Список використаної літератури. МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА ЛЕКЦІЙНОГО ЗАНЯТТЯ №2

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА ЛЕКЦІЙНОГО ЗАНЯТТЯ №2

Змістовий модуль І. Комп’ютерні мережі як інформаційні системи

Тема 2:Основні положення передачі даних в мережах

Навчальна дисципліна: Прикладна інформатика

Курс: 4

Кількість годин: 2

Мета лекції: ознайомити студентів із основними відомостями про комп’ютерні мережі, топологіями мереж, провести порівняльну характеристику різних топологій

Міжпредметні зв’язки: інформатика

Обладнання: ПК, локальна мережа.

Список використаної літератури

1. О.Ф Клименко та інші “Інформатика та комп’ютерна техніка”. Навчальний посібник – К: КНЕУ. 2002

2. В.Д. Руденко, О.М. Макарчук, та інші “Курс інформатики” Київ 2001

3. І. Т. Зарецька та інші “Інформатика” Київ 2002

4. С. Симонович, Г. Евсеев, А. Алексеев “Специальная информатика” Москва 2002

5. Д. О.Рзаєв та інші. “ Інформатика та комп’ютерна техніка ”Навчально – методичний посібник для самостійного вивчення дисципліни – К: КНЕУ, 2003.

Лекція 2. Основні положення передачі даних.Фізичне середовище передачі даних. Методи доступу в локальних мережах. Методи доступу в мережах із шинною топологією. Методи доступу в мережах з кільцевою топологією. Методи комутації в мережах передачі даних.

1. Основні положення передачі даних

Передача інформації реалізується за допомогою електричних сигналів. Багато з принципів передачі носять фундаментальний характер. Вони міцно увійшли в практику не тільки систем електрозв’язку, але і обчислювальної техніки, і, звичайно, інформаційних технологій. Повідомлення для передачі з допомогою засобу електрозв’язку (так у нас прийнято називати те, що американці називають telecomunication) повинно бути заздалегідь перетворено в сигнал, під яким розуміється змінна фізична величина, адекватна повідомленню. Процес перетворення повідомлення в сигнал називається кодуванням.

Модуляція. Як краще передати електричний сигнал? По фізичних законах випромінювання електромагнітних хвиль ефективне, якщо розміри випромінювача співмірні з довжиною хвилі, що випромінюється, тому передача сигналів по радіоканалах, кабелях, мікрохвильових лініях проводиться на високих частотах (на дуже коротких хвилях). Сигнал передається на так званій “несучій” частоті.

Процес зміни параметрів несучої відповідно до сигналу, що передається на цій несучій, називають модуляцією. Модуляція основний процес або функція передавача.

До речі, таким же чином розпорядилася природа, вирішивши задачу випромінювання звукових коливань людиною. Оскільки губи людини здатні робити не більше за 10 рухів в секунду, людина може випромінювати звукові коливання частоти 10 Гц, що відповідає довжині хвилі 33 км. Розміри порожнини рота настільки малі в порівнянні з довжиною хвилі, яка випромінюється, що рух губ людини ніхто б не чує. Природа потурбувалася про голосові зв'язки, випромінюючі гармонічну несучу, яка потім модулюється за допомогою м'язів порожнини рота.

Види модуляції. Гармонічна (синусоїдальна) несуча має три інформаційних параметри, які можуть модулювати амплітуду, частоту і фазу. Відповідно до цього при передачі сигналів використовують амплітудну, частотну і фазову модуляцію, яка у разі дискретних сигналів називається маніпуляцією.

Найбільш завадостійкою, тобто несприйнятливою до завад є фазова модуляція або маніпуляція (ФМн). Це пояснюється “амплітудним” характером впливаючих завад, і фаза несучої менше за інші параметри піддається згубному впливу перешкод.

Фазоманіпульований сигнал являє собою відрізок гармонічного коливання з фазою, що змінюється на 180 градусів. У векторній формі це можна зобразити так, як показано на рис. 2.1.а.

