Способы коммутации и передачи данных в информационных системах

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Задание на курсовую работу……………………………………………….…..2

Календарный план………………………………………………………………4

Введение……………………………………………………………….…………6

Глава I. Общая характеристика средств телекоммуникаций………………...8

1.1. Этапы развития телекоммуникационных  технологий…………....8

1.2. Средства  телекоммуникаций…………………………………….…13

1.3. Коммуникационные сети. Оборудование коммуникационных сетей……………………………………………………………………………..16

1.3.1 Оборудование коммуникационных сетей…………………….…17

Глава II. Способы коммутации и передачи данных в информационных системах…………………………………………………………………………23

2.1. Процедура коммутации каналов………………………………….24

2.2. Процедура  коммутации сообщений………………………………27

2.3. Процедура коммутации пакетов…………………………………..29

2.4. Процедура  передачи данных………………………………………33

2.5. Виды передачи данных…………………………………………….34

Глава III. Перспективы развития способов коммутации и передачи данных…………………………………………………………………………..39

3.1. Основные направления эволюции  телекоммуникационных технологий……………………………………………………………………...39

3.2.  Наиболее перспективные телекоммуникационные и информационные технологии…………………………………………………40

Заключение……………………………………………………………………..42

Список использованных информационных источников……………………...43

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Перспективы развития нашей цивилизации во многом зависят от того, насколько быстро и адекватно человечество проникнет  в сокровенные тайны информации, осознает преимущества и опасности, связанные со становлением общества, основанного на производстве, распространении  и потреблении информации и называемого  информационным. Суть происходящих изменений, охвативших сферу деятельности человека, в самом общем виде заключается  в том, что материальная составляющая в структуре жизненных благ уступает место информационной. И хотя мы по инерции всё ещё продолжаем подсчитывать составляющие основу традиционного  богатства тонны, метры, декалитры  производимой продукции, становится очевидным, что экономическая мощь государства  определяется уже далеко не этими  показателями [3].

Несколько лет назад передача данных с помощью  компьютеров интересовала только специалистов и опытных пользователей. В настоящее  время использование локальных  и глобальных компьютерных сетей  становится столь же рутинным и распространенным, как и ПК. Если вам необходима электронная почта, использование  информационных ресурсов Internet и других интерактивных коммерческих информационных служб, удаленное соединение домашнего ПК с локальной сетью на работе, пересылка файлов в другой город, то добро пожаловать в мир компьютерной передачи данных. В настоящее время использование компьютерных коммуникаций не требует специальных знаний — даже пятилетний малыш может «путешествовать» по Всемирной паутине (World Wide Wed) до того, как научится ездить на велосипеде. Что обусловило бурный рост компьютерных коммуникаций? В основном два фактора — упрощение использования средств передачи данных с помощью компьютера и наличие огромных информационных ресурсов в глобальных сетях. Многие деловые люди и организации обнаружили, что они должны использовать в своей деятельности компьютерные коммуникации (электронную почту, интерактивные информационные службы и т.д.) не только для своих сотрудников, но и для широкого круга потребителей своей продукции через электронные доски объявлений, телеконференции интерактивных информационных служб или через узлы Всемирной Паутины Internet. Объем и способы информирования потребителей с помощью средств компьютерных коммуникаций коренным образом изменились за последние год — два. Если раньше эта информация в основном предназначалась для специалистов, то теперь она рассчитана на самую широкую аудиторию [5]. Именно этим и обусловлена актуальность выбранной темы исследования.

Предметом исследования – способы коммутации и передачи данных.

Объектом  данного исследования является способы коммутации и передачи данных в корпоративных информационных системах.

Целью данной работы является рассмотреть способы  коммутации и передачи данных в информационных системах.

Поставленная  цель определила ряд задач, которые  решаются в данной работе:

• изучение истории телекоммуникационных технологий;
• изучение средств телекоммуникации
• коммуникационные сети. Оборудование коммуникационных сетей;
• характеристика процедуры коммутации каналов;
• характеристика процедуры коммутации пакетов и сообщений;
• выявление путей дальнейшего развития способов передачи данных.

