На базе одной коммуникационной сети можно создать несколько информационных сетей. Задачей коммуникационной сети является доставка адресатам блоков данных, которые при этом не должны терять своей целостности, доставляться без ошибок и искажения. Важными в сети являются также операции по предотвращению больших очередей и переполнения буферов систем, Коммуникационные сети делятся на три класса: сети с маршрутизацией данных, сети с селекцией данных и смешанные сети.
Наряду с сетями, каждая из которых функционирует в соответствии с принятым протоколом, появились многопротокольные сети. Их создание требует больших капиталовложений. Однако затраченные средства быстро окупаются гибкостью работы этих сетей. Высокопроизводительные коммуникационные сети стали именоваться базовыми сетями. Примером такой сети является сеть TWBNET. Высокие скорости обеспечивают сети ретрансляции кадров.
Соответственно типам передаваемых сигналов различают аналоговые сети и дискретные сети.
Как и любая сеть с маршрутизацией данных, телефонная состоит из узлов коммутации, именуемых Автоматическими телефонными станциями (АТС). АТС обеспечивают коммутацию каналов, а в качестве абонентских систем, в первую очередь, используются телефонные аппараты. Чаще всего, телефонная сеть опирается на кабельную сеть. Вместе с этим, используются и телефонные радиосети. Первоначально телефонная сеть, обеспечивая телекоммуникации, передавала аналоговые сигналы и поэтому была аналоговой сетью. Это было связано с тем, что акустический сигнал имеет непрерывную форму. Соответственно речи Человека частотный диапазон в аналоговой телефонной сети был выбран от 300 до 3400 Гц. Это позволяет передавать понятную речь и даже узнавать говорящего.
В настоящее время телефонная сеть быстро переходит на дискретные сигналы. Это дает возможность использовать многопрофильные коммуникационные сети, строить работу телефонных станций на базе микропроцессоров, расширять виды предоставляемых сетевых служб, повышать качество передачи информации. Дискретная телефонная сеть надежна в работе и обеспечивает высокую помехоустойчивость связи.
Передача движущихся изображений стала осуществляться через телевизионные сети.
Сегодня наряду с этим, телевизионные сети обеспечивают широкий диапазон видов информационного сервиса для многочисленных пользователей. Например, телетекст. Характерной особенностью всех телевизионных сетей является их высокая пропускная способность, достигающая сотен мегабит в секунду. На первом этапе своего развития телевизионные сети передавали информацию только в одном направлении - от телецентра к абонентам, имеющим телевизоры. Второй этап характерен тем, что информация стала передаваться в обе стороны - и от ее многочисленных абонентов к телецентру. Возникло интерактивное телевидение. При этом телевизор превратился в многоцелевой терминал.
Телевизионная сеть вначале базировалась на использовании одного либо двух древовидных моноканалов, построенных на широкополосных каналах, создаваемых на основе эфира. Теперь большое распространение получают сети кабельного телевидения; особенно с использованием оптических кабелей. Из-за увеличения числа абонентов, наращивания длины магистралей древовидная структура в кабельном телевидении стала неэффективной. Ей на смену пришла гнездовая структура. Здесь, подключение к центральной станции более простых гнездовых станций позволило существенно улучшить экономичность и качество передачи информации в сети. В гнездовой сети сокращается, длина магистралей, повышается соотношение сигнал-шум.
В телевизионных сетях широко используются спутники связи. Особенно удобны геостационарные спутники, неподвижно расположенные относительно наземных абонентов. Созданы и функционируют системы прямого (непосредственного) телевещания со спутников. Они, при использовании терминалов VSAT, рассчитаны на прием сигналов на малые телевизионные антенны диаметром 0,6-0,9 м. Еще отсутствуют общие для всех международные стандарты на телевизионные сети. Эта стандартизация начнется с телевидения высокого разрешения HDTV. Готовится стандартизация по основам обработки сигналов изображения и звука, способам преобразования сигналов, передающей аппаратуре, методам кодирования, способам сжатия данных. Ведутся работы, связанные с переходом телевизионных сетей на передачу и обработку дискретных сигналов. Телевизионная сеть из сети широковещания постепенно превращается в многоцелевую коммуникационную сеть большой пропускной способности.
Однако, вскоре стал ясен первый важный недостаток аналоговых сетей - искажение сигналов и трудности, связанные с восстановлением их первоначальной формы. С появлением компьютеров стал ясен второй недостаток рассматриваемых сетей трудности, связанные с обеспечением взаимодействия компьютеров, которые данные передают с помощью дискретных сигналов. В результате, наряду с аналоговыми появились дискретные сети.
