Prenos podatkov Naprave, sistemi, programi. Informacijska tehnologija

Večina prebivalcev modernih mest vsak dan posreduje ali prejema podatke. Lahko so računalniške datoteke, televizijska slika, radijsko oddajanje - vse, kar predstavlja določen del koristnih informacij. Tehnološki načini prenosa podatkov - ogromen znesek. Hkrati se v številnih segmentih informacijskih rešitev posodabljanje ustreznih kanalov dogaja izjemno dinamično. Namesto običajnih tehnologij, ki se zdi, da lahko v celoti zadovoljijo človeške potrebe, prihajajo nove, naprednejše. Nedavno je dostop do omrežja prek mobilnega telefona veljal za skoraj eksotičen, danes pa je ta možnost večini ljudi znana. Sodobne hitrosti prenosa datotek prek interneta, merjene v stotinah megabitov na sekundo, so se zdele prvemu uporabniku svetovnega spleta nekaj fantastičnega. Katere vrste infrastruktur lahko prenašajo podatke? Kaj je lahko posledica izbire kanala?

Osnovni mehanizmi za prenos podatkov

Koncept prenosa podatkov je lahko povezan z različnimi tehnološkimi pojavi. Na splošno je povezana z industrijo računalniških komunikacij. Prenos podatkov v tem pogledu je izmenjava datotek (pošiljanje, prejemanje), map in drugih izvedb strojne kode.

Zadevni izraz je lahko povezan tudi z ne-digitalno komunikacijsko sfero. Na primer, oddaja TV signal, radio, telefonske linije - če ne govorimo o sodobnih visokotehnoloških orodjih - se lahko izvede z uporabo analognih načel. V tem primeru je prenos podatkov elektromagnetni signal prek kanala.

Vmesni položaj med dvema tehnološkima izvedbama prenosa podatkov - digitalno in analogno - lahko zasedejo mobilne komunikacije. Dejstvo je, da so nekatere tehnologije ustreznih komunikacij prve vrste - na primer GSM-komunikacija, 3G ali 4G-Internet, druge so manj računalniško podprte, zato se lahko štejejo za analogne - npr. Govorna komunikacija v standardih AMPS ali NTT.

Vendar pa je sodoben trend razvoja komunikacijskih tehnologij tak, da se kanali za prenos podatkov, ne glede na to, kakšne vrste informacij se prenašajo preko njih, aktivno »digitalizirajo«. V večjih ruskih mestih je težko najti telefonske linije, ki delujejo v skladu z analognimi standardi. Tehnologije, kot je AMPS, postopoma izgubijo svoj pomen in jih nadomestijo naprednejše. Digitalna postaja TV in radio. Tako lahko sodobne tehnologije prenosa podatkov obravnavamo predvsem v digitalnem kontekstu. Čeprav bo zgodovinski vidik vključevanja določenih rešitev seveda zelo koristen za raziskovanje.

Sodobne sisteme prenosa podatkov lahko razvrstimo v tri glavne skupine: implementiramo v računalniških omrežjih, ki se uporabljajo v mobilnih omrežjih in so osnova za organizacijo televizijskih in radijskih oddaj. Podrobneje preučite njihove posebnosti.

Tehnologije prenosa podatkov v računalniških omrežjih

Glavni predmet prenosa podatkov v računalniških omrežjih, kot smo že omenili, je niz datotek, map in drugih produktov izvajanja računalniške kode (npr. Nizi, nizi itd.). Sodobne digitalne komunikacije lahko delujejo na podlagi različnih standardov. Med najpogostejšimi - TCP-IP. Njegovo glavno načelo je, da računalniku dodeli edinstven naslov IP, ki se lahko uporabi kot glavna referenčna točka pri prenosu podatkov.

Izmenjava datotek v sodobnih digitalnih omrežjih se lahko izvede s pomočjo žičnih tehnologij ali tistih, v katerih kabel ne bi smel biti aktiviran. Klasifikacija ustreznih infrastruktur prve vrste se lahko opravi na podlagi posebne vrste žice. V sodobnih računalniških omrežjih se najpogosteje uporabljajo:

- zavite pare;

- žice iz optičnih vlaken;

- koaksialni kabli;

- kabli USB;

- telefonske žice.

