CC BY
10УДК 620.9
Чопанова А.О.
преподаватель кафедры Медицинской физики и информатики Туркменский Государственный медицинский университет имени М.Каррыева
(г.Ашгабат, Туркменистан) Нурыев С.
канд. физ.-матем. наук, ст. преп. кафедры Медицинской физики и информатики, Туркменский Государственный медицинский университет имени М.Каррыева
(г.Ашгабат, Туркменистан) Гурбанова М.Ш. преподаватель кафедры Медицинской физики и информатики Туркменский Государственный медицинский университет имени М.Каррыева
(г.Ашгабат, Туркменистан) Сарыев Н.Г.
заведующий кафедры Инновационные технологии по защите информации Институт Телекоммуникаций и информатики Туркменистана (г.Ашгабат, Туркменистан) Гурбанова М.Х.
преподаватель кафедры Инновационные технологии по защите информации Институт Телекоммуникаций и информатики Туркменистана (г.Ашгабат, Туркменистан)
ОБЗОР ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ
Аннотация: Статья посвящена современной телекоммуникационной сети. В настоящее время люди должны иметь представления о телекоммуникационных сетях, а также как их использовать. В статье изложены: типы и виды телекоммуникационных сетей.
Ключевые слова: телекоммуникационная сеть, широковещательная сеть, коммутируемая сеть связи, OSI.
Введение: Телекоммуникационная сеть - эта электронная система каналов и коммутаторов, а также средства управления, управляющие их работой, позволяющие передавать данные и обмениваться ими между несколькими пользователями. Когда несколько пользователей телекоммуникационных средств желают общаться друг с другом, они должны быть организованы в некоторую форму сети. Теоретически каждому пользователю может быть предоставлена прямая связь «точка-точка» со всеми другими пользователями в так называемой полно связной топологии (аналогично соединениям, использовавшимся на заре телефонии), но на практике этот метод непрактично и дорого, особенно для большой и рассредоточенной сети. Кроме того, этот метод неэффективен, поскольку большинство каналов в любой момент времени будут простаивать.
Актуальность: Современные телекоммуникационные сети избегают этих проблем за счет создания связанной сети коммутаторов или узлов, так что каждый пользователь подключен к одному из узлов. Каждое звено в такой сети называется каналом связи. Для разных каналов связи можно использовать провод, оптоволоконный кабель и радиоволны.
Типы сетей:
Коммутируемая сеть связи
Коммутируемая сеть связи передает данные от источника к месту назначения через ряд сетевых узлов. Переключение можно выполнить одним из двух способов. В сети с коммутацией каналов через сеть устанавливается выделенный физический путь, который удерживается до тех пор, пока необходима связь. Примером сети этого типа является традиционная (аналоговая) телефонная система. С другой стороны, сеть с коммутацией пакетов маршрутизирует цифровые данные небольшими частями, называемыми пакетами, каждый из которых проходит через
сеть независимо. В процессе, называемом хранением и пересылкой, каждый пакет временно сохраняется на каждом промежуточном узле, а затем пересылается, когда следующий канал становится доступным. В схеме передачи, ориентированной на соединение, каждый пакет проходит по сети по одному и тому же маршруту, поэтому все пакеты обычно достигают пункта назначения в том порядке, в котором они были отправлены. И наоборот, каждый пакет может проходить по сети по разному пути в схеме без установления соединения или в дейтаграммной схеме. Поскольку дейтаграммы могут дойти до места назначения не в том порядке, в котором они были отправлены, они нумеруются, чтобы их можно было правильно собрать. Последний метод используется для передачи данных через Интернет.
Широковещательная сеть (Broadcast network)
Простые шинные сети, такие как Ethernet, обычно используются в домашних и небольших офисных конфигурациях. Наиболее распространенной кольцевой сетью является IBM Token Ring, в которой используется «токен», который передается по сети для контроля того, какое местоположение имеет права отправки. Сети типа «звезда» распространены в крупных коммерческих сетях, поскольку неисправность любого узла обычно не нарушает работу всей сети.