Развитие коммуникационных сетей показало необходимость интеграции звука, изображений и других типов данных для возможности их совместной передачи. Так как дискретные сети надежней и экономичней аналоговых, то за основу были приняты именно они. В этой связи число аналоговых сетей быстро сокращается и они заменяются дискретными.
Первоначально дискретные принципы использовались в системах обработки данных. В семидесятых годах эти принципы стали применяться и в коммуникационных сетях. Разработка теории, массовое производство разнообразных высокоскоростных Интегральных Схем (ИС), создание дискретной аппаратуры для каналов привели к тому, что обработка и передача данных слились в единое целое. Появились протоколы, определяющие дискретные сети, именуемые также цифровыми сетями. Использование в сетях дискретных сигналов позволило обеспечить различные виды коммутации на базе одних и тех же узлов коммутации и каналов. Эта задача решена международным союзом электросвязи, который разработал модель Цифровой Сети с Интегральным Обслуживанием (ЦСИО или ISDN). Для дискретных сетей созданы дискретные системы, обеспечивающие скоростную передачу сигналов. Дискретные сети по сравнению с прежними (аналоговыми сетями) имеют достаточно много преимуществ. К ним, в первую очередь, относятся: высокая помехоустойчивость, широкое использование микропроцессоров и устройств памяти, простота каналообразующей аппаратуры.
Число аналоговых сетей быстро сокращается и они заменяются дискретными.
Коммуникационные подсети характеризуются многими свойствами. Важнейшими из них являются те, которые определяют способы поставки информации конкретным адресатам. В этом отношении коммуникационные подсети делятся на два класса (см. рис.) К первому из них относятся коммуникационные подсети с селекцией информации. Они характеризуются тем, что в них любой блок данных передается от одной абонентской системы-отправителя всем абонентским системам. Системы, получив очередной блок данных, проверяют адрес его назначения. Система, которой адресован блок, принимает его, остальные системы отвергают этот блок. В результате происходит селекция информации, которая позволяет посылать блоки данных одной группе, а также сразу всем абонентским системам, подключенным к коммуникационной подсети.
Рис. Классификация коммуникационных подсетей
Подсети с селекцией информации делятся на две группы: моноканальные и циклические. Они различаются тем, что в подсети первой группы каждый посланный блок данных попадает ко всем абонентским системам практически одновременно, а в подсети второй группы каждый передаваемый блок доставляется всем абонентским системам последовательно (по очереди), проходя мимо каждой из них.
Ко второму классу относятся коммуникационные подсети с маршрутизацией информации. В этих подсетях передача данных в отличие от сетей предыдущего класса осуществляется от одной абонентской системы-отправителя к другой абонентской системе-получателю. Для обеспечения такой доставки информации в коммуникационной подсети используются один либо более узлов коммутации. Поэтому рассматриваемую подсеть далее будем именовать узловой.
Каждый узел коммутации принимает блоки данных и передает далее по различным направлениям в зависимости от адресов их назначения. Благодаря этому в подсети осуществляется маршрутизация информации - прокладка через коммуникационную подсеть трактов, связывающих абонентские системы. Моноканальные, циклические и узловые подсети нередко конкурируют друг с другом. При этом, правда, нужно иметь в виду, что моноканальные и узловые подсети могут быть как локальными, так и территориальными. Что же касается циклических подсетей, то они являются только локальными.
В этой сети определяется пара взаимодействующих смежных систем: Оконечное Оборудование Данных ООД (DTE) и Оконечное Оборудование Сети ООС (DCE). Первой является абонентская или административная система; второй – связанная с первой ретрансляционная система. Между ними определяется интерфейс на физическом уровне.
Стандарт описывает механические, электрические, функциональные и процедурные характеристики, необходимые для установления, поддержки и расторжения канала, соединяющего DTE и DCE.
Рекомендация определяет синхронное взаимодействие двух партнёров, связанных каналом, которому передаются дискретные сигналы, а также описывает процедуру передачи сигналов и метод синхронизации.
Наряду с дискретными каналами для соединительных систем ещё иногда используются аналоговые. В этих случаях по обоим концам каждого канала устанавливается модемы с характеристиками, определяемые рекомендацией Х.21bis.
