Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ

КАФЕДРА «ЭКОНОМИЧЕСКАЯ КИБЕРНЕТИКА»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Информатика»

на тему: «Способы подключения к сети Интернет»

Выполнила: Ушакова Анастасия

Студентка группы 15ЭЭ1

Проверил: Самыгин Денис Юрьевич

К.э.н., доцент кафедры

Пенза

2016

Содержание

• Введение
• 1. Понятие и назначение Интернета
• 1.1 Понятие Интернет
• 1.2 История создания Интернета
• 1.3 Адресация в Интернет
• 2.Обзор современных технологий доступа в Интернет
• 2.1 Технология доступа в Интернет
• 2.2 Беспроводные системы доступа
• 2.3 Оптико-волоконные системы доступа
• 2.4 Традиционные телефонные проводные линии связи
• Заключение
• Список литературы

Введение

Информированность с древних времен была и остается, по сей день жизненно важным, как индивидуума, так и социума, что, в общем-то, нетрудно проследить на истории человеческой цивилизации. Своевременная и правильная информация помогала человеку в каменном веке элементарно не умереть с голоду, позднее избежать вымирания от болезней и войн, а с недавних пор от ряда природных катаклизмов.

На сегодняшний день наиболее удобным способом извлечения и передачи различной информации является использование всемирной компьютерной сети Интернет. Интернет -- глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. На сегодняшний день Интернет обладает около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Каждый месяц размер сети возрастает на 7-10%. Интернет формирует как бы ядро, обеспечивающее взаимосвязь различных информационных сетей, которые принадлежат различным учреждениям по всему миру во всем миру, одна с другой. Если ранее сеть применялась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то на сегодняшний день , решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам. Около трех лет назад были сформированы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам. Интернет, служивший когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире. Рано или поздно любой обладатель домашнего компьютера задумывается о его подсоединении к сети Интернет. Ради общения с другими людьми, скачивания необходимой информации и так далее. В настоящий момент перед пользователем встаёт вопрос, -- какой способ подключения к Интернет выбрать? Если всего пару лет назад у подавляющего большинства пользователей Сети в России фактически не оставалось иного выбора, кроме как использовать модемное соединение, сейчас ситуация на рынке услуг сильно изменилась.

Безусловно, тема курсовой работы актуальна в наши дни, современные возможности подключения развиваются со стремительной скоростью, возможности у всех разные от этого и зависит способ подключения к Интернету.

Цель данной работы: рассмотреть и изучить различные способы подключения к всемирной информационной сети Интернет.

В соответствии с целями курсовой работы, были поставлены определенные задачи:

- изучить теорию происхождения и развития сети Интернет;

- провести обзор всех современных технологий доступа к сети Интернет;

- изучить адресацию в сети Интернет;

- подвести итоги основных способов подключения.

1 .Понятие и назначение интерета

1.1 Понятие Интернет

Internet - это соединение десятков тысяч локальных сетей, раскиданных по всему миру. Internet - это единая линия, способная транслировать информацию из любой точки земного шара в любую иную точку.

Отличие Internet от традиционных сетей заключается в том ,что он не имеет своего официального владельца. Это добровольная ассоциация различных сетей. Имеются только компании, которые согласовывают регистрацию новых пользователей в сети. Техническую сторону организации сети контролирует Федеральный сетевой совет (FNC), который 24 октября 1995 года принял определение того, что же мы подразумеваем под термином "Интернет"

Internet - это глобальная компьютерная система, которая:

- логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов (каждый компьютер, подключаемый к сети имеет свой уникальный адрес);

- способна поддерживать коммуникации (обмен информацией);

- обеспечивает службу высокоуровневых сервисов (служб), например, WWW, электронная почта, телеконференции, разговоры в сети и другие.

Internet считается одноранговой сетью, т.е. все компьютеры в сети равноправны, и каждый ПК возможно подключить к любому другому компьютеру. Т.о., любой ПК, подключенный к сети, может предлагать свои услуги любому другому.

Необходимо выделить, что Internet - это не только каналы связи. В участках этого всемирного соединения установлены компьютеры, которые и содержат необходимые сведения и предлагают различные информационные и коммуникационные услуги. Данные компьютеры называются серверы (хосты).

Серверы включают информационные ресурсы. К ресурсам относятся любые базы данных, например, законодательные, научно-технические, коммерческие, рекламные, информацию из газет и журналов, файлы, программы, Web-страницы и т.д.

Таким образом, деятельность в Internet подразумевает наличие передатчика данных, приемника и канала связи между ними. Когда мы «входим» в Internet, наш компьютер выступает в качестве клиента, он запрашивает необходимую нам информацию на выбранном нами сервере.

1.2 История создания Интернета

История глобальных сетей возникла в конце 50-х годов. В самый разгар холодной войны Министерство обороны США пожелало иметь сеть, которая могла бы пережить даже ядерную войну. В то время все военные телекоммуникации базировались на общественной телефонной сети, которая была сочтена слишком уязвимой. Мeждугородные станции формировали национальные сeти. При этом степень резервной избыточности была минимальной. Уязвимость заключалась в том, что потеря всего одного ключевого коммутатора или междугородной станции разделила бы сеть на изолированные участки. Пол Бэрен (Paul Baran) был первым, кто предложил создать распределенную сеть на основе коммутации пакетов. Для решения этой проблемы Министерство обороны обратилось к корпорации RAND. Один из ее работников, Пол Бэрен (Paul Baran), разработал проект высоконадежной распределенной сети. Поскольку по линиям такой большой длины тяжело было бы передать аналоговый сигнал с допустимым уровнем искажений, Бэрен предложил передавать цифровые данные и использовать технологию коммутации пакетов. Им было написано несколько отчетов для Министерства обороны, в которых описывались подробности реализации его идей. Пентагону понравилась предложенная концепция, и компании AT&T (тогдашнему монополисту в США по части телефонных сетей) было поручено разработать прототип. AT&T сразу же отклонила идеи Бэрена. Конечно, богатейшая и крупнейшая компания не могла позволить какому-то мальчишке указывать ей, как следует строить телефонные сети. Было заявлено, что бэреновскую сеть построить невозможно, и на этом проект был закрыт.

