Способы передачи информации в технике. На заре развития

Передача информации происходит от источника к получателю (приемнику) информации. Источником информации может быть все, что угодно: любой объект или явление живой или неживой природы. Процесс передачи информации протекает в некоторой материальной среде, разделяющей источника и получателя информации, которая называется каналом передачи информации. Информация передается через канал в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков, которые называются сообщением . Получатель информации - это объект, принимающий сообщение, в результате чего происходят определенные изменения его состояния. Все сказанное выше схематически изображено на рисунке.

Передача информации

Человек получает информацию от всего, что его окружает, посредством органов чувств: слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса. Наибольший объем информации человек получает через слух и зрение. На слух воспринимаются звуковые сообщения - акустические сигналы в сплошной среде (чаще всего - в воздухе). Зрение воспринимает световые сигналы, переносящие изображение объектов.

Не всякое сообщение информативно для человека. Например, сообщение на непонятном языке хотя и передается человеку, но не содержит для него информации и не может вызвать адекватных изменений его состояния.

Информационный канал может иметь либо естественную природу (атмосферный воздух, через который переносятся звуковые волны, солнечный свет, отраженный от наблюдаемых объектов), либо быть искусственно созданным. В последнем случае речь идет о технических средствах связи.

Технические системы передачи информации

Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. В 1876 году американец А.Белл изобретает телефон. На основании открытия немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных волн (1886 г.), А.С. Поповым в России в 1895 году и почти одновременно с ним в 1896 году Г.Маркони в Италии, было изобретено радио. Телевидение и Интернет появились в ХХ веке.

Все перечисленные технические способы информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (электрического или электромагнитного) сигнала и подчиняются некоторым общим законам. Исследованием этих законов занимается теория связи , возникшая в 1920-х годах. Математический аппарат теории связи - математическую теорию связи , разработал американский ученый Клод Шеннон.

Клод Элвуд Шеннон (1916–2001), США

Клодом Шенноном была предложена модель процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная схемой.

Техническая система передачи информации

Под кодированием здесь понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. Декодирование - обратное преобразование сигнальной последовательности .

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством - микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов, через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека - приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Современные компьютерные системы передачи информации - компьютерные сети, работают по тому же принципу. Есть процесс кодирования, преобразующий двоичный компьютерный код в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи. Декодирование заключается в обратном преобразовании передаваемого сигнала в компьютерный код. Например, при использовании телефонных линий в компьютерных сетях функции кодирования-декодирования выполняет прибор, который называется модемом.

Пропускная способность канала и скорость передачи информации

Разработчикам технических систем передачи информации приходится решать две взаимосвязанные задачи: как обеспечить наибольшую скорость передачи информации и как уменьшить потери информации при передаче. Клод Шеннон был первым ученым, взявшимся за решение этих задач и создавшим новую для того времени науку - теорию информации .

К.Шеннон определил способ измерения количества информации, передаваемой по каналам связи. Им было введено понятие пропускной способности канала , как максимально возможной скорости передачи информации. Эта скорость измеряется в битах в секунду (а также килобитах в секунду, мегабитах в секунду).

Пропускная способность канала связи зависит от его технической реализации. Например, в компьютерных сетях используются следующие средства связи:

Телефонные линии,

Электрическая кабельная связь,

Оптоволоконная кабельная связь,

Радиосвязь.

Пропускная способность телефонных линий - десятки, сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

Шум, защита от шума

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, передаваемых по одним и тем же каналам. Иногда, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей.

Наличие шума приводит к потере передаваемой информации. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Например, использование экранированного кабеля вместо “голого” провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума, и пр.

Клодом Шенноном была разработана 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. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации при передаче часто применяется следующий прием. Все сообщение разбивается на порции - пакеты . Для каждого пакета вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным пакетом. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого пакета и, если она не совпадает с первоначальной суммой, передача данного пакета повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

Рассматривая передачу информации в пропедевтическом и базовом курсах информатики, прежде всего следует обсудить эту тему с позиции человека как получателя информации. Способность к получению информации из окружающего мира - важнейшее условие существования человека. Органы чувств человека - это информационные каналы человеческого организма, осуществляющее связь человека с внешней средой. По этому признаку информацию делят на зрительную, звуковую, обонятельную, тактильную, вкусовую. Обоснование того факта, что вкус, обоняние и осязание несут человеку информацию, заключается в следующем: мы помним запахи знакомых объектов, вкус знакомой пищи, на ощупь узнаем знакомые предметы. А содержимое нашей памяти - это сохраненная информация.

Следует рассказать ученикам, что в мире животных информационная роль органов чувств отличается от человеческой. Важную информационную функцию для животных выполняет обоняние. Обостренное обоняние служебных собак используется правоохранительными органами для поиска преступников, обнаружения наркотиков и пр. Зрительное и звуковое восприятие животных отличается от человеческого. Например, известно, что летучие мыши слышат ультразвук, а кошки видят в темноте (с точки зрения человека).

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При изучении информатики в старших классах следует познакомить учеников с основными положениями технической теории связи: понятия кодирование, декодирование, скорость передачи информации, пропускная способность канала, шум, защита от шума. Эти вопросы могут быть рассмотрены в рамках темы “Технические средства компьютерных сетей”.

5 необычных способов передачи информации в древности

Ответ редакции

История человечества знает примеры удивительных способов передачи информации, такие как узелковая письменность, индейские племена под названием вампум и шифрованные манускрипты, один из которых криптологи не могут разгадать до сих пор.

Узелковое письмо в Китае. Фото: Commons.wikimedia.org

Узелковое письмо или способ записи при помощи завязывания узелков на веревке, предположительно, существовал еще до появления китайских иероглифов. Узелковая письменность упоминается в трактате Дао дэ цзин («Книге пути и достоинства»), написанном древнекитайским философом Лао-цзы в VI-V вв. до н.э. В качестве носителя информации выступают связанные между собой шнуры, а саму информацию несут узелки и цвета шнурков.

Исследователи выдвигают разные версии предназначения такого вида «письменности»: одни считают, что узелки должны были сохранить для предков важные исторические события, другие - что древние люди таким образом вели бухгалтерию, а именно: кто ушел на войну, сколько человек вернулось, кто родился и кто умер, какова организация органов власти. Кстати, узелки плели не только древние китайцы, но и представители цивилизации инков. У них существовали свои узелковые письмена «кипу», устройство которых было похоже на китайскую узелковую письменность.

Вампум. Фото: Commons.wikimedia.org

Эта письменность североамериканских индейцев больше напоминает разноцветный орнамент, нежели источник информации. Вампум представлял собой широкий пояс из нанизанных на шнуры бусин из раковин.

Чтобы передать важное сообщение, индейцы одного племени отправляли в другое племя гонца-вампумоносца. С помощью таких «поясов» заключались договоры между белыми и индейцами, а также фиксировались самые важные события племени, его традиции и история. Помимо информативной нагрузки, вампумы несли бремя валютной единицы, иногда просто использовались в качестве украшения для одежды. Люди, которые «читали» вампумы, имели привилегированное положение в племени. С появлением на американском континенте белых торговцев в вампумах перестали использовать ракушки, заменив их стеклянными бусинами.

Натертые железные пластины

Блики от пластин предупреждали племя или поселение об опасности нападения. Однако такие способы передачи информации использовались только в ясную солнечную погоду.

