Způsoby přenosu digitální informace
Digitální data jsou přenášena po vodiči změnou aktuálního napětí: žádné napětí - „O“, přítomné napětí - „1“. Existují dva způsoby přenosu informací přes fyzické přenosové médium: digitální a analogové.
Poznámky: 1. Pokud všichni účastníci počítačové sítě přenášejí data přes kanál na stejné frekvenci, nazývá se takový kanál úzkopásmový (prochází jednou frekvencí).
2. Pokud každý účastník pracuje na své vlastní frekvenci pomocí jednoho kanálu, pak se takový kanál nazývá širokopásmový (prochází mnoha frekvencemi). Použití širokopásmových kanálů umožňuje ušetřit na jejich množství, ale komplikuje proces řízení výměny dat.
Na digitální nebo úzkopásmový způsob přenosu(obr. 6.10) jsou data přenášena v přirozené podobě na jedné frekvenci. Úzkopásmová metoda umožňuje přenášet pouze digitální informace, zajišťuje, že přenosové médium mohou používat pouze dva uživatelé v daný okamžik, a umožňuje normální provoz pouze na omezenou vzdálenost (délka komunikační linky maximálně 1000 m). Úzkopásmový způsob přenosu zároveň poskytuje vysoké rychlosti výměny dat - až 10 Mbit/s a umožňuje vytvářet snadno konfigurovatelné počítačové sítě. Převážná většina místních sítí využívá úzkopásmový přenos.
Rýže. 6.10. Způsob digitálního přenosu
Analogový Způsob digitálního přenosu dat (obr. 6.11) zajišťuje širokopásmový přenos pomocí signálů různých nosných frekvencí v jednom kanálu.
U metody analogového přenosu jsou parametry signálu nosné frekvence řízeny pro přenos digitálních dat přes komunikační kanál.
Signál nosné frekvence je harmonická oscilace popsaná rovnicí:
Х=Х max sin (ωt +φ 0),
kde X max je amplituda oscilací;
ω - frekvence kmitání;
φ - počáteční fáze kmitů.
Digitální data můžete přenášet přes analogový kanál ovládáním jednoho z parametrů signálu nosné frekvence: amplitudy, frekvence nebo fáze. Protože je nutné přenášet data v binární formě (posloupnost jedniček a nul), lze navrhnout následující způsoby řízení ( modulace): amplituda, frekvence, fáze.
Nejjednodušší způsob, jak pochopit princip, je amplituda modulace: "0" - žádný signál, tzn. žádné oscilace nosné frekvence; "1" - přítomnost signálu, tzn. přítomnost oscilací nosné frekvence. Existují kmity - jedna, žádné kmity - nula (obr. 6.11a).
Frekvence modulace zahrnuje přenos signálů 0 a 1 na různých frekvencích. Při pohybu z 0 na 1 a z 1 na 0 se signál nosné frekvence mění (obr. 6.116).
Nejobtížnější je pochopit fáze modulace. Jeho podstatou je, že při pohybu z 0 na 1 a z 1 na 0 se mění fáze kmitů, tzn. jejich směru (obr. 6.11c).
Používá se také v hierarchických sítích na vysoké úrovni – globálních a regionálních širokopásmový přenos, která umožňuje každému účastníkovi provozovat svou vlastní frekvenci v rámci jednoho kanálu. To zajišťuje interakci velkého počtu účastníků při vysokých rychlostech přenosu dat.
Širokopásmový přenos umožňuje kombinovat přenos digitálních dat, obrazu a zvuku v jednom kanálu, což je nezbytný požadavek moderních multimediálních systémů.
Příklad 6.5. Typickým analogovým kanálem je telefonní kanál. Když účastník zvedne sluchátko, uslyší jednotný zvukový signál - to je signál nosné frekvence. Protože leží v frekvenčním rozsahu zvuku, nazývá se tónový signál. Pro přenos řeči po telefonním kanálu je nutné řídit signál nosné frekvence - modulovat jej. Zvuky snímané mikrofonem se převádějí na elektrické signály, které zase modulují signál nosné frekvence. Při přenosu digitální informace je řízení prováděno informačními byty - posloupností jedniček a nul.
Hardware
Pro zajištění přenosu informací z počítače do komunikačního prostředí je nutné koordinovat signály vnitřního rozhraní počítače s parametry signálů přenášených komunikačními kanály. V tomto případě musí být provedeno jak fyzické přizpůsobení (tvar, amplituda a doba trvání signálu), tak přizpůsobení kódu.
Technická zařízení, která provádějí funkce propojení počítače s komunikačními kanály, se nazývají adaptéry nebo síťové adaptéry. Jeden adaptér zajišťuje spárování s počítačem jednoho komunikačního kanálu.
Rýže. 6.11. Způsoby přenosu digitální informace přes analogový signál:
a – amplitudová modulace; b – frekvence; c - fáze
Kromě jednokanálových adaptérů se používají také vícekanálová zařízení - multiplexery pro přenos dat nebo jednoduše multiplexery.
Multiplexer pro přenos dat- zařízení pro propojení počítače s několika komunikačními kanály.
Multiplexery přenosu dat byly použity v systémech teleprocessingu - první krok k vytvoření počítačových sítí. Později, se vznikem sítí se složitými konfiguracemi a velkým počtem účastnických systémů, se začaly používat speciální komunikační procesory pro implementaci funkcí rozhraní.
Jak již bylo zmíněno dříve, pro přenos digitální informace přes komunikační kanál je nutné převést proud bitů na analogové signály a při příjmu informací z komunikačního kanálu do počítače provést opačnou akci – převést analogové signály na proud bitů, které může počítač zpracovat. Takové transformace jsou prováděny speciálním zařízením - modem.
Modem- zařízení, které moduluje a demoduluje informační signály při jejich přenosu z počítače do komunikačního kanálu a při jejich přijímání z komunikačního kanálu do počítače.
Nejdražší součástí počítačové sítě je komunikační kanál. Při budování řady počítačových sítí se proto snaží ušetřit na komunikačních kanálech přepnutím několika interních komunikačních kanálů na jeden externí. K provádění spínacích funkcí se používají speciální zařízení - náboje.
Rozbočovač- zařízení, které pomocí frekvenčního dělení přepíná několik komunikačních kanálů do jednoho.
V LAN, kde je fyzickým přenosovým médiem kabel omezené délky, se ke zvýšení délky sítě používají speciální zařízení - opakovače.
Opakovač- zařízení, které zajišťuje zachování tvaru a amplitudy signálu při jeho přenosu na větší vzdálenost, než poskytuje tento typ fyzického přenosového média.
Existují místní a vzdálené opakovače. Místní opakovače umožňují připojit síťové fragmenty umístěné na vzdálenost až 50 m, a dálkový- do 2000 m.
Přečtěte si také:
|
Topologie Systém vztahů mezi komponenty sítě Windows. Při použití na replikaci služby Active Directory se topologie snižuje na sadu připojení používaných řadiči domény ke vzájemné komunikaci.
(1) Počítačové sítě implementují zpracování informací M204, M205
paralelní
místní
●distribuované
obousměrný
(1) Adresa webové stránky pro prohlížení v prohlížeči začíná:
LAN KOMBINACE
Důvody pro kombinování sítí LAN
LAN systém vytvořený v určité fázi vývoje postupem času přestává uspokojovat potřeby všech uživatelů a pak nastává problém s rozšířením jeho funkčnosti. Může být nutné kombinovat v rámci společnosti různé sítě LAN, které se objevily v různých odděleních a pobočkách v různých časech, alespoň pro organizaci výměny dat s jinými systémy. Problém rozšíření konfigurace sítě lze řešit jak v omezeném prostoru, tak s přístupem do vnějšího prostředí.
Touha získat přístup k určitým informačním zdrojům může vyžadovat připojení LAN k sítím vyšší úrovně.
V nejjednodušší verzi je konsolidace LAN nezbytná pro rozšíření sítě jako celku, ale technické možnosti stávající sítě jsou vyčerpány a nelze k ní připojit nové účastníky. Můžete pouze vytvořit další LAN a sloučit ji s existující pomocí jedné z níže uvedených metod.
Metody kombinování LAN
Most. Nejjednodušší variantou kombinace LAN je kombinace identických sítí na omezeném prostoru. Fyzické přenosové médium omezuje délku síťového kabelu. V rámci přípustné délky je vybudován segment sítě - segment sítě. Používají se ke spojení segmentů sítě mosty.