Все первые годы своего существования ARPA пыталось определиться с направлением своей деятельности, пока внимание ее директора Ларри Робертса (Larry Roberts) не привлекли компьютерные сети. Он наладил контакты с различными экспертами, пытаясь понять, какие разработки могут представлять наибольший интерес для Министерства обороны. Один из экспертов, Весли Кларк (Wesley Clark), предложил построить подсеть скоммутацией пакетов, где каждый хост имел бы собственный маршрутизатор.

После преодоления собственного скептицизма Робертс все же решился приобрести эту идею и представил некий смутный отчет, касающийся этого, на симпозиуме ACM SIGOPS, посвященном принципам работы операционных систем. Симпозиум состоялся в Гетлингбурге, штат Теннесси, в конце 1967 года (Roberts, 1967). К большому удивлению Роберта, он услышал доклад, в котором описывалась очень похожая система, причем эта система была не только спроектирована, но и реализована под руководством Дональда Дэвиса (Donald Davis)
в Национальной физической лаборатории (NPL) Англии. Разработанная NPL сеть, конечно, не охватывала всю страну -- она вообще соединяла лишь несколько компьютеров на территории организации, но ее реализация доказала, что пакетная коммутация может с успехом применяться на практике. Более того, то, что услышал Роберте, практически цитировало отвергнутую когда-то разработку Бэрена! Директор ARPA уехал из Гетлингбурга с твердым намерением создать в Америке то, что позднее будет названо ARPANET.

Подсеть должна была состоять из специализированных мини-компьютеров, называемых IMP (Interface Message Processor), соединенных линиями связи, передающим и информацию со скоростью 56 Кбит/с. Для повышения надежности каждый IMP должен был соединяться как минимум с двумя другими IMP. Подсеть должна была быть дейтаграммой, чтобы в случае если какие-либо линии и IMP разрушатся, сообщения могли бы автоматически выбрать альтернативный путь.

Каждый узел сети должен был состоять из IMP и хоста, находящихся в одной комнате и соединенных коротким проводом. Хост мог пересылать своему IMP сообщения длиной до 8063 бит, которые IMP разбивал на пакеты, как правило, по 1008 бит, и пересылал их далее, независимо друг от друга, к пункту назначения. Пакет пересылался дальше только после того, как он был получен целиком, -- таким образом, это была первая электронная коммутирующая пакеты сеть с промежуточным хранением.

Затем агентство ARPA предложило тендер на строительство подсети. В тендере участвовали двенадцать компаний. Оценив предложения, агентство ARPA выбрало BBN, консалтинговую фирму в Кембридже, штат Массачусетс, и в декабре 1968 года подписало с ней контракт на постройку подсети и создание для нее программного обеспечения. BBN решило использовать специально модифицированные мини-компьютеры Honeywell DDP-316 с 12 Кбайт 16-разрядных слов оперативной памяти в качестве IMP. У IMP не было дисков, поскольку движущиеся детали были сочтены ненадежными. Их соединили линиями с пропускной способностью по 56 Кбит/с, арендованными у телефонных компаний. Хотя в наше время 56 Кбит/с -- это выбор подростков, которые еще не могут позволить себе ADSL или прокладку качественного кабеля, в 1968 году ничего более высокоскоростного просто не существовало. Программное обеспечение было разбито на две части: для подсети и хостов. Подсетевое программное обеспечение состояло из части соединения хост -- IMP со стороны IMP, протокола IMP--IMP и протокола между IMP-источником и IМР-приемником, разработанного для улучшения надежности. Оригинальная структура сети ARPANET показана на рис. ниже. Вне подсети также требовалось программное обеспечение, а именно: соединение хост--IMP со стороны хоста, протокол хост--хост и прикладные программы. Как вскоре выяснилось, фирма BBN полагала, что ее задача ограничивается приемом сообщения на линии хост--IMP и передачей его на линии IMP--хост приемника. Чтобы решить проблему программного обеспечения для хостов, Ларри Роберте летом 1969 года созвал совещание сетевых исследователей, большей частью аспирантов, в городе Сноуберд (Snowbird), штат Юта. Аспиранты ожидали, что какой-нибудь эксперт в области сетей объяснит им устройство сети и его программное обеспечение, после чего распределит между ними работу. С изумлением они обнаружили, что не было ни специалиста по сетям, ни плана. Они должны были сами решать, что нужно сделать.

Тем не менее, в декабре 1969 года удалось запустить экспериментальную сеть, состоящую из четырех узлов, расположенных в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA),Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB), Исследовательском институте Стэнфорда (SRI, Stanford Research Institute) и университете штата Юта. Были выбраны эти четыре университета, поскольку у них был большой опыт общения с агентством ARPA; кроме того, у всех имелись различные и совершенно несовместимые компьютеры-хосты (чтобы было веселее). Сеть быстро росла по мере создания и установки новых IMP. Вскоре она охватила все Соединенные Штаты. Помимо помощи развивающейся сети ARPANET, агентство ARPA также финансировало исследовательские работы по спутниковым сетям и разработку мобильных пакетных радиосетей. На одной знаменитой демонстрации грузовик, который ездил по Калифорнии, посылал сообщения по пакетной радиосети в SRI, которые затем передавались по ARPANET на Атлантическое побережье США и по спутниковой сети транслировались в University College в Лондоне. Таким образом, исследователь в грузовике мог работать с компьютером, находящимся в Лондоне.