Стоунхедж и другие мегалиты

Мегалитическое захоронение в Бретани. Фото: Commons.wikimedia.org

Древние путешественники знали специальную символическую систему каменных сооружений или мегалитов, которые показывали направления движения в сторону ближайшего поселения. Эти каменные группы предназначались, прежде всего, для жертвоприношений или в качестве символа божества, но они же являлись практически дорожными знаками для заблудившихся. Считается, что один из самых знаменитых памятников эпохи неолита - британский Стоунхендж. Согласно самой распространенной версии, он был построен в качестве большой древней обсерватории, так как положение камней можно связать с расположением небесных святил в небе. Существует также версия, которая не противоречит данной теории, о том, что геометрия расположения камней на местности несла информацию о лунных циклах Земли. Таким образом, как предполагается, древние астрономы оставили после себя данные, которые помогали потомкам управляться с астрономическими явлениями.

Шифрование (Манускрипт Войнича)

Рукопись Войнича. Фото: Commons.wikimedia.org

Шифрование данных используется с древних времен до сих пор, совершенствуется только способы и методы шифровки и дешифровки.

Шифровка позволяла передавать сообщение тому, кому оно предназначалось таким образом, чтобы никто другой не имел возможности понять его без ключа. Праотцом шифрования является криптография — моноалфавитная письменность, прочесть которую можно было только с помощью «ключа». Одним из примеров криптографического шрифта является древнегреческий «скитала» — цилиндрическое устройство с поверхностью из пергамента, кольца которого двигались по спирали. Дешифровать сообщение можно было только с помощью палочки такого же размера.

Одним из самых загадочных манускриптов, записанных с помощью шифровки, считается рукопись Войнича. Свое название манускрипт получил в честь одного из владельцев — антиквара Вилфрида Войнича, который приобрел его в 1912 году у Римской коллегии, где она ранее хранилась. Предположительно, документ был написан в начале XV века и описывает растения и людей, но дешифровать его не удается до сих пор. Это сделало манускрипт известным не только в среде криптолгов- дешифровщиков, но и породило разного рода мистификации и домыслы среди обычных людей. Причудливые тексты рукописи кто-то считает искусной подделкой, кто-то важным посланием, кто-то - документом на искусственно придуманном языке.

В передаче участвуют две стороны:

источник - тот, кто передает информацию,

приемник - тот, кто ее получает.

Очень часто при передаче информации возникают помехи. И тогда информация от источника к приемнику поступает в искаженном виде. Ошибки, возникающие при передаче информации, бывают 3-х видов:

часть правильной информации заменяется на неправильную;

к передаваемой информации добавляются лишние, посторонние сообщения;

часть информации при передаче пропадает.

Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в сигнал.

Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

В процессе передачи информация может теряться, искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи по радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передаче в телеграфе. Эти помехи (шумы) искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации, - криптология.

На протяжении ХХ века сменялось множество способов обмена информацией. Если в XIX веке носителем информации была бумага, а средством передачи была почтовая служба, то в ХХ веке информация стала передаваться гораздо быстрее с помощью телеграфа, в голосовой форме обмениваться информацией можно по телефону, радио и телевидение призваны только для получения человеком информации. В наши дни есть огромное количество способов передачи информации, причем в любой форме. Телефонные линии до сих пор остаются самым удобным средством передачи информации, но теперь ими обслуживаются не только телефоны, но и самое большое достижение процесса информатизации - Internet, содержащий большую часть информации со всей планеты.

Компьютер - это самое популярное средство для обработки, хранения и передачи информации и по сей день, но так как в наши дни информации становится все больше, то и компьютеры претерпевают значительные изменения.

Для удобства пользователей стали выпускаться, переносные и карманные компьютеры, подключенные к глобальной информационной сети Internet, чтобы пользователь мог получить необходимую информацию в любом месте, в удобное для него время.

Но так как потоки информации только увеличиваются то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления. Существует множество компаний и корпораций, специализирующихся на разработках программного обеспечения, операционных систем, усовершенствовании и разработке новых более совершенных компьютеров, приспособлений для ввода и вывода информации, аксессуаров для удобства обращения с компьютером и ускорения обработки информации.

Что касается самой информации, то до сих пор одним из наиболее важных способов ее передачи между людьми служит документ. Информация, содержащаяся в документе, может быть предоставлена в различных формах, большая часть из которых отображается на различных носителях. Текст, графика, видео, аудио - все может быть передано, показано, распространено и обработано в виде цифрового файла документа.

Есть виды весьма важных бумажных документов, у которых может не быть электронного двойника.

1. это архивная информация.
2. чертежи выпускаемых изделий, разработанные без применения средств автоматизации
3. документы ваших партнеров по бизнесу.

Во всех этих случаях идет одностороннее получение информации, то есть пользователь получает необходимую информацию, считывая ее с носителя. А можно ли обмениваться электронной информацией (текстовыми документами, чертежами, рисунками, аудио- и видеодокументами) в двустороннем порядке? Конечно, можно, если ваш компьютер подключен к глобальной сети Internet и имеет необходимое оборудование и программное обеспечение.

Видеоконференции Internet - очень экономичная альтернатива традиционным фирменным системам, но для их проведения нужны каналы связи с более высокой пропускной способностью, нежели для телефонных переговоров в Internet, поэтому они привлекают внимание, прежде всего, пользователей из делового мира.

В изделиях для совместной работы через Internet реализовано множество интерактивных технологий, которые позволяют организовать тесное взаимодействие и обмен информацией между членами импровизированных рабочих групп. Несколько пользователей могут совместно работать с одной прикладной программой, обсуждать возникающие идеи, дискутировать и обмениваться файлами

Но, несмотря на то - большая ли это корпорация или маленькая фирма, появилась новая проблема - проблема безопасности сети.

За последние годы тысячи компаний обзавелись узлами Web, а их служащие получили доступ к электронной почте и программам просмотра Internet. В результате у любого постороннего лица с элементарными познаниями в области сетевых технологий и недобрыми намерениями появился способ для проникновения во внутренние системы и сетевые устройства компании: через канал связи Internet. Попав внутрь, «взломщик» найдет способ получить интересующую его информацию; разрушить, изменить или похитить данные. Даже самая широко используемая служба Internet, электронная почта, изначально уязвимы: любой человек, имеющий анализатор протоколов, доступ к маршрутизаторам и другим сетевым устройствам, участвующим в обработке электронной почты на пути ее следования из одной сети в другую через Internet, может прочитать, изменить и стереть информацию вашего сообщения, если не приняты специальные меры обеспечения безопасности.

Изготовители сетевых средств защиты информации быстро откликнулись на потребности Internet, адаптировав существующие технологии аутентификации и шифрования для каналов связи Internet и разработав новые защитные продукты.

Виды связи общего назначения

К видам связи традиционного назначенияотносятся: почтовая

(буквенно-цифровая и графическая информация), телефонная (передача речи), телеграфная (буквенно-цифровые сообщения), факсимильная (буквенно-цифровая и графическая информация), радио, радиорелейная и спутниковая связь (буквенно-цифровая и графическая информация). Они делятся на:проводные (телефонные, телеграфные и т.п.) ибеспроводные , в которых, в свою очередь выделяют: радио (всенаправленные, узконаправленные, сотовые и иные радио системы), радиорелейные и космические (спутниковые) устройства, системы и комплексы. При этом, например, передачу речи можно организовать по аналоговым и цифровым, проводным и беспроводным, телефонным и любым радио каналам связи.

