Пренос на данни Устройства, системи, програми. Информационни технологии

Повечето жители на съвременните градове ежедневно предават или получават данни. Това могат да бъдат компютърни файлове, телевизионна картина, радиоразпръскване - всичко, което представлява определена част от полезна информация. Технологични методи за пренос на данни - огромна сума. В същото време, в много сегменти от информационни решения, модернизацията на съответните канали се случва с невероятно динамично темпо. На мястото на обичайните технологии, които, изглежда, могат напълно да отговорят на човешките нужди, идват нови, по-напреднали. Съвсем наскоро достъпът до мрежата чрез мобилен телефон се счита за почти екзотичен, но днес тази опция е позната на повечето хора. Модерните скорости на прехвърляне на файлове по интернет, измерени в стотици мегабита в секунда, изглеждаха като нещо фантастично за първите потребители на World Wide Web. Какви видове инфраструктури могат да прехвърлят данни чрез? Какво може да се дължи на избора на канал?

Основни механизми за пренос на данни

Концепцията за предаване на данни може да бъде свързана с различни технологични явления. Като цяло, тя е свързана с индустрията на компютърните комуникации. Преносът на данни в този аспект е обмен на файлове (изпращане, получаване), папки и други реализации на машинен код.

Въпросният термин може да бъде свързан и с нецифровата сфера на комуникациите. Например, телевизионният сигнал, радиото, телефонните линии - ако не говорим за модерни високотехнологични инструменти - могат да се извършват с помощта на аналогови принципи. В този случай преносът на данни е излъчване на електромагнитни сигнали през канал.

Междинното положение между двете технологични реализации на предаване на данни - цифрово и аналогово - може да бъде заето от мобилни комуникации. Факт е, че някои от технологиите на съответните комуникации са от първия тип - например GSM-комуникация, 3G или 4G-Internet, други са по-малко компютъризирани и следователно могат да се считат за аналогови - например, гласова комуникация в AMPS или NTT стандарти.

Въпреки това, съвременната тенденция в развитието на комуникационните технологии е такава, че каналите за предаване на данни, независимо от типа на информацията, която се предава чрез тях, се активно „цифровизират“. В големите руски градове е трудно да се намерят телефонни линии, работещи по аналогови стандарти. Технологии като AMPS постепенно губят своята значимост и се заменят с по-напреднали. Digital става телевизия и радио. Така ние имаме право да разглеждаме съвременните технологии за предаване на данни главно в цифров контекст. Въпреки че историческият аспект на участието на определени решения, разбира се, ще бъде много полезен за изследване.

Съвременните системи за пренос на данни могат да бъдат класифицирани в 3 основни групи: внедрени в компютърни мрежи, използвани в мобилни мрежи, които са основа за организиране на телевизионни и радиопредавания. По-подробно разгледайте техните особености.

Технологии за предаване на данни в компютърни мрежи

Основният предмет на предаване на данни в компютърните мрежи, както отбелязахме по-горе, е набор от файлове, папки и други продукти от въвеждането на компютърен код (например масиви, стекове и др.). Съвременните цифрови комуникации могат да работят на базата на различни стандарти. Сред най-често срещаните - TCP-IP. Неговият основен принцип е да присвоите на компютъра уникален IP адрес, който може да се използва като основна отправна точка при прехвърлянето на данни.

Обменът на файлове в съвременните цифрови мрежи може да се осъществи с помощта на телени технологии или такива, при които кабелът не трябва да се активира. Класификацията на съответните инфраструктури от първия тип може да бъде направена на базата на специфичен тип тел. В съвременните компютърни мрежи най-често се използват:

- усукани двойки;

- проводници с оптични влакна;

- коаксиални кабели;

- USB кабели;

- телефонни проводници.

Всеки от маркираните кабели има както предимства, така и недостатъци. Например, усуканата двойка е евтин, гъвкав и лесен за инсталиране тип жица, но е значително по-малък от оптичното влакно по отношение на честотната лента (ще обсъдим този параметър по-подробно по-късно). USB кабелите са най-малко подходящи за прехвърляне на данни в компютърни мрежи, но са съвместими с почти всеки съвременен компютър - рядко намирате компютри, които нямат USB портове. Коаксиалните кабели са адекватно защитени от смущения и позволяват предаването на данни на много големи разстояния.

Характеристики на компютърните мрежи за данни

Ще бъде полезно да се проучат някои ключови характеристики на компютърните мрежи, в които се обменят файлове. Скоростта е сред най-важните параметри на съответната инфраструктура. Тази характеристика ви позволява да прецените каква може да бъде максималната скорост на скоростта и количеството данни, предавани в мрежата. Всъщност и двата параметъра се отнасят и за ключа. Скоростта на пренос на данни е действителен индикатор, отразяващ колко файлове могат да се изпращат от един компютър на друг за определен период от време. Разглежданият параметър най-често се изразява в битове в секунда (на практика, като правило, в кило-, мега-, гигабита, в мощни мрежи - в теракти).

