Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Спутниковая связь

Спутниковая связь обладает важнейшими достоинствами, необходимыми для построения крупномасштабных телекоммуникационных сетей. Во-первых, с ее помощью можно достаточно быстро сформировать сетевую инфраструктуру, охватывающую большую территорию и не зависящую от наличия или состояния наземных каналов связи. Во-вторых, использование современных технологий доступа к ресурсу спутниковых ретрансляторов и возможность доставки информации практически неограниченному числу потребителей одновременно значительно снижают затраты на эксплуатацию сети. Эти достоинства спутниковой связи делают ее весьма привлекательной и высокоэффективной даже в регионах с хорошо развитыми наземными телекоммуникациями. Более того, в настоящее время многие компании с территориально-распределенной структурой крайне заинтересованы в снижении затрат на оплату услуг связи и все чаще отказываются от услуг сети общего пользования, предпочитая создавать собственные более экономичные спутниковые сети связи. Современный рынок услуг и систем спутниковой связи изобилует широким спектром технологических решений для построения такого рода сетей, и выбор подходящей для вашего предприятия спутниковой технологии становится весьма трудной задачей. Как правильно подходить к ее решению? Кому доверить строительство корпоративной сети?

В первую очередь нужно четко сформулировать телекоммуникационные потребности своего предприятия -- ведь эффективность работы будущей сети во многом зависит от правильно составленного технического задания. Необходимо определить топологию сети -- схему соединений между ее узлами, которыми чаще всего являются филиалы предприятия. При этом следует учитывать, что связь через геостационарный спутник вносит ощутимую задержку при распространении сигнала, следовательно, в ряде случаев крайне нежелательно применение “двойных скачков” сигнала, удваивающих эту задержку. Кроме того, избыточные соединения часто усложняют работу сети и повышают ее стоимость.

В сетях с единым центром обработки информации, услугами которого пользуется множество удаленных филиалов, слабо взаимодействующих друг с другом, применяют топологию типа “звезда”. В такой сети связь между филиалами осуществляется через центральный узел. В тех случаях, когда обмен информацией между отдельными филиалами происходит особенно интенсивно, целесообразно реализовать смешанную сетевую топологию, где эти филиалы будут связаны напрямую. Такую топологию часто можно встретить в банковских сетях и на производствах с централизованным управлением и широкой сетью региональных филиалов, дистрибуторов или поставщиков продукции. В этих сетях нередко формируются региональные подсети со своими специфическими технологическими особенностями.

В сетях, где связь всех филиалов между собой должна осуществляться с минимальным временем задержки при передаче сигналов, следует реализовать полносвязную топологию. При этом каждый узел сети будет иметь возможность устанавливать прямое соединение с любым другим ее узлом. Эту топологию применяют в корпоративных сетях с большим и разнонаправленным телефонным трафиком, а также в системах передачи данных со случайными соединениями между своими узлами и жесткими требованиями к временным задержкам. Достоинства данной топологии неоспоримы, однако не во всех случаях ее применение экономически оправданно.

Для каждой необходимой вашему предприятию телекоммуникационной услуги (телефонной и факсимильной связи или передачи данных) очень важно определить оптимальные топологию и технологию сети спутниковой связи и попытаться реализовать поддерживающую их интегрированную систему связи.

Итак, с топологией сети мы определились. Дальше нужно оценить объемы передаваемого по ней трафика -- задача достаточно сложная, особенно для предприятий, которые в данный момент интенсивно развиваются и планируют со временем выполнить полное переоборудование своей инфраструктуры связи. В таких случаях рекомендуется использовать технологии, способные развиваться “в ногу” с ростом потребностей предприятия, однако оценить объемы изначального и перспективного трафиков все-таки необходимо. Для этого можно пойти по пути экстраполяции данных о загрузке существующих каналов связи (которые включают размеры типовых передаваемых сообщений, а также длительность и частоту телефонных разговоров за определенный период времени) с учетом запланированного роста числа пользователей сети. При расчете загруженности сети нужно использовать величину трафика в часы “пик”, когда она максимальная. Немаловажное значение имеет учет изменений объема трафика в зависимости от направления передачи данных по каждому из сетевых каналов, так как с помощью спутниковых технологий можно создавать каналы с асимметричной пропускной способностью. Зная требования к допустимым временным задержкам для всех типов сетевого трафика, можно использовать систему их приоритетов, повышающую эффективность распределения ресурсов сети.

Учитывая высокую значимость задачи прогнозирования величины трафика в сети, рекомендуется поручать ее решение специалистам с большим опытом планирования и эксплуатации подобных сетей.

Любая сеть спутниковой связи включает в себя один или несколько спутников-ретрансляторов, через которые и осуществляется взаимодействие земных станций (ЗС). В настоящее время наиболее широкое распространение получили спутники, работающие в диапазонах частот C (4/6 ГГц) и Ku (11/14 ГГц). Как правило, спутники диапазона С обслуживают довольно большую территорию, а спутники диапазона Ku -- территорию меньше, но обладают более высокой энергетикой, что дает возможность для работы с ними применять ЗС с антеннами малого диаметра и маломощными передатчиками. Спутник связи выбирают на основании двух критериев: конфигурации зоны обслуживания (она должна совпадать с географией корпоративной сети) и стоимости канала (включая стоимость необходимых для его формирования ресурса спутникового ретранслятора и ЗС). Следует обратить внимание на гарантированный срок службы выбранного спутника и статистику неисправностей схожих с ним космических аппаратов.

В состав любой ЗС входит радиочастотное и каналообразующее оборудование. Первое -- это антенна и приемопередатчик, которые должны соответствовать типу выбранного спутника и обеспечивать работу каналообразующего оборудования. Как правило, эти два компонента ЗС поставляются в комплекте.

Каналообразующее оборудование определяет принцип работы ЗС и всей сети. В настоящее время существуют четыре основные технологии для сетей спутниковой связи. Все они имеют свои достоинства и недостатки, и ни одна из них не является универсальной. Для повышения эффективности работы во многих современных сетях успешно сочетаются несколько технологий одновременно. Основное различие между ними -- способ использования ресурса спутникового ретранслятора. Рассмотрим эти технологии.

· ·SCPC (Single Channel Per Carrier) активно применяют для построения небольших сетей с интенсивным трафиком. Каждая ЗС, реализующая SCPC, имеет выделенный постоянный сегмент емкости спутникового ретранслятора и поддерживает постоянное соединение. Основное достоинство данной технологии состоит в том, что она гарантирует необходимую пропускную способность канала спутниковой связи, а основной недостаток -- отсутствие в ней возможности динамического перераспределения ресурса ретранслятора между узлами сети.

· DAMA (Demand Assigned Multiple Access) предоставляет ресурс спутникового ретранслятора по требованию. В сетях с технологией DAMA канал связи выделяется пользователю только на время проведения сеанса связи, что значительно экономит ресурсы спутникового ретранслятора. Структура канала в этой сети аналогична структуре канала SCPC. В некоторых реализациях технологии DAMA предусмотрена возможность установления соединений с разной пропускной способностью для разных сеансов связи. DAMA оптимальна для создания телефонных сетей с полносвязной топологией. Ресурс ретранслятора распределяется центральной станцией сети, что можно считать основным недостатком технологии, так как функционирование всей сети зависит от состояния одной этой станции.

· TDMA (Time Division Multiple Access) предоставляет множеству станций динамический доступ к общему каналу с временныўм разделением. В отличие от технологии DAMA с ее достаточно большим временем установления соединения такой доступ предоставляется значительно быстрее. Однако ЗС сети TDMA стоят довольно дорого, поскольку любая из этих станций -- даже с самым минимальным трафиком -- должна передавать данные со скоростью, равной общей пропускной способности разделяемого по времени канала. В сетях TDMA центральная управляющая станция, как правило, отсутствует.

· TDM/TDMA (Time Division Multiplexing/Time Division Multiple Access) -- комбинированная технология сетей с топологией типа “звезда”. В сети TDM/TDMA центральная ЗС связывается со станциями пользователей при помощи одного или нескольких закрепленных каналов TDM (с временныўм мультиплексированием), а станции пользователей осуществляют доступ к центральной ЗС через каналы TDMA. Поскольку все станции пользователей напрямую взаимодействуют только с центральной ЗС, появляется возможность применять довольно маломощные станции, скомпенсировав недостаток их энергетики использованием антенны большого диаметра и мощного передатчика на центральной ЗС. За счет такого дисбаланса параметров станций удается существенно снизить стоимость проектов с большим числом станций пользователей. Обязательное наличие центральной ЗС (которая выполняет функцию концентратора сети) обусловливает высокие требования к ее готовности -- ведь от состояния этой станции зависит функционирование всей сети.