При векторному зображенні сигналів перешкоди також можна розглядати як випадкові вектори з випадковою амплітудою і фазою. Таке геометричне представлення сигналів і завад дозволяє легко зрозуміти, чому ФМн сигнал з двома значеннями фази виявляється найбільш завадостійким. Справа в тому, що приймач при прийомі сигналів вирішує задачу: в якій з областей рішення знаходиться сигнал (верхньої або нижньої, рис. 2.1.а). У тому випадку, коли область прийняття рішення складається тільки з двох частин, імовірність помилки найменша. Однак якщо 2ФМн сигнал переносить один сигнал, то 4ФМн переносить відразу два сигнали (мал. 2.1.б), 8ФМн чотири сигнали (мал. 2.1.в).

Демодуляція. Проходження сигналів по каналу зв'язку завжди супроводжується спотвореннями і впливом завад. Тому основною функцією приймача є розпізнання в прийнятих коливаннях переданого сигналу. Цю операцію приймач проводить в процесі демодуляції (детектування, від англійського detection – виявлення) – процесі виділення переданого сигналу, після чого він перетворюється в повідомлення.

Рис. 2.1 Фазові діаграми 2-кратної (2.1.а), 4-кратної (2.1.б), 8-кратної (2.1.в) фазової модуляції

Каналом передачі інформації називають сукупність технічних засобів, що забезпечують передачу електричних сигналів від одного пункту до іншого. Входи каналу підключаються до передавача, а виходи до приймача. Неодмінною складовою частиною будь-якого каналу являються лінії зв'язку – провідникова, кабельна, радіо, мікрохвильова, оптична, супутникова лінії.

Швидкість передачі інформації є основним параметром каналу передачі інформації і вимірюється в біт/с, або бодах. Гранично допустиме значення швидкості передачі для даного каналу називають місткістю каналу.

Оцінка швидкості передачі інформації і граничних можливостей каналу зв'язку представляє великий практичний і теоретичний інтерес, а виявлення принципових обмежень в передачі інформації є цікавою фізичною і математичною задачею.

Теорема Котельникова. Розглядаючи процес передачі інформації в загальних рисах, можна передбачити, що основними чинниками, які обмежують швидкість передачі інформації є смуга пропускання F і рівень завад.

Існує фундаментальна теорема Котельникова про “вибірки”, яка доводить, що сигнал, який не містить в своєму спектрі частот вище за F може представлятися 2F незалежними значеннями в секунду, і сукупність значень, віддалених одне від одного на Т секунд, визначає безперервний сигнал повністю.

Відмітимо, що “вибіркою” є відлік амплітуди сигналу в певний момент. (Термін “вибірки” взятий від англійського samles, теорему про вибірки називають також теоремою відліків.)

Таким чином теорема Котельникова дозволяє на інтервалі Т замінити безперервний сигнал з обмеженим спектром послідовністю його дискретних значень, причому їх треба не нескінченне число, а цілком певне, рівне 2FТ.

Рівень шумів (перешкод, завад) не дозволяє точно визначити амплітуду сигналу і вносить деяку невизначеність в значення відліків сигналу.

Максимально можлива швидкість передачі інформації по каналу зв'язку при фіксованих обмеженнях називається місткістю каналу і позначається через С і вимірюється в біт/с.

2. Фізичне середовище передачі даних

Для передачі даних в КМ використовується фізичне середовище таких типів:

- вита пара (екранована і неекранована);

- коаксіальний кабель;

- оптоволоконний кабель.

Вита пара. Витою парою (рис. 2.2) називається кабель, в якому ізольована пара провідників скручена з невеликим числом витків на одиницю довжини. Скручування провідників зменшує зовнішні електричні перешкоди при передаванні сигналів по кабелю.

Екрановані виті пари збільшують завадозахищеність сигналів.

З неекранованими витими парами ви, ймовірно, вже знайомі, оскільки вони широко використовуються в телефонному зв'язку, а екрановані виті пари помітно від них відрізняються і зовні дещо нагадують електрокабелі, які використовуються в побуті. Однак ця схожість чисто зовнішня, оскільки екранована вита пара має справу з низькою напругою, і товста оболонка потрібна для зменшення перешкод, а не для електробезпеки.