Класификация на каналите за пренос на компютърни данни

Обменът на данни с използването на компютърна инфраструктура може да се осъществява чрез три основни типа канали: дуплекс, симплекс и полудуплекс. Каналът от първия тип приема, че устройството за пренос на данни едновременно с компютъра може да бъде и приемник. Simplex устройствата от своя страна могат да приемат само сигнали. Полудуплексните устройства осигуряват активиране на функцията за приемане и предаване на файловете на свой ред.

Безжичното предаване на данни в компютърните мрежи се извършва най-често чрез стандарти:

- „малък радиус“ (Bluetooth, инфрачервени портове);

- "среден радиус" - Wi-Fi;

- “голям радиус” - 3G, 4G, WiMAX.

Скоростта, с която се прехвърлят файловете, може да варира значително в зависимост от конкретен комуникационен стандарт, както и от стабилността на връзката и нейната защита от смущения. Wi-Fi се счита за едно от най-добрите решения за организиране на вътрешни компютърни компютърни мрежи. Ако е необходимо предаване на данни на дълги разстояния, се включват 3G, 4G, WiMax или други технологии, които са конкурентни с тях. Те запазват търсенето на Bluetooth, а в по-малка степен и IR портовете, тъй като тяхното използване на практика не изисква от потребителя да настройва устройствата, чрез които се обменят файлове.

Най-популярните стандарти "малък радиус" имат в индустрията на мобилните устройства. Така че, прехвърлянето на данни към android от друга подобна операционна система или съвместима често се извършва чрез Bluetooth. Въпреки това, мобилните устройства могат да бъдат успешно интегрирани и с компютърни мрежи, например чрез използване на Wi-Fi.

Софтуер за прехвърляне на данни

Компютърната мрежа за предаване на данни функционира чрез включване на два ресурса - хардуер и необходимия софтуер. И двете са необходими за организирането на пълен обмен на файлове между компютри. Програмите за предаване на данни могат да се използват много различни. Те могат да бъдат класифицирани условно по такива критерии като обхвата.

Има персонализиран софтуер, адаптиран към използването на уеб ресурси - тези решения включват браузъри. Има програми, които се използват като средство за гласова комуникация, допълнени от възможността за организиране на видео чатове - например, Skype.

Има софтуер, свързан с категорията на системата. Съответните решения може да не се използват от потребителя, но тяхното функциониране може да е необходимо, за да се гарантира споделянето на файлове. По правило такъв софтуер работи на ниво фонови програми в структурата на операционната система. Тези видове софтуер ви позволяват да свържете вашия компютър към мрежовата инфраструктура. На базата на такива връзки вече могат да се използват потребителски инструменти - браузъри, програми за видео чат и др. Системните решения са важни и за осигуряване на стабилността на мрежовите връзки между компютрите.

Има софтуер, предназначен да диагностицира връзките. Така че, ако направите надеждна връзка между компютъра предотвратява тази или онази грешка при прехвърлянето на данни, тогава тя може да бъде изчислена с помощта на подходяща диагностична програма. Участието на различни видове софтуер е един от ключовите критерии за разграничаване на цифровите и аналоговите технологии. Когато се използва традиционната инфраструктура за предаване на данни, софтуерните решения, като правило, имат несравнимо по-малко функционални възможности, отколкото при изграждането на мрежи, базирани на цифрови концепции.

Технологии за пренос на клетъчни данни

Нека сега разгледаме как могат да се предават данни в други големи инфраструктури - клетъчни мрежи. Като се има предвид този технологичен сегмент, ще бъде полезно да се обърне внимание на историята на разработването на съответните решения. Факт е, че стандартите, чрез които данните се предават по клетъчни мрежи, се развиват много динамично. Някои от разгледаните по-горе решения, които участват в компютърните мрежи, остават валидни за много десетилетия. Това е особено очевидно в примера с кабелни технологии - коаксиален кабел, усукана двойка, оптични кабели, въвеждани в практиката на компютърните комуникации за много дълго време, но ресурсът за тяхната употреба далеч не е изчерпан. На свой ред, в мобилната индустрия почти всяка година има нови концепции, които могат да бъдат приложени на практика с различна степен на интензивност.

Еволюцията на клетъчната технология започва с въвеждането в началото на 80-те години на най-ранните стандарти - като NMT. Може да се отбележи, че неговите възможности не са ограничени до предоставяне на гласова комуникация. Възможно е и предаване на данни чрез NMT мрежи, но при много ниска скорост - около 1,2 Kbps.

Следващата стъпка от технологичното развитие на клетъчния пазар беше свързана с въвеждането на стандарта GSM. Скоростта на пренос на данни, когато е била активирана, се предполага, че е много по-висока, отколкото при използване на NMT - около 9,6 Kbps. Впоследствие стандартът GSM беше допълнен с технология HSCSD, използването на която позволи на мобилните абонати да прехвърлят данни със скорост 57,6 Kbps.

По-късно се появи стандартът GPRS, чрез който стана възможно отделянето на типичния „компютърен” трафик, предаван по клетъчните канали, от гласовия трафик. Скоростта на пренос на данни с използването на GPRS може да достигне около 171.2 Kbps. Следващото технологично решение, реализирано от мобилните оператори, беше стандартът EDGE. Той разреши да осигури предаване на данни със скорост от 326 Kbps.