В сети TDM/TDMA данные, передаваемые между двумя любыми станциями пользователей, дважды проходят через спутник-ретранслятор (“двойной скачок”). При этом возникает существенная (1--2 с) задержка сигнала, которая делает данную сеть малопригодной для использования телекоммуникационных приложений, чувствительных к таким задержкам.

Поддержка рассмотренных выше основных технологий реализована во многих современных аппаратных средствах спутниковой связи. Очень часто имеет смысл применять в одной сети несколько технологий одновременно. Так, например, для построения крупномасштабной корпоративной телекоммуникационной инфраструктуры можно рекомендовать сочетание технологий TDM/TDMA и DAMA. Последняя из них обеспечит телефонную и факсимильную связь, сделает возможной организацию аудио- и видеоконференций, в то время как с помощью подсети TDM/TDMA можно будет осуществлять передачу данных.

Обычно, чтобы разработать оптимальное сетевое решение, выполняют расчет стоимости нескольких вариантов построения сети (на базе одной или нескольких технологий) при различных режимах ее загрузки. Если планируется развитие сети, то для правильного выбора технологии (разумеется, из числа подходящих для обеспечения необходимых предприятию телекоммуникационных услуг), помимо стоимости реализации первоначального варианта сети, следует оценить общую стоимость владения одной пользовательской станцией и изменение этого показателя при увеличении их числа. При построении представленных на рисунке графиков предполагалось, что пользовательские станции оборудованы одним портом для передачи данных с трафиком 10 Мбайт в месяц и одним телефонным портом с трафиком 1000 мин в месяц, а сеть имеет топологию типа “звезда”. Как видно на рисунке, в сети, имеющей 10 станций пользователей, в случае применения технологии TDM/TDMA общая стоимость владения одной такой станцией в течение трех лет составит довольно большую цифру -- примерно 110 000 долл., но с ростом сети она станет очень быстро уменьшаться. В небольших сетях значительно дешевле использовать терминалы SCPC или TDMA, однако, когда число таких терминалов становится больше 50, они обходятся дороже пользовательских станций TDM/TDMA. Следует отметить, что на общую стоимость владения станцией очень сильно влияет ее загрузка.

Хочется дать несколько общих советов относительно оптимального выбора оборудования и его производителей. Во-первых, стоит проанализировать опыт работы других компаний, которые уже эксплуатируют интересующее вас оборудование, как минимум, один год. Во-вторых, соберите как можно больше информации о самом производителе оборудования, включая стаж его работы на рынке, текущее финансовое положение, качество оказываемой поддержки при планировании и эксплуатации сети. Обратите внимание на возможность предоставления различных услуг связи в рамках единой аппаратной платформы того или иного производителя, степень ее интеграции с другими платформами того же производителя и наличие у нее сертификатов соответствия российским и международным стандартам. Отсутствие этих сертификатов может привести к полному провалу в ходе реализации проекта сети.

Многие предприятия идут по пути создания своих собственных телекоммуникационных подразделений, возлагая на плечи их сотрудников разработку, строительство и дальнейшую эксплуатацию корпоративной сети. При этом они получают полный контроль над своими сетями и экономят на оплате услуг сторонних организаций. Однако не всегда у предприятий имеется возможность нанять высококвалифицированный персонал со знанием технологий, которые предполагается использовать в будущей сети, а дополнительные затраты на подготовку такого персонала и решение сложных проблем, нередко возникающих в ходе реализации проекта, могут значительно превысить сэкономленные суммы.

В то же время для эксплуатации сети потребуется получение различных разрешительных документов, а это достаточно трудоемкая, дорогостоящая и продолжительная по времени процедура. Проще, а нередко и дешевле, воспользоваться услугами известного оператора, имеющего опыт реализации аналогичных проектов и необходимые лицензии. Если предприятие хочет самостоятельно контролировать и обслуживать свою сеть, т.е. быть ее оператором, внешнего оператора можно использовать только на этапах разработки и реализации проекта сети. За это время собственные специалисты предприятия смогут получить необходимую подготовку, чтобы затем взять на себя администрирование и обслуживание всей сети.

Впрочем, предприятию совсем не обязательно строить собственную сеть, поскольку все необходимые ему услуги связи (со сдачей в аренду станций пользователей) может предоставить оператор, который уже эксплуатирует подобную инфраструктуру. Это позволит предприятию избежать финансового риска, связанного с крупными инвестициями в проектирование и строительство своей сети. Если же владение сетью имеет для него принципиальное значение, то со временем можно выкупить станции и, когда сеть достигнет значительных масштабов, а примененная в ней спутниковая технология докажет свою эффективность в плане удовлетворения телекоммуникационных потребностей пользователей, арендовать ресурс спутникового ретранслятора, построить собственную центральную ЗС и переключить на нее станции пользователей.

Итак, сеть построена и запущена в эксплуатацию. Однако для успешной работы ее необходимо квалифицированно обслуживать. Дело в том, что даже самая надежная техника иногда ломается. По статистике максимум неисправностей приходится на первый год ее эксплуатации. Естественно, производители обеспечивают гарантийный ремонт своего оборудования, однако это процесс длительный -- от месяца и более. В связи с этим предприятию необходимо иметь собственный склад запасных частей для всех видов электронного оборудования сети, а для этого нужно выделить помещение и нанять людей, которые будут отпускать эти запчасти, складировать, транспортировать их и пр. Кроме того, потребуются квалифицированные специалисты, готовые в кратчайшие сроки выехать на место установки неисправного оборудования с запасными частями и измерительными приборами. Следует отметить, что приобретение измерительного оборудования и поддержание его в рабочем состоянии требуют значительных затрат.

Для предприятия обслуживание сети собственными силами экономически оправданно только при большом (более 100) числе станций. Именно поэтому многие корпоративные клиенты во всем мире, в том числе и в России, предпочитают, чтобы это делали операторы, которые уже обслуживают большое число сетей и имеют штат высококвалифицированных сервисных специалистов, склад запчастей и необходимую измерительную технику. спутниковый связь телекоммуникация телефонный

В заключение хочется дать еще один совет: попытайтесь при выборе спутниковой технологии для вашего предприятия выработать единую концепцию применения средств для связи внутри офисов, базового сетевого программного обеспечения и инфраструктуры для информационного обмена между филиалами. Такой подход позволит вам подобрать оптимальное сочетание коммуникационных технологий и обеспечит гибкое функционирование вашей инфраструктуры связи на многие годы вперед.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Обмен радиовещательных и телевизионных программ. Размещение наземных ретрансляторов. Идея размещения ретранслятора на космическом аппарате. Особенности системы спутниковой связи (ССС), ее преимущества и ограничения. Космический и наземный сегменты.

реферат , добавлен 29.12.2010


Передача цифровых данных по спутниковому каналу связи. Принципы построения спутниковых систем связи. Применение спутниковой ретрансляции для телевизионного вещания. Обзор системы множественного доступа. Схема цифрового тракта преобразования ТВ сигнала.

реферат , добавлен 23.10.2013


Вопросы построения межгосударственной корпоративной системы спутниковой связи и ее показатели. Разработка сети связи от Алматы до прямых международных каналов связи через Лондон. Параметры спутниковой линии, радиорелейной линии, зоны обслуживания IRT.

дипломная работа , добавлен 22.02.2008


История развития телекоммуникаций и его основные направления. Волоконно-оптические системы связи. Перспективы развития цифрового телевидения. Текущее состояние и перспективы развития кабельных систем. Спутниковая и сотовая связь в Российской Федерации.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012


История развития спутниковой связи. Абонентские VSAT терминалы. Орбиты спутниковых ретрансляторов. Расчет затрат по запуску спутника и установке необходимого оборудования. Центральная управляющая станция. Глобальная спутниковая система связи Globalstar.

курсовая работа , добавлен 23.03.2015


Изучение функционирования систем связи, которые можно разделить на: радиорелейные, тропосферные, спутниковые, волоконно-оптические. Изучение истории возникновения, сфер применения систем связи. Спутниковые ретрансляторы, магистральная спутниковая связь.

реферат , добавлен 09.06.2010


Особенности построения спутниковой линии связи, методы коммутации и передачи данных. Описание и технические параметры космических аппаратов, их расположение на геостационарных орбитах. Расчет энергетического баланса информационного спутникового канала.

дипломная работа , добавлен 04.10.2013


Связь как отрасль хозяйства, обеспечивающая прием и передачу информации. Особенности и устройство телефонной связи. Услуги спутниковой связи. Сотовая связь как один из видов мобильной радиосвязи. Передача сигнала и соединение с помощью базовой станции.

презентация , добавлен 22.05.2012


Принципы работы спутниковой зеркальной антенны. Достоинства прямофокусного принимающего прибора. Офсетное устройство как наиболее распространенное в сфере приема спутникового телевидения. Тороидальная параболическая антенна. Спутники, орбиты и диапазоны.