Рис. 2.2 Вита пара

Коаксіальні кабелі. З коаксіальними кабелями вам доводиться часто мати справу в повсякденному житті. Вони використовуються в побутовій радіо- і телевізійній апаратурі. Слова товстий або тонкий відносяться, природно, до їх товщини. Стандартний кабель Ethernet (товстий Ethernet) має товщину великого пальця руки. Більш сучасний тонкий кабель Ethernet (іноді називається CheaperNet) має товщину з мізинець. Товстий кабель має велику міру завадозахищеності, велику механічну міцність, і тому вимагає спеціального пристосування для проколювання кабеля, щоб створити відгалуження для підключення до КМ. Хоч тонкий кабель Ethernet дозволяє передачу на менші відстані, ніж товстий, але для з'єднань з тонким кабелем застосовуються стандартні роз'єми типу BNC, і в зв'язку з його невеликою вартістю він стає фактичним стандартом в офісних КМ. На рис. 2.3 схематично показано, як влаштований коаксіальний кабель.

Рис. 2.3 Коаксіальний кабель

Оптоволоконний кабель. В оптоволоконному кабелі, як це виходить з назви, для передачі сигналів використовується світло, а не електрика. Волокно, що застосовується в якості світловода, дозволяє передавати сигнал на великі відстані з величезною швидкістю, але воно дороге, і з ним важко працювати. Для установки роз'ємів, створення розгалужень, пошуку несправностей в оптоволоконному кабелі необхідне спеціальне пристосування і висока кваліфікація фахівців.

Оптоволоконний кабель влаштований просто. Він звичайно складається з центральної скляної нитки товщиною в декілька мікрон, покритою суцільною скляною оболонкою. Все це в свою чергу сховане у зовнішню захисну оболонку. У перших оптоволоконних кабелях як матеріал для світловода використовувалося скло. У сучасних розробках використовуються також пластик. Оптоволоконні лінії дуже чутливі до поганих з'єднань в роз'ємах. Як джерела світла в таких кабелях застосовуються світлодіоди (LED – Light Emitting Diode), інформація кодується шляхом зміни інтенсивності світла. На приймальному кінці кабелю детектор перетворює світлові імпульси в електричні сигнали. Існують два типи оптоволоконних кабелів одномодові і багатомодові. Одномодові кабелі мають менший діаметр, велику вартість і дозволяють передачу інформації на великі відстані.

У таблиці 2.1 наведена порівняльна оцінка різних фізичних середовищ по узагальнених показниках. Як видно з приведених даних, кращі показники по трудомісткості прокладки у витої пари, а інтегрально по всіх показниках очевидними перевагами володіє коаксіальний кабель. Вони і знайшли найбільше застосування в різного роду КМ.

Таблиця 2.1 Узагальнені показники якості різних фізичних середовищ КМ

3. Методи доступу в локальних мережах

Ефективність взаємодії робочих станцій у рамках локальної мережі ба гато в чому визначається використовуваним правилом доступу до загального передавального середовища в мережах із шинною і кільцевою чи топологією концентратору в деревоподібних і зіркоподібних мережах. Правило, за допомогою якого організується доступ робочих станцій до передавального середовищу, одержало назву методу доступу. У силу великої розмаїтості локальних мереж і вимог до них не можна назвати який-небудь універсальний метод доступу, ефективний у всіх випадках. Кожний з відомих методів доступу має визначені переваги і недоліки. Коротко розглянемо найбільш розповсюджені методи доступу.

