Файл: Учебнометодический комплекс по учебной дисциплине компьютерные системы и сети для специальности 1 40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий.pdf

36 составляющей.) выделяет из него модулирующий полезный сигнал.
Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком вследствие влияния разнообразных помех.
Рисунок 2.16. – Радиосеть
Радиорелейные линии (сеть) (РРЛ) представляют собой цепочку приемопередающих радиостанций (оконечных, промежуточных, узловых), которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию
(прием, преобразование, усиление и передачу) передаваемых сигналов.
В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две группы: прямой видимости и тропосферные.
РРЛ прямой видимости являются одним из основных наземных средств передачи сигналов телефонной связи, программ звукового и ТВ вешания, цифровых данных и других сообщений на большие расстояния. Ширина полосы частот сигналов многоканальной телефонии и ТВ составляет несколько десятков мегагерц, поэтому для их передачи практически могут быть использованы диапазоны только дециметровых и сантиметровых волн, ширина спектра которых составляет 30ГГц. Кроме того, в этих диапазонах почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи.
Расстояние между соседними станциями (протяженность пролета) R зависит от рельефа местности и высоты подъема антенн.
Рисунок 2.17. – Радиорелейная связь
Спутниковая связь — один из видов космической радиосвязи,

37 основанный на использовании в качестве ретрансляторов (оборудование связи, которое соединяет два или более радиопередатчика, удалённых друг от друга на большие расстояния) искусственных спутников Земли, как правило специализированных спутников связи. Спутниковая связь осуществляется между так называемыми земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижны.
Принцип спутниковой космической связи предполагает передачу/прием радиосигнала с использованием базовых наземных или подвижных станций через спутниковый ретранслятор (рис 2.15). Данная специфика обеспечения прохождения радиоволн обусловлена кривизной земной поверхности, препятствующей прохождению радиосигнала. Иными словами, в зоне прямой видимости радиосигнал с одной станции на другую транслируется без задержек. Однако, если стоит задача получить сигнал за многие тысячи километров от передающей станции, то требуется ретранслятор, направляющий сигнал под соответствующим углом на приемную станцию.
По своей сути, спутниковая связь через устройство-ретранслятор является типовой аналогией радиорелейной связи, только в этом случае, ретранслятор располагается на значительном расстоянии (высоте) от земной поверхности, исчисляемой тысячами километров. Если для организации радиосвязи на большие расстояния в разные места земного шара требовалось множество наземных ретрансляторов, то с появлением космических спутников их количество сократилось в разы. Теперь для трансляции радиосигнала с одной материковой части на другую требуется всего один спутник.
Спутниковая связь, в целом, обеспечивается целым комплексом взаимосвязанных элементов системы связи: спутниками-ретрансляторами; стационарными земными станциями спутниковой связи на земной поверхности; центром управления спутниковой связи (ЦУСС) и др. элементами системы.
Рисунок 2.18. – Спутниковая связь

38
Транкинговые системы радиосвязи - это системы связи, в которых выполняется автоматическое и динамическое распределение каналов между пользователями. Современные транкинговые системы связи обеспечивают разные типы вызовов: групповые, индивидуальные, приоритетные. Транковая связь широко используется корпоративными и частными клиентами в различных отраслях.
Инфраструктура транкинговой системы представлена базовой станцией
(БС), в состав которой, помимо радиочастотного оборудования
(ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны), входят также коммутатор, устройство управления и интерфейсы различных внешних сетей. Необязательными, но очень характерными элементами инфраструктуры транкинговой системы связи являются диспетчерские пульты. Транкинговые системы используются в первую очередь теми потребителями, чья работа не обходится без диспетчера (рис 2.19).
Рисунок 2.19. – Транкинговая связь
На текущий момент, выпускается большое количество систем транкинговой связи подходящих под самые разнообразные задачи заказчиков.
Всех их можно разделить по следующим параметрам:
По способу передачи голосовых сообщений:
• аналоговые (Smartrunk II, Smartlink, EDACS, LTR, MPT 1327);
• цифровые (EDACS, APCO 25, TETRA, Tetrapol).
По организации доступа к системе:
• без канала управления (Smartrunk II);
• с распределенным каналом управления (LTR, Smartlink);
• с выделенным каналом управления (MPT 1327).
По способу удержания канала:
• с удержанием канала на весь сеанс переговоров (Smartrunk II, MPT);
• с удержанием канала на время одной передачи (LTR, Smartlink).
По конфигурации радиосети:
• однозоновые системы (Smartrunk)
Пульт диспетчера
Терминал передачи данных
Абонентский терминал
Автомобильная радиостанция