При этой демонстрации также выяснилось, что имеющиеся протоколы сети ARPANET непригодны для работы с объединенными сетями. В результате были произведены дополнительные исследования в области протоколов, завершившиеся изобретением модели и протоколов TCP/IP(Cerf и Kahn, 1974). TCP/IP был специально разработан для управления обменом данными по интерсетям, что становилось все более и более важным по мере подключения все новых сетей к ARPANET. Чтобы поощрить принятие новых протоколов, ARPA заключило несколько контрактов с BBN и Калифорнийским университетом в Беркли для интеграции этих протоколов в Berkeley UNIX. Исследователи в Беркли разработали удобный программный интерфейс для выхода в сеть (сокеты), а также написали множество приложений, утилит и управляющих программ, чтобы упростить работу с сетью.

Время было выбрано прекрасно. Многие университеты только что приобрели второй или третий компьютер VAX и ЛВС, чтобы их соединить, но у них не было сетевого программного обеспечения. С появлением системы UNIX 4.2 BSD, в которую вошли TCP/IP, сокеты и большое количество сетевых утилит, полный пакет был принят немедленно. Кроме того, TCP/IP позволял легко соединить локальную сеть с ARPANET, что многие и делали.

В течение 80-х годов к ARPANET были подсоединен еще ряд сетей, в основном ЛВС. По мере роста размеров глобальной сети задача поиска хостов становилась все сложнее. В результате была создана система DNS (Domain Name System -- служба имен доменов), позволившая организовать компьютеры в домены и преобразовывать имена хостов в IP-адреса. С тех пор DNS стала обобщенной распределенной системой баз данных, хранящей имена хостов и доменов.

В конце 70-х Национальный научный фонд США (NSF, National Science Foundation) пришел к выводу, что сеть ARPANET оказывает огромное влияние на исследовательские работы университетов, позволяя ученым всей страны обмениваться информацией и совместно работать над проектами. Однако для получения доступа к ARPANET университет должен был заключить контракт с Министерством обороны, которого у многих университетов не было. Ответом NSF стала идея создания сети-преемника ARPANET, которая была бы открыта для всех университетских исследовательских групп. Чтобы начать с чего-нибудь конкретного, Национальный научный фонд решил построить сетевую магистраль, соединив ею шесть суперкомпьютерных центров в Сан-Диего, Боулере, Шампейне, Питтсбурге, Итаке и Принстоне. К каждому суперкомпьютеру был присоединен небольшой микрокомпьютер LSI-11, называемый фаззбол (mzzball). Эти мини-компьютеры соединили выделенными линиями по 56 Кбит/с и сформировали подсеть по той же аппаратной технологии, которая использовалась в ARPANET. Однако программная технология была другой -- мини-компьютеры с самого начала использовали протокол TCP/IP, составляя, таким образом, первую в мире глобальную сеть на основе протокола TCP/IP.

Национальный научный фонд также профинансировал создание нескольких (всего около 20) региональных локальных сетей, соединенных с магистралью, что позволило пользователям в тысячах университетов, исследовательских лабораторий, библиотек и музеев получить доступ к суперкомпьютерам. Вся сеть, состоящая из магистрали и региональных сетей, получила имя NSFNET. Она соединялась с ARPANET через линию между IMP и микрокомпьютером в компьютерном зале университета Карнеги -- Меллона (Carnegie -- Mellon University).

Сеть NSFNET имела мгновенный успех, ей предсказывали большое будущее. Национальный научный фонд сразу же после завершения работы над NSFNET начал планировать следующую сеть и с этой целью подписал контракт с базирующимся в штате Мичиган консорциумом MERIT. Для создания второй версии магистрали сети у оператора междугородной связи MCI (Microwave Communications, Inc. -- компания, объединившаяся с тех пор с WorldCom) были арендованы волоконно-оптические каналы с пропускной способностью в 448 Кбит/с. В качестве маршрутизаторов использовались IBM PC-RT (RT-PC -- RISC Technology Personal Computer персональный компьютер на основе процессора с сокращенным набором команд). Вскоре и этого стало недостаточно, и вторая магистраль была ускорена до 1,5 Мбит/с. Впоследствии Национальный научный фонд поддержал создание компаниями MERIT, MCI и IBM некоммерческой корпорации ANS (Advanced Networks and Services, Inc.) в качестве первого шага на пути коммерциализации. В 1990 году ANS вступила во владение сетью NSFNET и усовершенствовала линии со 1,5 Мбит/с до 45 Мбит/с, сформировав ANSNET. Эта сеть проработала пять лет, после чего была продана компании America Online. Но к тому времени уже появилось множество коммерческих фирм, предлагающих свои услуги в области IP-коммуникаций. Стало понятно, что государству не удастся выдержать конкуренцию с ними, и оно должно уйти из этого бизнеса.

В декабре 1991 года Конгресс США утвердил закон, разрешающий создание сети NREN (National Research and Education Network -- государственная научно-исследовательская и образовательная сеть), являвшейся преемницей сети NSFNET, но работающей на гигабитных скоростях. Целью было создание государственной сети, работающей на скорости 3 Гбит/с, до конца тысячелетия. Эта сеть должна была служить прототипом для многократно обсуждавшейся информационной супермагистрали.