У залежності від використовуваного методу доступу локальні мережі поділяються на двох груп. До першої групи відносяться мережі, у яких використовуються методи детермінованого доступу, до другого — методи випадкового доступу. Метод детермінованого доступу припускає наявність визначеного алгоритму, на підставі якого робочим станціям надається доступ до передавального середовищу. Наприклад, при централізованому керуванні моніторингова підсистема може послідовно опитувати кожну з робочих станцій і надавати право передачі інформації першої бажаючий робочої станції. Після цього буде опитуватись наступна робоча станція і так далі. Алгоритм надання права передачі інформації може бути досить гнучким і враховувати пріоритети запитів на передачу і їхню інтенсивність. Для нормального функціонування мережі необхідно, щоб вона не знаходилася в режимі насичення, тобто навантаження на мережу не повинні перевищувати її пропускну здатність. У цьому випадку можна визначити мінімальне і максимальне значення часу чекання моменту початку передачі інформації. Мінімальний час чекання обумовлений необхідністю опитування робочих станцій на предмет передачі інформації. Вплив цієї процедури найбільш відчутно при низької інтенсивності передачі інформації, тому що час на опитування затрачається навіть при відсутності заявок на передачу інформації з боку інших робочих станцій. При збільшенні інтенсивності інформаційного потоку знижується відношення часу опитування до всього часу передачі інформації. Максимальне значення часу чекання є фіксованою величиною, обумовленої при повному завантаженні мережі, тобто при готовності кожної робочої станції передавати інформацію. При цьому передбачається, що наступний запит на передачу інформації в даній робочій станції з'являється після обслуговування чергового запиту. Можливість установлення гарантованого часу доступу є досить істотним фактором при роботі в режимі реального часу. У загальному випадку методи детермінованого доступу дозволяють враховувати особливості топології мережі і характер переданої інформації, забезпечуючи найбільш ефективне використання передавальної середовища.

До другої групи відносяться методи випадкового доступу, при використанні яких кожна робоча станція довільним образом, незалежно від інших систем, може звертатися до моноканалу. При методі випадкового доступу можливо одночасне звертання декількох робочих станцій до загальній передавальній середовищу, тому даний метод доступу часто називають методом множинного доступу.

4. Методи доступу в мережах із шинною топологією

У мережах із шинною топологією використовуються методи як випадкового, так і детермінованого доступу. Поява методів випадкового доступу зв'язують з радіомережею ALOHA, де вперше був використаний найпростіший метод випадкового доступу, ,відповідно до якого радіостанції передавали інформацію в ефір незалежно друг від друга. У випадку одночасної передачі повідомлень декількома станціями відбувалося "зіткнення" повідомлень, що приводило до перекручування інформації. Тому в мережах з випадковим доступом кадр даних, щоб уникнути прийому помилкової інформації, доповнюється контрольною сумою. Приймаюча робоча станція видає підтвердження тільки при прийомі кадрів із правильною контрольною сумою, інші кадри ігноруються. Це дозволяє передавальної станції контролювати передачу кадрів.

Імовірність "зіткнення" повідомлень, залежить від інтенсивності звертання робочих станцій до передавального середовищу й істотно зростає при її збільшенні. Зниження коефіцієнта корисного використання каналу передачі даних при зростанні кількості "зіткнень" як наслідку підвищення інтенсивності запитів на доступ визначило пошук можливостей удосконалювання методу випадкового доступу. Одним зі способів зниження конфліктів є попереднє прослуховування передавальної середовища і початок передачі тільки при наявності вільного каналу. Такий режим передачі одержав назву множинного доступу з контролем несучої частоти (англійською CSMA – Carrier-Sense-Multiple-Access). Однак і в цьому випадку через кінцевий час поширення сигналів не можна цілком уникнути конфліктів (колізій).

З метою своєчасного виявлення конфліктів робоча станція в процесі передачі інформації постійно .контролює передавальну середовище і з появою "зіткнення" припиняє передачу. Через якийсь: Проміжок часу після припинення передачі конфліктуючі робочі станції здійснюють повторну спробу передачі інформації. Час затримки визначається за допомогою спеціальних алгоритмів, спрямованих на зниження імовірності Повторного конфлікту. Наприклад, затримка може формуватися так, щоб її середнє значення збільшувалося приблизно вдвічі з кожною новою спробою зайняти моноканал. Подібний режим передачі одержав назву множинного доступу з контролем несучої частоти і виявленням зіткнень (англійською CSMA/CD – Carrier- Sense-Multiple-Access-with-Collision-Detection).