Развитието на Интернет изискваше от разработчиците на клетъчни комуникационни технологии да въведат решения, които биха могли да станат конкурентни жични стандарти - главно в скоростите на пренос на данни, както и в стабилността на връзката. Важна стъпка напред беше пускането на UMTS стандарта на пазара. Тази технология даде възможност да се осигури обмен на данни между абонатите на клетъчния оператор при скорости до 2 Mbit / s.

По-късно се появи стандартът HSDPA, при който предаването и приемането на файлове може да се извърши със скорост до 14.4 Mbps. Много експерти от дигиталната индустрия смятат, че от въвеждането на технологията HSDPA мобилните оператори започват да се конкурират директно с интернет доставчиците, които използват кабелни връзки.

В края на 2000 г. се появи стандартът LTE и неговите конкурентни аналози, чрез които абонатите на клетъчните оператори имаха възможност да обменят файлове със скорост от няколко стотин мегабита. Може да се отбележи, че такива ресурси, дори и за потребителите на съвременни кабелни канали, не винаги са на разположение. Повечето руски доставчици прехвърлят на своите абонати канал за данни със скорост, непревишаваща 100 Mbit / s, на практика - най-често няколко пъти по-малко.

Поколения на клетъчната технология

Стандартът NMT, като правило, принадлежи към поколението 1G. GPRS и EDGE технологиите често се класифицират като 2G, HSDPA като 3G, LTE като 4G. Трябва да се отбележи, че всяко от посочените решения има конкурентни аналози. Например, някои експерти се отнасят до WiMAX за LTE. Други конкурентни LTE решения на 4G технологичния пазар са 1xEV-DO, IEEE 802.20. Съществува гледна точка, според която стандартът LTE все още не е съвсем правилно класифициран като 4G, тъй като не достига максималната скорост малко повече от индикатора, определен по отношение на концептуалния 4G, който е 1 Gbit / s. По този начин е възможно в близко бъдеще да се появи нов стандарт на световния пазар на клетъчни комуникации, може би дори по-напреднал от 4G и да може да осигурява предаване на данни с толкова впечатляваща скорост. Междувременно, сред решенията, които се въвеждат най-динамично, е LTE. Водещите руски оператори активно модернизират съответната инфраструктура в цялата страна - осигуряването на висококачествено предаване на 4G данни се превръща в едно от ключовите конкурентни предимства на клетъчния пазар.

Технологии за телевизионно излъчване

В медийната индустрия могат да се използват и концепции за цифрово предаване на данни. Дълго време информационните технологии не бяха активно прилагани при организирането на телевизионни и радиопредавания, главно поради ограничената рентабилност на съответните подобрения. Често се включват решения, които съчетават цифрова и аналогова технология. Така инфраструктурата на телецентъра може да бъде напълно „компютъризирана“. Въпреки това, аналогови телевизионни предавания бяха излъчени на абонати на телевизионни мрежи.

С разпространението на Интернет и разходите за каналите за пренос на компютърни данни, играчите на телевизионната и радиопромишлеността започнаха активно да „цифровизират“ своята инфраструктура и да я интегрират с ИТ решения. Телевизионните стандарти в цифров формат са одобрени в различни страни по света. От тях най-често срещаните са DVB, адаптирани за европейския пазар, ATSC, използван в САЩ, и ISDB, използван в Япония.

Цифрови решения в радиоиндустрията

Информационните технологии също активно участват в радиоиндустрията. Може да се отбележи, че такива решения се характеризират с определени предимства в сравнение с аналоговите стандарти. Така при цифровите радиопредавания може да се постигне значително по-високо качество на звука, отколкото при използването на FM канали. Дигиталната мрежа за предаване на данни теоретично дава възможност на радиостанциите да изпращат на абонатите не само гласов трафик към абонати, но и всяко друго медийно съдържание - снимки, видео, текстове. В инфраструктурата за организиране на цифрови телевизионни предавания могат да се внедрят подходящи решения.

Канали за сателитни данни

В отделна категория следва да се предоставят сателитни канали, чрез които могат да се предават данни. Формално, ние имаме право да ги приписваме на безжична връзка, но мащабът на тяхното използване е такъв, че няма да е напълно правилно да се комбинират съответните решения в един клас с Wi-Fi и Bluetooth. Каналите за предаване на сателитни данни могат да бъдат включени - на практика това е така - при изграждането на почти всякакъв вид комуникационна инфраструктура от изброените по-горе.

С помощта на "плочи" можете да организирате обединяването на персоналните компютри в мрежата, да ги свържете с интернет, да осигурите функционирането на телевизионните и радиопредавания, да повишите нивото на технологична ефективност на мобилните услуги. Основното предимство на сателитните канали - включването. Предаването на данни може да се извърши, когато те се активират на практика на всяко място на планетата - както и на приемане - от всяка точка на земното кълбо. Сателитните решения също имат някои технологични недостатъци. Например, при прехвърляне на компютърни файлове с помощта на "табела", може да има забележимо забавяне в отговор, или "пинг" - времевият интервал между момента на изпращане на файл от един компютър и получаването му на друг.