39
• многозоновые системы (MPT, LTR, Smartlink, TETRA, APCO,
EDACS, tetrapol)
По способу организации радиоканала:
• полудуплексные (Smartrunk II, MPT 1327, LTR, Smartlink, TETRA,
APCO25, TETRAPOL);
• дуплексные (TETRA, APCO25, TETRAPOL).
Транкинговая связь обеспечивает высокую оперативность установления соединения (0,2-1 сек), доступ к системе исходя из установленных приоритетов и экстренное предоставление канала связи абоненту с более высоким приоритетом; меньшие затраты на развертывание и эксплуатацию систем, экономия частотных ресурсов, более высокий уровень сервиса - индивидуальные вызовы, приоритеты, интеграция с другими сетями; возможность передачи цифровых данных; покрытие связью больших площадей благодаря многозоновой конфигурации.
Инфракрасная беспроводная сеть — не требует для своего функционирования проводных соединений. В компьютерной технике обычно используется для связи компьютеров с периферийными устройствами
(интерфейс IrDA)
В отличие от радиоканала, инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам, и это позволяет использовать его в производственных условиях. У инфракрасного канала высокая стоимость приемников и передатчиков, где требуется преобразование электрического сигнала в инфракрасный и обратно, а также низкие скорости передачи (обычно не превышает 5-10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров возможны существенно более высокие скорости). В условиях прямой видимости инфракрасный канал может обеспечить связь на расстояниях в несколько километров, но наиболее удобен он для связи компьютеров, находящихся в одном помещении, где отражения от стен комнаты дает устойчивую и надежную связь. Наиболее естественный тип топологии здесь
— «шина» (то есть переданный сигнал одновременно получают все абоненты).
Имея такое количество недостатков, инфракрасный канал не смог получить широкого распространения.
Все инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный сигнал, т. к. на него оказывают влияние другие источники.
Инфракрасные сети нормально функционируют на скорости 10 Мбит/с.
Различают 4 типа инфракрасных сетей:
• Сети прямой видимости (между приемником и передатчиком).
• Сети на рассеянном излучении. Сигнал отражается от стен и потолка и,

40 в конце концов, достигает приемника. Дальность до 30 м и не высокая скорость передачи данных.
• Сети на отраженном излучении. Оптические трансиверы компьютеров передают сигналы в определенное место, откуда они переадресуются другому компьютеру.
• Широкополосные оптические сети предоставляют услуги, соответствующие жестким требованиям мультимедийной среды и практически не уступают кабельным системам.
Рисунок 2.20. – Инфракрасная сеть
Сотовая сеть или мобильная сеть - это сеть связи, в которой связь с конечными узлами и от них является беспроводной. Сеть распределена по наземным участкам, называемым "ячейками", каждая из которых обслуживается по меньшей мере одним приемопередатчиком фиксированного местоположения (обычно тремя сотовыми узлами или базовыми приемопередающими станциями).
Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках.
Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции (рис. 2.21). После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS,
NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала

41 сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой (англ. handover).
Рисунок 2.21. – Сотовая сеть
Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.
Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.
Операторы могут заключать между собой договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь вне зоны покрытия своей сети, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора. Как правило, это осуществляется по повышенным тарифам. Возможность роуминга появилась лишь в стандартах 2G и является одним из главных отличий от сетей 1G.
Операторы могут совместно использовать инфраструктуру сети, сокращая затраты на развертывание сети и текущие издержки.

