Технологии передачи информации

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Технологии передачи информации

Содержание дисциплины:

Тема 1. Основные понятияинформациии систем передачи информации

1. Введение

Понятие телекоммуникации

Элементы теории информации

1.3.1 Определения информации.

1.3.2 Количество информации

1.3.3 Энтропия

1.4. Сообщения и сигналы

1.5. Основные направления развития телекоммуникационных технологий

Тема 2. Информационные сети

2.1. Характеристики и классификация информационных сетей

2.2. Конфигурация ЛВС.

2.3. Базовые сетевые топологии

2.4. Сетевые технологии локальных сетей

2.5. Способы построения информационных сетей

Тема 3. Архитектуры информационных сетей

3.1. Многоуровневая архитектура информационных сетей

3.2. Эталонная модель (OSI)

Тема 4. Линии связи и каналы передачи данных

4.1. Проводные линии связи

4.2. Оптические линии связи

4.3. Беспроводные каналы связи

4.4. Спутниковые каналы передачи данных

Тема 5. Технологии передачи данных на физическом уровне

5.1 Основные функции физического уровня

5.2. Способы преобразования дискретных сигналов (модуляция и кодирования):

5.2.1. Аналоговая модуляция дискретных сигналов (АМ, ЧМ, ФМ)

5.2.2. Цифровое кодирование дискретных сигналов (импульсное и потенциальное)

5.3. Импульсно-кодовая модуляция аналоговых сигналов

5.4. Способы мультиплексирования:

5.4.1. Способ частотного мультиплексирования FDM

5.4.2. Мультиплексирование с разделением по времени TDM

5.4.3. По длине волны WDM (в оптоволоконных каналах связи)

Тема 6. Технологии передачи данных на канальном уровне.

6.1. Технологии передачи данных на канальном уровне в ЛВС и выделенных линиях (Ethernet, Token Ring, FDDI; SLIP, HDLC, PPP)

6.2. Технологии передачи данных на канальном уровне в глобальных сетях или транспортные технологии уровня магистрали (X.25, Frame Relay, ATM, MPLS, Ethernet; ISDN, PDH, SDH/SONET, WDM/DWDM)

Тема 7. Технологии передачи информации на сетевом уровне в составных сетях (IP-сетях)

7.1. Объединение сетей на основе сетевого уровня

7.2. Адресация в IP сетях

7.3. Протокол IP

7.4. Маршрутизация в сетях передачи данных.

7.5. Управление потоками данных.

Учебная программа курса объемом 108 академических часов состоит из одного содержательного (учебного) модуля объемом 3 кредитов (объем кредита ECTS составляет 36 академических часов) и состоит из аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов.

Лекция 1

Телекоммуникации. Понятие информации. Системы передачи информации. Измерение количества информации

Понятие телекоммуникации

Прежде чем рассматривать технологии передачи информации, рассмотрим сети (системы), в которых передаются различные виды информация. Информация (звук, изображение, данные, текст) передается в телекоммуникационных и компьютерных сетях.

Телекоммуникации (греч. tele - вдаль, далеко и лат. communication - общение) - это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных, текста) на расстояние по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим, проводным и беспроводным каналам связи).

Телекоммуникационная система – совокупность технических объектов, организационных мер и субъектов, реализующие процессы соединения, передачи, доступа к информации.

Телекоммуникационные системы вместе со средой для передачи данных образуют телекоммуникационные сети.

Телекоммуникационные сети целесообразно разделять по типу коммуникаций (сети телефонной связи, сети передачи данных т. д.) и рассматривать при необходимости в различных аспектах (технико-экономическом, технологическом, техническом и др.).

Примеры телекоммуникационных сетей:

– почтовая связь;

– телефонная связь общего пользования (ТФОП);

– мобильные телефонные сети;

– телеграфная связь;

– интернет – глобальная сеть взаимодействия компьютерных сетей;

– сеть проводного радиовещания;

– сеть кабельного радиовещания;

– сеть телевизионного и радиовещания;

и другие информационные сети.

Для реализации связи на расстоянии телекоммуникационные системы используют:

– системы коммутации;

– системы передачи данных;

– системы доступа и управления каналами передачи;

– системы преобразования информации.

