Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры информационной безопасности «7»

Скачать 3.52 Mb.

Название	Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры информационной безопасности «7»
страница	3/25
Тип	Учебно-методический комплекс

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебно-методический комплекс

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 25

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

Системы и сети связи

090104.65 – Комплексная защита объектов информатизации

Форма подготовки – очная

РАЗДЕЛ 1. Состояние и пути развития телекоммуникационных систем и сетей. (10 час.)

ТЕМА 1. Краткие исторические сведения о развитии систем электрической связи. (2 час.)

Цели и задачи:

Изучить краткие исторические сведения о развитии систем электрической связи.

Учебные вопросы:

Системы электросвязи;
Первые системы проводной связи;
Системы радиосвязи;
Системы передачи данных;
Сети электросвязи сеть ЭВМ «ARPA»;
Гибридные сети;
Сети сотовой связи;
Сети следующего поколения.

История развития электросвязи. На заре становления человеческого общества общение между людьми было весьма скудным. Воткнутая в землю ветка указывала, в каком направлении и на какое расстояние ушли люди; особо положенные камни предупреждали о появлении врагов; зарубки на палках или деревьях сообщали об охотничьей добыче и пр. Существовала и примитивная передача сигналов на расстояние. Сообщения, закодированные в виде определенного числа выкриков либо ударов барабана с изменяющимся ритмом, содержали ту или иную информацию.

В десятом томе Всеобщей истории древнегреческого историка Полибия (ок. 201-120 г. до н.э.) описан способ передачи сообщений на расстояние с помощью факелов (факельный телеграф), изобретенный александрийскими учеными Клеоксеном и Демоклитом.

В 1800 г. итальянский ученый А. Вольта создал первый химический источник тока. Это изобретение дало возможность немецкому ученому С. Земмерингу построить и представить в 1809 г. Мюнхенской академии наук проект электрохимического телеграфа. Телеграф Земме-ринга имел много недостатков и не нашел практического применения. Понадобилось более 20 лет, чтобы появилась первая практически применимая система телеграфирования. Ее автор - выдающийся русский ученый П.Л. Шиллинг. В октябре 1832 г. состоялась первая публичная демонстрация электромагнитного телеграфа. В том же году с помощью телеграфа Шиллинга была налажена связь между Зимним дворцом и Министерством путей сообщения.

Подлинную революцию в деле электросвязи по проводам произвели русский академик Б.С. Якоби и американский ученый С. Морзе, предложившие независимо друг от друга пишущий телеграф. Заслугой С. Морзе является создание используемой до сих пор телеграфной азбуки, в которой буквы обозначались комбинацией точек и тире.

В 1841 г. Б.С. Якоби ввел в эксплуатацию линию, оборудованную пишущим телеграфом и соединявшую Зимний дворец с Главным штабом. Через два года аналогичная линия протяженностью 25 км была построена между Петербургом и Царским Селом. Первая действующая линия связи в США (Вашинггон - Балтимор, 63 км) начала действовать в 1844 г.

В 1850 г. Б.С. Якоби сконструировал первый буквопечатающий аппарат, который в 1874 г. был усовершенствован американцем Д. Юзом и французом Ж. Бодо.в июне 1866 г. была осуществлена прокладка кабеля через Атлантический океан. Европа и Америка оказались связанными телеграфом. С 1866 г. телеграфные линии потянулись во все концы земного шара, связав между собой страны и континенты. Рождение телеграфа дало толчок к появлению телефона. Начингя уже с 1837 г. многие изобретатели пытались передать на расстоян1е человеческую речь с помощью электричества. Почти через 40 лет Э1 и опыты увенчались успехом. В 1876 г. американский изобретатель А. Г. Белл запатентовал устройство для передачи речи по проводам -телефон. В 1878 г. русский ученый М. Махальский сконструировал первый чувствительный микрофон с угольным порошком, который в модернизированном виде применяется во всех современных телефонных аппаратах.

На первых порах для телефонной связи использовались телеграфные линии. Но для улучшения качества связи потребовалось строительство специальных двухпроводных телефонных линий. Такая линия была спроектирована в 1895 г. между Петербургом и Москвой профессором Петербургского электротехнического института П.Д. Войнаровским и построена в 1898 г.

Существенный вклад в усовершенствование телефона внес русский физик П.М. Голубицкий, который в 1886 г. разработал новую схему телефонной связи. Согласно этой схеме микрофоны абонентских телефонных аппаратов получали питание от одной (центральной) батареи, расположенной на телефонной станции. Эта система была внедрена во всем мире под названием системы ЦБ.

Первые телефонные станции в России были построены в 1882-1883 гг. в Москве, Петербурге, Одессе.

Уже в конце прошлого столетия Земля оказалась опоясанной проводами и кабелями, соединяющими города и континенты. Однако проводная связь не могла удовлетворить быстрорастущие потребности промышленности, транспорта и особенно судоходства. В беспроволочной связи остро нуждались мореплаватели и военный флот.

