Вычислительная техника, сети телекоммуникации

I. l. Г|Е1ешки





                Вычислительная шайка, сети и телекоммуникации




Рекомендовано УМО по образованию в области Инфокоммуника-ционных технологий и систем связи в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по направлению подготовки 11.03.02 - «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» квалификации (степени) «бакалавр»






Москва
Горячая линия - Телеком 2015

УДК 004:621.395(076)
ББК 32.97
   Г79
Рецензенты: директор ИРЭТ Казанского национального исследовательского технического университета — КАИ, доктор физ.-мат. наук, профессор А. Ф. Надеев; начальник отдела сетевых интеграции ООО «Гипросвязь—Самара», доктор техн. наук С. Л. Гавлиевский
      Гребешков А. Ю.
  Г79 Вычислительная техника, сети и телекоммуникации. Учебное пособие для вузов. — М.: Горячая линия — Телеком, 2015. — 190 с.: ил.
      ISBN 978-5-9912-0492-7.
         Систематизированы сведения в области организации и построения современной вычислительной техники, сетей и телекоммуникаций. Рассмотрены физические основы средств вычислительной техники и передачи информации, принципы работы устройств инфокоммуникационных технологий, сетевые протоколы SIP, H.323, TCP/IP, архитектура сетей связи следующего поколения, архитектура современных вычислительных систем.
         Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 11.03.02 — «Инфокоммуникаци-онные технологии и системы связи», 09.03.03 — «Прикладная информатика», 38.03.05 — «Бизнес-информатика».
ББК 32.97
Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru
Учебное издание
Гребешков Александр Юрьевич
         Вычислительная техника, сети и телекоммуникации
Учебное пособие для вузов
Редактор Н. А. Попова Верстка Н. А. Поповой Обложка художника В. В. Казюлина

Подписано в печать 15.03.2015. Формат 60x90/16.
Усл. изд. л. 11,9. Тираж 500 экз. (1-й завод 100 экз.) Изд. № 150492

ISBN 978-5-9912-0492-7                 © А. Ю. Гребешков, 2015
© Издательство «Горячая линия — Телеком», 2015

        ВВЕДЕНИЕ








   Учебное пособие предназначено для преподавания дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» студентам очной и заочной полной формы обучения по направлению подготовки бакалавра 09.03.03 — «Прикладная информатика», профиль «Прикладная информатика в экономике» и по направлению подготовки бакалавра 38.03.05 — «Бизнес-информатика», профиль «Электронный бизнес». Кроме того, главы 7, 8, 9, 10 используются для преподавания дисциплины «Вычислительная техника и информационные технологии», для подготовки бакалавров техники и технологии по направлению 11.03.02 «Инфо-коммуникационные технологии и системы связи».
   Указанные дисциплины являются основными для изучения студентами основ вычислительной техники, структуры и функционирования локальных вычислительных сетей, процессов функционирования вычислительных систем и сетей, способов эффективного применения современных технических средств инфокоммуникаций и сетевых протоколов для решения задач построения информационных систем.
   В учебном пособии рассматриваются:
   • архитектура и процессы функционирования вычислительных систем, сетей и телекоммуникаций;
   • физические основы средств компьютерной техники и систем передачи информации;
   • организация вычислительных систем;
   • принципы работы устройств инфокоммуникационных технологий;
   • сетевые протоколы и технологии современных телекоммуникаций.

            Глава 1


ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА И ЕДИНАЯ СЕТЬ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ







   В данной главе будут рассмотрены вопросы организации глобальной информационной инфраструктуры, техническое обеспечение информационного обмена, организация современных сетей связи и оказываемые ими инфокоммуникационные услуги, система нумерации Единой сети электросвязи Российской Федерации.


    1.1. ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА

Цель изучения

   Цель изучения — ознакомление с основными понятиями, составом глобальной информационной инфраструктуры, основными видами сетей электросвязи, используемые протоколы обмена данными и технологии переноса сигналов электросвязи.

Содержательная часть

   Человечество движется к глобальному информационному обществу (ГИО), где все обладают равными «цифровыми правами». Гражданин должен иметь возможность получать доступ к глобальным информационным ресурсам. В качестве материально-технической базы ГИО используют глобальную информационную инфраструктуру (ГИИ) (рис. 1.1).