Для того чтобы облегчить переход с одних сетей на другие и гарантировать, что все региональные сети могут связаться друг с другом, Национальный научный фонд заключил контракт с четырьмя различными сетевыми операторами об организации пунктов доступа к сети (NAP, Network Access Point). Этими операторами были компании PacBell (Сан-Франциско), Ameritech (Чикаго), MFS (Вашингтон) и Sprint (Нью-Йорк, с которым для удобства NAP были объединены Пеннсаукен и Нью-Джерси). Каждый сетевой оператор, который хотел предоставлять услуги по соединению региональных сетей NSF, должен был подключиться ко всем пунктам NAP.

Таким образом, пакет, пересылаемый с одной сети в другую, мог выбирать, по какому каналу перемещаться от одного пункта NAP до другого. Из-за этого операторы были вынуждены соперничать друг с другом в области цен и предоставляемых услуг, как, собственно, и было задумано. Концепция единой магистрали была заменена коммерчески управляемой конкурентной инфраструктурой. Многие любят критиковать государственные структуры США за их консерватизм, а между тем не кто иные, как Министерство обороны и государственный Национальный научный фонд, создали все необходимые условия для развития Интернета, а затем передали свои закрытые разработки массовому пользователю.

В 90-х годах в других странах и регионах также были построены сети, сравнимые с NSFNET. Так, в Европе EuropaNET является IP-магистралью для исследовательских организаций, a EBONE представляет собой коммерчески ориентированную сеть. Обе сети соединяют большое число европейских городов. Скорость каналов изначально составляла 2 Мбит/с, но впоследствии была увеличена до 34 Мбит/с. В конечном счете, сетевая инфраструктура в Европе, как и в США, превратилась в промышленную отрасль.

1.3 Адресация в Интернет

подключение сеть интернет

Для того чтобы сведения могли безошибочно передаваться с одного компьютера на другой, необходимо наличие уникальных адресов, с помощью которых можно конкретно распознать (идентифицировать) получателя данных. Аналогично этому, как обычная почта доставляет почтовые отправления по адресам, включающим в себя область, город, улицу, дом, квартиру, так и в сети Internet информационные пакеты доставляются по адресам, только в адресе указываются не дома и улицы, а номера сетей, к которым подключен компьютер-получатель и номера самих компьютеров в этих сетях.

Таким образом,каждый компьютер, подключенный к сети Internet имеет свой неповторимый IP-адрес.

IP-адрес -- это уникальный номер, однозначно идентифицирующий компьютер в Internet. IP-адрес представляет собой четыре числа (октета), разделенные точками, например, 194.67.67.97 (после последнего числа точка не ставится).

Расшифровка подобного такого адреса ведется слева направо. Первое число - номер наиболее крупной сети в составе Интернет, последнее - номер конкретного компьютера. Второе и третье число обозначают участки сети, например, региональную и локальную сеть.

Каждое число может быть в интервале от 0 до 255, что соответствует информационному объему в 1 байт или 8 бит. Таким образом, IP-адрес - это 4 байта или 32 бита. Если с помощью одного байта можно передать 28=256 вариантов, то с помощью 4-х байтов можно передать 232»4 млрд. вариантов, то к сети Internet может быть максимально подключено 4 млрд. пользователей. Поскольку в настоящее время наблюдается стремительный рост пользователей Internet, а кроме того, современные технические достижения позволяют подключать к сети Internet не только компьютеры, но и сотовые телефоны, телевизоры, и даже холодильники, то это пространство адресов становится очень тесным. Для его расширения предполагается перевести Internet на 128-битный IP-адрес (максимум пользователей 2128)

2. Обзор современных технологий доступа в Интернет

2.1 Технология доступа в Интернет

Интернет в нашей жизни давно стал таким же привычным и необходимым, как и телефон. Более того, большую часть необходимой ему информации современный человек получает именно через Интернет, причем объемы доступных в Сети данных с каждым годом возрастают почти лавинообразно. Вполне естественно, что растущие объемы данных, "перегоняемые" по линиям Глобальной сети, требуют и соответствующего роста пропускной способности этих самых линий, да и оконечные абонентские устройства (терминалы) должны соответствовать новым реалиям. Получить доступ к сети Интернет можно, используя различные коммуникационные технологии. При этом следует учитывать, что для различных людей понятие «получение доступа» имеет совершенно различный смысл, поскольку они находятся на различных ступеньках «лестницы, ведущей на небеса». Это, прежде всего, конечные пользователи, желающие получить доступ в сеть Интернет в дополнение к, например, обычной телефонной связи. Также можно выделить телекоммуникационные компании (работающие в области телефонной, мобильной, спутниковой связи и т.д.) и провайдеров, обеспечивающих доступ в сеть Интернет и другие услуги по передаче данных. Следует заметить, что телекоммуникационные компании больше не хотят терять потенциальные прибыли и постепенно вливаются в ряды провайдеров, стирая между ними и собой все различия.

Какие же альтернативы доступа могут предложить телекоммуникационные компании и провайдеры своим пользователям?

Технологии обеспечения доступа в сеть Интернет можно разделить на три категории, в зависимости от того, какой носитель (т.е. канал или среда передачи) используется для передачи данных. К ним относятся:

- традиционные проводные линии связи (подразделяющиеся, в свою очередь, на две большие подгруппы - выделенные линии и телефонные линии с коммутируемым доступом)

- Оптико-волоконные кабели (к этой категории также следует отнести системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели) .

- Беспроводные системы (например, системы сотовой, радиорелейной или спутниковой связи) .

Рассмотрим все три категории более подробно, причем начнем в обратном порядке -- от пока наиболее экзотических беспроводных систем, через достаточно дорогие оптико-волоконные к наиболее демократичным, широко распространенным и, значит, более удобным в освоении и эксплуатации витым парам телефонных проводов

2.2 Беспроводные системы доступа

Развитие беспроводных систем доступа идет в двух основных направлениях. Это спутниковые системы, наземные СВЧ-системы и системы персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей.

