Загальні засади побудови систем та мереж передавання даних

Системи передавання даних - це один із видів систем електрозв’язку, які призначені для передавання певного виду інформації (даних) з ЕОМ або в ЕОМ для її подальшої обробки або зберігання. Т.ч. кінцевим обладнання в СМПД є, в переважній більшості, ЕОМ або інше термінальне обладнання з вбудованими процесорами.

Мережі передавання даних класифікуються за такими ознаками:

1. принципом побудови: глобальні, локалані, мережі кампусу;

2. місцем використанням: міські, регіональні, корпоративні;

3. видом ліній зв’язку: дротові, кабельні, безпровідні наземного і супутникового зв’язку;

4. способом передавання інформації: аналогові; цифрові;

5. числом каналів: одноканальні, багатоканальні;

6. режимом передавання даних: симплексні, напівдуплексні, дуплексні;

7. методом комутації абонентів: з комутацією каналів, з комутацією пакетів, з комутацією повідомлень.

Глобальна мережа передавання даних (WAN) - це мережа з’єднаних між собою з допомогою спеціального телекомунікаційного обладнання ліній зв’язку та апаратури передачі даних абонентів, розташованих на великій території. Сучасні МПД можуть передавати такі види трафіка як: комп’ютерний, голос, телезображення і т.д. Абонентами глобальної мережі можуть бути як локальні комп’ютерні мережі так і окремі комп’ютери, різноманітні абонентські пункти з вбудованими процесорами та інше термінальне обладнання (наприклад, касові апарати, банкомати, вимірювальне обладнання і т.п.). WAN можуть охоплювати цілі держави та континенти.

Корпоративні мережі (мережі масштабу підприємства) об’єднують велику кількість комп’ютерів на всіх територіях окремого підприємства. Вони можуть мати складні зв’язки і покривати місто, регіон чи навіть континент. Віддаль між окремими територіальними мережами можуть бути такими, що стає необхідним використання глобальних зв’язків. (рис.5.1.1). Корпоративні мережі забезпечують передавання даних між підрозділами одного відомства (корпорації, міністерства, організації, фірми і т.п.), розміщеними на певній території (будинок, місто, держава, континент). До їх складу можуть входити різні LAN і WAN та MAN, які використовують різнотипні лінії зв’язку, в т.ч. телефонні канали, радіо і супутниковий зв’язок. Корпоративні мережі часто використовують складне комунікаційне обладнання і апаратуру передавання даних.

Регіональні мережі обслуговують абонентів в межах певного густонаселеного регіону, на території якого можуть знаходитися декілька населених пунктів. До їх складу можуть входити декілька побудованих за різними технологіями MAN та WAN.

Міські мережі (MAN) об’єднують різні LAN, персональні комп’ютери та інші термінальні пристрої у масштабах міста і забезпечують їм вихід у глобальні мережі. Такі мережі можуть забезпечувати проведення відеоконференцій та здійснювати інтегровану передачу голосу і тексту.

Мережі кампусів об’єднують велику кількість мереж різних відділів одного підприємства в межах окремої будівлі чи в межах однієї території, що покриває площу в декілька квадратних кілометрів (рис.5.1.2). При цьому глобальні з’єднання в мережах кампусів не використовуються.

Служби такої мережі включають взаємодію між мережами відділів, доступ до спільних баз даних підприємства та до спільних серверів, високошвидкісним модемам та високошвидкісним принтерам. В результаті співробітники кожного відділу підприємства дістають доступ до деяких файлів та ресурсів мереж інших відділів.

Локальна мережа передавання даних (LAN) – це мережа з’єднаних між собою комп’ютерів або інших термінальних пристроїв, розміщених на невеликій території. Локальні мережі забезпечують користувачам доступ до розподілених ресурсів, розміщених на інших комп'ютерах.

Мережі відділів – це мережі, які використовуються порівняно невеликою групою користувачів, що працюють в одному відділі підприємства (рис.5.1.3). Головною метою мережі відділу є розділення локальних ресурсів, таких як прикладні програми, дані, принтери, модеми. Зазвичай мережі відділів можуть мати один чи два файлових сервера і не більше тридцяти користовачів. Мережі відділів зазвичай створюються на основі якої-небудь однієї мережної технології – Ethernet, Token Ring, і т.д.