Обе рекомендации вошли как составные части X.25, определяющий 3-х уровневый интерфейс в сети коммутации пакетов.
За полвека с момента возникновения первых коммерческих сотовых сетей развилось пять их поколений: 1G - 5G.
В Италии, Испании, Англии, Австрии, Ирландии и Японии применялось сотовое оборудование стандарта TACS. И это только три самых популярных варианта реализации сетей. Все эти стандарты были совершенно несовместимы друг с другом.
Изначально GSM предназначался для стран-членов Европейского института стандартов в телекоммуникации. Но позже разработкой заинтересовались Средний Восток, Африка, Азия и Восточная Европа. Коммерческий релиз сетей стандарта GSM состоялся в 1991 году. Цифровой метод передачи данных позволял абонентам обмениваться SMS-сообщениями. А чуть позже им стал доступен выход в Интернет через протокол WAP.
Этот стандарт не всех устроил. Некоторые государства пошли по своему пути. Например, в США многие 2G-сети использовали стандарт D-AMPS. Лишь спустя какое-то время американцы перешли на GSM1900. А в некоторых странах надолго завоевал популярность стандарт CDMA. Он не был совместим с GSM, поэтому под него разрабатывались отдельные мобильные телефоны.
Так как в 2G остро не хватало скорости передачи данных. Поэтому вскоре появилось промежуточное поколение сотовой связи, которое принято называть 2,5G. В этот стандарт внедрили поддержку технологии GPRS, а затем и EDGE. Отныне мобильным телефоном осуществлялась пакетная передача данных — абонент платил за конкретный объем трафика, а не за время соединения с сервером. Это не только сэкономило людям деньги, но и увеличило скорость передачи и приема данных. В 2G-сетях этот параметр равнялся 9,6 Кбит/с, тогда как поддержка телефоном поколения 2,5G позволяла выходить в интернет на скорости до 170 Кбит/с (GPRS) или даже 384 Кбит/с (EDGE). В некоторых странах эти две технологии называли совершенно по-разному, но суть от этого не менялась.
Интересно, что метод работы таких сетей был изобретён в СССР ещё в 1935 году. Однако долгое время данной технологией пользовались лишь военные. В гражданский сегмент она вышла только в середине 1980-ых годов, в силу необходимости развивать мобильную связь.
От 2G третье поколение в первую очередь отличалось повысившейся скоростью передачи данных. Если абонент стоит на месте, то он может скачивать данные на скорости около 2 Мбит/с. При неспешном шаге трафик загружается со скоростью примерно 384 Кбит/с. В транспортном средстве скорость падала ещё сильнее — до 144 Кбит/с.
С появлением смартфонов стало мало и вышеуказанных скоростей. Поэтому достаточно быстро стал популярным стандарт HSPA. Он ознаменовал собой приход поколения 3,5G. Наделенные его поддержкой сотовые телефоны научились передавать данные со скоростью 14,4 Мбит/с. И это было только начало! В дальнейшем стандарт совершенствовался, в результате чего теоретически оказалась достижима скорость 84 Мбит/с. В основе HSPA заложена многокодовая передача данных при сопоставимых размерах сот.
Внедрение LTE позволило существенно увеличить емкость каждой соты, хотя ареал её действия при этом уменьшился. Теперь минимальная скорость передачи данных составляла 100 Мбит/с, чего хватает большинству среднестатистических владельцев смартфонов. В дальнейшем этот параметр вырос ещё сильнее. Случилось это за счет реализации технологии LTE-Advanced. В зависимости от категории поддерживаемой аппаратом технологии, может достигаться скорость 400 Мбит/с или даже 1 Гбит/с.
В отличие от предыдущих поколений, стандарт LTE изначально предназначался только для пакетной передачи данных. Но со временем стала доступной и цифровая передача голоса — за это ответственна технология VoLTE. Качество звука при этом гораздо выше, нежели при разговоре посредством сетей 2G или 3G. Однако до сих пор эту технологию поддерживают далеко не все смартфоны.
Возможностей LTE G4 в плане передачи данных между людьми вполне хватает. Поэтому при разработке нового стандарта наибольший упор делается на ёмкость сот. Ожидается, что только на площади в 1 км2 будет возможно подключение к сети одного миллиона гаджетов - "умных вещей" и чипированных людей в режиме непрерывного контроля и управления.
Подробнее о протоколах сотовых сетей читайте в разделе Протоколы мобильной связи 1G...6G
|
|
 |