Most- zařízení, které spojuje dvě sítě pomocí stejných metod přenosu dat.
Sítě, které most spojuje, musí mít stejné úrovně sítě jako model interakce otevřených systémů, nižší úrovně mohou mít určité rozdíly.
Pro síť osobních počítačů je most samostatný počítač se speciálním softwarem a doplňkovým vybavením. Most může propojovat sítě různých topologií, ale běží na nich stejný typ síťových operačních systémů.
Mosty mohou být místní nebo vzdálené.
Místní Mosty spojují sítě umístěné v omezené oblasti v rámci stávajícího systému.
Smazáno Mosty spojují geograficky rozptýlené sítě pomocí externích komunikačních kanálů a modemů.
Místní mosty se zase dělí na vnitřní a vnější.
Domácí mosty jsou obvykle umístěny na jednom z počítačů dané sítě a kombinují funkci mostu s funkcí účastnického počítače. Rozšíření funkcí se provádí instalací další síťové karty.
Externí Mosty vyžadují k výkonu svých funkcí samostatný počítač se speciálním softwarem.
Router (směrovač). Složitá síť, která je spojením několika sítí, vyžaduje speciální zařízení. Úkolem tohoto zařízení je odeslat zprávu příjemci v požadované síti. Toto zařízení se nazývá m router.
Router neboli router je zařízení, které propojuje sítě různých typů, ale používá stejný operační systém.
Router plní své funkce na síťové vrstvě, takže závisí na komunikačních protokolech, ale nezávisí na typu sítě. Pomocí dvou adres – síťové adresy a adresy hostitele, router jednoznačně vybere konkrétní síťovou stanici.
Příklad 6.7. Je nutné navázat spojení s účastníkem telefonní sítě nacházejícím se v jiném městě. Nejprve se vytočí adresa telefonní sítě tohoto města – předvolba. Poté - adresa uzlu této sítě - telefonní číslo odběratel Funkce Router je provozován zařízením PBX.
Router si také může vybrat nejlepší cestu pro přenos zprávy k účastníkovi sítě, filtruje informace procházející přes ni a do jedné ze sítí posílá pouze informace, které jsou jí adresovány.
Směrovač navíc zajišťuje vyrovnávání zátěže v síti přesměrováním toku zpráv přes volné komunikační kanály.
Brána. Aby bylo možné kombinovat sítě LAN zcela odlišných typů, pracující pod výrazně odlišnými protokoly, jsou k dispozici speciální „zařízení - brány.
Brána je zařízení, které umožňuje organizovat výměnu dat mezi dvěma sítěmi pomocí různých komunikačních protokolů.
Brána plní své funkce na úrovních nad úrovní sítě. Nezávisí na použitém přenosovém médiu, ale závisí na použitých protokolech výměny dat. Brána obvykle převádí mezi dvěma protokoly.
Pomocí bran můžete připojit místní síť k hostitelskému počítači a také připojit místní síť ke globální.
Příklad 6.8. Je nutné sjednotit místní sítě umístěné v různých městech. Tento problém lze vyřešit pomocí globální datové sítě. Takovou sítí je paketová síť založená na protokolu X.25. Pomocí brány je místní síť připojena k síti X.25. Brána provádí potřebné převody protokolů a zajišťuje výměnu dat mezi sítěmi.
Mosty, routery a dokonce brány jsou konstruovány ve formě desek, které jsou instalovány v počítačích. Své funkce mohou vykonávat jak v režimu úplného oddělení funkcí, tak v režimu jejich kombinování s funkcemi pracovní stanice počítačové sítě.
(1) Počítač, který má 2 síťové karty a je určen k propojení sítí, se nazývá:
Směrovač
Zesilovač
Přepínač
(1) Zařízení, které přepíná několik komunikačních kanálů do jednoho frekvenčním rozdělením, se nazývá...
opakovač
●rozbočovač
multiplexer pro přenos dat
HARDWAROVÁ IMPLEMENTACE PŘENOSU DAT
Způsoby přenosu digitální informace
Digitální data se přenášejí po vodiči změnou aktuálního napětí: žádné napětí - „O“, existuje napětí - „1“. Existují dva způsoby přenosu informací přes fyzické přenosové médium: digitální a analogové.
Poznámky: 1. Pokud všichni účastníci počítačové sítě přenášejí data přes kanál na stejné frekvenci, je takový kanál nazýván úzkopásmový(prochází jednou frekvencí).
2. Pokud každý účastník pracuje na své vlastní frekvenci na jednom kanálu, pak se takový kanál nazývá širokopásmové připojení(prochází mnoha frekvencemi). Použití širokopásmových kanálů umožňuje ušetřit na jejich množství, ale komplikuje proces řízení výměny dat.
Na digitální nebo úzkopásmový způsob přenosu(obr. 6.10) jsou data přenášena v přirozené podobě na jedné frekvenci. Úzkopásmová metoda umožňuje přenášet pouze digitální informace, zajišťuje, že přenosové médium mohou používat pouze dva uživatelé v daný okamžik, a umožňuje normální provoz pouze na omezenou vzdálenost (délka komunikační linky maximálně 1000 m). Úzkopásmový způsob přenosu zároveň poskytuje vysoké rychlosti výměny dat - až 10 Mbit/s a umožňuje vytvářet snadno konfigurovatelné počítačové sítě. Převážná většina místních sítí využívá úzkopásmový přenos.
Rýže. 6.10. Způsob digitálního přenosu
Analogový Způsob přenosu digitálních dat (obr. 6.11) zajišťuje širokopásmový přenos pomocí signálů různých nosných frekvencí v jednom kanálu.
U metody analogového přenosu jsou parametry signálu nosné frekvence řízeny pro přenos digitálních dat přes komunikační kanál.
Signál nosné frekvence je harmonická oscilace popsaná rovnicí: "
A r = A r max sin (atf+9 0),
kde Xmax je amplituda oscilací; co - kmitání frekvence; t- čas; f 0 - počáteční fáze kmitů.
Digitální data můžete přenášet přes analogový kanál ovládáním jednoho z parametrů signálu nosné frekvence: amplitudy, frekvence nebo fáze. Protože je nutné přenášet data v binární formě (posloupnost jedniček a nul), lze navrhnout následující způsoby řízení (modulace): amplituda, frekvence, fáze.
Nejjednodušší způsob, jak pochopit princip, je amplituda modulace: "O" - žádný signál, tzn. žádné oscilace nosné frekvence; "1" - přítomnost signálu, tzn. přítomnost oscilací nosné frekvence. Existují oscilace - jedna, žádné oscilace - nula (obr. 6.11 A).
Frekvence modulace zahrnuje přenos signálů 0 a 1 na různých frekvencích. Při pohybu z 0 na 1 a z 1 na 0 se signál nosné frekvence mění (obr. 6.116).
Nejobtížnější je pochopit fáze modulace. Jeho podstatou je, že při pohybu z 0 na 1 a z 1 na 0 se mění fáze kmitů, tzn. jejich směr (obr. 6.11 PROTI).
Používá se také v hierarchických sítích na vysoké úrovni – globálních a regionálních širokopásmový přenos, který umožňuje každému účastníkovi pracovat na své vlastní frekvenci v rámci jednoho kanálu. To zajišťuje interakci velkého počtu účastníků při vysokých rychlostech přenosu dat.
Širokopásmový přenos umožňuje kombinovat přenos digitálních dat, obrazu a zvuku v jednom kanálu, což je nezbytný požadavek moderních multimediálních systémů.
Příklad 6.5. Typickým analogovým kanálem je telefonní kanál. Když účastník zvedne sluchátko, uslyší jednotný zvukový signál - to je signál nosné frekvence. Protože leží v frekvenčním rozsahu zvuku, nazývá se tónový signál. Pro přenos řeči po telefonním kanálu je nutné řídit signál nosné frekvence - modulovat jej. Zvuky snímané mikrofonem se převádějí na elektrické signály, které zase modulují signál nosné frekvence. Při přenosu digitální informace je řízení prováděno informačními byty - posloupností jedniček a nul.
Hardware
Pro zajištění přenosu informací z počítače do komunikačního prostředí je nutné koordinovat signály vnitřního rozhraní počítače s parametry signálů přenášených komunikačními kanály. V tomto případě musí být provedeno jak fyzické přizpůsobení (tvar, amplituda a doba trvání signálu), tak přizpůsobení kódu.
