авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ...»

-- [ Страница 4 ] --

2. Функциональный аспект. Создание гипертекста (ИЕ и «следов», в смысле Буша) и навигация в гиперпространстве (см. дальше) является нелинейной (не последовательной) деятельностью. Соответственно этому гипертекстовая система должна иметь специальные инструментальные средства двух видов: 1) средства для поддержки авторской деятельности (ни в русском, ни в немецком языке нет подходящего термина эквивалентного английскому ? «authoring») и 2) средства для броузинга (см. дальше) ИЕ в процессе ассоциативной навигации.

3. Визуальный аспект. Управление функционированием гипертекстовой системы осуществляется на основе принципа прямого манипулирования представленными на экране монитора символами внеязыковых объектов. Принцип прямого манипулирования [Shneidermann 1987] означает возможность инициировать быстрые, реверсивные операции над объектами с немедленно видимыми результатами. Пользователь получает возможность легко и практически мгновенно перемещать единицы информации и фрагменты гипертекста из одного контекста в другой вместе со всей совокупностью заданных в первом контексте связей: ИЕ или ее элемент активизируются (выбираются) путем нажатия мышью на так называемую, «электронную кнопку», играющую роль исходной точки связи, ведущей к той или иной информации, которая может представлять интерес для пользователя. Система осуществляет переход в конечную точку указанной связи и выдает на экран соответствующую ей ИЕ. Это может быть либо новая ИЕ, замещающая на экране исходную, либо вставка некоторого нового элемента в представленную на экране единицу информации, или старая и новая единицы информации могут быть представлены на экране одновременно.

В отличие от других типов информационных систем, например, использующих традиционные СУБД, использование дисплея в качестве основного устройства управления процессами авторизации и навигации является необходимым, хотя и недостаточным, признаком гипертекстовой системы.

Алгоцентрический и антропоцентрический подходы в информатике Центральным понятием систем обработки информации (АСУ, АСУТП, САПР,СУБД), систем обработки знаний ( СИИ, ЭС) и информационно-поисковых систем (ИПС) является понятие об «алгоритме», как о формально определенной последовательности действий, которые преобразуют исходные данные в конечный результат решения поставленной задачи. Это дает основания характеризовать все перечисленные виды систем, как системы алгоцентрического типа и заметить, что никакой алгоритм не может работать с неформализованными данными. Все алгоцентрические системы ориентированы на компьютер в качестве решателя проблем.

В отличие от этого центральным понятием гипертекстовых систем является понятие навигации в гиперпространстве, образованном множеством узлов и дуг гипертекста.

Навигацией называется интерактивно управляемый пользователем процесс перемещения из одних узлов в другие, технически осуществляемый путем нажатия мышью на графически выделенные на экране компьютера объекты – «электронные» кнопки - идентифицирующие исходные точки дуг гипертекста. При этом - в отличие от алгоцентрических систем - здесь не предъявляется никаких требований к структурированию или формализации представления информации. Представление информации и методы навигации в гипертекстовых системах ориентируются не на компьютер, а на мозг человека в качестве решателя проблем. Из сказанного следует, что гипертекстовые системы являются системами антропоцентрического типа.

Рис.13.1. «Схема гипертекста»

Архитектура гипертекстовой системы подобна архитектуре системы обработки данных. В ней различается гипертекстовая база данных (гипербаза данных, гипертекст) и система управления гипертекстом. Система управления гипертекстом включает два инструментальных комплекса. Один, используется в качестве инструмента интерактивного управления процессами браузинга, а второй в процессах создания и ведения гипертекста.

Заметим, что программные средства СГС отличаются от браузеров и редакторов HTML тем, что ориентируются не столько на доставку информации из распределенной базы документов, сколько на поддержку интеллектуальных процессов, в том числе процессов принятия решений в реальном масштабе времени для определенного круга пользователей, задач и характеристик проблемной области.

Области применения гипертекстовых систем. Первые гипертекстовые информационные системы (ГИС) были построены еще в конце 1960-х на больших компьютерах (mainframe). Центральной идеей являлась реализация механизма ассоциативной индексации - способность создавать управляемые переходы между текстами, связанными структурно или семантически. Это позволяло пользователям интерактивно записывать и просматривать информацию, представленную в виде обычных текстов. В декабре 1968г., в США, на Объединенной осенней конференции по вычислительной технике [Engelbard, 1968] была продемонстрирована многотерминальная гипертекстовая информационная система NLS (oN Line System), созданная в Центре аугментации Станфордского университета. Система была создана с целью экспериментального изучения гипотезы Д. Энгельбарта [Engelbard, 1963] о том, что возможность манипулировать внешними символами в системе подобной the Memex [Bush, 1945] должна порождать эффект аугментации (расширения, усиления) интеллекта пользователя.

В систему NLS можно было загружать спецификации, планы, проекты, отчеты, памятные записки и т.п. материалы, необходимые для повседневной совместной работы групп проектировщиков и исследователей. Эти материалы представлялись в виде электронных документов, с преимущественно иерархическими связями, характерными для технической документации. Специальными средствами можно было устанавливать ссылочные связи между уровнями и файлами. Система поддерживала одновременную работу нескольких пользователей над одним документом;

каждый пользователь имел в своем распоряжении манипулятор, которым мог пользоваться, как электронным карандашом и указателем точек, подлежащих совместному обсуждению.

В процессе разработки NLS Д.Энгельбард сделал ряд выдающихся технических изобретений. К их числу относятся: манипулятор «мышь», многооконный интерфейс, функциональная клавиатура, контекстно-чувствительная поддержка. Все эти изобретения хорошо известны сегодня пользователям персональных компьютеров, работающим с программными пакетами, построенными по принципу манипулирования внешними символами, который получил название WIMP ( Windows, Icons, Mouse, Pointer - окна, пиктограммы, меню, указатель).

Представление о развитии и практическом использовании гипертекстовых систем в период 1960-80гг. можно получить, ознакомившись с обзором [Эпштейн, 1991] В дальнейшем применение гипертекстовых систем продолжало расширяться. В связи с этим небезынтересно сравнить списки сфер эффективного применения гипертекстовых систем, как они представляются авторам в разных странах.

I. США. Опубликованный в Интернет обзор [Balasubramanian V.1996]:

1. Энциклопедии, Словари, Каталоги, Справочники, Оперативные руководства и инструкции, Интерактивные системы технической документации 2. Системы обучения, Интерактивные киоски ( для музеев и выставок) 3. Системы обработки идей и мозговой атаки 4. Системы групповой работы 5. Системы поддержки процессов принятия решений 6. Системы разработки программного обеспечения.

7. Другие: имитация и моделирование, юриспруденция, всемирная паутина (World Wide Web), проектирование интерфейсов, организационное управление.

II. Великобритания, США. Фирма OWL International Inc.

Бизнес и профессиональные коммуникации:

• Интерактивные гипермедиа презентации для маркетинга и сбыта • Бизнес - отчеты • Разработка планов и предложений • Руководства по корпоративной политике и процедурам • Технические справочные материалы с элементами компьютерного обучения • Руководства по эксплуатации • Юридическая документация • Медицинская информация в РМВ Обучение и повышение квалификации:

• Учебные пособия • Учебные задания • Автоматизированное обучение Электронные публикации:

• Cправочники и энциклопедии Техническая документация:

• Научно-исследовательская работа - Составление рефератов • Написание отчетов III. Германия. [Hoffman, 1991] • Электронные справочники, электронные книги • Руководства, инструкции, диалоговая документация, • Гипертекстовые системы для сферы образования • Системы поддержки авторской деятельности • Гипертекстовые системы для поддержки применений, основанных на использовании знаний • Гипертекстовые системы для поддержки процессов совместной проектной деятельности • Гипертекст в искусстве и в культуре IV. Австралия. Curtin University приводит следующие примеры успешных проектов [Dreher H. 1991 ] :

• Библиографический гипертекст • Юридическая информационная система для Администрации Управления Орошением в Западной Австралии.

• Информационная система для ведения тендеров в компании Telecom Australia • Рабочие инструкции для предприятия по переработке натурального газа.

• План действий в аварийных ситуациях • Гиперкнига рецептов здоровой пищи • Гипертекстовый учебник по языку С.

Можно было бы привести и другие примеры, но приведенных вероятно достаточно для вывода о том, что гипертекстовые системы имеют весьма широкий и неосвоенный у нас в стране спектр возможных применений.

Интерактивные презентационные системы В последние годы интерактивные презентационные системы находят всё более широкое применение в самых различных сферах деятельности, в том числе в образовании, музейном деле, шоу-бизнесе, рекламе и т.д.