Методи детермінованого доступу можна розділити на методи поділу часу і методи передачі повноважень. Сутність методів поділу часу укладаєте» у поділі часу роботи каналу зв'язку на окремі інтервали часу, кожний з який, відповідно до визначеного правила, надається якої-небудь робочої станції. Більшість методів поділу часу передбачає наявність у мережі диспетчера, основною функцією якого є контроль і планування часу доступу. При цьому з'являється можливість враховувати пріоритети і необхідний час взаємодії робочих станцій.

Найбільш простим серед методів поділу часу є метод синхронного (циклічного) поділу часу, У цьому випадку цикл (T) обміну з робочими станціями розбивається на кілька тимчасових інтервалів (t), кількість яких Відповідає числу (п) робітників станцій. Під час циклу обміну кожної робочої станції надається фіксований інтервал часу, протягом якого вона може передавати повідомлення; Якщо робочої станції в даний момент часу відсутня інформація для передачі, те виділений їй часовий інтервал не використовується При нерівномірному розподілі інтенсивності звертання робочих станцій до передавального середовищу ефективність використання каналу зв'язку відносно низька. Вона може бути підвищена за рахунок поділу циклу обміну на невеликі інтервали з наданням робочої станції одного чи декількох інтервалів у залежності від інтенсивності звертання робочої станції до каналу зв'язку. Ефективність використання моноканалу може бути також підвищена за рахунок реалізації методів асинхронного поділу часу, заснованих на прогнозуванні інтенсивності запитів доступу до моноканалу з боку робочих станцій. За допомогою спеціальної процедури ведеться облік кількості звертань, на основі якого прогнозується інтенсивність потоків заявок і розподіляється час між робочими станціями. Як показує практика, даний метод тимчасового поділу ефективний лише при невеликому числі робочих станцій.

У локальних мережах з великим числом абонентів досить широко використовується метод детермінованого доступу, що одержав назву множинного доступу з передачею повноважень (метод маркерного доступу). У загальному виді алгоритм маркерного доступу досить простий: у локальній мережі послідовно від однієї робочої станції з іншої передається спеціальна керуюча інформація – маркер, при надходженні якого робоча станція одержує дозвіл на передачу інформації. Після закінчення передачі робоча станція зобов'язана передати маркер наступної робочої станції. При відсутності необхідності в. передачі повідомлення робоча станція, що одержала маркер, негайно передає його наступної робочої станції. Остання робоча станція передає маркер першої робочої станції, утворити логічне кільце передачі маркера. При цьому передача кадрів даних здійснюється в обох напрямках, а їхній прийом здійснюється тільки одержувачем на підставі порівняння адреси, зазначеного в переданому кадрі, з адресою робочої станції.

Даний спосіб доступу має ряд переваг:

• забезпечує досить ефективне використання ресурсів каналу передачі даних;

• дозволяє працювати в режимі реального часу;

• виключає зіткнення повідомлень;

• дозволяє досить просто реалізувати пріоритетний доступ.

До недоліків методу варто віднести залежність роботи мережі від фізичних характеристик передавальної середовища, — зокрема, утрата чи маркера його роздвоєння приводить до збоїв у роботі мережі. Тому необхідно за допомогою спеціальних процедур постійно відслідковувати втрату чи маркера поява декількох маркерів.

5. Методи доступу в мережах з кільцевою топологією

Основними методами доступу в локальних мережах з кільцевою топологією є: метод тактованого доступу і метод маркерного доступу.