Nazývají se technická zařízení, která plní funkce propojení počítače s komunikačními kanály adaptéry nebo síťové adaptéry. Jeden adaptér zajišťuje spárování s počítačem jednoho komunikačního kanálu.
Rýže. 6.11. Způsoby přenosu digitální informace přes analogový signál: A- amplitudová modulace; b- frekvence; PROTI- fáze
Kromě jednokanálových adaptérů používají se také vícekanálová zařízení - multiplexery pro přenos dat nebo jednoduše multiplexery.
Multiplexer pro přenos dat- zařízení pro propojení počítače s několika komunikačními kanály.
Multiplexery přenosu dat byly použity v systémech teleprocessingu - první krok k vytvoření počítačových sítí. Později, se vznikem sítí se složitými konfiguracemi a velkým počtem účastnických systémů, se začaly používat speciální komunikační procesory pro implementaci funkcí rozhraní.
Jak již bylo zmíněno dříve, pro přenos digitální informace přes komunikační kanál je nutné převést proud bitů na analogové signály a při příjmu informací z komunikačního kanálu do počítače provést opačnou akci – převést analogové signály na proud bitů, které může počítač zpracovat. Takové transformace jsou prováděny speciálním zařízením - mod jíst.
Modem- zařízení, které moduluje a demoduluje informační signály při jejich přenosu z počítače do komunikačního kanálu a při jejich přijímání z komunikačního kanálu do počítače.
Nejdražší součástí počítačové sítě je komunikační kanál. Při budování řady počítačových sítí se proto snaží ušetřit na komunikačních kanálech přepnutím několika interních komunikačních kanálů na jeden externí. K provádění spínacích funkcí se používají speciální zařízení - náboje.
Rozbočovač- zařízení, které pomocí frekvenčního dělení přepíná několik komunikačních kanálů do jednoho.
V LAN, kde je fyzickým přenosovým médiem kabel omezené délky, se ke zvýšení délky sítě používají speciální zařízení - opakovače.
Opakovač- zařízení, které zajišťuje zachování tvaru a amplitudy signálu při jeho přenosu na větší vzdálenost, než poskytuje tento typ fyzického přenosového média.
Existují místní a vzdálené opakovače. Místní opakovače umožňují připojit síťové fragmenty umístěné ve vzdálenosti až 50 m, a dálkový- do 2000 m.
Charakteristika komunikační sítě
Chcete-li posoudit kvalitu komunikační sítě, můžete použít následující charakteristiky:
■ rychlost přenosu dat přes komunikační kanál;
■ kapacita komunikačního kanálu;
■ spolehlivost přenosu informací;
■ spolehlivost komunikačního kanálu a modemů.
Rychlost přenosu dat přes komunikační kanál se měří počtem bitů informace přenesených za jednotku času - sekundu.
Pamatovat si! Jednotkou rychlosti přenosu dat jsou bity za sekundu.
Poznámka.Často používanou jednotkou měření rychlosti je baud. Baud je počet změn stavu přenosového média za sekundu. Tak Jak každá změna stavu pak může odpovídat několika bitům dat nemovitý rychlost v bitů za sekundu může překročit přenosovou rychlost.
Rychlost přenosu dat závisí na typu a kvalitě komunikačního kanálu, typu použitých modemů a zvolené metodě synchronizace.
Pro asynchronní modemy a telefonní komunikační kanál je tedy rozsah rychlostí 300 - 9600 bps a pro synchronní modemy - 1200 - 19200 bps.
Pro uživatele počítačových sítí nejsou důležité abstraktní bity za sekundu, ale informace, jejichž měrnou jednotkou jsou bajty nebo znaky. Proto je výhodnější charakteristikou kanálu jeho propustnost, který se odhaduje podle počtu znaků přenesených kanálem za jednotku času - sekundu. V tomto případě jsou ve zprávě obsaženy všechny servisní znaky. Teoretická propustnost je určena rychlostí přenosu dat. Skutečná propustnost závisí na řadě faktorů, včetně způsobu přenosu, kvalitě komunikačního kanálu, jeho provozních podmínkách a struktuře zprávy.
Pamatovat si! Jednotkou měření kapacity komunikačního kanálu jsou číslice za sekundu.
Základní charakteristikou každého síťového komunikačního systému je spolehlivost přenášené informace. Protože se na základě zpracování informací o stavu řídicího objektu rozhoduje o tom či onom průběhu procesu, může osud objektu v konečném důsledku záviset na spolehlivosti informací. Spolehlivost přenosu informace se posuzuje jako poměr počtu chybně přenesených znaků k celkovému počtu přenesených znaků. Požadovanou úroveň spolehlivosti musí poskytovat jak zařízení, tak komunikační kanál. Není vhodné používat drahé zařízení, pokud komunikační kanál nesplňuje nezbytné požadavky na úroveň spolehlivosti. *
Pamatovat si! Jednotka spolehlivosti: počet chyb na znak - chyby/znak.
U počítačových sítí by měl být tento indikátor v rozmezí 10 -6 - 10~ 7 chyb/znaménko, tzn. Je povolena jedna chyba na milion přenesených znaků nebo na deset milionů přenesených znaků.
Konečně, spolehlivost komunikační systém je určen buď podílem doby v dobrém stavu na celkové době provozu, nebo průměrnou dobou mezi poruchami. Druhá charakteristika umožňuje efektivněji posoudit spolehlivost systému.
Pamatovat si! Jednotka měření spolehlivosti: průměrná doba mezi poruchami - hodina.
U počítačových sítí musí být střední doba mezi poruchami poměrně velká a činit alespoň několik tisíc hodin.
226 KAPITOLA 6. POČÍTAČOVÉ SÍTĚ
6.3. MÍSTNÍ POČÍTAČOVÉ SÍTĚ
Vlastnosti organizace LAN
Typické topologie LAN a přístupové metody
LAN fúze
VLASTNOSTI LAN ORGANIZACE
Funkční skupiny zařízení v síti
Hlavním účelem každé počítačové sítě je poskytovat informace a výpočetní zdroje uživatelům, kteří jsou k ní připojeni.
Z tohoto pohledu lze lokální síť považovat za soubor serverů a pracovních stanic.
Server- počítač připojený k síti a poskytující její výhody poskytovatelé určitých služeb.
servery může provádět ukládání dat, správu databází, vzdálené zpracování úloh, tisk úloh a řadu dalších funkcí, které mohou uživatelé sítě potřebovat. Server je zdrojem síťových zdrojů.
Pracovní stanice- osobní počítač připojený k síti, jejímž prostřednictvím uživatel získává přístup ke svým zdrojům.
Pracovní stanice Síť funguje v síťovém i lokálním režimu. Je vybavena vlastním operačním systémem (MS DOS, Windows atd.) a poskytuje uživateli všechny potřebné nástroje pro řešení aplikovaných problémů.
Zvláštní pozornost by měla být věnována jednomu typu serveru - souborovému serveru. V běžné terminologii se pro to přijímá zkrácený název - souborový server.
Souborový server ukládá data uživatelů sítě a poskytuje jim přístup k těmto datům. Jedná se o počítač s velkou kapacitou RAM, velkokapacitními pevnými disky a přídavnými magnetopáskovými mechanikami (streamery).
Běží pod speciálním operačním systémem, který uživatelům sítě poskytuje současný přístup k datům na něm umístěným.
Souborový server plní následující funkce: ukládání dat, archivace dat, synchronizace změn dat různými uživateli, přenos dat.
Pro mnoho úloh použití jednoho souborového serveru nestačí. Potom může být do sítě zařazeno několik serverů. Jako souborové servery je také možné použít minipočítače.
Řízení interakce zařízení v síti
Informační systémy postavené na bázi počítačových sítí poskytují řešení následujících úkolů: ukládání dat, zpracování dat, organizace přístupu uživatelů k datům, přenos dat a výsledků zpracování dat uživatelům.
V centralizovaných zpracovatelských systémech tyto funkce vykonával centrální počítač (Mainframe, Host).
Počítačové sítě implementují distribuované zpracování dat. Zpracování dat je v tomto případě rozděleno mezi dva objekty: klienta A server.
Klient- uživatel úlohy, pracovní stanice nebo počítačové sítě.
