Современные методы и средства передачи данных по телефонной сети и использование модема

     При звездообразной топологии все компьютеры сети подключаются к центральному компьютеру отдельной линией связи. Центральный компьютер управляет рабочими станциями, подключенными к нему через концентратор, который выполняет функции распределения и усиления сигналов. Надежность работы сети при такой топологии полностью зависит от центрального компьютера. Метод доступа реализуется с помощью технологии Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер передается от компьютера к компьютеру в порядке возрастания адреса. Как и в кольцевой топологии, каждый компьютер регенерирует маркер. Данный метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек.

В настоящее  время существуют еще более скоростные, но и более дорогие варианты организации вычислительных сетей в виде распределенного двойного кольца на базе оптико-волоконных каналов (вариант FDDI) и витой пары (вариант CDDI).

При подключении  локальной сети предприятия к  глобальной сети особое внимание обращается на обеспечение информационной безопасности. В частности, должен быть максимально ограничен доступ в сеть для внешних пользователей, а также ограничен выход во внешнюю сеть сотрудников предприятия. Для обеспечения сетевой безопасности устанавливают брандмауэры. Это специальные компьютеры или компьютерные программы, препятствующие входу в локальную сеть и несанкционированной передаче информации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ

     Одним из компонентов современных структурированных  кабельных систем является - витая пара. 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. 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 2 - 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 3 - 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ. 

     Помимо  локальных сетей существует еще  один не менее популярный вид технических  средств дистанционной передачи данных – модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) — это устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи. Модемы бывают самые разные, но в первую очередь их можно разделить на: аналоговые и цифровые.

     Аналоговые  – были наиболее распространенными модемами в конце прошлого века, распространены и сейчас, но уже не так. Первоначально аналоговый модем был предназначен для выполнения следующих функций:

     □ при передаче для преобразования широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы;

     □ при приеме для фильтрации принятого сигнала от помех и детектирования, то есть обратного преобразования узкополосного аналогового сигнала в цифровой код.

     Преобразование, выполняемое при передаче данных, обычно связано с их модуляцией.

     Модуляция — это изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала).

     Демодуляция — это обратное преобразование модулированного сигнала (возможно, искаженного помехами при прохождении в канале связи) в модулирующий сигнал.

     В современных модемах встречаются  чаще всего три вида модуляции:

     □частотная — FSK (Frequence Shift Keying);

     □фазовая — PSK (Phase Shift Keying);

     □квадратурная амплитудная — QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

     При частотной модуляции в соответствии с текущими значениями модулирующего  сигнала (передаваемых данных) изменяется частота физического сигнала (обычно синусоидального) при неизменной его  амплитуде. В простейшем случае значениям первого и нулевого битов данных соответствуют два значения частот, например 980 Гц и 1180 Гц, как было принято в одном из первых протоколов V.21 передачи данных. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, так как при передаче искажается обычно лишь амплитуда сигнала.

     При фазовой модуляции модулируемым параметром является фаза сигнала при  неизменных частоте и амплитуде; помехоустойчивость фазомодулированного  сигнала также высокая.

     При чистой амплитудной модуляции сигнала  его защищенность от помех крайне низкая, поэтому применяют более помехоустойчивую, но и более сложную квадратурную амплитудную модуляцию, при которой в такт передаваемым данным изменяются одновременно и фаза, и амплитуда сигнала.

     Многие  модемы, кроме обеспечения процедур передачи информации, выполняют и ряд других весьма полезных в системах телекоммуникаций функций, таких как:

     □ «оцифровка» голоса и обратная операция восстановления оцифрованного голоса (voice-модемы);

     □ прием и передача факсимильных сообщений (факс-модемы);

     □ автоматическое определение номера вызывающего абонента (АОН);

     □ функции автоответчика и электронного секретаря и т. д.

     Поэтому современный модем кроме устройств  модуляции и демодуляции (а иногда и вместо них) содержит специализированный микропроцессор, управляющий работой  модема, оперативную и постоянную память, элементы звуковой и световой сигнализации о режимах работы модема и характеристиках канала связи. Постоянная память используется для сохранения конфигурации модема при выключении питания и часто может перепрограммироваться.

     Современные модемы бывают двух классов.

     Class 1 предполагает выполнение основной работы по приему и передаче сообщений компьютером с программой поддержки факсимильной связи. Модемы этого класса часто называются программными (software) модемами. Программные модемы бывают на шине PCI, а поскольку они работают только под управлением Windows, их называют также Win-модемами. В программных модемах часть их функций реализована не в виде микросхем, а заменена программой, которая выполняется центральным процессором ПК. Такая замена существенно удешевляет модем, но обусловливает некоторую дополнительную нагрузку на сам компьютер. Правда, при наличии процессора Pentium II и ОЗУ 32 Мбайт эта нагрузка практически незаметна. По некоторым (непроверенным) сведениям Win-модемы хуже работают на плохих телефонных линиях: возможностей настройки у них меньше, чем у аппаратных модемов, и чаще происходит обрыв связи.

     Class 2 реализует все процедуры передачи и приема факсов средствами самого модема; естественно, модемы второго класса несколько дороже, но они более эффективны, особенно при работе в многозадачных операционных системах. Такие модемы часто называются аппаратными (hardware) модемами. Аппаратные модемы бывают на шине ISA и на шине PCI. PCI-модемы ввиду отсутствия логического СОМ-порта работают хорошо только под Windows, а для работы в DOS, Linux и т. д. требуют специальные драйверы. ISA-модемы, еще недавно доминировавшие на рынке, сдают свои позиции ввиду отсутствия шины ISA на последних моделях материнских плат. Достоинство hard-модемов в том, что они просты в настройке, не занимают внутренних ресурсов ПК и хорошо «держат» плохие телефонные линии.

     Существуют  еще два типа современных и дешевых модемов: AMR (Audio and Modem Riser Card) и CNR (Communication and Networking Riser Card) модемы, которые могут работать только с новейшими Intel-чипсетами и с тональными набирателями номера.

     Модемы  различаются также:

     конструкцией  — автономные и встраиваемые в  аппаратуру;

     интерфейсом с каналом связи — контактные и бесконтактные (аудио);

     назначением — для разных каналов связи  и систем, например для систем передачи только данных — модемы, для систем передачи данных и факсов — факс-модемы (правда, сегодня большинство фирм выпускают факс-модемы, а «чистые» модемы, без факсовых функций, практически уже не выпускаются);

     скоростью передачи — существует стандарт скоростей (шкала) передачи данных, соответствующий стандарту протоколов МККТТ для телефонных каналов связи. Он включает следующие скорости (в бит/с): 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12 000, 14 400, 16 800, 19 200, 28 800, 33 600, 56 000. Сейчас в продаже в основном модемы со скоростью 56000 бит/с.

     Ранее модемы выпускались каждый для определенной скорости работы; современные модемы более универсальны: некоторые из них (например, МТ1932, МТ2834 и т. д.) могут  работать как с коммутируемыми, так  и с некоммутируемыми каналами связи, поддерживают почти всю шкалу названных скоростей, имеют режимы модема и факс-модема. При плохих условиях работы модемы сами понижают свою скорость до достижения приемлемого уровня искажений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     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.