реферат , добавлен 19.12.2012


Волоконно-оптические линии связи с использованием аналоговой модуляции, их применение в сетях кабельного телевидения. Выбор топологии сети кабельного телевидения и оптического кабеля. Суммарное затухание на линии связи. Расчет энергетического бюджета.

В сети с полносвязной топологией каждый компьютер сети напрямую связан с каждым компьютером этой сети (рис. 2).
Примером такой сети является сеть ячеистой (сотовой) топологии.

Рисунок 2. Сеть сотовой топологии.

Преимущества сотовых сетей:

· Высокая надежность, обусловленная избыточностью физических связей.

· простота диагностики.

Недостатки сотовых сетей:

· Необходимость наличия у каждого компьютера сети большого числа коммуникационных портов для соединения со всеми другими компьютерами.

· Необходимость выделения отдельной электрической линии связи для каждой пары компьютеров.

· Вышеперечисленное обуславливает высокую стоимость сотовой сети.

· Сложность инсталляции и реконфигурации добавления или удаления новых узлов).

Большинство сетевых топологий имеет неполносвязную структуру. К основным видам неполносвязных топологий можно отнести: шину, звезду, кольцо и смешанную топологию.

Сети шинной топологии.

В сетях с шинной топологией каждый компьютер сети подключен к одному общему кабелю (рисунок 3).

Рисунок 3. Сеть с шинной топологией

В шинной топологии отсутствуют активные схемы передачи сигнала от одного компьютера к другому. Когда одна из машин посылает сигнал, он свободно путешествует по всей длине кабеля. Достигнув конца кабеля, сигнал отражается и идет в обратном направлении (зацикливание). Для предотвращения зацикливания сигнала в сетях с шинной топологией обязательно использование терминатора на обоих концах кабеля.
Сигнал, посланный одной машиной, получают все компьютеры, подключенные к шине. Принимает же его только машина, адрес которой совпал с адресом получателя, закодированном в сообщении.
В каждый момент времени только один из компьютеров может передавать сигнал, остальные должны ждать своей очереди. Соответственно, пропускная способность сетей с шинной топологией невелика и ограничивается не только характеристиками кабеля, но и логической структурой сети.

Достоинства шинной топологии:

• Низкая стоимость.
• Простота расширения (простота подключения новых узлов и объединения двух подсетей с помощью повторителя).

Недостатки шинной топологии:

• Низкая производительность.
• Низкая надежность (частые дефекты кабелей и разъемов).
• Сложность диагностики при разрыве кабеля или отказе разъема.
• Любой дефект кабеля или разъема приводит к неработоспособности всей сети.

Из всего вышесказанного можно заключить, что шинная топология может применяться при небольшом числе узлов в сети и невысокой степени взаимодействия между ними. Вместе с тем, такая сеть отличается низкой стоимостью.

2.1.3 Звездообразная топология.

В сетях звездообразной топологии каждый узел подключается

отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором (хабом) (рисунок 4). Концентратор передает данные от одного компьютера другому или всем остальным компьютерам сети.

Рисунок 4. Сеть звездообразной топологии.

Топология звезда позволяет использовать для подключения компьютеров различные типы кабелей. Наличие концентратора чаще всего делает возможным использование нескольких типов кабелей одновременно.

Достоинства звездообразной топологии:

• Более высокая пропускная способность по сравнению с шинной топологией.
• Выход из строя одного узла или нескольких узлов не влияет на работоспособность остальной сети.
• Легкость включения в сеть новых узлов.
• Возможность использования вместо хаба коммутатора (для фильтрации трафика, а также для мониторинга сети).
• Возможность использования в одной сети нескольких типов кабелей.
• Легкость создания подсетей путем приобретения дополнительного концентратора, подсоединения к нему машин и соединения концентраторов между собой.

Недостатки звездообразной топологии:

· Ограниченная возможность увеличения числа узлов сети (ограничивается количеством портов концентратора).

· Зависимость работоспособности сети от состояния концентратора.

· Высокий расход кабеля (отдельный кабель для подключения каждого компьютера).

· Более высокая стоимость по сравнению с шинной топологией (затраты на хаб и кабель).

Таким образом, сети звездообразной топологии целесообразно прокладывать в зданиях (помещениях), в которых от каждого компьютера можно проложить кабель до концентратора. При планировании такой сети особое внимание следует уделить выбору концентратора.

Кольцевая топология.

В сетях с кольцевой топологией (рисунок 5) каждый компьютер

подключается к общему сетевому кабельному кольцу, по которому передаются данные (в одном направлении).

Рисунок 5. Сеть с кольцевой топологией.

Каждый компьютер, получив данные, сверяет адрес получателя с собственным и в случае совпадения копирует данные в свой внутренний буфер. Сами данные при этом продолжают движение по кольцу и возвращаются к отправителю. Если, получив данные, компьютер обнаружил, что его адрес не совпадает с адресом получателя, он ретранслирует данные следующему компьютеру в кольце.

В качестве среды передачи данных для построения сети кольцевой топологии чаще всего используют экранированную или неэкранированную «витую пару», а также оптоволоконный кабель.

Для решения проблемы коллизий (когда два или более компьютеров одновременно пытаются передать данные) в сетях с кольцевой топологией применяется метод маркерного доступа. Специальное короткое сообщение-маркер постоянно циркулирует по кольцу. Прежде чем передать данные, компьютер должен дождаться маркера, прикрепить данные и служебную информацию к нему и передать это сообщение в сеть.
В быстрых сетях по кольцу циркулируют несколько маркеров.

Существуют две наиболее известных технологии сетей, основанные на кольцевой топологии - технология Token Ring и технология FDDI.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения сети.

В технологии Token Ring реализован метод маркерного доступа, описанный выше.
В технологии FDDI применяется два кольца. При нормальном состоянии сети функционирует только одно из колец, второе позволяет сохранить работоспособность сети в случае отказа узла. Такая сеть обладает высоким быстродействием и чрезвычайной отказоустойчивостью.

Достоинства кольцевой топологии:

· При передачи данных не возникает потери сигнала (благодаря ретрансляции).

· Не возникает коллизий (благодаря маркерному доступу).

· Высокая отказоустойчивость (в технологии FDDI).

Недостатки кольцевой топологии:

· Отказ одного узла может привести к неработоспособности всей сети (в технологии Token Ring).

· Добавление/удаление узла вынуждает разрывать сеть.

Таким образом, кольцевая топология целесообразна для построения надежной или/и высокоскоростной сети, существенное наращивание которой не планируется или маловероятно.

Смешанная топология.

Появление смешанных топологий обусловлено, как правило, необходимостью наращивать и модернизировать сеть. Часто суммарные затраты на постепенную модернизацию оказываются существенно большими, а результаты меньшими, чем при тратах на глобальную замену морально устаревших сетей.

Сети смешанной топологии (рисунок 6) обладают достоинствами и недостатками, характерными для составляющих их топологий.

Рисунок 6. Сеть со смешанной топологией

Среда передачи данных

2. 2.1 Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

· проводные (воздушные);

· кабельные (медные и волоконно-оптические);

· радиоканалы наземной и спутниковой связи.

2.2.2 Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо, изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

2.2.3 Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витая пара существует в экранированном варианте (Shielded Twistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (Unshielded TwistedPair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения - для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (opticalfiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

2.2.4 Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн, называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн, для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости, а также простотой монтажа. С помощью витой пары обычно подключают конечных абонентов сетей на расстояниях до 100 метров от концентратора. Спутниковые каналы и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя - например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети, таким как шофер грузовика, врач, совершающий обход, и т. п.

Кабельные системы.

Кабель (cable), используемый для построения компьютерных сетей, представляет собой сложную конструкцию, состоящую, в общем случае, из проводников, изолирующих и экранирующих слоев. В современных сетях используются три типа кабеля:

Коаксиальный кабель (coaxial cable);

- "витая пара" (twisted pair);

Оптоволоконный кабель (fiber optic).

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров в сеть. Кабель данного типа (рисунок 7) состоит из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой фольгой. Этот внешний проводник обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей используются два типа кабеля - "Толстый коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля.

Рисунок 7. Устройство коаксиального кабеля

Витая Пара.

Кабель типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время (рисунок 8). Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса - "экранированная витая пара" ("Shielded twisted pair") и "неэкранированная витая пара" ("Unshielded twisted pair"). Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 10 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).

Рисунок 8. Устройство кабеля типа "витая пара"

Оптоволоконный кабель.

Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой (рисунок 9). Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.

Рисунок 9. Устройство оптоволоконного кабеля.

Сетевые технологии.

Технология Ethernet.

Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в настоящее время, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet – в 50 миллионов.

Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1970г. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт версии II построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet DIX или Ethernet II.

