Смарт ТВ 

Телекоммуникационные технологии. технологии управления, планирования и организации деятельности

Тема: Представления о технических и программных средствах телекоммуникационных технологий

Цель: формирование представлений о технических и программных средствах телекоммуникационных технологий

Задачи:

Образовательная – обобщение представлений учащихся об информационной картине мира;

Развивающая – развитие умений выделять главное, существенное, обобщать имеющиеся факты, формирование логического мышления, внимания, интереса к предмету; развитие взаимопомощи, речи, умения выслушивать друг друга;

Воспитательная - воспитание уважения к товарищу, умения достойно вести себя, воспитание культуры общения, работа над повышением грамотности устной речи.

Вопросы:

    Информационная технология

    Компоненты программных компьютерных средств

    Программное обеспечение информационных технологий

Теоретический материал

1. Информационная технология

Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Понятие технологии включает применение научных и инженерных знаний, для решения практической задачи. Тогда информационной технологией можно считать процесс превращения знаний в информационный ресурс. Целью информационной технологии является производство информации для ее последующего анализа и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

В приведенных определениях ключевыми словами являются процесс, совокупность методов и средств, а также перечисление различных действий по работе с информацией. Заметим, что в иностранных источниках комплексное понятие "информационная технология" определяется через базовое понятие "технология", а в определениях, данных авторами популярных учебников по информатике, дается свое понимание технологии как "совокупности методов и средств" или как "процесса". В определении 4 технология в качестве существенного признака технологии указывается факт преобразования первичной информации в информационный продукт. На наш взгляд, существенным признаком любой технологии является систематизированная последовательность действий. Оперируя базовыми понятиями и принципом минимизации определения, дадим следующее определение:

Информационная технология - систематизированная совокупность методов, средств и действий по работе с информацией.

Список действий по работе с информацией может быть достаточно большим: поиск, сбор, обработка, преобразование, хранение, отображение, представление, передача и т.д.

Заметим, что последние четыре десятилетия, словосочетание информационные технологии чаще всего употреблялись вместе со словом новые или современные - аббревиатуры НИТ или СИТ (Новые или Современные Информационные Технологии). В первую очередь это связано с автоматизацией процесса получения, обработки, хранения и передачи информации с помощью компьютеров и средств телекоммуникации. В литературе встречается также аббревиатура КИТ (Компьютерная Информационная Технология). Заметим также, что данное понятие употребляется в единственном или множественном числе, что не меняет сути явления.

2. Средства коммуникационных технологий

Средства коммуникационных технологий в настоящее время обладают колоссальными информационными возможностями и не менее впечатляющими услугами. Компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением, и средства телекоммуникаций вместе с размещенной на них информацией входят в ту группу средств коммуникационных технологий, с помощью которых мы не только узнаём о проблемах, происходящих вокруг нас, но и получаем дополнительную информацию, открываем для себя новые горизонты, покоряем неизведанные информационные вершины

Телекоммуникационные технологии -это организационные, педагогические, учебные технологии, формы и методы, предусматривающие применение в образовательном процессе современных компьютерных средств и информационных технологий. Под информационной технологией понимается совокупность методов и технических средств сбора, организации, хранения, обработки, передачи и представления информации, расширяющих знания людей и развивающих их возможности по управлению техническими и социальными процессами.

Технические средства телекоммуникационных технологий:

    средства для записи и воспроизведения звука (электрофоны, магнитофоны, CD-проигрыватели),

    системы и средства телефонной, телеграфной и радиосвязи (телефонные аппараты, факсимильные аппараты, телетайпы, телефонные станции, системы радиосвязи),

    системы и средства телевидения, радиовещания (теле и радиоприемники, учебное телевидение и радио, DVD-проигрыватели),

    оптическая и проекционная кино- и фотоаппаратура (фотоаппараты, кинокамеры, диапроекторы, кинопроекторы, эпидиаскопы),

    полиграфическая, копировальная, множительная и другая техника, предназначенная для документирования и размножения информации (ротапринты, ксероксы, системы микрофильмирования),

    компьютерные средства, обеспечивающие возможность электронного представления, обработки и хранения информации(компьютеры, принтеры, сканеры, графопостроители),

    телекоммуникационные системы, обеспечивающие передачу информации по каналам связи (модемы, сети проводных, спутниковых, оптоволоконных, радиорелейных и других видов каналов связи, предназначенных для передачи информации).

3. Компоненты программных компьютерных средств

Обычно для обозначения основных компонент программно-аппаратных компьютерных средств используют следующие термины:

Software – совокупность программ, используемых в компьютере или программные средства, представляющие заранее заданные, чётко определённые последовательности арифметических, логических и других операций.

Hardware – технические устройства компьютера (“железо”) или аппаратные средства, созданные, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств.

Brainware – знания и умения, необходимые пользователям для грамотной работы на компьютере (компьютерная культура и грамотность).

Работой компьютеров, любых вычислительных устройств управляют различного рода программы. Без программ любая ЭВМ не больше, чем груда железа. Компьютерная программа (англ. “Program”) обычно представляет собой последовательность операций, выполняемых вычислительной машиной для реализации какой-нибудь задачи. Например, это может быть программа редактирования текста или рисования.

