Телекоммуникационные технологии: значение и применение. Телекоммуникационные технологии. технологии управления, планирования и организации деятельности
§ 1. К ОМПОНЕНТЫ И ТИПЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Телекоммуникационные технологии - это передача информации с использованием электронных видов связи. В настоящее время они основываются на компьютерных технологиях. Развитие телекоммуникаций идет в трех основных направлениях: промышленном, технологическом и прикладном.
Промышленное направление связано с тем, что крупные телекоммуникационные компании непосредственно предлагают свои услуги по обеспечению удаленного телефонного сервиса, коммуникационных спутников и другого спектра услуг связи.
Технологическое направление связано с научной разработкой новых технологий, которые быстро внедряются уже в рамках промышленного направления, т. е. производителями телекоммуникационных услуг. Так, ранее связь базировалась на аналоговой волновой системе передачи звука. Сейчас системы передачи информации превращаются в цифровые. Цифровая технология позволила в одном цикле связи передавать числовые данные, звук, изображения и текст. Другой технологической тенденцией является переход на оптоволоконные линии и спутниковые каналы связи. Оптоволоконная передача импульсов генерированного лазером света сокращает размеры оборудования, облегчает его установку, ускоряет поток данных и защищает от электрических помех. Для высокоскоростной пересылки большого объема данных на большие расстояния применяется спутниковая связь.
Прикладные направления применения телекоммуникационных технологий создают новые возможности для различных сфер человеческой деятельности. Так, телекоммуникационные технологии играют важную роль в экономических информационных системах: в поддержке текущих операций, управлении, решении стратегических задач крупных и мелких компаний.
Телекоммуникационная сеть - это набор устройств, с помощью которых отправитель передает сообщение получателю по каналу, используя при этом цепочку взаимосвязанных средств: терминалы, телекоммуникационные процессоры, телекоммуникационные каналы, узлы, программное обеспечение (рис. 4.1).
Терминал | Телекоммуни- | Телекоммуни- | Компьютер |
|||||
кационный | кационный | программы |
||||||
процессор | управления |
|||||||
Рис. 4.1. Компоненты телекоммуникационной сети
Терминал - это устройство ввода-вывода, используемое в телекоммуникационной сети - компьютеры, телефоны, офисное оборудование.
Телекоммуникационные процессоры поддерживают передачу и получение данных между терминалами и компьютерами. К ним относятся модемы, мультиплексоры, маршрутизаторы, специальные промежуточные процессоры, выполняющие функции управления, контроля и поддержки передачи информации. Они преобразуют данные из цифровой формы в аналоговую и обратно, кодируют и декодируют данные, контролируют правильность и производительность коммуникационного потока.
Телекоммуникационные каналы - средства связи (провода, коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, микроволновые системы и системы спутниковой связи) для соединения других компонентов телекоммуникационной сети.
Узлы телекоммуникационной сети - устройства, через которые передаются и принимаются данные. В большинстве случаев в качестве узлов в телекоммуникационной сети используются компьютеры, поэтому их часто называют компьютерными сетями.
Программное обеспечение, управляющее телекоммуникациями, находится на главных компьютерах, на компьютерах, контролирующих связи, и на компьютерах конечных пользователей. Оно
контролирует ввод-вывод и управляет функциями телекоммуникационной сети.
Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:
обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN - Local Area Network) и глобальные (WAN - Wide Area Network).
Принципы соединения компьютеров в сеть:
компьютеры должны бытьсоединены спомощью линий связи;
для подключения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства;
на каждом компьютере устанавливаются программы для совместной работы в сети.
По территориальному признаку компьютерные сети подразделяют на локальные, территориальные (региональные) и глобальные сети.
Локальные сети соединяют средства обработки информации в физически ограниченных областях (предприятие, офис, аудитория
и др.). Они могут включать в себя мощный микрокомпьютер (файлсервер или сетевой сервер) с накопителями большого объема, который программно обеспечивает управление сетью. Сервер поставляет копии общих файлов данных и программ на другие компьютеры в сети. Локальные сети могут подключаться к глобальным сетям с помощью коммуникационных процессоров.
Локальная сеть - это два или более компьютеров, соединенных кабелем таким образом, чтобы они могли обмениваться информацией. Чтобы наладить локальную сеть в офисе, в каждый компьютер следует установить специальную плату - сетевой адаптер, к которому подключается кабель, связывающий все машины.
Территориальная (региональная) компьютерная сеть охватывает компьютерные сети некоторой территории, например города, области и т. п.
Глобальная вычислительная сеть служат для объединения разрозненных сетей, расположенных на большой территории так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Примером такой сети является Интернет. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы.
Каналы глобальных сетей могут принадлежать организации или предоставляться ей другими компаниями, организующими передачу данных разными вариантами. Например, возможны:
связь по коммутируемым телефонным линиям;
подключение к глобальному телефонному сервису по некоммутируемым линиям;
использование услуг спутниковой связи.
Сеть реализует концепцию разделения файлов, разделения ресурсов и разделения программ. Это важнейшие факторы эффективности сетей. Разделение файлов позволяет: передать свой файл по сетевому кабелю прямо на компьютер другого сотрудника или отправить файл по сетевому кабелю на промежуточный пункт, откуда файл может быть вызван в любое время. Разделение ресурсов позволяет, например, каждому использовать единственный в сети лазерный принтер (разделенный ресурс), подключенный к одному компьютеру. Для обеспечения совместного использования файлов, жесткий диск также должен быть общим, то есть установлен как разделенный ресурс. Общий диск может устанавливаться на одном из компьютеров сети. Разделение программ означает хранение на общем диске одной копии программы, доступной для всех пользователей.