Интерактивные системы можно разделить на 2 основные класса:

а) системы контактного действия (интерактивные доски, интерактивные насадки на плазменные и ЖК-панели, сенсорные мониторы, проекторы с интерактивными функциями), в которых интерактивная обратная связь с компьютером осуществляется пользователем системы путём механического контакта с поверхностью доски, панели или экрана, где воспроизведено изображение с компьютера. Для осуществления контакта может использоваться палец, указка, маркер и т.п. Такие системы поставляются многими производителями и уже стали достаточно стандартными техническими средствами, широко используемыми в школах, вузах, музеях и т.д., б) известны также уникальные бесконтактные интерактивные системы, где нет нужды осуществлять механический контакт с поверхностью, на которой воспроизводится изображение. Достаточно обозначить свое присутствие в зоне действия системы с помощью световых указок, рукой или выполнить некоторые движения, и система прореагирует заранее оговоренным способом.

Таких систем пока немного, все они зарубежного производства и стоят достаточно дорого.

Компанией Викинг разработан уникальный универсальный программно-аппаратный бесконтактный интерактивный комплекс. Система способна распознавать действия пользователя – реагировать на жесты руки, на положение человека в пространстве, на движение. При этом не нужно использовать какие-либо указки или специальные устройства. Можно запрограммировать самые различные реакции на действия пользователя – управление указателем мыши (курсором) с помощью руки, видеоэффекты на исходном изображении и т.п.

Интерактивный комплекс содержит следующие основные части:

• Компьютер • Систему подсветки • Сенсор движения • Программное обеспечение Viking Motion Sensor • Устройство отображения информации (проектор, плазменная панель и т.п.) В зависимости от конкретного применения система подсветки и сенсор движения либо закрепляются непосредственно на устройстве отображения информации (плазменную панель, небольшой экран и т.п.), либо устанавливаются удалённо от этого устройства. В первом случае обеспечивается точное позиционирование компьютерного курсора и, соответственно, строго определённая реакция системы. Во втором случае легко достигаются разнообразные видеоэффекты либо реакция на присутствие или движение человека.

Могут быть названы некоторые сферы применения бесконтактного интерактивного комплекса:

• аттракционы типа «интерактивный экран», когда на исходном изображении, проецируемом на пол или на стену, при движении человека возникают различные эффекты, например, следы на снегу и т.п.

• экспозиции в музеях, когда при входе в зону действия системы включается звуковое сопровождение стенда или картины • витрины магазинов или музейные стенды, где интерактивная система удалена от пользователя в целях безопасности. Например, посетитель сможет жестом руки листать страницы каталога товаров или музейной коллекции, увеличивать изображения и т.п.

Возможна также интеграция данного комплекса с MultiScreen MediaPlayer. Это позволит создавать эксклюзивные интерактивные стенды, например интерактивный глобус, когда на большую сферу в помещении проецируется карта мира, и заинтересованный посетитель может жестом руки вращать огромный глобус в требуемом направлении.

Бесконтактный интерактивный комплекс может быть использован также в рекламном бизнесе для создания рекламных сетей с обратной связью. В настоящее время не существует инструментальных методов оценки «обзорности» рекламы. В то же время рекламодатели крайне заинтересованы в информации о количестве людей, которые просмотрели предлагаемую информацию. Интерактивная система, реагирующая на появление человека в зоне просмотра, позволит легко получить соответствующие данные.

Программный комплекс MultiScreen MediaPlayer Программный комплекс разработан для организации и управления видеопоказом в нестандартных системах отображения информации, включающих в свой состав разнообразные устройства коллективного пользования, в том числе экраны произвольной формы, мультимедиа проекторы, плазменные панели и пр.

Возможности комплекса:

Коррекция геометрических искажений при проекции изображений на неплоскую поверхность (цилиндр, сфера и т.п.) Реализация единого бесшовного экрана произвольной формы за счёт программной стыковки («сшивки») изображений, поступающих от нескольких проекторов Одновременная работа с несколькими удаленными точками для организации системы распределенного показа информации (Digital Signage) Удаленное управление проигрыванием видеофайлов, организация списков воспроизведения Ручной или автоматический запуск воспроизведения информации Программный микшер. Одновременное воспроизведение нескольких видеофайлов, управление размерами и положением видеоокна, прозрачностью (альфа-канал) в реальном времени Программирование видеоэффектов на основе свойств видео окна: переход через черное поле, переход одного видео в другое, плавное перемещение/изменение размеров видео окна Интеграция устройств видео захвата для отображения видео с внешнего источника Управление, при необходимости, сторонними устройствами (проекторы, коммутаторы и т.п.) Основные модули программного комплекса:

Media Server – программа-сервер, осуществляет коррекцию изображения для сшивки и проигрывание материалов. Управляется по протоколу TCP/IP Projector Control – программный интерфейс для удаленного управления проекторами и другими устройствами воспроизведения информации. Протокол управления TCP/IP Media Client – основной интерфейс управления видеопоказом. Обеспечивает синхронизацию и удаленное управление медиасерверами, а также управление исходной информацией (подготовка сценариев показа, организация списков) Geometry Setup – интерфейс для настройки коррекции геометрии и сшивки изображения Для загрузки программного комплекса должен использоваться ПК с достаточной вычислительной мощностью (желательно многоядерный), которая определяется количеством видеовыходов системы, информационной емкостью видеофайлов, количеством одновременно проигрываемых видеофайлов.

Программный комплекс настраивается на конкретный состав проекционной, коммутационной и прочей аппаратуры. Централизованное удаленное управление всеми устройствами осуществляется по локальной сети Ethernet или по интерфейсу соответствующего устройства (RS-232, ИК). Для нормальной работы комплекса от оператора не требуется какого-либо физического контакта с аппаратурой, для этого предусмотрена единая программная оболочка – интерфейс управления Viking MediaClient.

Данный интерфейс разрабатывается с учетом конкретных задач и пожеланий Заказчика.

Установленный конкретному Заказчику комплекс может иметь не все указанные возможности продукта, но только те, что требуются Заказчику. По отдельному требованию комплекс может быть оснащен дополнительными функциями.

С помощью MultiScreen MediaPlayer «Викинг» реализовал следующие проекты:

Санкт-Петербургсий планетарий - панорамное изображение на сферическом 25-ти метровом куполе Звездного зала Смольный собор в Санкт-Петербурге – проекционная система, включающая больших экрана и 5 мощных проекторов Christie В стадии реализации находятся несколько крупных проектов, использующих рассматриваемый программный комплекс.

Контрольные вопросы:

1.Что такое гипертекст?

2.Что дает использование гипертекста?

3.Что такое гипертекстовая система: генезис и атрибуты.

4.Архитектура гипертекстовой системы?

5.Области применения гипертекстовых систем?

6.Что такое интерактивные презентационные системы 7.Что такое программный комплекс MultiScreen MediaPlayer: возможности и основные модули?

Литература 1,2, Лекция 14. Телекоммуникационные сети и системы.

Термин «телекоммуникации» происходит от двух слов: греческого tele, означающего действующий или осуществляемый на далеком расстоянии, и латинского communico, что означает форма связи или общения.

Телекоммуникации – это средства удаленной информационной связи. Развитие телекоммуникаций неразрывно связано с развитием средств связи. Технологические основы нынешних систем телекоммуникаций были заложены еще в позапрошлом веке.

Создание первой телекоммуникационной системы можно отнести к 1832 году, когда русский изобретатель П. Л. Шиллинг создал первый электромагнитный телеграф (расстояние между двумя аппаратами в первой продемонстрированной установке составляла 100 м). Для создания телеграфного кода, который давал бы возможность осуществлять единовременную передачу каждой буквы при малейшей количества рабочих знаков, П. Л. Шиллинг использовал принцип китайских гексаграмм (Книга Перемен), состоящие из шести линий двух типов – непрерывных и прерывистых.

В 1837 году американец Сэмюэл Морзе разработал первый практически пригодный электромагнитный телеграф (сигнал был послан по проволоке длиной 1700 футов). Через год Морзе создал также свою знаменитую азбуку (современный вариант азбуки Морзе – International Morse, которым сейчас пользуются моряки, был утвержден 1939 года и несколько отличается от оригинала). В 1876 году Александр Грэхем Белл (1847-1922), профессор физиологии органов речи Бостонского университета, запатентовал в США свое изобретение – телефон.

Еще одной вехой в истории телекоммуникаций называют 7 мая 1895, когда русский физик и электротехник А. С. Попов на заседании русского физико-химического общества в Петербурге продемонстрировал действие созданного им радиоприемника, используя в качестве источника электромагнитного излучения вибратор Герца. 1897 Попов начал работать над созданием беспроводного телеграфирования и передал на расстояние около 200 м свою первую радиограмму, состоящую из одного слова «Герц». И только в 1901 году расстояние радиопередачи удалось продлить до 150 км. В 50-х годах 20-го века началось развитие волоконно-оптических средств передачи данных, намного превосходящих своими характеристиками проводные способы связи. В современных телекоммуникационных сетях используют кабели из оптоволокна (кабель оптоволоконный цена).

Изобретение и совершенствование системы радиосвязи повлекли создание в дальнейшем радиотелеграфа, радиовещания и даже радиотелефона.

В ХХ веке с появлением первых компьютеров, сетей связи развитие телекоммуникаций происходило двумя путями: совершенствование средств связи и вычислительной техники. В последние два десятилетия наметилось слияние этих путей.

