5 TEMA

 

 

Telekomunikacijos ir telekomunikacijos technologijų samprata

 

Telekomikacija yra viena iš trijų sąlygų, kuri būtina kuriant žinių visuomenę.

 

 

Telekomunikacija – tai bet kurio pavidalo informacijos perdavimas techninėmis ryšio priemonėmis tarp įrenginių, esančių skirtingose vietose.

Telekomunikacijos technologijos –tai programinių ir techninių priemonių bei metodų sistema informacijai perduoti įvairiais atstumais.

Telekomunikacijos tikslas – trumpinti laiką ir gerinti tarpusavio veiklos koordinavimą, bendraujant nutolusiems ūkiniams subjektams.

Šiuo metu telekomunikacija ir duomenų perdavimo tinklai yra vienas iš sėkmingos ir efektyvios ūkinės veiklos pagrindų. Vis labiau pastebimas kompiuterizuotų duomenų ir kitokios informacijos (vaizdo, garso) perdavimo technologijų susiliejimas.

Istoriniu požiūriu galime išskirti:

§         Tradicinę telekomunikaciją (garso ir vaizdo perdavimą);

§         Kompiuterizuotų duomenų perdavimą;

§         Šiuolaikinius telekomunikacinius tinklus įvairialypiai informacijai perduoti.

Tradicinė telekomunikacija :

Ř      1837 –telegrafas;

Ř      1876 –telefonas;

Ř      1890 –faksimilinis ryšys;

Ř      1896 –radijas;

Ř      1936 –televizija;

Ř      1947 –ryšio sistemose pradėti taikyti kompiuteriai;

Ř      1962 –palydovinio ryšio priemonės;

Ř      1983 –mobilios ryšio priemonės.

 

Abonentų (tinklo naudotojų) sujungimo (komutavimo) metodai. Taikomi du pagrindiniai komutavimo metodai:

§  linijos (kanalo) komutavimo metodas (angl. circuits witching), kuriuo sujungiama laikina ryšio linija (kanalas) tarp šaltinio ir gavėjo, pasitelkus bendro naudojimo ryšių linijas ir komutavimo techniką. Šis metodas geriausiai tinka ir naudojamas balsui ir vaizdui perduoti analoginiais signalais (pvz., telefoniniam ryšiui);

§               paketų komutacijos metodas (angl. packetsvitching), kuriuo perduodami duomenys suskirstomi atskirais paketais. Kiekvienas paketas turi paskirties adresą ir kitą tarnybinę informaciją kartu su savo pagrindiniais duomenimis. Paketai tinklu gali judėti skirtingomis trajektorijomis, tačiau pasiekę tikslą jie vėl sujungiami įpradinės formos pranešimą. Šis metodas labiau tinka skaitmeninio pavidalo duomenims perduoti (pvz., kompiuteriniai duomenys). Tačiau dabar vis dažniau ir balsas ir vaizdas perduodami ir skaitmeniniais signalais paketiniuose tinkluose (pvz., IP telefonija, internetinė TV).

 

Duomenų perdavimo būdai ir priemonės

 

§         Duomenų perdavimo būdai;

§         Duomenų perdavimo kryptys;

§         Duomenų ryšių linijos;

§         Ryšių linijų tipai;

§         Duomenų perdavimo įrenginiai.

 