На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, в нем различаются уровни MAC(Media Access Control – уровень управления доступом к среде) и LLC (Logical Link Control – уровень логической передачи данных), в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в единый канальный уровень. Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают.

Для передачи информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet используется пропускная способность 10 Мбит/с.

Метод доступа CSMA/CD.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий.

Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной. Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Простота схемы подключения – это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа.

Этапы доступа к среде.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра.

Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.

Возникновение коллизии.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкиваются на общем кабеле, и происходит искажение информации – методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра.

Похожая информация.

Шымкент қаласындағы АҚ «Химфарм» заводының құрылымына талдау.

Шымке́нт (ранее Чимкент , каз. Шымкент ) - областной центр Южно-Казахстанской области, входит в тройку крупнейших городов Казахстана и является одним из крупнейших промышленных и торговых центров страны. Шымкент қаласының өзінде халық саны 700 мың ,ал жалпы Оңтүстік Қазақстан облысы бойынша 2,5-3 млн халқы бар.

АО "Химфарм" - это качественные лекарственные препараты, наибольший в Центральной Азии объем производства, продаж и широкий ассортимент продукции, уникальные лицензии, оборудование последнего поколения, многолетний опыт производства лекарственных средств.

Шымкентский химико-фармацевтический завод, одно из старейших фармацевтических предприятий в мире, был основан в 1882 г. купцами Ивановым и Савинковым. Начавшись с выпуска сантонина. С приходом советской власти завод становится главным фармацевтическим предприятием страны и получает имя «Химико-фармацевтического завода №1 им. Ф.Э. Дзержинского». На протяжении долгого времени завод специализировался исключительно на выпуске фармацевтических субстанций. Сырье для будущих лекарственных средств поставлялось на предприятия России, Беларуси, Украины, Прибалтийских республик и стран дальнего зарубежья, где производились уже готовые препараты. Поэтому сам завод №1 им. Ф.Э. Дзержинского, был практически неизвестен рядовым потребителям, несмотря на свою более чем вековую историю. После обретения Казахстаном независимости возникла необходимость развития в стране собственной фармацевтической индустрии. Особенно это касалось изготовления готовых лекарственных форм. Поэтому руководством компании была разработана и уверенно осуществлена программа создания на базе АО «Химфарм» (так был переименован завод в 1993г.) крупного современного производства по выпуску готовых лекарственных средств. Сотрудничество с зарубежными партнерами дало возможность быстро освоить самое современное оборудование. Научный подход к управлению, ставка на профессионализм и высокие технологии – все это позволило заводу в короткие сроки пройти путь от производства первичных субстанций, до создания современного фармацевтического предприятия по выпуску готовых лекарственных средств, соответствующих международным стандартам под новой торговой маркой SANTO. В настоящее время завод продолжает развиваться и расширять список производимых лекарственных средств современными препаратами.

Бүгінгі күні «Химфарм» заводында 1000 нан аса адамдар жұмыс істиді.

Поместу нахожденияфинансового консультанта:

АО «VISOR Capital» (ВИЗОР Капитал), 050059, г. Алматы, пр. Аль-Фараби, 5, Бизнес центр

«Нурлы Тау», Здание 2 а, 10-й этаж.

Филиалы и представительства

«Представительство акционерного общества «Химфарм» в Республике Узбекистан».

Место нахождения и почтовый адрес представительства: Узбекистан, г. Ташкент, Яксарайский

район, ул. Глинки, дом 35

Цех№1 Производство из опия-сырца(морфин, кодеин, стиптицин...

Цех№3 Производство из растительного сырья(целаниди.т.д).

Четвёртый цех. Производство эфидрина, в СССР - анобазинаи.т.д.

Пятый цех. Производство никотиновой кислоты.

ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ СТАНЦИЙ В КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ

Спутниковая связь обладает важнейшими достоинствами, необходимыми для построения крупномасштабных телекоммуникационных сетей. Во-первых, с ее помощью можно достаточно быстро сформировать сетевую инфраструктуру, охватывающую большую территорию и не зависящую от наличия или состояния наземных каналов связи. Во-вторых, использование современных технологий доступа к ресурсу спутниковых ретрансляторов и возможность доставки информации практически неограниченному числу потребителей одновременно значительно снижают затраты на эксплуатацию сети. Эти достоинства спутниковой связи делают ее весьма привлекательной и высокоэффективной даже в регионах с хорошо развитыми наземными телекоммуникациями. Более того, в настоящее время многие компании с территориально-распределенной структурой крайне заинтересованы в снижении затрат на оплату услуг связи и все чаще отказываются от услуг сети общего пользования, предпочитая создавать собственные более экономичные спутниковые сети связи. Современный рынок услуг и систем спутниковой связи изобилует широким спектром технологических решений для построения такого рода сетей, и выбор подходящей для конкретного предприятия спутниковой технологии, становится весьма трудной задачей.

Спутниковые системы связи в зависимости от предоставляемых услуг можно подразделить на следующие классы.

Системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных). Скорость пакетной передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду. В этих системах не предъявляются жесткие требования к оперативности доставки сообщений. Например, в режиме «электронная почта» поступившая информация запоминается бортовым компьютером и доставляется корреспонденту в определенное время суток.

Системы речевой (радиотелефонной) спутниковой связи используют цифровую передачу сообщений в соответствии с международными стандартами: задержка сигнала на трассе распространения не должна превышать 0,3 с, обслуживание абонентов должно быть непрерывным и происходить в реальном масштабе времени, а переговоры во время сеанса связи не должны прерываться.

Системы для определения местоположения (координат) потребителей, таких как автотранспортные, авиа- и морские средства. В обозримом будущем системы спутниковой связи должны дополнить системы сотовой связи там, где последние невозможны или недостаточно эффективны при передаче информации, например: в морских акваториях, в районах с малой плотностью населения, а также в местах разрывов наземной инфраструктуры телекоммуникаций.

Основные характеристики спутниковых систем связи

Характеристики спутниковых систем связи в значительной степени зависят от параметров орбиты спутника. Орбита спутника - это траектория движения спутника в пространстве.

Схема взаимного расположения Земли и спутника представлена на рисунке

В точке А расположена земная станция. Если точка А находится на касательной АВ к окружности, то для наземной станции спутник виден на линии горизонта. Угол возвышения спутника в данном случае равен нулю, а зона обслуживания таким спутником достигает максимального значения. Однако при нулевых углах возвышения между антеннами наземных и космических станций могут находиться деревья, здания, неровности рельефа местности и т.д., ограничивающие пределы прямой видимости. Кроме того, при уменьшении угла возвышения сигналы получают большее ослабление, так как проходят в атмосфере увеличенные расстояния. Поэтому реальную зону обслуживания определяют минимально допустимым углом возвышения спутника, обычно не менее 5°.

Существенной особенностью спутниковой связи является задержка распространения сигналов, вызванная прохождением довольно больших расстояний. Эта задержка изменяется от минимальной величины, когда спутник находится в зените, до максимальной величины, когда спутник находится на линии горизонта. Для треугольника АВО, приведенного на рисунке 8.8, справедливо соотношение:

sin(∠ OAB)/OB=sin(∠ AOB)/AB

Учитывая, что угол ∠ OAB= ∠ AOD+ ∠ DAB , а угол ∠ OAB=π/2 (AD - касательная к окружности в точке А) и, обозначив отрезки: АВ - расстояние от спутника до земной станции (|AB| = d), BC - минимальное расстояние от спутника до земной поверхности (|BC| = h, |OB| = R+h), после несложных преобразований получим:

cos(∠ DAB)/(R+h)=sin(∠ AOB)/d

Из выражения (8.8) несложно выразить расстояние от спутника до любой наземной станции d через высоту орбиты h, угол возвышения ∠DAB и угол охвата земной поверхности ∠AOD. Под углом охвата земной поверхности ∠AOD понимают телесный угол, в пределах которого часть поверхности с наземными станциями спутниковой связи видна из центра Земли. При минимальном угле возвышения ∠ AOD=Θ время t З задержки распространения сигнала до спутника и обратно изменяется в пределах:

Коэффициент 2 отражает задержку распространения сигнала на восходящем и нисходящем участках трассы.

Геостационарный спутник находится на большой высоте, с которой видно более четверти поверхности земного шара. Это является одним из достоинств геостационарной орбиты. Так как геостационарный спутник кажется неподвижным для земного наблюдателя, то упрощается наведение антенн наземных станций (не требуется слежения за положением спутника на орбите). Но большая высота орбиты имеет и недостатки: задержка распространения сигнала составляет около 1/4 секунды, сигнал получает значительное ослабление на таких протяженных трассах. Кроме того, в северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту, а в приполярных областях и вовсе не виден. На геостационарной орбите находится несколько сотен спутников, обслуживающих разные регионы Земли, в том числе и отечественные спутники «Горизонт», «Экран».