Программа - это упорядоченная последовательность команд, предназначенная для решения разных задач с помощью компьютерной техники и технологии; точная и подробная последовательность инструкций на понятном компьютеру языке с указанием правил обработки информации

4. Программное обеспечение информационных технологий

Совокупность программ, используемых при работе на компьютере, составляет его программное обеспечение .

Программное обеспечение (ПО) – это программные средства информационных технологий. Они подразумевают создание, использование компьютерных программ различного назначения и позволяют техническим средствам выполнять операции с машиночитаемой информацией.

Компьютерные программы, также как и любая другая машиночитаемая информация, хранятся в файлах. Пишутся (составляются, создаются) программы программистами на специальных машинных алгоритмических языках высокого уровня (Бейсик, Фортран, Паскаль, Си и др.). Хорошая программа содержит: чётко определённые и отлаженные функции, удобные средства взаимодействия с пользователем (интерфейс), инструкцию по эксплуатации, лицензию и гарантию, упаковку. Программы для пользователей могут быть платными, условно-бесплатными, бесплатными и др.

Существуют классификации программного обеспечения по назначению, функциям, решаемым задачам и другим параметрам.

По назначению и выполняемым функциям можно выделить три основных вида ПО, используемого в информационных технологиях:

    Общесистемное ПО – это совокупность программ общего пользования, служащих для управления ресурсами компьютера (центральным процессором, памятью, вводом-выводом), обеспечивающих работу компьютера и компьютерных сетей. Оно предназначено для управления работой компьютеров, выполнения отдельных сервисных функций и программирования. Общесистемное ПО включает: базовое, языки программирования и сервисное.

    Базовое ПО включает: операционные системы, операционные оболочки и сетевые операционные системы.

    Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных.

ОС запускает компьютер, отслеживает работу локальных и сетевых компьютеров, планирует решение с их помощью задач, следит за их выполнением, управляет вводом-выводом данных и др.

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления его ресурсами – это операции очень низкого уровня. Действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций. Например, для выполнения процедуры копирования файла необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т. д. Операционная система скрывает от пользователя эти подробности и выполняет эти процедуры.

Выделяют однопрограммные, многопрограммные (многозадачные), одно и многопользовательские, сетевые и несетевые ОС.

    Сетевые ОС – это комплекс программ, обеспечивающих обработку, передачу, хранение данных в сети; доступ ко всем её ресурсам, распределяющих и перераспределяющих различные ресурсы сети.

    Операционная оболочка – это программная надстройка к ОС; специальная программа, предназначенная для облегчения работы и общения пользователей с ОС (Norton Commander, FAR, Windows Commander, Проводник и др.). Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа “меню”. Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги.

    Языки программирования – это специальные команды, операторы и другие средства, используемые для составления и отладки программ. Они включают собственно языки и правила программирования, трансляторы, компиляторы, редакторы связей, отладчики и др.

    Отладка программы (англ. “debugging”) – это процесс обнаружения и устранения ошибок в компьютерной программе; этап компьютерного решения задачи, при котором происходит устранение явных ошибок в программе. Она осуществляется по результатам, полученным в процессе тестирования компьютерной программы, и производится с использованием специальных программных средств – отладчиков.

    Отладчик (англ. “debugger”) – это программа, позволяющая исследовать внутреннее поведение разрабатываемой программы. Обеспечивает пошаговое исполнение программы с остановкой после каждой оператора, просмотр текущего значения переменной, нахождение значения любого выражения и др.

    Трансляторы – это программы, обеспечивающие перевод с языка программирования на машинный язык компьютеров.

    Сервисное общесистемное ПО для ОС включает драйверы и программы-утилиты.
    Драйверы – это специальные файлы ОС, расширяющие её возможности и включаемые в её состав для организации настройки ОС на использование различных устройств ввода-вывода, установки региональных параметров (языков, форматов времени, даты и чисел) и т.д. С помощью драйверов можно подключать к компьютеру новые внешние устройства или нестандартно использовать имеющиеся устройства.

    Программы-утилиты – это полезные программы, дополняющие и расширяющие возможности ОС. Некоторые из них могут существовать отдельно от ОС. К этому классу программ можно отнести архиваторы, программы резервного копирования и др.

Кроме того, сервисное общесистемное ПО включает тестовые и диагностические программы, программы антивирусной защиты и обслуживания сети.

    Тестовые и диагностические программы предназначены для проверки работоспособности отдельных узлов компьютеров, работы программ и устранения выявленных в процессе тестирования неисправностей.

    Антивирусные программы используют для диагностики, выявления и устранения вирусных программ, нарушающих нормальную работу вычислительной системы.

    Инструментальное программное обеспечение или инструментальные программные средства (ИПО) – это программы-полуфабрикаты или конструкторы, используемые в ходе разработки, корректировки или развития других программ. Они позволяют создавать различные прикладные пользовательские программы. К ИПО относят: СУБД, редакторы, отладчики, вспомогательные системные программы, графические пакеты, конструкторы обучающих, игровых, тестирующих и других программ. По назначению они близки к системам программирования.

