Більшість жителів сучасних міст щодня передають або отримують будь-які дані. Це можуть бути комп`ютерні файли, телевізійна картинка, радіотрансляція - все, що представляє собою якусь порцію корисної інформації. Технологічних методів передачі даних - величезна кількість. При цьому в багатьох сегментах інформаційних рішень модернізація відповідних каналів відбувається неймовірно динамічними темпами. На зміну звичним технологіям, які, здавалося б, цілком можуть задовольняти потреби людини, приходять нові, досконаліші. Зовсім недавно вихід в Мережу через стільниковий телефон розглядався майже як екзотика, але сьогодні подібна опція знайома більшості людей. Сучасні швидкості передачі файлів через інтернет, вимірювані сотнями мегабіт в секунду, здавалися чимось фантастичним першим користувачам Всесвітньої мережі. За допомогою яких типів інфраструктур можуть передаватися дані? Чим може бути обумовлений вибір того чи іншого каналу?
Основні механізми передачі даних
Поняття передачі даних може бути пов`язано з різними технологічними явищами. У загальному випадку воно пов`язане з індустрією комп`ютерних комунікацій. Передача даних в цьому аспекті - це обмін файлами (відправка, отримання), папками та іншими реалізаціями машинного коду.
Розглянутий термін може корелювати також з нецифровий сферою комунікацій. Наприклад, трансляція ТВ-сигналу, радіо, робота телефонних ліній - якщо мова не йде про сучасних високотехнологічних інструментах - може здійснюватися за допомогою аналогових принципів. У цьому випадку передача даних являє собою трансляцію електромагнітних сигналів за допомогою того чи іншого каналу.
Проміжне становище між двома технологічними реалізаціями передачі даних - цифровий і аналогової - може займати мобільний зв`язок. Справа в тому, що деякі з технологій відповідних комунікацій відносяться до першого типу - наприклад, GSM-зв`язок, 3G або 4G-інтернет, інші характеризуються меншою компьютерізірованностью, і тому можуть вважатися аналоговими - наприклад, голосовий зв`язок в стандартах AMPS або NTT.
Однак сучасний тренд розвитку комунікаційних технологій такий, що канали передачі даних, якого б типу інформація передавалася за допомогою них, активно «оцифровуються». У великих російських містах з працею можна знайти телефонні лінії, що функціонують за аналоговим стандартам. Технології, подібні AMPS, поступово втрачають актуальність і замінюються більш досконалими. Цифровим стає ТВ і радіо. Таким чином, ми маємо право розглядати сучасні технології передачі даних головним чином в цифровому контексті. Хоча історичний аспект задіяння тих чи інших рішень, безумовно, буде дуже корисно дослідити.
Сучасні системи передачі даних можна класифікувати на 3 основні групи: реалізовані в комп`ютерних мережах, що використовуються в мобільних мережах, які є основою для організації трансляцій ТВ і радіо. Розглянемо їх специфіку докладніше.
Технології передачі даних в комп`ютерних мережах
Основний предмет передачі даних в комп`ютерних мережах, як ми зазначили вище, - сукупність файлів, папок і інших продуктів реалізації машинного коду (наприклад, масивів, стеків і т. Д.). Сучасні цифрові комунікації можуть функціонувати на базі самих різних стандартів. У числі найпоширеніших - TCP-IP. Основний його принцип - в привласненні комп`ютера унікального IP-адреси, який може використовуватися як головний орієнтир при передачі даних.
Обмін файлами в сучасних цифрових мережах може здійснюватися за допомогою дротових технологій або тих, в яких не передбачається задіяння кабелю. Класифікація відповідних інфраструктур першого типу може здійснюватися виходячи з конкретної різновиди дроти. В сучасних комп`ютерних мережах найчастіше використовуються:
- кручені пари;
- оптоволоконні проводи;
- коаксіальні кабелі;
- USB-кабелі;
- телефонні дроти.