Метод тактованого доступу припускає розбивка тимчасового циклу кільця, тобто часу поширення сигналу по кільцю, на безліч рівних інтервалів часу – тактів (сегментів), у кожному з який міститься по одному кадру даних. Таким чином, одночасно може передаватися кілька кадрів. Кількість і довжина кадрів визначаються з урахуванням основних характеристик мережі. Робоча станція може передавати інформацію в кільце тільки при проходженні через її блок доступу вільного кадру. Вільні кадри відрізняються від зайнятих кадрів значенням спеціального контрольного біта в заголовку. Одиниця, як правило, указує на те, що даний кадр зайнятий, а нуль — вільний. Адресат, підучивши кадр даних, копіює його. Звільнення (обнуління) кадрів може здійснюватися як одержувачем, так і відправником інформації.

В даний час відомо багато різновидів даного методу доступу, але усі вони припускають розбивку повідомлень на пакети з наступним формуванням кадру й ефективні при обміні короткими повідомленнями і високої інтенсивності обміну повідомленнями.

При обміні великими повідомленнями перемінної довжини кращим є маркерний доступ. Основна відмінність маркерного доступу в кільцевій мережі від маркерного доступу в мережі із шинною топологією полягає в тім, що кадри маркера і даних передаються по фізичному кільцю в одному напрямку. Передача інформації в довільному напрямку, як це відбувається в мережах із шинною топологією, виключається. Робоча станція може почати передачу тільки після одержання маркера від попередньої робочої станції. Одержавши маркер, станція посилає в кільце кадр даних. Передача маркера наступної робочої станції може здійснюватися після повернення переданого кадру даних або відразу ж після його передачі. В другому випадку говорять про режим раннього звільнення маркера. При цьому кожен наступний кадр даних міститься між попереднім кадром і маркером. Видалення прийнятих кадрів, як правило, здійснюється передавальною робочою станцією. У мережах з маркерним доступом необхідно контролювати втрату маркера і видалення отриманих пакетів.

6. Методи комутації в мережах передачі даних

Основою глобальних мереж є мережа передачі даних, що представляє собою сукупність каналів передачі даних і вузлів комутації. У зв'язку з цим однієї з визначальних характеристик глобальної мережі є метод комутації даних. Існують три основних методи комутації:

- комутація каналів (circuit switching),

- комутація пакетів (packet switching),

- комутація повідомлень (message switching).

Найбільш простим і природним методом передачі даних між двома робочими станціями є метод комутації каналів, який базується на встановленні фізичного з'єднання між робочими станціями. По своїй суті мережі комутації каналів подібні телефонним мережам колективного користування. Фізичне з'єднання між абонентами комп'ютерної мережі створюється, як правило, тільки на час сеансу передачі інформації шляхом утворення складеного каналу з послідовно з'єднаних каналів. При цьому зв'язок між відправником і одержувачем установлюється шляхом посилки відправником відповідного повідомлення, що передається по мережі передачі даних від одного вузла комутації каналу до іншого і керує комутацією каналів зв'язку, як би прокладаючи шлях від відправника до одержувача. Після утворення фізичного з'єднання з пункту призначення відправнику передається відповідне повідомлення, що підтверджує наявність необхідного з'єднання. Потім здійснюється передача інформації, заради якої був створений канал передачі даних. На час сеансу обміну інформацією складений канал підносну недоступний для інших абонентів. Після завершення передачі відправник інформації виробляє відповідне керуюче повідомлення, що передається по складеному каналі, керуючи його роз'єднанням, .а, досягши адресата, інформує його про закінчення сеансу обміну інформацією.

Відносно тривалий час установлення з'єднання (секунди) у сполученні з низькою надійністю і високим рівнем шумів, обмежує використання те лефонних каналів зв'язку у швидкодіючих комп'ютерних мережах. Використання сучасних електронних вузлів комутації каналів дозволяє приблизно на два порядки зменшити час комутації каналів і створювати так називані комп'ютерні мережі зі швидкою комутацією каналів.

У рамках мереж комутації каналів можуть організовуватися так називані виділені канали, що комутуються у визначені, заздалегідь задані інтервали часу, коли тільки і допускається передача інформації. Очевидно, що режим виділених каналів забезпечує максимально .припустиму для конкретної мережі швидкість передачі даних.