Разумеется, каждое из этих средств имеет свои достоинства и недостатки.

Например, доступ в сеть Интернет может быть организован посредством существующей системы сотовой связи с использованием аналоговых модемов (модемов для передачи по телефонным каналам) (рисунок 1.1.). Так как каналы сотовой связи имеют достаточно узкую полосу частот, скорость передачи данных будет невелика (в процессе постепенного развития систем сотовой связи и усовершенствования технологий скорость передачи данных также постепенно росла от 9,6 Кбит/с до 19,2 Кбит/с). Определенного увеличения скорости передачи данных можно достичь за счет использования временно свободных каналов (по которым не ведутся телефонные разговоры).

Рисунок 1.1.-Система связи с использованием аналоговых модемов

Плюсы и минусы использования сотовой связи для доступа в сеть Интернет очевидны. Главное достоинство заключается в мобильности и возможности выхода в сеть Интернет из любого места, а не только из квартиры или офиса, которые с помощью кабеля привязаны к провайдеру. К недостатком можно отнести достаточно высокую стоимость услуг сотовой связи, а также не стопроцентный охват территории компаниями сотовой связи и наличие зон неуверенной связи.

По мере того, как увеличивалась потребность в расширении количества линий междугородней связи, разрабатывались системы, способные удовлетворить такие потребности. Одной из таких систем были радиорелейные линии, в которых в качестве носителя сигнала использовался не кабель, а радиоканал. Работая на очень высоких частотах (диапазон СВЧ), одна радиорелейная линия способна поддерживать работу тысяч телефонных каналов и нескольких телевизионных каналов одновременно. Использование данного диапазона частот приводит к необходимости размещать ретрансляторы на небольшом расстоянии друг от друга (до 30 километров) в пределах прямой видимости (сверхвысокочастотный сигнал не может завернуть за угол или перепрыгнуть даже через небольшую горку). Необходимость строить через определенное расстояние ретрансляционные вышки с антеннами делает данную технологию достаточно дорогой при организации связи на большое расстояние. Данная технология может найти свое применение, например, для организации фиксированного радиодоступа -- высокоскоростной передачи данных между двумя зданиями (со скоростью от 2 Мбит/с и выше). Во многих случаях такое решение будет иметь меньшую стоимость по сравнению с прокладыванием между зданиями оптико-волоконного кабеля (например, в городах, где проложить кабель не всегда просто, или в том случае, когда эти здания разделяет река).

В условиях недостатка частотного ресурса были созданы, успешно применяются и развиваются беспроводные системы фиксированного доступа, работающие в инфракрасной области (на основе ИК светодиодов и полупроводниковых лазеров). Они обеспечивают рабочую дальность от 300 м до 1--3 км при скорости передачи до 155 Мбит/с. Все основные недостатки этих систем (сравнительно высокая стоимость и некоторая зависимость от погодных условий и загрязнения оптики) с лихвой окупаются отсутствием необходимости получения разрешения на использование радиочастоты, а также быстротой и простотой монтажа.

Однако, как ясно из сказанного, все упомянутые выше системы фиксированного беспроводного доступа годятся только для организации связи между двумя объектами (соединение «точка-точка»). Поэтому следующим этапом развития систем фиксированного радиодоступа явилось создание таких протоколов обмена информацией между приемо-передатчиками, которые позволили организовать подключение многих объектов к одному (соединение «точка-многоточка»), что наиболее соответствует задачам организации доступа в Интернет .Кроме того, были созданы различные механизмы (например, пакетная передача, работа на изменяющейся частоте), которые позволили увеличить пропускную способность,скорость передачи и эффективность использования частотного ресурса.
Обеспечивая среднюю скорость передачи данных, системы данного типа позволяют организовать канал передачи на достаточно большое расстояние. В то же время подверженность внешним помехам и зависимость от географических условий (обязательная необходимость прямой видимости) делают применение таких систем не всегда целесообразным.

Для организации передачи данных используются и спутниковые системы. Причем варианты могут быть различными -- от низкоскоростных индивидуальных каналов для отдельных пользователей до высокоскоростных каналов, одновременный доступ к которым может иметь большое количество пользователей (коллективный доступ). В первом случае может применяться двунаправленный канал (но это по карману только очень богатым организациям). Во втором случае спутник служит только для передачи нисходящего потока данных, поступающих из сети Интернет к пользователю. Пользователю необходимо обязательно установить спутниковую антенну, СВЧ-ресивер и карту декодера прямо в персональный компьютер. Для организации восходящего потока данных (от пользователя в сеть Интернет) используется линия телефонной связи и модем.

Спутник охватывает большую зону на поверхности Земли и является наиболее «широко охватывающей» технологией доступа в Интернет с географической точки зрения. Спутниковые системы доступа имеют не очень высокую скорость передачи данных (порядка 400 Кбит/с по направлению к пользователю) и работают не очень быстро. Представьте себе, что вы хотите загрузить какой-либо материал на экран вашего компьютера. Щелкнув на него мышью своего компьютера, вы подали сигнал запроса, который должен пройти по вашей телефонной линии, через провайдера и по обычному тракту в сети Интернет, а после ответа сигнал передается на спутник вверх и вниз, что в общей сложности составляет около 70 тысяч километров. Даже обладая скоростью света, данное средство доступа в Интернет остается достаточно медленным. Это особенно заметно при осуществлении двусторонней связи в режиме реального времени.