Для обслуживания территорий в северных широтах используют спутники на высокой эллиптической орбите с большим углом наклонения. В частности, отечественные спутники «Молния» имеют эллиптическую орбиту с высотой апогея над северным полушарием порядка 40 тысяч километров и перигея около 500 километров. Наклонение плоскости орбиты к плоскости земного экватора составляет 63° и период обращения 12 часов. Движение спутника в области апогея замедляется, и сеансы радиосвязи возможны в течение 6…8 часов. Данный тип спутников также позволяет обслуживать большие территории. Но недостатком их использования является необходимость слежения антенных систем за медленно дрейфующими спутниками и их переориентирования с заходящего спутника на восходящий.

Низкоорбитальные спутники запускаются на круговые орбиты с высотой порядка 500…1500 километров и большим углом наклонения орбиты (полярные и околополярные орбиты). Запуск легких спутников связи осуществляют с помощью недорогих пусковых установок. В системах связи с низко-высотными спутниками времена задержки распространения сигнала невелики, но значительно уменьшены и зоны охвата. Скорость перемещения спутника относительно поверхности Земли достаточно высока, и длительность сеанса связи от восхода спутника до его захода не превышает десятки минут. Поэтому для обеспечения связи на больших территориях на низко-высотных орбитах должны одновременно находиться десятки спутников.

В спутниковых системах связи (ССС) обычно поддерживается радиообмен между несколькими земными станциями. Земные станции подключены к источникам и потребителям программ теле- и радиовещания, к узлам коммутации сетей связи, например, междугородним телефонным станциям. Для примера рассмотрим вариант дуплексной связи между двумя земными станциями. Структурная схема такой ССС приведена на рисунке 8.9.

Сигнал U1, предназначенный для передачи в системе связи, поступает на передатчик Пд1 первой земной станции. В передатчике Пд1 осуществляются необходимые преобразования несущего колебания с частотой f1 (модуляция, усиление и т.д.) и сформированный передатчиком радиосигнал через разделительный фильтр РФ1 поступает на антенну земной станции 1, которая излучает его в сторону спутника-ретранслятора. Сигнал U2, поступающий для передачи в системе связи на вторую земную станцию, претерпевает подобные преобразования в аналогичных узлах и излучается в сторону космической станции с частотой, равной f2.

Радиосигналы с частотами f1 и f2, наведенные в антенне космической станции, через разделительный фильтр РФ0 поступают на приемники сигналов Пм01 и Пм02. Принимаемые сигналы получают в этих приемниках необходимую обработку (преобразование частоты, усиление, в некоторых системах связи предусмотрена демодуляция сигналов либо другие преобразования, предусмотренные алгоритмом обработки сигналов). Затем в передатчиках Пд01 и Пд02 сигналы переносятся на частоты сигналов нисходящих каналов и усиливаются до необходимого уровня. В результате этих преобразований сигнал с частотой f1 на выходе цепочки, состоящей из приемника Пм01 и передатчика Пд01, преобразуется в сигнал с частотой f3, а сигнал с частотой f3 на выходе цепочки Пм02 - Пд02 преобразуется в сигнал с частотой f4. Через разделительный фильтр РФ0 эти сигналы поступают на антенну космической станции и излучаются в сторону земных станций.

На Земле сигналы с частотами f3 и f4 достигают антенн земных станций и поступают на входы соответствующих приемников. Приемник Пм2 настроен на частоту f3, соответственно, на выходе приемника будет восстановлен сигнал U1, подаваемый на вход системы связи со стороны земной станции 1. В свою очередь, на выходе приемника Пм1 будет восстановлен сигнал U2, передаваемый земной станцией 2.

Для систем спутниковой связи выделены полосы частот отдельно для восходящих и нисходящих каналов в диапазоне частот от 0,6…86 ГГц.

Для построения спутниковых систем связи используют, в Для построения спутниковых систем связи используют, в основном, три разновидности орбит: геостационарную орбиту, высокую эллиптическую орбиту и низко-высотную орбиту. Примерные схемы этих орбит приведены на рисунке

Участок земной поверхности, на котором могут быть расположены наземные станции спутниковой связи, называется зоной обслуживания. Характеристики системы связи определяются положением спутника на орбите. Одним из важных параметров спутниковой связи является угол возвышения спутника для земного наблюдателя - это угол между направлением на спутник и касательной к окружности в точке расположения земной станции.

Топология

В первую очередь нужно четко сформулировать телекоммуникационные потребности своего предприятия ведь эффективность работы будущей сети во многом зависит от правильно составленного технического задания. Необходимо определить топологию сети схему соединений между ее узлами, которыми чаще всего являются филиалы предприятия. При этом следует учитывать, что связь через геостационарный спутник вносит ощутимую задержку при распространении сигнала, следовательно, в ряде случаев крайне нежелательно применение «двойных скачков» сигнала, удваивающих эту задержку. Кроме того, избыточные соединения часто усложняют работу сети и повышают стоимость.

В сетях с единым центром обработки информации, услугами которого пользуются множество удаленных филиалов, слабо взаимодействующим друг с другом, применяют топологию типа «звезда». В такой сети связь между филиалами осуществляется через центральный узел. В тех случаях, когда обмен информацией между отдельными филиалами происходит особенно интенсивно, целесообразно реализовать смешанную сетевую топологию, где эти филиалы будут связаны напрямую. Такую топологию часто можно встретить в банковских сетях и на производствах с централизованным управлением и широкой сетью региональных филиалов, дистрибуторов или поставщиков продукции. В этих сетях нередко формируются региональные подсети со своими специфическими технологическими особенностями. В сетях, где связь всех филиалов между собой должна осуществляться с минимальным временем задержки при передаче сигналов, следует реализовать полносвязную топологию. При этом каждый узел сети будет иметь возможность устанавливать прямое соединение с любым другим ее узлом. Эту топологию применяют в корпоративных сетях с большим и разнонаправленным телефонным трафиком, а также и в системах передачи данных со случайными соединениями между своими узлами и жесткими требованиями к временным задержкам. Достоинства данной топологии неоспоримы, однако не во всех случаях ее применение экономически оправданно. Для каждой необходимой телекоммуникационной услуги (телефонной и факсимильной связи или передачи данных) очень важно определить оптимальные топологию и технологию сети спутниковой связи и попытаться реализовать поддерживающую их интегрированную систему связи

Постановка задачи

В настоящем дипломном проекте мы рассматриваем возможность применения спутниковых технологий типа SkyEdge для АО «Химфарм». А также для казахстанских, и других иностранных компаний, имеющих свои предприятия на территории Республики Казахстан. Головной офис компании находится в г.Шымкент.

Как известно «Казахтелеком» пока не закончил модернизацию существующей сети телекоммуникаций. Несмотря на большие достижения в этом направлении понадобится от 5-15 лет, для полной модернизации всей сети на территории страны. Особенно большие затраты потребует сельская связь на территории республики. А как известно в таких районах очень трудно дозвониться не только до столицы, но до ближайшего села. Для оперативной связи с головным офисом, с филиалами, мы рекомендуем применение спутниковой системы «VSAT». Финансовое состояние компаний стабильно устойчивое, кроме этого партнеры, крупные национальные компании, заинтересованы в увеличении сбыта своей продукции. В связи с вышеизложенным мы считаем возможным создания для авиакомпании, и группы отечественных компаний, своей собственной спутниковой системы связи.

«Казахтелеком» предлагает всем отечественным и зарубежным национальным компаниям услуги в создании собственных корпоративных спутниковых систем связи, для обслуживания своих предприятий, как на территории Республики Казахстан, так и за рубежом.

Техническое решение

Системы спутниковой связи (ССС) широко используются во многих регионах мира и стали неотъемлемой частью инфраструктуры телекоммуникаций большинства стран. Новые спутниковые приложения обеспечивают быстрое создание новых широковещательных служб и частных сетей.

Хотя коммерческое использование геостационарных спутников связи началось почти 25 лет назад, их широкое применение в сетях связи стало возможным лишь в начале 1980-х годов. Телевидение, телефония, широкополосная передача данных продолжают доминировать в списке услуг системы спутниковой связи. Современные системы спутниковой связи предоставляют беспрецедентные возможности для развития частных сетей, организации служб связи типа «точка-точка» и «точка-множество точек»:

Спутник - устройство связи, которое принимает сигналы от земной станции (ЗС), усиливает и транслирует в широковещательном режиме одновременно на все ЗС, находящиеся в зоне видимости спутника. Спутник не инициирует и не терминирует никакой пользовательской информации за исключением сигналов контроля и коррекции возникающих технических проблем и сигналов его позиционирования. Спутниковая передача начинается в некоторой ЗС, проходит через спутник и заканчивается в одной или большем количестве ЗС.