42 каналу связи (кабелю), существенно влияет на ее характеристики.
Методы доступа к среде передачи бывают
конфликтные
(состязательные) и неконфликтные. Конфликтные методы доступа предполагают возможность коллизии (collision – столкновение), т.е. одновременной передачи по одной линии двумя и более компьютерами.
Конфликтные методы доступа:
- CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)
- CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)
Неконфликтные методы доступа:
- метод доступа с маркером
- метод доступа по приоритету
Метод доступа к передающей среде CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection), или метод множественного доступа с контролем несущей частоты и обнаружения коллизий, является улучшенной модификацией протокола CSMA. Этот метод используется во всех существующих сетях Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, работа которых описана спецификацией IEEE 802.3.
При использовании метода CSMA часто происходит так, что, прослушав канал на наличие синхронизирующего сигнала и не обнаружив такового (то есть линия считается «чистой»), передачу данных могут произвести сразу несколько компьютеров, что, естественно, вызовет коллизии, и данные будут потеряны.
Согласно методу CSMA/CD, прослушивание линии происходит постоянно, при этом если передаваемые сигналы и наблюдаемые сигналы не совпадают, значит, кто-то еще делает попытку передачи данных. В этом случае, чтобы избежать коллизий и потери данных, передача данных временно прекращается, и отправитель отправляет в линию специальный сигнал jam (32- битная последовательность), который информирует все остальные компьютеры о том, что уже ведется передача данных и компьютерам запрещено осуществлять аналогичные действия. По истечении случайного промежутка времени происходит повторная попытка передачи данных. С каждой новой попыткой время ожидания увеличивается, но если после 16 последовательных попыток передача данных не будет возобновлена, фиксируется ошибка, говорящая о том, что канал передачи данных недоступен, и сообщение об этом поступает протоколу верхнего уровня.
Благодаря такому подходу передача данных происходит не только быстрее (не нужно повторно передавать весь объем), но и с большей гарантией того, что они будут доставлены, даже несмотря на то, что за качество доставки отвечает уровень LLC.

43
Метод доступа к передающей среде CSMA/CA (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Avoidance), или метод множественного доступа с контролем несущей частоты и избеганием коллизий, также является модификацией протокола CSMA. Данный метод доступа к среде чаще всего используется в беспроводных сетях, работа которых описана спецификацией
IEEE 802.11.
В отличие от метода доступа к среде CSMA/CD, в которой jam-сигнал высылается только при обнаружении коллизии, метод CSMA/CA сначала отправляет jam-сигнал, информирующий о том, что станция хочет передавать данные, и только потом передает сигнал. После того как выслан jam-сигнал, станция еще некоторое время ожидает и проверяет канал на наличие аналогичных jam-пакетов. Если таковой обнаружен, то есть кто-то уже ведет вещание, станция ждет случайный промежуток времени, и затем процесс повторяется. Если никаких чужих передач не обнаружено, станция начинает передавать данные до тех пор, пока все они не будут переданы. При таком подходе, даже если будет обнаружен чужой jam-пакет, это приведет не к коллизии при передаче данных, а лишь к коллизии jam-пакетов.
Достоинства конфликтных методов доступа:
- простота реализации;
- все сетевые узлы передают и принимают сигналы в одной полосе частот;
- имеется один канал для передачи всех данных;
Недостатки конфликтных методов доступа:
- только один узел может передавать данные в отдельный момент времени;
- узел может либо передавать либо принимать данные (работать в полудуплексном режиме).
Метод доступа по приоритету. В случае метода доступа по приоритету кадры передаются не всем узлам сети, а только узлу назначения. В сети есть выделенный арбитр доступа – концентратор. Концентраторы циклически выполняют опрос портов. Узел, желающий передать пакет, посылает сигнал концентратору, запрашивая передачу кадра и указывая его приоритет. Есть два уровня приоритетов: высокий и низкий. Высокий соответствует данным, чувствительным к временным задержкам (речь, видео). Если сеть свободна, концентратор разрешает передачу пакета.
Метод доступа с маркером. В среде постоянно циркулирует специальное служебное сообщение, называемое маркером (token).
Право на передачу имеет только тот узел, который в данный момент владеет маркером. Узел захвативший маркер загружает в него пакет и отправляет его в путь снабдив его адресами.