Перевагою мереж комутації каналів є наявність постійного з'єднання між робочими станціями, що дозволяє досить просто організувати взаємодію між ними в режимі реального часу, у діалоговому режимі. Істотним недоліком мереж комутації каналів - є низький коефіцієнт використання каналів передачі даних, пряма залежність цього коефіцієнта від режиму роботи мережі.

Передача інформації за допомогою методу комутації пакетів здійснюється без утворення фізичного з'єднання між пунктами відправлення й одержання інформації. Між ними установлюється віртуальне (логічне) з'єднання, а фізичний канал установлюється локально між суміжними вузлами комутації і тільки на час передачі даних. При цьому інформація представляється і передається у виді блоку даних фіксованої структури і довжини. Заголовок блоку даних містить адреси відправника й одержувача інформації, а також іншу керуючу інформацію, необхідну для коректної передачі повідомлень між абонентами. Передача блоків Даних між абонентами здійснюється з проміжним запам'ятовуванням їх у вузлах комутації: повідомлення, що надійшло у вузол комутації, запам'ятовується в буферному запам'ятовуючому пристрої і при наявності вільного каналу зв'язку в напрямку адресата передається по цьому каналі в наступний вільний вузол. Такі вузли, що здійснюють проміжне збереження і керування передачею повідомлень, називаються вузлами комутації пакетів, а мережі передачі даних, що використовують цей спосіб комутації, одержали назва мереж комутації пакетів.

Таким чином, повідомлення послідовне передається від одного вузла комутації до іншого, займаючи в кожен період часу тільки канал передачі даних між суміжними вузлами. Інші канали на шляху проходження пакета можуть використовуватися дня інших цілей. Це дозволяє істотно, у порівнянні з мережами комутації каналів, підвищити коефіцієнт використання фізичних каналів зв'язку v і тим самим збільшити загальну пропускну здатність мережі передачі даних. Однак при цьому ускладнюються вузли комутації і з'являються додаткові затримки, зв'язані з необхідністю проміжного запам'ятовування повідомлення в кожнім вузлі мережі. В остаточному підсумку це приводить до збільшення часу доставки пакетів. Процес передачі інформації в мережі комутації пакетів можна порівняти з роботою поштової мережі зв'язку при пересиланні листів. Фіксована довжина пакетів припускає розбивку довгих повідомлень на кілька пакетів. Великі масиви інформації передаються декількома пакетами, операція зборки-розбирання здійснюється тільки в робочих станціях, що спрощує структуру проміжних вузлів мережі. Пакети одного повідомлення можуть передаватися по різних маршрутах, незалежно друг від друга, у цьому випадку говорять про так називаний дейтаграмному способі передачі даних. Такий спосіб передачі характеризується використанням найпростішого транспортного протоколу і використовується в основному для передачі короткої послідовності пакетів. Відсутність логічного каналу може привести до порушення порядку надходження пакетів до адресата. Тому для передачі великих повідомлень переважний спосіб віртуальних каналів, при якому всі пакети випливають по одному, заздалегідь установленому маршруту.

Під комутацією повідомлень розуміють передача єдиного блоку даних між транзитними робочими станціями з тимчасовою буферизацією цього блоку на диску кожної робочої станції. Повідомлення на відміну від пакета має довільну довжину, яка визначається не технологічними розуміннями, а змістом інформації, що складає повідомлення. Наприклад, повідомленням може бути текстовий документ, файл із кодом програми, електронний лист.

За такою схемою звичайно передаються повідомлення, що не вимагають негайної відповіді, найчастіше повідомлення електронної пошти. Режим передачі з проміжним збереженням на диску називається режимом “збереження-і-передача” (store-and-forward).

Режим комутації повідомлень розвантажує мережа для передачі трафіку, що вимагає швидкої відповіді, наприклад трафіку служби WWW чи файлової служби.