Средства связи предоставляют возможность организации названных видов связи с использованием телефонных, факсимильных, телеграфных аппаратов, компьютеров с модемами и др. Пользователь обычно не знает, какие виды связи были задействованы при организации сеанса связи, в котором он участвовал. В ряде случаев системы и средства связи называютсредствами коммуникации , поскольку термин «коммуникация» (англ. «communication») в переводе означает средство связи.

Существуют различные классификации средств связи. Так по одной из них к средствам коммуникации относят средства и системы:

● стационарной и мобильной телефонной связи;

● телеграфной связи;

● факсимильной передачи информации и модемной связи;

● кабельной и радиосвязи, включая оптико-волоконную и спутниковую связь.

Следует отметить, что эта классификация не даёт чёткого представления о рассматриваемой области, так как объединяет в одной позиции и средства, и системы связи, а также проводную (кабельную) и беспроводную (радио и спутниковую) связь.

Будем придерживаться определения, данного в теме 3: средства связи – технические системы передачи данных (СПД) и информации на расстояние, образующие канал связи и оконечные устройства приёма/передачи.

Современные средства связи предоставляют пользователям десятки и сотни различных сервисных услуг, например: выяснение времени и погоды в любой точке планеты, уточнение расписания

движения различных видов транспорта и местоположения субъекта или объекта (средства навигации), возможность автоматического заказа билетов и номеров в гостиницах, автоматическое переключение вызова на другой телефонный аппарат или пейджер, циркулярную рассылку информации нескольким абонентам одновременно, ведение разговора сразу с несколькими абонентами, вызов абонентов с помощью долговременной памяти их номеров, автоматическое определение и запоминание номера вызывающего абонента, использование автоответчика с записью передаваемых сообщений, дистанционное управление телефоном, подключение к компьютеру и другие сервисы.

По видам передаваемых сигналов средства связи делятся на аналоговые и цифровые или дискретные.

К аналоговым относятся непрерывные сигналы, как правило, плавно меняющие амплитуду своих значений в течение сеанса передачи информации, например, речь в телефонном канале.

При передаче любых сведений по сетям передачи данных их приходится преобразовывать в цифровую форму. Например, по телеграфу передаются закодированные последовательности импульсов. То же происходит при передаче машиночитаемой информации с ЭВМ по любым телекоммуникациям. Такие сигналы называются дискретными (цифровыми ). Для передачи машиночитаемой информации в качестве кода используют 8-ми разрядный двоичный код.

Каналы связи

Д ля передачи данных образуют среду их распространения – совокупность линий или каналов передачи данных и приёмопередающего оборудования. Линии или каналы связи являются общим, связующим звеном любой системы передачи данных и с точки зрения организации связи делятся на лини и каналы.Линия связи – это физические провода или кабели, соединяющие пункты (узлы) связи между собой, а абонентов – с ближайшими узлами.

Каналы связи образуется различным образом.

Они могут быть как физическими проводными каналами –

образуемыми кабелями связи, так и волновыми каналами – формируемыми для организации в какой-либо среде (например, эфире) различных видов радиосвязи с помощью антенн и выделенной полосы частот. При этом электрические и оптические каналы связи (образуемые соответствующими сигналами) подразделяются на:проводные ибеспроводные (радио-, инфракрасные и другие) каналы. Таким образом, оптический, как и электрический сигнал может распространяться, по проводам, в эфире и других средах.

В телефонной сети после набора номера, канал образуется на время соединения, например, двух абонентов и проведения между ними сеанса голосовой связи. В проводных системах передачи данных канал

формируется путём применения оборудования уплотнения, позволяющего одновременно продолжительно или кратковременно передавать по линии связи данные большого (тысяч) количества источников. Такие линии состоят из одной или нескольких пар проводов (кабелей) и обеспечивают передачу данных на различные расстояния. Термин «канал » в радиосвязи означает среду передачи данных, организованную для одного или нескольких, одновременно проводимых сеансов связи. Во втором случае, например, может использоваться частотное разделение каналов.

Также, как и средства связи, линии или каналы связи делятся на: аналоговые, цифровые, а также аналогово-цифровые.

Цифровые коммуникации (каналы связи) надёжнее, чем аналоговые. Они обеспечивают высокое качество передачи информации, позволяют внедрять механизмы, гарантирующие целостность каналов, защиту данных и применение других сервисов. Для передачи аналоговой информации по цифровому каналу, она преобразуется в цифровую форму.

В конце 1980-х годов появиласьцифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Serviced Digital Network –ISDN ). Предполагается, что она станет глобальной цифровой магистралью, соединяющей офисные и домашние компьютеры, обеспечивая им высокоскоростную передачу данных (до 2 Мбит/с и более). Стандартными четырёхпроводными абонентскими устройствами ISDN могут быть: телефон, факсимильный аппарат, устройства передачи данных, оборудование телеконференций и другие. Конкуренцию им могут составить современные технологии, применяемые в сетях кабельного телевидения.

По пропускной способности каналы связи делятся на:

● низкоскоростные (телеграфные, скорость передачи информации от 50 до 200 бод/с). Напомним, что 1 бод = 1 бит/сек,

● среднескоростные (аналоговые телефонные, от 300–9600 до 56000 бит/с для ЭВМ),

● высокоскоростные или широкополосные(скорость передачи информации свыше 56000 бит/с). Так как, 1 байт равен 8 битам, можно легко осуществить пересчёт, например, 56000 бит/с = 7 Кб/с.

В зависимости от возможностей организации направлений передачи информации каналы связи делятся на:

♦ симплексные , позволяющие осуществлять передачу информации только в одном направлении;

♦ полудуплексные , обеспечивающие попеременную передачу информации в прямом и обратном направлениях;

♦ дуплексные или полнодуплексные, допускающие передачу информации одновременно в прямом и обратном направлениях.

Проводные каналы связи представляют группу параллельных или

скрученных (витая пара) медных проводов, коаксиальные кабели и волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). В проводных каналах используют следующие виды кабелей:

1. Витая пара (скорость передачи данных – 1 Мбит/сек).

2. Коаксиальный кабель (типа TV, тонкий и толстый) – скорость передачи данных – 15 Мбит/сек.

3. Оптоволоконный кабель (скорость передачи данных – 400 Мбит/сек).

1. Витая пара (англ. «twisted pair») – изолированные проводники, попарно свитые между собой для уменьшения наводок между проводниками и парами. Выделяют пять категорий витых пар. Первая и вторая категории используются при низкоскоростной передаче данных, причём первая – стандартный телефонный абонентский провод. Третью, четвёртую и пятую категории применяют при скоростях передачи до 16, 25 и 155 Мбит/с соответственно, причём третья (Token Ring) и четвёртая (Ethernet) для частоты до 10 МГц, а пятая – до 100 МГц. Наибольшее распространение получила третья категория. Ориентируясь на перспективные решения, связанные с потребностью увеличивать пропускную способность сети, следует использовать оборудование пятой категории, обеспечивающее передачу данных по обычным телефонным линиям и ЛВС со скоростью до 1 Мбит/с.

Такие провода содержат две или четыре пары и могут иметь экран из алюминиевой фольги. В последнем случае они называются – экранированная витая пара (англ. «shielded twisted pair», STP).

Неэкранированный провода называют UTP (англ. «unshielded twisted pair»).