Сервер представляет собой более мощный сетевой компьютер с жестким диском, принтером или другими ресурсами, которыми могут пользоваться другие компьютеры сети. Рабочая станция - это любой сетевой компьютер, более дешевый и маломощный, не
являющийся сервером. Таким образом, компьютер в сети может быть либо сервером, либо рабочей станцией. В современных сетях сетевой компьютер может работать и как рабочая станция, и как сервер одновременно.
Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками (их может быть несколько в одной сети) называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором.
При подключении локальной сети к глобальной важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети для сотрудников, не имеющих соответствующих прав. Для обеспечения сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают так называемые брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.
Как уже было сказано выше, примером глобальной сети является Интернет. В дословном переводе на русский язык Интернет - это межсеть, то есть в узком смысле слова Интернет - это объединение сетей. Однако в последние годы у этого слова появился и более широкий смысл - Всемирная компьютерная сеть. Интернет можно рассматривать в физическом смысле как несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом всевозможными линиями связи, однако такой «физический» взгляд на Интернет слишком узок. Лучше рассматривать Интернет как некое информационное пространство.
Интернет является глобальной сетью, объединяющей множество компьютеров, соединенных для совместного использования ресурсов и обмена информацией. Пользователи сети для соединения с сервером применяют телефонные линии, выделенные каналы, радио и спутниковую связь. Для связывания сетей между собой
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 | -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:
- Телеграфная сеть, которая просуществовала до конца XX века.
- 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.
- 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.
Информатизация современного общества и тесно связанная с ней информатизация образования характеризуются совершенствованием и массовым распространением информационных и телекоммуникационных технологий. Они широко применяются для передачи информации и обеспечения взаимодействия преподавателя и обучаемого в современной системе образования. Важно понимать, что в связи с этим преподаватель в наше время должен не только обладать знаниями в области информационных и телекоммуникационных технологий, но и быть специалистом по их применению в своей профессиональной деятельности.
Слово «технология» имеет греческие корни и в переводе означает науку, совокупность методов и приемов обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов, изделий и преобразования их в предметы потребления. Современное понимание этого слова включает и применение научных и инженерных знаний для решения практической задачи. В таком случае информационными и телекоммуникационными технологиями можно считать такие технологии, которые направлены на обработку и преобразования информации.
Информационные и телекоммуникационные технологии – это обобщающее понятие, описывающее различные методы, способы и алгоритмы сбора, хранения, обработки, представления и передачи информации
В это определение умышленно не включено слово «использование». Использование информационных и телекоммуникационных технологий позволяет говорить о еще одной технологии – технологии использования информационных и телекоммуникационных технологий в образовании, медицине, военном деле и многих других областях деятельности человека, что является частью технологий информатизации. Каждая из этих областей накладывает на технологию информатизации свои ограничения и особенности. В качестве примера можно привести технологию Интернет, рассматриваемую как информационную и телекоммуникационную технологию. При этом технологию использования Интернет в образовании разумно считать не информационной и телекоммуникационной технологией, а технологией информатизации образования.
Важно понимать, что понятие технологии информатизации образования значительно шире, чем только технология использования информационных и телекоммуникационных технологий в сфере образования. Это понятие включает в себя весь комплекс приемов, методов, способов и подходов обеспечивающих достижение целей информатизации образования.
Так, например, к технологиям информатизации образования в полной мере могут быть отнесены приемы создания и оценки качества информационных ресурсов образовательного назначения, методы обучения педагогов эффективному использованию информационных и коммуникационных технологий в своей профессиональной деятельности.
В основе средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в сфере образования, находится персональный компьютер, оснащенный набором периферийных устройств. Возможности компьютера определяются установленным на нем программным обеспечением. Основными категориями программных средств являются системные программы, прикладные программы и инструментальные средства. К системным программам относятся операционные системы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с оборудованием и пользователя с персональным компьютером, а также различные служебные или сервисные программы. К прикладным программам относят программное обеспечение, которое является инструментарием информационных технологий – технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д. К инструментальным программам относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения.
В современных системах образования широкое распространение получили универсальные офисные прикладные программы и средства информационных и телекоммуникационных технологий: текстовые процессоры, электронные таблицы, программы подготовки презентаций, системы управления базами данных, органайзеры, графические пакеты и т.п.
С появлением компьютерных сетей обучаемые и педагоги приобрели новую возможность оперативно получать информацию из любой точки земного шара. Через глобальную телекоммуникационную сеть Интернет возможен мгновенный доступ к мировым информационным ресурсам (электронным библиотекам, базам данных, хранилищам файлов, и т.д.). В самом популярном ресурсе Интернет – всемирной паутине WWW опубликовано несколько миллиардов мультимедийных документов.
В телекоммуникационной сети Интернет доступны и многие другие распространенные сервисы, позволяющие людям общаться и обмениваться необходимой информацией, к числу которых относятся электронная почта, ICQ, списки рассылки, группы новостей, чат. Разработаны специальные программы для общения в реальном режиме времени, позволяющие после установления связи передавать тексты, звуки и изображения. Эти программы позволяют организовать совместную работу удаленных пользователей с программой, запущенной на отдельном компьютере.
С появлением новых алгоритмов сжатия данных доступное для передачи по компьютерной сети качество звука существенно повысилось и стало приближаться к качеству звука в обычных телефонных сетях. Как следствие, весьма активно стала развиваться относительно новая технология – Интернет-телефония. С помощью специального оборудования и программного обеспечения через сеть Интернет можно проводить аудио и видеоконференции.