    Прикладное программное обеспечение (ППО) или прикладные программные средства используются при решении конкретных задач. Эти программы помогают пользователям выполнять необходимые им работы на компьютерах. Порой такие программы называют приложениями.

ППО носит проблемно-ориентированный характер. В нём обычно выделяют две составляющие: пользовательское и проблемное прикладное программное обеспечение.

    К пользовательскому ППО относят: текстовые, табличные и графические редакторы и другие подобные программы, например, учебные и досуговые.

Набор нескольких пользовательских программ, функционально дополняющих друг друга и поддерживающих единую информационную технологию называют пакетом прикладных программ, интегрированным пакетом программ или интегрированным программным обеспечением. Пакеты программ выполняют функции, для которых ранее создавались специализированные программы. В качестве примера приведём ППП Microsoft Office, в состав которого входят: текстовый и табличный процессор, СУБД Access, Power Point и другие программы.

    Проблемное ПО – это специализированное ППО, например, бухгалтерские программы, программы в области страхования и др.

Кроме перечисленных, отметим следующие прикладные программы: учебные, обучающие и тренажёры, мультимедийные, развлекательные, в т.ч. компьютерные игры, справочные (энциклопедии, словари и справочники) и др.

Любые компьютерные программы работают на каких-либо технических средствах информационных технологий.

Контрольные вопросы:

    что такое компьютерная программа?

    Для чего нужны компьютерные программы?

    Какое бывает программное обеспечение компьютерных информационных технологий?

    Как можно классифицировать и использовать такое программное обеспечение?

    Какие бывают технические средства информатизации и их классификацию?

Литература:

    Информатика: Учебник - 3-е перераб. изд. / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2000.- 768 с.

    Программно-технические средства информационные технологии - http://inftis.narod.ru/it/5-6/n8.htm

Телекоммуникации – комплекс технических средств, предназначенных для передачи информации на расстояние.

Информация поступает в самых разнообразных видах: цифровые сигналы, звуки, печатные слова или изображения. Пересылка выполняется посредством телеграфа, телефона и радио, по проводам или радиоволнами; иногда эти способы комбинируются.

С появлением компьютеров человек получил мощный инструмент накопления и обработки информации. Компьютерные коммуникации необходимы для обмена информацией между компьютерами и использования общих ресурсов. Для передачи информации от одного компьютера к другому с использованием компьютерных сетей можно использовать:

· электронную почту;

· всемирную информационную сеть Интернет;

· поисковые системы;

· общение в реальном времени;

· файловые архивы.

Понятие глобальной сети - системы объединенных компьютеров, расположенных на больших расстояниях друг от друга, - появилось в процессе развития компьютерных сетей. В 1964 году в США была создана компьютерная система раннего оповещения о приближении ракет противника. Первой глобальной сетью невоенного назначения стала сеть ARPANET в США, введенная в действие в 1969 году. Она имела научное назначение и объединяла в себе компьютеры нескольких университетов страны.

В 80-х-90-х годах прошлого века в разных странах создается множество отраслевых, региональных национальных компьютерных сетей. Их объединение в международную сеть произошло на базе межсетевой среды Интернет.

Важным годом в истории Интернета стал 1993 год, когда была создана служба World Wide Web (WWW) - Всемирная информационная сеть (Всемирная паутина). С появлением WWW резко возрос интерес к Интернету, пошел процесс его бурного развития и распространения. Многие люди, говоря об Интернете, подразумевают именно WWW, хотя это только лишь одна из его служб. Часто в литературе вместо слова «Интернет» употребляют термин «Сеть» (уважительно с большой буквы).

Аппаратные средства Интернета

Основными составляющими любой глобальной сети являются компьютерные узлы и каналы связи. Здесь можно провести аналогию с телефонной сетью: узлами телефонной сети являются АТС - автоматические телефонные станции, которые между собой объединены линиями связи и образуют городскую телефонную сеть. Телефон каждого абонента подключается к определенной АТС.

К узлам компьютерной сети подключаются персональные компьютеры пользователей подобно тому, как с телефонными станциями соединяются телефоны абонентов.

Организация, предоставляющая услуги обмена данными с сетевой средой, называется провайдером сетевых услуг. Английское слово «provider» обозначает «поставщик», «снабженец». Пользователь заключает договор с провайдером на подключение к его узлу и в дальнейшем оплачивает ему предоставляемые услуги (подобно тому, как мы оплачиваем услуги телефонной сети).

Узел содержит один или несколько мощных компьютеров, которые находятся в состоянии постоянного подключения к сети. Информационные услуги обеспечиваются работой программ-серверов, установленных на узловых компьютерах.

Каждый узловой компьютер имеет свой постоянный адрес в Интернете; он называется IP-адресом (IP – Internet Protocol) – интернет-протокол. IP-адрес состоит из четырех десятичных чисел, каждое в диапазоне от 0 до 255, которые записываются через точку. Например: 193.126.7.29, 128.29.15.124

Такие же IP-адреса получают и компьютеры пользователей Сети, но они действуют лишь во время подключения пользователя к сети, т.е. изменяются в каждом новом сеансе связи, в то время как адреса узловых компьютеров остаются неизменными.

