Современные системы передачи данных

 

3. Проводные системы передачи данных

 

3.1 Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы

 

Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы  изначально создавались для кабельного телевидения и передачи видеосигнала. Благодаря тому, что эти системы  по определению являются широкополосными, разрабатывалась именно такая технология, которая позволила бы использовать данное преимущество для высокоскоростной передачи данных, в основном для  организации доступа в Интернет частных пользователей.

На  рисунке 5 показана система, позволяющая  организовать высокоскоростную передачу данных в обоих направлениях. Такая  двунаправленная система кабельного телевидения позволяет передавать нисходящий поток передачи данных в  полосе частот от 50 МГц до 750 МГц, которая  поделена на каналы 6 МГц. Полоса частот, выделенная для восходящего потока данных, делится между всеми пользователями, к которым проложен коаксиальный кабель. Обычно это частотный диапазон от 5 МГц до 40 МГц.

 

Рисунок 5 - Оптико-волоконная система передачи данных

 

Один  видеоканал, имеющий номинальную  полосу частот 6 МГц, может использоваться для передачи данных из сети Интернет со скоростью до 30 Мбит/с. Общая скорость восходящего потока данных до 10 Мбит/с, но практикуемый метод коллективного использования в реальности для каждого отдельного пользователя дает гораздо меньшее значение.

Казалось  бы, все хорошо. И почему бы ни развивать  оптико-волоконную технологию доступа  пользователей в сеть Интернет. Все  очень просто. Развитие оптико-волоконной техники и развертывание сетей  оптико-волоконных кабелей является очень дорогим удовольствием. Особенно если сравнивать внедрение этой технологии с другими технологиями. Имеет  ли смысл прокладывать новые дорогие  линии связи до каждого пользователя, если подавляющая часть этих пользователей  уже подключена как минимум к  одной телекоммуникационной компании - телефонной. Гораздо целесообразней обратить свое основное внимание (не отставая при этом, разумеется, от технического прогресса) на то богатство, которое  имеется у нас под ногами - кабельную  телефонную сеть, состоящую из витых  пар проводов.

 

3.2 Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных

 

Витая пара (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и легкости в монтаже, является самым распространенным решением для построения локальных сетей. Телефонные провода является главным носителем, который в настоящее время используется для подключения всех абонентов (независимо от их юридического статуса) к оборудованию телефонной сети. Одно только это должно вызывать здоровый энтузиазм у разработчиков систем высокоскоростной передачи данных по данному носителю. Каждый абонент телефонной сети имеет отдельную физическую пару проводов в кабеле, идущем от телефонной станции, которая соединяет его телефонный аппарат с коммутационным оборудованием, установленным на телефонной станции. Каждая пара в кабеле является витой (т.е. провода пары свиты друг с другом), что позволяет снизить нежелательные помехи. При осуществлении обычной телефонной связи каждая пара кабеля на абонентском участке кабельной сети поддерживает один голосовой канал. Также витые пары проводов используются для соединения персональных компьютеров в ЛВС (локальных сетях). Существует три основных решения при организации доступа в сеть Интернет по витой паре. Речь идет об аналоговых модемах, предназначенном специально для передачи по телефонным каналам, о ISDN и о технологиях, объединенных под общим названием xDSL. Аналоговые модемы хорошо известны и понятны большинству пользователей современных домашних компьютеров (рисунок 6). Принцип их работы основан на использовании диапазона голосовых частот витой пары для передачи данных. Для этого используются технологии передачи, известные как "частотная манипуляция" и "квадратурная амплитудная модуляция". Аналоговый модем позволяет достигать скорости передачи данных до 56 Кбит/с.

 

Рисунок 6 - Использование витой пары для доступа в сеть Интернет

 

Невысокая цена и совместимость практически  с любой телефонной линией сделали  аналоговые модемы основным выбором  индивидуальных пользователей. К сожалению, скорость передачи аналогового модема в значительной мере зависит от качества телефонной линии и установленного соединения. Именно поэтому получить максимальную скорость передачи данных практически невозможно (обычно модем  с заявленной скоростью в 33,6 Кбит/с  позволяет работать со скоростью 28,8 Кбит/с, в лучшем случае 31,2 Кбит/с). Непрофессиональные пользователи сети Интернет могут использовать и аналоговые модемы, но рано или  поздно любой из них сталкивается с проблемами, связанными с низким качеством соединения и перегрузками телефонной сети общего пользования. Эта  сеть, в своем существующем на данный момент виде, совершенно не предназначена  для того, чтобы передавать трафик сети Интернет. Более высокоскоростной альтернативой аналоговым модемам служит ISDN (рисунок 7). ISDN (не совсем по-русски называемая цифровой сетью связи с интеграцией служб) представляет собой цифровую технологию, позволяющую передавать данные со скоростью 144 Кбит/с. Для этого используется схема кодирования 2В1Q. Скорость передачи данных 144 Кбит/с складывается из двух каналов В по 64 Кбит/с каждый, используемых для передачи голоса и данных, и одного служебного канала D 16 Кбит/с для передачи управляющих сигналов. Каналы В могут использоваться как два отдельных голосовых канала, два канала передачи данных со скоростью 64 Кбит/с, как два отдельных канала передачи голоса и данных, а также совместно для передачи данных со скоростью 128 Кбит/с.