Кожен із зазначених типів кабелів має як переваги, так і недоліки. Наприклад, кручена пара - дешевий, універсальний і простий у монтажі тип проводу, проте значно поступається оптоволокну по пропускній здатності (докладніше даний параметр ми розглянемо трохи пізніше). USB-кабелі найменш пристосовані до передачі даних в рамках комп`ютерних мереж, однак сумісні практично з будь-яким сучасним комп`ютером - вкрай рідко можна зустріти ПК, не оснащений USB-портами. Коаксіальні кабелі в достатній мірі захищені від перешкод і дозволяють забезпечувати передачу даних на дуже великі відстані.
Характеристики комп`ютерних мереж передачі даних
Корисно буде вивчити деякі ключові характеристики комп`ютерних мереж, в яких здійснюється обмін файлами. У числі найважливіших параметрів відповідної інфраструктури - пропускна здатність. Ця характеристика дозволяє оцінити те, якими можуть бути максимальні показники швидкості і обсягу переданих даних в мережі. Власне, обидва зазначених параметра також відносяться до ключових. Швидкість передачі даних - це фактичний показник, що відображає те, який обсяг файлів може направлятися з одного комп`ютера на інший за встановлений проміжок часу. Розглянутий параметр найчастіше виражається в бітах в секунду (на практиці, як правило, в кіло-, мега-, гігабіта, в потужних мережах - в Терабітію).
Класифікація каналів передачі комп`ютерних даних
Обмін даними при залученні комп`ютерної інфраструктури може здійснюватися за допомогою трьох основних типів каналів: дуплексного, симплексного, а також полудуплексного. Канал першого типу передбачає, що пристрій передачі даних на ПК одночасно може бути також і приймачем. Сімплексні девайси, в свою чергу, здатні тільки приймати сигнали. Напівдуплексні пристрої забезпечують задіяння функції прийому і передачі файлів по черзі.
Бездротова передача даних в комп`ютерних мережах здійснюється найчастіше через стандарти:
- «Малого радіусу» (Bluetooth, ІК-порти);
- «Середнього радіусу» - Wi-Fi;
- «Великого радіусу» - 3G, 4G, WiMAX.
Швидкість, з якою передаються файли, може сильно відрізнятися в залежності від того чи іншого стандарту зв`язку, так само як стійкість з`єднання і захищеність його від перешкод. Одним з оптимальних рішень для організації домашніх внутрішньокорпоративних комп`ютерних мереж вважається Wi-Fi. Якщо необхідна передача даних на дальні відстані - задіюються 3G, 4G, WiMax, або інші конкурентні щодо них технології. Зберігають затребуваність Bluetooth, в меншій мірі - інфрачервоні порти, оскільки їх задіяння практично не вимагає від користувача тонкої настройки девайсів, за допомогою яких здійснюється обмін файлами.
Найбільшу популярність стандарти «малого радіусу» мають в індустрії мобільних пристроїв. Так, передача даних на андроїд з іншою аналогічною ОС або сумісної часто здійснюється якраз-таки за допомогою Bluetooth. Однак мобільні пристрої цілком успішно можуть інтегруватися також і з комп`ютерними мережами, наприклад за допомогою Wi-Fi.
Програми для передачі даних
Комп`ютерна мережа передачі даних функціонує за допомогою задіяння двох ресурсів - апаратного забезпечення і необхідного програмного забезпечення. І те й інше необхідно для організації повноцінного обміну файлами між ПК. Програми для передачі даних можуть бути задіяні найрізноманітніші. Їх можна умовно класифікувати за таким критерієм, як область застосування.
Є призначене для користувача ПО, адаптоване до використання веб-ресурсів - до таких рішень відносяться браузери. Є програми, задействуемих як інструмент голосового спілкування, доповненого можливістю організації відеочатів - наприклад, Skype.