Для обеспечения эффективного поиска информации в компьютерных сетях применяются технологии поиска информации, цель которых – собирать данные об информационных ресурсах глобальной компьютерной сети и предоставлять пользователям возможность быстрого поиска информации. С помощью поисковых систем можно искать документы всемирной паутины, мультимедийные файлы и программное обеспечение, адресную информацию об организациях и людях.
С помощью сетевых средств информатизации становится возможным широкий доступ к учебно-методической и научной информации, организация оперативной консультационной помощи, моделирование научно-исследовательской деятельности, проведение виртуальных учебных занятий (семинаров, лекций) в реальном режиме времени.
К числу значимых информационных и телекоммуникационных технологий относится видеозапись и телевидение.
Видеопленки и соответствующие средства информатизации позволяют большому количеству обучаемых прослушивать лекции лучших преподавателей. При этом видеокассеты с лекциями могут быть использованы как в специально оборудованных аудиториях, так и в домашних условиях. Очень часто основной учебный материал излагается одновременно (согласованно) в печатных изданиях и на видеокассетах. В качестве примера можно привести ставшее традиционным обучение иностранным языкам, в ходе которого обучаемые часто используют печатные издания совместно с магнитофоном или компьютером, оснащенным соответствующей обучающей программой.
В таком случае очень часто возникает вопрос о целесообразности и необходимости использования различных информационных и телекоммуникационных технологий. Так, например, если в ходе обучения необходима визуальная информация, и ее невозможно предоставить обучаемому в печатном виде, то необходимость видеоматериалов очевидна. Если видеопленка или видеодемонстрация, организованная с помощью компьютера, - всего лишь запись лекции без каких-либо дополнительных специальных иллюстраций, то тогда использование информационной технологии может быть оправданным, но не необходимым.
Телевидение, как одна из наиболее распространенных информационных технологий, играет очень большую роль в жизни людей: практически в каждой семье есть хотя бы один телевизор. Обучающие телепрограммы широко используются по всему миру и являются ярким примером практической информатизации образования. Благодаря телевидению, появляется возможность транслировать лекции для широкой аудитории в целях повышения общего развития данной аудитории без последующего контроля усвоения знаний, а также возможность впоследствии проверять знания при помощи специальных тестов и экзаменов.
К сожалению, данная технология может применяться только для большой аудитории, например, для изучающих иностранные языки или основы каких-либо наук. Трудно использовать национальное или даже городское телевидение для курсов более узкой направленности.
Многие обучающие теле- и радиопрограммы передаются через спутниковое телевидение. Например, международная организация INTELSAT, основанная в 1971 году, позволяет транслировать обучающие программы практически на весь мир, предоставляя для этого все свои 15 спутников. Спутниковые каналы позволяют также организовывать коммуникационные сети ISDN, которые позволяют передавать в цифровом виде одновременно видеоизображение, звук, текст и копии документов.
Мощной технологией, позволяющей хранить и передавать основной объем изучаемого материала, являются образовательные электронные издания, как распространяемые в компьютерных сетях, так и записанные на специальных носителях информации: CD-ROM, DVD и т.д. Индивидуальная и коллективная работа с ними может способствовать более глубокому усвоению и пониманию материала. Эта технология позволяет, при соответствующей доработке, приспособить существующие учебные материалы и средства обучения к индивидуальному пользованию, предоставляет возможности для самообучения и самопроверки полученных знаний.
Благодаря современным информационным и телекоммуникационным технологиям, таким как электронная почта, телеконференции или ICQ общение между участниками образовательного процесса может быть распределено в пространстве и во времени. Так, например, педагоги и обучаемые могут общаться между собой, находясь в разных странах, в удобное для них время. Такой диалог может быть растянут во времени – вопрос может быть задан сегодня, а ответ на него получен через несколько дней. С помощью таких подходов становится возможным обмен информацией (вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), что позволяет обучаемым и преподавателям анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время.
Информационные и телекоммуникационные технологии, используемые в сфере образования, можно классифицировать согласно разным критериям. Так, например, при изучении информатизации образования, в качестве критерия удобно рассматривать цель использования метода, способа или алгоритма воздействия на информацию. В этом случае можно выделить технологии хранения, представления, ввода, выводы, обработки и передачи информации.
Известно много различных информационных и телекоммуникационных технологий. С каждым годом появляются новые средства и технологии, важные с точки зрения информатизации образования. Перечислить и, тем более, изучить их все невозможно. Важно понимать, что при определенных условиях многие из этих технологий способны существенно повлиять на повышение качества подготовки специалистов.
Приближающийся XXI век можно смело назвать веком “информационного сообщества”. К важнейшим факторам, оказывающим политическое воздействие на процесс формирования информационного сообщества, следует отнести:
* разработку проектов создания глобальной международной информационной инфраструктуры Комиссиями Европейского Сообщества и Совещаниями глав правительств - членов большой семерки;
* широкомасштабную европейскую инициативу European Information Technology Observatory (EITO), задача которой - выработка всеобъемлющего взгляда на европейский рынок информационных технологий и оказание услуг, предоставляемых данной индустрией как отдельным пользователям, так и общественным организациям;
* общеевропейскую исследовательскую программу по созданию развитых коммуникационных технологий R&D in Advanced Communications Technologies in Europe (RACE);
* программу создания национальной информационной инфраструктуры США National Infrastructure Plan (1993 год) и Закон США о телекоммуникациях 1996 года;
* программу развития средств связи и информатики Министерства связи России, проекты Ростелекома (Центральный и Южный), Межведомственную программу РАН, Министерства науки, Госкомвуза и РФФИ “Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы”.