Преимущества и ограничения ССС.

ССС имеют уникальные особенности, отличающие их от других систем связи. Некоторые особенности обеспечивают преимущества, делающие спутниковую связь привлекательной для ряда приложений. Другие создают ограничения, которые неприемлемы при реализации некоторых прикладных задач. ССС имеет ряд преимуществ:

Устойчивые издержки. Стоимость передачи через спутник по одному соединению не зависит от расстояния между передающей и принимающей ЗС. Более того, все спутниковые сигналы – широкополосные. Стоимость спутниковой передачи, следовательно, остается неизменной независимо от числа принимающих ЗС.

Широкая полоса пропускания;

Малая вероятность ошибки. В связи с тем, что при цифровой спутниковой передаче побитовые ошибки весьма случайны, применяются эффективные и надежные статистические схемы их обнаружения и исправления.

Выделим также ряд ограничений в использовании ССС:

Значительная задержка. Большое расстояние от ЗС до спутника на геостационарной орбите приводит к задержке распространения, длинной почти в четверть секунды. Эта задержка вполне ощутима при телефонном соединении и делает чрезвычайно не эффективным использование спутниковых каналов при неадаптированной для ССС передаче данных;

Размеры ЗС. Крайне слабый на некоторых частотах спутниковый сигнал, доходящий до ЗС (особенно для спутников старых поколений), заставляет увеличивать диаметр антенны ЗС, усложняя тем самым процедуру размещения станции;

Защита от несанкционированного доступа к информации. Широковещание позволяет любой ЗС, настроенной на соответствующую частоту, принимать транслируемую спутником информацию. Лишь шифрование сигналов, зачастую достаточно сложное, обеспечивает защиту информации от несанкционированного доступа;

Интерференция. Спутниковые сигналы, действующие Ku-диапазоне частот, крайне чувствительны к плохой погоде. Спутниковые сети, действующие в C-диапазоне частот, восприимчивы к микроволновым сигналам. Интерференция вследствие плохой погоды ухудшает эффективность передачи в Ku-диапазоне частот на период от нескольких минут до нескольких часов. Интерференция C-диапазоне частот ограничивает развертывание ЗС в районах проживания с высокой концентрацией жителей.

Решение об использовании ССС, а не распределенных наземных сетей, всякий раз необходимо экономически обосновывать.

Космический сегмент

Современные спутники связи, используемые в коммерческих ССС, занимают геостационарные орбиты, в которых период орбиты равен периоду отметки на поверхности Земли. Это становится возможным при размещении спутника над заданным местом Земли на расстоянии 35800 км.в плоскости экватора.

Большая высота, требуемая для поддержания геостационарной орбиты спутника, объясняет нечувствительность спутниковых сетей к расстоянию. Длина пути от заданной точки на Земле через спутник на такой орбите до другой точки Земли в четыре раза больше расстояния по поверхности между двумя ее максимально удаленными точками.

Главными компонентами спутника являются его конструкционные элементы; системы управления положением, питания, телеметрии, трекинга, команд, приемопередатчики и антенна.

Структура спутника обеспечивает функционирование всех его компонентов. Предоставленный сам себе спутник в конечном счете перешел бы к случайным вращением, превратившись в бесполезное для обеспечения связи устройство. Устойчивость и нужная ориентация антенны поддерживается системой стабилизации. Размер и вес спутника ограничены в основном возможностями транспортных средств, требованиями к солнечным батареям и объему топлива для жизнеобеспечения спутника (обычно в течение десяти лет).

Телеметрическое оборудование спутника используется для передачи на землю информации о его положении. В случае необходимости коррекция положения, на спутник передаются соответствующие команды, по получении которых включается энергетическое оборудование и коррекция осуществляется.

Сигнальная часть

Ширина полосы спутникового канала характеризует количество информации, которую он может передавать в единицу времени. Типичный спутниковый приемопередатчик имеет ширину полосы 36 МГц на частотах от 11 ГГц до 14 ГГц.

Спектр частот

Спутники связи должны преобразовывать частоту получаемых от ЗС сигналов перед ретрансляцией их к ЗС, поэтому спектр частот спутника связи выражен в парах. Из двух частот в каждой паре, нижняя используется для передачи от спутника к ЗС (нисходящие потоки), верхняя - для передачи от ЗС на спутник (восходящие потоки). Каждая пара частот называется полосой.

Современные спутниковые каналы чаще всего применяют одну из двух полос:Ku-полосу (от спутника к ЗС в области 14 ГГц и обратно в области 12 ГГц). Каждая полоса частот имеет свои характеристики, ориентированные на разные задачи связи.

Передача в Ku-полосе: луч при такой передаче сильный, узкий, что делает передачу идеальной для двухточечных соединений или соединений от точки к нескольким точкам. Наземные микроволновые сигналы никоим образом не влияют на сигналы Ku-полосы, и ЗС Ku-полосы могут быть размещены в центрах городов. Естественная большая мощность сигналов Ku-полосы позволяет обойтись меньшими, более дешевыми антеннами ЗС. К сожалению, сигналы Ku-полосы чрезвычайно чувствительны к атмосферным явлениям, особенно туману и сильному дождю. Хотя подобные погодные явления, как известно, воздействуют на небольшую область в течение краткого времени, результаты могут быть достаточно серьезны, если такие условия совпадают с ЧНН (час наибольшей нагрузки, например 4 часа пополудни, полдень пятницы).

Наземный сегмент

Технологическое развитие привело к значительному уменьшению размеров ЗС. На начальном этапе спутник не превышал нескольких сотен килограммов, а ЗС представляли собой гигантские сооружения с антеннами более 30 метров в диаметре. Современные спутники весят несколько тонн, а антенны зачастую не превышают 1 метра в диаметре, могут быть установлены в самых разнообразных местах, тенденция уменьшения размеров ЗС вместе с упрощением установки оборудования приводит к снижению его стоимости. На сегодняшний день стоимость ЗС является, пожалуй, главной характеристикой, определяющей широкое распространение ССС. Преимущество спутниковой связи основано на обслуживании географически удаленных пользователей без дополнительных расходов на промежуточное хранение и коммутацию. Любые факторы, понижающие стоимость установки новой ЗС, однозначно содействуют развитию приложений, ориентированных на использование ССС. Относительно высокие издержки развертывания ЗС позволяют наземным волоконно-оптическим сетям в ряде случаев успешно конкурировать с ССС.

Следовательно, главное преимущество спутниковых систем состоит в возможности создавать сети связи, предоставляющие новые услуги связи или расширяющие прежние, при этом с экономической точки зрения преимущество ССС обратно пропорционально стоимости ЗС.

В зависимости от типа, ЗС имеет возможности передача и/или приема. Как уже отмечалось, фактически все интеллектуальные функции в спутниковых сетях осуществляются в ЗС. Среди них - организация доступа к спутнику и наземным сетям, мультиплексирование, модуляция, обработка сигнала и преобразование частот. Отметим, что большинство проблем в спутниковой передаче решается оборудованием ЗС.

В настоящее время выделяются четыре типа ЗС.

Наиболее сложными и дорогостоящими являются ориентированные на большую интенсивность пользовательской нагрузки ЗС, с очень высокой пропускной способностью. Станции такого типа предназначены для обслуживания пользовательских популяций, требующих для обеспечения нормального доступа к ЗС волоконно-оптических линий связи. Подобные ЗС стоят миллионы долларов;

Станции средней пропускной способностью эффективны для обслуживания частных сетей корпораций. Размеры подобных сетей ЗС могут быть самыми разнообразными в зависимости от реализованных приложений (передача речи, данных, видео). Различаются два типа корпоративных ССС;

Развитая корпоративная ССС с большими капиталовложениями обычно поддерживает такие услуги, как видеоконференция, электронная почта, передача видео, речи и данных. Все ЗС такой сети имеют одинаково большую пропускную способность, а стоимость станции доходит до 1 миллиона долларов;

Менее дорогостоящим типом корпоративной сети является ССС большого числа (до нескольких тысяч) микро терминалов (VSAT-VerySmallApertureTerminal) связанных с одной главной ЗС (MES - MasterEarthStation). Данные сети ограничиваются обычно приемом/передачей данных и речи в цифровом виде. Микро терминалы общаются между собой посредством транзита с обработкой через главную ЗС или минуя ее. Топология таких сетей является звездообразной (STAR или MESH);

ЗС ограничен возможностями приема. Это самый дешевый вариант станции, поскольку ее оборудование оптимизируется под представление одной или нескольких конкретных услуг. Данная ЗС может быть ориентирована на прием данных, аудио сигнала, видео или их комбинаций. Топология здесь звездообразная.

Компоненты сети

Сеть состоит из центра управления сетью, терминала нагрузки и удаленных станций (рисунок 1.2).