Несмотря на широкую зону охвата, спутниковые системы имеют ряд недостатков, связанных, в частности, с необходимостью приобретения и настройки достаточно дорогостоящего оборудования. Впрочем, существует целый ряд экстремальных ситуаций, когда невозможно организовать доступ в сеть Интернет никаким другим образом, кроме как через спутник (простой пример -- корабль, находящийся посреди океана, тут простой морзянки уже недостаточно).

2.3 Оптико-волоконные системы доступа

Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы изначально создавались для кабельного телевидения и передачи видеосигнала. Благодаря тому, что эти системы по определению являются широкополосными, разрабатывалась именно такая технология, которая позволила бы использовать данное преимущество для высокоскоростной передачи данных, в основном для организации доступа в Интернет частных пользователей.

Оптико-волоконные кабели, безусловно, можно считать наилучшим носителем для высокоскоростной передачи данных. В то время как обычные медные кабели позволяют использовать полосу частот в несколько мегагерц, системы передачи по оптико-волоконному кабелю могут использовать частоты в миллион раз выше. Это является еще одним подтверждением того, что основная разница между электромагнитными и световыми волнами заключается в частоте. Совершенно обычной для нашего времени уже является скорость передачи в 10 Гбит/с. При такой скорости передачи Большая Советская Энциклопедия может быть передана за считанные секунды. Конечно же, проложить оптико-волоконный кабель, относительно одного километра, значительно дороже, чем проложить медный кабель. Однако если пересчитать эту стоимость относительно возможностей кабеля (полоса частот, скорость передачи данных, количество передаваемых каналов -- телефонных, телевизионных и других), то оптическое волокно находится вне конкуренции.

В то же время, если абонентская линия прокладывается прямо до квартиры или дома пользователя, т.е. когда по ней будет организовано максимум 2 или 3 канала передачи данных, такое удовольствие становится слишком дорогим. Трезво поразмыслив и просчитав все с экономической точки зрения, можно прийти к выводу: оптико-волоконная сеть должна прокладываться до тех пор, пока остается выгодной благодаря использованию всего частотного спектра (например, до многоквартирного или офисного здания с большим количеством потенциальных пользователей), а дальнейшая разводка должна выполняться с использованием медных носителей (коаксиальных кабелей или кабелей, состоящих из витых пар проводов) с использованием соответствующих технологий (например, xDSL, о чем будет еще рассказано ниже).

Коаксиальный кабель имеет значительно более широкую полосу пропускания, чем обычная витая пара, но меньшую, чем оптико-волоконный кабель. Он состоит из одного медного проводника, находящегося в центральной оси кабеля, который отделен от внешнего проводника, выполняющего роль экрана, изолятором из вспененного материала или другого диэлектрика. Благодаря такой конструкции коаксиальный кабель имеет широкую полосу пропускания, достаточную для передачи сигналов десятков телевизионных каналов (а каждый канал при этом занимает полосу частот 6 МГц). К большому сожалению, использование коаксиальных кабелей имеет определенные ограничения, прежде всего базирующиеся на свойствах самого кабеля (например, каждый конец кабеля должен быть подключен на согласованную нагрузку, с кабелем при монтаже необходимо обращаться осторожно, чтобы при изгибе не повредить изоляцию между проводниками кабеля и не изменить его электрические характеристики), что оказывает свое влияние на использование таких кабелей.

За рубежом, особенно в Соединенных Штатах, где сети кабельного телевидения имеют высокий уровень развития и широкий охват, для организации доступа в Интернет используется несколько комбинированных кабельных систем, состоящих из оптико-волоконных и коаксиальных кабелей (две из них для примера показаны на рисунках ниже).

Рисунок 1.2.-Гибридная система кабельного телевидения

На рисунке 1.2. показана гибридная система кабельного телевидения, построенная на комбинации оптико-волоконных и коаксиальных кабелей. Данная система из-за определенных внутренних ограничений обеспечивает передачу только нисходящего потока данных (из сети Интернет к пользователю). За рубежом, особенно в Соединенных Штатах, где широко развиты сети кабельного телевидения, для организации доступа в Интернет используется несколько комбинированных кабельных систем, состоящих из оптико-волоконных и коаксиальных кабелей. Такие системы, из-за определенных внутренних ограничений, обеспечивают передачу только нисходящего потока данных (из сети Интернет к пользователю). Они имеют полосу пропускания от 50 МГц до 750 МГц, которая поделена на каналы 6 МГц, каждый из которых может использоваться для передачи данных из сети Интернет со скоростью до 30 Мбит/с. Для передачи данных в нисходящем направлении используются кабельные модемы. Восходящий сигнал (как и в случае спутниковых систем) организуется по существующей телефонной линии с помощью обычного модема.

На рисунке 1.3 показана система, позволяющая организовать высокоскоростную передачу данных в обоих направлениях. Такая двунаправленная система кабельного телевидения позволяет передавать нисходящий поток передачи данных в полосе частот от 50 МГц до 750 МГц, которая поделена на каналы 6 МГц. Полоса частот, выделенная для восходящего потока данных, делится между всеми пользователями, к которым проложен коаксиальный кабель. Обычно это частотный диапазон от 5 МГц до 40 МГц.

Рисунок 1.3-Система высокоскоростной передачи

Один видеоканал, имеющий номинальную полосу частот 6 МГц, может использоваться для передачи данных из сети Интернет со скоростью до 30 Мбит/с. Общая скорость восходящего потока данных до 10 Мбит/с, но практикуемый метод коллективного использования в реальности для каждого отдельного пользователя дает гораздо меньшее значение.