Доменная система имен

Компьютеры легко могут найти друг друга по числовому IP-адресу, однако человеку запомнить числовой адрес нелегко, и для удобства была введена Доменная Система Имен (DNS - Domain Name System).

Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя. Имена компьютеров, которые являются серверами Интернета, включают в себя полное доменное имя и собственно имя компьютера. Так, основной сервер компании Microsoft имеет имя www.microsoft.com, а сервер компании МИОО (Московского института открытого образования) - iit.metodist.ru.

Система доменных имен построена по иерархическому принципу. Первый справа домен (его еще называют суффиксом) - домен верхнего уровня, следующий за ним - домен второго уровня и т.д. Последний (первый слева) - имя компьютера. Домены верхнего уровня бывают географичес­кими (двухбуквенными) или административными (трехбуквенными). Например, российской зоне Интернета принадлежит географический домен ru . Еще примеры: uк - домен Англии; са - домен Канады; de - домен Германии; jp - домен Японии. Административные домены верхнего уровня чаще всего относятся к американской зоне Интернета: gov - правительственная сеть США; mil - военная сеть; edu - образовательная сеть; com - коммерческая сеть.

Среди узлов Интернета есть своя иерархия. Например, некоторый узел в Самаре имеет соединение с узлом в Москве, который, в свою очередь, связан с рядом узлов европейской опорной сети. Последние имеют связь с узлами США, Японии и др. И все-таки структура Интернета - это не де­рево, а именно сеть. Как правило, каждый узел имеет связь не с одним, а с множеством других узлов. Поэтому маршруты, по которым поступает информация на некоторый узел, могут быть самыми разными. Этим обеспечивается устойчивость работы Сети: при выходе из строя одного узла информационные потоки к другим узлам не прерываются. Они лишь могут изменить свои маршруты.

Каналы связи

Существуют самые разные технические способы связи в глобальной сети:

· телефонные линии;

· электрическая кабельная связь;

· оптоволоконная кабельная связь;

· радиосвязь (через радиорелейные линии, спутники связи).

Различные каналы связи различаются тремя основными свойствами: пропускной способностью, помехоустойчивостью, стоимостью .

По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми - телефонные. Однако с уменьшением цены снижается и качество работы линии: уменьшается пропускная способность, сильнее влияют помехи. Практически не подвержены помехам оптоволоконные линии.

Пропускная способность - это максимальная скорость передачи информации по каналу. Обычно она выражается в килобитах в се­кунду (Кбит/с) или в мегабитах в секунду (Мбит/с).

Пропускная способность телефонных линий - десятки и сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

На протяжении многих лет большинство пользователей Сети подключались к узлу через коммутируемые (т.е. переключаемые) телефонные линии. Такое подключение производится с помощью специального устройства, которое называется модемом . Слово «модем» - это сокра­щенное объединение двух слов: «мо дулятор» - «дем одулятор». Модем устанавливается как на компьютере пользователя, так и на узловом компьютере. Модем выполняет преобразование дискретного сигнала (выдаваемого компьютером) в непрерывный (аналоговый) сигнал (используемый в телефонной связи) и обратное преобразование. Основной характеристикой модема является предельная скорость передачи данных. В разных моделях она колеблется в диапазоне от 1 200 бит/с до 56 000 бит/с.

Кабельная связь обычно используется на небольших расстояниях (между разными провайдерами в одном городе). На больших расстояниях выгоднее использовать радиосвязь. Все большее число пользователей в наше время переходят от коммутируемых низкоскоростных подключений к высокоскоростным некоммутируемым линиям связи.

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

Телекоммуникационные сети представляют собой комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих передачу информационных сообщений между абонентами.

К традиционным телекоммуникационным сетям относятся:

  • Компьютерные сети (для передачи данных).
  • Телефонные сети (передача голосовой информации).
  • Радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги).
  • Телевизионные сети (передача голоса и изображения - широковещательные услуги).

На разных этапах развития общества применялись новые методы, средства и технологии передачи информации в телекоммуникационных системах.

Конвергенция телекоммуникационных сетей (радио, телефонных, телевизионных и вычислительных сетей) открывает новые возможности для передачи данных, голоса и изображения. Именно сеть Интернет претендует на роль глобальной универсальной мультисервисной (инфокоммуникационной) сети нового поколения для качественной передачи данных, голоса и изображения

Телекоммуникационные технологии - это совокупность алгоритмов, методов и средств передачи информации. Современные телекоммуникационные технологии основаны на использовании глобальных компьютерных сетей.

Глобальные компьютерные сети - это компьютерные сети, которые объединяют территориальные и, локальные сети, а также отдельные компьютеры, удаленные друг от друга на большие расстояния. К наиболее известной глобальной сети относится сеть Интернет (составная сеть IP). Глобальная сеть Интернет была создана в 1990 году на базе сети ARPANet. Для передачи данных в сети Интернет используется семейство сетевых протоколов (стек) TCP/IP.

Кроме того, к глобальным компьютерным сетям относятся: всемирная некоммерческая сеть FidoNet, EARNet, EUNet, CREN и другие глобальные сети. К Internet могут быть подключены и сети, которые не используют протокол IP, так называемые "чужие" сети (например, BITNET, DECnets и др.).