Během zpracování dat může klient vytvořit požadavek na server k provedení složitých procedur, čtení souboru, vyhledávání informací v databázi atd.
Dříve definovaný server splní požadavek přijatý od klienta. Výsledky požadavku jsou předány klientovi. Server zajišťuje ukládání veřejných dat, organizuje přístup k těmto datům a předává data klientovi.
Klient zpracovává přijatá data a prezentuje výsledky zpracování ve formě vhodné pro uživatele. Zpracování dat lze v zásadě provádět také na serveru. Pro takové systémy jsou přijaté termíny systémy klient-server nebo architektura klient-server.
Architekturu klient-server lze použít jak v lokálních sítích typu peer-to-peer, tak v síti s dedikovaným serverem.
Síť typu peer-to-peer. V takové síti neexistuje jediné centrum pro řízení interakce pracovních stanic a neexistuje jediné zařízení pro ukládání dat. Síťový operační systém je distribuován na všech pracovních stanicích. Každá síťová stanice může vykonávat funkce klienta i serveru. Může obsluhovat požadavky z jiných pracovních stanic a předávat své vlastní servisní požadavky do sítě.
Uživatel sítě má přístup ke všem zařízením připojeným k ostatním stanicím (disky, tiskárny).
Výhody sítí peer-to-peer: nízká cena a vysoká spolehlivost.
Nevýhody sítí peer-to-peer:
■ závislost efektivity sítě na počtu stanic;
■ složitost správy sítě;
■ potíže se zajištěním bezpečnosti informací;
■ potíže s aktualizací a změnou softwaru stanice. Nejoblíbenější jsou sítě typu peer-to-peer založené na síti
operační systémy LANtastic, NetWare Lite.
Síť s zvýrazněno server. V síti s vyhrazeným serverem vykonává jeden z počítačů funkce ukládání dat určených pro použití všemi pracovními stanicemi, správu interakce mezi pracovními stanicemi a řadu servisních funkcí.
Takový počítač se obvykle nazývá síťový server. Je na něm nainstalován síťový operační systém a jsou k němu připojena všechna sdílená externí zařízení – pevné disky, tiskárny a modemy.
Interakce mezi pracovními stanicemi v síti se obvykle provádí prostřednictvím serveru. Logická organizace takové sítě může být reprezentována topologií hvězda. Roli centrálního zařízení plní server. V sítích s centralizovanou správou je možné vyměňovat informace mezi pracovními stanicemi a obejít tak souborový server. K tomu můžete použít program NetLink. Po spuštění programu na dvou pracovních stanicích můžete přenášet soubory z disku jedné stanice na disk druhé (podobně jako při kopírování souborů z jednoho adresáře do druhého pomocí Norton Commanderu).
Výhody sítě s dedikovaným serverem:
■ spolehlivý systém informační bezpečnosti;
■ vysoký výkon;
■ bez omezení počtu pracovních stanic;
■ snadná správa ve srovnání se sítěmi typu peer-to-peer. Nevýhody sítě:
■ vysoké náklady v důsledku přidělení jednoho počítače pro server;
■ závislost rychlosti a spolehlivosti sítě na serveru;
■ menší flexibilita ve srovnání se sítí peer-to-peer.
Sítě dedikovaných serverů jsou mezi uživateli počítačových sítí nejrozšířenější. Síťové operační systémy pro takové sítě jsou LANServer (IBM), Windows NT Server verze 3.51 a 4.0 a NetWare (Novell).
(1)Místní sítě nelze propojit pomocí...M232
brány, mosty
●rozbočovače, modemy
servery
směrovače
(1)BBS je...M745
navigátor
software pro práci na intranetu
●systém elektronických nástěnek na internetu
program údržby organizačního serveru
(1) Zpracování dat klient-server, to je zpracování. M227
paralelní
lokalizované
obousměrný
●distribuované
(1) Program Bat umožňuje...
načíst webové stránky
●nahrát a upravit e-mail
archivní email
(1) Jedním z vyhledávačů na internetu je...
(1) Internet Explorer umožňuje...
chat přes IRC protokol
●stahování webových stránek prostřednictvím protokolu http a souborů pomocí protokolu FTP
stahování diskusních skupin přes protokol NNTP
(1)Telefonní kabel je volitelný...M228
optické - vysokofrekvenční
koaxiál
optické vlákno
●kroucený pár
(1) Používá se systém Usenet...M239
registrace uživatelů v síti
●přesouvat zprávy mezi počítači po celém světě
zpracování informací v síti
vytvoření pracovní stanice v síti
(1)Diskuzní skupina Usenet se nazývá...M239
skupina serverů
skupina online
●telekonference
(1)Tok zpráv v datové síti je určen...
kapacita paměti kanálu zpráv
●provoz
6.1. KOMUNIKAČNÍ PROSTŘEDÍ A PŘENOS DAT
Účel a klasifikace počítačových sítí
Charakteristika procesu přenosu dat
Hardwarová implementace přenosu dat
Datové odkazy
ÚČEL A KLASIFIKACE POČÍTAČOVÝCH SÍTÍ
Distribuované zpracování dat
Moderní výroba vyžaduje vysoké rychlosti zpracování informací, pohodlné formy jejich ukládání a přenosu. Je také nutné mít dynamické způsoby přístupu k informacím, způsoby vyhledávání dat v daných časových intervalech; implementovat komplexní matematické a logické zpracování dat. Řízení velkých podniků a řízení ekonomiky na úrovni země vyžaduje účast poměrně velkých týmů v tomto procesu. Takové skupiny mohou být umístěny v různých částech města, v různých regionech země a dokonce i v různých zemích. Pro řešení problémů managementu, které zajišťují implementaci ekonomické strategie, se stávají důležitými a relevantními rychlost a pohodlí výměny informací, stejně jako možnost úzké interakce mezi všemi, kdo jsou zapojeni do procesu vývoje manažerských rozhodnutí.
V éře centralizovaného používání počítačů s dávkovým zpracováním informací uživatelé počítačů preferovali nákup počítačů, které dokázaly vyřešit téměř všechny třídy jejich problémů. Složitost řešených problémů je však nepřímo úměrná jejich počtu a to vedlo k neefektivnímu využití výpočetního výkonu počítače při značných materiálových nákladech. Nelze ignorovat skutečnost, že přístup k počítačovým zdrojům byl obtížný kvůli existující politice centralizace výpočetních zdrojů na jednom místě.
Zásada centralizované zpracování dat (obr. 6.1) nesplňovalo vysoké požadavky na spolehlivost procesu zpracování, brzdilo vývoj systémů a nemohlo poskytnout potřebné časové parametry pro interaktivní zpracování dat ve víceuživatelském režimu. Krátkodobé selhání centrálního počítače mělo fatální důsledky pro systém jako celek, protože bylo nutné duplikovat funkce centrálního počítače, což výrazně zvýšilo náklady na vytvoření a provoz systémů zpracování dat.
 |
Rýže. 6.2. Distribuovaný systém zpracování dat
Vznik malých počítačů, mikropočítačů a nakonec i osobních počítačů si vyžádal nový přístup k organizaci systémů zpracování dat a vytváření nových informačních technologií. Vznikl logicky odůvodněný požadavek na přechod od využívání jednotlivých počítačů k centralizovaným systémům zpracování dat distribuovat zpracování dat (obr. 6.2).
Distribuované zpracování dat- zpracování dat prováděné na nezávislých, ale vzájemně propojených počítačích představujících distribuovaný systém.
Pro implementaci distribuovaného zpracování dat jsme vytvořili sdružení více strojů, jehož struktura se vyvíjí jedním z následujících směrů:
■ multi-machine computing systems (MCC);
■ počítačové (počítačové) sítě.
Vícestrojový výpočetní komplex- skupina počítačů instalovaných poblíž, spojených pomocí speciálních nástrojů rozhraní a společně vykonávajících jeden informační a výpočetní proces.
Poznámka: Nížeproces rozumí se určitá posloupnost akcí k vyřešení problému, určená programem.
Vícestrojové výpočetní systémy mohou být:
místní za předpokladu, že počítače jsou instalovány ve stejné místnosti a nevyžadují zvláštní vybavení a komunikační kanály pro propojení; dálkový, pokud jsou některé počítače komplexu instalovány ve značné vzdálenosti od centrálního počítače a pro přenos dat jsou využívány telefonní komunikační kanály.