Широковещательная сеть позволяет избежать сложных процедур маршрутизации коммутируемой сети, гарантируя, что передачи каждого узла принимаются всеми другими узлами в сети. Следовательно, широковещательная сеть имеет только один канал связи. Например, проводная локальная сеть (LAN) может быть настроена как широковещательная сеть, в которой к каждому узлу подключается один пользователь, а узлы обычно располагаются в топологии шины, кольца или звезды, как показано на рисунке. Узлы, соединенные вместе в беспроводной локальной сети, могут осуществлять вещание по радио или оптическим каналам связи. В более широком масштабе многие системы спутниковой радиосвязи представляют собой сети вещания, поскольку каждая наземная станция в системе обычно может слышать все сообщения, передаваемые спутником.
Доступ к сети
Поскольку все узлы могут слышать каждую передачу в широковещательной сети, должна быть установлена процедура выделения канала связи узлу или узлам, у которых есть пакеты для передачи, и в то же время предотвращение деструктивных помех от коллизий (одновременных передач). Этот тип связи, называемый множественным доступом, может быть установлен либо путем планирования (метод, при котором узлы по очереди осуществляют передачу в упорядоченном порядке), либо путем произвольного доступа к каналу.
Доступ по расписанию
В методе планирования, известном как множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), временной интервал назначается по очереди каждому узлу, который использует его, если ему есть что передать. Если некоторые узлы намного загружены, чем другие, то TDMA может быть неэффективным, поскольку данные не передаются в течение временных интервалов, выделенных молчащим узлам. В этом случае может быть реализована система резервирования, в которой временных интервалов меньше, чем узлов, и узел резервирует слот только тогда, когда он необходим для передачи.
Разновидностью TDMA является процесс опроса, при котором центральный контроллер по очереди запрашивает каждый узел, требуется ли ему доступ к каналу, а узел передает пакет или сообщение только в ответ на свой опрос. «Умные» контроллеры могут динамически реагировать на узлы, которые внезапно становятся очень занятыми, чаще опрашивая их на наличие передач. Децентрализованная форма опроса называется передачей токенов. В этой системе специальный пакет «токена» передается от узла к узлу. Только узел с токеном имеет право на передачу; все остальные — слушатели.
Произвольный доступ
Схемы запланированного доступа имеют несколько недостатков, в том числе большие накладные расходы, необходимые для процессов резервирования, опроса и передачи маркеров, а также возможность длительных периодов простоя, когда
передачу осуществляют только несколько узлов. Это может привести к значительным задержкам в маршрутизации информации, особенно когда в разных частях сети в разное время возникает большой трафик, что характерно для многих практических сетей связи. Алгоритмы произвольного доступа были разработаны специально для того, чтобы предоставить узлам что-то для передачи более быстрого доступа к каналу. Хотя канал уязвим для конфликтов пакетов при произвольном доступе, были разработаны различные процедуры для уменьшения этой вероятности.
Множественный доступ с контролем несущей
Один метод произвольного доступа, который снижает вероятность коллизий, называется множественным доступом с контролем несущей (CSMA). В этом методе узел сначала прослушивает канал и задерживает передачу, когда обнаруживает, что канал занят. Из-за задержек в распространении канала и обработке узла возможно, что узел ошибочно определит, что занятой канал свободен, и вызовет коллизию при передаче. Однако в CSMA передающие узлы распознают, что произошел конфликт: соответствующие пункты назначения не подтвердят получение действительного пакета. Затем каждый узел ожидает случайное время перед повторной отправкой (надеюсь, предотвращая второй конфликт). Этот метод обычно используется в пакетных сетях с радиоканалами, таких как системы, используемые радиооператорами любителями.
Важно свести к минимуму время, в течение которого канал связи находится в состоянии коллизии, поскольку это фактически отключает канал. Если узел может одновременно передавать и получать (обычно это возможно по проводным и оптоволоконным каналам связи, но не по радиоканалам), то он может немедленно прекратить отправку при обнаружении начала коллизии, тем самым выводя канал из состояния коллизии, как только насколько это возможно. Этот процесс называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD), функцией популярного проводного Ethernet.