Гпобальная информационная инфраструктура и ЕСЭ РФ

5

Информационное                                Информационное
устройство                                     устройство

Рис. 1.1. Общая схема элементов ГИИ

   Введем ряд определений. Информационноеустройство — это персональный компьютер, планшетный компьютер, телефонный аппарат, телевизионный приемник, смартфон. В качестве платформы поддержки приложений могут использоваться микропроцессоры в совокупности с операционными системами, программное обеспечение информационных устройств, прикладное программное обеспечение, специализированные процессоры для преобразования информации в форму, удобную для передачи по сетям связи.
   Платформы поддержки коммуникаций — это оконечное оборудование данных, модемы, устройства доступа различного назначения, которые непосредственно преобразуют данные для передачи по сетям связи. Протоколы обмена — это набор правил и форматов представления информации, которая определяет взаимосвязанное поведение взаимодействующих объектов. Примерами телекоммуникационных протоколов обмена являются http, SIP, Н.323, TCP/IP, UDP, RTP. Телекоммуникационная инфраструктура ГИИ представлена на рис. 1.2.
   Транспортная сеть связи осуществляет передачу или перенос сигнала электросвязи между различными сетями доступа с использованием технологий передачи оптических и электрических сигналов DWDM, GigabitEthernet, SDH, ATM. Транспортная сеть связи охватывает магистральные сетевые узлы, междугородние узлы связи, а также соединяющие их каналы и

Глава 1

линии связи. Сеть доступа — совокупность абонентских линий и станций местной сети, которые обеспечивают доступ оконечного оборудования пользователей (ООП) к транспортной сети, а так же обеспечивают местную связь без выхода на транспортную сеть.



Рис. 1.2. Телекоммуникационная инфраструктура ГИИ

Выводы

   Рассмотрены основные понятия глобального информационного общества, приведены основные технологии организации переноса сигналов в транспортных сетях и сетях доступа. Отмечено, что каждый гражданин имеет право на доступ к глобальным информационным ресурсам.

Теоретические вопросы

   1.   Дайте определение понятию «глобальная информационная инфраструктура».
   2.   Какие технологии переноса сигнала электросвязи используются на транспортных сетях?
   3.   Что такое «информационное устройство»?

Гпобальная информационная инфраструктура и ЕСЭ РФ

7


    1.2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ ЕСЭ РФ

Цель изучения

   Целью изучения является ознакомление с функциями и назначением Единой сети электросвязи Российской Федерации, ее функциональными подсистемами [13].

Содержательная часть

   Единая сеть электросвязи (ЕСЭ) Российской Федерации является составляющей частью ГИИ и включает сети связи общего пользования (СС ОП), выделенные, технологические, сети связи специального назначения. На базе ЕСЭ РФ функционирует российский сегмент сети Интернет.
   ЕСЭ России — сложная техническая система, в состав которой входят функциональные, технические, организационные подсистемы. К функциональным подсистемам ЕСЭ РФ относятся подсистемы:
   • нумерации, определяющая принципы и правила адресации и идентификации пользователей услуг сетей связи;
   • предоставления услуг, которая определяет правила предоставления пользователям услуг связи;
   • контроля, определяющая способы и методы оперативного контроля и мониторинга состояния сети связи и ее элементов;
   • измерения, определяющая принципы, регламенты и средства измерений значений параметров и характеристик линий связи, оборудования связи, показателей качества передачи речи, видео и данных в процессе оказания услуг;
   • восстановления и ремонта, которая определяет способы, регламенты и нормативы устранения повреждений и последствий отказов на сетях связи;
   • резервирования, которая определяет методы и способы повышения надежности и качества функционирования сетей связи с помощью штатного или дополнительного оборудования;
   • расчета (биллинг), определяющая правила определения стоимости и порядок оплаты услуг связи.
   При построении ЕСЭ РФ в каждом населенном пункте на расстоянии 4—5 км (или одного часа ходьбы) должно быть ус

Глава 1

тановлено не менее чем одно средство коллективного доступа для оказания услуги телефонной связи с бесплатным доступом к экстренным оперативным службам. В населенном пункте, где проживает не менее 500 жителей, должно быть организовано средство коллективного доступа в сеть Интернет. Перечисленные услуги относятся к универсальным услугам связи.
   Организация связи, функционирование ЕСЭ РФ, условия предоставления услуг связи регулируются законом Российской Федерации «О связи» № 126-ФЗ от 7.07.2003 г. с актуальными изменениями и дополнениями. Постановлениями Правительства Российской Федерации, приказами Минкомсвязи России введено в действие более 80 подзаконных нормативно-правовых актов (НПА) регламентирующих производство и применение средств связи, правила оказания населению услуг связи и иные вопросы, относящиеся к предмету ведения национального администрирования связи. Документы доступны на сайте www.minsvyaz.ru.