Работа  состоит из введения, где формулируется  суть проблемы, трех глав, в которых  последовательно решаются поставленные задачи. По каждой главе формируются  выводы. Затем приводятся заключение и список использованных информационных источников.

                                                                                                                                                                     

 

 

ГЛАВА I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДСТВ  ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

 

1.1. Этапы развития телекоммуникационных  технологий

 

Телекоммуникационные  технологии построения сетей передачи информации, как самостоятельное  понятие, возникли лишь в середине XX века, а уже к его концу мы наблюдаем проникновение их во все  сферы человеческой деятельности. К  числу факторов, оказавших определяющее воздействие на развитие телекоммуникационных технологий, в первую очередь следует  отнести развитие микроэлектронной индустрии и связанное с этим развитие вычислительной техники, а  также успехи последнего времени  в технологии с вето водных систем.

Телекоммуникационные  технологии развивались параллельно  и взаимоувязано с развитием  возможностей каналов связи - от аналоговых к высокоскоростным цифровым волоконно-оптическим линиям связи - и всеобщей компьютеризацией общества.

Сети  передачи информации совершили колоссальный скачок от телеграфных и телефонных сетей первой трети XX века к интегральным цифровым сетям передачи всех видов  информации (речь, данные, видео). В числе основных этапов развития телекоммуникационных технологий следует назвать:

— телеграфные  и телефонные сети (докомпьютерная эпоха);

— передача данных между отдельными абонентами по выделенным и коммутируемым каналам  с использованием модемов;

— сети передачи данных с коммутацией пакетов: дейтаграммные или использующие виртуальные соединения (типа Х.25);

— локальные  вычислительные сети (наиболее распространенные — Ethernet, Token Ring);

— цифровые сети интегрального обслуживания (ISDN) — узкополосные, а затем широкополосные;

— высокоскоростные локальные сети — Fast Ethernet, FDDI, FDDI II (развитие FDDI для синхронной передачи речевой и видеоинформации);

— высокоскоростные распределенные сети Frame Relay, SMDS, АТМ;

— информационные супермагистрали [17].

Наиболее  впечатляющие успехи телекоммуникационных технологий наблюдаются в последние 15 лет. В их числе можно назвать  следующие технологии (см. табл. 1)[21].

 