Все глобальные компьютерные сети являются составными сетями, а отличия между ними заключается в технологиях канального и физического уровней. Протоколы уровня сетевого интерфейса обеспечивают интеграцию в составную сеть других сетей, созданных на основе различных технологий (Ethernet, Token Ring, X25, Frame Relay, ATM и т.д.).

Составная сеть - это совокупность нескольких сетей или подсетей, соединенных маршрутизаторами. Глобальные сети IP можно разделить на два класса: чистые сети IP и наложенные (оверлейные) сети «IP поверх ATM/FR/MPLS ». IP-сети могут работать поверх любых сетей: ATM, MPLS, SDH, Frame Relay, Ethernet, поверх выделенных каналов (SLIP, HDLC, PPP) и так далее. Необходимо отметить, что наиболее перспективными являются наложенные сети IP/MPLS.

IP/MPLS отличается от стандартного пакетного протокола IP тем, что коммутация трафика основывается не на адресной информации в IP-пакете, а на коммутации трафика внутри сети MPLS по прикрепленной к пакету данных специальной метке.

Основное назначение сети Интернет:

  • оказание телекоммуникационных услуг;
  • предоставление информационных услуг;
  • предоставление средств коммуникаций;

Общедоступные (публичные) телекоммуникационные услуги оказывают операторы связи, они предоставляют каналы общественных телекоммуникаций, предоставляют в аренду каналы связи. Кроме того, в настоящее время распространены услуги по организации корпоративных территориально распределенных сетей заказчиков в разделяемой инфраструктуре операторов связи и сервис-провайдеров. В этом случае корпоративные территориально распределенные сети строятся на основе модели MPLS L3 VPN или MPLS L2 VPN.

К информационным услугам относятся ресурсы многочисленных Web-сайтов. Интернет играет огромную роль в обществе и как средство коммуникаций (E-mail, телеконференции, IP-телефония и так далее). С развитием потоковых технологий вещания (потокового аудио- и видео-вещания) и применением широкополосных каналов передачи данных Интернет превращается в информационную транспортно- вещательную сеть. Интернет претендует на роль глобальной универсальной мультисервисной сети нового поколения для качественной передачи данных, голоса и изображения.

Сеть Интернет характеризуется:

  • Архитектурой Интернет;
  • Межсетевым протоколом (IP-протоколом) способным объединять различные физические сети.

Архитектура сети - концепция, определяющая основные элементы сети, характер и топологию взаимодействия этих элементов и представляющая логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Практически все услуги Internet построены на базе архитектуры клиент-сервер.

Применение межсетевого IP-протокола обеспечило нормальное взаимодействие компьютеров с различными программными и аппаратными платформами в сети Интернет.

Человечество постоянно стремилось расширить возможности своих органов чувств (каналов коммуникаций с окружающей средой). Так были созданы подзорная труба и микроскоп, термометр и газоанализаторы, высокочувствительные микрофоны и радиолокаторы , а также многое другое. Подзорная труба может рассматриваться как аналоговое однонаправленное телекоммуникационное устройство.

Рассмотрим, какие искусственные каналы коммуникаций создал сам человек за последние тысячелетия своего существования. Представьте себе следующую сцену, возможно имевшую место много столетий тому назад.

На горизонте поднялось легкое облачко, которое начало расти и шириться. Постепенно становилось ясно, что это облако пыли, поднятое множеством лошадиных копыт. На вершине холма дозорные настороженно следили за приближением этого отряда, и когда увидели, что это большой отряд противника, старший дал команду разжигать сигнальный костер. Из небольшого очага, где огонь поддерживался круглые сутки, специальным захватом была извлечена пылающая головня и помещена в основание большого сигнального костра. Сначала огонь разгорался медленно, но уже через несколько минут столб дыма и огонь поднялись на многие метры. Тогда его заметил другой сигнальный отряд, размещенный в нескольких верстах от первого, и там тоже зажгли сигнальный костер.

Такая техника позволяла передать 1 бит информации ( логический нуль или логическая единица ) на расстояние до 100 км менее чем за один час (время сильно варьировалось в зависимости от рельефа местности и погоды). Скорость такого метода передачи данных в дневное время можно было удвоить, используя черный или белый дым. Костры часто размещались на специально построенных вышках для увеличения расстояния между ними. Естественно, этот метод был ненадежен - проливной дождь или вьюга могли помешать разжечь костер, да и видимость при этом могла оказаться весьма ограниченной.

Альтернативный метод посылки депеши с всадником позволял передать несравненно больший объем информации, но со скоростью, меньшей почти на порядок, - ведь прямых дорог тогда не было, да и водные преграды или горы могли существенно замедлить движение. В море сходный метод, с использованием сигнального масляного фонаря, давал возможность передавать короткие сообщения в пределах прямой видимости для координации действий кораблей.