Изобретение радио - заслуга нашего выдающегося соотечественника, талантливого русского ученого А.С. Попова. Первая публичная демонстрация устройства А.С. Попова для приема электромагнитных волн состоялась на заседании Русского физико-химического общества 7 мая 1895 г. Этот день и вошел в историю как день изобретения радио. В марте 1896 г. А.С. Попов передал электрическими сигналами без проводов текст, состоящий из двух слов ( Генрих Герц ), на расстояние всего 250 м. А уже в 1900 г. радиосвязь использовалась на практике при снятии с камней броненосца Генерал-адмирал Апраксин и при спасении рыбаков, унесенных в море.

В 1913 Г. был организован радиотелеграфный завод с радиолабораторией под руководством М.В. Шулейкина, а в 1914 г. в Москве и Петербурге построены первые искровые радиостанции.

Сотрудники созданной в 1918 г. Нижнегородской лаборатории (ее возглавил М.А. Бонч-Бруевич) уже в 1922 г. построили в Москве первую в мире радиовещательную станцию мощностью 12 кВт, а 17 сентября 1922 г. состоялась первая передача радиоцентра. К 1924 г. радиовещательные станции появились в Ленинграде, Горьком.

В 1935 г. между Нью-Йорком и Филадельфией вступила в строй радиолиния на ультракоротких волнах. Она имела протяженность 150 км. Чтобы перекрыть это расстояние, через 50 и 100 км были построены две промежуточные релейные станции, которые принимали ослабленные радиоволны, заменяли их новыми и посылали дальше. Сама радиолиния была названа радиорелейной линией .

Отныне во все концы земного шара протянулись цепочки радиорелейных линий. Строительство первой радиорелейной линии в нашей стране было осуществлено в 1953 г. между Москвой и Рязанью.

Бип...бип...бип . Эти сигналы услышал 4 октября 1957 г. весь мир. Наступила эра освоения космоса. Совсем небольшой срок отделяет нас от этой даты, а на космические орбиты уже запущены тысячи искусственных спутников, исправно служащих человеку.

В 1947 г. появилось первое упоминание о разработанной фирмой Белл системе с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Система оказалась громоздкой и неработоспособной. И только в 1962 г. была внедрена в эксплуатацию первая коммерческая система передачи ИКМ-24.23 апреля 1965 г. в СССР был запущен искусственный спутник Земли Молния-1 , на борту которого находилась приемопередающая ретрансляционная станция.

В 1960 г. в Америке был создан первый в мире лазер. Это стало возможным после появления работ советских ученых В.А. Фабриканта, Н.Г. Басова и А.М. Прохорова и американского ученого Ч. Та-унса, получивших Нобелевскую премию.

Обучать лазеры передаче на расстояние информации стали вскоре после их изобретения. Первые лазерные линии связи появились в начале 60-х годов этого столетия. В нашей стране первая такая линия была построена в 1964 г. в Ленинграде.

Москвичам хорошо знакомы такие уголки столицы, как Ленинские горы и Зубовская площадь. В 1966 г. между ними засветилась красная нить лазерного света. Связывала она две городские АТС, находящиеся на расстоянии 5 км друг от друга.

В 1970 г. в американской фирме Corning Glass Company* было получено сверхчистое стекло. Это дало возможность создать и внедрить повсеместно оптические кабели связи.

Современные тенденции развития электросвязи. В последующие годы связь развивалась по пути цифровизации всех видов информации. Это стало генеральным направлением, обеспечивающим экономичные методы не только ее передачи, но и распределения, хранения и обработки. Вслед за ИКМ-24 появляются ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920, а затем системы передачи синхронней цифровой иерархии (СЦИ).

Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми системами передачи: высокой помехоустойчивостью; слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи; эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др.

Из года в год растет в стране телефонная плотность (число телефонов на сто жителей), но пока Россия еще существенно отстает по этому показателю от промышленно развитых стран. Так, если в про-мышленно развитых странах этот показатель составляет 46 и более телефонов на 100 жителей, то в России в среднем - 21 телефон. Разработана концепция, намечены сроки ликвидации этого отставания, в результате чего к 2005 г. количество телефонов на сто жителей ожидается 36,9, а к 2010 - 47,7 [2].

На смену телеграфной связи пришли такие виды документальной электросвязи, как передача данных, электронная почта, факсимильная связь.

Успешно развивается российский сегмент сети Интернет, объем услуг, в котором составил 220 млн. долл. и увеличился в 2001 г. по сравнению с 2000 г. на 50 %. Растет количество наименований русскоязычных ресурсов в сети. Число регулярных пользователей в России оценивается на конец 2001 г. в 4,3 млн. человек, а количество хотя бы раз посетивших всемирную сеть превысило 12 млн. За последние два года российская аудитория сети Интернет выросла в 2,9 раза. Число пользователей электронной почтой за этот же период выросло в 3 раза. Однако по-прежнему основное количество пользователей сосредоточено в крупных и средних городах. Жители Москвы составляют пятую часть общероссийской аудитории.