Příklad 6.1. Je připojen k počítači typu mainframe, který poskytuje režim dávkového zpracování informací, pomocí zařízení rozhraní minipočítače. Oba počítače jsou umístěny ve stejné počítačové učebně. Minipočítač zajišťuje přípravu a předběžné zpracování dat, která jsou následně využívána k řešení složitých problémů na sálovém počítači. Jedná se o místní vícestrojový komplex.
Příklad 6.2. Tři počítače jsou spojeny do komplexu pro distribuci úkolů přijatých ke zpracování. Jeden z nich plní dispečerskou funkci a rozděluje úkoly v závislosti na vytížení jednoho z dalších dvou výpočetních počítačů. Jedná se o místní vícestrojový komplex.
Příklad 6.3. Počítač, který shromažďuje data pro určitou oblast, provádí předběžné zpracování a předává je k dalšímu použití do centrálního počítače prostřednictvím telefonního komunikačního kanálu. Jedná se o vzdálený vícestrojový komplex.
Počítačová (výpočetní) síť- soubor počítačů a terminálů propojených komunikačními kanály do jednoho systému, který splňuje požadavky na distribuované zpracování dat.
Poznámka. Pod Systém se rozumí autonomní soubor skládající se z jednoho nebo více počítačů, softwaru, periferních zařízení, terminálů, zařízení pro přenos dat, fyzických procesů a operátorů, schopných zpracovávat informace a vykonávat funkce interakce s jinými systémy.
Zobecněná struktura počítačové sítě
Počítačové sítě jsou nejvyšší formou vícestrojových asociací. Zdůrazněme hlavní rozdíly mezi počítačovou sítí a vícestrojovým výpočetním komplexem.
První rozdíl je rozměr. Vícestrojový výpočetní komplex obvykle zahrnuje dva, maximálně tři počítače, umístěné převážně v jedné místnosti. Počítačová síť se může skládat z desítek i stovek počítačů umístěných ve vzájemné vzdálenosti od několika metrů až po desítky, stovky a dokonce tisíce kilometrů.
Druhým rozdílem je rozdělení funkcí mezi počítače. Jestliže ve vícestrojovém výpočetním komplexu lze funkce zpracování dat, přenosu dat a řízení systému implementovat v jednom počítači, pak v počítačových sítích jsou tyto funkce distribuovány mezi různé počítače.
Třetím rozdílem je nutnost vyřešit problém směrování zpráv v síti. Zpráva z jednoho počítače do druhého v síti může být přenášena různými cestami v závislosti na stavu komunikačních kanálů spojujících počítače mezi sebou.
Spojení počítačového vybavení, komunikačního vybavení a kanálů pro přenos dat do jednoho komplexu klade specifické požadavky na stranu každého prvku vícestrojového sdružení a také vyžaduje vytvoření speciálního terminologie.
Předplatitelé sítě- objekty, které generují nebo spotřebovávají informace v síti.
Předplatitelé sítěmi mohou být jednotlivé počítače, počítačové komplexy, terminály, průmyslové roboty, číslicově řízené stroje atd. Ke stanici se připojí kterýkoli účastník sítě.
Stanice- zařízení, které plní funkce související s přenosem a příjmem informací.
Obvykle se nazývá množina účastníka a stanice předplatitelský systém. Pro organizaci interakce účastníků je vyžadováno fyzické přenosové médium.
Fyzické přenosové médium - komunikační linky nebo prostor, ve kterém se šíří elektrické signály a zařízení pro přenos dat.
Na základě fyzického přenosového média je postaven komunikační síť, který zajišťuje přenos informací mezi účastnickými systémy.
Tento přístup nám umožňuje považovat jakoukoli počítačovou síť za soubor účastnických systémů a komunikační sítě. Zobecněná struktura počítačové sítě je znázorněna na Obr. 6.3.
 |
Rýže. 6.3. Zobecněná struktura počítačové sítě
Klasifikace počítačových sítí
V závislosti na územním umístění účastnických systémů lze počítačové sítě rozdělit do tří hlavních tříd:
■ globální sítě (WAN - Wide Area Network);
■ regionální sítě (MAN - Metropolitan Area Network);
■ místní sítě (LAN - Local Area Network).
Globální Počítačová síť sdružuje předplatitele nacházející se v různých zemích a na různých kontinentech. Interakce mezi účastníky takové sítě může být prováděna na základě telefonních komunikačních linek, rádiových komunikací a satelitních komunikačních systémů. Globální počítačové sítě vyřeší problém sjednocení informačních zdrojů celého lidstva a organizace přístupu k těmto zdrojům.
Regionální Počítačová síť spojuje účastníky umístěné ve značné vzdálenosti od sebe. Může zahrnovat předplatitele ve velkém městě, ekonomické oblasti nebo jednotlivé zemi. Typicky je vzdálenost mezi účastníky regionální počítačové sítě desítky až stovky kilometrů.
Místní Počítačová síť sdružuje účastníky nacházející se na malém území. V současné době neexistují žádná konkrétní omezení územního rozptylu účastníků místní sítě. Typicky je taková síť připojena k určitému místu. Třída lokálních počítačových sítí zahrnuje sítě obchodních podniků, firem, bank, úřadů atd. Délka takové sítě může být omezena na 2 - 2,5 km.
Kombinace globálních, regionálních a lokálních počítačových sítí umožňuje vytvářet vícesíťové hierarchie. Poskytují výkonné, nákladově efektivní prostředky pro zpracování obrovského množství informací a přístup k omezeným informačním zdrojům. Na Obr. 6.4 ukazuje jednu z možných hierarchií počítačových sítí. .Lokální počítačové sítě mohou být součástí regionální sítě, regionální sítě mohou být sjednoceny jako součást globální sítě a konečně globální sítě mohou také tvořit složité struktury.
Rýže. 6.4. Hierarchie počítačových sítí
Příklad 6.4. Internetová počítačová síť je nejpopulárnější celosvětovou sítí. Skládá se z mnoha volně propojených sítí. V rámci každé sítě, která je součástí internetu, existuje specifická komunikační struktura a specifická manažerská disciplína. V rámci Internetu nemají struktura a způsoby spojení mezi různými sítěmi pro konkrétního uživatele žádný význam.
Osobní počítače, které se dnes staly nepostradatelným prvkem každého řídicího systému, vedly k rozmachu vytváření lokálních počítačových sítí. To si následně vyžádalo vývoj nových informačních technologií.
Praxe využívání osobních počítačů v různých odvětvích vědy, techniky a výroby ukázala, že největší efektivitu ze zavádění výpočetní techniky neposkytují jednotlivá autonomní PC, ale lokální počítačové sítě.
(1) Předplatiteli sítě jsou .. M205.
správci sítě
uživatelé PC
●objekty, které generují nebo spotřebovávají informace o síti
komunikační zařízení
(1) Předplatitelé sítě nemohou být...M205
●počítačové komplexy (může)
Terminály (plechovka)
jednotlivé počítače (může)
koneční uživatelé
(1) Síťový server je počítač...M226 (server je zdrojem síťových zdrojů)
s nejvyšší frekvencí procesoru
poskytuje přístup ke klávesnici a monitoru
s největším množstvím paměti
●poskytování přístupu ke zdrojům
(1)FTP server je...M240
počítač, který obsahuje soubory určené pro správce sítě
počítač, který obsahuje informace pro organizování telekonferencí
firemní server
●počítač, který obsahuje soubory určené pro veřejný přístup
(1)Protokol SMTP je určen pro...
(Protokol SMTP Součást sady protokolů TCP/IP; tento protokol spravuje výměnu e-mailových zpráv mezi agenty přenosu zpráv.
POP3 Protocol Populární protokol pro příjem e-mailových zpráv. Tento protokol často používají poskytovatelé internetových služeb. Servery POP3 umožňují přístup pouze k jedné poštovní schránce, na rozdíl od serverů IMAP, které umožňují přístup k více složkám na serveru.
Sada síťových protokolů široce používaných na internetu, která podporuje komunikaci mezi propojenými sítěmi sestávajícími z počítačů různých architektur a operačních systémů. Protokol TCP/IP obsahuje standardy pro komunikaci mezi počítači a konvence pro připojení sítí a pravidla pro směrování zpráv.)
Chatování
●Odesílání e-mailů
Procházení webu
Příjem e-mailu
(1) Nejúčinnější komunikační metodou pro přenos počítačového provozu je...
