется канал нижних частот, канал с полосой пропускания, начинающейся с нуля. Это происходит только тогда, когда у нас есть выделенная среда с пропускной способностью, составляющей только один канал.

Широкополосная передача означает преобразование цифрового сигнала в аналоговый для передачи.Это изменение осуществляется с помощью модуляции, когда к сигналам добавляется другая информация. Модуляция разрешена с использованием канала с полосой пропускания, не начинающейся с нуля, который называется полосовым каналом.

Резюме урока

Хорошо, давайте на минутку-другую подведем итоги. Как мы узнали, сеть представляет собой набор узлов, объединенных вместе с помощью среды, которая может быть проводной или беспроводной. Мы также узнали, что в сети существуют различные режимы связи:

  • Симплекс ( однонаправленный — связь может осуществляться только в одном направлении)
  • Полудуплекс ( двунаправленный — связь может осуществляться по обеим сторонам канала по очереди)
  • Полный дуплекс (двунаправленный и одновременный)

Мы также рассмотрели мультиплексирование , которое представляет собой процесс объединения различных цифровых сигналов в один сигнал через общую среду, и что демультиплексирование представляет собой обратный процесс, выполняемый на стороне приемника и, таким образом, извлекающий исходный сигнал на стороне приемника. конец приемника.Мы также узнали, как можно проверить эффективность сети на основе ее полосы пропускания и пропускной способности.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.