Но даже такой технологии хватало для длительного существования гигантских государственных образований (от империи Александра Македонского до Римской империи). Именно со скоростью лошади либо деревянного гребного или парусного бескилевого судна передавались сообщения с периферии в центр, а оттуда в обратном направлении посылались руководящие инструкции или решения. Задержка достигала многих месяцев. Удивительно, но этого было вполне достаточно для стабильного существования государства. Вероятно, чиновники были вынуждены обдуманно принимать решения, так как быстро исправить ошибку было нельзя. Решение проблемы здесь лежит в предоставлении определенной самостоятельности властям провинции (приближение центра принятия решения к объекту управления). Еще одним средством решения проблемы большой задержки в цепи принятия решения ( RTT , в сетевой терминологии) является выработка набора унифицированных правил реагирования на стандартные ситуации (в случае сетей такие правила называются протоколами). Даже применение самых мощных информационных и телекоммуникационных технологий не позволит эффективно управлять из Москвы автомобилем во Владивостоке.

Когда императоры Римской империи попытались в долговременном плане построить жесткую вертикаль власти, империя распалась сначала на две части, а позднее на большое число независимых государств.

Техника телекоммуникаций с временем RTT (Round Trip Time), равным 2-6 месяцам, просуществовала без существенных изменений более 1500 лет .

Только в XIX веке стали появляться железные дороги, пароходы и, что особенно важно, электрический телеграф и телефон. Связь с применением азбуки Морзе в 1840-х годах позволяла передать до 10 бит /с информации на расстояние десятки и сотни километров. Азбука Морзе, пожалуй, была первым широко распространенным телекоммуникационным кодом (см. таблицу 1.1). Коды здесь представляют собой последовательности точек и тире. Отличие точки от тире определяется длительностью сигнала (точке соответствует более короткий сигнал). Возможны варианты, когда точке и тире соответствуют импульсы тока или напряжения разной полярности. Такая схема исключает зависимость идентификации символа от длительности импульса. Максимальная скорость передачи классического телеграфа может составлять 950-1100 слов в час. В 1884 году начала функционировать телеграфная линия Вашингтон–Балтимор. Для линий связи в ту пору использовалась стальная проволока диаметром ~5 мм. В качестве источников электроэнергии применялись батареи с напряжением 40-120 В. Импульсы тока имели амплитуду 10-25 мА. Сама система являлась электромеханической и предполагала использование контактного ключа (вспомните шпионские фильмы периода Второй мировой войны). Позднее ключ был заменен клавиатурой. Нажатие на определенную клавишу вызывало формирование последовательности сигналов, соответствующей определенной букве, что позволяло в несколько раз ускорить процедуру передачи. Такое устройство, получившее название телетайп , было предложено Кляйшмидтом и Моркрамом в 1915 году в США. На первых порах использовались электромеханические приемные устройства, которые печатали точки и тире, что было крайне неудобно. Позднее стали применяться устройства, которые могли дешифровать коды Морзе (или Бодо) и печатать на ленте буквы. Люди старшего поколения, возможно, еще помнят бланки телеграмм, на которые были наклеены куски ленты с текстом, полученные от таких устройств.

Телекоммуникационный канал содержал два провода (см. рис. 1.1), по одному ток течет в одном направлении, по второму - в обратном. Понятно, что железо в качестве проводника не идеально (удельное сопротивление 8,8x10 -6 Ом*см, да и склонность к ржавчине чего стоит), зато дешево. Лучше была бы медь или алюминий (1,56x10 -6 и 2,45x10 -6 Ом*см соответственно). Еще лучше серебро - 1,51x10 -6 Ом x см. Золото по своим электрическим свойствам занимает положение между медью и алюминием. Полагаю, не нужно пояснять, почему каналы коммуникаций никогда не делали из серебра и тем более из золота (и с медью мороки не оберешься…). Омическое сопротивление является причиной ослабления сигнала, что ограничивает предельное расстояние передачи по проводной линии. Поэтому приходится на определенных расстояниях ставить станции ретрансляции.


Рис. 1.1.

Код Морзе Буквы Код Морзе Буквы и символы
Русские Латинские Русские Латинские
x- А Aa x-x- Я
-xxx Б Bb x--- Й Jj
x-- В Ww -xx- Ь, Ъ Xx
--x Г Gg xx-xx; Э OP
-xx Д Dd x---- 1
x Е Ee xx--- 2
xxx- Ж Vv xxx-- 3
--xx З Zz xxxx- 4
xx И Ii xxxxx 5
-x- К Kk -xxxx 6
x-xx Л Ll --xxx 7
-- М Mm ---xx 8
-x Н Nn ----x 9
--- О Oo ----- 0
x--x П Pp xxxxx . (точка)
x-x Р Rr x-x-x- , (запятая)
xxx С Ss -x-x-x ;
- Т Tt ---xxx :
xx- У Uu xx-xx ?
xx-x Ф Ff --xx-- !
xxxx Х Hh ------ /
-x-x Ц Cc xx--x- _ (подчеркивание)
---x Ч _` x-x-x + (конец)
---- Ш Ch -xxx- -
--x- Щ Qq -xxx- знак раздела
-x-- Ы Yy x-x-x-x- начало действия
xx-- Ю gh xxxxxxx исправление ошибки

Рассматривая таблицу кодов Морзе, следует обратить внимание на то, что наиболее часто используемые буквы имеют более короткие коды (это прежде всего е, т, а, и, н и м ). Это очень важный принцип, позволяющий увеличить среднюю скорость передачи данных. Он применяется достаточно широко - можно, например, вспомнить принцип распределения символов на клавиатуре ЭВМ, в центре размещаются наиболее часто используемые буквы. Посмотрите на клавиатуру вашей ЭВМ, в центре и ближе к клавише пробела размещаются именно указанные выше буквы. Используется эта техника и при архивировании данных ( алгоритм Хафмана). Кроме того, весьма важными являются паузы между буквами. Если пауза окажется малой, то трудно будет отличить НН от Ц, АА от Я и т.д.