Кількість транзитних робочих станцій намагаються по можливості зменшити. Якщо вони підключені до мережі з комутацією пакетів, то їх число, звичайно, зменшується до двох. Наприклад, користувач передає поштове повідомлення своєму серверу вихідної пошти, а той відразу намагається передати повідомлення серверу вхідної пошти адресата. Але якщо комп’ютери зв'язані між собою телефонною мережею, те часто використовується кілька проміжних серверів, тому що прямий доступ до кінцевого сервера може бути неможливий у даний момент через перевантаження телефонної мережі (абонент зайнятий) чи економічно невигідний через високі тарифи на віддалений телефонний зв'язок.

Техніка комутації повідомлень з'явилася в комп'ютерних мережах раніш техніки комутації пакетів, але потім була витиснена останньою, як більш ефективною за критерієм пропускної здатності мережі. Запис повідомлення на диск займає досить багато часу, крім того, наявність дисків вимагає спеціалізованих комп'ютерів, як комутатори, що підвищує вартість мережі.

Сьогодні комутація повідомлень працює тільки для деяких не оперативних служб, причому найчастіше зовні мережі з комутацією пакетів, як служба прикладного рівня

Традиційна схема супутникового зв'язку, яка зародилася в 60-і роки на базі тоді ще недосконалих і малопотужних ШСЗ, передбачає наявність двох або декількох земних приймально-передавальних станцій з антенами діаметром 12 ... 30 м, що обмінюються великими потоками інформації (магістральний зв'язок). Найбільшого розвитку цей напрямок досяг в 70-х і на початку 80-х років, коли частка супутникового трафіку становила 10% від загального обсягу далекого трансконтинентального зв'язку і понад 30% трансатлантичного трафіку.

З розвитком волоконно-оптичної техніки, появою недорогих оптичних кабелів з гранично малим загасанням, що володіють до того ж пропускною здатністю, сфера використання супутників перемістилася на рівень зонового та відомчого зв'язку - систем зв'язку з порівняно невеликим трафіком і великим числом абонентів, довільним чином розподілених на значній території, коли будівництво наземних ліній виявляється неефективним. Прикладом такого використання служать мережі радіальної або змішаної структури з однією центральною і великим числом малих земних станцій (VSAT - Very Small Aperture Terminal). У світі функціонує, за деякими оцінками, понад 500 тисяч таких станцій. У мережах VSAT здійснюється обмін інформацією різного роду (телефонія, передача даних, телеконференцзв’язок) на швидкостях від 32 кбіт / с до 1,5 ... 2 Мбіт / с, широко застосовуються системи з динамічним перерозподілом ресурсу (надання каналів на вимогу, придушення несучої в паузі мови і т.д.), завдяки чому вони ефективно використовують супутникові ємності й виявляються економічно окупними.

В області телевізійного мовлення центр ваги використання супутників також поступово перемістився з обміну телевізійними програмами між організаціями мовлення (Євробачення, світова мережа обміну через супутники "Інтелсат") до розподілу програм на головні станції кабельних мереж і далі, до безпосереднього телевізійного мовлення з прийомом програм абонентами з космосу на невеликі антени діаметром 60 ... 80 см. Сучасні мовні супутники володіють енергетичним потенціалом в 10 і більше кіловат і забезпечують одночасну трансляцію в цифровій формі понад 100 телевізійних програм. Розміщення в одній орбітальній позиції декількох супутників, що працюють в сусідніх ділянках спектра, дозволило довести число одночасно переданих програм до 500 (угруповання Hot Bird в точці 13О с.д., ASTRA в точці 19,2 про с.д.). Наступним помітним кроком у застосуванні супутників стало використання супутникових каналів у глобальній інформаційній мережі Інтернет. Широкому розповсюдженню супутникових каналів на магістральних ділянках мережі заважає порівняно велика тимчасова затримка сигналу на трасі через геостаціонарний супутник (сумарно понад 250 мс), що порушує роботу багатьох мережевих протоколів. Однак на низових ділянках (лінії до місцевих Інтернет-провайдерів і індивідуальним абонентам) вдається обійти це ускладнення, обмежуючи швидкість передачі інформації до кожного окремого абоненту.

Поиск по сайту: