Современные коммуникационные устройства персонального компьютера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Коммуникационные устройства

1.2 Беспроводные интерфейсы сетей

1.3 Принтеры

1.4 Модем

1.5 Адаптеры локальных сетей

1.6 Мобильная радиосвязь

2. Расчетная часть

Заключение

Список литературы

Введение

Коммуникационные устройства и их разнообразие. Скорость, с которой мобильные телефоны завоевывали популярность и внедрялись в нашу современную жизнь менялась на протяжении последних десятилетий в геометрической прогрессии. Ежегодно разнообразие мобильных аппаратов возрастало и в наши дни по-настоящему поражает. Попробуйте представить область деятельности человека, в которой не применялись бы портативные электронные устройства. Скорее всего, это будет не просто. Выполнение будничных задач мы постепенно отдаем на откуп возможностям новых цифровых приборов. Вместо поиска альтернативного метода их решения, мы стараемся отыскать нужный функционал в электронных устройств, чтобы заменить наши усилия автоматическими.

Данная курсовая работа состоит из двух частей: первая - теоретическая часть. В ней рассматривается все типы современных коммуникационных устройств, их характеристика и свойства. Вторая часть - расчетная, в ней рассматриваются типы топологий «шина» и «кольцо», Их сравнительные характеристики, преимущества и недостатки.

1. Теоретическая часть

1.1 Коммуникационные устройства

Коммуникационные устройства ПК предназначены для обмена данными между компьютерами, компьютером и удаленным устройством ввода-вывода, требуется для различных целей: передачи файлов, совместного использования периферийных устройств (например, принтеров), доступа к разнообразным информационным услугам Интернета и частных сетей, приема и передачи факсимильных сообщений, посылки сообщений на пейджеры и мобильные телефоны, установление голосовой связи (IP-телефония), видеосвязи и даже совместных игр по сети, а также для объединения компьютеров в локальную (Local Area Network, LAN) или глобальную (Wide Area Network, WAN ) сеть (включая Интернет). Обмен данными требуется для различных целей: передачи файлов, совместного использования периферийных устройств (например, принтеров), доступа к разнообразным информационным услугам Интернета и частных сетей, приема и передачи факсимильных сообщений, посылки сообщений на пейджеры и мобильные телефоны, установление голосовой связи ( IP -телефония), видеосвязи и даже совместных игр по сети. Современные технологии, используемые для этих целей, ориентированные именно на коммуникации: СОМ-порт, беспроводные интерфейсы, модемы, адаптеры локальных сетей. Связь между компьютерами, правда, с рядом ограничений, может быть установлена и другими средствами: через LPT-порты, последовательные шины FireWire и USB.

Локальная сеть (Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным. Связывает компьютеры в пределах одной организации и предоставляет следующие преимущества:

· возможность обмена информацией (файлами) без использования дискет;

· возможность хранить файлы на общем сетевом диске и обращаться к ним с любого компьютера сети;

· возможность использования общих внешних устройств (принтеры, сканеры), подключенных к сети.

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) -- компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС.

Сети компьютеров можно классифицировать следующим образом.

* Простейшие одноуровневые объединяют небольшое число компьютеров, причем все они имеют одинаковые возможности использования;

* Двухуровневые сети могут объединять большее число компьютеров, среди которых выделяется один центральный компьютер, который организует работу всей сети. На дисках сервера хранятся основные файлы, необходимые для управления работой всей сети и отдельных компьютеров, а также файлы пользователей.

* Многоуровневые сети могут объединять между собой отдельные локальные сети со своими серверами. Особенность таких сетей состоит в том, что серверы могут быть компьютерами разных типов ( IBM-совместимые ПК, компьютеры Macintosh, рабочие станции). Это требует использования специальных программ управления такими сетями. Подобные сети иногда называют корпоративными.

* Региональные сети объединяют компьютеры в рамках некоторого региона (Татарстан, Поволжье, Россия) и используют для передачи информации телефонные линии или специальные высокоскоростные каналы. Наиболее известной сетью в России является сеть Relcom.

* Глобальные (мировые) сети объединяют миллионы компьютеров по всему миру. Наиболее известная мировая сеть - Internet.

Для связи компьютеров друг с другом в пределах одной сети необходимы два основных типа устройств:

· специальные электронные схемы (сетевые платы), вставляемые в каждый компьютер;

· провода (кабели), необходимые для физического соединения компьютеров.

Для организации взаимодействия компьютеров через телефонные линии необходимы специальные устройства - модемы. Они служат посредниками между компьютером и телефонной линией и необходимы для преобразования цифрового представления информации в непрерывный сигнал и обратно.

