Передача информации

За последние двадцать лет пропускная способность каналов выросла с 56 кбит/c до 100 Гбит/с. Разработаны технологии, способные работать в случае оптических кабелей со скоростью 50 Тбит/с. Вероятность ошибки при этом сократилась с 10^-5 на бит до пренебрежимо низкого уровня. Современный же лимит в несколько Гбит/с связан главным образом с тем, что люди не научились делать быстродействующие преобразователи электрических сигналов в оптические.

Сопоставление возможностей различных технологий передачи данных представлено на рис.1. Радиоканалы покрывают диапазон от десятков килобит в секунду до десятков мегабит в сек.

Рис. 1. Сравнение возможностей скрученной пары, коаксиального кабеля, много- и одномодовых волокон

Кабельные каналы связи

Рис. 2. 1 - центральный проводник; 2 - изолятор; 3 - проводник-экран; 4 -… Коаксиальная система проводников из-за своей симметричности вызывает минимальное внешнее электромагнитное излучение.…

Оптоволоконные каналы и беспроводные оптические связи

В 1990 году Линн Моллинер (Bellcore) продемонстрировал передачу данных со скоростью 2,5Гбит/c на расстояние 7500 км (без промежуточных усилителей… В 2000 году общая длина оптоволокон только в США превысила 30 миллионов… Оптоволоконное соединение гарантирует минимум шумов и высокую безопасность (практически почти невозможно сделать…

Беспроводные оптические каналы

Беспроводные телекоммуникационные системы   Беспроводные телекоммуникационные системы …  

Беспроводные (радио) каналы и сети

Большинство каналов работают на частотах от 100 до 900 МГц. Радиоволны в этом диапазоне не способны огибать препятствия и по этой причине… В 50-х годах прошлого века началось развитие вычислительной техники и…  

Таблица 2.

Номер	Название диапазона	Частота	Длина волны
	Высокочастотный	3 - 30 МГц	100 - 10 м
	VHF	50 - 100 Мгц	6 - 3 м
	УВЧ (UHF)	400-1000 МГц	75-30 см
	Микроволновый	3 109 - 1011 Гц	10 см - 3 мм
	Миллиметровый	1011 - 1013Гц	3 мм - 0,3 мм
	Инфракрасный	1012 - 6 1014	0,3 мм - 0,5 

 

Чтобы избежать всеобщего хаоса, было заключено международное соглашение, которое регламентирует использование частот различными странами для определенных целей. В 1991 году ITU-R (Международный Телекоммуникационный союз) распределил частоты для переносных переговорных устройств. Но в США к тому времени уже использовалось достаточно большое число таких приборов, и их хозяева не согласились тратиться на их перенастройку. С тех пор такие устройства, изготовленные в США, не работают в Европе или Азии и наоборот.

Далее следуют диапазоны видимого света, ультрафиолета, рентгеновских и гамма-лучей. Диапазоны часто, используемые различными каналами связи показаны на рис. 8.

Рис. 8. Диапазоны частот различных телекоммуникационных каналов.

Кроме уже указанных примеров перспективным полем применения радиомодемов могут стать “подвижные ЭВМ”. Сюда следует отнести и ЭВМ бизнесменов, клиентов сотовых телефонных сетей, и все случаи, когда ЭВМ по характеру своего применения подвижна, например, медицинская диагностика на выезде, оперативная диагностика сложного электронного оборудования, когда необходима связь с базовым отделением фирмы, геологические или геофизические исследования и т.д.

Радиомодемы позволяют сформировать сеть быстрее (если не считать времени на аттестацию оборудования, получение разрешения на выбранную частоту и лицензии на использование данного направления канала). В этом случае могут стать доступными точки, лишенные телефонной связи (что весьма привлекательно для условий России). Подключение объектов к центральному узлу осуществляется по звездообразной схеме. Заметное влияние на конфигурацию сети оказывает ожидаемое распределение потоков информации. Если все объекты, подключенные к узлу, примерно эквивалентны, а ожидаемые информационные потоки не велики, можно в центральном узле обойтись простым маршрутизатором, имеющим достаточное число последовательных интерфейсов.

Применение радио-бриджей особенно выигрышно для организаций, имеющих здания, отстоящие друг от друга на несколько километров. Возможно использование этих средств связи и для подключения к сервис-провайдеру, когда нужны информационные потоки до 2 Мбит/с (например, для проведения видео конференций). Если расстояния не велики (<5км), можно воспользоваться всенаправленной антенной (см. рис. 9).