Казалось бы, все хорошо. И почему бы не развивать оптико-волоконную технологию доступа пользователей в сеть Интернет? Все очень просто -- развитие оптико-волоконной техники и развертывание сетей оптико-волоконных кабелей является очень дорогим удовольствием. Особенно если сравнивать внедрение этой технологии с другими технологиями. Имеет ли смысл прокладывать новые дорогие линии связи до каждого пользователя, если подавляющая часть этих пользователей уже подключена как минимум к одной телекоммуникационной компании -- телефонной. Гораздо целесообразней обратить свое основное внимание (не отставая при этом, разумеется, от технического прогресса) на то богатство, которое имеется у нас под ногами -- кабельную телефонную сеть, состоящую из витых пар проводов.

2.4 Традиционные телефонные проводные линии связи

Телефонный провод является главным (а, зачастую, и единственным) носителем, который в настоящее время используется для подключения абонентов (независимо от их юридического статуса) к сети Интернет. Для этого используются аналоговые модемы, предназначенные специально для передачи данных по коммутируемым телефонным каналам, сети ISDN и ряд технологий, объединенных под общим названием xDSL.

Аналоговые модемы хорошо известны и понятны большинству пользователей. Невысокая цена и совместимость практически с любой телефонной линией сделали их основным выбором индивидуальных пользователей (особенно в нашей стране). Традиционное модемное подключение предлагает максимальную скорость передачи данных 50 - 55 Кбит/с, да и то в самом лучшем случае. Даже относительно "свежий" стандарт V.92 не произвел революции, более того, остался практически незамеченным на рынке. Тем не менее, на недорогие аналоговые модемы сохраняется устойчивый спрос, несмотря на то, что никаких ощутимых подвижек в данном секторе компьютерной периферии ожидать не приходится.

В связи с постепенной модернизацией отечественных АТС (основная часть которых переводится на цифровую аппаратуру), обновлением и ремонтом кабельного хозяйства и абонентской телефонной проводки проблема "плохих линий" сегодня все чаще отходит на второй план, и в таких условиях вполне конкурентоспособными становятся так называемые программные модемы (или софт-модемы). Выполненные зачастую в виде PCI-плат расширения, они, благодаря тому, что часть их функций (львиная, надо признать) выполняется центральным процессором, имеют минимальную стоимость, гораздо меньшую, чем у полноценных внешних устройств. Доля таких модемов на рынке сегодня составляет приблизительно 40%, что превышает их предложение в прошлом полугодии на 5-10%. К тому же модернизация основных функций программных модемов производится относительно простым обновлением драйверов, в отличие от внешних моделей, для которых нужно перепрограммировать "прошивку", что является более трудоемкой и рискованной операцией. Тем не менее, гораздо более дорогие полноценные внешние модемы, благодаря, видимо, еще не всегда удовлетворительному качеству телефонных линий, пока еще не сдают своих лидирующих позиций на нашем рынке. Наибольшей популярностью сегодня пользуются модели среднего класса, чья цена находится в диапазоне $40-65, а доля дорогих устройств для профессионального применения на протяжении прошедшего полугодия оставалась хоть и небольшой, но стабильной. Кроме того, начинающие набирать популярность USB-модемы, будучи по исполнению устройствами внешними, тем не менее, также являются в основной своей массе софт-модемами. Однако USB-модемам все еще очень далеко не только до лидера - внешних устройств, подключаемых через последовательный асинхронный порт, но и до внутренних модемов, устанавливаемых в разъемы PCI.

К числу новинок нашего рынка следует отнести аналоговые модемы, подключаемые к компьютеру через беспроводной интерфейс Bluetooth. При этом нет необходимости тянуть телефонный кабель к компьютеру - модем может быть расположен и на некотором расстоянии от него (там, где это удобнее с точки зрения телефонии), а, заняв всего один USB-порт Bluetooth-адаптером, счастливый пользователь такой диковинки сразу получит возможность подключить к компьютеру не только модем, но и другое беспроводное оборудование.

Современный рынок аналоговых модемов (по крайней мере, в России) обслуживается пятью основными производителями чипсетов:

- Самая многочисленная категория модемов собирается на чипах Conexant. Здесь и дешевые внутренние и внешние модемы, производимые компаниями Acorp, D-Link, Eline, и достаточно дорогие Inpro IDC, отличающиеся высокой надежностью и отличной оптимизацией под российские линии.

- Не менее популярны дешевые софт-модемы, выполненные на чипсетах Agere (бывшие Lucent) и хорошо зарекомендовавшие себя на телефонных линиях среднего и высокого качества.

- Совсем дешевые софт-модемчики встречаются на чипах PCtel. На хороших линиях они работают более или менее прилично, а особых достижений от них никто и не ждет. На чипсете этой марки собран и достаточно дорогой внутренний модем ZyXel OMNI 56K PCI, являющийся, впрочем, типичным примером выколачивания денег с доверчивых пользователей, готовых переплачивать исключительно за "громкое" имя производителя.

- Наконец, модемы ведущих "грандов" модемостроения - U.S. Robotics и ZyXel, строятся на универсальных процессорах и обвязке собственной разработки. Правда, в большинстве последних моделей этих компаний, видимо, с целью максимального снижения себестоимости производства, проверенные временем реле и трансформаторы уступили место интегральному линейному узлу компании Silicon Labs. Он, безусловно, дешевле, но такая экономия может обернуться снижением надежности устройства, особенно когда компьютер не заземлен (что можно сказать о большинстве компьютеров в нашей стране).

Высокоскоростной альтернативой аналоговым модемам служит сеть ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть связи с интеграцией служб), представляющая собой цифровую технологию, позволяющую передавать данные со скоростью до 144 Кбит/с по стандартным медным телефонным кабелям. В этой сети для передачи голоса и данных используются два канала типа. В (по 64 Кбит/с каждый), а один служебный канал типа D (16 Кбит/с) нужен для передачи управляющих сигналов. Основные каналы ISDN обеспечивают качественную работу при длине провода не более 4,5 км. К сетевому окончанию можно подключить одновременно до 8 различных (или одинаковых) терминалов, причем каждый из них может иметь свой собственный номер, но одновременно находиться на связи могут не более двух (каждому из них предоставляется канал по 64 Кбит/с).