Проводные интерфейсы связи. Последовательный интерфейс для передачи данных в одном направлении использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом -- последовательно. Английские названия интерфейса и порта -- Serial Interface и Serial Port. Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных линий и добиться улучшения связи на больших расстояниях. Начиная с первых моделей, в PC имеется последовательный интерфейс - СОМ-порт (Communications Port -- коммуникационный порт). Этот порт обеспечивает асинхронный обмен по стандарту RS-232C. Синхронный обмен в PC поддерживают лишь специальные адаптеры, например, SDLC или V.35. СОМ-порты реализуются на микросхемах универсальных асинхронных приемопередатчиков (UART), совместимых с семейством 18250/16450/16550.

Порты могут вырабатывать аппаратные прерывания IRQ4 (обычно используются для СОМ1 и COM3) и IRQ3 (для COM2 и COM4). С внешней стороны порты имеют линии последовательных данных передачи и приема, а также набор сигналов управления и состояния, соответствующий стандарту RS-232C. СОМ-порты имеют внешние разъемы-вилки DB25P или DB9P, выведенные на заднюю панель компьютера. Характерной особенностью интерфейса является применение не ТТЛ-сигналов -- все внешние сигналы порта двух - полярные. Гальваническая развязка отсутствует -- схемная земля подключаемого устройства соединяется со схемной землей компьютера. Скорость передачи может достигать 115,2 Кбит/сек.

Название порта указывает на его основное назначение -- подключение коммуникационного оборудования (например, модема) для связи с другими компьютерами, сетями и периферийными устройствами. К порту могут непосредственно подключаться и периферийные устройства с последовательным интерфейсом: принтеры, плоттеры, терминалы и др. СОМ-порт широко используется для подключения мыши, а также организации непосредственной связи двух компьютеров. К СОМ-порту подключают и электронные ключи.

В настоящее время устройства, которые традиционно используют СОМ-порт, рекомендуется переводить на последовательные шины USB и Fire Wire.

1.2 Беспроводные интерфейсы связи

Near Field Communication, NFC («коммуникация ближнего поля») -- технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров. Эта технология -- простое расширение стандарта бесконтактных карт (ISO 14443), которая объединяет интерфейс смарт-карты и считывателя в единое устройство. Устройство NFC может поддерживать связь и с существующими смарт-картами и считывателями стандарта ISO 14443, и с другими устройствами NFC, и, таким образом, -- совместимо с существующей инфраструктурой бесконтактных карт, уже использующейся в общественном транспорте и платежных системах. NFC нацелена прежде всего на использование в мобильных телефонах. Технология NFC в настоящее время главным образом нацеливается на использование в мобильных телефонах и планшетах. Существуют три основных области применения NFC:

· эмуляция карт: устройство NFC ведет себя как существующая бесконтактная карта;

· режим считывания: устройство NFC является активным и считывает пассивную RFID-метку, например, для интерактивной рекламы;

· режим P2P: два устройства NFC вместе связываются и обмениваются информацией.

Возможно множество применений, таких как:

· Мобильная покупка в общественном транспорте-- расширение существующей бесконтактной инфраструктуры.

· Мобильные платежи -- устройство действует как платёжная карта.

· Электронная доска -- мобильный телефон используется для чтения RFID-меток, с уличных досок для объявлений, чтобы на ходу получать информацию.

· Спаривание Bluetooth -- для соединения устройств Bluetooth 2.1 и выше, поддерживающих NFC, достаточно сблизить их и принять соединение. Процесс активации Bluetooth с обеих сторон, поиска, ожидания, соединения и авторизации заменён простым «прикосновением» мобильных телефонов.

Сравнение с аналогами

	NFC	Bluetooth
Тип сети	Point-to-point	Point-to-multipoint
Радиус действия	<0,2 м	10 м
Скорость	424 кбод	24 Мбод
Время установления соединения	<0,1 с	6 с
Совместимость с RFID	Да	Нет

NFC и Bluetooth -- технологии связи малого радиуса действия, которые были недавно интегрированы в мобильные телефоны. Существенное преимущество NFC над Bluetooth -- более короткое время установки соединения. Вместо выполнения инструкций по согласованию для идентифицирования устройства Bluetooth, связь между двумя устройствами NFC устанавливается сразу (менее чем за одну десятую секунды). Чтобы избежать сложного процесса согласования, NFC может использоваться для установки соединений в беспроводных технологиях, таких как Bluetooth. Максимальная скорость передачи данных NFC (424 кбод) меньше, чем Bluetooth (24 Мбод). У NFC меньший радиус действия (менее 20 см), который обеспечивает большую степень безопасности и делает NFC подходящей для переполненных пространств, где установление соответствия между сигналом и передавшим его физическим устройством (и как следствие, его пользователем) могло бы иначе оказаться невозможным. В отличие от Bluetooth, NFC совместима с существующим RFID-структурами. NFC может также работать, когда одно из устройств не снабжено источником питания (например, телефон, который может быть выключен, бесконтактная кредитная смарт-карта, smart poster и т. д.). Область применения NFC. Технология NFC в настоящее время главным образом нацеливается на использование в мобильных телефонах и планшетах. Существуют три основных области применения NFC:

· эмуляция карт: устройство NFC ведет себя как существующая бесконтактная карта;

· режим считывания: устройство NFC является активным и считывает пассивную RFID-метку, например, для интерактивной рекламы;

· режим P2P: два устройства NFC вместе связываются и обмениваются информацией.

Возможно множество применений, таких как:

· Мобильная покупка в общественном транспорте-- расширение существующей бесконтактной инфраструктуры.

· Мобильные платежи -- устройство действует как платёжная карта.

· Электронная доска -- мобильный телефон используется для чтения RFID-меток, с уличных досок для объявлений, чтобы на ходу получать информацию.

· Спаривание Bluetooth -- для соединения устройств Bluetooth 2.1 и выше, поддерживающих NFC, достаточно сблизить их и принять соединение. Процесс активации Bluetooth с обеих сторон, поиска, ожидания, соединения и авторизации заменён простым «прикосновением» мобильных телефонов. Программа лицензирования патента для NFC в настоящее время разрабатывается в Via Licensing Corporation -- независимый филиал Dolby Laboratories. Интерес к беспроводным технологиям для домашних сетей растет, и производители бытовой электроники вкладывают в разработку совместимых друг с другом сетевых телевизоров, холодильников и микроволновых печей все больше усилий. Бытовая техника со встроенными сетевыми терминалами способна объединяться в домашнюю сеть.

1.3 Принтер

Принтер (от англ. print -- печать; син. печатающее устройство) -- периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида малыми тиражами (от единиц до сотен) без создания печатной формы. Этим принтеры отличаются от полиграфического оборудования и ризографов, которое за счёт печатной формы быстрее и дешевле на крупных тиражах (сотни и более экземпляров).

Квалификация принтеров:

По возможности печати графической информации принтеры делятся на алфавитно-цифровые (с возможностью печати ограниченного набора символов) и графические.

По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на:

· ударно-шрифтовые (алфавитно-цифровые, АЦПУ) - барабанные, на основе лепесткового печатающего устройства или пишущей машинки с электромагнитным приводом. Исторические типы. Морально устарели в 1980-е годы. С начала 1990-х годов не выпускаются.

· матричные;

· лазерные (также светодиодные принтеры);

· струйные;

· сублимационные

· твердочернильные

· 3D принтеры

По количеству цветов печати

· на монохромные(одноцветные) (монохромные)

· цветные.

На цветных принтерах, в качестве основы цветовой модели используются цвета CMYK:

· Cyan - голубой

· Magenta - пурпурный

· Yellow - желтый

· Kobalt - черный (английское название соответствует названию тяжелого металла (кобальта), входящего в состав черных красителей)

Кроме базовых цветов CMYK, цветной принтер может быть снабжен лайтами (Light Cyan и Light Magenta), повышающими видимое разрешение, при низкой заливке. Кроме этого иногда используют оранжевый и зеленый цвета (Orange и Green), немного расширяющие цветовые поля печати. Принтеры, предназначенные для печати по цветным материалам дополнительно снабжены белым цветом.

Откуда принтер может получать данные для печати:

· по проводным каналам:

o через SCSI кабель

o через последовательный порт

o через параллельный порт (IEEE 1284)

o по шине Universal Serial Bus (USB)

o через локальную сеть (LAN, NET)

o с помощью двух портов, при этом один из портов управляет приводом ЧПУ, через другой порт идут данные на печатающие головки

· посредством беспроводного соединения:

o через ИК-порт (IRDA)

o по Bluetooth

o по Wi-Fi (в том числе с помощью AirPrint)

Сетевой принтер -- принтер, позволяющий принимать задания на печать (см. Очередь печати) от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Программное обеспечение сетевых принтеров поддерживает один или несколько специальных протоколов передачи данных, таких как IPP. Такое решение является наиболее универсальным, так как обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.

Матричные принтеры -- старейшие из ныне применяемых типов принтеров, их механизм был изобретён в 1964 году японской корпорацией Seiko Epson.

Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.

Выпускаются также высокоскоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа.

Матричные принтеры, несмотря на полное вытеснение их из бытовой и офисной сферы, до сих пор достаточно широко используются в некоторых областях (печать товарных чеков, банковское дело -- печать документов под копирку и др.)

Струйный принтер. Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица дюз (то есть головка), печатающая жидкими красителями. Печатающая головка может быть встроена в картриджи с красителями (в основном такой подход используется на офисных принтерах компаниями Hewlett-Packard, Lexmark). В других моделях офисных принтеров используются сменные картриджи, печатающая головка, при замене картриджа не демонтируется. На большинстве принтеров промышленного назначения чернила подаются в головы, закреплённые в каретке, через систему автоматической подачи чернил.

Сублимационные принтеры. Термосублимация (возгонка) -- это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.