Множественный доступ с расширенным спектром
Поскольку коллизии настолько вредны для производительности сети, были разработаны методы, позволяющие осуществлять множественную передачу в широковещательной сети без обязательного взаимного уничтожения пакетов. Один из наиболее успешных называется множественным доступом с расширенным спектром (SSMA). В SSMA одновременная передача вызовет лишь незначительное увеличение вероятности битовых ошибок для каждого пользователя, если канал не слишком сильно загружен. Пакеты без ошибок могут быть получены с помощью соответствующего управляющего кода. К недостаткам SSMA относятся более широкая полоса пропускания сигнала, а также более высокая стоимость и сложность оборудования по сравнению с обычным CSMA.
Открытая система для сетевой связи (OSI)
Модель взаимодействия открытых систем (OSI) для сетевой связи. Модель OSI, созданная в 1983 году Международной организацией по стандартизации, делит сетевые протоколы (стандартизированные процедуры обмена информацией) на семь функциональных «уровней». Эта коммуникационная архитектура позволяет конечным пользователям, использующим разные операционные системы или работающим в разных сетях, общаться быстро и правильно.
Различные требования к связи требуют разных сетевых решений, и эти разные сетевые протоколы могут создать серьезные проблемы совместимости, когда сети взаимосвязаны друг с другом. Чтобы преодолеть некоторые из этих проблем межсоединения, в 1983 году Международная организация по стандартизации (ISO) и Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (CCITT) утвердили соединение открытых систем (OSI) в качестве международного стандарта для архитектуры связи. Модель OSI, как показано на рисунке, состоит из семи уровней, каждый из которых выбран для выполнения четко определенной функции на разном уровне абстракции. Три нижних уровня обеспечивают своевременную и правильную передачу данных, а четыре верхних гарантируют, что поступающие данные узнаваемы и полезны. Хотя все семь уровней обычно необходимы в каждом местоположении пользователя, на сетевом
узле обычно используются только три нижних, поскольку узлы заботятся только о своевременной и правильной передаче данных из точки в точку.
Распознавание и использование данных
Прикладной уровень сложно обобщить, поскольку его содержимое индивидуально для каждого пользователя. Например, распределенные базы данных, используемые в банковской и авиационной отраслях, требуют решения ряда проблем доступа и безопасности на этом уровне. Прозрачность сети (делающая физическое распределение ресурсов нерелевантным для пользователя) также обеспечивается на этом уровне. С другой стороны, уровень представления выполняет функции, которые запрашиваются достаточно часто, поэтому требуется общее решение. Эти функции часто помещаются в программную библиотеку, к которой имеют доступ несколько пользователей, запускающих разные приложения. Примерами являются преобразование текста, сжатие данных и шифрование данных.
Интерфейс пользователя с сетью осуществляется сеансовым уровнем, который обрабатывает процесс подключения к другому компьютеру, проверку подлинности пользователя и установление надежного процесса связи. Этот уровень также гарантирует, что файлы, которые могут быть изменены несколькими пользователями сети, сохраняются в порядке. Данные с уровня сеанса принимаются транспортным уровнем, который при необходимости разделяет поток данных на более мелкие блоки и гарантирует, что все они будут правильно доставлены в пункт назначения. Если необходима высокая пропускная способность, транспортный уровень может установить
несколько одновременных путей в сети и отправлять разные части данных по каждому пути. И наоборот, если требуется низкая стоимость, то уровень может мультиплексировать во времени данные нескольких пользователей по одному пути через сеть. На этом уровне также регулируется управление потоком, гарантируя, что данные из быстрого источника не переполнят медленный пункт назначения.
Обмен данными
Сетевой уровень разбивает данные на пакеты и определяет, как пакеты маршрутизируются внутри сети, какие узлы (если таковые имеются) будут проверять пакеты на наличие ошибок на маршруте и нужен ли контроль перегрузки в сильно загруженной сети. Канальный уровень преобразует необработанный канал связи в линию, которая практически не содержит ошибок передачи на сетевом уровне. Это делается путем разбиения данных на кадры данных, их последовательной передачи и обработки кадров подтверждения, отправленных обратно источнику пунктом назначения. Этот уровень также устанавливает границы кадров и реализует процедуры восстановления потерянных, поврежденных или дублированных кадров. Физический уровень — это сама среда передачи, а также различные электрические и механические характеристики.