Є ПО, що відноситься до категорії системного. Відповідні рішення можуть практично не задіяні користувачем, проте їх функціонування може бути необхідно для забезпечення обміну файлами. Як правило, подібне ПО працює на рівні фонових програм в структурі операційної системи. Дані види ПО дозволяють з`єднати ПК з мережевою інфраструктурою. На базі подібних підключень вже можуть бути задіяні для користувача інструменти - браузери, програми для організації відеочатів і т. Д. Системні рішення важливі також і для забезпечення стабільності мережевих підключень між комп`ютерами.
Є ПО, призначене для діагностики з`єднань. Так, якщо здійснити надійне підключення між ПК заважає та чи інша помилка передачі даних, то її можна обчислити за допомогою відповідної програми для діагностики. Залучення різних видів ПО - один з ключових критеріїв розмежування цифрових і аналогових технологій. При використанні інфраструктури передачі даних традиційного типу програмні рішення мають, як правило, незрівнянно менший функціонал, ніж при вибудовуванні мереж на базі цифрових концепцій.
Технології передачі даних в стільникових мережах
Вивчимо тепер те, яким чином дані можуть передаватися в інших масштабних інфраструктурах - стільникових мережах. Розглядаючи даний технологічний сегмент, корисно буде якраз таки приділити увагу історії розвитку відповідних рішень. Справа в тому, що стандарти, за допомогою яких здійснюється передача даних в стільникових мережах, розвиваються дуже динамічно. Деякі з розглянутих нами вище рішень, що задіюються в комп`ютерних мережах, зберігають актуальність протягом багатьох десятиліть. Особливо явно це простежується на прикладі провідних технологій - коаксіальний кабель, кручена пара, оптоволоконні дроти були впроваджені в практику комп`ютерних комунікацій дуже давно, але ресурс їх задіяння далекий від вичерпання. У свою чергу, в мобільній індустрії чи не щороку з`являються нові концепції, які з різним ступенем інтенсивності можуть впроваджуватися в практику.
Отже, еволюція технологій стільникового зв`язку починається з впровадження на початку 80-х років найбільш ранніх стандартів - таких як NMT. Можна відзначити, що його можливості не обмежувалися забезпеченням голосового зв`язку. Передача даних через NMT-мережі також була можлива, але при дуже маленькій швидкості - близько 1,2 Кбіт / сек.
Наступний крок технологічної еволюції на ринку стільникового зв`язку був пов`язаний з впровадженням стандарту GSM. Швидкість передачі даних при його залученні передбачалася набагато вища, ніж у разі використання NMT - близько 9,6 Кбіт / сек. Згодом стандарт GSM був доповнений технологією HSCSD, задіяння якої дозволило абонентам стільникового зв`язку передавати дані зі швидкістю 57,6 Кбіт / сек.
Пізніше з`явився стандарт GPRS, за допомогою якого стало можливо відокремлювати типово «комп`ютерний» трафік, що передається в каналах стільникового зв`язку, від голосового. Швидкість передачі даних при залученні GPRS могла сягати приблизно 171,2 Кбіт / сек. Наступним технологічним рішенням, впровадженим мобільними операторами, став стандарт EDGE. Він дозволив забезпечувати передачу даних зі швидкістю 326 Кбіт / сек.
Розвиток інтернету зажадало від розробників технологій стільникового зв`язку впровадження рішень, які могли б стати конкурентними проводовим стандартам - перш за все за швидкістю передачі даних, а також по стійкості з`єднання. Значущим кроком вперед стало виведення на ринок стандарту UMTS. Дана технологія дозволила забезпечити обмін даними між абонентами стільникового оператора на швидкості до 2 Мбіт / сек.
Пізніше з`явився стандарт HSDPA, при якому передача і прийом файлів могли здійснюватися на швидкості до 14,4 Мбіт / сек. Багато експертів цифрової індустрії вважають, що саме з моменту впровадження технології HSDPA стільникові оператори почали складати пряму конкуренцію інтернет-провайдерам, задіють кабельні з`єднання.