Лазерные принтеры. Прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году -- Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном заряда (либо валом заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах -- светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается -- тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фото барабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фото барабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фото барабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (либо валом переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления где тонер размягчается и впрессовывается в структуру бумаги, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Термопринтеры. Процесс печати состоит в формировании изображения термической печатной головкой на специальной термочувствительной бумаге, которая чернеет в местах нагрева, образуя символы. Просты и дешёвы, не требуют красящего вещества, но качество печати невысокое.3D прин3D принтер - оборудование, предназначенное для воспроизведения цифровых данных (3D модели) в виде твердотельной модели объекта, готовой детали или изделия. Воспроизведения объекта производится послойно, путем создания и интеграции отдельных сечений.

Технологии воспроизведения трехмерных объектов (аддитивные технологии) является антиподом 3D фрезерной обработки (субтрактивные технологии). Ключевым отличием является то, что субтрактивной технологии от заготовки отнимается все лишнее.

Интернет принтеры. В последнее время на рынке офисной техники появились принтеры, программное обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение к Интернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей:

· печать документов или веб-страниц прямо с дисплея принтера;

· печать документов или веб-страниц с любого веб-устройства (в том числе удалённого) без необходимости установки на нём драйвера принтера;

· просмотр состояния принтера и управление заданиями печати с помощью любого браузера вне зависимости от местонахождения;

· оперативное автоматическое обновление программного обеспечения принтера.

1.4 Модем

Модем (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) -- устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации.

Модемы первых поколений имели довольно сложные аналоговые цепи, обеспечивающие требуемые преобразования для модуляции-демодуляции. Управление модемом и некоторые функции протоколов выполнялись микроконтроллером. Современные модемы строятся иначе: аналоговые схемы используются только для телефонной сигнализации, а вся обработка для модуляции-демодуляции выполняется цифровыми методами. Для этого в состав модема входят ЦАП и АЦП. Обработку сигналов в профессиональных модемах выполняет специализированный сигнальный процессор (DSP). Общее управление модемом обеспечивает микропроцессор, в распоряжении которого имеется локальная оперативная память значительного объема. Функции модема определяются возможностями встроенного процессора и его программного обеспечения. Микропрограммное обеспечение модема (firmware) хранится в ПЗУ (EPROM) или флэш-памяти. Такое построение позволяет относительно легко наращивать функциональные возможности модема перезаписью его программного кода. Правда, эти модернизации всегда имеют предел (на каком-то этапе, например, может уже не хватать производительности DSP). Новые версии ПО модема обычно доступны через Интернет (платно или бесплатно).

Модемы обеспечивают коррекцию ошибок: обнаружение ошибок и организацию повторов на уровне обмена между модемами (протокол V.42, на базе MNP -4). Таким образом, на внешнем интерфейсе модема данные передаются без ошибок.

Для повышения эффективности использования линии модемы выполняют сжатие данных (V.42bis или V .44): в линию передаются символы, представляющие сжатый поток данных с интерфейса хоста, а на интерфейс хоста выводятся распакованные данные. Из этого следует, что внешний интерфейс должен обеспечивать скорость в несколько раз выше битовой скорости в линии (текстовые данные сжимаются до 10 раз).

Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала при передаче данных, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).

Модемы широко применяются для связи компьютеров через телефонную сеть (телефонный модем), кабельную сеть (кабельный модем), радиоволны (en:Packet_radio, радиорелейная связь). Ранее модемы применялись также в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).

Виды компьютерных модемов:

Рис.1 Внешний модем U.S. Robotics Courier V34

Рис.2 Внутренний модем для шины PCI

коммуникационный компьютер сеть модем



Рис.3 Аппаратный модем промышленного класса

Модемы различаются по исполнению (внешние или внутренние), по принципу работы (аппаратные или программные), по типу сети, к которой производится подключение, а также по поддерживаемым протоколам передачи данных.

Наибольшее распространение получили внутренние программные, внешние аппаратные и встроенные модемы.

По исполнению

· внешние -- подключаются через COM-, LPT-^[1], USB- или Ethernet-порт, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).

· внутренние -- дополнительно устанавливаются внутрь системного блока или ноутбука (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR/CNR).

· встроенные -- являются частью устройства, куда встроены (материнской платы, ноутбука или док-станции).

По принципу работы

· аппаратные -- все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP или микроконтроллера). Также в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

· программные (софт-модемы, host based soft-modem) -- все операции по кодированию сигнала, контролю ошибок и управлению протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находятся только входные/выходные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), а также контроллер интерфейса (например, USB).

· полупрограммные (controller based soft-modem) -- модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

По типу сети и соединения

· Модемы для телефонных линий:

o Модемы для коммутируемых телефонных линий -- наиболее распространённый в XX веке и 2000-х годах тип модемов. Используют коммутируемый удалённый доступ.

o ISDN -- модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий.

o DSL -- используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий средствами обычной телефонной сети. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передается только до АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии для переговоров.

· Кабельные модемы -- используются для обмена данными по специализированным кабелям -- к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

· Радиомодемы -- работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы:

· Беспроводные модемы -- работают по протоколам сотовой связи (GPRS, EDGE, 3G, LTE) или Wi-Fi. Часто имеют исполнения в виде USB-брелока. В качестве таких модемов также часто используют терминалы мобильной связи. Спутниковые модемы -- используются для организации спутникового Интернета. Принимают и обрабатывают сигнал, полученный со спутника. PowerLine-модемы (стандарт HomePlug) -- используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Рис.4 Плата модема Acorp Sprinter@ADSL LAN120M

1. Порты ввода-вывода -- схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом, и компьютером -- с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.

2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.

3. Контроллер управляет обменом с компьютером.

4. Микросхемы памяти:

o ROM -- энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом -- прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером..

o NVRAM -- энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема (профиль модема). Пользователь может изменять установки, например, используя набор AT-команд.

o RAM -- оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Факс-модем -- позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычный факс-аппарат. Факс-модем (fax-modem) позволяет передавать и принимать факсимильные изображения, совместимые с обычными факс-машинами. Факс-модем работает аналогично, только вместо сканирования его программная поддержка принимает графические или текстовые данные от других программ. Принятые факсы оформляются в виде файл графических форматов, доступных приложениям для дальнейшей обработки или печати.

Голосовой модем -- с функцией оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведения произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон. Такой модем позволяет осуществить:

· передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удалённый голосовой модем, приём сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик;

· использование в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

Голосовой модем (voice modem) способен преобразовывать звуковой сигнал в цифровой вид, в котором он передается по линии связи. На приемной стороне выполняются обратные преобразования. Аудиосигнал сжимается. С помощью голосового модема могут быть реализованы звуковая почта, автоответчик и другие речевые функции. Звуковое сообщение может передаваться по электронной почте или в диалоге реального времени и воспроизводиться голосовым модемом через внутренний динамик, дополнительный телефонный аппарат или мультимедийные средства компьютера (звуковую карту). Средства обработки звуковых сигналов позволяют модему автоматически определять номер вызывающего абонента (АОН), распознавать сигналы тонального набора номера.

Модем (модулятор-демодулятор) служит для передачи информации на большие расстояния, недоступные локальным сетям, с использованием выделенных и коммутируемых телефонных линий. Модулятор поступающую от компьютера двоичную информацию преобразует в аналоговые сигналы с частотной и (или) фазовой модуляцией, спектр которых соответствует полосе пропускания обычных голосовых телефонных линий. Демодулятор из этого сигнала извлекает закодированную двоичную информацию и передает ее в принимающий компьютер. Для передачи данных на большие расстояния (в пределах всего мира) издавна используют телефонные сети общего пользования (ТФОП). Однако для непосредственной передачи цифровых данных обычные аналоговые телефонные сети непригодны -- требуются модемы на сторонах обоих абонентов. Модем имеет хост-интерфейс, которым он подключается к компьютеру (или периферийному устройству), и интерфейс линии, согласованный с используемым каналом связи (телефонной линией).

Если при работе модема к линии остаются подключенными телефонные аппараты, то снятие трубки (и, тем более, попытки набора номера) могут приводить к снижению скорости и даже разрыву соединений.

Рис.5 Функциональная схема модема

Внешние модемы, имеющие собственный корпус и блок питания, подключаются кабелем к какому-либо интерфейсу компьютера. Для их установки не требуется вскрытие системного блока. Недостатком является более высокая цена, необходимость отдельного питания и наличие на рабочем месте дополнительного устройства и кабеля. Однако только внешние модемы, как правило, являются «полноценными», то есть содержат микроконтроллер, сигнальный процессор и т. п.

Традиционный интерфейс подключения внешнего модема -- COM-порт. В первых модемах выход передатчика (TxD) порта соединялся прямо с аналоговым модулятором, а вход приемника (RxD) -- с выходом аналогового демодулятора. COM-порт PC поддерживает только асинхронный режим работы, и в первых протоколах модуляции он и использовался. В современных модемах передача по линии связи происходит в синхронном режиме, хотя и они могут подключаться к COM -порту. Интерфейсы независимы друг от друга, так что в качестве интерфейса подключения к хосту подходит любой интерфейс, способный передавать в обе стороны потоки данных и команд (в том числе и LPT -порт, и шина USB). Поскольку современные модемы обеспечивают сжатие данных, скорость передачи по интерфейсу с хостом может быть в несколько раз выше скорости передачи через линию. При этом интерфейс хоста может оказаться узким местом. Так, при скорости передачи в линии 33600 бит/с и коэффициенте сжатия 10:1 (конечно, такое высокое сжатие вряд ли окажется постоянным) COM -порт с «потолком» 115200 бит/с будет сдерживать скорость передачи данных.

Внутренние модемы устанавливаются в слот шины расширения. До недавних пор в основном использовалась шина ISA, теперь эта шина понемногу изживается, и модемы выпускают для шины PCI. Для блокнотных ПК модемы выпускают в виде карт шины PC Card (PCMCIA). Внутренний модем может быть как аппаратным («честным железным» модемом), так и программным (Win - или Soft -модемом).

Модем для шины PCI может иметь аналогичную структуру, при этом PCI позволяет устанавливать произвольный базовый адрес UART и линию запроса прерывания (из-за этого возможны проблемы настройки старого коммуникационного ПО). Мощности современных ПК и пропускной способности PCI достаточно, чтобы решать часть задач управляющего и даже сигнального процессора модема на центральном процессоре. При этом аппаратная часть модема сводится к схеме сопряжения с телефонной линией, ЦАП и АЦП.

Win-модем -- карта PCI, выполняющая модуляцию-демодуляцию (с точки зрения ЦП -- аппаратно). При этом протоколы модема (команды, коррекция, сжатие) выполняются программно на ЦП. Это вызывает ряд проблем: драйверы неустойчивы, могут оказаться доступными только под Windows (откуда и название). Модем вызывает дополнительную загрузку ЦП, работе модема мешают другие задачи (как и он задачам). Soft-модем в этом плане еще хуже, поскольку и модуляция/демодуляция осуществляется программно (на плате модема остается только телефонная часть и АЦП/ЦАП). Win - и Soft -модемы могут быть картами для AMR или CNR (специальный слот на системной плате), связанными со средствами доставки (AC - Link ) AC '97.

Кабельные модемы предназначены для работы через сети кабельного телевидения (Cable Television, CATV), для которых требуется широкополосный коаксиальный кабель с импедансом 75 Ом. Передача данных ведется параллельно с видеовещанием. Эти модемы используют кабельное хозяйство операторов услуг кабельного телевидения. Как и ADSL, кабельные модемы асимметричны: скорость к пользователю может достигать десятков мегабайтов в секунду, от пользователя -- значительно ниже. Развитием идеи раздельной передачи потоков является передача нисходящего потока по спутниковым каналам, но пока что это слишком дорогая технология. Кабельные модемы в основном предназначены для предоставления пользователям доступа к Интернету с высокими скоростями получения информации.

Модемы для выделенных линий. Выделенные физические линии имеют полосу пропускания гораздо более широкую, чем коммутируемые. Для них выпускаются специальные модемы, обеспечивающие передачу данных со скоростями до 2048 Кбит/с и на значительные расстояния. Модемы могут работать в синхронном или асинхронном режимах. Асинхронный режим требуется на относительно низких скоростях (до 115,2 Кбит/с).

хDSL (англ. digital subscriber line, цифровая абонентская линия) -- семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

1.5 Адаптеры локальных сетей

Адаптеры АЛС предназначены для организации каналов связи с различными устройствами, имеющими интерфейсы RS232 или RS485 через сеть Ethernet.

АЛС имеет степень защиты IP30 по ГОСТ 14254. Питание АЛС осуществляется от внешнего источника постоянного стабилизированного напряжения 9…30В. Максимальный потребляемый ток - не более 500мА.

АЛС представляет собой Ethernet сервер, который устанавливается в сети. Прибор имеет последовательный интерфейс и логические входы/выходы. С помощью ПО можно подключаться к АЛС через Ethernet сеть по протоколу TCP/IP и осуществлять обмен данными через последовательный интерфейс, а также считывать состояние логических входов и устанавливать состояние логических выходов.

1.6 Мобильная радиосвязь

Мобильная радиосвязь (отраслевой термин -- подвижная радиосвязь) -- способ связи, при котором доступ к абонентским линиям осуществляется без использования кабеля, а связь с абонентским устройством осуществляется по радиоканалу.

Классификация систем мобильной радиосвязи (СМРС)

· Наземные

o системы персонального радиовызова (СПРВ)

o сотовые СМРС (предоставляют доступ к территориальному ресурсу)

o системы с радиальной архитектурой (станции абонентов и центральная станция -- коммутатор и комплект приёмопередатчиков с круговой диаграммой направленности)

o системы с радиально-зоновой архитектурой, транкинговая система мобильной радиосвязи (используют ретрансляторы, система автоматически выбирает лучший)

o зоновые СМРС (фиксированный канал через ретранслятор)

· Спутниковые

o геостационарные (спутник находится на геостационарной орбите, высота около 36 тыс. км)

o среднеорбитальные

o низкоорбитальные

o высокоэллиптические (работа спутника осуществляется при его нахождении в апогее)

История мобильной связи:

· 1946 г. -- в США, в городе Сент-Луис компания AT&T Bell Laboratories начала эксплуатацию опытного сервиса телефонной связи из автомобиля. В том же году в СССР Г. Шапиро и И. Захарченко провели успешные испытания автомобильного радиотелефона своей системы с дальностью действия до 20 км.

· 1947 г. -- сотрудники американской фирмы Bell Дуглас Ринг и Рей Янг предложили принцип шестиугольных сот для мобильной телефонии.

· 1956 г. -- в Стокгольме, Гётеберге и Мальмо (Швеция) запущена первая очередь автоматической автомобильной телефонной сети Mobile System A (MTA).

· 1957 г. -- инженер Л. И. Куприянович из Москвы создал и публично продемонстрировал первый опытный носимый мобильный телефон ЛК-1 весом 3 кг, радиусом действия 20--30 км и временем работы без смены батарей 20--30 часов и базовую станцию к нему. Решения аппарата запатентованы (а. с. 115494 от 01.11.1957).

· 1958 г. -- Л. И. Куприянович создаёт опытные образцы компактных мобильных телефонов весом всего 500 г и размерами с папиросную коробку.

· 1958 г. -- в СССР начато создание гражданского (ведомственного) сервиса автомобильных телефонов «Алтай».

· 1961 г. -- Л. И. Куприянович создаёт опытный образец карманного мобильного телефона, размещающегося на ладони, весом 70 гр. и дальностью связи 80 км. По словам изобретателя, это модель, «подготовленная к серийному выпуску на одном из советских предприятий». Также Куприянович сообщает прессе о планах строительства в Москве 10 базовых станций мобильной связи, первая из которых запроектирована в Мазилово.

· 1963 г. -- начата опытная эксплуатация сервиса автомобильных телефонов «Алтай» в Москве, к 1970 году ей охвачено более 30 советских городов.

· 1965 г. -- болгарская фирма «Радиоэлектроника» демонстрирует на выставке «Инфорга-65» опытный комплект мобильной связи, состоящий из базовой станции на 15 номеров и носимых автоматических радиотелефонов. Сообщается, что была использована система, разработанная Л. И. Куприяновичем.

· 1966 г. -- Болгария демонстрирует на выставке «Интероргтехника-66» промышленный комплект мобильной связи, состоящий из мобильных телефонов РАТ-0,5 и АТРТ-0,5 и базовой станции РАТЦ-10, рассчитанный на одновременную работу 6 мобильных телефонов. Впоследствии были разработаны модели, рассчитанные на работу с 69 и 699 телефонами. Система выпускалась болгарской промышленностью для ведомственной связи и использовалась до 90-х годов. Телефон в действии был показан в сюжете киножурнала «Новости дня» ("Хроника наших дней"), 35, 1966 г.

· 11 апреля 1972 года британская фирма Pye Telecommunications продемонстрировала на выставке Communications Today, Tomorrow and the Future в лондонском отеле Royal Lancaster свою модель автоматического мобильного телефона в виде приставки к рации Pocketphone 70.

· 3 апреля 1973 года Мартин Купер позвонил с мобильного телефона модели «DynaTAC», весом в 1,15 килограмма, размерами 22,5х3,75х12,5 сантиметра. В нём было 2 тыс. деталей. Заряда аккумулятора хватало на 20 минут разговора.

· 6 марта 1983 компания Motorola выпустила первый в мире коммерческий портативный сотовый телефон -- аппарат DynaTAC 8000X, на который было потрачено более 100 млн $ и 15 лет разработок. Телефон весил 794 грамма и имел размеры 33Ч4,4Ч8,9 см. Заряда аккумуляторов хватало на 8 часов работы в режиме ожидания или на один час в режиме разговора. В розницу телефон стоил 3995 долларов США.

· В 1984 году пользователей мобильной связи было около 300 тыс. человек, в 2003 -- уже более чем 1,2 млрд.

· 1 июля 1991 г. в Финляндии празднуется как день первого мобильного звонка в формате GSM^[8].

· 1998 год -- выпущен первый мобильник с сенсорным экраном.

История мобильной связи в России:

· 1991 г. -- компания «Дельта Телеком» появилась в Санкт-Петербурге 9 сентября 1991 года. Первый символический звонок по сотовому телефону, подключенному к сети, осуществил 9 сентября 1991 года тогдашний мэр Санкт-Петербурга Анатолий Собчак. Телефонная трубка, по которой он звонил, называлась Mobira MD59-NB2; выпущена она была финской компанией Nokia и весила около 3 кг.

· 1992 г. -- основана компания «Санкт-Петербург Телеком» (СПТ). Учредителями компании выступили КУГИ Петербурга (39,4 % акций) и американская компания Omni Capital Partners, Inc. (60,6 %), контрольным пакетом которой владела корпорация Motorola (США). Эксплуатация сети началась в июле 1994 года, а в марте 1996 года Госсвязьнадзор выдал разрешение на её коммерческую эксплуатацию. С июля 1996 года компания действует под торговой маркой FORA Communications. В мае 1997 года Motorola отказалась от участия в FORA. Покупателем её пакета стала фирма Millicom International Cellular S.A. (Люксембург) в лице своей дочерней компании Millicom Vol Holding GmbH (Австрия).