Ключевую роль в формировании информационного общества играют телекоммуникационные технологии, которые определяют темпы и качество его построения. Понятие “телекоммуникационные технологии построения сетей передачи информации” возникло лишь в середине XX века, но уже к концу его мы наблюдаем проникновение этих технологий во все сферы человеческой деятельности. Сети передачи информации совершили колоссальный скачок от телеграфных и телефонных сетей первой трети ХХ века к интегральным цифровым сетям передачи всех видов информации (речь, данные, видео). К факторам, определившим прогресс в этой сфере, в первую очередь следует отнести развитие микроэлектронной индустрии и вычислительной техники, а также последние успехи в технологии световодных систем. Телекоммуникационные технологии развивались параллельно и взаимоувязано с возможностями каналов связи (от аналоговых к высокоскоростным цифровым волоконно-оптическим линиям связи) и компьютеризацией общества.
Этапы развития телекоммуникационных технологий
В числе основных этапов развития телекоммуникационных технологий (рис.1) следует назвать:
Телеграфные и телефонные сети (докомпьютерная эпоха);
- передача данных между отдельными абонентами по выделенным и коммутируемым каналам с использованием модемов;
- сети передачи данных с коммутацией пакетов: дейтаграммные или использующие виртуальные соединения (типа Х.25);
- локальные вычислительные сети (наиболее распространенные - Ethernet, Token Ring);
- цифровые сети интегрального обслуживания (ISDN) - узкополосные, а затем широкополосные;
- высокоскоростные локальные сети - Fast Ethernet, FDDI, FDDI II (развитие FDDI для синхронной передачи речевой и видеоинформации);
- высокоскоростные распределенные сети Frame Relay, SMDS, АТМ;
- информационные супермагистрали.
Наиболее впечатляющие успехи телекоммуникационных технологий наблюдаются в последние 15 лет. В их числе можно назвать следующие технологии.
Х.25. Долгое время наиболее распространенным в технологии передачи данных был подход, основанный на идеологии пространственно-временной коммутации пакетов данных, определяемой рекомендациями МККТТ Х.25 (рис.2). Характерные черты данной технологии - организация передачи пакетов по временно создаваемым виртуальным каналам, а также достаточно сложные функции управления процессом передачи, возлагаемые на сеть с целью повышения надежности доставки информации пользователю. Подвергавшаяся многочисленным исследованиям и усовершенствованиям, она и по сей день является основой широкого класса телекоммуникационных сетей. Одна из причин этого - удовлетворительное функционирование в условиях использования каналов связи низкого и среднего качества, а также хорошо отработанные за многие годы аппаратные и программные средства.
Области применения:
Каналы низкого и среднего качества;
- передача данных на низких и средних скоростях (1,2-128 Кбит/с);
- простое пользовательское оборудование;
- подключение абонента по коммутируемым каналам.
Особенности:
Виртуальные соединения;
- альтернативная маршрутизация;
- обнаружение и исправление ошибок в каждом узле.
TCP/IP. Передача данных в соответствии с протоколами TCP/IP основана на дейтаграммном методе коммутации, характерная черта которого - независимая маршрутизация пакетов (рис.3). Исторически ряд специальных сетей, например сеть Министерства обороны США ARPANET, были организованы с использованием данной технологии, которая сохраняет актуальность и успешно конкурирует с методом виртуальных соединений. Об этом свидетельствует широкое использование TCP/IP в сети Internet.
Области применения:
Каналы низкого, среднего и высокого качества;
- широкий диапазон скоростей передачи данных (от 1,2 Кбит/с до десятков Мбит/с.)
- возможность использования как в распределенных, так и в локальных сетях.
Особенности:
Пакетная коммутация в дейтаграммном режиме;
- высокий уровень адаптации к нарушениям в сети благодаря возможности изменения маршрута в каждом узле сети;
ISDN. В связи с необходимостью повышения качества и расширения спектра услуг, предоставляемых сетью, и совершенствованием средств передачи цифровой информации с середины 80-х годов во многих странах начали активно развиваться цифровые сети интегрального обслуживания (ЦСИО, ISDN), вначале узкополосные (У-ЦСИО, N-ISDN), а в последующем и широкополосные (Ш-ЦСИО, В-ISDN) (рис.4). Главная задача ISDN - передача разнородной информации с высокой скоростью, включая передачу речи, телетекста, видеотекста, электронной почты для В-ISDN-телеконференции, передача ТВ-изображений, распределенная обработка информации.
Один из ключевых вопросов, относящихся к В-ISDN, - выбор метода коммутации: коммутация каналов (аналогичная традиционной системе в обычной телефонной сети, при которой для каждого соединения устанавливается физический канал между корреспондирующей парой абонентов) или некая разновидность пакетной коммутации (при которой сеть передает информацию, организованную специальным образом в пакеты данных, снабженные адресом, куда они должны быть доставлены).
Метод пакетной коммутации - более гибкий с точки зрения скорости передачи и оптимален для передачи разнородного трафика.
Frame Relay (FR). Данная технология является разновидностью метода пакетной коммутации (рис.5). Она возникла и развивалась как технология, ориентированная на передачу данных, однако все шире используется для организации обмена речевой и даже видеоинформацией. Характерная особенность технологии - частичный отказ от сложных процедур обнаружения и исправления ошибок при передаче информации по каналам связи. Благодаря этому достигается максимально полное использование пропускной способности каналов и ресурсов коммутационного оборудования.