Таблица 1. Телекоммуникационные технологии последних лет

Название технологии	Основные черты	Области применения	Особенности
Х.25	Долгое время наиболее распространенным в технологии передачи данных был  подход, основанный на идеологии пространственно-временной  коммутации пакетов данных, определяемой рекомендациями МККТТ Х.25. Характерные  черты данной технологии — организация  передачи пакетов повременно создаваемым  виртуальным каналам, а также  достаточно сложные функции управления процессом передачи, возлагаемые  на сеть с целью повышения надежности доставки информации пользователю. Подвергавшаяся многочисленным исследованиям и  усовершенствованиям, она и по сей  день является основой широкого класса телекоммуникационных сетей. Одна из причин этого — удовлетворительное функционирование в условиях использования каналов связи низкого и среднего качества, а также хорошо отработанные за многие годы аппаратные и программные средства.	— каналы низкого и среднего качества; — передача данных на низких и средних скоростях (1,2—128 Кбит/с); — простое  пользовательское оборудование; — подключение  абонента по коммутируемым каналам.	— виртуальные соединения; —альтернативная маршрутизация; — обнаружение  и исправление ошибок в каждом узле.
TCP/IP	Передача данных в соответствии с протоколами TCP/IP основана на дейтаграммном методе коммутации, характерная черта которого — независимая маршрутизация пакетов. Исторически ряд специальных сетей, например сеть Министерства обороны США ARPANET, были организованы с использованием данной технологии, которая сохраняет актуальность и успешно конкурирует с методом виртуальных соединений. Об этом свидетельствует широкое использование TCP/IP в сети Internet.	— каналы низкого, среднего и высокого качества; — широкий  диапазон скоростей передачи данных (от 1,2 Кбит/с до десятков Мбит/с.) — возможность  использования как в распределенных, так и в локальных сетях.	— пакетная коммутация в дейтаграммном режиме; — высокий  уровень адаптации к нарушениям в сети благодаря возможности  изменения маршрута в каждом узле сети; — обнаружение  и исправление ошибок оконечным  оборудованием пользователя.
ISDN	В связи с необходимостью повышения  качества и расширения спектра услуг, предоставляемых сетью, и совершенствованием средств передачи цифровой информации с середины 80-х годов во многих странах начали активно развиваться  цифровые сети интегрального обслуживания (ЦСИО, ISDN), вначале узкополосные (У-ЦСИО, N-ISDN), а в последующем и широкополосные (Ш-ЦСИО, В-ISDN). Один  из ключевых вопросов, относящихся  к В-ISDN, — выбор метода коммутации: коммутация каналов (аналогичная традиционной системе в обычной телефонной сети, при которой для каждого соединения устанавливается физический канал между корреспондирующей парой абонентов) или некая разновидность пакетной коммутации (при которой сеть передает информацию, организованную специальным образом в пакеты данных, снабженные адресом, куда они должны быть доставлены).	Главная задача ISDN — передача разнородной  информации с высокой скоростью, включая передачу речи, телетекста, видеотекста, электронной почты  для В-ISDN-телеконференции, передача ТВ-изображений, распределенная обработка информации.	Метод пакетной коммутации — более  гибкий с точки зрения скорости передачи и оптимален для передачи разнородного трафика.
Frame Relay (FR)	Данная технология является разновидностью метода пакетной коммутации. Она возникла и развивалась как технология, ориентированная на передачу данных, однако все шире используется для  организации обмена речевой и  даже видеоинформацией. Характерная  особенность технологии — частичный  отказ от сложных процедур обнаружения  и исправления ошибок при передаче информации по каналам связи. Благодаря  этому достигается максимально  полное использование пропускной способности  каналов и ресурсов коммутационного  оборудования. Технология FR представляет собой эффективное  средство соединения локальных сетей. Наряду с этим за счет мощных механизмов мультиплексирования и управления потоками она обладает высоким потенциалом  интеграции и повышения производительности глобальных и национальных сетей, особенно в условиях большого разнообразия протоколов передачи информации в сеть.	— каналы среднего и высокого качества; — передача данных со скоростями от 56 Кбит/с до 2048 Кбит/с; — передача голосовой и факсимильной информации; — интеллектуальное пользовательское оборудование; — LAN-to-LAN; — LAN-to-WAN.	— постоянные и коммутируемые виртуальные  соединения; — стирание искаженных кадров (фреймов) на узлах  сети; — обнаружение  и исправление ошибок оконечным  оборудованием пользователя.
АТМ	В последние годы национальные и  международные организации по стандартам заметно продвинулись в определении  основ технологии для передачи разнородной  информации. Они рекомендуют для  этого стандартизованную технологию передачи, мультиплексирования и  коммутации, называемую методом асинхронной  передачи (Asynchronous Transfer Mode, АТМ). АТМ является разновидностью метода пакетной коммутации с виртуальными каналами и в определенной мере соединяет преимущества методов коммутации каналов и коммутации пакетов. В основе АТМ — единый цифровой формат и единые правила транспортировки и коммутации всех видов информации, в том числе служебной.	— широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания; — каналы высокого качества; — высокоскоростная передача данных, речевой и видеоинформации, включая ТВ высокой четкости; — хорошие  линии привязки пользователей.	— постоянные и коммутируемые виртуальные  соединения; — контроль целостности информации на узлах  сети; — обнаружение  и исправление ошибок оконечным  оборудованием пользователя; — заказ  услуг.
SMDS	Switched Multimegabit Data Service — это высокоскоростная коммутационная служба передачи данных, по своим свойствам подобная АТМ, но в отличие от нее использующая дейтаграммный метод коммутации. Текущая спецификация SMDS предлагает пользователям доступ по выделенной линии со скоростями DS1 (1,544 Мбит/с) и DS3 (45 Мбит/с).	подобная АТМ	подобная АТМ
10BASE-T	Хотя технология Ethernet появилась сравнительно давно, ее массовое применение в конце 80-х годов обеспечил стандарт 10base-T, разработанный комитетом IEEE 802.3. Стандарт, который определял построение Ethernet с использованием неэкранированной витой пары, изменил саму природу ЛВС. Он специфицировал использование топологии типа «звезда» и концентраторов, что сделало сети более надежными и удобными для управления. Как только промышленность признала 10Base-T в качестве основного способа построения сетей Ethernet, цена на концентраторы и сетевые интерфейсные карты резко упала, что обеспечило еще большее распространение данной технологии.	- использование неэкранированной  витой пары и топологии типа  «звезда»	- сеть надежна и удобна для  управления.
Коммутация в ЛВС	Появление коммутации означало большой  скачок вперед в развитии технологий ЛВС. В отличие от технологий разделяемых  ЛВС, где фиксированная пропускная способность делится между подключенными к ЛВС устройствами, коммутаторы дали возможность выделять каждому порту канал с пропускной способностью до 10 Мбит/с, резко повысив пропускную способность ЛВС и улучшив ее характеристики. Дополнительный импульс развитию коммутации в ЛВС дала технология АТМ. В отличие от других технологий коммутируемых ЛВС, АТМ поддерживает передачу речи, данных и видеоинформации со скоростью сотен мегабит в секунду. Возможно, АТМ станет первой технологией, используемой и в локальных и в территориальных сетях.	- для каждого канала предоставлен  свой отдельный порт	- высокая пропускная способность