Система передачи данных — это совокупность каналов связи, центров коммутации, процессоров телеобработки, мультиплексоров передачи данных и программных средств установления и осуществления связи.

Под системой передачи данных ( СПД) понимается физическая среда (ФС), а именно: среда, по которой распространяется сигнал (например, кабель, оптоволокно (световод), радиоэфир и т.д.).

Настоящий курс лекций посвящен изучению технологии передачи информации на физическом, канальном и сетевом уровнях.

Важнейшим аспектом курса является понятие информации. В настоящее время не существует единого определения информации как научного термина.

Вот некоторые определения информации:

1. Информация (от лат. informatio — «разъяснение, изложение, осведомлённость») — это сведения (сообщения, данные), независимо от формы их представления.

2. Информация - сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления.

Информация уменьшает степень неопределенности, неполноту знаний о лицах, предметах, событиях и т.д.

В теории информации мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации называется энтропия.

В широком смысле, в каком слово часто употребляется в быту, энтропия означает меру неупорядоченности системы; чем меньше элементы системы подчинены какому-либо порядку, тем выше энтропия.

Чем больше информации, тем больше упорядоченности системы, и наоборот, чем меньше информации, тем выше хаос системы, тем выше ее энтропия.

Связь: информация – сообщение - сигнал

Сообщение- это информация, выраженная в определенной форме и предназначенная для передачи от источника к пользователю ( тексты, фото, речь, музыка, телевизионное изображение и др.). Информация является частью сообщения, представляющая новизну, т.е. то, что ранее не было известно.

Сигнал - это физический процесс, распространяющийся в пространстве и времени, параметры которого способны отображать (содержать) сообщение.

Для передачи информации используют сигнал, который является физической величиной и с его параметрами так или иначе связана информация.

Таким образом, сигнал – это изменяющаяся определенным образом физическая величина. В телекоммуникационных системах и сетях используются электрические, оптические, электромагнитные и другие виды сигналов.

Телефонные сети

Первый этап развития телефонных сетей - телефонные сети общего пользования (ТфОП или PSTN). ТфОП – это совокупность АТС, которые объединены аналоговыми или цифровыми линиями связи (магистралями) или соединительными линиями, и пользовательского (оконечного) оборудования, подключенного к АТС по абонентским линиям. ТфОП используют технологию коммутации каналов. Достоинством сетей коммутации каналов является возможность передачи аудиоинформации и видеоинформации без задержек. недостатком - низкий коэффициент использования каналов, высокая стоимость передачи данных, повышенное время ожидания других пользователей.

Второй этап - телефонные сети ISDN. Современное поколение цифровой телефонной сети - ISDN. ISDN (Integrated Services Digital Network) - Цифровая сеть с интегрированными услугами, в которой по телефонным каналам передаются только цифровые сигналы, в том числе и по абонентским линиям.

В качестве линии ISDN BRI телефонная компания чаще использует медный кабель телефонной сети общего пользования (ТСОП), за счет чего снижается окончательная стоимость ISDN-линии.

Цифровые сети c интеграцией услуг ISDN можно использовать для решения широкого класса задач по передаче информации в различных областях, в частности: телефония; передача данных; объединение удаленных LAN; доступ к глобальным компьютерным сетям (Internet); передача трафика, чувствительного к задержкам (видео, звук); интеграция различных видов трафика.

Оконечным устройством сети ISDN могут быть: цифровой телефонный аппарат, отдельный компьютер с установленным ISDN-адаптером, файловый или специализированный сервер, мост или маршрутизатор LAN, терминальный адаптер с голосовыми интерфейсами (для подключения обычного аналогового телефона или факса), либо с последовательными интерфейсами (для передачи данных).

В Европе фактическим стандартом ISDN становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования.

В настоящее время к сетям ТфОП и ISDN подключены центры коммутации сотовой связи (сотовые сети разных операторов соединены между собой), что обеспечивает звонки с сотовых телефонов на стационарные телефоны (ТфОП или ISDN) и наоборот.

Для связи сети Интернет (IP - сети) с ТфОП используются специальные аналоговые VoIP-шлюзы, а с ISDN применяются цифровые шлюзы VoIP. Голосовой сигнал из канала VoIP может непосредственно поступать на аналоговый телефон, подключенный к обычной телефонной сети ТфОП или на цифровой телефонный аппарат, подключенный к цифровой сети с интеграцией услуг ISDN.

