В. П. Дьяконов, А. Н. Черничин Новые информационные технологии Часть Основы и аппаратное обеспечение Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова Смоленск 2003
| Вид материала | Документы |
- Высшее образование новые педагогические и информационные технологии в системе образования, 4841.75kb.
- Перевод с норвежского М. П. Дьяконовой Под редакцией М. А. Дьяконова Предисловие проф., 5465.89kb.
- Литература: Калугина Т. А. Новые информационные технологии в сфере образования: методологические, 14.35kb.
- Юрия Михайловича Лахтина, прочитанной на 3-х Лахтинских чтениях 21 сентября 2003 года, 1244.48kb.
- Под общей редакцией проф. Малого В. П., проф. Кратенко И. С. Харьков 2008, 8344.22kb.
- Информационные технологии и управление в технических системах всех форм обучения Под, 793.84kb.
- Леонид Владимирович Дьяконов указатель, 8647.04kb.
- Международный общественный благотворительный, 2426.77kb.
- 2. технические основы информационных технологий в экономике, 988.43kb.
- Учебник под редакцией, 9200.03kb.
Глава 4. СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
4.1. Коммуникационные проводные сети
4.1.1. Понятие о сетях
Мы уже давно сталкиваемся с сетями. И не только с теми, которые ткут пауки и рыбаки. Собравшись за «круглым столом», мы можем свободно обмениваться информацией, разговаривая друг с другом. При этом мы образуем беспроводную акустическую информационную сеть. Нечто подобное нам хотелось бы иметь при использовании компьютеров и прочих новых информационных устройств.
Всем хорошо известны проводные сети, снабжающие нас электроэнергией, и телефонные сети, с помощью которых мы имеем возможность соединяться друг с другом по телефону. Недостаток таких сетей - низкие частоты переменного тока, который можно передавать по ним. Например, телефонные сети способны передавать сигналы с частотами не выше десятков килогерц, а сети электроэнергии передают переменный ток с частотами 50-60 Гц и довольно редко – с частотой до 400 Гц.
4.1.2. Параллельная и последовательная передача
информации
В компьютерных и вообще коммуникационных сетях обычно передается цифровая информация - данные. Они представляют собой числа или коды, передаваемые в определенные моменты времени электрическими сигналами - импульсами. При параллельном методе передачи информации каждое число преобразуется в многоразрядный двоичный код, который передается одновременно по нескольким проводам (один из проводов может быть общим или «нулевым»). Каждый провод (кроме нулевого) передает сигналы одного двоичного разряда. Например, если передаютcя три двоичных числа 1001, 1110 и 0011, то сигналы на проводах в моменты передачи этих сигналов t1, t3 и t3 будут следующие:
Время: t1 t2 t3
Линия 1 1 1 0
Линия 2 0 1 0
Линия 3 0 1 1
Линия 4 1 0 1
При последовательном методе передачи информации после каждого момента начала передачи отдельного разряда данных выделяются небольшие отрезки времени, в которых сигнал задается равным 0 или 1:
Время t1 t2 t3
Линия s1001 s1100 s0011
Различают синхронную и асинхронную последовательную передачу данных. При синхронной передаче данных моменты времени на передающем и приемном конце линии передачи строго фиксируются и распределены, как правило, равномерно. В сетях используются специальные устройства - синхронизаторы для обеспечения синхронной работы сетевых устройств.
При асинхронной передаче данных эти моменты могут (но не обязательно) быть распределены произвольно. Перед каждой кодовой посылкой посылается специальный синхронизирующий импульс – в нашем примере он условно обозначен s. Для выделения он обычно имеет какой-то признак, например отличную от сигнальных импульсов длительность.
Параллельная передача обеспечивает высокую скорость передачи данных, которая задается в битах в секунду (или байтах/c). Однако шина передачи при этом сложна, так как содержит большое число проводов – оно соответствует разрядности двоичных чисел (4 в нашем примере).
При последовательном способе передачи достаточно иметь только один сигнальный провод (надо помнить и об общем проводе). На практике высокая скорость передачи достигается в последовательном способе даже проще, чем в параллельном, за счет применения высокоскоростных одиночных линий на основе коаксиальных кабелей или световолокна (в световолокне луч света распространяется за счет многократных отражений от стенок).
4.1.3. Порты ввода/вывода PRN, COM и USB компьютеров
В компьютерах для подключения к ним различных устройств имеются так называемые порты ввода/вывода. Порт – это совокупность аппаратных и программных средств для такого подключения. В состав аппаратных средств портов в компьютерах входят разъемы, с помощью которых и соединительных кабелей периферийные устройства компьютера подключаются к нему. К портам могут подключаться клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, цифровые фотокамеры и другое внешнее оборудование.
Параллельные принтерные порты (их обозначают PRN) используются обычно для подключения принтеров, сканеров и иных устройств. А последовательные коммутационные порты обозначаются как COM и используются для подключения коммутационных устройств, например модемов, графических манипуляторов – мышей и т.д.
В современных компьютерах широкое распространение получили порты и шины USB (от слов Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина). По USB обычно пересылаются данные от компьютера к периферийным устройствам и наоборот. Связь нескольких компьютеров друг с другом через шину USB не предусмотрена.
Нетрудно создать простейшую сеть из двух компьютеров, просто соединив их параллельные или последовательные порты специальным кабелем. Имея соответствующее программное обеспечение, можно после этого осуществить обмен информацией между компьютерами.
4.1.4. Линии проводные и кабельные
Из практики мы знаем, что стоит подключить генератор электроэнергии (например, батарейку) к нагрузке (например, лампочке) парой проводов (линией), как можно наблюдать за передачей электрической энергии по линии (лампочка будет светиться). Однако такой простой опыт скрывает от нас многие детали динамики передачи энергии. Хотя главное ясно - линии передачи служат для направленной передачи чего-то (электроэнергии, сигналов, воды, газа и т.д.) от источника к получателю.
Из курса физики известно, что провода линии имеют индуктивность L и емкость между собой C. При этом эти параметры распределенные и образуют фильтр, ослабляющий высокие частоты. К тому же провода начинают излучать энергию в виде электромагнитного излучения. В результате передача переменного тока высокой частоты или сигналов в виде таких токов становится проблемой.
Одно из решений этой проблемы - применение так называемых коаксиальных кабелей. Они представляют собой тонкий провод, помещенный в экранирующую трубку, заполненную диэлектриком. Кабели характеризуются погонной индуктивностью L1 и емкостью C1 на единицу длины (чаще всего метр). При передаче сигнал задерживается на величину погонной задержки
. Кроме того, кабель имеет так называемое волновое сопротивление 
. Если со стороны источника сигнала и нагрузки кабель нагружен на это сопротивление, то имеет место режим согласования, при котором форма сигнала искажается мало. В противном случае в кабеле возникают так называемые отражения, и форма сигнала сильно искажается. Типичное волновое сопротивление кабелей составляет 50, 75 или 100 Ом.
Довольно часто применяют сети, провода которых образуют витую пару. Ее свойства напоминают свойства коаксиального кабеля, но витая пара куда проще по конструкции и дешевле. Компьютерные сети на витой паре могут передавать цифровые сигналы со скоростью до 100 Мбит/c и выше.
Кабельные сети и сети на витой паре широко применяются для связи между компьютерами, объединенными в небольшие сети, называемые локальными сетями. Например, это могут быть сети для объединения 15-30 компьютеров учебного класса в университете или даже сети крупного предприятия, имеющего сотни и тысячи компьютеров. Для этого компьютеры должны иметь так называемые сетевые карты и специальное программное (как говорят, сетевое) обеспечение.