 

Рис 5.1.1. Приклад типової корпоративної мережі.

 

 

До мереж робочих груп відносяться невеликі мережі (10 – 20 комп’ютерів). Характеристики мереж робочих груп практично не відрізняються від описаних вище характеристик мереж відділів.

Мережі передавання даних забезпечують зв’язок між своїми абонентами з допомогою каналів зв’язку та спеціального комутаційного обладнання. При одній і тій же структурі мережі різні засоби та способи комутації забезпечують для абонентів і мережі в цілому різні можливості та характеристики.

Комутація каналів забезпечує створення неперервного фізичного каналу між абонентами шляхом з’єднання між собою окремих як абонентських, так і магістральних каналів.

 

Рис. 5.1.2. Приклад мережі кампуса.

 

 

Рис. 5.1.3. Приклад мережі масштабу відділу

.

 

При комутації пакетів повідомлення розбивається на невеликі частини, які називаються пакетами. Кожний пакет містить службову інформацію та поле даних обмеженої довжини. Службова інформація містить адресу одержувача та номер відповідного пакету. Комутатори приймають пакети від кінцевих вузлів і на основі аналізу адресної інформації передають їх один одному аж до вузла призначення.

При комутації повідомлень повідомлення посилається в мережу суцільним блоком довільної довжини. Цей спосіб комутації порівняно з комутацією пакетів перевантажує мережу і зменшує її пропускну здатність.

До складу каналів зв’язку, які з’єднують між собою абонентське та комунікаційне обладнання, входить апаратура передавання даних та лінії зв’язку. Під лініями зв’язку розуміють фізичне середовище, по якому передаються електричні або інші сигнали (носії інформації), з допомогою яких абоненти обмінюються даними. В залежності від фізичного середовища, яке використовується для передавання сигналів, розрізняють проводові (повітряні), кабельні (мідні, коаксіальні і волоконно-оптичні) та лінії наземного і супутникового радіозв'язку.

Локальні мережі, які з’єднують розміщені на невеликій площі персональні комп’ютери, для передавання електричних сигналів використовують у переважній більшості волоконно-оптичні, коаксиальні кабелі та кабелі на основі скручених пар. При побудові глобальних мереж для забезпечення зв’язком розкиданих на великій площі абонентів часто використовують крім кабельних вже існуючі телефонні лінії та радіозв’язок.

В залежності від виду сигналів, з допомогою яких передається інформація та типу апаратури передавання даних, мережі поділяються на мережі з аналоговими та мережі з цифровими лініями зв’язку.В аналогових лініях зв’язку первинні інформаційні сигнали з допомогою аналогових модемів модулюється синусоїдальними сигналами певної частоти і вже після цього надходять у фізичне середовище. В цифрових лініях зв’язку первинні сигнали перетворюються в послідовність дискретних сигналів, які можуть мати декілька (найчастіше - два) рівнів. При цьому у фізичне середовище передається послідовність прямокутних імпульсів, якими закодований потік "нулів" і "одиничок".

В одноканальних мережах по одній лінії зв’язку в даний момент часу може передаватися інформація тільки від одного абонента. Сучасні мережі передавання даних використовують, як правило, багатоканальні лінії зв’язку, по яких одночасно передається інформація від багатьох абонентів. В аналогових лініях цього досягається шляхом частотного (FDM) ущільнення каналів, при якому сигнали різних абонентів модулюються синусоїдальними сигналами різних несучих частот. В цифрових лініях використовується часове (TDM) ущільнення каналів, при якому кожному низькошвидкісному каналу виділяється певна доля (квант) часу високошвидкісного каналу.

В мережах передавання даних інформація може передаватися в симплексному, напівдуплексному та дуплексному (повнодуплексному) режимах. При симплексному режимі передавання даних інформація по лініях зв’язку передається тільки в одну сторону (наприклад, радіо та телетрансляційні мережі, мережі передавання метеоінформації і т.п.) Більшість сучасних мереж використовують напівдуплексний та дуплексний режими передавання даних. При напівдуплексному режимі дані можуть передаватися у кожну з двох сторін почергово. Дуплексний режим дозволяє передавати інформаційні сигнали одночасно у дві сторони, що забезпечує подвоєння швидкості передавання даних.