2. Коаксиальный кабель

– (Рис. 14-1) медный проводник (или алюминиевый провод, покрытый медью) внутри цилиндрической экранирующей защитной оболочки, свитой из тонких

Рис. 14-1. Виды коаксиальных кабелеймедных проводников,

изолированной от проводника диэлектриком (заполняющим пространство между ними). От стандартного телевизионного кабеля он отличается волновым сопротивлением. У первого 75 Ом, а у второго – 50 Ом. По такому кабелю скорость передачи данных достигает 300 Мбит/с. Различают тонкий (Ø 0,2 дюйма/5 мм) и толстый (Ø 0,4 дюйма/10 мм) коаксиальный кабель. В ЛВС обычно применяют тонкий кабель, так как его легче прокладывать и монтировать. Значительная стоимость и сложность прокладки ограничивают его использование в сетях передачи данных.

Сети кабельного телевидения (CATV) строились с использованием коаксиального кабеля, аналоговый сигнал по которому передавался на расстояние до нескольких десятков км. Типичная сеть кабельного TV имеет древовидную структуру, где головной узел получает сигналы со спутника связи или по ВОЛС. Ныне появляются такие сети, в которых используются коаксиальный и волоконнооптический кабель, позволяющий обслуживать большие территории и передавать бóльшие объёмы информации, обеспечивая высокое качество сигналов даже без применения повторителей. Такие сети называются

гибридными (HFC).

При симметричной архитектуре прямой и обратный сигналы передаются по одному кабелю в различных диапазонах частот с разными скоростями (обратный медленнее).

В любом случае скорость загрузки данных в таких сетях многократно выше (до 1000 раз), чем в стандартных телефонных линиях. Данные, загружаемые по телефонной линии в течение 20 мин., могут быть загружены в кабельной сети за 1–2 с.

В организациях с собственными кабельными сетями предпочтительнее использовать симметричные схемы, так как в этом случае скорость прямой и обратной передачи одинакова и составляет примерно 10 Мбит/с. Ныне выпускаются модемы, способные передавать информацию со скоростью до 30 Мбит/с и более.

Количество проводов, используемых для домашних ПК и электроники, постоянно растёт. По оценке специалистов в 150-метровой квартире прокладывается до 3 км различных кабелей. В 1990-е годы решить эту проблему предложила британская компания United Utilities, разработав технологиюDigital Power Line (DPL). Она предложила использовать обычныесиловые электрические сети в качестве сетей или среды высокоскоростной передаче данных, осуществив передачу голоса и пакетов данных по простым электрическим сетям напряжением

Наибольших успехов в данной области добилась израильская компания Main.net, разработавшая технологию Powerline Communications (PLC), обеспечивающую передачу данных и голоса (VoIP) со скоростью от 2 до 10 Мбит/с. При этом высокоскоростной поток данных разбивался на несколько низкоскоростных, передававшихся на отдельных поднесущих частотах с последующим их объединением в один сигнал (частотное разделение сигнала).

PLC-технология подходит для низкоскоростной передачи данных (домашняя автоматика, бытовые устройства и т.п.), доступа в Интернет со скоростью менее 1 Мбит/с, для приложений, требующих высокоскоростного соединения (видео по запросу, видеоконференцсвязи и т.п.). При этом питающие здание электрические кабели служат «последней милей», а электропроводка внутри здания – «последним дюймом» для передачи данных.

При небольшом расстоянии между промежуточной приемопередающей точкой (трансформаторной подстанцией) и зданием скорость передачи доходи до 4,5 Мбит/с. PLC-технология может использоваться при создании локальной сети в небольшом офисе или жилом доме, так как минимальная скорость передачи позволяет покрывать расстояние до 200–300 м. Такая технология обеспечивает реализацию услуг дистанционного мониторинга, охраны жилища, управления его режимами, ресурсами и т.п., составляющих концепцию интеллектуального дома. Ожидается, что с её помощью станет возможным организовать прямой доступ в Интернет .


		Оптоволоконный


	кварцевого		сердечника
	диаметром
			окружённого
	отражающей		защитной
Рис. 14-2. Вид Оптоволоконного кабеля	оболочкой		с внешним
	диаметром

(Рис. 14-2). Передача информации осуществляется преобразованием электрических сигналов в световые с помощью, например, светодиода. Кодирование информации производится изменением интенсивности светового потока. При передаче информации отражённый от стенок волокна луч приходит на приёмный конец с минимальным затуханием. Такой кабель обеспечивает полную защиту от воздействия внешних электромагнитных полей и высокую скорость передачи данных (до 1000 Мбит/с). Он позволяет одновременно организовать работу нескольких сотен тысяч телефонных, нескольких тысяч видеотелефонных и около тысячи телевизионных каналов. Волоконно-оптические кабели сложны для несанкционированного подключения, пожаробезопасны, но достаточно дороги и требуют устройств преобразования световых сигналов в электрические (лазеры) и наоборот. Такие кабели используются, как правило, при прокладке магистральных линий связи (ВОЛС). Уникальные свойства кабеля позволяют использовать его для организации сетей Интернет.

Каналы связи бывают коммутируемые (создаются лишь на время проведения сеанса передачи информации, например, телефонные) инекоммутируемые (выделяются абоненту на продолжительный период времени и не зависят от времени передачи данных – выделенные).

Беспроводные каналы связи

Выделяют три основных типа беспроводных сетей :

1) радиосети свободного радиочастотного диапазона (сигнал передаётся сразу по нескольким частотам);

2) микроволновые (дальняя и спутниковая связь),

3) инфракрасные (лазерные, передаваемые когерентными пучками света). Последние являются высокопроизводительными (высокоскоростными) системами. Их широкое применение порой ограничивается из-за невысокой устойчивости к таким природным явлениям как дождь и туман. Предел дальности такой связи равен 5 км, устойчивой связи – 1–1,5 км.

По способу организации используются системы одночастотной, двухчастотной и многочастотной радиосвязи. Обычно одночастотная связь применяется в режиме радиальной радиосвязи, то есть предоставляет возможность всем абонентам сети слышать вызывающего абонента и отвечать ему (симплексный режим ). Для организации прямой связи между двумя удалёнными абонентами используется также одноканальная двухчастотная (полудуплексная ) радиосвязь –двухчастотный симплекс , то есть на одной частоте осуществляется передача, а на другой – приём сообщений. Многоканальные системы полудуплексной радиосвязи формируются на основе транковых и радиорелейных систем.

Транкинговая (англ. «trunking») илитранковая (англ. «trunked»)

связь – (ствол, канал связи) означает соединительную линию, организуемую между двумя станциями или узлами сети и предназначенную для организации передачи информации группы пользователей в одном радиостволе (до 50 и более абонентов) с радиусом действия от 20 до 35, 70 и 100 км. Это профессиональная мобильная радиосвязь (ПМР) с автоматическим распределением ограниченного количества свободных каналов среди большого числа подвижных абонентов, позволяющая эффективно использовать частотные каналы, существенно повышая пропускную способность системы.

Радиорелейная связь образуется путём строительства протяжённых линий с приёмо-передающими станциями и антеннами. Она обеспечивает узкополосную высокочастотную передачу данных на расстоянии между ближайшими антеннами в пределах прямой видимости (примерно 50 км). Скорость передачи данных в такой сети достигает 155 Мбит/с.

Рассмотрим особенности видов связи.