 

1.2. Средства телекоммуникаций

 

Телекоммуникация (греч tele - зла ль. далеко п лат. commumcaiio - общение) - передача данных на большие расстояния.

Средства  телекоммуникации - совокупность технических, программных и организационных средств для передачи данных на большие расстояния.

Телекоммуникационная  сеть - множество средств телекоммуникаций связанных между собой и образующих сеть определённой топологии (конфигурации). Телекоммуникационными сетями являются (Рисунок 1) [9]:

Рисунок 1. Виды телекоммуникационных сетей

• телефонные сети для передачи телефонных данных (голоса);
• радиосети для передачи аудиоданных;
• телевизионные сети для передачи видеоданных;
• цифровые (компьютерные) сети или сети передачи данных (СПД) для передачи цифровых (компьютерных) данных.

Данные  в цифровых телекоммуникационных сетях  формируются в виде сообщении, имеющих определенную структуру и рассматриваемых как единое целое.

Данные (сообщения) могут быть: непрерывными и дискретными.

Непрерывные данные могут быть представлены в виде непрерывной функции времени, например, речь, звук, видео. Дискретные данные состоят из знаков (символов).

Передача  данных в телекоммуникационной сети осуществляется с помощью их физического представления - сигналов.

В компьютерных сетях для передачи данных используются следующие типы сигналов (Рисунок 2) [10]:

• электрический (электрический ток);
• оптический (свет);
• электромагнитный (электромагнитное поле излучения - радиоволны).

Рисунок 2. Типы сигналов

Для передачи электрических и оптических сигналов применяются кабельные линии  связи соответственно:

• электрические (ЭЛС);
• волоконно-оптические (ВОЛС).

Передача  электромагнитных сигналов осуществляется через радиолинии (РЛС) и спутниковые  линии связи (СЛС).

Сигналы, как и данные, могут быть непрерывным и дискретными.

При этом, непрерывные и дискретные данные могут передаваться в телекоммуникационной сети либо в виде непрерывных, либо в виде дискретных сигналов.