Duomenų perdavimo būdai . Duomenų perdavimo sistemą sudaro programinė ir techninė įranga, skirta kompiuterių vartotojams. Tokia sistema kartu su vartotojų darbo vietomis (WorkStations) yra vadinama kompiuterių tinklu. Kompiuterio techninė įranga duomenis įryšių liniją perduoda nuosekliais bitų srautais. Šie duomenų bitai linijoje gali būti vaizduojami diskrečiaisiais (skaitmeniniais) arba tolydžiaisiais (analoginiais) signalais. Diskretieji signalaitai impulsų seka, kurios skirtingi signalo lygiai atitinka bitų reikšmes. Tokiais signalais dažniausiai perduodama informacija iš kompiuterio pagrindinio įrenginio į jo įvairius išorinius įrenginius (terminalus, spausdintuvus, braižytuvus ir pan.) ir atgal. Tolydieji signalai yra sinusoidės pavidalo. Čia skirtingas bito reikšmes gali atitikti skirtingas signalo pasikartojimo periodas, amplitudė arba fazė. Tolydžiaisiais signalais išreikšta informacija dažniausiai perduodama telefoninėmis linijomis. Perduodant duomenis, diskretieji signalai gali būti verčiami tolydžiaisiais. Toks procesas vadinamas moduliavimu, o jam atvirkščias – demoduliavimu, atitinkami įrenginiai – moduliatoriais ir demoduliatoriais. Dažniausiai abeji įrenginiai sujungiami įvieną, vadinamąj į modemą. Daugumai kompiuterio įrenginių (terminalams, spausdintuvams ir pan.) pagrindinis informacijos vienetas yra simbolis. Todėl siunčiami bitai pakuojami nuosekliomis grupėmis, o gavėjas šiame bitų sraute turi sugebėti atpažinti ir išskirti perduotus simbolius.

Ryšių linijose naudojami du duomenų perdavimo būdai:

§         asinchroninis (asynchronous)

§         sinchroninis (synchronous)

Abiem būdais duomenys gali būti perduodami pagal dvi schemas:

§         lyginę (add parity bit),

§         nelyginę (odd parity bit).

Asinchroninis perdavimo būdas. Asinchroninis perdavimas dar vadinamas start-stopiniu. Nes prieš kiekvieną perduodamą simbolį yra siunčiamas pradžios  “start” bitas 0, po jo – kontrolės bitas ir pabaigos “stop” bitas -1. Kontrolės bitas įgauna reikšmę 1 ar 0, priklausomai nuo perdavimo schemos (lyginė ar nelyginė). Pvz,. esant lyginei  schemai vienetinių simbolių skaičius perduodamame simbolyje turi būti lyginis. Tada lyginumo bitas lygus 0, jei ne, tai jis lygus 1. Nelyginėje schemoje -priešingai. Pavyzdžiui, simbolių “G” ir “J” perdavimas asinchroniniu būdu lygine schema atrodytų taip:

 

0

01000111

0

1

1

01001010

1

1

start

simbolis “G”

kontrolė

stop

start

simbolis “J”

kontrolė

stop

 

Sinchroninis perdavimo būdas. Sinchroninis perdavimas leidžia persiųsti duomenis žymiai greičiau, nes čia jie siunčiami blokais. Prieš kiekvieną bloką formuojama sinchronizuojančių signalų seka, kuri praneša gavėjui, kad po jos prasidės duomenų simboliai. Blokas užbaigiamas kontrolės bitais, kurių paskirtis yra tokia pat, kaip ir asinchroninio duomenų formato, bei bloko pabaigos požymio sinchrosignalais. Taip keičiasi informacija kompiuteris ir išorinis įrenginys, turintis atmintį duomenims kaupti, arba du kompiuteriai. Sinchroninio perdavimo aparatūra yra gerokai sudėtingesnė ir brangesnė.

Asinchroninis perdavimo ir priėmimo būdas nebrangus, jo įranga nesudėtinga, tačiau gana lėtas. Naudojamas duomenims perduoti tarp kompiuterio ir modemo.

 

sinchro

01000111

01000101

01110110

. . .

011…

sinchro

start

simboliai

kontrolė

stop

Blokas

 

Duomenų perdavimo kryptys. Duomenų perdavimo technologija numato taip pat ir duomenų srautų judėjimo būdus.

Simplekso (simplex) būdu duomenys ryšio linijoje visuomet perduodami tik viena kryptimi, t. y. vienas abonentas tik siunčia informaciją, antrasis – tik priima. Taip technologinių procesų valdymo sistemose perduodami duomenys iš įvairių davikliųį kompiuterį.

Pusiau duplekso (half-duplex) būdu informacija perduodama ta pačia linija skirtingomis kryptimis skirtingais laiko momentais. Taip perduodami duomenys iš kompiuterio į prie jo prijungtus terminalus ir atgal (operatoriui paspaudus klavišą, jo kodas pradžioje keliauja į kompiuterį, po to kompiuteris grąžina signalą, kuris ekrane pavaizduoja paspausto klavišo simbolį).