Технология FR представляет собой эффективное средство соединения локальных сетей. Наряду с этим за счет мощных механизмов мультиплексирования и управления потоками она обладает высоким потенциалом интеграции и повышения производительности глобальных и национальных сетей, особенно в условиях большого разнообразия протоколов передачи информации в сеть.
Области применения:
Каналы среднего и высокого качества;
- передача данных со скоростями от 56 Кбит/с до 2048 Кбит/с;
- передача голосовой и факсимильной информации;
- интеллектуальное пользовательское оборудование;
- LAN-to-LAN;
- LAN-to-WAN.
Особенности:
- стирание искаженных кадров (фреймов) на узлах сети;
- обнаружение и исправление ошибок оконечным оборудованием пользователя.
АТМ. В последние годы национальные и международные организации по стандартам заметно продвинулись в определении основ технологии для передачи разнородной информации. Они рекомендуют для этого стандартизованную технологию передачи, мультиплексирования и коммутации, называемую методом асинхронной передачи (Asynchronous Transfer Mode, АТМ) (рис.6).
АТМ является разновидностью метода пакетной коммутации с виртуальными каналами и в определенной мере соединяет преимущества методов коммутации каналов и коммутации пакетов. В основе АТМ - единый цифровой формат и единые правила транспортировки и коммутации всех видов информации, в том числе служебной.
Области применения:
Широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания;
- каналы высокого качества;
- высокоскоростная передача данных, речевой и видеоинформации, включая ТВ высокой четкости;
- хорошие линии привязки пользователей.
Особенности:
Постоянные и коммутируемые виртуальные соединения;
- контроль целостности информации на узлах сети;
- обнаружение и исправление ошибок оконечным оборудованием пользователя;
- заказ услуг.
SMDS. Switched Multimegabit Data Service - это высокоскоростная коммутационная служба передачи данных, по своим свойствам подобная АТМ, но в отличие от нее использующая дейтаграммный метод коммутации. Текущая спецификация SMDS предлагает пользователям доступ по выделенной линии со скоростями DS1 (1,544 Мбит/с) и DS3 (45 Мбит/с).
10BASE-T. Хотя технология Ethernet появилась сравнительно давно, ее массовое применение в конце 80-х годов обеспечил стандарт 10base-T, разработанный комитетом IEEE 802.3. Стандарт, который определял построение Ethernet с использованием неэкранированной витой пары, изменил саму природу ЛВС. Он специфицировал использование топологии типа «звезда» и концентраторов, что сделало сети более надежными и удобными для управления. Как только промышленность признала 10Base-T в качестве основного способа построения сетей Ethernet, цена на концентраторы и сетевые интерфейсные карты резко упала, что обеспечило еще большее распространение данной технологии.
Коммутация в ЛВС. Появление коммутации означало большой скачок вперед в развитии технологий ЛВС (рис.7). В отличие от технологий разделяемых ЛВС, где фиксированная пропускная способность делится между подключенными к ЛВС устройствами, коммутаторы дали возможность выделять каждому порту канал с пропускной способностью до 10 Мбит/с, резко повысив пропускную способность ЛВС и улучшив ее характеристики. Дополнительный импульс развитию коммутации в ЛВС дала технология АТМ. В отличие от других технологий коммутируемых ЛВС, АТМ поддерживает передачу речи, данных и видеоинформации со скоростью сотен мегабит в секунду. Возможно, АТМ станет первой технологией, используемой и в локальных и в территориальных сетях.
Тенденции развития сетевых информационных технологий.
Телекоммуникационные сети, использующие в качестве технологии передачи данных Х.25, Frame Relay, АТМ, выработали свои способы организации инфраструктуры сети, управления, организации услуг и т.д. Однако сети, построенные на перспективных элементах, потребуют новых организационных подходов.
Распределенные сети на оптоволокне. Использование оптоволокна в распределенных сетях обеспечивает практически неограниченные скорости передачи информации, высокое качество и надежность (рис.8). Компании - владельцы сетей дальней связи используют технологию цифровой связи на оптоволокне, чтобы перестроить свои сети снизу доверху. В этот процесс включились и российские телекоммуникационные компании. Широкое использование оптоволокна потребовало разработки новых технологий цифровой передачи сигналов. Наиболее удачной оказалась технология синхронной цифровой иерархии - SDH/SONET, которая задает стандарты для передачи данных на скоростях до 2,4 Гбит/с с возможным увеличением до 10 Гбит/с.
Беспроводные сети мобильных абонентов. Достижения последнего десятилетия в области мобильных и беспроводных систем связи (особенно спутниковых и сотовых) обеспечивают доступ пользователей к сетям передачи данных из любой точки, в том числе и во время движения. Наибольшее распространение получили технологии, использующие стандарты МPT, NMT-450, AMPS, GSM. Технологии продолжают активно совершенствоваться. Одно из перспективных направлений - внедрение метода CDMA - кодового разделения частотного канала в соответствии с документом IS-95, позволяющего наиболее полно и рационально использовать радиочастотный спектр канала.
Internet. Наиболее мощной и динамично развивающейся телекоммуникационной сетью современности можно смело назвать Internet (рис.9). За сравнительно короткое время эта сеть сделала скачок от ведомственной сети к всемирной информационно-телекоммуникационной инфраструктуре. К Internet уже имеют доступ 75 стран мира. Еще 77 стран через систему электронной почты получили возможность подключаться к всемирной службе новостей Usenet, которая позволяет абонентам обмениваться информацией по различным специальным техническим проблемам.