Информационная и телекоммуникационная сеть представляет собой набор ресурсов, перед которыми возникает одна важная проблема - информационный контент. Развитие мировой инфраструктуры делает ее все более актуальной, поскольку многие подсети и наборы данных делают процесс обслуживания каждого пользователя очень сложным. Использование информационных и телекоммуникационных сетей требует высокого качества предоставляемой им информации, а также высококачественного комплексного обслуживания клиентов, качественного оборудования. Важный момент касается также поисковых систем, которые часто не соответствуют возможностям, объявленным в рекламе.
Практика показывает, что даже обученные пользователи не могут полностью оценить параметры представленных систем. Довольно часто те системы, которые стали известны благодаря рекламе, по сути, не настолько эффективны, поскольку в этих случаях основная часть усилий производителей направлена именно на продвижение рекламы, а проблемы качества поставляемого программного обеспечения идут на задний план.
Использование информационных и телекоммуникационных сетей предполагает существование нескольких разных типов, которые стали предшественниками одного Интернета. То есть, он принимает определенный
эволюционный процесс, результатом которого стало появление всемирно известного Интернета.
Интернет - это современная информационная и телекоммуникационная сеть. Определение его как глобального обусловлено тем, что оно охватывает все уголки земного шара, пользователей насчитывается более 30 миллионов человек, и каждый год эта цифра увеличивается. Здесь на данный момент представлены все услуги, характерные для информационных и телекоммуникационных сетей общего пользования.
Заключение: Интернет будущего охватит каждый уголок планеты. Не использовать интернет соединение станет невозможным, так как интернет технологии заполнят каждую сферу жизнедеятельности человека. Уже сейчас создано множество устройств, поддерживающих соединение с глобальной сетью. Если сегодня интернет широко используется в сфере общения, передачи информации, то завтра станет необходимостью, возможностью управлять многими процессами, включая и бытовые. Это даст возможность открыть большое количество удаленных рабочих мест.
Скорости соединения вырастут в сотни раз, что приведет к мощному скачку развития онлайн сервисов. Уже не придется приобретать компьютерное оборудование с мощными возможностями и устанавливать определенный пакет программ. Достаточно иметь устройство, с помощью которого возможно соединиться с сетью, все будет доступно в сети. Создание сайтов перейдет на новый уровень развития. Каждый предприниматель будет предлагать свои услуги через сеть, что приведет к открытию новых интернет магазинов, конкуренция которых даст возможность пользоваться более качественными услугами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Молчанова Е.Н. Современные телекоммуникационные технологии. Режим доступа: https://supermfru/view_helpstud.php?id=3867
2. Определение и понятие телекоммуникационных технологий. Режим доступа: http: //www.sviaz-expo .ru/ru/ui/17142/
3. Терещенко Л.К. Правовые проблемы использования Интернета в России // Журнал российского права. 2017. No 7/8.
4. Телекоммуникационные технологии: технические средства, функции, использование и развитие. Режим доступа: https://www.syl.ru/article/330741/
Chopanova A.O.
Lecturer at the Department of Medical Physics and Informatics Turkmen State Medical University named after M. Karryev (Ashgabat, Turkmenistan) Nuryev S.
Ph.D. Phys.-Math. Sciences, Art. Rev. Department of Medical Physics and Informatics, Turkmen State Medical University named after M. Karryev (Ashgabat, Turkmenistan)
Gurbanova M.Sh. Lecturer at the Department of Medical Physics and Informatics Turkmen State Medical University named after M. Karryev (Ashgabat, Turkmenistan) Saryev N.G.
Head of the Department of Innovative Technologies for Information Security Institute of Telecommunications and Informatics of Turkmenistan
(Ashgabat, Turkmenistan) Gurbanova M.H.
Lecturer at the Department of Innovative Technologies for Information Security Institute of Telecommunications and Informatics of Turkmenistan
(Ashgabat, Turkmenistan)
TELECOMMUNICATION NETWORK OVERVIEW
Abstract: The article is devoted to the modern telecommunications network. Nowadays, people need to have an understanding of telecommunication networks as well as how to use them. The article outlines: types and types of telecommunication networks.
Key words: telecommunications network, broadcast network, switched communication network, OSI.