Pilno duplekso (full-duplex)arba tiesiog duplekso būdu ta pačia ryšio linija duomenys vienu metu gali būti perduodami abiem kryptimis. Šiuo būdu keičiasi informacija atskiros kompiuterio sistemos.

 

Ryšių linijų tipai. Duomenys iš vienos vietos į kitą gali būti siunčiami tik tam tikra terpe – telefono linijomis, kabeliais, atmosfera, t. y. ryšio linijomis arba ryšio kanalais. Priimti ir perduoti duomenis neįmanoma be šių ryšio linijų bei specialios techninės ir programinės įrangos. Visa tai sudaro duomenų perdavimo tinklus (Data communacationsnetworks). Ryšių linijos (Data transmissionChannels), kuriomis perduodami ir priimami duomenys, skirstomi taip:

§         Kabelinės ryšio sistemos:

ü      variniai kabeliai

o       koaksaliniai kabeliai (coaxialcables),

o       vytos poros kabeliai (twisted pair cables)

ü      optiniai kabeliai – šviesolaidžiai (fiberopticalcables)

§         Bevielės ryšio sistemos (wireless):

ü      radijo bangos (radiowaves)

ü      infraraudonieji spinduliai (infrared)

ü      mikrobanginės (SAD) sistemos (microwavesystems)

ü      palydovinės (SAD) sistemos (satellitesystems).

 

Signalai duomenims perduoti. Perduodami ir priimami duomenys gali judėti ryšių linijomis tik tam tikrų signalų pavidalu, t.y. būdami tam tikros materijos formos:

§         elektriniai impulsai arba krūviai (electricpulses),

§         šviesos impulsai (pulsesof light),

§         infraraudonosios bangos (infraredwaves),

§         elektromagnetinės bangos (electromagneticwaves),

§         spektro sklaidos bangos (spreadspectrumwaves),

 

Ryšių linijų charakteristikos. Perduodant ir priimant duomenis ryšio linijomis labai svarbu kaip greitai ir kokiais kiekiais duomenys juda, kokia tikimybė, kad gausime duomenis nepakitusius, ar užtikrintas jų saugumas. Visa tai nusako ryšių linijų charakteristikos:

§         greitis -pralaidumas (speed),

§         apimtis (amount),

§         patikimumas (reliability),

§         saugumas (security),

§         trikdžių lygis (noisy).

Kabeliai. Informacijos perdavimui naudotini kabeliai:

§         Variniai (koaksaliniai, vytos poros kabeliai),

§         Optiniai kabeliai – šviesolaidžiai.

Variniai kabeliai pasižymi gera triukšmų izoliacija bei dideliu kanalo pločiu, todėl informacijos perdavimo greitis tokiais ryšio kanalais siekia milijonus bps. Iš pradžių kompiuterių tinkluose buvo naudojami vienagysliai, ekranuoti koaksaliniai kabeliai, panašūs į televizorių antenų kabelius. Dabartiniuose tinkluose naudojami daugiagysliai, taip vadinami suktos (vytos) poros kabeliai. Populiariausias yra 8 gyslų kabelis UTP-5, kurio pralaidumas siekia 100 Mbps, o UTP-5e arba UTP-6 kabeliu galimas ir gigabitinis pralaidumas.

Šviesolaidiniai kabeliai. Paskutiniaisiais metais kompiuterių pramonėje informacijai perduoti vis dažniau naudojami šviesolaidžiai – šviesai laidžios plastmasės arba kvarcinio stiklo gijos, padengtos apsauginiu sluoksniu. Čia duomenų bitai vaizduojami lazerio spinduliuojamais šviesos impulsais, sklindančiais stiklinėmis ar plastikinėmis šviesolaidžio gijomis. Šiuolaikinė technologija leidžia gaminti labai plonas mikronų eilės (plauko storio) gijas, kuriose duomenų perdavimo greitis viršija 1 Gbps ir priklauso tik nuo naudojamos aparatūros. Itin svarbi šviesolaidžių savybė yra ta, kad jie nejautrūs elektromagnetiniams trikdžiams, todėl perdavimo klaidų atsiradimo galimybė yra nepalyginamai mažesnė negu mikrobangų ar palydovinio ryšio sistemose. Optiniai duomenų perdavimo kanalai yra geriau apsaugoti nuo galimų informacijos vagysčių – nepažeidus kabelio, praktiškai neįmanoma perskaityti juo siunčiamo turinio.