Телеграфная связь является одним из старейших видов связи. Она изобретена в России в 1832 году П.Л. Шиллингом. Она считается исключительно надёжной, но характеризуется низкой скоростью передачи и не предназначена для широкого, особенно частного, использования.

Телефонная связь – самый распространённый вид оперативноуправленческой связи. Официально она появилась 14 февраля 1876 года, когда А. Белл (Александр Грейам, 1847–1922, США) зарегистрировал изобретение первого телефонного аппарата. Спустя два часа другой изобретатель Иоайш Грей подал заявку на аналогичный аппарат. Первая телефонная станция появилась также в США (Нью-Хейвен) в 1878 году.

Принцип телефонной связи заключается в следующем. Телефонный микрофон, в который говорит абонент, преобразует колебания звука в аналоговый электрический сигнал. Сигнал передаётся по линиям связи на телефонный аппарат абонента, принимающего голосовую информацию, с помощью индуктивных катушек и мембраны,

расположенных в телефонной трубке. Этот сигнал преобразуется в колебания звука. Диапазон передаваемых частот по отечественным телефонным каналам – 300 Гц–3,4 кГц.

Телефонная связь представляет разветвлённую структуру, объединяющую аппараты абонентов с ближайшими автоматическими телефонными станциями (АТС), которые соединяются между собой в единую телефонную сеть . Любой аппарат абонента соединяетсяабонентской линией с ближайшей АТС, удаленной от него на расстояние до 10 км. На телефонной станции производится подключение телефонных каналов абонентских и соединительных линий (между АТС) на время телефонных переговоров и их разъединение по окончании переговоров.

Широкое применение в организациях находят офисные телефонные системы (УАТС, ОАТС, ЭУАТС и др.).

Сотовая радиотелефонная связь (сотовая подвижная связь,

СПС) появилась в конце 1970-х годов. Её также называютмобильной . Промышленно системы СПС начинают эксплуатироваться в США с 1983 года, а в России – с 1993 года. В 1998 году Япония первой в мире обеспечила доступ мобильных телефонов в Интернет.

Принцип организации СПС заключается в создании сети равноудалённых антенн с собственным радиооборудованием, каждая из которых обеспечивает вокруг себя зону устойчивой радиосвязи (англ. «cell» – сота). Каждая сота работает в диапазоне частот, отличном от соседних сот. В каждой соте действует своя базовая станция (Base Transceiver Station, BTS), контроллер (Base Station Controller) которой следит за качеством приёма сигналов мобильных аппаратов. Когда качество сигнала аппарата пользователя с этой станцией становится хуже, чем с соседней – эта базовая станция переключает аппарат пользователя на работу с лучшей соседней базовой станцией.

При этом сотовый телефон автоматически связывается с тем передатчиком, в зону обслуживания которого он перешёл, и разговор абонента продолжается при его любом перемещении в зоне действия

Расстояние между антеннами зависит от мощности, частоты их приёмо-передающего оборудования и топологии местности. Чем выше полоса частот работы системы, тем меньше радиус действия антенн, а значит, и расстояние между ними, то есть размер соты. Но в этом случае улучшается проникающая способность сигнала сквозь различные препятствия (окна, двери и стены), а также можно уменьшить размеры индивидуальных аппаратов и увеличить число абонентских радиоканалов.

Мобильные телефоны используют следующие стандарты:

GSM (Global System for Mobile Communications– глобальная система для мобильной связи), рассчитан на работу с частотами 900/1800 МГц. Обеспечивающий скорость обмена данными до 270

Кбит/с, GPRS – до 115,2 Кбит/с. GSM получил наибольшее распространение в нашей стране;

CDMA (Code Division Multiple Access) в России появился позже

GSM и работает на частоте 450 МГц. Специалисты утверждают, что стандарт CDMA-450 обеспечивает более качественную, чем GSM/GPRS голосовую связь. Предполагается, что он составит конкуренцию стандарту GSM/GPRS и даже может его заменить;

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) с полосой частот 1885–2025 и 2110–2200 МГц и скоростью от 144 Кбит/с. В отношение этого стандарта высказывается более категоричное мнение, что он должен заменить стандарты GSM и GPRS.

Одной из современных услуг, предоставляемых операторами сотовой связи, является SMS (Short Message Service) – служба коротких сообщений. Эта услуга, позволяет осуществлять между сотовыми телефонами обмен короткими буквенно-цифровыми сообщениями.

Способом обмена данными в беспроводных системах на радиочастоте около 2,4 ГГц и расстоянии до 100 м является Bluetooth. Его использование позволяет связывать различные электроприборы, например, для получения удалённого беспроводного доступа к Интернету и мобильному телефону, а также к компьютеру. Технология Bluetooth позволяет соединяться с Интернетом со скоростью до 1 Мбит/с.

Спутниковая связь образуется между специальными наземными станциями спутниковой связи и спутником с антеннами и приёмопередающим оборудованием. Она позволяет охватывать территории со слабо развитой инфраструктурой связи, расширить сферу и набор услуг, в т.ч.

мультимедийных, радионавигационных и др. Принцип работы систем спутниковой связи (ССС) заключается в том, что от абонента сигнал поступает (в т.ч. по радиоканалу), как правило, на ближайшую наземную станцию, которая переадресовывает его на станцию спутниковой связи. Оттуда этот сигнал с помощью мощной антенны отправляется на спутник. К абоненту сигнал поступает аналогично, в обратном порядке.

Спутники располагаются на одной из трёх орбит (Рис. 14-3). Спутник, расположенный на геостационарной орбите (Geostationary Earth Orbit, GEO),

находится на высоте 36 тыс. км и является неподвижным для наблюдателя.

Рис. 14-3. Типы орбит
спутников связи

Он способен охватывать значительные области (территории) планеты.

Средние орбиты (Mean Earth Orbit, MEO) обитания спутников характеризуются высотой 5–15 тыс. км.

На низких орбитах (Low Earth Orbit, LEO) высота размещения спутников не превышает 1,5 тыс. км. В этом случае они охватывают небольшие, локальные территории.

Станции спутниковой связи (ССС) делятся на: стационарные, переносные(перевозимые) и портативные.

Они обеспечивают:

1) телевидение и радиовещание для коллективных и индивидуальных пользователей;

2) национальные и цифровые телефонные сети связи;

3) поддержку системы коммерческой связи SMS (Satellite Multiservices System) для высокоскоростной передачи данных, проведения видеоконференций и межкомпьютерного обмена информацией;

4) предоставление связи наземным подвижным объектам и др.

Персональная спутниковая радиосвязь или спутниковая индивидуальная связьориентирована на использовании систем персональной спутниковой связи (СПСС). Портативные станции спутниковой связи вместе с антенной умещаются в кейсе и имеют массу до 8,5 кг.

Современные средства связи всё больше ориентируются на обеспечение передачи различных видов данных. Для этого создаются сети передачи данных, использующие специальные каналы связи и методы передачи данных, предоставляющие пользователям различные виды передачи данных.

Передача данных в сетях

Для передачи данных обычно создаются специальные сети. При их отсутствии или невозможности воспользоваться ими, передаче данных осуществляют по неприспособленным для этого каналам связи, например, низкочастотным и низкоскоростным линиям и каналам телефонной связи.