Выводы

   Состав и функциональное назначение подсистем ЕСЭ РФ обусловлены их использованием для организации связи. Отдельные функции, их содержание и значение уточняются нормативно-правовыми актами, регламентирующими различные стороны функционирования отрасли «Связь».

Теоретические вопросы

   1.   Укажите назначение функциональной подсистемы нумерации на ЕСЭ РФ.
   2.   Дайте общее определение понятию «универсальные услуги связи».
   3.   Какие федеральные законы определяют функционирование отрасли «Связь»?


    1.3. ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ УСЛУГИ

Цель изучения

   Цель изучения — ознакомление с составом, содержанием и способами предоставления инфокоммуникационных услуг.

Гпобальная информационная инфраструктура и ЕСЭ РФ

9

Содержательная часть

   В ГИИ услуга связи эволюционирует в инфокоммуникаци-онную услугу [3], [9], [10]. Инфокоммуникационная услуга предусматривает не только установление сеанса связи между пользователями, но и предоставление информации от третьей стороны (сайт, социальная сеть, web-портал, электронный магазин и т. п.). Большинство инфокоммуникационных услуг предполагает наличие клиентской и серверной частей; клиентская часть реализуется в оборудовании пользователя, а серверная — на специальном выделенном узле сети, называемом узлом служб (рис. 1.3).


Рис. 1.3. Схема «клиент—сервер»

   Инфокоммуникационные услуги предполагают передачу мультимедийной информации, которая характеризуется высокими скоростями передачи и несимметричностью информационных потоков, причем входящий (downstream) информационный поток в несколько раз интенсивнее исходящего (upstream). К инфоком-муникационным услугам предъявляются следующие требования:
   • мобильность — предоставление услуг на любой терминал пользователя;
   • возможность гибкого и быстрого создания новых услуг;
   • гарантированное качество услуг;
   • конвергентность — независимость качества услуги от используемых для ее предоставления сетей и сетевых технологий.
   Бизнес-модель предоставления инфокоммуникационных услуг отличается от модели традиционных услуг связи и предполагает наличие не только абонента и оператора связи, но и третьей стороны — поставщика контента/сервиса. Оператор связи становит

Глава 1

ся поставщиком услуг переноса сигнала электросвязи, а также предоставляет дополнительные виды обслуживания (ДВО) и информационно-справочные услуги. В настоящее время многие операторы связи дополнительно становятся поставщиками контента.
   Широкополосность (broaband) или широкополосный доступ (ШПД), скорость которого определялась МСЭ-Т в 2010 г. как 256 кбит/с, является основой для подключения инфокоммуника-ционных услуг. Неправительственная организация Tele-Management Forum (объединяет 780 компаний из 195 стран) определяет скорость ШПД для домохозяйств от 384 кбит/с до 30 Мбит/с.
   К базовым инфокоммуникационным услугам прежде всего относятся услуги, ориентированные на установление телефонного соединения с использованием ЕСЭ РФ, услуги по передаче факсимильных сообщений, по организации модемных соединений, услуги еще эксплуатируемых сетей ISDN с цифровым коммутируемым доступом со скоростью 128 кбит/с.
   Дополнительные виды обслуживания предоставляются с базовыми услугами, например:
   • идентификация вызывающей линии;
   • запрет идентификации вызывающей линии;
   • переадресация вызова при отсутствии ответа;
   • переадресация вызова при занятой линии;
   • удержание вызова ит.п.
   К базовым инфокоммуникационным сейчас также можно отнести услугу доступа в сеть Интернет с поддержкой сервисов WWW, E-mail, FTP-приложений.
   К расширенным инфокоммуникационным услугам относятся информационно-справочные услуги, услуги виртуальных частных сетей VPN, услуги мультимедиа, в том числе IPTV. Сюда же относятся услуги интеллектуальных сетей связи — «Телеголосование», «Вызов с дополнительной оплатой» (Premium Rate). Сюда же можно отнести услуги социальных и «облачных» сетей и сервисов, одноранговые сети peer-to-peer (P2P), в том числе торренты, сервисы VoIP-телефонии, в том числе Skype, сервисы коротких текстовых сообщений ICQ, WhatsApp, Интернет-телевидение и т. п.

Выводы

   Для инфокоммуникационных услуг характерно разнообразие прикладных протоколов и возможностей по управлению услугами со стороны пользователя — широкополосные, мульти-сервисные, мобильные, с гарантированным качеством.