Šviesolaidžiai vis plačiau naudojami ne tik pastatų viduje, bet ir tarp jų bei ryšio linijose, jungiančiose miestus, valstybes ir kontinentus. Iš pradžių kompiuterių tinkluose buvo naudojami vienagysliai, ekranuoti koaksaliniai kabeliai, panašūs į televizorių antenų kabelius.

       

Radijo bangų sistemos (IEEE 802.11). Svarbiausia radijo bangų panaudojimo sąlygų -tiesioginis antenų matomumas, nes radijo bangos yra mažo ilgio bei galingumo (1-10 W) ir sklinda tiesiogiai (horizontaliai) nuo antenos iki antenos, o neatsispindi nuo atmosferos. Radijo bangų sistemos duomenims perduoti naudoja atmosfera sklindančias aukšto dažnio (2,4 bei 5 GHz arba 10 –30 GHz) elektromagnetines bangas. Mikrobanginiai signalai perduodami “tiesioginiu matomumu” nuo vienos antenos kitai. Kiekvienas bokštas turi dvi antenas: priėmimo ir perdavimo. Antenų matmenys priklauso nuo atstumo, kurį turi nukeliauti signalas. Paprastai jų diametras svyruoja nuo 0,6 iki 1,2 m.

2,4 ir 5 GHz dažnio diapazonas yra yra laisvas, jį naudojanti WaveLan technologija duomenis perduoda nuo 1 iki 54 Mbps sparta, tačiau šis diapazonas miestuose tankiai naudojamas, todėl ne visada ryšys būna kokybiškas, bet palyginti pigus, tinka nedidelėms vartotojų grupėms.

10-30 GHz dažnio diapazonas yra licenzijuotas ir duomenų perdavėjas turi gauti atitinkamą leidimą valstybinėje radijo ryšių tarnyboje dėl jo panaudojimo. Duomenų pralaidumas priklauso nuo išskirtos dažnių juostos pločio ir gali siekti dešimtis ir šimtus Mbps spartą. Tai pakankamai brangus, bet kokybiškas ryšys.

Komponentai:

Palydovinės sistemos duomenis perduoda taip pat gigahercų diapazone, tad pralaidumas siekia iki kelių ar keliolikos gigabitų per sekundę. Palydovas paprastai iškeliamas 35680 km virš žemės paviršiaus, skrieja geocentrine orbita kartu su žeme ir laikosi virš to paties žemėstaško. Palydovai veikia kaip retransliacijos stotys. Vienu palydovu galima aprėpti iki trečdalio žemės paviršiaus. Tačiau tai pakankamai brangi ryšio sistema.

 

Duomenų perdavimo priemonės. Pagrindiniai duomenų perdavimo ir priėmimo ryšių linijomis techniniai įrenginiai yra:

§         modemas (modem),

§         multiplekseris (multiplexer),

§         telktuvas (concentrator),

§         kartotuvas, skirstytuvas (hub),

§         komutatorius (switch),

 

Modemai.

§         Vidinai (internal):

ü      Dial-up modemai. Dažniausiai naudojami 1 kompiuteriui prijungti per analoginę komutuojamą telefono liniją, greičiai: 14,4; 28,8; 33,6; 56,0 Kbps

ü      ISDN  modemai. Naudojamas jungiantis per ISDN (integruotųjų paslaugų skaitmeninius tinklus).

§         Išoriniai (external):

ü              ASDL modemai. Naudojami jungiantis per asimetrinę prenumeruojamą skaitmeninę liniją (ASDL)

ü              Mobilieji modemai. Naudoja bevielį ryšį su kompiuteriu.

 

Multiplekseriai. Tai įrenginys, išskaidantis vieną fizinį duomenų perdavimo kanalą į keletą ar keliolika ir daugiau loginių kanalų, kuriais duomenų perdavimas vyksta tuo pačiu metu. Plačiai naudojami tradicinėje telekomunikacijoje, dabar dažnai pritaikomi daugiafunkciniuose tinkluose duomenų ir  balso perdavimo kanalų išskaidymui magistralinėse ryšių linijose su SDH ar kitomis technologijomis. Pavyzdžiui, multiplekseriu galime optinio ryšio liniją paskirstyti į kelis 100 ar daugiau Mbps duomenų perdavimo loginius kanalus kompiuteriniams įrenginiams sujungti bei keletą 2Mbps E1 kanalų balsui perduoti tarp vietinių telefono stočių (PBX).