Позднее было создано много других типов кодов (например, код Бодо для буквопечатающих аппаратов, ASCII или КОИ8) - в них, как правило, каждому символу или сигналу соответствует 5-8 бит . Сигналами отмечается, например, начало/конец передачи или исправление ошибки. Характерной особенностью ранних систем было отсутствие кодов для строчных букв. В мире много национальных алфавитов. Многие из них содержат специфические символы - достаточно вспомнить символьный набор китайского языка (в детстве меня занимал вопрос: как устроена китайская пишущая машинка?). Чтобы решить проблемы кодирования национальных алфавитов, был придуман юникод, где каждому символу ставится в соответствие два октета (байта). Это позволяет расширить многообразие символов с 256 до 65536.

Аналогичные принципы лежат в основе морских флажковых семафоров, где каждой букве соответствует определенное положение рук сигнальщика. Здесь можно также вспомнить французский семафор, изобретенный в 1830 году. Но это, так же как и сигнальные костры, можно считать первыми приложениями, использующими передачу данных по оптическим каналам связи.

Коды Морзе применялись вплоть до второй половины XX века. Их привлекательность была связана с ограниченностью требуемой полосы пропускания канала, а также с тем фактом, что для передачи были пригодны старые, довольно низкокачественные каналы.

Введя модуляцию на частоте 1500 Гц (1936 г.), удалось получить до 24 телексных каналов по одному телефонному каналу с полосой 4 КГц (50 бод). Позднее телексная сеть обрела самостоятельность и была окончательно вытеснена современными средствами связи лишь в конце XX века.

К 1950 годам большинство стран использовало три типа общедоступных сетей:

  1. Телеграфная сеть, которая просуществовала до конца XX века.
  2. Телефонная сеть (аналоговая), имеющая полосу 4 КГц и почти не менявшаяся по принципам работы с 1880-х годов. Импульсная сигнальная система практически сохранилась без изменений с 1910 года.
  3. Телексная сеть, которая применялась в основном для делового обмена.

Рассмотрим причины того, что проводные системы связи, оставшиеся в наследство от телеграфа, малопригодны для современных систем телекоммуникаций. Двухпроводные структуры, применявшиеся там, как правило, навешивались на телеграфные столбы или укладывались в виде кабелей в подземные каналы. Среднегеометрическое расстояние между проводами не было постоянным, более того, оно могло изменяться со временем, например, под действием ветра. Это приводило к тому, что волновые свойства такой структуры варьировались, и это с неизбежностью становилось причиной искажений формы сигнала для длинных участков канала. Такие искажения ограничивали предельно возможную скорость передачи и длину канала без промежуточных ретрансляторов.

На первый взгляд прогресс в области электроники может снять проблему ослабления сигнала из-за омического сопротивления проводов и исключить необходимость использования амплитуд сигналов порядка 40-100 В. Казалось бы, ставя промежуточные усилители, можно поддерживать амплитуду полезного сигнала в заданных пределах. Идеальным примером такого решения могут служить трансокеанские телефонные кабели.

по протяженным каналам через пустынные области, например, по дну океана, как было отмечено выше, требует наличия усилителей, а усилители нуждаются в питании. Обычно питание передается по тому же кабелю, и здесь также вмешиваются омические потери.

Известно, что в оптоволокне сигнал подвергается меньшему погонному ослаблению, чем в медном проводе. Было бы замечательно, если бы был найден способ, передачи энергии для оптоэлектрических усилителей по оптическому волокну.

Появление новых технологий, как правило, охватывает широкий спектр областей, где возможно их практическое использование. Это происходит в машиностроении, строительстве, медицине, разных направлениях производственной сферы и т. д. Однако не каждая область выступает двигателем прогресса и стимулирует к переходу на новый этап развития. В этом смысле телекоммуникационные технологии можно рассматривать как универсальный инструмент генерации новых идей, которые в дальнейшем переходят и в другие сферы применения. Также высока и первостепенная функция систем телекоммуникации.

Понятие телекоммуникационных технологий

Ключевой компонент в понимании технологий данного рода - это информационные сети, вокруг которых строится телекоммуникационная инфраструктура. Развитие технологической базы в данном случае подразумевает совершенствование цифровых и аналоговых систем, обеспечивающих взаимодействие посредством сетей связи. Иными словами, телекоммуникационные технологии - это совокупность средств, обеспечивающих функции передачи, хранения и обработки данных. В этом процессе основная роль отводится компьютерным системам и линиям передачи. Эффективность организации сетей во многом зависит и от принципов, по которым реализуется проект. Современная телекоммуникационная инфраструктура характеризуется высоким уровнем надежности, безопасности и скорости передачи данных. В этом контексте важно отметить, что особенностью правильно организованной коммуникационной сети является способность связывать пункты отдельных подсистем на больших расстояниях.