В сетях передачи данных используются специальные программнотехнические средства, обеспечивающие соединение сетей между собой и с абонентами, а также высокоскоростную, надёжную и, как правило, защищённую передачу различной информации. При этом средства передачи данных организуют распространение в сети только цифровой информации.

Они обеспечивают передачу и приём кодированной информации и в совокупности с используемым для этого каналом связи образуют

систему передачи данных (СПД).

Первые такие системы предназначались для обмена данными по низкоскоростным телефонным и телеграфным каналам связи. Информация в системе телеграфной связи передаётся с помощью двоичных сигналов постоянного тока, принимающих одно из двух возможных значений. Скорость передачи телеграфных сигналов измеряется в Бодах – эта единица впервые введена в 1927 году.

По режиму обмена данными устройства передачи данными (УПД) делятся на симплексные, полудуплексные и дуплексные.

По скорости передачи УПД выделяют:

● низкоскоростные (до 200 Бод);

● среднескоростные (до 4800 Бод);

● высокоскоростные (свыше 4800 Бод).

Современные УПД состоят из устройств преобразования сигналов, защиты от ошибок и других вспомогательных систем. Устройства преобразования сигналов изменяют подаваемые на их вход сигналы в вид, пригодный для их передачи по каналам связи и приёма данных, поступающих из каналов связи. Основным устройством, обеспечивающим приём-передачу машиночитаемых данных по сетям связи, является модем.

Способы передачи данных в сетях

Передача данных в сетях связана с видом систем связи и оборудования, типом используемых каналов и способом их коммутации. Коммутация данных осуществляется в системах коммутации каналов. При этом канал передачи данных используется попеременно для обмена информацией между разными пунктами информационной сети.

По способу коммутации выделяют четыре вида передачи данных в сетях:

1. По выделенным каналам связи . В этом случае прокладывается канал связи между абонентами. Выделенные каналы связи позволяют построить сеть наиболее простую по управлению и наиболее дорогую по затратам. Достоинством этого вида связи является передача сигналов в режиме реального времени. Однако коэффициент полезного действия этого режима низок и обычно не превышает 3–6%. Обеспечить занятость такого канала можно, если организовать доступ к нему других пользователей, что не всегда возможно. Выделенные каналы использую

в системах военного назначения, а также в некоторых отраслях, например, в системе Министерства путей сообщения. С развитием спутниковых каналов связи появляется возможность организации выделенных каналов путём их аренды.

2. Коммутация каналов – принцип, используемый в телефонных сетях. Заключается в монопольном использовании канала в течение

одновременного соединения между собой двух и более станций. При большом числе пунктов коммутации процесс установления соединений может оказаться сложным и длительным. Достаточно одному тракту в сети оказаться занятым и приходиться повторно осуществлять набор номера вызываемого абонента. После того как соединение состоялось, идёт передача данных.

КПД этого режима примерно 10%. Повышение эффективности достигается использованием в других соединениях отдельных частей маршрута после их освобождения. Здесь возможен режим реального времени, но перегрузка в сети может препятствовать соединению. Достоинство: можно использовать телефонную сеть.

3. Коммутация сообщений предполагает установление соединения

с ближайшим узлом и передачу ему всего сообщения целиком. Дальнейший путь к получателю складывается из аналогичной передачи сообщения на других физических участках, в совокупности образующих не фиксированный, а виртуальный канал.

При этом снижается основной недостаток предыдущего метода, но передача идёт не в режиме реального времени, а по мере освобождения

и готовности промежуточных пунктов (узлов) к приёму данных. Время передачи может быть достаточно длинным, но загружаемость каналов связи более полной. КПД – 30%.

4. Коммутации пакетов – способ передачи данных, позволяющий довести КПД до 50%, так как режим передачи данных является более гибким. Организованный как метод коммутации сообщений, он позволяет делить сообщение на пакеты и передавать их по одному пути или одновременно по нескольким направлениям параллельно. Однако при этом возможно перемешивание сообщений в пакете, что требует дополнительных сортировок при восстановлении получаемого пакета. Кроме того, этот метод допускает мультиплексирование за счёт передачи на отдельных участках сообщений из разных исходных пакетов в один промежуточный пакет.

Технические средства передачи информации в сетях

Сетевые технические средства определяются как блоки илиустройства взаимодействия – функциональные блоки или устройства, обеспечивающие взаимодействие нескольких информационных сетей или подсетей. К ним относятся:

1) серверы доступа;

2) сетевые адаптеры, повторители, коммутаторы, концентраторы, мультиплексоры, мосты, маршрутизаторы, шлюзы и модемы, согласующие работу компьютеров с каналами передачи данных.

Кроме того, технические средства передачи информации включают каналы передачи данных.

Для высокоскоростной передачи информации предпочтительно создавать и использовать специальные каналы передачи данных. Это весьма дорогое мероприятие и обычно с такой целью используют существующие каналы передачи информации, которые, как правило, не обладают необходимыми характеристиками. Проблема решается на аппаратно-программном уровне с помощью высокоскоростного и высоконадёжного оборудования, подключаемого к этим каналам, и специального программного обеспечения.

Сетевой адаптер. Стандартные сетевые адаптеры работают со скоростью 10 Мб/с. В больших сетях с интенсивным обменом файлами, в том числе графическими и аудиовизуальными, печатью на сетевом принтере и другое, такой скорости недостаточно. В этом случае используют оборудование, позволяющее поддерживать скорость обмена данными до 100 Мб/с. Такие сетевые адаптеры и концентраторы дороже, но они позволяют легко модернизировать и наращивать сеть, что, несомненно, окупается. Известно, что просто замена оборудования всегда дороже его модернизации.

Повторитель (англ. «Repeater») служит для регенерации электрических сигналов, передаваемых между двумя сегментами ЛВС, если она не может работать на одном сегменте кабеля или ограничений на расстояние, число узлов.

Концентратор (англ. «Hub») – устройство, позволяющее соединить компьютеры (РС или Клиенты) с сервером или несколько ЛВС в интерсеть для организации иерархических структур и разветвления сети. Бывают пассивными и активными. К одному концентратору можно подключить от двух, четырёх до нескольких десятков компьютеров.

Мост (англ. «Bridge») служит для соединения разных подсетей, имеющих, в том числе, неодинаковые канальные протоколы.

Шлюз (англ. «Gateway») – межсетевой преобразователь, служит для соединения информационных сетей различной архитектуры с неодинаковыми сетевыми протоколами.

Как правило, в сетях приём и передача информации между несколькими абонентами организуются с помощью специальных устройств разделения и уплотнения канала. Абоненты обычно не знают об этом, так как качество связи не ухудшается, а сигналы в таком канале одних абонентов не влияют и не мешают другим. Такое разделение канала называется мультиплексированием , а устройства разделения и уплотнения канала –мультиплексорами. Мультиплексирование бываетвременное , при этом передача информации различных абонентов в одном канале происходит по очереди в отдельные отрезки времени, ичастотное , то есть каждая линия, образуемая в данном канале, занимает свой частотный диапазон в рамках общего диапазона канала.

Очевидно, что оперативность передачи данных зависит и от возможности выбирать оптимальные маршруты доставки данных.