 

Telktuvai, kartotuvai, komutatoriai, maršrutizatoriai.

Telktuvas (concentrator) taip pat leidžia daugeliui įrenginių dalintis viena ryšio linija, tik jis gali atlikti daugiau programuojamų funkcijų, nei multiplekseris. Turi laikinas duomenų saugyklas, galima užprogramuoti jų perdavimo tvarkaraščius.

Kartotuvas, skirstytuvas (hub) -tai vienas paprasčiausių vietinio tinklo (LAN) įrenginys, sustiprinantis ir persiunčiantis visiems prie jo prijungtiems kompiuteriams gaunamus tinklo paketus.

Komutatorius (swich) -panašus į kartotuvą, bet protingesnis tinklo įrenginys, persiunčiantis gautą paketą tik adresuojamam kompiuteriui.

Maršrutizatorius (router) –tinklo įrenginys, persiunčiantis paketus iš vidinio tinklo į įšorinį (ir atvirkščiai) bei surandantis optimalų kelią tarp dviejų kompiuterių ar tinklų.

 

Duomenų perdavimo standartai. OSI modelis

 

Kaip žmonės bendrauja geriausiai, kai jie kalba ta pačia kalba, taip ir mašinos bendrauja geriau, kai jų sąveika vyksta pagal atitinkamus standartus. Standartai leidžia praktiškai diegti ir naudoti tinklus su skirtinga gamintojų įranga. Standartai gali būti faktiniai ir teisiniai. Faktiniai standartai yra atsiradę kaip rezultatas fakto, kad produktas vyrauja atitinkamoje rinkoje. Pavyzdžiui: Intel mikroprocesoriai, Motorola Power PC mikroprocesoriai ar programinė įranga Microsoft Windows. Teisiniai standartai – tai pramoninių grupių ar vyriausybės parengti standartai. Dauguma faktinių standartų tampa teisiniais juos išanalizavus ir ratifikavus pramoninėms standartų asociacijoms.

OSI modelis. Norėdami geriau suprasti tinklinių standartų prigimtį, aptarsime OSI ( Open System Interface) etaloninį modelį, kuris yra naudojamas kaip standartų apibrėžimo pagrindas. Jis buvo sukurtas tam, kad juo galima būtų vadovautis kuriant standartus ryšių tinklinėse sistemose nepriklausomai nuo technologijos, gamintojų ar šalies. Šie standartai apima visus tinklų veikimo ir valdymo aspektus. OSI modelį sukūrė pramoninis konsorciumas Tarptautinė standartų organizacija (ISO – International Standards Organization). Kiekviename lygyje standartai nusakomi protokolu. Tai tiksliai apibrėžtos taisyklės, kodai bei procedūros, skirtos įrenginiams sujungti ir duomenims persiųsti iš vieno įrenginio į kitą. Atskiri protokolai, kurių reikia diegiant OSI modelį, apima tokius klausimus kaip ryšio sudarymas, palaikymas bei nutraukimas, informacijos paketų valdymas, klaidų kontrolė, pranešimų išskaidymas ir jų surinkimas.

OSI modelis tinklo operacijas suskirsto į 7 lygius, kiekvienam lygiui suteikdamas griežtai nusakytas teises. Kiekvienas lygis gauna duomenis iš gretimo lygio, atlieka specifines apdorojimo užduotis ir siunčia aukštesniam ar žemesniam hierarchijos lygiui. Žemiausias lygis rūpinasi fizinėmis įrenginių jungtimis. Pavyzdžiui, šio lygio problema galėtų būti apibūdinama taip: kokią standartinę jungtį naudoti? Viduriniai lygiai rūpinasi pranešimų formatavimu, perdavimo metodais, klaidų taisymu. Aukščiausias – septintasis lygis rūpinasi konkrečiam vartotojui skirto taikomojo uždavinio logika.