В качестве первичных сетей в фиксированной телефонии используется медный кабель и PDH/SDH для объединения АТС.

Сотовая связь

Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из 1) сети наземных базовых приемо-передающих станций, 2) малогабаритных мобильных станций (сотовых радио-телефонов) и 3) сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи). GSM (Global System for Mobile Communications)

Сотовая связь: 1G, 2G, 2, 5G, 3G, 4G, 5G. GSM (Global System for Mobile Communications)

Телевизионные сети

Телевизионные сети (эфирные, кабельные, и спутниковые, ) предназначены для передачи видео. Кабельное телевидение использует некоммутируемые каналы связи. Сначала видео было в аналоговом виде, затем, кабельное и спутниковое телевидение было переведено на цифровые сигналы. В настоящее время аналоговое телевещание прекращает свое существование, и все виды телевещания будут передавать сигналы в цифровом виде.

Цифровое телевещание основано на открытых стандартах и развивается под контролем консорциума DVB.

Наибольшее распространение получили системы:

· цифрового спутникового вещания - DVB-S (DVB-S2);

· цифрового кабельного вещания - DVB-C;

· цифрового эфирного вещания - DVB-T (DVB-T2);

· цифрового вещания для мобильных устройств - DVB-H;

· телевидение по IP – DVB (IPTV);

· Интернет- телевидение или потоковое т вещание (Internet-TV ).

Что касается DVB-H, DVB-IPTV и Internet-TV, то это результат интеграции (конвергенции) различных сетей, а также терминальных устройств.

Мобильное телевидение DVB-H - это технология мобильного вещания, позволяющая передавать цифровой видеосигнал через Интернет на мобильные устройства, такие как КПК, мобильный телефон или портативный телевизор.

Важно отметить, что IPTV (IP через DVB или IP по MPEG) — это не телевидение, которое вещает через Интернет. IPTV напоминает обычное кабельное телевидение, только к терминалу абонента оно приходит не по коаксиальному кабелю, а по тому же каналу, что и интернет (ADSL модем или Ethernet).

IPTV представляет собой трансляцию каналов (обычно получаемых со спутников), преимущественно в форматах MPEG2/MPEG4 по транспортной сети провайдера, с последующим просмотром на компьютере с помощью одного из видеоплейеров - VLC-player либо IPTV - Player или на телевизоре с помощью специального специализированного устройства Set Top Box.

Потоковая трансляция видео ( Internet-TV ). Модель вещания в Internet-TV существенно отличается от других концепций. Потоковым видео (Streaming Video) называют технологии сжатия и буферизации данных, которые позволяют передавать видео в реальном времени через Интернет.

Компьютерные сети

Первичные сети

В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов.

Каналы связи глобальных сетей организуются первичными сетями технологий FDM, PDH/SDH, DWDM (ДиДаблЮ ДиЭм).

Так как трафик IP сегодня является непременным атрибутом любой сети передачи данных и не поддерживать его просто невозможно, то для предоставления качественных услуг большинство крупных глобальных сетей, особенно сетей операторов связи, строится по четырехуровневой схеме.

Рис. 10. Четырехуровневая структура современной глобальной сети

Два нижних уровня не относятся к собственно пакетным сетям - это уровни первичной сети.

Первичные, или опорные, сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают вторичные ( компьютерные или телефонные ) сети.

На нижнем уровне работает наиболее скоростная на сегодняшний день технология Dense Wavelength Division Multiplexing (Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны) DWDM, образующая спектральные скорости 10 Гбит/с и выше. Wavelength Division Multiplexing ( WDM ) - технология оптического спектрального уплотнения, называемая обычно мультиплексированием с разделением по длине волны. К WDM (DWDM, CWDM) мультиплексору можно подключить практически любое оборудование: SONET/SDH, ATM, Ethernet.

На следующем уровне работает технология SDH ( синхронная цифровая иерархия ). Стандарты SDH / PDH разработаны для высокоскоростных оптических сетей связи – сначала PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, плезиохронная цифровая иерархия ), а затем и более совершенная SDH (Synchronous Digital Hierarchy, синхронная цифровая иерархия ), распространенная в Европе, и ее американский аналог SONET. SONET/SDH предполагает использование метода временного мультиплексирования и синхронизацию временных интервалов трафика между элементами сети и определяет уровни скоростей прохождения данных и физические параметры.