●Balíčky M220
zprávy
všechny stejně účinné
Účastníci rozhovoru. Ve veřejných přístupových sítích zpravidla není možné poskytnout každé dvojici účastníků vlastní fyzickou komunikační linku, kterou by mohl výlučně „vlastnit“ a kdykoli ji používat. Síť proto vždy používá nějaký způsob přepínání účastníků, který zajišťuje rozdělení existujících fyzických kanálů mezi několik komunikačních relací a mezi účastníky sítě.
Přepínání v městských telefonních sítích
Městská telefonní síť je soubor traťových a staničních staveb. Síť s jednou PBX se nazývá nezónová. Lineární struktury takové sítě se skládají pouze z účastnických linek. Typická kapacita takové sítě je 8-10 tisíc účastníků. U velkých kapacit je z důvodu prudkého nárůstu délky přenosového vedení vhodné přejít na regionalizovanou strukturu sítě. Území města je v tomto případě rozděleno na obvody, v každém z nich je vybudována jedna obvodová automatická telefonní ústředna (RATS), do které jsou připojeni účastníci tohoto obvodu. Předplatitelé v jedné oblasti jsou připojeni přes jeden RATS a předplatitelé z různých RATS jsou připojeni přes dva. KRYS jsou vzájemně propojeny spojovacími vedeními v obecném případě podle principu „každý s každým“. Celkový počet svazků mezi RATS se rovná počtu RATS/2. S rostoucí kapacitou sítě začíná prudce narůstat počet hlavních linek spojujících PATC mezi sebou podle principu „každý s každým“, což vede k nadměrnému nárůstu spotřeby kabelů a nákladů na komunikaci, a proto při kapacitě sítě více než 80 tisíc účastníků se používá další přepínací uzel. V takové síti se komunikace mezi automatickými telefonními ústřednami různých oblastí uskutečňuje prostřednictvím uzlů příchozích zpráv (INO) a komunikace v rámci vlastní uzlové oblasti (UR) probíhá na principu „každý s každým“ nebo prostřednictvím svého vlastního. IMS.
Pro zajištění přenosu informací z počítače do komunikačního prostředí je nutné koordinovat signály vnitřního rozhraní počítače s parametry signálů přenášených komunikačními kanály. V tomto případě musí být provedeno jak fyzické přizpůsobení (tvar, amplituda a doba trvání signálu), tak přizpůsobení kódu.
Nazývají se technická zařízení, která plní funkce propojení počítače s komunikačními kanály adanters nebo síťové adaptéry. Jeden adaptér zajišťuje spárování s počítačem jednoho komunikačního kanálu.
Kromě jednokanálových adaptérů se používají také vícekanálová zařízení - multiplexery pro přenos dat nebo jednoduše multiplexery.
Multiplexer pro přenos dat– zařízení pro propojení počítače s několika komunikačními kanály.
Multiplexery přenosu dat byly použity v systémech teleprocessingu - první krok k vytvoření počítačových sítí. Později, se vznikem sítí se složitými konfiguracemi a velkým počtem účastnických systémů, se začaly používat speciální komunikační procesory pro implementaci funkcí rozhraní.
Jak již bylo zmíněno dříve, pro přenos digitální informace přes komunikační kanál je nutné převést proud bitů na analogové signály a při příjmu informací z komunikačního kanálu do počítače provést opačnou akci – převést analogové signály na proud bitů, které může počítač zpracovat. Takové transformace jsou prováděny speciálním zařízením - modem.
Modem– zařízení, které moduluje a demoduluje informační signály při jejich přenosu z počítače do komunikačního kanálu a při jejich přijímání z komunikačního kanálu do počítače.
Nejdražší součástí počítačové sítě je komunikační kanál. Při budování řady počítačových sítí se proto snaží ušetřit na komunikačních kanálech přepnutím několika interních komunikačních kanálů na jeden externí. K provádění spínacích funkcí se používají speciální zařízení - náboje.
Rozbočovač– zařízení, které pomocí frekvenčního dělení přepíná několik komunikačních kanálů do jednoho.
V LAN, kde je fyzickým přenosovým médiem kabel omezené délky, se ke zvýšení délky sítě používají speciální zařízení - opakovače.
Opakovač– zařízení, které zajišťuje zachování tvaru a amplitudy signálu při jeho přenosu na větší vzdálenost, než poskytuje tento typ fyzického přenosového média.
Existují místní a vzdálené opakovače. Místní opakovače umožňují připojit síťové fragmenty umístěné na vzdálenost až 50 m, a dálkový- do 2000 m.
Vyjmenujte a definujte vlastnosti komunikační sítě (rychlost přenosu dat, kapacita komunikačního kanálu atd.). Proč může být propustnost nižší než rychlost přenosu dat? K čemu slouží servisní bity? Jaká je spolehlivost přenášených informací?
Chcete-li posoudit kvalitu komunikační sítě, můžete použít následující charakteristiky:
§ rychlost přenosu dat komunikačním kanálem;
§ kapacita komunikačního kanálu;
§ spolehlivost přenosu informací;
§ spolehlivost komunikačního kanálu a modemů.
Rychlost přenosu dat přes komunikační kanál se měří počtem bitů informace přenesených za jednotku času - sekundu.
Pamatovat si! Jednotkou rychlosti přenosu dat jsou bity za sekundu.
Poznámka. Běžně používanou jednotkou měření rychlosti je baud. Baud je počet změn stavu přenosového média za sekundu. Protože každá změna stavu může odpovídat několika bitům dat, skutečná rychlost bitů za sekundu může být vyšší než přenosová rychlost.
Rychlost přenosu dat závisí na typu a kvalitě komunikačního kanálu, typu použitých modemů a zvolené metodě synchronizace.
Pro asynchronní modemy a telefonní komunikační kanál je tedy rozsah rychlostí 300 - 9600 bps a pro synchronní modemy - 1200 - 19200 bps.
Pro uživatele počítačových sítí nejsou důležité abstraktní bity za sekundu, ale informace, jejichž měrnou jednotkou jsou bajty nebo znaky. Proto je výhodnější charakteristikou kanálu jeho propustnost, který se odhaduje podle počtu znaků přenesených kanálem za jednotku času - sekundu. V tomto případě jsou ve zprávě obsaženy všechny servisní znaky. Teoretická propustnost je určena rychlostí přenosu dat. Skutečná propustnost závisí na řadě faktorů, včetně způsobu přenosu, kvalitě komunikačního kanálu, jeho provozních podmínkách a struktuře zprávy.
Pamatovat si! Jednotkou měření kapacity komunikačního kanálu jsou číslice za sekundu.
Základní charakteristikou každého síťového komunikačního systému je spolehlivost přenášené informace. Protože se na základě zpracování informací o stavu řídicího objektu rozhoduje o tom či onom průběhu procesu, může osud objektu v konečném důsledku záviset na spolehlivosti informací. Spolehlivost přenosu informace se posuzuje jako poměr počtu chybně přenesených znaků k celkovému počtu přenesených znaků. Požadovanou úroveň spolehlivosti musí poskytovat jak zařízení, tak komunikační kanál. Není vhodné používat drahé zařízení, pokud komunikační kanál nesplňuje nezbytné požadavky na úroveň spolehlivosti.
Pamatovat si! Jednotka měření spolehlivosti: počet chyb na znaménko - chyby/znaménko.
U počítačových sítí by se tento indikátor měl pohybovat v rozmezí 10 -6 –10 -7 chyb/znaménko, tzn. Je povolena jedna chyba na milion přenesených znaků nebo na deset milionů přenesených znaků.
Konečně, spolehlivost komunikační systém je určen buď podílem doby v dobrém stavu na celkové době provozu, nebo průměrnou dobou mezi poruchami. Druhá charakteristika umožňuje efektivněji posoudit spolehlivost systému.
Pamatovat si! Jednotka měření spolehlivosti: průměrná doba mezi poruchami – hodina.
U počítačových sítí musí být střední doba mezi poruchami poměrně velká a činit alespoň několik tisíc hodin.
Co je digitální (úzkopásmový) přenos dat? Co je širokopásmový (analogový) přenos dat? Jaké jsou výhody a nevýhody každého z nich? Co je adaptér? Jaké jsou způsoby přenosu digitálních informací přes analogový kanál? Uveďte různé typy modulace a vysvětlete každý z nich (s vysvětlujícími obrázky a příklady).