Vsak označen kabel ima tako prednosti kot slabosti. Na primer, zviti par je poceni, vsestranski in enostaven za namestitev vrste žice, vendar je bistveno slabša od optičnih vlaken v smislu pasovne širine (o tem parametru bomo govorili podrobneje kasneje). Kabli USB so najmanj primerni za prenos podatkov v računalniških omrežjih, vendar so združljivi s skoraj vsakim sodobnim računalnikom - redko najdete osebne računalnike, ki nimajo vrat USB. Koaksialni kabli so ustrezno zaščiteni pred motnjami in omogočajo prenos podatkov na zelo dolgih razdaljah.

Značilnosti računalniških podatkovnih omrežij

Koristno bo preučiti nekatere ključne značilnosti računalniških omrežij, v katerih se izmenjujejo datoteke. Pasovna širina je med najpomembnejšimi parametri ustrezne infrastrukture. Ta lastnost vam omogoča, da ocenite, kakšna je lahko najvišja hitrost in količina podatkov, ki se prenašajo v omrežju. Pravzaprav se oba parametra nanašata tudi na ključ. Hitrost prenosa podatkov je dejanski kazalnik, ki kaže, koliko datotek je mogoče poslati iz enega računalnika v drugega v določenem časovnem obdobju. Obravnavani parameter je najpogosteje izražen v bitih na sekundo (v praksi, praviloma, v kilo-, mega-, gigabitih, v močnih omrežjih - v terabitih).

Klasifikacija računalniških kanalov za prenos podatkov

Izmenjava podatkov z uporabo računalniške infrastrukture se lahko izvaja preko treh glavnih vrst kanalov: duplex, simplex in half duplex. Kanal prvega tipa predpostavlja, da je lahko naprava za prenos podatkov na računalniku hkrati tudi sprejemnik. Naprave Simplex lahko sprejemajo samo signale. Poldupleksne naprave omogočajo aktiviranje funkcije sprejema in prenosa datotek.

Brezžični prenos podatkov v računalniških omrežjih se najpogosteje izvaja prek standardov:

- „majhen radij“ (Bluetooth, infrardeča vrata);

- »srednji polmer« - Wi-Fi;

- »velik radij« - 3G, 4G, WiMAX.

Hitrost prenosa datotek se lahko zelo razlikuje glede na določen komunikacijski standard, pa tudi glede stabilnosti povezave in njene zaščite pred motnjami. Wi-Fi je ena najboljših rešitev za organizacijo domačih računalniških računalniških omrežij. Če je potreben prenos podatkov na dolge razdalje, gre za 3G, 4G, WiMax ali druge tehnologije, ki so konkurenčne z njimi. Obdržijo povpraševanje po Bluetoothu in v manjši meri IR vrata, saj njihova uporaba praktično ne zahteva, da uporabnik natančno prilagodi naprave, prek katerih se izmenjujejo datoteke.

Najbolj priljubljeni standardi "majhen radij" imajo v industriji mobilnih naprav. Torej, prenos podatkov na Android iz drugega podobnega OS ali združljiv se pogosto izvaja z Bluetooth. Vendar se lahko mobilne naprave uspešno integrirajo tudi z računalniškimi omrežji, na primer z uporabo Wi-Fi.

Programska oprema za prenos podatkov

Računalniška mreža prenosa podatkov deluje z vključitvijo dveh virov - strojne opreme in potrebne programske opreme. Oba sta potrebna za organizacijo popolne izmenjave datotek med osebnimi računalniki. Programi za prenos podatkov se lahko uporabljajo zelo različno. Pogojno jih je mogoče razvrstiti po takšnih merilih kot področje uporabe.

Obstaja prilagojena programska oprema, prilagojena uporabi spletnih virov - te rešitve vključujejo brskalnike. Obstajajo programi, ki se uporabljajo kot orodje za govorno komunikacijo, dopolnjeno z možnostjo organiziranja video klepetov - na primer Skype.

Obstaja programska oprema, povezana s sistemsko kategorijo. Uporabnik ne more uporabiti ustreznih rešitev, vendar bo njihovo delovanje morda potrebno za zagotovitev skupne rabe datotek. Praviloma taka programska oprema deluje na ravni programov v ozadju v strukturi operacijskega sistema. Te vrste programske opreme omogočajo povezavo računalnika z omrežno infrastrukturo. Na podlagi takih povezav se lahko uporabijo uporabniška orodja - brskalniki, programi za video klepet itd. Sistemske rešitve so pomembne tudi za zagotavljanje stabilnosti omrežnih povezav med računalniki.