 

Su tinklu susiję lygmenys pateikti lentelėje.

 

Lygis

Funkcija

4. Transporto

Garantuoja kiekvieno pranešimo, pradedant jo atsiradimu ir baigiant gavimu, vientisumą. Naudodamas ryšių PĮ protokolus,

kontroliuoja perdavimo kokybę ir sinchronizuoja greitai ir lėtai

dirbančius įrenginius tinkle. Jeigu ateinantys pranešimai praranda nuoseklumą, šis lygis nuoseklumą atstato.

3. Tinklinis

Pasiunčia paketus į jų siuntimo vietas ir registruoja duomenis, susijusius su tinklo paslaugų apmokėjimu. Maršrutą lemiantys

duomenys yra įdedami į paketą kartu su perduodamais duomenimis

2. Duomenų ryšių (sąsajos)

Tikrina ateinančių ir išeinančių duomenų srautus, jų judėjimą

kiekviename tinklo įrenginyje. Jis užtikrina, kad duomenys

nepasimestų tarp dviejų gretimų tinklo taškų, ir taiso perdavimo

klaidas.

1. Fizinis

Tiksliai apibrėžia elektrinius sujungimus tarp perdavimo aplinkos ir kompiuterinės sistemos. Nusakomas perdavimo aplinkos tipas, ryšių tipas, jungčių dydis ir forma, kontaktų skaičius jungtyje ir kita.

 

Su kompiuteriu susiję lygmenys pateikti žemiau lentelėje.

 

Lygis

Funkcija

7. Taikomasis

Kontroliuoja terminalu įvedamus duomenis, parinkdamas tinklinės OS ir taikomosios PĮ interfeisą. Jis užtikrina teisingą langų, antraščių bei meniu pasirodymą vartotojo terminale. Taip

pat kontroliuoja vartotojo registraciją ir slaptažodį.

6. Pateikimo

Pertvarko duomenis į kalbą ir formatą, naudojamus taikomosios

srities lygyje. Pvz., tikrina, kad teksto eilutės būtų teisingai

matomos ekrane.

5. Seanso

Sukuria ryšius tarp skirtingų uždavinių. Veikia kaip tarpininkas,

prižiūrėdamas, kad pranešimai būtų pasiųsti, kaip nurodyta, ir leidžia arba uždraudžia pertrūkius. Jeigu ryšys nutrūksta, jį

atstato. Valdo saugumo problemas.

 

Be OSI modelio, naudojami ir kiti modeliai. Vienas iš žinomesnių yra SNA (System Network Architekture). Tai 7 lygių modelis, sukurtas 1972 metais IBM firmos kaip savarankiškas kompanijos standartas ir naudojamas apie 300000 tinklų, jungiančių didžiuosius ir mini kompiuterius.  Tarp SNA ir OSI yra svarbių prieštaravimų, nes SNA kai kurias detales aprašo kitaip negu OSI. Standartas TCP/IP (TransmissionControlProtocol/Internet Protocol) buvo sukurtas septintojo dešimtmečio pabaigoje – aštuntojo dešimtmečio pradžioje ir užtikrina informacijos perdavimą tarp skirtingų kompiuterių, valdomų skirtingų operacinių sistemų. Tai pagrindinis Interneto tinkle naudojamas penkių lygių etaloninis modelis.

         

Naudota literatūra:

1.      L. Kaklauskas. Kompiuterių tinklai. VšĮ Šiaulių universiteto l-kla, Šiauliai, 2003.

2.      D. Janickienė.Informatika, VDU, Kaunas, 2001.

3.      O. Barčkutė ir kt. Ekonominė informatika, Vadovėlis, Aldorija, Vilnius, 1999.

4.      Informacija ir komunikacija, (ECDL atstovybės Lietuvoje sertifikuota mokomoji medžiaga) / V.Denisovas ir kt. – Vilnius: VŠĮ “Informacinių technologijų institutas”, 2001.

5.      В. Г. Олифер, Н.А. Олифер КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ, Учебник, СПб.: Питер. 2001.

Prieiga per internetą (apie optines perdavimo linijas): http://www.ik.ku.lt/lessons/konspekt/komp_elektronika/1_1_5.htm#literatura