Любая современная телекоммуникационная система сочетает в себе как средства связи, так и вычислительную технику.

Можно выделить следующие пять этапов развития телекоммуникаций (а соответственно и пять типов телекоммуникационных систем):

1. С 1832 г. – создание и развитие телефона и телеграфа – кабельные телекоммуникационные системы.

2. С 1895 г. – появление радио и телевидения – радиоволновые телекоммуникационные системы.

3. С 1957 г. – использование спутников для передачи информации – спутниковые телекоммуникационные системы.

4. С 1968 г. – появление компьютерных сетей – компьютерные телекоммуникационные системы.

5. 80-е годы ХХ века – слияние средств связи и вычислительной техники – интегрированные телекоммуникационные системы.

Рассмотрим типовую телекоммуникационную систему в виде структурной схемы:

рис.14.1. «Телекоммуникационная система в виде структурной схемы»

В данной схеме телекоммуникационной системы под словом сообщением подразумевается любые данные, которые мы собираемся передавать. Оборудование оконечного устройства сети обозначают понятием Data Terminal Equipment (DTE). Для описания сетевого интерфейса оборудования со стороны сети используется термин Data Circuit termination Equipment (DCE).

Сообщения по физической природе в телекоммуникационных системах могут быть тепловыми, механическими, электрическими и световыми. Если вы собираетесь передавать сообщения на дальние расстояния, то необходимо сформировать радиосигнал, отображающий сообщения. Для этого неэлектрические сообщения с помощью преобразователя преобразуются в электрические сигналы. При этом стремятся обеспечить линейность зависимости между физической величиной (сообщением) и ее электрическим аналогом (сигналом).

Оконечным устройством компьютерной телекоммуникационной сети является сетевая карта ПК пользователя, которая реализует обычные сетевые интерфейсы, а так же выполняет основные функции DCE, DTE. Созданное тут сообщение поступает на преобразователь в виде бинарного электрического сигнала. Каждое из возможных сообщений на входе преобразователя преобразуется в одно из возможных значений сигнала на его выходе (используется или кодирование или модуляция по определенному закону сигнала тональной частоты ).

Далее модулированный или кодированный электрический сигнал телекоммуникационной сети поступает в приемопередатчик (трансивер).

С выхода трансивера модулированный сигнал радиочастоты поступает на линию связи (радиоканал, по которому передается сигнал). К линии связи подключены с помощью аналогичной аппаратуры другие пользователи сети.

Телекоммуникационная система представляет собой комплекс совместимого аппаратного и программного обеспечения, предназначенного для передачи информации.

На рис.14.2. демонстрируются компоненты типичной телекоммуникационной системы.

Эти системы могут передавать текст, графические образы, голос или видеоинформацию.

Следующие компоненты являются необходимыми для формирования телекоммуникационной системы:

1. Компьютеры, выполняющие обработку информации.

2. Терминалы или любые устройства ввода/вывода, которые посылают или получают данные.

3. Коммуникационные каналы, по которым данные или голос передаются между отсылающими и принимающими сетевыми устройствами. В процессе формирования коммуникационных каналов применяются различные коммуникационные средства:

телефонные линии, волоконно-оптические кабели, коаксиальные кабели, а также беспроводные каналы связи.

4. Коммуникационные процессоры, такие как модемы, мультиплексоры, контроллеры и клиентские процессоры, которые обеспечивают функции поддержки для передачи и приема данных.

5. Коммуникационные программы, которые управляют операциями ввода/ вывода, а также другими функциями коммуникационной сети.

Telecommunications system (телекоммуникационная система) Набор совместимых аппаратных и программных средств, соединенных между собой таким образом, чтобы реализовать передачу информации из одного места в другое.

Рис. 14.2. «Компоненты телекоммуникационной системы»

Функции телекоммуникационных систем.

Чтобы передавать и получать информацию из одного места в другое, телекоммуникационная система обязана выполнять ряд отдельных функций. Система передает информацию, устанавливает интерфейс между отсылающим и получающим компьютером, обнаруживает сообщения по наиболее эффективным путям, выполняет элементарную обработку информации. В результате гарантируется то, что корректное сообщение попадет нужному получателю. Информационная система также проверяет целостность данных (проверка ошибок передачи и переупорядочивание формата) и изменяет скорость передачи сообщений (скажем, скорость, имеющая место внутри компьютера) таким образом, чтобы она соответствовала быстродействию коммуникационной линии (или выполняла преобразование форматов данных). Наконец, телекоммуникационная система контролирует поток информации. Многие из этих задач выполняются компьютером.

Телекоммуникационная сеть обычно включает различные компоненты, относящиеся к аппаратным и программным средствам, которые работают совместно в процессе передачи информации. Разные сетевые компоненты работают с соблюдением общего свода правил, который дает им возможность общаться друг с другом. Этот свод правил и процедур, управляющий передачей информации между двумя пунктами в сети, называется протоколом.

Каждое устройство в сети должно быть способным интерпретировать протокол другого устройства. Основными функциями протоколов в коммуникационной сети являются идентификация каждого устройства на пути осуществления коммуникации, "привлечение внимания" другого устройства, проверка корректного получения переданного сообщения, проверка того, что сообщение требует повторной передачи в силу его повреждения, и выполнение восстановления сообщений в случае выявления ошибок.

Информация проходит через телекоммуникационную систему в форме электромагнитных сигналов. Сигналы представлены двумя типами: аналоговый и цифровой. Аналоговый сигнал представлен непрерывной формой колебаний, которая передается через среду коммуникаций. Аналоговые сигналы используются для обработки голосовых коммуникаций и для отражения вариаций колебаний.

Цифровой сигнал является дискретной формой колебаний. Этот сигнал передает данные, закодированные в виде двух дискретных состояний: 1-бит и 0-бит, которые представлены как наличие - отсутствие электрических импульсов. Большинство компьютеров сообщается при помощи цифровых сигналов (как и многие локальные телефонные компании, а также некоторые большие сети). Однако если традиционная телефонная сеть предназначена для обработки аналоговых сигналов, то цифровой сигнал не может быть обработан без некоторых изменений.

Все цифровые сигналы должны быть переведены в аналоговую форму перед тем, как они могут быть переданы через аналоговую систему. Устройство, которое выполняет этот перевод, называется модемом. (Название этого устройства представляет собой аббревиатуру от слов МОдуляция/ДЕМодуляция.) Модем переводит цифровые сигналы компьютера в аналоговую форму для передачи по обыкновенным телефонным линиям или переводит аналоговые сигналы обратно в цифровую форму для получения компьютером (рис.14.3.).

Protocol (протокол). Свод правил и процедур, которые управляют передачей данных между компонентами сети.

Analog signal (аналоговый сигнал). Непрерывные волновые колебания, которые передаются через среду коммуникаций;

используется преимущественно для голосовых коммуникаций.

Digital signal (цифровой сигнал). Дискретные волновые колебания, которые передают данные, для которых закодированы два дискретных состояния - 1-бит и 0 бит. Эти состояния представляют наличие - отсутствие электрических импульсов;

используются для передачи данных по коммуникационным сетям.

рис. 14.3. «Функции модема»

Модемом является устройство, которое переводит цифровые сигналы компьютера в аналоговую форму так, что они могут передаваться по аналоговым телефонным линиям. Модем также используется для перевода аналоговых сигналов в цифровую форму с целью их приема компьютером.

Коммуникационные каналы - это средства, с помощью которых передаются данные от одного сетевого устройства к другому. Канал может использовать разные виды средств передачи данных: витую пару, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, радиоволны, спутниковые каналы и другие средства беспроводной передачи данных. Каждому виду присущи определенные преимущества и ограничения. Высокоскоростные средства передачи данных, как правило, более дорогостоящи, но они могут обрабатывать большие объемы данных, что снижает стоимость передачи одного бита. Например, стоимость передачи бита данных по спутниковому каналу может быть меньше, чем через выделенную телефонную линию, если фирма использует спутниковый канал на постоянной основе. Существует также широкий диапазон скоростей передачи, возможных для любого данного средства в зависимости от применяемого программного обеспечения, а также конфигурации аппаратных средств.

Витая пара состоит из медных проводов, объединенных в пары, и является старейшим средством передачи данных. Большинство телефонных систем в здании полагаются на витые пары, предназначенные для осуществления аналоговой коммуникации, но они могут быть использованы также для выполнения цифровой коммуникации. Хотя витая пара обходится дешево и, как правило, уже проложена, она обеспечивает низкие скорости передачи данных. При повышении скорости передачи данных появляются перекрестные помехи. Однако благодаря новому ПО и аппаратным средствам быстродействие витой пары существенно возросло, что сделало ее пригодной для построения локальных и глобальных сетей (наравне с сетями телефонной связи).

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель, как и телевизионный кабель, состоит из медного провода, изолированного от экранирующей оболочки, обеспечивающий большее быстродействие, чем витая пара. Коаксиальный кабель часто используется вместо витой пары для прокладки критически важных телекоммуникационных сетей, поскольку он обеспечивает большее быстродействие, а также лучше защищен от помех (скорость передачи данных до 200 Мбит/с).