· 1992 г. -- компания «Московская Сотовая Связь» была образована в 1992 году фирмами US West (США) и Millicom International Cellular совместно с Московской городской телефонной сетью (МГТС), государственным предприятием «Междугородный и международный телефон» (ММТ), МНТК «Микрохирургия глаза», Государственным проектным институтом телевидения и радиовещания. Первый телефон был продан ещё в декабре 1991 года.

· 1992 г. -- основание компании Билайн. 53,3 млн абонентов на 30.11.2006 г.

· 1992 г. -- основание компании ТОО "Персональные системы связи в России", оператор сотовой связи стандарта AMPS-800 в Нижнем Новгороде

· 1993 г. -- основание компании Северо-Западный GSM (NW-GSM) (В 2002 г. переименован в ОАО «МегаФон»)

· 1993 г. -- основание компании Мобильные ТелеСистемы. Более 86,30 млн абонентов на 31.05.2008 г.

· 1995 г. -- основание компании НСС в Нижнем Новгороде.

· 2001 г. -- основание компании МегаФон. 50 млн абонентов на 01.01.2010 г.

· 2003 г. -- основание компании Tele2 в России. На конец 2006 года стал 4-м по числу абонентов оператором в РФ, его абонентская база составила более 6 млн человек.

· 2003 г. -- основание компании Скай Линк. 305 тыс. абонентов на начало 2006 г.

2. Расчетная часть

В расчетной части проводится сравнительная характеристика, свойства, преимущества и недостатки топологий «шина» и «кольцо».

Топология шина. Топология типа общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Достоинства:

* Небольшое время установки сети;

*Дешевизна (требуется кабель меньшей длины и меньше сетевых устройств);

*Простота настройки;

Недостатки:

· Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля или выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;

· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети;

· Затрудненность выявления неисправностей;

· С добавлением новых рабочих станций падает общая производительность сети.

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство (например, рабочая станция или сервер) независимо подключается к общему кабелю-шине с помощью специального разъема.

Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.

Преимущества и недостатки шинной топологии. Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Примеры:

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10BASE5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10BASE2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем). Сегмент компьютерной сети, использующей коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.

Рис.1 Топология «шина».

Топология кольцо. Кольцо -- это топология, в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передаёт. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приёмник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Достоинства:

· Простота установки;

· Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

· Отсутствие возможности для столкновения передающейся информации.

· Возможность одновременной передачи данных сразу несколькими компьютерами.

· Возможность промежуточного сигнала.

Недостатки:

· Выход из строя одной рабочей станции и другие неполадки отражаются на работоспособности всей сети;

· Сложность конфигурирования и настройки

· Высокая стоимость и сложность обслуживания. В случае выхода из строя кабеля или компа сеть прекращает функционировать. Кольцо в 2.5 раза медленнее шины. Топология «звезда»

· Сложность поиска неисправностей;

· Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции;

· Добавление/удаление станции требует временной остановки работы сети.

Применение:

Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.



Рис.2 Топология «Кольцо»

По данной расчетной части видно, что в топологии «кольцо» достоинств больше чем в топологии «шина». Во-первых, что установить топологию «кольцо» проще, а у топологии «шина» преимуществом является то, что на установку сети уходит небольшое время. Во-вторых, в топологии «кольцо» практически полное отсутствие дополнительного оборудования. И так же топология «кольцо», так же не обходится без недостатков.

Заключение

Коммуникационные устройства ПК предназначены для обмена данными между компьютерами, компьютером и удаленным устройством ввода-вывода, а также требуется для различных целей: передачи файлов, совместного использования периферийных устройств, доступа к разнообразным информационным услугам Интернета и частных сетей, приема и передачи факсимильных сообщений

В данной курсовой работе мною было рассмотрено: устройства, принципы работы, преимущества, недостатки современных коммуникационных устройств.

В теоретической части я рассмотрела изучение и назначение современных коммуникационных устройств, их типы и использование.

В расчетной части были подробно рассмотрены топологии «шина» и «кольцо» их сравнение, характеристика, преимущества и недостатки.

Актуальность данной работы определена необходимостью узнать пользователям об современных коммуникационных устройствах в современном мире, и какой популярностью они пользуются. А также какие виды используются в технологии ПК.

Список литературы

1.Основные источники.

Компьютерные сети + Учебный курс. Официальное пособие Microsoft.

Алексеев Е.Г., Богатырев С.Д. «Информатика».

Закер К. «Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей».

Кульгин М. «Компьютерные сети. Практика построения».

2. Интернет-источники [5] http://ru.wikipedia.org/

Размещено на Allbest.ru

...