Телекоммуникационное оборудование

Большинство современных компьютеров подключаются к компьютерным сетям, из которых наиболее распространен Интернет. Для доступа к подобного рода сетям требуется специальное оборудование.

Модемы. С ростом количества компьютеров в последние годы возникла необходимость связать их между собой. Например, можно связать свой домашний компьютер с компьютером на работе, с поставщиком услуг Интернета или банковской сис­темой. Для обеспечения такой связи часто используется телефонная линия.

Однако обычная телефонная линия (равно как и кабель) плохо подходит для передачи компьютерных сигналов, в которых 0 обычно соответствует нулевому напряжению, а 1 – напряжению от 3 до 5 вольт (рисунок а). Двухуровневые сигналы во время передачи по телефонной линии, которая предназначена для передачи голоса, подвергаются сильным искажениям, ведущим к ошибкам в пе­редаче. Тем не менее синусоидальный сигнал с частотой от 1000 до 2000 Гц, ко­торый называется несущим, может передаваться с относительно небольшими искажениями, и это свойство используется при передаче данных в большинстве телекоммуникационных систем.

Поскольку форма синусоидальной волны полностью предсказуема, она не не­сет никакой информации. Однако изменяя амплитуду, частоту или фазу, можно передавать последовательность нулей и единиц, как показано на рис. 2.33. Этот процесс называется модуляцией. При амплитудной модуляции используются 2 уровня напряжения для 0 и 1, соответственно (рис. б). Если цифровые данные передаются с очень низкой скоростью, то при передаче 1 слышен гром­кий шум, а при передаче 0 шум отсутствует.

При частотной модуляции уровень напряжения не меняется, но частоты не­сущего сигнала для 1 и 0 различаются (рис. в). В этом случае при передаче цифровых данных можно услышать два тона: один из них соответствует 0, а дру­гой – 1. Частотную модуляцию иногда называют частотной манипуляцией.

Рисунок – Последовательная передача двоичного числа 01001011000100 по телефонной линии: двухуровневый сигнал (а); амплитудная модуляция (б); частотная модуляция (в); фазовая модуляция (г)

 

При простой фазовой модуляции амплитуда и частота сохраняются на одном уровне, а фаза несущего сигнала меняется на 180°, когда данные меняются с 0 на 1 или с 1 на 0 (рисунок г). В более сложных системах фазовой модуляции в на­чале каждого неделимого временного отрезка фаза несущего сигнала резко сдви­гается на 45, 135, 225 или 315°, чтобы передавать 2 бита за один временной отре­зок. Это называется дибитной фазовой кодировкой. Например, сдвиг по фазе на 45° представляет 00, на 135° – 01 и т. д. Существуют системы для передачи трех и более битов за один временной отрезок. Число таких временных интервалов (то есть число потенциальных изменений сигнала в секунду) называется скоро­стью в бодах. При передаче двух или более битов за 1 временной отрезок ско­рость передачи битов будет превышать скорость в бодах. Отметим, что термины «бод» и «бит» в этом контексте часто путают.

Современные модемы передают данные со скоростями от 28 800 бит/с до 57 600 бит/с, что обычно соответствует более низкой скорости в бодах. Они со­четают разные технологии для передачи нескольких битов за 1 бод, модулируя амплитуду, частоту и фазу. Почти все современные модемы являются дуплекс­ными, то есть могут передавать информацию в обоих направлениях одновремен­но, используя различные частоты. Модемы и линии связи, которые не могут пе­редавать информацию в обоих направлениях одновременно (как одноколейная железная дорога), называются полудуплексными. Линии связи, которые могут передавать информацию только в одном направлении, называются симплекс­ными.

Цифровые абонентские линии. Услуги, в которых предлагается пропускная способность, превы­шающая аналогичный показатель для стандартного модемного соединения, ино­гда называют широкополосными, но, честно говоря, это скорее маркетинговый, чем содержательный технический термин.

Первоначально было предложено несколько технологий доступа под общим именем xDSL (Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия) с пере­менным значением х. Далее мы обсудим самую распространенную из них – ADSL (Asymmetric DSL – асимметричная цифровая абонентская линия).