Однако коаксиальный кабель имеет значительную толщину, его трудно прокладывать, а также невозможна организация аналоговой телефонной сети на его основе. Поэтому требуются его демонтаж и повторная прокладка в случае переноса оборудования в другое помещение.

Оптоволоконные кабели и оптические сети.

Оптоволоконный кабель состоит из нескольких тысяч чистых стеклянных волокон, каждое толщиной с человеческий волос, которые связаны в кабели. Данные трансформируются в импульсы света, которые посылаются через оптоволоконный кабель лазерным устройством (скорость передачи данных - от 500 Кбит/с до нескольких триллионов). Оптоволоконный кабель является значительно более быстрым, легким и более прочным, чем обычные кабели, и идеально подходит для передачи больших объемов данных. Однако с оптоволоконным кабелем труднее работать, он более дорогой, и его труднее прокладывать.

До недавних пор оптоволоконный кабель использовался преимущественно как высокоскоростная сетевая магистраль, тогда как витая пара и коаксиальный кабель применялись для соединения магистрали с небольшими фирмами и домашними компьютерами. Магистраль это часть сети, которая обрабатывает основной трафик. Она выступает в качестве основного пути для трафика, входящего или исходящего от других сетей. В настоящее время конкурирующие локальные провайдеры работают над тем, чтобы оптоволоконные кабели прокладывались при постройке новых зданий, благодаря чему будут обеспечиваться разнообразные новые услуги для деловых клиентов и обычных пользователей.

Оптические сети могут передавать все типы трафика - голос, данные и видео - по оптоволоконным кабелям, а также обеспечивать большую пропускную способность, требуемую новыми типами услуг и программным обеспечением. При использовании оптических сетей видео по требованию загрузка программного обеспечения и высококачественного цифрового аудио может быть доступна посредством специальных информационных устройств без возникновения каких-либо ухудшений качества или задержек.

Например, шведский локальный провайдер Bredbandsbolaget AB встраивает оптоволоконные кабели в квартирные блоки, а также монтирует кабели в зданиях, предоставляя каждой квартире выделенный канал со скоростью доступа 10 Мбит/с, с последующим переходом на 100 Мбит/с, если требуется. Пользователи платят 200 шведских крон ($25 в месяц) за доступ к Интернету, а также дополнительную плату за сотни ТВ-каналов, программируемое ТВ, видео по требованию, телефонные услуги, игры и аренду программного обеспечения. Задержки при передаче данных в сети Bredbandsbolaget столь невелики, что клиенты не могут утверждать, работают ли они с программами, доставляемыми по сети или установленными на их собственных компьютерах. Так, Bredbandsbolaget может предложить аренду игр и программного обеспечения без загрузки программ пользователем и клиенты не нуждаются в мощных ПК для пользования соответствующими услугами (Heywood, 2000).

В настоящее время быстродействие оптоволоконных сетей искусственно занижено вследствие необходимости превращения электрических сигналов в световые импульсы для передачи их по волоконной линии, а затем восстановления их обратно. Долгосрочной целью является создание полностью оптических сетей, в которых световые пакеты передают цифровые данные на огромной скорости без их превращения в электрические сигналы. Много новых оптических технологий находятся в стадии разработки. Оптические сети следующего поколения также обеспечат прирост скорости передачи информации путем использования технологии мультиплексирования разделением длин волн (DWDM). Технология DWDM способствует росту объема передаваемых данных благодаря использованию «разноцветных» световых волн (световых волн различной длины) для передачи отдельных потоков данных по одному и тому же волокну одновременно.

Modem (модем) Устройство, обеспечивающее прямое и обратное преобразование аналоговых и цифровых сигналов.

Channels(каналы) Каналы связи, по которым данные или речь передаются междуотсылающим и получающим устройствами в сети.

Twisted wire (витая пара) Среда передачи данных, состоящая из пар витых медных проводов;

используется для передачи аналоговых телефонных разговоров, но может быть использована для передачи данных.

Coaxial cable (коаксиальный кабель) Среда передачи данных, состоящая из медного провода и экранирующей оплетки, отделенной изоляцией;

может быстро передавать большие объемы данных.

Fiber-optic cable (оптоволоконный кабель) Быстрая, легкая и прочная среда передачи данных, состоящая из тонких нитей чистого стеклянного волокна, связанного в кабели. Данные передаются как световые импульсы.

Backbone(магистраль) Часть сети, обрабатывающая основной трафик и обеспечивающая первичный путь для трафика, входящего или исходящего от других сетей.

Optical network (оптическая сеть) Сетевые технологии, применяемые для передачи данных в форме световых импульсов. Dense wavelength division multiplexing (DWDM) (мультиплексирование разделением длин волн) Технология, обеспечивающая повышение скорости передачи данных по оптоволоконному кабелю путем использования множества разных длин волн для передачи отдельных потоков данных по одному и тому же волокну в одно и то же время.

Технология DWDM позволяет использовать до 160 длин волн (из расчета на одно волокно) и может передавать до 6,4 Тбит/с по отдельному волокну. Эта технология позволит таким провайдерам обслуживания телекоммуникаций, как AT&T, увеличить пропускную способность существующей оптоволоконной сети без необходимости прокладывать дополнительный оптоволоконный кабель. До мультиплексирования длин волн оптические сети могли использовать лишь одну длину волны на волокно.

Беспроводная передача данных.

Беспроводная передача данных, при которой сигналы передаются через воздух или космос без каких-либо физических ограничений, становится популярной альтернативой физическим каналам передачи, таким как витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель. В настоящее время общие технологии для беспроводной передачи данных объединяют микроволновую передачу, коммуникационные спутники, пейджеры, сотовые телефоны, персональные коммуникационные службы (PCS), интеллектуальные телефоны, персональные карманные компьютеры (PDA) и сети мобильных данных. Средством беспроводной передачи служит спектр электромагнитных волн. Некоторые типы беспроводной передачи, такие как микроволны или инфракрасные волны, занимают специфические спектральные диапазоны частот, измеряемые в мегагерцах (МГц). Другие типы беспроводной передачи получили широкое распространение в настоящее время (например, сотовые телефоны или пейджинговые устройства), поэтому в этом случае выделяется специфический диапазон частот, предоставляемый национальными регулирующими агентствами, который регулируется международными соглашениями. Каждый диапазон частот имеет присущие ему преимущества и недостатки, облегчающие выбор области его применения.

Все средства и коммуникационные устройства занимают разные частотные диапазоны спектра электромагнитных волн, измеряемые в мегагерцах (рис.14.4.).

рис.14.4. «Диапазоны частот для коммуникационных средств и устройств»

Микроволновые системы, как наземные, так и воздушные, передают высокочастотные радиосигналы через атмосферу и широко используются для передачи больших объемов данных на огромные расстояния, из одного пункта в другой. Микроволновые сигналы передаются по прямой линии и не способны огибать кривизну Земли;

поэтому наземные системы передачи на дальние расстояния требуют, чтобы станции передачи были расположены на расстоянии от 25 до 30 миль друг от друга, что приводит к их удорожанию.

Эта проблема может быть решена путем отражения микроволновых сигналов от спутников, которые служат ретрансляционными станциями для микроволновых сигналов, передаваемых от наземных станций. Коммуникационные спутники эффективны (обеспечивают минимальные издержки) при передаче огромного количества информации на сверхбольшие расстояния.

Спутники обычно используются для осуществления коммуникаций в среде больших, географически разбросанных организациях, когда затруднена связь с помощью кабельных систем пли наземных микроволновых станций. Например, компания Amoco использует спутники для передачи данных, содержащих результаты разведки нефтяных залежей на океанском шельфе, в режиме реального времени. Исследовательские корабли передают собранные данные, используя геосинхронные (геостационарные)спутники, в центральные компьютерные центры в США в целях их дальнейшего использования исследователями в Хьюстоне, Тулзе и пригородах Чикаго (рис. 14.5.).

Обычные коммуникационные спутники вращаются по стационарным орбитам на расстоянии примерно 22 тыс. миль от поверхности Земли. В последнее время запускаются новейшие спутниковые системы, так называемые низкоорбитальные спутники. Эти спутники находятся значительно ближе к Земле и способны улавливать сигналы от маломощных передатчиков. Эти спутники также потребляют меньше энергии, а их запуск обходится дешевле, чем в случае с геостационарными спутниками. С такими беспроводными сетями деловые люди смогут путешествовать всюду по миру и иметь доступ к богатым коммуникационным возможностям, включая видеоконференции и доступ к Интернету.

Другие беспроводные передающие технологии используются в ситуациях, требующих удаленного доступа к корпоративным системам и мобильным вычислительным мощностям.