Existují 2 hlavní technologie přenosu dat:
širokopásmový přenos (analogový)
úzkopásmový přenos (pro digitální signály)
Širokopásmový přenos je založen na použití neustále se měnících vln k přenosu informací přes komunikační kanál. Obvykle jsou reprezentovány jako funkce sinus, a proto se nazývají sinusová vlna.
Lze jej popsat následujícími parametry:
frekvence - představuje posloupnost přechodů, které tvoří jeden cyklus (střed, horní extrém, střed, dolní extrém, střed). Počet takových cyklů za jednu sekundu se nazývá frekvence sinusové vlny. Měřeno v cyklech za sekundu nebo hertz.
amplituda - představuje relativní vzdálenost mezi extrémy vlny.
fáze jedné sinusové vlny se měří ve vztahu k jiné sinusovce (referenční) a je vyjádřena jako úhlový posun mezi dvěma vlnami. Výraz „dvě sinusové vlny jsou o 180 stupňů mimo fázi“ znamená, že ve stejném okamžiku jedna z vln dosáhne svého maximálního extrému a druhá dosáhne svého minima.
Úzkopásmový přenos:
polární kódování. Na základě použití diskrétních stavů komunikačního kanálu k přenosu informací přes něj. Tyto diskrétní stavy jsou obvykle reprezentovány jako nějaký druh impulsů (obvykle napětí) a nazývají se obdélníková vlna. Bylo vyvinuto mnoho digitálních reprezentací signálu nebo schémat digitálního kódování. Digitální jednička je reprezentována napětím +12V a digitální nula je reprezentována napětím -12V.
unipolární kódování.
bipolární kódování (návrat na nulu). Digitální nuly jsou reprezentovány nepřítomností napětí a digitální nuly jsou reprezentovány 3voltovými pulzy generujícími znaménko.
Potenciální kódování - úroveň signálu v určitých okamžicích je informativní.
Kódování toku - přítomnost nebo nepřítomnost proudu ve vedení je informativní.
Sítě využívají potenciální kódování.
Pokud je třeba přenášet digitální data přes analogovou přenosovou linku, je zapotřebí mechanismus pro reprezentaci digitálních dat ve formě sinusové vlny pro indikaci přítomnosti jedniček a nul.
Pokud se provádí amplitudová manipulace, pak se jedná o amplitudovou modulaci.
Frekvence - frekvenční modulace.
Fáze - fázová modulace.
Střídavý proud se používá k přenosu dat, zejména po telefonních linkách. Spojitý signál o frekvenci mezi 1000 a 2000 Hz se nazývá nosná frekvence sinusové vlny.
Amplituda, frekvence a fáze nosné mohou být změněny (modulovány) pro přenos informací.
Při amplitudové modulaci se používají 2 různé amplitudy signálu, odpovídající hodnotám 0 a 1 (obr. B. Amplituda je buď nulová, nebo nenulová).
Frekvenční modulace využívá k přenosu digitálního signálu několik různých frekvencí (obrázek B).
U nejjednodušší fázové modulace se v určitých časových intervalech uplatňuje fázový posun nosné frekvence o 180 stupňů (obr. D). Tyto dva stavy jsou zakódovány přítomností nebo nepřítomností fázového posunu na hranici každého bitu.
Zařízení, které přijímá sériový bitový tok a převádí jej na výstupní signál modulovaný jednou nebo více z výše uvedených metod a také provádí inverzní převody, se nazývá modem. Instaluje se mezi digitální počítač a analogovou telefonní linku. Všechny dobré modemy používají kombinaci technik modulace signálu k přenosu maximálního počtu bitů.
Porovnání širokopásmového a úzkopásmového přenosu signálu.
Telefonní linka - širokopásmová komunikační linka.
Linka T1 je úzkopásmový kanál.
V souladu s tím mohou být přenášené informace jak analogové, tak digitální.
Existují 2 typy zařízení:
DTE - koncová zařízení.
DCE - telekomunikační zařízení.
DTE generuje informace ve formě dat, které lze přenášet komunikačním kanálem. Může být digitální a analogový.
DCE přijímá data z DTE ve svém formátu a převádí je do formátu kompatibilního s existující komunikační linkou.
Schéma kódování:
Obrázek ukazuje matici 4 prvků. Sloupce definují povahu komunikačních spojení a řádky definují typ informací generovaných zařízením DTE.
I kvadrant. Informace v analogové formě musí být přenášeny prostřednictvím širokopásmového kanálu (řeč přenášená po telefonní lince (audio signál (DTE) -> mikrofon (DCE) -> analogový signál)).
II kvadrant. Digitální informace musí být přenášeny přes analogový kanál. Schéma převodu: PC (DTE) -> modem (DCE) -> analogový kanál.
III kvadrant. Analogový informační tok musí být přenášen digitálním kanálem. Video informace (DTE) -> kodek (DCE) -> digitální linka T1.
IV kvadrant. Digitální informace musí být přenášeny po digitální lince. Konverze se provádí ze schématu kódování signálu používaného DTE na schéma používané spojem.
Například RS-232 (port COM) používá schéma kódování polárního signálu a komunikační kanál používá kódování BPRZ, které je odlišné od předchozího. DCE, který provádí tento převod, se nazývá Channel and Data Service Unit (CSU/DSU).
Zařízení DCE hraje důležitou roli při implementaci fyzické vrstvy. Pomocí různých typů funkcí DCE lze jakoukoli informaci (analogovou nebo digitální) převést do formy kompatibilní s jakýmkoli komunikačním kanálem (úzkopásmovým nebo širokopásmovým).
Modulace (lat. modulatio - dimenze, dimenze) je proces změny jednoho nebo více parametrů vysokofrekvenčně modulovaného kmitání podle zákona nízkofrekvenční informační zprávy (signálu). Díky tomu se spektrum řídícího signálu přenese do vysokofrekvenční oblasti, protože pro efektivní vysílání do vesmíru je nutné, aby všechna přijímací a vysílací zařízení pracovala na různých frekvencích a vzájemně se „nerušila“. Toto je proces „přistání“ informační oscilace na a priori známém nosiči. Přenášená informace je obsažena v řídicím signálu. Roli nosiče informace plní vysokofrekvenční oscilace nazývaná nosná vlna. Jako nosné lze použít kmitání různých tvarů (pravoúhlé, trojúhelníkové atd.), nejčastěji se však používají kmity harmonické. Podle toho, který z parametrů kmitání nosné se mění, se rozlišuje typ modulace (amplituda, frekvence, fáze atd.). Modulace s diskrétním signálem se nazývá digitální modulace nebo klíčování.
Analogová modulace
Amplitudová modulace (AM)
Amplitudová modulace s jedním postranním pásmem (SSB - jedno postranní pásmo AM)
Vyvážená amplitudová modulace (BAM) - AM s potlačením nosné
Kvadraturní modulace (QAM)
Úhlová modulace
Frekvenční modulace (FM)
Lineární frekvenční modulace (cvrlikání)
Fázová modulace (PM)
Modulace signálového kódu (SCM), v anglické verzi Signal Code Modulation (SCM)
Sigma-delta modulace (∑Δ)
Digitální modulace
Pulzní modulace
Pulzní kódová modulace (PCM nebo Pulzní kódová modulace)
Pulzní šířková modulace (PWM)
Pulzní amplitudová modulace (PAM)
Pulzní frekvenční modulace (PFM)
Pulzní fázová modulace (PPM)
Přepínání okruhů a paketů - to jsou metody řešení zobecněného problému přepojování dat v libovolné síťové technologii Komplexní technická řešení úloh zobecněného přepojování se v celém rozsahu skládají z konkrétních problémů sítí pro přenos dat.
Mezi speciální problémy datových sítí patří:
- definovat toky a vhodné trasy;
- parametry konfigurace trasy fixace a tabulky síťových zařízení;
- rozpoznávací toky a přenos dat mezi jedním rozhraním zařízení;
- multiplexování/demultiplexování toků;
- separační médium.
Mezi mnoha možnými přístupy k řešení zobecněného problému sítí přepojování předplatitelů vyčleňujeme dva základní, které zahrnují přepojování kanálů a přepojování paketů. Existují tradiční aplikace každé přepojovací techniky, například telefonní sítě se nadále budují a konstruují pomocí technologie přepínání okruhů, počítačové sítě a převážná většina je založena na technice přepojování paketů.