Центр управления сетью

Центр управления (рисунок 1.3) всем доступом к спутниковой системе и фактически выполняет роль коммутатора для пользователей на удаленных терминалах. Центр управления СС обеспечивает автоматическую работу сети, функции контроля и управления, предоставляет оператору сети отчеты об использовании мощностей, собирает статистические данные о нагрузке и управляет распределением спутниковых ресурсов. Центр управления сетью выполняет также функции маршрутизации и коммутации, такие, как выбор адресата на основе неограниченного плана нумерации, автоматическое изменение маршрутизации цепи и преобразования протокола коммутации. Центр управления сетью может находится в любом месте сети и не должен быть привязан к какому-либо другому ее компоненту, включая станции нагрузки.

Центр управления сетью содержит:

Стандартное РЧ оборудование, антенну и РЧ приемопередатчик для связи со спутником.

Оборудование для управления сетью. Оборудование для управления сетью (рисунок 1.3) состоит из:

Модулей канала управления, которые обеспечивают спутниковую связь между оборудованием управления сетью и удаленными станциями по каналам управления.

Рабочей станции DAMA и обработки вызовов, которая содержит все программное обеспечение для управления в реальном времени. Станции управления сетью, которая используется для просмотра состояния сети, изменения конфигурации сети и хранения записей данных разговоров.

Рисунок 1.2 – Компоненты сети VSAT

Рисунок 1.3 – Центр управления сетью

Терминал нагрузки

Терминал нагрузки - это станция, на которой концентрируется трафик, направленный к узлу. Этот терминал может быть расположен как вблизи Центра управления сетью, так и в любом другом месте сети. В сети могут быть несколько терминалов нагрузки, например, для концентрации трафика, направленного к региональным центрам.

Удаленная станция

Главной функцией оборудования удаленной станции (рисунок 3) является соединение спутниковых цепей с наземным оборудованием. Для выполнения этих функций оборудование удаленной станции предоставляет линейные интерфейсы и сигнализацию, а также интерфейсы для оборудования абонентов; имеется постоянная связь с оборудованием управления сетью для распределения спутниковых цепей, контроля событий и управления ресурсами станции.

Удаленная станция содержит:

РЧ оборудование: антенну и РЧ приемопередатчик (трансивер), используемые для связи со спутником.

Каналообразующие оборудование, которое состоит из:

спутникового модема, ответственного за физический уровень связи через спутник между удаленной станцией и центра управления сетью;

одного или более модулей интерфейса пользователя, которые отвечают за физическое соединение с группой интерфейсов пользователей, а также за функции обнаружения сигнализации и обработки сигналов речевого диапазона. Эти модули интерфейса пользователя могут быть как для передачи речи, так и для пересылки данных;

контроллера удаленной станции, который является главным процессором станции и устройством маршрутизации для всех внутристанционных сообщений и потока сообщений между удаленной станцией и ЦУС.

Рисунок 1.4 – Удаленная станция

SkyEdge технологиясының негізі

SkyEdge - технология спутниковой связи VSAT от компании GilatNetworkSystems , разработана для создания мультисервисных сетей связи. Разработана в 2005 году. Сети на базе технологии SkyEdge позволяют обеспечить скорость до 100Мбит/с, cпутниковый интернет , электронную почту, телефонию, видеоконференцсвязь, синхронизацию баз данных, высокую степень защиты передаваемых данных. Технологическая платформа SkyEdge, предоставляет передовые схемотехнические и архитектурные решения которые можно использовать для создания сетей любой произвольной топологии.

Новая платформа спутниковой связи SkyEdge является первой в своем роде - собранная воедино система, поддерживающая многочисленные VSAT-ы на одном HUB с множеством передовых свойств, таких как: встроенная виртуальная частная сеть (VPN), встроенные технологии ускорения, и поддержка VoIP в полносвязной сети. Семейство продуктов SkyEdge поставляет первоклассные услуги коммутируемой передачи голоса и данных на единой, гибкой, надежной в эксплуатации и легкой в управлении платформе. SkyEdge представляет настоящий прорыв в спутниковой сетевой технологии, который может оживить предложения услуг и поток доходов операторов сети и поставщиков услуг.

Обзор сети

Система SkyEdge – уникальная платформа для передачи данных и голоса.

Улучшенная архитектура

Поддержка топологий: звезда (star), мульти-звезда (multi-star), полносвязная (mesh)

Поддержка одновременной работы с несколькими спутниками на одном HUB.

Сервисы передачи данных-IP, legacy, meshIPtrunking

Несколько несущих Outbound стандарта DVB-S-до 66 Мбит/c на одну несущую

Опциональная поддержка малых сетей, с 340 Кбит/c

НесущаяInbound-от 60 Кбит/с до 2 Мбит/с.

Различные схемы доступа к спутниковому ресурсу.

На Рисунке представлена схема сети.

Технология SkyEdge (Gilat Network Systems) - технология спутниковой связи VSAT от компании Gilat Network Systems, разработана для создания мультисервисных сетей связи. Разработана в 2005 году. Сети на базе технологии SkyEdge позволяют обеспечить скорость до 100Мбит/с, Спутниковый Интернет, электронную почту, телефонию, видеоконференцсвязь, синхронизацию баз данных, высокую степень защиты передаваемых данных. Технологическая платформа SkyEdge, предоставляет передовые схемотехнические и архитектурные решения которые можно использовать для создания сетей любой произвольной топологии.

Большой выбор сетевых интерфейсов в платформе SkyEdge позволяет проектировать и строить универсальные мультисервисные сети последнего поколения. SkyEdge позволяет легко интегрировать VSAT в уже существующие сети, построенные на технологиях и оборудовании Cisco, путем установки модуля Cisco VSAT NM непосредственно в существующие маршрутизаторы.

Технологическая платформа SkyEdge имеет встроенные решения для поддержки технологий GSM и CDMA2000, которые на 80 % эффективнее по использованию спутникового сегмента в сравнении с каналами SCPC и другими. Решения прозрачным и эффективным образом соединяют соты с сетью, сохраняя при этом высокое качество услуг по передаче голоса и данных.

Технология SkyEdge поддерживает множество различных IP-приложений, реализуя различные топологии соединения центральный терминал - удаленный т-ерминал и удаленный терминал-удаленный терминал.

Особенности технологии SkyEdge:

высокая производительность (скорость передачи данных высокого качества);

масштабируемость;

различные топологии соединения (star, mesh и multi-star);

встроенное ускорение TCP и HTTP трафика;

поддержка QoS;

поддержка любых приложений многоадресного IP-вещания и передачи данных (Интернет, VoIP, IP-multicast, видеоконференцсвязь);

быстрая установка и монтаж;

низкая стоимость обслуживания и эксплуатации.

CистемаSkyEdge разработана и произведена мировым лидером в индустрии VSAT технологий - компанией GilatSateliteNetworksLtd (Израиль). SkyEdge - идеальная технология для:

организации доступа к сети Интернет или к локальной сети на основе современныхweb-технологий;

построения частных и выделенных сетей (головной офис может быть связан даже с десятками тысяч территориально удаленных филиалов);

дистанционная работы с высокоскоростными IP-приложениями.

Наряду со ставшими уже общедоступными средствами подвижной связи (персонального радиовызова и сотовыми), в последние годы в России все более активно внедряются современные системы персональной спутниковой связи. Сегодня и в обозримом будущем они призваны развить и дополнить существующие системы сотовой связи там, где она невозможна или недостаточно эффективна:

– при передаче информации в глобальном масштабе;

– в акваториях Мирового океана;

– в районах с малой плотностью населения;

– в местах разрывов наземной инфраструктуры и т.д.

Системы подвижной спутниковой связи рассчитаны на предоставление услуг следующим группам пользователей: абонентам сотовых сетей, которым необходим роуминг в масштабе всей страны (частным лицам, представителям бизнеса); абонентам, по роду своей деятельности нуждающимся в постоянной связи на всей территории (руководители верхнего звена, представители администрации).

В зависимости от вида предоставляемых услуг спутниковые системы связи можно разделить на 3 основных класса:

1. Системы пакетной передачи данных (доставка циркулярных сообщений, автоматизированный сбор данных о состоянии различных объектов, в т.ч. транспортных средств и т.д.)

2. Системы речевой (радиотелефонной) связи

3. Системы для определения местоположения (координат) потребителей

системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных данных и т.д.).

При радиотелефонной связи в спутниковых системах используют цифровую передачу сообщений, при этом обязательно должны выполняться общепринятые международные стандарты.

УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СПУТНИКОВЫМИ СИСТЕМАМИ СВЯЗИ:

– Передача речи (телефонная связь);

– Передача факсимильных сообщений;

– Передача данных;

– Персональный радиовызов (пейджинг);

– Определение местоположения абонента;

– Глобальный роуминг.