Прокладка маршрутов в сети связи при передаче данных вызывает значительные трудности. Выбор оптимального маршрута является сложной научной и практической задачей и осуществляется специальными устройствами – маршрутизаторами (англ. «Router»). Основная их характеристика – обеспечивать минимальное время передачи данных (пакетов) при минимальной стоимости передачи. Кроме того, они выполняют следующие функции: «моста» между ЛВС и Интернетом: соединения (объединения) локальных сетей (маршрутизации): защиты ЛВС от несанкционированного доступа (Firewall). Маршрутизатор может представлять программное, техническое и программно-техническое средство. Он является полноценным ресурсом Интернета, имеет свой IP-адрес и, как правило, предназначен для работы к корпоративных и территориальных сетях.

Под маршрутизатор выделяется специальный ПК. Между собой маршрутизаторы разных сетей обычно соединяют оптоволоконными линиями связи. Каждый маршрутизатор постоянно сообщает своему окружению о «подведомственной» ему территории, остальные отслеживают эти данные, в т.ч. возникающие изменения.

В небольших сетях на одном из ПК устанавливают программу для маршрутизации. В качестве универсального маршрутизатора можно привести пример устройства U.S.Robotics USR8000, представляющего четырёхпортовый концентратор сетей 10/100 Ethernet, принт-сервер, сервер настройки DHCP, маршрутизатор и брандмауэр. DHCP-сервер. при установленном протоколе TCP/IP и включенной опции «Получить IP-адрес автоматически», позволяет при следующем включении присвоить уникальный IP-адрес новому узлу. Благодаря встроенному брандмауэру маршрутизатор за одним IP-адресом скрывает от внешней среды всю внутреннюю сеть.

Модемы и факс-модемы

Модем – устройство преобразования цифровых данных ЭВМ для передачи их по линиям связи. Он необходим для связи удалённых компьютеров между собой с целью обеспечения доступа к хранящейся на них или других удаленных ПК информации.

Принцип работы модемов и протоколы работы модемов в сети рассматриваются в теме 15.

Дословный перевод названия устройства означает «модулятор– демодулятор». Данное устройство содержит элементы прямого и обратного преобразования сигналов машиночитаемых кодов компьютера в сигналы, передаваемые по линиям связи, так как телефонные сети позволяют передавать аналоговые сигналы, в то время как вычислительная техника работает с цифровыми сигналами.

Модуляция – изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями

передаваемых данных (модулирующего сигнала). Модуляция означает перенос низкочастотного сигнала в высокочастотный спектр с помощью несущей – высокочастотного сигнала (волны), то есть преобразование сигнала в вид, необходимый для передачи по линиям связи на различные расстояния. Потребность в использовании такого метода связана с тем, что высокочастотная электромагнитная волна гораздо лучше распространяется в пространстве, чем низкочастотная. Демодуляция – обратное преобразование модулированного в модулирующий сигнал.

В модемах используются амплитудная ,частотная (FSK – Frequency Shit Keying),фазовая (PSK – Phase Shift Keying) и квадратурно-амплитудная (QAM – Quadrature Amplitude Modulation)

модуляция. Кроме того, модем осуществляет автоматический набор телефонного номера и контроль за безискажёнными приёмом и передачей информации.

Амплитуда – состояние сигнала, представляющее его громкость (размах передаваемой волны). Передача информации с использованиемамплитудной модуляции используется редко из-за подверженности такого сигнала воздействию шумов, приводящей к искажению передаваемых данных.

Фазовая модуляция – метод кодирования цифровых данных путём изменения фазы, сдвиг которой образуется в случае задержки передачи сигнала. Он используется для представления «нуля» и «единицы». Метод наиболее часто применяется в модемах в сочетании с другими методами модуляции.

Частотная модуляция – изменение частоты передачи несущей волны. Разная частота несущей означает передачу «нуля» или «единицы». Метод использовался ещё при передаче кодов Морзе, осуществляющейся замыканием телеграфного ключа.

Модемы обычно обеспечивают связь компьютеров между собой по любым каналам связи. То есть они организуют передачу данных с помощью встроенных в них устройств преобразования кодов, служащих для быстрой и помехозащищённой передачи информации. Одной из важнейших характеристик модема является его способность обеспечивать надёжную связь даже на линиях плохого качества (чувствительность, регулировка связи и уровня выходного сигнала). Первый и третий факторы компенсирует затухание телефонной линии, второй – корректирует зашумлённость линии.

По способу подключения к компьютеру модемы бывают:

● внутренними (англ. «internal») – устанавливаемыми в свободный слот материнской платы в системном блоке компьютера;

● встроенными (англ. «embedded») – входящими в базовую конфигурацию ПК;

● внешними (англ. «external»).

Модемы изготавливаются для работы в кабельных или

беспроводных сетях. Кабельные модемы могут функционировать в различных проводных линиях, в том числе кабельного телевидения.

Обычно модемы подключаются к телефонной линии специальным телефонным шнуром, на обеих сторонах которого установлены вилки «RJ11». Внутри шнура имеются четыре провода. Для отечественных телефонных линий используются два средних провода (зелёный и красный). Телефонная линия подключается к разъёму «Line», а телефонный аппарат – к разъёму «Phone». Эти разъёмы располагаются на внешней стороне модема.

Кроме того, в нём могут быть установлены переключатели или перемычки для выбора порта подключения модема и номера запроса на прерывание «IRQ». Обычно в стандартном компьютере существует два последовательных порта (25- и 9-штырьковые) с логическими именами «COM1» и «COM2», к которым подключаются мышь и другие внешние устройства.Внутренний модем содержит дополнительный COM-порт

(«COM3» или «COM4»). Порты «COM1» и «COM3» используют прерывание IRQ 4, а «COM2» и «COM4» – IRQ 3. В компьютере свободными обычно бывают прерывания 5,9, 10 и др. Для внутреннего модема можно выбрать, например, порт «COM3» и прерывание IRQ 5.

Для внешнего модема не требуется выбирать порт и прерывание, так как он подключается к одному из свободных последовательных портов RS-232 («COM1» или «COM2»). Однако в этом случае не остаётся свободных портов для возможного подключения других внешних устройств. К телефонному каналу такой модем также подключается через разъём «RJ11».

В сетях кабельного телевидения для подключения модема к компьютеру используют технологию, основанную на Ethernet 10BaseT. Имея встроенный адаптер Ethernet, модем подключается к локальной сети или компьютеру. При этом в компьютер должен быть установлен адаптер Ethernet, специальное ПО, обслуживающее протокол сетей Интернет (TCP/IP).

В компьютерных сетях применяются как модемы, так и факс-

Факс-модем по своим функциональным возможностям не эквивалентен факсимильному аппарату. Основное отличие заключается

в том, что в состав факсимильного аппарата всегда входит сканирующее устройство (обеспечивает считывание любого контрастного изображения с листа бумаги), принтер и факс-модем (обеспечивает только передачу изображений или текста, хранящихся в цифровом виде

в памяти компьютера). Кроме того, последний фактически является не самостоятельным устройством, а расширением персонального компьютера, и может функционировать лишь при включенном состоянии компьютера. В нём используются устройства телефонного аппарата, обеспечивающие согласование с линией связи и организацию посылки-приёма вызова абонента. Информация представляется только в

«электронном» виде. Факс-модем обеспечивает более высокое качество передаваемых изображений. При этом можно обеспечить конфиденциальность передачи сообщений, быстрый доступ к данным, распечатку на высококачественных принтерах и др. Всё это производится в фоновом режиме работы ПК. Внешние устройства воспринимают факс-модем как факсимильный аппарат группы 03 (по классификации МККТТ).