Почему обычные модемы работают так медленно? Телефоны были изначально предназначены для передачи голоса, и именно с учетом этой цели сформировалась вся система телефонной связи. Передаче данным по телефонным проводам уделялось слишком мало внимания. Пропускная способность провода (он же – абонентский канал), связывающего абонентов с автомати­ческой телефонной станцией (АТС), традиционно ограничивалась специальным фильтром. Фактическая пропускная способность абонентского канала во многом зависит от его протяженности, но чаще всего (если протяженность не превышает нескольких километров) достигает 1,1 МГц.

Наиболее распространенная схема предоставления услуг ADSL сводится к удалению фильтра и разделению освобо­дившегося спектра 1,1 МГц на 256 автономных каналов, по 4312,5 Гц каждый. Канал 0 выделяется для голосовых данных. Каналы 1-5 не используются, за счет чего устраняются взаимные помехи сигналов передачи голоса и данных. Из ос­тавшихся 250 каналов два выделяются для восходящей и нисходящей передачи управляющих сигналов. По остальным каналам передаются пользовательские данные. Таким образом, один ADSL-модем равноценен 250 обычным модемам.

Качество передачи данных по каждому каналу постоянно отслеживается и при необходимости корректируется. На практике при небольшой удаленности от поставщика услуг и высоком качест­ве канала скорость 4-8 Мбит/с вполне достижима.

Кабельный Интернет. Многие телевизионные компании предлагают пользователям возможность дос­тупа в Интернет по кабельным сетям. Эта технология несколько отличается от ADSL, поэтому ее стоит рассмотреть отдельно. Во владении каждого оператора кабельного телевидения, помимо центрального офиса, есть ряд головных узлов (помещений с электронным оборудованием), рассредоточенных по территории города. К центральному офису все они подключены широкополосным или опто­волоконным кабелем.

От каждого головного узла к конечным потребителям отходит один или не­сколько кабелей. Чтобы к такому кабелю можно было подключиться, он должен проходить рядом с помещениями, в которых находятся пользователи. При этом к одному и тому же кабелю подключаются сотни пользователей. Как правило, пропускная способность такого кабеля составляет около 750 МГц. Концептуальное отличие кабельного доступа от технологии ADSL заключается в отсутствии индивидуального канала, подведенного к офису поставщика услуг.

Для подключения к Интернету конечного пользователя применяются кабель­ные модемы. Это устройства с двумя интерфейсами – для подключения к ком­пьютеру, с одной стороны, и к кабельной сети, с другой. Интерфейс «компью­тер-кабельный модем» несложен – как и в случае с ADSL, для передачи данных организуется миниатюрная сеть Ethernet.

На противоположной стороне устанавливается более сложное оборудование.

Физическое размещение

Основой конструкции является системный блок, в котором размещены: блок питания, обеспечивающий все части компьютера электрическим питанием, системная плата с процессором, памятью и платами расширения, а также устройства записи-считывания информации на гибких магнитных и жестких (винчестер) магнитных дисках.

Системный блок

На передней панели находятся:

Кнопка Power – кнопка включения/выключения питание.

Кнопка Reset – кнопка перезагрузки компьютера.

Индикаторы (лампочки). Первая (обычно зеленая или желтая) для индикации напряжения подаваемого для питания компьютера. Вторая (обычно красная) для индикации обращения (записи/чтения) к жесткому диску.

Дисководы. Дисководы для работы с магнитными дисками флоппи дисковод (1,44 Мб). Дисководы для работы с CD, DVD, BD.

Разъемы для подключения внешних устройств щелевидные USB, квадратные IEEE (FireWire), круглые для подключения наушников и микрофона.

Разъемы на задней панели:

Параллельный порт LPT (25 – контактный разъем) для подключения принтера или сканера (уже устарел).

Последовательные порты:

COM порты (9 - и 25 - контактный разъем) для подключения модема и мыши (уже устарели).

Порты PS/2 специализированные для мыши и клавиатуры.

USB (их обычно 6 или 8). На один USB порт можно подключить последовательно 127 устройств (самые производительные устройства (принтеры, сканеры) должны быть в начале цепочки). Скорость старого порта USB 1.1 –24 Мбит/с, нового USB 2.0 – 480 Мбит/с.

IEEE 1394 (FireWire) – контролер с высокой скоростью передачи данных (как у USB 2.0) для подключение различных устройств (цифровые видеокамеры, внешние накопители).