 

Рисунок 7 - Использование технологии ISDN

 

Технологии xDSL позволяют значительно увеличить  скорость передачи данных по медным парам  телефонных проводов, при этом не требуя глобальной модернизации абонентской  кабельной сети. Именно возможность  преобразования существующих телефонных линий, при условии проведения определенного  объема подготовительных технических  мероприятий, в высокоскоростные каналы передачи данных и является основным преимуществом технологий xDSL.Данные технологии позволяют значительно  расширить полосу пропускания медных абонентских телефонных линий. Любой  абонент, пользующийся обычной телефонной связью, является потенциальным кандидатом на то, чтобы с помощью одной  из технологий xDSL значительно увеличить  скорость своего соединения с сетью  Интернет. При этом предусмотрено  и сохранение нормальной работы обычной  телефонной связи, вне зависимости  от "общения" пользователей с  сетью Интернет (рисунок 8).

 

Рисунок 8 - Использование технологии xDSL

 

Многообразие  технологий xDSL позволяет пользователю (с учетом определенных ограничений, связанных с длиной и качеством  абонентской линии) выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Современные технологии xDSL дают возможность  организовать высокоскоростной доступ в сеть Интернет для каждого индивидуального  пользователя или каждого небольшого предприятия, превращая обычные  телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. xDSL включает в себя целый набор различных технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию, которые различаются по расстоянию, на которое передается сигнал, скорости передачи данных, а также по разнице в скоростях передачи "нисходящего" (от сети к пользователю) и "восходящего" (от пользователя в сеть) потока данных. Технологии xDSL предоставляют телекоммуникационным компаниям возможности, от которых они просто не могут отказаться. Они создают быстрый и недорогой метод дополнительного использования существующей кабельной сети, а также базу для перехода к технологиям будущего. Игнорировать это было бы просто глупо.

 

4. Характеристика основных производителей современного оборудования систем передачи данных

 

Жители  крупных городов кроме кабельного соединения могут воспользоваться  одной из предоставляемой мобильным  провайдером VAS услугой GPRS EGGE связи. Особенно она незаменима во время перемещения  по городу, потому что, увы, зона Wi-Fi-покрытия невелика, а за пределами населенных пунктов и вовсе отсутствует. Вышки UMTS нет даже и во многих городах. Если же вы живете за пределами мегаполиса в коттедже постоянно, или выезжаете летом на дачу, то кроме сотовой, следует обратить внимание на спутниковую связь. Сейчас активно развиваются малые спутниковые наземные станции, сокращенно VSAT. Они состоят из двух частей. Первая - это наружный блок, состоящий из антенны, которая имеет диаметр не более двух с половиной метров, а также модуля, отвечающего за прием и передачу данных. Современные установки обычно используют антенны в диапазоне от полуметра до метра двадцати. Если же вам необходимо передавать данные в диапазоне «С», то придется рассмотреть приобретение установки с размером антенны не менее метра восьмидесяти. Вторая часть - это внутренний блок, который исполняет роль спутникового модема. Данная технология является довольно высокоскоростной. Пользователь VSAT станции получит информацию на скорости, равной четырем Мбитам. Исходящий поток данных возможен на скорости до двух Мбит. Если же использовать режим multicast, то можно получить скорость, близкую к тридцати Мбитам в секунду. Это много, если сравнивать с аналогичными показателями GPRS. Те имеют потолок, равный 171,2 Кбит в секунду, предел у EDGE составляет 473,6 Кбит, UMTS может поддерживать скорость до 7,2 Мбит в секунду. Причем эти скорости являются теоретически возможными, на практике можно смело делить на два и не ошибиться. Вот почему VSAT станции столь востребованы сегодня у потребителей [11].

Рассмотрим  теперь основных производителей систем передачи данных, продукцию которых эффективно используют предприятия в своих проектах.