Пейджинговые системы применяются несколько десятилетий, первоначально только подавая звуковой сигнал, когда пользователь, получая сообщение, должен был перезвонить в офис, чтобы узнать о содержании самого сообщения. В настоящее время пейджинговые устройства могут посылать и получать короткие алфавитно-числовые сообщения, которые пользователь читает на экране пейджера. Пейджинг полезен для сообщения с подвижными рабочими, такими как ремонтные бригады;

односторонний пейджинг также может обеспечить недорогой способ сообщения с работниками в офисах. Например, Computer Associates распространяет двусторонние пейджеры, снабженные управляющими программами СA Unicenter, которые позволяют операторам компьютерных сетей контролировать ситуацию, а также оперативно реагировать на возникающие проблемы.

Microwave (микроволны/радиоволны) Передача больших объемов информации, на дальние расстояния из пункта в пункт передачей через атмосферу радиосигналов высокой частоты от одной наземной станции к другой.

Satellite (спутниковый канал) Передача данных с использованием орбитальных спутников, которые служат в качестве ретрансляционных станций для передачи микроволновых сигналов на очень большие расстояния.

Paging system (пейджинговая система) Беспроводная передающая технология, предусматривающая прием пейджерами радиосигналов, сопровождаемый соответствующим звуком в момент получения сообщения;

используется для передачи коротких алфавитно-числовых сообщений.

рис. 14.5. «Спутниковая передающая система Amoco»

Спутники помогают Amoco передавать сейсмические данные между кораблями, ведущими нефтеразведку, и исследовательскими центрами в Соединенных Штатах.

Сотовые телефоны функционируют путем передачи/приема радиоволн для сообщения с базовыми станциями, расположенными внутри смежных географических территорий, называющихся сотами.

Телефонный сигнал передается локальной соте, затем он передается от станции к станции (от соты к соте), пока не достигнет целевой соты, после чего передается получающему телефону. По мере того как сотовый сигнал перемещается от одной соты к другой, компьютер, который контролирует сигналы от сот, выделяет радиоканал, назначенный следующей соте. Размер шестиугольных сот обычно достигает восьми миль, хотя он может уменьшаться в густонаселенных местностях.

Cellular telephone (сотовый телефон) Устройство, которое передает голос или данные, используя радиоволны для сообщения с радиостанциями, расположенными внутри смежных географических территорий, называемых сотами.

Personal communication services (PCS) (персональные коммуникационные услуги) Цифровая сотовая технология, которая использует радиоволны более низкой мощности, более высокой частоты, чем аналоговая сотовая технология.

Smart phone (интеллектуальный телефон) Беспроводной телефон, предлагающий возможности голосовой и текстовой связи, а также подключение к Интернету.

Более старые сотовые системы являются аналоговыми, а более новые сотовые системы – цифровые. Персональные коммуникационные службы (PCS) являются популярным типом цифровой сотовой услуги. Служба PCS носит полностью цифровой характер. С ее помощью обеспечивается передача речи и данных, а также используется более высокочастотный диапазон, чем в случае с аналоговыми сотовыми телефонами. Соты PCS значительно меньше по размеру и более близко расположены, чем аналоговые соты, и могут передавать больший объем трафика.

В дополнение к речевым коммуникациям более новые модели цифровых сотовых телефонов могут обрабатывать голосовую почту, электронную почту и факсы;

сохранять адреса;

обеспечивать доступ к частным корпоративным сетям, а также к Интернету. Эти интеллектуальные телефоны оснащены web-браузерами, благодаря чему обеспечивается доступ к web-страницам, содержащим текст или другую информацию (без графики), что удобно в случае устройств, снабженных небольшими по размеру экранами. Некоторые модели интеллектуальных телефонов снабжены большими экранами, а также дополнительными клавиатурами, что облегчает доступ к Интернету.

Карманные компьютеры (PDA) являются маленькими, снабженными сенсорными экранами, портативными компьютерами, обеспечивающими возможность полностью цифровой передачи данных. Устройства PDA имеют встроенные беспроводные телекоммуникационные возможности, а также программное обеспечение органайзера. Хорошо известным примером является подключаемый органайзер Palm VII. Это устройство позволяет выполнять обмен сообщениями электронной почты, а также обеспечивает доступ к Интернету. Поддерживаются также такие приложения, как электронный планировщик, адресная книга и финансовый организатор.

Устройство может принимать данные, введенные с помощью пера, водимого по сенсорному экрану. В «Организационном окне» описана деятельность организации Safeway U. К., использующей PDA в приложении электронной коммерции для совершения покупок в гастрономе.

Personal digital assistants (PDA) (карманные компьютеры) Маленькие, снабженные сенсорными экранами, портативные компьютеры, обладающие встроенными цифровыми телекоммуникационными возможностями.

Mobile data networks (сети мобильных данных) Беспроводные сети, которые осуществляют двустороннюю передачу файлов данных дешево и эффективно.

Беспроводные сети, специально спроектированные для двусторонней передачи файлов данных, называются мобильными сетями данных. Эти основанные на радиоволнах сети передают данные, генерируемые портативными компьютерами. Другой тип сети мобильных данных основан на сериях передатчиков, построенных специально для передачи текста и данных. Сеть Ardis (которой владеет American Mobile Satellite Corp.) является общедоступной сетью, которая использует описанные возможности для организации двусторонней передачи данных в национальном масштабе. Компания Otis Elevators использует сеть Ardis для управления перемещениями специалистов по техническому обслуживанию в пределах всей страны, находясь в офисе, расположенном в штате Коннектикут. Специалисты применяют эту сеть для отсылки составленных отчетов.

Беспроводные сети и передающие устройства более дорогие, медленные и склонные к ошибкам, чем обычные локальные сети (Varshney and Vetter, 2000). Однако основные цифровые сотовые сети постоянно повышают скорость передачи данных. Владельцы спутниковых систем, таких как Teledesic, тратят миллиарды на обеспечение огромных скоростей передачи больших объемов данных по беспроводным сетям, связанным с мультимедийными приложениями.

Обеспечение оптимальной пропускной способности и энергопотребления в беспроводных устройствах требует внимательного управления с точки зрения как технического, так и программного обеспечения (Imielinski and Badrinath, 1994). Вследствие того что радиосигнал может быть легко перехвачен, затрудняется обеспечение безопасности и секретности.

Данные не могут быть переданы в целостном виде между разными беспроводными сетями, если они используют несовместимые стандарты. Например, цифровая сотовая служба в Соединенных Штатах поддерживается разными операторами, использующими одну из нескольких конкурирующих цифровых сотовых технологий (CDMA, GSM 1900 и TDMA IS–136), которые несовместимы одна с другой. Многие цифровые сотовые портативные приемники, которые используют одну из этих технологий, не могут действовать в странах за пределами Северной Америки, они функционируют на различных частотах с разными наборами стандартов.

Скорость передачи данных.

Общее количество информации, передаваемое любым телекоммуникационным каналом, измеряется в битах за секунду (бит/с). Иногда этот показатель называется бодом.

Бод - это бинарное событие, представляющее изменение сигнала (от положительного к отрицательному, или наоборот). Скорость передачи данных, выраженная в бодах, не всегда соответствует скорости передачи данных, выраженной в битах. На высоких скоростях единичное изменение сигнала соответствует одновременной передаче нескольких битов, поэтому битовая скорость передачи данных превышает значение скорости передачи, выраженное в бодах.

Единичное изменение сигнала (или цикла) соответствует передаче одного или нескольких битов в секунду. Исходя из этого факта можно сделать вывод, что скорость передачи данных, обеспечиваемая различными телекоммуникационными средствами, выражается функцией, в качестве аргумента которой выступает несущая частота.

Количество циклов в секунду, передаваемое данной телекоммуникационной средой, измеряется в герцах. Диапазон частот, соответствующий отдельному телекоммуникационному каналу, называется пропускной способностью данного канала.

Пропускная способность - это максимальный диапазон частот, передаваемых каналом. С увеличением диапазона частот растет значение пропускной способности, а также потенциальных возможностей по передаче данных канала. В табл. 14.1 приводятся типовые значения скоростей передачи данных, а также относительной стоимости основных типов телекоммуникационных каналов.

Таблица 14. Типичные скорости передачи данных и стоимость телекоммуникационных передающих средств Телекоммуникационное Скорость передачи данных Стоимость средство Витая пара 300 бит/с - 10 Мбит/с Низкая Микроволны 256 Кбит/с - 100 Мбит/с Спутниковый канал 256 Кбит/с - 100 Мбит/с Коаксиальный кабель 56 Кбит/с - 200 Мбит/с Оптоволоконный кабель 500 Кбит/с - до 6+ Тбит/с Высокая Коммуникационные сети.

Существуют различные способы формирования сетей на основе телекоммуникационных компонентов. Основной является классификация сетей в соответствии с их формой (топологией). Сети также делятся в соответствии с охватываемой ими территорией, а также типами предлагаемых услуг. Все эти вопросы рассматриваются в этом разделе.

Сетевые топологии.

Один из наиболее распространенных методов классификации сетей – их описание и соответствии с топологией. Как показано на рис.14.6,14.7,14.8 три наиболее распространенные топологии – звезда, шина и кольцо.

Звездообразная сеть.