Третий уровень образован сетью АТМ, основным назначением которой является создание инфраструктуры постоянных виртуальных каналов, соединяющих интерфейсы маршрутизаторов IP, работающих на третьем, верхнем уровне глобальной сети.

Уровень IP образует составную сеть и обеспечивает услуги конечным пользователям, передающим по глобальной сети свой IP-трафик транзитом или взаимодействующим по IP с Интернетом.

В Интернете применяются и " чистые" сети IP, называемые так из-за того, что под уровнем IP нет другой сети с коммутацией пакетов, такой как АТМ.

Структура " чистой" сети IP представлена на рис. ниже.

Рис. 11. Структура " чистой" сети IP

В такой сети цифровые каналы по-прежнему образуются инфраструктурой двух нижних уровней, а этими каналами непосредственно пользуются интерфейсы маршрутизаторов IP, без какого-либо промежуточного слоя.

Развитие коммуникационных сетей показало необходимость интеграции звука, изображений и других типов данных для возможности их совместной передачи. Так как дискретные каналы связи надежней и экономичней аналоговых каналов связи, то за основу были приняты именно они. В этой связи число аналоговых сетей быстро сокращается и они заменяются дискретными.

Softswitch

Softswitch (программный коммутатор)— гибкий программный коммутатор, один из основных элементов уровня управления сети связи следующего поколения NGN

Рис. 15. Softswitch в составе Сети Связи Общего Пользования

Softswitch — это устройство управления сетью NGN, призванное отделить функции управления соединениями от функций коммутации, способное обслуживать большое число абонентов и взаимодействовать с серверами приложений, поддерживая открытые стандарты. SoftSwitch является носителем интеллектуальных возможностей IP-сети, он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей.

Также немаловажной функцией программного коммутатора является связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными сетями ТфОП, посредством сигнального(SG) и медиа-шлюзов (MG).

Технологии передачи информации

Содержание дисциплины:

Тема 1. Основные понятияинформациии систем передачи информации

1. Введение

Понятие телекоммуникации

Элементы теории информации

1.3.1 Определения информации.

1.3.2 Количество информации

1.3.3 Энтропия

1.4. Сообщения и сигналы

1.5. Основные направления развития телекоммуникационных технологий

Тема 2. Информационные сети

2.1. Характеристики и классификация информационных сетей

2.2. Конфигурация ЛВС.

2.3. Базовые сетевые топологии

2.4. Сетевые технологии локальных сетей

2.5. Способы построения информационных сетей

Тема 3. Архитектуры информационных сетей

3.1. Многоуровневая архитектура информационных сетей

3.2. Эталонная модель (OSI)

Тема 4. Линии связи и каналы передачи данных

4.1. Проводные линии связи

4.2. Оптические линии связи

4.3. Беспроводные каналы связи

4.4. Спутниковые каналы передачи данных

Тема 5. Технологии передачи данных на физическом уровне

5.1 Основные функции физического уровня

5.2. Способы преобразования дискретных сигналов (модуляция и кодирования):

5.2.1. Аналоговая модуляция дискретных сигналов (АМ, ЧМ, ФМ)

5.2.2. Цифровое кодирование дискретных сигналов (импульсное и потенциальное)

5.3. Импульсно-кодовая модуляция аналоговых сигналов

5.4. Способы мультиплексирования:

5.4.1. Способ частотного мультиплексирования FDM

5.4.2. Мультиплексирование с разделением по времени TDM

5.4.3. По длине волны WDM (в оптоволоконных каналах связи)

Тема 6. Технологии передачи данных на канальном уровне.

6.1. Технологии передачи данных на канальном уровне в ЛВС и выделенных линиях (Ethernet, Token Ring, FDDI; SLIP, HDLC, PPP)

Тема 7. Технологии передачи информации на сетевом уровне в составных сетях (IP-сетях)

7.1. Объединение сетей на основе сетевого уровня

7.2. Адресация в IP сетях

7.3. Протокол IP

7.4. Маршрутизация в сетях передачи данных.

7.5. Управление потоками данных.

Лекция 1

12 3 4 Следующая ⇒