По данным газеты Financial Times, сегодня в сети Internet работает приблизительно 40 миллионов пользователей, объединенных более чем в 40 тыс. сетей. Каждые 30 минут к ней присоединяется новая сеть и каждый месяц прибавляется 1 млн. новых пользователей. К 2000 году, по всей видимости, число пользователей Internet превысит 100 млн. человек. Сеть Internet возникла в результате проекта DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency), который был начат в середине 70-х годов и возглавлялся агентством Министерства обороны США. К реализации проекта были привлечены научные и технологические ресурсы университетских, промышленных и правительственных лабораторий США. Соразработчиками телекоммуникационной инфраструктуры стали Национальный научный фонд (NSF), Министерство энергетики, Министерство обороны, Агентство здравоохранения и гуманитарных услуг и Национальное аэрокосмическое агентство (NASA). Созданную в результате интерсеть называют Connected Internet, DARPA/NFS Internet, TCP/IP Internet или просто Internet.
Сегодня Internet представляет собой транснациональную инфраструктуру, которая объединяет большое число различных компьютерных сетей, работающих по самым разнообразным протоколам, связывающих компьютеры различных типов и обеспечивающих передачу данных в различных физических средах: телефонных кабелях, оптоволокне, радио- и спутниковых каналах.
Основные условия вхождения компьютера в сеть: использование протокола TCP/IP для межмашинного обмена, подключение к какой-либо глобальной сети и выполнение определенных правил адресования и маршрутизации. Internet не имеет единого административного органа, управляющего всей его инфраструктурой. Существует только ряд достаточно авторитетных образований (называемых комитетами), действующих на общественных началах и вырабатывающих общие рекомендации по принципам функционирования сети.
Internet предоставляет следующие основные классы услуг:
* электронная почта;
* служба новостей и конференций;
* доступ к файлам;
* доступ к документам, подготовленным в стандарте HTML (“всемирная паутина” - World Wide Web - WWW);
* удаленная обработка данных.
WWW. Резкое увеличение числа пользователей Internet во многом связано с созданием языка для описания гипертекстовых документов HTML (HiperText Markup Language). HTML позволяет создавать документы гибкой структуры, объединяющие текстовую, табличную, графическую и звуковую информацию. Благодаря расширенной структуре адреса в ссылках HTML появилась возможность размещать страницы одного документа на различных серверах сети Internet. Именно механизм гипертекстовых ссылок позволил объединить отдельные серверы Internet во “всемирную паутину”.
Необходимость эффективно работать во все более расширяющемся информационном пространстве Internet потребовала создания специальных программных средств для навигации в этом своеобразном информационном океане. Такие программы, получившие название «броузеров», сегодня должны быть установлены на каждом компьютере, подключенном к “всемирной паутине” WWW. С их помощью пользователь осуществляет доступ к серверам WWW, получение на свою рабочую станцию выбранных HTML-документов, их просмотр, редактирование, печать.
Электронная почта. Электронная почта получила широкое распространение в мире бизнеса, науки, образования в середине 80-х годов, став впоследствии одним из наиболее распространенных сетевых приложений. По данным Electronic Messaging Association, в 1994 году было 23 млн. пользователей электронной почты. Ожидается, что к 2000 году их число возрастет до 72 млн. Сегодня существует большое число различных систем электронной почты. Наиболее популярные из них представлены в таблице.
Основные направления эволюции телекоммуникационных технологий
В дальнейшем основными направлениями эволюции телекоммуникационных технологий, по-видимому, станут:
Увеличение скорости передачи информации, обусловленное возрастающими возможностями широкополосных линий и всеобщим использованием оптических каналов;
- интеллектуализация сетей передачи информации;
- резкий рост числа и мобильности пользователей в связи с удешевлением и миниатюризацией оконечных средств и применением техники беспроводной связи.
Скорость. Высокие скорости необходимы для передачи изображений, в том числе телевизионных, а также для интеграции различных видов информации в контексте мультимедиа, взаимосвязи локальных, городских, территориальных и глобальных сетей (рис.10).
Интеллектуальность. Интеллектуальность сетей, позволяющая увеличить их гибкость, возможности и надежность, а также упростить управление глобальными сетями даже в неоднородных средах, растет благодаря использованию микроэлектроники и применению программного обеспечения в каждом сетевом устройстве. Интеллектуальная сеть предполагает большое число служб как для пользователя, так и для администратора. Один из ключевых аспектов состоит в том, что сеть предоставляет легкую и динамичную систему заказов и конфигурацию в соответствии с изменяющимися потребностями пользователя. Происходит радикальное изменение роли пользователя от пассивного потребителя до активного клиента.
Увеличение числа и мобильности пользователей. Беспроводные средства и миниатюризация способствуют широкому распространению и мобильности оконечных устройств и терминалов, а тем самым глобальной мобильности и повсеместности их использования (рис.11). Беспроводные цифровые устройства, несомненно, окажут огромное воздействие на рынок, где до сих пор доминируют аналоговые системы. Такие цифровые устройства, как СТ2 (Second Generation of Cordless Telephone), DECT (Digital European Cordless Telecommunication), GSM (Group Special Mobile), CDMA и сети персональных компьютеров PCN, - важный шаг к сетям передачи данных и мультимедиа. Миниатюризация электронных устройств, активное проникновение стандартов PCMCIA (Personal Сomputer Memory Card Industry Association) и снижение стоимости стимулируют создание и более широкое использование портативных терминальных систем.