Программная поддержка факс-модема обычно предусматривает соединение и набор заданного номера абонента, архивирование сообщений, создание каталогов, рассылку по списку адресов, отправление в заданное время, автоответ и другие функции.

Различают режимы факса и модема. При работе факс-модема в режиме модема (англ. «handshake» – «рукопожатие») слышен звук, напоминающий «свист», а при факсимильном соединении – «булькающий» звук.

Факс-модемы так же бывают внутренними (факсимильная плата или карта) и внешними. Факсимильная плата встраивается в свободный слот компьютера. Она обеспечивает преобразование передаваемых файлов в стандартный факсимильный формат, а принимаемых – в формат графических файлов (как правило, TIFF); соединение с телефонной линией, набор номера абонента, приём и передачу сообщений, режим автоответа, задержанную передачу и др.

Для их подключения необходимо наличие стандартного разъёма, интерфейсного кабеля и ПО для форматирования и переноса данных из персонального компьютера в телефакс.

Передача факсимильных сообщений по компьютерным сетям осуществляется следующим образом:

1. Документ вставляют в факсимильный аппарат, набирают последовательно номер факс-шлюза отправляющего абонента (IP/FaxRouter) и получателя. Начинается пересылка документа.

2. IP/FaxRouter устанавливает связь с IP-адресом факс-шлюза получателя, а затем с его телефонным номером.

3. Преобразовав аналоговые данные факс-аппарата в IP-пакеты, он посылает их по сети IP/FaxRouter. Последний, освободив внешнюю линию связи, посылает данное сообщение абоненту-получателю.

Важным параметром модемов является скорость передачи данных , определяемая в битах в секунду (англ. «Bits Per Second», bps), в бодах

(англ. «baud») и символах в секунду (англ. «Characters Per Second», cps).

Единица «бод» была названа в честь французского изобретателя телеграфного аппарата Эмиля Бодо. Боды определяют количество любых переданных (не только информационных) битов в секунду. При передаче через модем данных по телефонной линии с высокой скоростью, значения в битах в секунду и в бодах могут различаться.

Термин «символ в секунду» более реально показывает скорость

Деятельность человека всегда была связана с передачей информации. Древний способ передачи - письмо, отправленное с гонцом. Разговаривая, мы передаем друг другу информацию. Человечество придумало много устройств для быстрой передачи информации: телеграф, радио, телефон, телевизор. К числу устройств, передающих информацию с большой скоростью, относятся электронные вычислительные машины, хотя правильнее было бы сказать телекоммуникационные сети.
В передаче участвуют две стороны:
источник - тот, кто передает информацию,
приемник - тот, кто ее получает.
Очень часто при передаче информации возникают помехи. И тогда информация от источника к приемнику поступает в искаженном виде. Ошибки, возникающие при передаче информации, бывают 3-х видов:
часть правильной информации заменяется на неправильную;
к передаваемой информации добавляются лишние, посторонние сообщения;
часть информации при передаче пропадает.
Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
В процессе передачи информация может теряться, искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи по радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передаче в телеграфе. Эти помехи (шумы) искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации, - криптология.
На протяжении ХХ века сменялось множество способов обмена информацией. Если в XIX веке носителем информации была бумага, а средством передачи была почтовая служба, то в ХХ веке информация стала передаваться гораздо быстрее с помощью телеграфа, в голосовой форме обмениваться информацией можно по телефону, радио и телевидение призваны только для получения человеком информации. В наши дни есть огромное количество способов передачи информации, причем в любой форме. Телефонные линии до сих пор остаются самым удобным средством передачи информации, но теперь ими обслуживаются не только телефоны, но и самое большое достижение процесса информатизации – Internet, содержащий большую часть информации со всей планеты.
Компьютер – это самое популярное средство для обработки, хранения и передачи информации и по сей день, но так как в наши дни информации становится все больше, то и компьютеры претерпевают значительные изменения. Для удобства пользователей стали выпускаться, переносные и карманные компьютеры, подключенные к глобальной информационной сети Internet, чтобы пользователь мог получить необходимую информацию в любом месте, в удобное для него время.
Но так как потоки информации только увеличиваются то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления. Существует множество компаний и корпораций, специализирующихся на разработках программного обеспечения, операционных систем, усовершенствовании и разработке новых более совершенных компьютеров, приспособлений для ввода и вывода информации, аксессуаров для удобства обращения с компьютером и ускорения обработки информации.
Что касается самой информации, то до сих пор одним из наиболее важных способов ее передачи между людьми служит документ. Информация, содержащаяся в документе, может быть предоставлена в различных формах, большая часть из которых отображается на различных носителях. Текст, графика, видео, аудио – все может быть передано, показано, распространено и обработано в виде цифрового файла документа.
Есть виды весьма важных бумажных документов, у которых может не быть электронного двойника.
1. это архивная информация.
2. чертежи выпускаемых изделий, разработанные без применения средств автоматизации
3. документы ваших партнеров по бизнесу.

Перенос большей части производственного процесса, в котором появляются новые разработки, идеи, требующие разработки на специальных программах, которые в свою очередь тоже совершенствуются и занимают в компьютере все больше дискового пространства, ставит задачу – увеличение того самого дискового пространства, оперативной памяти, нового программного обеспечения. Это подталкивает компьютерные корпорации на все новые разработки, например, в области обмена большим количеством данных между компьютерами, не подключенными к сети.
Во всех этих случаях идет одностороннее получение информации, то есть пользователь получает необходимую информацию, считывая ее с носителя. А можно ли обмениваться электронной информацией (текстовыми документами, чертежами, рисунками, аудио- и видеодокументами) в двустороннем порядке? Конечно, можно, если ваш компьютер подключен к глобальной сети Internet и имеет необходимое оборудование и программное обеспечение.
Видеоконференции Internet – очень экономичная альтернатива традиционным фирменным системам, но для их проведения нужны каналы связи с более высокой пропускной способностью, нежели для телефонных переговоров в Internet, поэтому они привлекают внимание, прежде всего, пользователей из делового мира.
В изделиях для совместной работы через Internet реализовано множество интерактивных технологий, которые позволяют организовать тесное взаимодействие и обмен информацией между членами импровизированных рабочих групп. Несколько пользователей могут совместно работать с одной прикладной программой, обсуждать возникающие идеи, дискутировать и обмениваться файлами.
Но, несмотря на то – большая ли это корпорация или маленькая фирма, появилась новая проблема – проблема безопасности сети.
За последние годы тысячи компаний обзавелись узлами Web, а их служащие получили доступ к электронной почте и программам просмотра Internet. В результате у любого постороннего лица с элементарными познаниями в области сетевых технологий и недобрыми намерениями появился способ для проникновения во внутренние системы и сетевые устройства компании: через канал связи Internet. Попав внутрь, «взломщик» найдет способ получить интересующую его информацию; разрушить, изменить или похитить данные. Даже самая широко используемая служба Internet, электронная почта, изначально уязвимы: любой человек, имеющий анализатор протоколов, доступ к маршрутизаторам и другим сетевым устройствам, участвующим в обработке электронной почты на пути ее следования из одной сети в другую через Internet, может прочитать, изменить и стереть информацию вашего сообщения, если не приняты специальные меры обеспечения безопасности.
Изготовители сетевых средств защиты информации быстро откликнулись на потребности Internet, адаптировав существующие технологии аутентификации и шифрования для каналов связи Internet и разработав новые защитные продукты.