Cisco Systems - один из мировых лидеров в области сетевых технологий, а также на рынке потребительских услуг для сетевого дизайна, внедрения и поддержки (рисунок 9).

 

Рисунок 9 – Cisco IP Communicator

 

Компания  предлагает комплексные решения  на основе широкой линейки своих  продуктов: маршрутизаторы, коммутаторы  локальных и внешних сетей, решения  для удаленного и прочего доступа, инструменты управления Web-сайтом, Internet-приложения, программное обеспечение для  сетевого управления и многое другое [9]. На сегодняшний день Cisco развивает свой бизнес по трем основным направлениям:

 

Таблица 1 – Основные направления  развития бизнеса Cisco

 

Решения для корпоративных сетей	сотрудничество с крупными организациями, предъявляющими серьезные запросы  к комплексным сетям, и, учитывая объемы информационного потока, использующими  разные типы компьютерных сетей. В эту  группу наших клиентов входят крупные  правительственные учреждения, корпорации, а также образовательные структуры.
Решения для сервис-провайдеров	сотрудничество с компаниями, обеспечивающими  поставку информационных услуг, включая  системы телекоммуникации.
Решения для малого и среднего бизнеса	это направление включает услуги, предлагаемые Cisco Systems, для компаний, нуждающихся в собственных сетевых  базах данных, так же, как и  в подключении к Internet, но при этом не имеющих постоянных отделов, занимающихся такими услугами.

 

3COM- один из наиболее известных и хорошо зарекомендовавших себя производителей передовых, практичных и высокоэффективных продуктов, услуг и решений для сетей передачи голоса и данных, предназначенных в основном для секторов SMB, Enterprise, государственного сектора (рисунок 10).

 

Рисунок 10 - Логотип производителя 3COM технологий

 

Allied Telesis - один из мировых лидеров в области сетевых технологий (рисунок 11). Из всего многообразия продуктов, предлагаемых данным производителем, наша компания чаще всего использует конвертеры среды передачи (медиаконвертеры, гигабитные медиаконвертеры, корзины), коммутаторы и маршрутизаторы. Данного вендора можно смело отнести к секторам SMB и Enterprise как производителя хорошо зарекомендовавшего надежного, с хорошим показателем цена/качество для бюджетных решений, оборудования СПД.

Рисунок 11 - Логотип производителя технологии Allied Telesis

 

Компания  D-Link представляет новый беспроводной маршрутизатор с поддержкой технологии Mesh, предназначенный для создания локальных и городских сетей с ячеистой топологией (рисунок 12). Маршрутизатор DWR-500 предназначен для построения больших беспроводных сетей, что является привлекательным решением для территориально-распределенных предприятий, провайдеров услуг и муниципальных служб оперативного реагирования (милиции, скорой помощи, МЧС). Устройство также можно использовать для предоставления широкополосного беспроводного доступа в Интернет в местах, где прокладка кабельной системы затруднительна или невозможна, а использование традиционных беспроводных сетей неэффективно из-за ограничений зоны охвата.

 

Рисунок 12 - Маршрутизатор D-Link DWR-500

 

Помимо  перечисленных выше, компании также используют решения и от других вендоров, таких как: Alcatel-Lucent, HP, Avaya, NetGear и т.д.

 

Заключение

 

Система передачи данных – система, предназначенная  для передачи информации как внутри различных систем инфраструктуры организации, так и между ними, а также  с внешними системами. В работе представлена классификация систем передачи данных. Системы передачи данных могут быть проводными, что означает соединение компьютеров с помощью кабелей, или беспроводными, в которых подключения выполняются посредством радиоволн, по воздуху. Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях. Это спутниковые системы, наземные СВЧ-системы и системы персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей. Проводные системы передачи данных можно разделить на системы, использующие витую пару и телефонные провода, и системы, использующие оптико-волоконные кабели, - к этой категории также следует отнести системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели. Беспроводное соединение позволяет работать на компьютерах в любом месте дома без использования кабелей. Однако за свободу и мобильность беспроводной сети приходится платить: проводные сети работают немного быстрее. Тем не менее, большинству пользователей достаточно скорости беспроводной сети.

Также в работе представлена краткая характеристика основных производителей современных  систем передачи данных таких, как Cisco Systems, 3COM, Allied Telesis, D-Link.

 

Список использованных источников

 

1 Бертсекас Д. Сети передачи данных / Д. Бертсекас, Р. Галлагер – пер. с англ. - М.: Мир, 2003. – 562 c.

2 Беспроводные сети Wi-Fi / А.В. Пролетарский [и др.]. - Интернет-университет информационных технологий, 2007.