Рис. 9 Схема подключения объектов через радио-бриджи с помощью всенаправленной антенны

Все соединяемые объекты (А, Б, В, и Г) должны быть оснащены радио-бриджами. Такая схема подключения эквивалентна с одной стороны кабельному сегменту Ethernet, так как в любой момент времени возможен обмен лишь между двумя объектами; с другой стороны радио-бриджи А, Б, В и Г логически образуют много портовый бридж (или переключатель), что исключает загрузку локальных сетей объектов “чужими” пакетами. Модификации таких схем связи позволяют строить телекоммуникационные системы по схеме сотовых телефонных сетей.

При построении каналов на основе радиорелейных систем или радио-бриджей следует учитывать возможность их взаимного влияния (см. рис. 3.3.6). Проектируя такие каналы в городе и используя направленные параболические антенны, нужно учитывать возможные помехи от зданий и профиля местности.

Предельные расстояния для радио каналов приводятся поставщиками в предположении, что в пределах первой зоны Френеля каких-либо физических помех нет. Абсолютное ограничение дальности связи радиорелейных каналов накладывает кривизна земли, смотри рис. 10. Для частот выше 100 МГц волны распространяются прямолинейно (рис. 10.А) и, следовательно, могут фокусироваться. Для высоких частот (ВЧ) и УВЧ земля поглощает волны, но для ВЧ характерно отражение от ионосферы (рис. 10 Б), что сильно расширяет зону вещания (иногда осуществляется несколько последовательных отражений), но этот эффект неустойчив и сильно зависит от состояния ионосферы.

Рис. 10.

При построении длинных радиорелейных каналов приходится ставить ретрансляторы. Если антенны размещены на башнях высотой 100 м расстояния между ретрансляторами может составлять 80-100 км.

4-го октября 1957 года в СССР был запущен первый искусственный спутник земли, в 1961 году в космос полетел Ю. А. Гагарин, а вскоре на орбиту был выведен первый телекоммуникационный спутник “Молния”, так началась космическая эра коммуникаций. Первый в РФ спутниковый канал для Интернет (Москва-Гамбург) использовал геостационарный спутник “Радуга” (1993).

Самостоятельная работа. У детей карточки с заданиями, которые они должны выполнить, прослушав материал экспертов.

Задания

Вариант 1

1. Вы работаете в шахте, под землёй, на расстоянии 3 км. Каким каналом связи вы воспользуетесь чтобы связаться с поверхностью?

2. Вам нужно организовать локальную сеть в 3-х этажном здании школы (подведены все коммуникации). Каким каналом связи вы воспользуетесь?

3. Вы находитесь в обсерватории на горе высотой 2700 м . Каким образом можно организовать передачу данных в центр, который располагается у основания этой горы?

4. Вы находитесь на территории крупного секретного завода, цеха которого располагаются в радиусе 3 км. Каким образом можно организовать сеть, соединяющую все цеха и административное здание без утечки информации. Каким каналом связи вы воспользуетесь?

5. Вы хотите организовать свою радиовещательную компанию. Какой канал связи вы будете использовать для подключения абонентов к этой сети ?

Варианты ответов:

А) оптоволоконные линии

Б) телефонные линии

В) радиоканал

Г) спутниковая связь

Д) беcпроводная связь Wi–Fi

Ж) витая пара

З) коаксиальный кабель

Вариант 2

1. Вы работаете на насосной станции разреза «Коркинский», на глубине 450 м. Каким каналом связи вы воспользуетесь, чтобы связаться с управлением шахты?

2. Вам предстоит организовать сеть из 10 компьютеров в здании являющимся исторической ценностью. Каким каналом связи вы воспользуетесь?

3. Вы находитесь на территории крупного завода, цеха которого располагаются в радиусе 5 км. Каким образом можно организовать сеть, соединяющую все цеха и административное здание. Каким каналом связи вы воспользуетесь?

4. Вы европейский бизнесмен, уезжаете в отпуск в Австралию, хотите быть в курсе дел вашей компании. Каким каналом связи вы воспользуетесь?

5. Вы хотите организовать свою компанию кабельного телевидения. Какой канал связи вы будете использовать для подключения абонентов к сети кабельного телевидения?

Варианты ответов:

А) оптоволоконные линии

Б) телефонные линии

В) радиоканал

Г) спутниковая связь

Д) беcпроводная связь Wi–Fi

Ж) витая пара

З) коаксиальный кабель

 

V. Итоги урока.

Наш урок подошел к концу. Что нового вы сегодня узнали на уроке и чему научились?

VI. Рефлексия.

Я предлагаю оценить себя самостоятельно (говорю правильные ответы).Оценки за урок

VII. Постановка домашнего задания.

Параграф 3.1 Задание 3.1.

Литература:

1. Дональд Дж. Стерлинг, Волоконная оптика. Техническое руководство. Изд. “ЛОРИ, Москва, 1998 а также Дж. Гауэр, Оптические системы связи. Москва, “Радио и связь”, 1989)