Obstaja programska oprema, namenjena diagnosticiranju povezav. Torej, če vzpostavite zanesljivo povezavo med računalnikom, preprečite to ali tisto napako pri prenosu podatkov, jo lahko izračunate z ustreznim diagnostičnim programom. Vključevanje različnih vrst programske opreme je eden ključnih meril za razlikovanje digitalnih in analognih tehnologij. Pri uporabi tradicionalne infrastrukture za prenos podatkov imajo programske rešitve praviloma neprimerno manj funkcionalnosti kot pri gradnji omrežij, ki temeljijo na digitalnih konceptih.

Tehnologije prenosa celičnih podatkov

Preučimo, kako se lahko podatki prenašajo v drugih obsežnih infrastrukturah - celičnih omrežjih. Glede na ta tehnološki segment bo koristno posvetiti pozornost zgodovini razvoja ustreznih odločitev. Dejstvo je, da se standardi, po katerih se podatki prenašajo preko celičnih omrežij, razvijajo zelo dinamično. Nekatere rešitve, ki smo jih obravnavali zgoraj in so vključene v računalniška omrežja, ostanejo veljavne že več desetletij. To je še posebej očitno na primeru žičnih tehnologij - koaksialnega kabla, upognjenega para, optičnih vlaken, ki so bile vgrajene v prakso računalniških komunikacij že zelo dolgo, vendar je vir njihove uporabe daleč od izčrpane. V mobilni industriji pa skoraj vsako leto obstajajo novi koncepti, ki jih je mogoče uresničiti z različnimi stopnjami intenzivnosti.

Razvoj celične tehnologije se torej začne z uvedbo prvih standardov - kot je NMT - v zgodnjih 80. letih. Ugotovimo lahko, da njegove zmogljivosti niso bile omejene na zagotavljanje govornih komunikacij. Možen je bil tudi prenos podatkov preko NMT omrežij, vendar z zelo nizko hitrostjo - približno 1,2 Kbps.

Naslednji korak tehnološkega razvoja na trgu mobilne telefonije je bil povezan z uvedbo standarda GSM. Hitrost prenosa podatkov, ko je bila aktivirana, naj bi bila precej višja kot v primeru uporabe NMT - približno 9,6 Kb / s. Kasneje je bil standard GSM dopolnjen s tehnologijo HSCSD, ki je mobilnim naročnikom omogočila prenos podatkov s hitrostjo 57,6 Kb / s.

Kasneje se je pojavil standard GPRS, s katerim je bilo mogoče ločiti običajno "računalniški" promet, ki se prenaša v celičnih kanalih, iz govornega prometa. Hitrost prenosa podatkov z uporabo GPRS bi lahko dosegla približno 171,2 Kbps. Naslednja tehnološka rešitev, ki so jo izvajali mobilni operaterji, je bil standard EDGE. Omogočil je prenos podatkov s hitrostjo 326 Kb / s.

Razvoj interneta je zahteval, da razvijalci celičnih komunikacijskih tehnologij uvedejo rešitve, ki bi lahko postale konkurenčni žični standardi - predvsem pri hitrosti prenosa podatkov in stabilnosti povezave. Pomemben korak naprej je bila uvedba standarda UMTS na trgu. Ta tehnologija je omogočila izmenjavo podatkov med naročniki mobilnega operaterja pri hitrosti do 2 Mbit / s.

Kasneje se je pojavil standard HSDPA, v katerem se je prenos in sprejem datotek lahko izvajal pri hitrosti do 14,4 Mb / s. Mnogi strokovnjaki za digitalno industrijo menijo, da so mobilni operaterji od uvedbe tehnologije HSDPA začeli neposredno tekmovati z internetnimi ponudniki, ki uporabljajo kabelske povezave.

Konec leta 2000 se je pojavil standard LTE in njegovi konkurenčni analogi, s katerimi so imeli naročniki mobilnih operaterjev možnost izmenjave datotek s hitrostjo več sto megabiti. Ugotovimo lahko, da taki viri, tudi za uporabnike sodobnih žičnih kanalov, niso vedno na voljo. Večina ruskih ponudnikov prenaša na svoje naročnike podatkovni kanal s hitrostjo, ki ne presega 100 Mbit / s, v praksi - najpogosteje večkrat manj.