Звездообразная сеть (рис. 14.6) состоит из центрального хост-компьютера, соединенного с меньшими компьютерами или терминалами. Эта топология применяется в случае наличия приложений, выполняющих локальную и централизованную обработку данных. Единственной проблемой, связанной со звездообразной сетью, является ее уязвимость. Все коммуникации между сетевыми компонентами осуществляются через центральный компьютер. Поскольку последний является контроллером трафика, осуществляемого между другими сетевыми компьютерами и терминалами, в случае его повреждения работа сети окажется заблокированной.

Рис. 14.6. «Звездообразная топология сети»

Центральный хост-компьютер является контроллером трафика, передаваемого остальными сетевыми компонентами. Данные, передаваемые между меньшими компьютерами, терминалами и принтерами, сначала проходят через центральный компьютер.

Шинная сеть (рис.14.7) предусматривает объединение компьютеров в одну цепь, связанную с помощью витой пары, коаксиального или оптоволоконного кабеля. Все электрические сигналы транслируются в обоих направлениях сети. Специальная программа осуществляет идентификацию компонентов, получающих те или иные сообщения (центральный хост компьютер отсутствует). Если один из сетевых компьютеров выйдет из строя, это не повлияет на остальные сетевые компоненты. Однако канал передачи данных осуществляет последовательную передачу сообщений, поэтому по мере увеличения сетевого трафика производительность может падать. В том случае, если сообщения передаются одновременно двумя компьютерами, происходит «коллизия», требующая повторной пересылки сообщений.

Topology (топология) Форма (конфигурация) сети.

Star network (звездообразная сеть) Топология сети, предусматривающая подключение всех компьютеров и других сетевых устройств к центральному хост-компьютеру. Все сообщение между сетевыми устройствами пересылаются через хост-компьютер.

Bus network (шинная сеть) Сетевая топология, предусматривающая объединение нескольких компьютеров в одну цепь, в которой происходит распространение сообщений.

Рис. Рис. 14.7. «Шинная сетевая топология»

Здесь сообщения распространяются по всей сети (в одной цепи). Центральный хост-компьютер отсутствует, а сообщения могут передаваться в обоих направлениях по кабелю.

Кольцевая сеть.

Как и в случае шинной сети, кольцевая сеть (рис.14.8) не предусматривает использование центрального хост-компьютера. Благодаря этому обеспечивается ее дальнейшая работа после выхода из строя одного из сетевых компонентов. Каждый сетевой компьютер может непосредственно взаимодействовать с другим компьютером, причем реализуется независимое выполнение сетевых приложений. В кольцевой топологии соединяющий провод, кабель или оптоволокно формируют замкнутый контур. Данные передаются по кольцу, от одного компьютера к другому, и всегда в одном направлении. Кольцевая и шинная топологии применяются и в локальных вычислительных сетях (ЛВС), рассматриваемых в следующих разделах.

Рис.14.8 «Кольцевая сетевая топология»

Сообщения передаются от компьютера к компьютеру, протекая в одном направлении через замкнутый контур. Каждый компьютер действует независимым образом, в связи с чем в случае его выхода из строя сетевые коммуникации продолжают осуществляться в прежнем режиме.

Частные системы передачи информации, локальные вычислительные сети (ЛВС) и глобальные вычислительные сети (ГВС). Сети могут быть классифицированы по географическим признакам на локальные сети и межрегиональные сети. Межрегиональные сети охватывают относительно широкую географическую площадь, от нескольких миль до нескольких тысяч миль, тогда как локальные сети соединяют локальные ресурсы, такие как компьютеры и терминалы, в одном и том же отделе или здании фирмы. Локальные сети состоят из частных систем передачи информации и собственно локальных сетей.

Телефонные системы частного пользования. Частные системы передачи информации (РВХ) - это специальный компьютер, предназначенный для обработки и коммутации офисных телефонных звонков, поступающих на телефонный узел компании. Современные РВХ могут передавать речь и данные, образуя локальные сети. Системы РВХ могут хранить, передавать, удерживать и повторно набирать телефонные звонки, а также применяться для коммутации цифровой информации между компьютерами и офисными устройствами. С помощью сетей РВХ можно составить письмо, используя офисный ПК, вывести его на принтер, затем подключиться к локальному ксероксу, сделав несколько копий созданного вами письма.

Преимущество цифровых РВХ по сравнению с другими вариантами локальных сетей проявляется в том, что они не требуют специального монтажа. ПК, подключенный к сети с помощью обычной телефонной линии, может свободно перемещаться внутри здания. Поскольку поддержка РВХ осуществляется коммерческими провайдерами услуг, не требуется обращения к услугам специально подготовленного персонала.

Размер сетей РВХ обычно ограничивается несколькими сотнями футов, хотя возможно объединение сетей РВХ, а также их подключение к сетям с коммутацией пакетов (сети с переключением пакетов рассматриваются в следующем разделе главы), благодаря чему охватывается большая площадь. Основной недостаток сетей РВХ проявляется в том, что они ограничены телефонными линиями, в результате чего невозможно передавать большие объемы данных.

Ring network (кольцевая сеть) Сетевая топология, предусматривающая объединение компьютеров в виде замкнутого контура, организующего передачу данных в одном направлении (от одного компьютера к другому).

Private branch exchange (РВХ) (частная система передачи информации) Централизованная коммутирующая система, обрабатывающая речевые и цифровые коммуникации внутри фирмы.

Local area network (Ian) (локальная сеть) Телекоммуникационная сеть, требующая своих собственных выделенных каналов, которая охватывает ограниченную площадь (обычно в одном здании или в нескольких зданиях, находящихся в непосредственной близости друг от друга).

Локальные вычислительные сети.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) (рис.14.9) имеет ограниченные размеры (обычно в одном или нескольких зданиях, находящихся в непосредственной близости друг от друга).

Большинство ЛВС связывают устройства, которые находятся в пределах 2000-футового радиуса.

Основное назначение - обеспечение связи между ПК. При организации ЛВС применяются собственные коммуникационные каналы.

Локальные сети обеспечивают более высокие скорости передачи данных и полосу пропускания, чем сети РВХ. В процессе их построения применяется шинная или кольцевая топология. Этот вид сетей рекомендуется для приложений, генерирующих большой трафик, а также обладающих иными свойствами, требующими большой полосы пропускания (например, в случае передачи видео и графики). Локальные сети часто применяются для объединения офисных ПК, благодаря нему обеспечивается совместное использование принтеров и других вычислительных ресурсов. Еще одна область применения - объединение компьютеров и управляемых ими машин на предприятиях.

Установка локальных сетей обходится дороже, чем сетей РВХ. Им также присуща меньшая степень гибкости, поэтому приходится заново прокладывать кабели и монтировать оборудование в случае переноса сетевых компьютеров. Добиться большей степени гибкости можно только путем формирования беспроводной ЛВС (соответствующий пример представлен в «Окне технологий»). Как правило, администрирование, поддержка и управление локальных сетей осуществляются конечными пользователями. Поэтому им приходится достаточно много знать о телекоммуникационных приложениях и сетях.

Рис. 14.9. «Локальная сеть (ЛВС)»

Типичная локальная сеть соединяет находящиеся рядом компьютеры и периферийные устройства (часто в одном здании).

Рисунок 14.9. иллюстрирует одну из моделей ЛВС. В данном случае сервер выступает в роли некоего библиотекаря, который организует хранение программ и файлов данных для сетевых пользователей. Сервер определяет пользователей, уполномоченных на получение доступа, а также последовательность выполняемых в этом случае действий. В качестве серверов используются мощные ПК, на которых установлены винчестеры большого объема, рабочие станции, средние компьютеры или мэйнфреймы. Могут также применяться специализированные компьютеры.

Сетевой шлюз соединяет ЛВС с общедоступными сетями (наподобие телефонной сети) или с другими корпоративными сетями, благодаря чему ЛВС может обмениваться данными с внешними сетями. Вообще говоря, шлюз - это коммуникационный процессор, объединяющий разнородные сети с помощью трансляции различных наборов протоколов. Маршрутизатор применяется для маршрутизации пакетов данных, а также для определения точки в сети, являющейся адресатом пересылаемых данных.

Технология ЛВС предусматривает прокладку кабеля (витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель) или применение беспроводной технологии. Эти промежуточные элементы объединяют отдельные вычислительные устройства, сетевые интерфейсные карты (специальные адаптеры, выполняющие роль интерфейсов для кабелей). Сюда также можно включить специальные программы, обеспечивающие контроль функционирования ЛВС. Сетевая интерфейсная карта ЛВС определяет скорость передачи данных, размер пакетов сообщений, информацию об адресах, присоединенную к каждому сообщению, и топологию сети (например, Ethernet использует шинную топологию).

Возможности ЛВС также определяются сетевой операционной системой (СОС). Эта система может устанавливаться на каждом сетевом компьютере или же на выделенном сервере, используемом сетевыми приложениями. Сетевая операционная система выполняет функции маршрутизации и управления сетевыми коммуникациями, а также координирует сетевые ресурсы. Примерами популярных СОС могут служить Novell Net Ware, Microsoft Windows Server, Windows 2000 Enterprise Server, а также OS/2 \Warp Server от IВМ.