КЛАССИФИКАЦИЯ ССС

1. По статусу системы

2. По типу орбит ИСС

3. По принадлежности системы к определенной радиослужбе

В зависимости от статуса ССС можно разделить на международные (глобальные, региональные), национальные и ведомственные.

По типу используемых орбит различают системы ИСС на геостационарной орбите (GEO) и на негеостационарной орбите:

– эллиптические (HEO);

– низкоорбитальные (LEO);

– средневысотные (MEO).

В соответствии с регламентом радиосвязи спутниковые системы связи могут принадлежать к одной из 3-х служб:

– фиксированная спутниковая служба;

– подвижная спутниковая служба;

– радиовещательная спутниковая служба.

СТРУКТУРА СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Система спутниковой связи состоит из двух базисных компонентов – космического и наземного сегментов.

Космический сегмент включает искусственные спутники связи (ИСС), выведенные на определенные орбиты (их еще называют космическими аппаратами – КА).

В наземный сегмент входит центр управления системой связи, Земные станции (ЗС), региональные станции (размещенные в регионах) и абонентские терминалы.

Рисунок 39 – Структурная схема спутниковой сети связи

Космический сегмент.

Включает в себя несколько спутников-ретрансляторов, которые размещаются на определенных орбитах и образуют космическую группировку.

Чтобы обеспечить связью абонентов не только в зоне видимости одного КА, но и на всей территории Земли, соседние спутники должны связываться между собой и передавать информацию по цепочке, пока она не дойдет до адресата. Эту задачу выполняют наземные шлюзовые станции, которые транслируют информацию с одного КА на другой.

Наземный сегмент.

Центр управления системой – осуществляет слежение за КА, расчет их координат, сверку и коррекцию времени, передачу служебной информации и т.д.

Центр запуска КА – определяет программу запуска, осуществляет сборку ракеты-носителя, ее проверку, а также установку полезной нагрузки (КА) и проведение предстартовых проверок и испытаний.

Центр управления связью – планирует исполнение ресурса спутника, координируя эту операцию с центром управления системой. Осуществляет через национальные шлюзовые станции анализ и контроль связи, а также управление.

Шлюзовые станции – состоят из нескольких приемо-передающих комплексов (³3), в каждом из которых имеется следящая параболическая антенна. Шлюзовые станции в своем составе имеют коммутационное оборудование (интерфейсы связи) для соединения с различными наземными системами связи. Основная задача шлюзовой станции – обеспечение дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных больших объемов.

Персональный пользовательский сегмент.

Для организации спутниковой связи применяются переносные персональные спутниковые терминалы и мобильные терминалы. Они устанавливают связь между абонентами за 2с, как и в системе сотовой связи.

Существуют следующие типы спутниковых терминалов:

– портативные терминалы (спутниковые телефоны);

– переносные персональные терминалы;

– мобильные терминалы для автотранспортных, авиа- и морских средств;

– малогабаритные пейджинговые терминалы;

– терминалы для коллективного пользования.

Персональные спутниковые терминалы подвижной связи работают в диапазонах частот 137-900 и 1970-2520 МГц, которые практически не отличаются от диапазона частот сотовой связи (450-1800) МГц.

Контрольные вопросы по теме 4.3:

1. Что такое «мобильность»?

2. Что называется мобильной связью?

3. Как классифицируются системы связи с подвижными объектами?

4. Какова область применения транкинговых систем?

5. Каковы принципы организации транкинговой связи?

6. По каким признакам классифицируются транкинговые системы радиосвязи?

7. Что такое «пейджинг»?

8. Охарактеризуйте стандарты пейджинговой связи POCSAG, ERMES, FLEX.

9. Что такое «система сотовой связи»?

10. Что включает в себя система сотовой связи?

11. Поясните организацию эстафетной передачи.

12. Что называется роумингом? Виды роуминга.

13. Каковы особенности стандартов сотовой связи NMT-450 и AMPS?

14. Сравните цифровые стандарты сотовой связи D-AMPS и GSM-900/1800.

15. Что называется бесшнуровой телефонией?

17. Назначение и услуги систем спутниковой связи.

18. Как классифицируются спутниковые системы связи?

19. Что входит в состав спутниковой системы связи?

Тема 4.4 Информационные сети связи

Информационно-вычислительная сеть (возможное название - вычислительные сети) представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) – обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

Информационные системы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следующих задач:

– хранение данных;

– обработка данных;

– организация доступа пользователей к данным

– передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Виды информационно-вычислительных сетей

Информационно-вычислительные сети (ИВС), в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на:

– локальные (ЛВС или LAN – Local Area Network);

– региональные (РВС или MAN – Metropolitan Area Network);

– глобальные (ГВС или WAN – Wide Area Network).

Локальная ИВС – это сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещениях, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет (intranet).

Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки – сотни километров.

Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи.

Топология – это способ организации физических связей при построении компьютерной сети. Под физическими связями понимается электрическое соединение компьютеров между собой.

По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть:

– шинные (линейные, bus);

– кольцевые (петлевые, ring);

– радиальные (звездообразные, star);

– распределенные радиальные (сотовые, cellular);

– иерархические (древовидные, hierarchy);

– полносвязные (сетка, mesh);

– смешанные (гибридные).

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает ее только тот, которому оно адресовано.

Шинная топология – одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Сеть шинной топологии применяет широко известная сеть Ethernet. Пример шинной топологии показан на рисунке 40.

Рисунок 40 – Сеть с шинной топологией

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу, и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеется своя интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Ввиду своей гибкости и надежности работы сети с кольцевой топологией также получили широкое распространение на практике (например, сеть Token Ring). Условная структура такой сети показана на рисунке 41.

Рисунок 41 – Сеть с кольцевой топологией

Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет специальный компьютер – сервер, к которому присоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.

В качестве недостатков такой сети можно отметить:

– большую загруженность центральной аппаратуры;

– полную потерю работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры;

– большую протяженность линий связи;

– отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.

Последовательные радиальные сети используются в офисах с явно выраженным централизованным управлением.

Условная структура радиальной сети показана на рисунке 42.

Рисунок 42 – Сеть с радиальной топологией

В структуре сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети.

Коммуникационная подсеть является ядром вычислительной сети, связывающим рабочие станции и серверы друг с другом. Звенья коммуникационной подсети (в данном случае – узлы коммутации) связаны между собой магистральными каналам связи, обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть часто называют сетью передачи данных.

Звенья абонентской подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи – обычно это среднескоростные телефонные каналы связи.

В зависимости от используемой коммуникационной среды сети делятся на сети с моноканалом; иерархические, полносвязные сети и сети со смешанной топологией.

В сетях с моноканалом данные могут следовать по одному и тому же пути; в них доступ абонентов к информации осуществляется на основе селекции (выбора) передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних. Все пакеты доступны всем пользователям сети, но «вскрыть» пакет может только тот абонент, чей адрес в пакете указан. Такие сети иногда называют сетями с селекцией информации.

Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией в процессе передачи данных требуют маршрутизации последней, то есть выбора в каждом узле пути дальнейшего движения информации. Такие сети называются сетями с маршрутизацией информации.

МЕТОДЫ ДОСТУПА

Существует два метода доступа к каналам в ЛКС: CSMA/CD и маркерный.

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (коллизий) получил название CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Этот стандарт базируется на локальной сети Ethernet , разработанной фирмой Xerox, а имена Ethernet и CSMA/CD часто рассматриваются как синонимы. Впрочем, хотя между ними много общего, но все же они не в точности одинаковы

CSMA/CD-сети используют шинную топологию и так называемое манчестерское кодирование. Физическая среда передачи таких сетей строится по следующим стандартам:

· 10Base-5 – «толстый» коаксиальный кабель с линейной скоростью 10 Мбит/с. Это оригинальная версия Ethernet с максимальной длиной сегмента 500 м;

· 10Base-2 – «тонкий» коаксиальный кабель с линейной скоростью 10 Мбит/с. Такую сеть часто называют Cheapernet. Она имеет максимальную длину сегмента 185 м;

· 1Base-5 – витая пара с линейной скоростью 1 Мбит/с и топологией физической звезды, но логически она действует как шина;

· 10Base-T – витая пара с линейной скоростью 10 Мбит/с и топологией физической звезды;

· 10Base-F – оптоволокно с линейной скоростью 10 Мбит/с и звездной топологией.

В сетях с маркерным методом доступа для того, чтобы обеспечить доступ станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения – маркер. Передачу данных станция всегда осуществляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных. Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции.

Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передаче своих данных.

Такой алгоритм доступа применяется в сетях Token Ring со скоростью работы 4 Мбит/с. Маркерный метод доступа применяется также в сетях FDDI, Arc Net, MAP.