Средства телекоммуникационных технологий

Реализация телекоммуникационных задач предусматривает использование нескольких категорий средств. В частности, основу инфраструктуры составляют аппаратные инструменты, среди которых - каналы связи и компьютерные узлы. Такие системы можно рассматривать как более совершенную модель по аналогии с телефонной сетью. Только если во втором случае подразумевается применение автоматических телефонных станций в качестве узлов, то в компьютерной системе это место заняли IP-адреса и доменные имена. Невозможны телекоммуникационные системы и без упомянутых Это обширная группа средств, в которую входят технические системы, реализующие электрическую, оптоволоконную, телефонную и радиосвязь - выбор конкурентного вида канала определяется требованиями к телекоммуникационному проекту. Специалисты обычно ориентируются на такие качества линии, как помехоустойчивостью и, конечно, стоимость.

Использование телекоммуникационных технологий

Сложно назвать область, в которой бы не было места для внедрения телекоммуникационных средств. С одной стороны, они имеют узконаправленное прикладное применение в отдельных направлениях, а с другой - становятся все актуальнее программы по внедрению технологий в целые отрасли. Разумеется, в первую очередь такие системы используются в организации коммуникационного обеспечения в средствах массовой информации, в образовательных учреждениях, в медицине и даже на производствах. Новейшие телекоммуникационные технологии также используют в целях обеспечения более эффективного взаимодействия между персоналом. К примеру, офисы снабжаются производительными и безопасными каналами передачи данных. Для рядовых пользователей современная инфраструктура телекоммуникации полезна упрощением и предоставления услуг. Конечно, самые амбициозные задачи стоят перед руководителями учебных заведений. Внедрение новых технологий и как показывают исследования, способствует развитию творческого воображения и мыслительных процессов учащихся.

Взаимосвязь с информационными технологиями

По большому счету инструментарий современной телекоммуникационной базы является лишь логическим ответом на запросы информационных технологий. Глобальная информатизация общества с момента зарождения решала задачи получения, продуцирования, переработки данных и т. д. И в этом процессе неизбежно возникали потребности в использовании все новых и более эффективных технических средств. В наши дни информационно-телекоммуникационные технологии также находятся на одном из этапов развития. Появление новых аппаратных инструментов в данной области позволяет расширять интеллектуальный потенциал общества, повышать производственную деятельность и даже инициировать новые сферы производства. Другими словами, телекоммуникации являются своего рода инструментом информационных технологий.

Направления развития телекоммуникационных технологий

Ориентиры для будущего развития данной отрасли обычно определяют провайдеры, поставщики связи, разработчики оборудования и группы, заинтересованные в перспективных инвестиционных проектах. Особенностью планирования телекоммуникационных технологий в наши дни является большой риск отсутствия ожидаемых результатов. Дело в том, что перспективными направлениями зачастую занимаются несколько компаний одновременно, и в конечном итоге выигрывает лишь один участник рынка. Так или иначе, развитие телекоммуникационных технологий на данном этапе ориентируется на слияние с транспортной инфраструктурой, оптимизацию работы широкополосных сетей, а также на внедрение оптических прозрачных сетей DWDM. Как и происходило с активно использующимися нынешними технологиями, эти направления могут положить начало самым неожиданным ответвлениям.

Положительные стороны применения технологий

Наиболее высока значимость применения телекоммуникационных средств в образовании, и педагогической деятельности в частности. при грамотной реализации повышают мотивацию учеников, стимулируют их к самообразованию и даже исследовательской деятельности. Например, компьютерные тренажеры облегчают планирование и позволяют сформировать более глубокие представления о материале. В других сферах также нельзя недооценивать ценность коммуникационных средств. В медицине современные телекоммуникационные технологии обеспечивают высокую точность диагностики, оптимизируют процессы взаимодействия между разными объектами инфраструктуры и т. д.

Негативные стороны

Как ни странно, новые технологии могут идти и во вред их пользователям. Впрочем, о серьезных рисках говорить не приходится, так как всегда можно найти и соблюсти определенный баланс в процессе внедрения таких средств. Прежде всего негативные явления связаны с понижением востребованности человеческого Все-таки телекоммуникационные системы в большинстве случаев ориентируются на автоматизацию процессов, в результате чего пользователи избавляются от необходимости самостоятельного анализа и принятия решений. Поэтому в той же образовательной сфере очень важна сбалансированность в расширении телекоммуникационных возможностей.

Заключение

Несмотря на отрицательные факторы, новые технологии все же имеют больше плюсов. Профессиональная разработка проектов, которые задействуют телекоммуникационные технологии, оправдывает себя и с экономической точки зрения, и в отношении пользы для конечного потребителя. В то же время интеграция новых систем лишь в редких случаях происходит без взаимодействия с методами и средствами прежних поколений. Постепенно введенные технологии способствуют и общему обновлению инфраструктур, в рамках которых они используются.