Локальные сети могут быть клиент-серверной архитектуры, предусматривающей наличие сервера, который поддерживает данные и приложения для «клиентских» компьютеров в сети.

Может также применяться одноранговая архитектура, предусматривающая одинаковый статус для всех вычислительных устройств (как правило, применяется для формирования небольших сетей). В этом случае каждый сетевой компьютер получает непосредственный доступ к другим компьютерам, а также становится возможным совместное ис-пользование периферийных устройств.

Cateway (шлюз) Коммуникационный процессор, соединяющий разнородные сети, транслируя один набор протоколов в другой.

Router (маршрутизатор) Устройство, маршрутизирующее пакеты данных между сетями.

Network operating system (NOS) (сетевая операционная система) Специальное программное обеспечение, выполняющее функции маршрутизатора, а также управляющее передачей сетевых сообщений и координирующее сетевые ресурсы.

Реег-to-реег network (одноранговая сеть) Архитектура сети, предусматривающая равные возможности для всех компьютеров в сети;

используется преимущественно в маленьких сетях.

Wide area network (глобальная сеть) Телекоммуникационная сеть, охватывающая большие географические расстояния. Может включать ряд проводных, спутниковых и микроволновых каналов передачи данных.

Switched lines (коммутируемая линия) Телефонные линии, доступные пользователю с терминала с целью передачи данных другому компьютеру (вызов маршрутизируется или направляется к цели по одному из доступных каналов).

Глобальные вычислительные сети (ГВС) могут простираться на большие расстояния (от нескольких миль до масштабов целых континентов). Эти сети могут представлять собой комбинацию коммутируемых и выделенных линий, микроволновых и спутниковых каналов связи. Коммутируемая линия – это обычная телефонная линия, доступ пользователя к которой с целью передачи данных другому компьютеру обеспечивается с помощью терминала. В процессе установки соединения производится маршрутизация данных с помощью коммутации каналов.

Выделенные линии (некоммутируемые линии) непрерывно доступны для передачи, и арендатор обычно платит определенную плату за общий доступ к линии. Линии могут быть арендованы или приобретены у провайдеров услуг (у частных продавцов коммуникационных средств).

Большинство существующих ГВС является коммутируемыми. Сеть Amoco, используемая для передачи сейсмических данных (рис.14.5.), представляет типичный пример ГВС. Если отдельные коммерческие фирмы поддерживают свои собственные глобальные сети, фирма несет ответственность за управление и сопровождение сетей. Однако поддержка частных глобальных сетей обходится дорого, в результате чего оборотных средств фирмы может оказаться недостаточно. В подобных случаях компании могут обратиться к коммерческим сетевым службам, предоставляющим возможности по осуществлению передачи данных на большие расстояния.

Сети с дополнительными услугами представляют альтернативу решению, заключающемуся в проектировании и управлении собственными сетями фирмы. Сети с дополнительными услугами (VAN) являются частными, многомаршрутными, передающими только данные, а также управляемые сторонними фирмами. Обращение к этим сетям способствует экономии средств, затрачиваемых на управление и поддержку, поэтому они являются весьма популярными. Сеть с дополнительными услугами устанавливается компанией, которая несет все издержки по управлению. Сетевые услуги распространяются подписчикам, желающим использовать сеть.

Подписчики платят только за трафик, а также вносят фиксированную плату за подписку. В этой сети могут применяться кабели витой пары, спутниковые каналы передачи данных, а также другие коммуникационные каналы, арендуемые владельцем сети.

Термин дополнительные услуги связан с дополнительными телекоммуникационными и вычислительными услугами, предлагаемыми клиентам этих сетей. Клиенты не должны инвестировать капитал в сетевое оборудование и программное обеспечение либо решать вопросы, связанные с проверкой наличия ошибок, редактированием, маршрутизацией и преобразованием протоколов. Экономия, связанная с поддержкой линии и передачей данных, связана с тем, что эксплуатационные издержки разделяются между многими пользователями. Конечные издержки могут быть ниже, чем если бы клиенты должны были арендовать свои линии или спутниковые услуги. (Содержание частной сети может быть наиболее эффективно в отношении издержек для организаций, сталкивающихся с большим объемом сетевого трафика.) Международные представительства VAN включают в свой штат людей со знанием языков, благодаря чему облегчается заключение договоров аренды с заинтересованными лицами.

Dedicated lines (выделенная линия) Арендованная телефонная линия, обеспечивающая возможность непрерывной передачи данных. Способна обеспечить высокую скорость передачи данных, требуемую приложениями, генерирующими большой сетевой трафик.

Value-added network (VAN) (сеть с дополнительными услугами) Частная мультимаршрутная сеть, ориентированная на передачу данных (управляемая сторонними провайдерами), услуги доступа к которой предоставляются на основе подписки.

Другие сетевые услуги.

Традиционная аналоговая телефонная услуга основана на технологии коммутации каналов, предусматривающей установку непосредственного соединение между двумя сетевыми узлами во время сеанса передачи данных. Передача данных на большие расстояния с высокой скоростью и низкими затратами обеспечивается с помощью технологии коммутации пакетов. В частности, эта технологии применяется в сетях VAN, а также в Интернете. Она предусматривает разбиение длинных текстовых блоков на маленькие, фиксированные наборы данных, которые называются пакетами. (Стандарт Х.25, являющийся одним из вариантов реализации технологии коммутации пакетов, предусматривает использование 128-байтовых пакетов.) Наравне с данными в состав каждого пакета входит информация, обеспечивающая его передачу по правильному адресу, а также проверку на наличие ошибок. Данные, принадлежащие разным пользователям, разбиваются на пакеты, передаваемые через различные коммуникационные каналы. Затем осуществляется передача пакета через сеть независимым образом. Пакеты данных, относящиеся к одному исходному сообщению, могут передаваться по различным сетевым каналам, прежде чем произойдет восстановление первоначального сообщения (по достижении места назначения).

Технология коммутации пакетов иллюстрируется на рис.14.10.

Рис. 14.10. «Сети с коммутацией пакетов и пакетные коммуникации»

Данные группируются в виде небольших по размеру пакетов, которые передаются независимым образом через разные коммуникационные каналы, а затем собираются в конечном пункте назначения.

Ретрансляция кадров является одним из видов совместно используемых сетевых услуг. Она обеспечивает большую скорость передачи данных (до 1,544 Мбит/с), а также менее дорогостояща, чем технология коммутации пакетов. В процессе ее реализации на практике предусматривается разбиение данных на группы, напоминающие пакеты, хотя при этом не выполняется коррекция ошибок. Технология ретрансляции кадров идеально подходит в случае надежных линий, которые не требуют частой повторной пересылки данных из-за возникающих ошибок.

Большинство современных корпораций применяют отдельные сети для передачи речи, предоставления услуг, связанных с частными каналами, а также передачи данных, причем в каждом случае применяется своя технология. Некоторые возникающие в этом случае проблемы могут решаться с помощью услуги, называемой асинхронным режимом передачи данных (ATM).

Благодаря этой технологии обеспечивается незаметное динамическое переключение между передаваемыми различными пользователями речи, данными, изображениями, а также видеороликами. Благодаря технологии ATM становится возможной интеграция локальных и глобальных сетей естественным образом (как правило, скорость передачи данных в ЛВС меньше, чем в ГВС). Технологией ATM предусматривается разбиение данных на однородные ячейки, каждая из которых представляет собой 53 группы, включающие 8 байтов. Благодаря этому устраняется необходимость в преобразовании протоколов. Обеспечивается также передача данных между разнородными компьютерами на максимальной скорости, поддерживаемой сетевой средой. При этом максимальная скорость передачи данных составляет 2,5 Гбит/с.

Packet switching (коммутация пакетов) Технология, которая предусматривает разбиение блоков текста на меньшие по размеру фиксированные наборы данных, реализующая выбор наиболее экономичного маршрута с применением любого доступного коммуникационного канала.

Frame relay (ретрансляция кадров) Совместно используемая технология сетевых услуг, которая предусматривает упаковку данных в наборы для передачи, но не использует подпрограммы коррекции ошибок. Является более дешевой и быстродействующей, чем технология коммутации пакетов.

Цифровая сеть связи с комплексными услугами (ISDN) является международным стандартом коммутируемого доступа к сети, предусматривающим передачу по одному сетевому каналу речи, данных, изображений, а также оказание услуг передачи видео. Существуют два уровня услуг ISDN: базовый уровень ISDN (Basic Rate) и основной уровень USDN (Primary Rate).

Каждый из них предусматривает применение группы В-каналов (носитель) для передачи речи ими данных, а также канал D (дельта) для распространения сигналов и контрольной информации. С помощью основного уровня сети ISDN возможна передача данных по местной телефонной линии со скоростью до 128 Кбит/с. Этот тип услуги пригоден для одновременной передачи речи и данных по одной физической линии. Основной уровень услуги ISDN обеспечивает скорость передачи данных до нескольких Мбит/с и предназначен для тех, кто интенсивно применяет телекоммуникационные услуги.