На Западе технология ISDN завоевала определенную популярность, используемая, в основном, в малом и среднем бизнесе для высокоскоростного коллективного доступа в Интернет, организации корпоративных сетей цифровой телефонной связи, а также для проведения видеоконференций. У нас же она не получила широкого применения, в основном по причине того, что услуги ISDN стоят гораздо больше, чем услуги обычной аналоговой телефонной сети. Кроме этого, в нашей стране все еще эксплуатируются огромное число морально устаревших АТС. А для использования ISDN на АТС должно быть установлено дополнительное оборудование, причем могут быть переоборудованы только цифровые станции.

Наиболее прогрессивными технологиями организации доступа в Интернет считаются те из них, которые позволяют "наложить" новейшие достижения на уже существующую инфраструктуру, осуществляя постепенный переход от аналоговой абонентской сети к цифровой. В наибольшей степени это относится к технологиям семейства xDSL, которые используют метод частотного уплотнения линии связи. При частотном уплотнении в канале связи выделяется несколько частотных диапазонов для входящего и исходящего потоков данных, а также для передачи голоса. Для обычной телефонной связи выделяется нижняя часть диапазона (до 4 кГц), и в случае, когда модем занят передачей данных, это никак не сказывается на возможности использовать телефонную линию по ее прямому назначению. Многообразие технологий xDSL позволяет пользователю (с учетом определенных ограничений, связанных с длиной и качеством абонентской линии) выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с.

В семейство xDSL входят следующие технологии:

- ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия). Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Использование данного принципа в сочетании с режимом постоянного соединения, исключающего необходимость повторного подключения при каждом сеансе, делает эту технологию идеальной для организации межсетевого доступа и доступа в сеть Интернет, к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают, поэтому ADSL обеспечивает скорость "нисходящего" потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с, а скорость "восходящего" потока данных гораздо ниже - от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Максимальное расстояние для передачи потока со скоростью 1,54 Мбит/с по одной витой паре проводов составляет 5,5 км. На расстоянии до 3,5 км (при использовании медного провода диаметром не менее 0,5 мм) возможна скорость передачи до 8 Мбит/с. Абоненты ADSL имеют возможность использовать одну и ту же телефонную линию как для высокоскоростной передачи данных, так и для традиционной телефонной связи.

- R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения). Усовершенствованный вариант ADSL, обеспечивающий такую же скорость передачи данных, что и базовая технология, но при этом обеспечивающая адаптацию скорости передачи данных к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. Скорость передачи данных выбирается при синхронизации линии, во время соединения или по специальному сигналу, поступающему от станции. Однако данная технология требует применения более сложного и дорогостоящего (по сравнению с обычным ADSL) оборудования и пока широкого распространения не получила.

- G.Lite (ADSL Lite). Упрощенный вариант ADSL. G.Lite менее требовательна к качеству телефонной линии, обеспечивает скорость "нисходящего" потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 512 Кбит/с (или по 256 Кбит/с в обоих направлениях). Установка и настройка оборудования стандарта G.Lite более проста, а стоимость ниже, чем у базовой технологии, что обеспечивает привлекательность этого стандарта для массового пользователя.

- ReachDSL - технология симметричной передачи потока данных со скоростями от 128 Кбит/с до 1 Мбит/с на расстояние до 11 км. ReachDSL представляет собой модификацию асимметричной версии G.lite и разрабатывалась для подключения домашних пользователей к сети Интернет по протяженным телефонным линиям низкого качества, на которых невозможно использование более скоростных версий.

- IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия ISDN). Одна из DSL-технологий, полученная в результате слияния новых разработок с существующими технологиями магистральной передачи данных. В IDSL применяется трехканальная полнодуплексная схема 2BRI, используемая в ISDN (два канала передачи данных по 64 Кбит/с каждый и один - для передачи управляющих сигналов со скоростью 16 Кбит/с), и такая же схема сигнализации и кодирования. В отличие от ADSL, IDSL предназначена только для передачи данных и исключает возможность применения для организации обычной телефонной связи.

- HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line - высокоскоростная цифровая абонентская линия). Предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, когда скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы магистральным линиям T1 и E1 (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с), что делает эту систему идеальным решением для соединения серверов Интернета, локальных сетей и т.п. Максимальная дальность передачи информации ограничена 3,5-4,5 км, но она может быть увеличена за счет повторителей сигнала. Недостатком технологии следует считать высокую, по сравнению с другими разновидностями xDSL, стоимость оборудования и более строгие требования к качеству линий. В настоящее время получила развитие технология HDSL II, которая, при сохранении основных характеристик HDSL, использует только одну витую пару проводов.

- SDSL (Single Line Digital Subscriber Line - однолинейная цифровая абонентская линия). Технология, во многом аналогичная HDSL и, в определенном смысле, являвшаяся предшественником технологии HDSL II. Она обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линий Т1/Е1 на максимальное расстояние до 3 км, но при этом используется только одна витая пара проводов. В этих пределах SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. Технология обеспечивает необходимые для представителей бизнеса преимущества: высокоскоростной доступ в сеть Интернет, организация многоканальной телефонной связи (технология VoDSL) и т.п. В настоящее время SDSL вытесняется более современной версией G.SHDSL, позволяющей передавать поток данных со скоростью до 2,3 Мбит/с на расстояние до 4 км и обеспечивающей совместимость с HDSL II.