Generacije celične tehnologije

Standard NMT praviloma pripada generaciji 1G. Tehnologije GPRS in EDGE so pogosto razvrščene kot 2G, HSDPA kot 3G, LTE kot 4G. Opozoriti je treba, da ima vsaka od navedenih rešitev konkurenčne analoge. Nekateri strokovnjaki se na primer sklicujejo na WiMAX za LTE. Druge konkurenčne rešitve LTE na trgu 4G tehnologije so 1xEV-DO, IEEE 802.20. Obstaja stališče, po katerem standard LTE še vedno ni povsem pravilno razvrščen kot 4G, saj ne doseže maksimalne hitrosti nekoliko toliko, kot je indikator definiran glede na konceptualni 4G, ki je 1 Gbit / s. Tako je možno, da se bo v bližnji prihodnosti na svetovnem trgu mobilnih komunikacij pojavil nov standard, morda celo naprednejši od 4G, ki bo omogočal prenos podatkov s tako impresivno hitrostjo. Medtem je med rešitvami, ki se najbolj dinamično uvajajo, LTE. Vodilni ruski operaterji aktivno posodabljajo ustrezno infrastrukturo po vsej državi - zagotavljanje visokokakovostnega prenosa podatkov 4G postaja ena ključnih konkurenčnih prednosti na trgu mobilne telefonije.

Televizijska radiodifuzijska tehnologija

Koncepti digitalnega prenosa podatkov se lahko uporabljajo tudi v medijski industriji. Informacijska tehnologija se že dolgo ni aktivno izvajala pri organizaciji televizijskih in radijskih oddaj, predvsem zaradi omejene donosnosti ustreznih izboljšav. Pogosto so bile vključene rešitve, ki združujejo digitalno in analogno tehnologijo. Tako bi lahko bila infrastruktura telecentra popolnoma „računalniško“. Vendar so se analogne televizijske oddaje oddajale naročnikom televizijskih omrežij.

Z razširitvijo interneta in stroški računalniških kanalov za prenos podatkov so televizijski in radijski igralci začeli aktivno „digitalizirati“ svojo infrastrukturo in jo povezati z informacijskimi rešitvami. Televizijski standardi v digitalni obliki so bili odobreni v različnih državah sveta. Od teh je najpogostejša DVB, prilagojena evropskemu trgu, ATSC, ki se uporablja v ZDA, in ISDB, ki se uporablja na Japonskem.

Digitalne rešitve v radijski industriji

Informacijske tehnologije so prav tako aktivno vključene v radijsko industrijo. Ugotovimo lahko, da so za take rešitve značilne določene prednosti v primerjavi z analognimi standardi. Tako je pri digitalnih radijskih oddajah mogoče doseči bistveno višjo kakovost zvoka kot z uporabo FM kanalov. Digitalno omrežje za prenos podatkov teoretično daje radijskim postajam možnost, da naročnikom pošljejo ne le govorni promet naročnikom, temveč tudi vse druge medijske vsebine - slike, video posnetke, besedila. Ustrezne rešitve je mogoče uvesti v infrastrukturo organizacije digitalnih televizijskih oddaj.

Satelitski podatkovni kanali

V ločeni kategoriji je treba dodeliti satelitske kanale, prek katerih se lahko prenašajo podatki. Formalno imamo pravico, da jih pripišemo brezžičnemu, vendar je obseg njihove uporabe takšen, da ne bo popolnoma pravilno združiti ustreznih rešitev v en razred z Wi-Fi in Bluetooth. Vključeni so lahko kanali za prenos satelitskih podatkov - v praksi je tako - pri gradnji skoraj vseh vrst komunikacijske infrastrukture od zgoraj navedenih.

S pomočjo "plošč" lahko organizirate poenotenje osebnih računalnikov v omrežju, jih povežete z internetom, zagotovite delovanje televizijskih in radijskih oddaj, povečate stopnjo tehnološke učinkovitosti mobilnih storitev. Glavna prednost satelitskih kanalov - vključenost. Prenos podatkov se lahko izvede, ko se aktivirajo praktično na katerem koli mestu planeta - kot tudi sprejemu - s katere koli točke na svetu. Satelitske rešitve imajo tudi nekatere tehnološke pomanjkljivosti. Na primer, pri prenosu računalniških datotek s pomočjo "plošče" lahko pride do opazne zamude v odzivu ali "pinga" - časovnega intervala med trenutkom pošiljanja datoteke iz enega računalnika in prejemom na drug računalnik.