Asynchronous transfer mode (ATM) (асинхронный режим передачи) Сетевая технология, предусматривающая разделение информационного потока на восьмибайтовые слова, позволяя передавать данные между различными компьютерами с применением разных скоростей передачи данных.

Integrated services digital network (ISDN) (цифровая сеть связи с комплексными услугами) Международный стандарт для передачи речи, видео, изображения и данных, предусматривающий предоставление широкого спектра услуг в общедоступных телефонных линиях.

Другие услуги, предусматривающие передачу больших объемов информации, включают технологию цифровой абонентской линии (DSL), кабельные модемы, а также линии Т1. Как и в случае с ISDN, цифровая абонентская линия (DSL) организуется на основе существующих телефонных линий, обеспечивая передачу речи, данных и видеоинформации. Однако в данном случае обеспечивает более высокий трафик, чем при использовании ISDN. Существует несколько категорий линий DSL. Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) обеспечивает скорость передачи данных от 1,5 до Мбит/с (прием) и до 640 Кбит/с(передача) Симметричная цифровая абонентская линия (SDSL) обеспечивает скорость передачи/приема данных, равную 3 Мбит/с. Кабельные модемы в качестве среды передачи данных используют телевизионные кабели. С помощью этих устройств обеспечивается высокоскоростной доступ к Web, а также к корпоративным интранет-сетям (до 4 Мбит/с). Однако в случае кабельных модемов применяется общая линия, поэтому по мере роста количества локальных пользователей скорость передачи данных падает. Современные кабельные модемы обеспечивают асимметричный обмен информацией (скорость приема данных существенно превышает скорость их передачи).

Линия Т1 - это выделенная телефонная линия, состоящая из 24 каналов, которая обеспечивает скорость передачи данных до 1,544 Мбит/с. Каждый из 64-Кбитовых каналов может быть сконфигурирован для передачи речи и данных. Эти услуги часто используются для поддержки высокоскоростных интернет-подключений. Все основные сетевые услуги описаны в табл.14.2.

Digital subscriber line (DSL) (цифровая абонентская линии) Группа технологий, обеспечивающая передачу больших объемов информации с помощью существующих телефонных линий общего назначения.

Cable modem (кабельный модем) Модем, спроектированный для передачи данных по телевизионным кабелям, а также обеспечивающий высокоскоростной доступ к Web и к корпоративной интранет-сети.

T1 line (линия Т1) Выделенная 24-канальная телефонная линия, обеспечивающая передачу данных со скоростью до 1,544 Мбит/с. Каждый канал может конфигурироваться для передачи данных или речи.

Broadband (широкополосная передача) Высокоскоростная технология передачи данных. Также обозначает коммуни-кационную среду, в которой можно передавать данные одновременно по многим каналам.

Converged network (гибридная сеть) Сетевая технология, обеспечивающая передачу речи и данных в единой сети.

Unified messaging (обмен унифицированными сообщениями) Система, совмещающая передачу речи, электронных сообщений, факсов в рамках единой системы.

Таблица 14.2.

Сетевые услуги Услуга Описание Скорость передачи данных Х.25 Стандарт коммутации пакетов, До.1,544 Мбит/с предусматривающий разбиение данных на пакеты по 128 байт Ретрансляция Упаковывает данные в кадры, До 1,544 Мбит/с кадров обеспечивая их высокоскоростную передачу по надежным линиям связи, причем не предусматривается применение подпрограмм коррекции ошибок ATM Делит данные на однородные ячейки, в 25 Мбит/с-2,5 Гбит/с' (асинхронный результате чего обеспечивается высокая режим передачи скорость передачи данных, речи, данных) картинок, а также видеоизображений между различными типами компьютеров ISDN Цифровой стандарт доступа к Базовый уровень ISDN: коммутируемой сети, обеспечивающий Кбит/с;

основной уровень ISDN:

интеграцию услуг речи, данных и видео 1,5 Мбит/с DSL (цифровая Набор технологий, предусматривающий ADSL - до 9 Мбит/с (прием абонентская передачу больших объемов данных по данных) и до 640 Кбит/с линия) обычным телефонным линиям (передача данных);

SDSL - до Мбит/с (передача и прием данных) T1 Выделенное 24-канальное телефонное 1,544 Мбит/с подключение, предусматривающее передачу больших объемов информации Кабельный Услуга, предусматривающая До 4 Мбит/с модем высокоскоростную передачу данных по общим сетям кабельного ТВ Высокоскоростные технологии передачи данных иногда называются широкополосными технологиями. Термин широкополосный также используется для обозначения средства передачи данных, которое обеспечивает одновременную организацию нескольких каналов в одной среде передачи данных.

Сетевая конвергенция.

Большинство компаний поддерживает отдельные сети для передачи речи, данных и видео, хотя уже в настоящее время могут формироваться гибридные сети. Инфраструктура этих сетей обеспечивает передачу речи, данных и видео. В этом случае обеспечивается уменьшение издержек на эксплуатацию сети благодаря тому, что не требуется поддерживать персонал и услуги для каждого отдельного типа сети. Подобные сети с комплексными услугами представляют собой привлекательное решение для компаний, поддерживающих мультимедийные приложения (видеоконференции, центры обслуживания речевых данных, дистанционное обучение, пересылка унифицированных сообщений). Большую пользу также могут получить фирмы, тратящие много средств на телефонные переговоры. (Системы рассылки унифицированных сообщений сочетают речевые сообщения, электронную почту и факс, передаваемые в рамках одной системы.) Контрольные вопросы.

1. Что такое телекоммуникационная система? Каковы основные функции всех систем телекоммуникаций?

2. Назовите и кратко опишите каждый из компонентов телекоммуникационной системы.

3. Охарактеризуйте различия между аналоговым и цифровым сигналами.

4. Назовите разные типы средств телекоммуникаций и сравните их по скорости.

5. Назовите и кратко опишите три принципиально различные топологии сети.

6. Охарактеризуйте различия между РВХ и ЛВС.

7. Из каких компонентов состоит типичная локальная сеть?

8. Определите, что такое модем, бод, протокол.

Литература 1,2, Тема 15. Мультимедийные технологии в педагогической и творческой деятельности в социально-культурной сфере.

С развитием информационных технологий все больше внимания уделяется возможностям, предоставляемым компьютером для разработки компьютерных технологий обучения. Особенно богатыми дидактическими возможностями, обладает технология мультимедиа, представляющая собой интерактивное объединение текста, графики, звука, видео и анимации на основе единого интерактивного программного обеспечения.

Мультимедиа технологии успешно применяются в настоящее время в сфере образования и профессиональной подготовки, в издательской деятельности (электронные книги), для компьютеризации бизнеса (реклама, обслуживание клиентов), в информационных центрах (библиотеки, музеи) и т.д. Одно из самых широких областей применения технология мультимедиа получила в сфере образования, поскольку средства информатизации, основанные на мультимедиа способны, в ряде случаев, существенно повысить эффективность обучения. Экспериментально установлено, что при устном изложении материала обучаемый за минуту воспринимает и способен переработать до одной тысячи условных единиц информации, а при "подключении" органов зрения до тысяч таких единиц.

Мультимедиа - область компьютерной технологии, связанная с использованием информации, имеющей различное физическое представление и существующей на различных носителях.

Мультимедиа - это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь.

Мультимедиа средства - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию.

В последнее время создано много мультимедийных программных продуктов. Это и энциклопедии из самых разных областей жизни (история, искусство, география, биология, музыка) и обучающие программы (по иностранным языкам, физике, химии) и так далее.

Из всех аспектов использования компьютеров в данной работе рассматривается только образовательный. Дети и взрослые могут использовать мультимедиа как эффективное средство обучения. Это как простые программы, способные научить ребенка распознавать цвета, так и высокоинтеллектуальные, обучающие иностранным языкам или математическим законам.

Современная школа с ее проблемами заставляет думать о том, как сделать процесс обучения более результативным. Как учить так, чтобы ребенок проявлял интерес к знанию.

Процесс модернизации школы требует формирования у школьников компетентности, которая предполагает умение самостоятельно получать знания, используя различные источники. Формированию компетентности учащихся способствуют современные педагогические технологии, к их числу относятся компьютерные и проектные технологии.

При работе с компьютерными технологиями меняется и роль педагога, основная задача которого – поддерживать и направлять развитие личности учащихся, их творческий поиск. Отношения с учениками строятся на принципах сотрудничества и совместного творчества. В этих условиях неизбежен пересмотр сложившихся сегодня организационных форм учебной работы: увеличение самостоятельной индивидуальной и групповой работы учащихся, отход от традиционного урока с преобладанием объяснительно иллюстративного метода обучения, увеличение объема практических и творческих работ поискового и исследовательского характера Использование средств новых информационных технологий и возможностей компьютера как средства познания повышает уровень и сложность выполняемых задач, дает наглядное представление результата выполненных действий, возможность создавать интересные исследовательские работы, проекты.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.