Одновременно с ростом числа услуг связи будет меняться их качество - от простого телефонного сервиса до услуг мультимедиа, которые будут обеспечиваться интегральными цифровыми сетями связи.

Особенно быстрыми темпами в мире и у нас в стране идет развитие сети мобильной радиосвязи. Человек с сотовым телефоном, не привязанный шнуром к своему месту, превратился в своеобразный символ конца века. Количество людей, пользующихся мобильными телефонами в мире, приближается к 600 млн. По числу абонентов

системы мобильной связи уже можно судить об уровне и качестве жизни в данной стране. В этом смысле темпы роста абонентов мобильной связи в России (почти 200 % в год) являются показателем роста благосостояния общества.

Так, 1 января 2001 г. трубками пользовались 3,4 млн. россиян, 31 декабря того же года уже 7,8 млн. Именно благодаря столь бурному развитию этого рынка в 2001 г. доходы операторов новых видов связи (сотовой, пейджинговой, спутниковой и т.д.) превысили доходы от услуг фиксированной связи. Оборот новых операторов в 2001 г. достиг 101 млрд. руб., в то время как традиционные собрали 85 млрд. руб., и это притом, что последние обслуживают 85 % телекоммуникационной инфраструктуры России.

Исходя из макроэкономических показателей развития Российской Федерации, определенных в Основных направлениях социально-экономической политики Правительства Российской Федерации на долгосрочную перспективу, рынок телекоммуникационных услуг к 2010 г. будет характеризоваться следующим образом (табл. 1).

Объем капитальных затрат составит за 10 лет около 33 млрд. долларов США. Для стран с развитой экономикой развитие телекоммуникаций уже в настоящий момент характеризуется следующими показателями: телефонная плотность - 40-60 %, плотность мобильной связи - 25-40 %, плотность пользователей Интернета - 20-30 %.

Человечество движется по пути создания Глобального информационного общества. Его основой станет Глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределенные сети доступа, предоставляющие информацию пользователям. Гпобализация связи и ее персонализация (доведение услуг связи до каждого пользователя)

Таблица 1. Показатели развития телекоммуникаций России на период до 2010 г.

Показатели	2000 г.	2005 г.	2010 г.
Количество телефонов, млн.	31,2	36,9	47,7
Телефонная плотность на 100 жителей, %	21.3	25,3	32,7
Количество мобильных телефонов, млн.		9,24	22,2
Плотность сотовых телефонов на 100 жителей, %			15,2
Количество пользователей Интернет, млн.			26,1
Плотность пользователей Интернет на 100 жителей, %			17,9

имосвязанные проблемы, успешно решаемые на данном этапе развития человечества специалистами электросвязи.

Что ждет нас в конце нынешнего - начале будущего столетия? Большинство специалистов сходятся во мнении, что дальнейшая эволюция телекоммуникационных технологий будет идти в направлениях увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей.

Высокие скорости. Необходимы для передачи изображений, в том числе телевизионных, интеграции различных видов информации в мультимедийных приложениях, организации связи локальных, городских и территориальных сетей.

Интеллектуальность. Позволит увеличить гибкость и надежность сети, сделает более легким управление глобальными сетями. Благодаря интеллектуализации сетей пользователь перестает быть пассивным потребителем услуг, превращаясь в активного клиента - клиента, который сможет сам активно управлять сетью, заказывая необходимые ему услуги.

Мобильность. Успехи в области миниатюризации электронных устройств, снижение их стоимости создают предпосылки к глобальному распространению мобильных оконечных устройств. Это делает реальной задачу предоставления услуг связи каждому в любое время и в любом месте.

В заключение отметим, что объем информации, передаваемой через информационно-телекоммуникационную инфраструктуру мира, удваивается каждые 2-3 года. Появляются и успешно развиваются новые отрасли информационной индустрии, существенно возрастает информационная составляющая экономической активности субъектов рынка и влияние информационных технологий на научно-технический, интеллектуальный потенциал и здоровье наций. Начало XXI века рассматривается как эра информационного общества, требующего для своего эффективного развития создания глобальной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, темпы развития которой должны быть опережающими по отношению к темпам развития экономики в целом. При этом создание российской информационно-телекоммуникационной инфраструктуры следует рассматривать как важнейший фактор подъема национальной экономики, роста деловой и интеллектуальной активности общества, укрепления авторитета страны в международном сообществе.

Вопросы для самопроверки:

Системы электросвязи;
Первые системы проводной связи;
Системы радиосвязи;
Системы передачи данных;
Сети электросвязи сеть ЭВМ «ARPA»;
Гибридные сети;
Сети сотовой связи;
Сети следующего поколения.

Список литературы

1. Кох Р., Яновский Г. Эволюция и конвергенция в электросвязи. - М.: Радио и связь, 2005.-280 с.

2. Концепция развития рынка телекоммуникационных услуг Российской Федерации СвязьИнформ. - 2005. - № 10. - С. 9-32.