В области мобильной связи растущую роль играют спутниковые системы. Некоторые проекты, например Iridium компании Motorola, предусматривают создание всемирных глобальных сетей связи на их основе.
Наиболее перспективные телекоммуникационные и информационные технологии
В числе технологий, которые в ближайшее время будут оказывать решающее воздействие на развитие телекоомуникаций, следует назвать:
Оптические технологии (SDH/SONET), обеспечивающие увеличение скорости, удешевление доступа к сети и, следовательно, увеличение числа пользователей;
- широкополосные каналы (В-ISDN), позволяющие передавать разнородную информацию по одному и тому же каналу и, как следствие, повышающие быстродействие и интеллектуальность сети;
- единую технологию мультиплексирования и коммутации (АТМ), повышающую интеллектуальности сети;
- методы кодирования и сжатия информации, которым предстоит сыграть ключевую роль в эволюции широкополосных сетей, резко (на несколько порядков) увеличив передаваемые информационные потоки и тем самым обеспечив возможность передачи с высоким качеством мультимедийной, телевизионной и другой информации (наиболее значимые стандарты сжатия: рекомендации МККТТ серии Н, стандарты JPEG и группа стандартов MPEG-1, 2, 3, 4);
- коммутируемые ЛВС (Fast Ethernet, FDDl FDDI II, АТМ), увеличивающие производительность и интеллектуальность сети;
- цифровую беспроводную связь, способствующую росту числа и мобильности пользователей;
- интероперабельность сетей (Java);
- универсальный доступ к услугам Internet (WWW).
Состояние развития средств связи и сетевых телекоммуникационных технологий в России
Развитие телекоммуникационных технологий в России определяется как общемировыми тенденциями, так и тем специфическим положением, в котором эта отрасль находилась у нас долгое время. Связь и ее инфраструктура на протяжении многих лет развивались исходя из приоритетного обеспечения оборонного потенциала страны. В связи с этим связью прежде всего обеспечивались органы государственного управления, армия, органы правопорядка, предприятия военно-промышленного комплекса. Развитие сетей общего пользования стало приоритетным лишь со второй половины 80-х годов. Именно тогда начали появляться общедоступные сети передачи данных, которых сейчас на территории России несколько десятков. Ряд действующих сетей имеет общенациональный масштаб, они включены в общую телекоммуникационную структуру планеты.
Создание современной телекоммуникационной инфраструктуры такого региона, как Россия, – сложная, масштабная задача. Ее решение осуществляется по трем направлениям:
– реализация крупномасштабных общегосударственных проектов;
– развитие и поддержка региональных телекоммуникационных проектов;
– деятельность негосударственных организаций.
Крупномасштабные общегосударственные проекты. Первичная сеть связи России развивается в рамках концепции Министерства связи РФ “Взаимоувязанная система связи” (рис.12). Ее важнейшая составляющая – проекты Ростелекома по созданию цифровых каналов. Окончание строительства международных телефонных линий Россия–Дания, Россия– Япония–Южная Корея, Италия–Турция –Украина–Россия и цифровой радиорелейной линии Москва–Хабаровск позволяет уже сейчас говорить о замыкании мирового телекоммуникационного кольца через Россию.
Деятельность негосударственных организаций и зарубежных фирм оказывает все более заметное влияние на развитие телекоммуникационного рынка России. Так, итальянская фирма Italtel активно занимается телефонизацией в Сибири, шведская Ericsson поставляет телефонные станции в отдельные регионы, германская Siemens модернизирует телефонную сеть Калуги и т.д. В значительной мере усилиями негосударственных организаций удалось развернуть более десятка сетей передачи данных, использующих различные первичные сети (спутниковые, проводные, радиорелейные каналы связи). Наиболее крупные из них – сети Спринт, Инфотел, Роснет, Роспак, Релком и др. Большинство из них – чисто коммерческие и предоставляют информационные услуги за достаточно высокую плату. Однако цены на услуги ряда сетей, например Релком, весьма умеренны.
Развитие систем связи и телекоммуникаций в России идет с привлечением передовых западных телекоммуникационных технологий. Наряду с этим активно используются отечественные разработки, ставшие доступными в результате конверсии и в большей степени учитывающие специфику страны.
Один из крупнейших проектов в области телекоммуникационных сетей – программа «Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы”. В программе участвуют Государственный комитет РФ по науке и технологиям, Министерство общего и профессионального образования РФ (Минобразование России), Российская Академия наук и Российский фонд фундаментальных исследований. Программа должна быть реализована до 1998 года. Ее цель – создание базовой телекоммуникационной компьютерной аппаратно-программной среды, которая обеспечит рациональную интеграцию существующих компьютерных сетей, создаст предпосылки для массового доступа к отечественным и мировым информационным ресурсам, откроет возможности для эффективного обмена информацией и развития отечественных информационных ресурсов, в том числе баз данных и знаний по приоритетным направлениям фундаментальной науки и высшего образования.
Программа объединяет более 100 проектов, общий объем ее финансирования превышает 200 млрд. руб. В результате выполнения программы, а также благодаря известной инициативе Джорджа Сороса по подключению к международной сети Internet ведущих периферийных университетов России, будут созданы телекоммуникационные сети для науки и высшей школы в ряде регионов России. В Москве в рамках этой программы создается Московская опорная сеть, состоящая из Северной и Южной частей. Уже функционирует Южная часть, объединяющая в основном научные и учебные центры.