Proto jako informační tok v sítích s přepojováním okruhů jsou data vyměňována mezi dvojicí účastníků. V souladu s tím je funkcí globálního toku dvojice adres (telefonních čísel), které účastníci spolu komunikují. Jedním z rysů sítí s přepojováním okruhů je koncept elementárního kanálu.
Elementární kanál
Elementární kanál (nebo kanál)- je základní technická charakteristika sítě s přepojováním okruhů, která je pevná v rámci daného typu hodnoty propustnosti sítě. Každý spoj v síti s přepojováním okruhů má kapacitu více kanálů, která je elementárně přijata pro tento typ sítě.
V tradičních telefonních systémech je hodnota rychlosti elementárního kanálu rovna 64 kbit/s, což je dostatečné pro vysoce kvalitní digitální hlas.
Pro vysoce kvalitní hlas využívá frekvence zvukových vibrací amplitudové kvantování 8000 Hz (doba vzorkování 125 ms intervaly). K vyjádření míry amplitudy se nejčastěji používá 8bitový kód, který dělá 256 tónovou gradaci (vzorkovacími hodnotami).
V tomto případě je pro přenos jednoho hlasového kanálu potřeba šířka pásma 64 kbit/s:
8000 x 8 = 64000 bitů/s nebo 64 kbit/s.
Takový hlasový kanál se nazývá základní kanál digitální telefonní sítě. Charakteristickým rysem sítě s přepojováním okruhů je, že šířka pásma každého spoje se musí rovnat celému počtu elementárních kanálů.
Kompozitní kanál
Komunikace konstruovaná přepínáním (spojováním) elementárních kanálů, tzv. a kompozitní kanál.
Kompozitní kanál
Vlastnosti kompozitního kanálu:
- kompozitní kanál po celé své délce je tvořen stejným počtem elementárních kanálů;
- kompozitní kanál má konstantní a pevnou šířku pásma po celé své délce;
- kompozitní kanál je vytvořen dočasně po dobu relace dvou účastníků;
- v relaci všechny základní kanály, které jsou zahrnuty do složeného kanálu, zadají výhradní použití předplatitelů, pro které byl složený kanál vytvořen;
- během komunikační relace mohou předplatitelé posílat síťovou datovou rychlost nepřesahující kapacitu kanálu kompozitu;
- data přijatá ve složeném kanálu, volanému účastníkovi je zaručeno, že budou doručena bez zpoždění, ztrát a se stejnou rychlostí (zdrojová rychlost) bez ohledu na to, zda je v tomto okamžiku v jiné síti připojení nebo ne;
- po skončení relace základní kanály, které byly zahrnuty do odpovídajícího složeného kanálu, byly prohlášeny za volné a vráceny do fondu zdrojů přidělených k použití ostatními uživateli.
Spojení odmítnuto
Spojení odmítnuto
Požadavky na připojení nejsou vždy úspěšné.
Pokud na cestě mezi volajícím a volaným účastníkem nejsou žádné volné kanály nebo je volaný základní uzel obsazený, dojde k poruše v nastavení spojení.
Výhoda přepínání okruhů
Technologie přepínání okruhů je zaměřena na minimalizaci náhodných událostí v síti, tj. technologie. Aby se předešlo jakékoli možné nejistotě, velká část práce na výměně informací se provádí předem, ještě před zahájením přenosu dat. Za prvé, pro danou adresu dostupnost požadovaných základních kanálů od odesílatele k příjemci. Ale v případě bursty je tento přístup neúčinný, protože 80 % časového kanálu může být nečinných.
Přepínání paketů
Nejdůležitějším principem sítí s paketově přepínaným předáváním dat je přenos dat po síti ve formě strukturálně od sebe oddělených kusů dat nazývaných pakety. Každý paket má hlavičku, která obsahuje cílovou adresu a další podpůrné informace (délka datového pole, kontrolní součet a další), sloužící k doručení adresátovi balíku.
Mít adresu v každém paketu je jednou z nejdůležitějších vlastností technologie přepojování paketů, protože každý paket může být zpracován nezávisle na ostatních přepínacích paketech tvořících síťový provoz. Kromě názvu v balíčku může mít ještě jedno pole navíc, které se umístí na konec balíčku a tzv. trailer. V upoutávce je obvykle umístěn kontrolní součet, který umožňuje zkontrolovat, zda nedošlo k poškození informace při přenosu po síti či nikoliv.
Rozdělení dat do paketů
Rozdělení dat do paketů probíhá v několika fázích. Řetězový odesílací uzel generuje přenosová data, která jsou rozdělena na stejné části. Poté dojde k vytvoření balíčku přidáním hlavičky. A poslední fází je sestavení paketů do původní zprávy do cílového uzlu.
Rozdělení dat do paketů
Přenos dat po síti jako paket
Síť pro přenos paketů
Stejně jako v sítích s přepojováním okruhů, i v sítích s přepojováním paketů, se pro každý z toků určuje směrování ručně nebo automaticky v uložených tabulkách pro komutační přepínače. Pakety vstupující do přepínače jsou zpracovány a odeslány určitou cestou
Nejistota a asynchronní pohyb dat v sítích s přepojováním paketů klade na přepínače v těchto sítích zvláštní požadavky.
Hlavní rozdíl mezi paketovým přepínačem přepínačů v sítích s přepojováním okruhů spočívá v tom, že mají vnitřní vyrovnávací paměť pro dočasné ukládání paketů. Přepínací vyrovnávací paměti potřebují harmonizovat datové rychlosti v komunikačních spojích připojených k jejich rozhraním a také harmonizovat rychlost příchozích paketů s jejich přepínací rychlostí.
Způsoby přenosu balíků
Přepínač může fungovat na základě jedné ze tří metod podpory balíčků:
- přenos datagramů;
- Přechod na navázání logického spojení;
- Přechod na zřízení virtuálního kanálu.
Přenos datagramů
Přenos datagramů metoda založená na podpoře paketů nezávislých na sobě navzájem. Postup zpracování paketů je určen pouze hodnotami parametrů, které nese, a aktuálním stavem sítě. A každá jednotlivá paketová síť je považována za zcela nezávislý přenos jednotky - datagram.
Ilustrace principu datagramového paketu
Přechod na navázání logického spojení
Přechod na navázání logického spojení
Postup pro harmonizaci dvou koncových uzlů sítě některých parametrů procesu výměny paketů se nazývá vytvoření logického spojení. Možnosti vyjednané dvěma spolupracujícími uzly, nazývané parametry logického připojení.
Virtuální kanál
Virtuální kanál
Jediná předem vyplněná pevná trasa spojující koncové uzly se sítí s přepojováním paketů, označovaná jako virtuální kanál (virtuální okruh nebo virtuální kanál). Virtuální kanály jsou určeny pro udržitelný tok informací. Aby bylo možné izolovat datový tok, je celkový provozní tok každého paketu označen speciálním druhem znaku - štítku. Stejně jako u navázání logického síťového spojení začíná virtuální kanál těsněním ze zdrojového uzlu speciálním balíčkem - žádostí o připojení.
Sítě s přepínáním tabulek využívající virtuální kanály se liší od přepínací tabulky v datagramových sítích. Obsahuje záznamy pouze procházející přes virtuální kanály přepínače a ne všechny možné cílové adresy, jako je tomu v sítích s přenosem datagramového algoritmu.
Porovnání spínaných okruhů a paketů
| Přepínání kanálů | Přepínání paketů |
| Nejprve musíte navázat spojení | Žádná fáze navazování spojení (metoda datagramu) |
| Poloha je vyžadována pouze při navazování spojení | Adresa a další servisní informace jsou přenášeny s každým paketem |
| Síť může odmítnout připojení k účastníkovi | Síť je vždy připravena přijímat data od účastníka |
| Zaručená šířka pásma (šířka pásma) pro interagující předplatitele | Šířka pásma sítě pro uživatele není známa, zpoždění přenosu je náhodné |
| Provoz v reálném čase je přenášen bez zpoždění | Síťové zdroje jsou efektivně využívány při přenosu hromadného provozu |
| Vysoká spolehlivost přenosu | Možná ztráta dat v důsledku přetečení vyrovnávací paměti |
| Iracionální využití kapacity kanálu snižující celkovou efektivitu sítě | Automatické dynamické přidělování šířky pásma fyzického kanálu mezi účastníky |