В 1992 году была образована Ассоциация российских научных и учебных организаций пользователей электронных сетей передачи данных RELARN (Russian Electronic Academic & Research Network), занимающаяся развитием телекоммуникаций для науки и образования. Через нее Госкомнауки РФ и другие ведомства дотируют трафик организаций–участников Ассоциации. Абонентские точки членов RELARN (порядка 1000 абонентов)в основном подключены к российской части Internet (Relcom, Demos).
Проблемы региональных телекоммуникационных проектов. Развитие рыночных отношений в России вызвало резкое увеличение потребности в надежно и своевременно доставляемой информации. Как следствие, с 1994 года полностью определился интерес к формированию региональных информационно-телекоммункационных компьютерных систем (РИТКС).
Сегодня в различных регионах России созданы и на коммерческой основе эксплуатируются региональные сети, преимущественно использующие протокол Х.25. Как правило, в этих сетях предоставляется стандартный набор информационных услуг: электронная почта, удаленный доступ к базам данных, передача файлов, подключение к другим сетям. Абонентами такого рода сетей являются региональные банки, государственные административные службы и учреждения, отдельные коммерческие организации и пользователи. Данные сети достаточно рентабельны, срок окупаемости затрат – полтора-два года.
Как показала практика, уже через полгода-год эксплуатации региональных сетей ощущается потребность в повышении качества и увеличении количества информационных услуг. Прежде всего это касается времени доступа к Internet и скорости передачи информации. Как правило, большинству абонентов необходимо работать в режиме on-line.
В последнее время создание РИТКС стимулирует начавшийся процесс построения информационных систем различного назначения. В этом процессе активно участвуют администрации регионов, как правило, финансирующих работы за счет местных бюджетов.
Резкое сокращение финансирования науки и предприятий ВПК, снятие барьеров на продажу западных аппаратно-программных средств привело к тому, что работы по созданию отечественных средств телекоммуникаций практически прекращены, а многие региональные и корпоративные сети создаются с использованием западных технологий. В результате в такой стратегически важной отрасли, как связь, появляется серьезная зависимость России от Запада. В институтах Отделения информатики и вычислительной техники (ОИВТА) РАН ведутся фундаментальные и прикладные исследования в области построения крупномасштабных информационно-телекоммуникационных сетей и их элементов. Для их координации создана рабочая группа под руководством академика С.В. Емельянова. Уже выполненные работы позволяют надеяться на то, что даже в условиях сверхтрудного существования академических институтов будут получены результаты, по определенным параметрам сравнимые с зарубежными образцами.
Телекоммуникации - 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:
- v Компьютерные сети (для передачи данных).
- v Телефонные сети (передача голосовой информации).
- v Радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги).
- v Телевизионные сети (передача голоса и изображения - широковещательные услуги).
На разных этапах развития общества применялись новые методы, средства и технологии передачи информации в телекоммуникационных системах.
В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить четыре основных этапа:
- v PSTN
- v IDN
- v ISDN
Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.
1)Первый этап - построение телефонной сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network). В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования (ТфОП). ТфОП-это сеть, представляющая собой совокупность устройств и сооружений, обеспечивающих телефонную связь на некоторой территории для доступа к которой используются обычные проводные телефонные аппараты. Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой - передачей речевых сообщений. В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остается основной услугой связи, принося эксплуатационным организациям более 80% доходов. Различают следующие виды телефонных сетей общего пользования (ТфОП): городские, сельские, зоновые и междугородные.
Структура ТфОП учитывает административно-территориальное деление страны. В соответствии с этим ТфОП объединяет местные и внутризоновые телефонные сети, а также междугородную телефонную сеть.
Коммутационным центром зоновой телефонной сети является автоматическая междугородная телефонная станция (АМТС), с которой непосредственно или через специальные узлы связаны все автоматические телефонные станции (АТС) городских телефонных сетей и центральные станции сельских телефонных сетей.
На рисунке 1 показана упрощенная схема построения ТфОП. Элементы междугородной телефонной сети на схеме выделены жирными линиями.
телекоммуникационный сеть связь канал
Рисунок 1 - Схема построения ТфОП.
- 2)Второй этап - цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70-х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network), предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. В настоящее время во многих странах цифровизация телефонных сетей практически закончилась. Слово "интегрированная" в IDN подразумевает интеграцию коммутации и передачи данных. IDN рассматривается в контексте телефонной сети и воплощает такую цель, как тотальный перевод телефонной технологии на цифровые методы.
- 3)Третий этап - интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network). Название сети ISDN относится к набору цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы голос, информация, текст, графические изображения, музыка, видеосигналы и другие материальные источники могли быть переданы коанечныму пользователю по имеющимся телефонным проводам и получены им из одного терминала конечного пользователя. Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передается по трем цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 Кбит/с. Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D - для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. Концепция ISDN существует около 20 лет, но широкого распространения в мире не получила по нескольким причинам. Во-первых, оборудование ISDN достаточно дорого, чтобы стать массовым; во-вторых, пользователь постоянно оплачивает три цифровых канала; в-третьих, перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.
- 4)Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network). Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и платить он будет за предоставленную услугу в течение этого интервала времени. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и ее экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей - в гибкости и экономичности предоставления услуг.
В свою очередь, уменьшение затрат индивидуального пользователя на новые услуги должно увеличить спрос на них, т.е. привести к увеличению прибыли поставщиков услуг. Соответственно расширение спроса на услуги приведет к увеличению поставок необходимого оборудования, т.е. к увеличению прибыли поставщиков оборудования. Таким образом, гибкость предоставления услуг в интеллектуальной сети приводит к объединению экономических интересов трех сторон: пользователей, поставщиков услуг и поставщиков оборудования.