В кінці 2000-х років з`явився стандарт LTE і його конкурентні аналоги, за допомогою яких абоненти стільникових операторів отримали можливість обмінюватися файлами зі швидкістю в кілька сотень мегабіт. Можна відзначити, що подібні ресурси навіть для користувачів сучасних провідних каналів не завжди доступні. Більшість російських провайдерів передають своїм абонентам в розпорядження канал передачі даних зі швидкістю, що не перевищує 100 Мбіт / сек, на практиці - найчастіше в кілька разів меншою.
Покоління стільникових технологій
Стандарт NMT, як правило, відноситься до покоління 1G. Технології GPRS і EDGE часто класифікуються як 2G, HSDPA - як 3G, LTE - як 4G. Слід зазначити, що у кожного із зазначених рішень є конкурентні аналоги. Наприклад, до таких відносно LTE деякі фахівці відносять WiMAX. Інші конкурентні щодо LTE рішення на ринку 4G-технологій - 1xEV-DO, IEEE 802.20. Є точка зору, за якою стандарт LTE все ж не цілком коректно класифікувати як 4G, оскільки по максимальній швидкості він трохи не дотягує до показника, визначеного стосовно концептуального 4G, який становить 1 Гбіт / сек. Таким чином, не виключено, що незабаром на світовому ринку стільникового зв`язку з`явиться новий стандарт, можливо, ще більш досконалий, ніж 4G і здатний забезпечувати передачу даних з настільки вражаючою швидкістю. Поки ж в числі тих рішень, що впроваджуються найбільш динамічно, - LTE. Провідні російські оператори активно модернізують відповідну інфраструктуру по всій країні - забезпечення якісної передачі даних за стандартом 4G стає одним з ключових конкурентних переваг на ринку стільникового зв`язку.
Технології трансляцій телебачення
Цифрові концепції передачі даних можуть бути задіяні також і в медіаіндустрії. Довгий час інформаційні технології в організацію трансляцій телебачення і радіо впроваджувалися не надто активно - головним чином, в силу обмеженою рентабельності відповідних удосконалень. Часто були задіяні рішення, що поєднували в собі цифрові і аналогові технології. Так, в повній мірі «комп`ютеризованої» могла бути інфраструктура телецентру. Однак для абонентів телевізійних мереж транслювалися аналогові передачі.
У міру поширення інтернету і здешевлення каналів комп`ютерної передачі даних гравці телевізійної і радіоіндустрії стали активно «оцифровувати» свою інфраструктуру, інтегрувати її з IT-рішеннями. У різних країнах світу були затверджені стандарти телевізійного мовлення в цифровому форматі. З них найбільш поширеними вважаються DVB, адаптований для європейського ринку, ATSC, який використовується в США, ISDB, задействуемих в Японії.
Цифрові рішення в радіоіндустрії
Інформаційні технології також активно задіюються в радіоіндустрії. Можна відзначити, що подібні рішення характеризуються певними перевагами в порівнянні з аналоговими стандартами. Так, в цифрових радіотрансляціях може бути досягнуто істотно більш високу якість звуку, ніж при залученні FM-каналів. Цифрова мережа передачі даних теоретично дає радіостанціям можливість відправки на радіоприймачі абонентів не тільки голосового трафіку, але також і будь-якого іншого медіаконтенту - картинок, відео, текстів. Відповідні рішення можуть бути впроваджені в інфраструктуру організації цифрових телевізійних трансляцій.
Супутникові канали передачі даних
В окрему категорію слід виділити супутникові канали, за допомогою яких може здійснюватися передача даних. Формально ми маємо право віднести їх до бездротових, однак масштаби їх залучення такі, що об`єднувати відповідні рішення в один клас з Wi-Fi і Bluetooth буде не цілком коректно. Супутникові канали передачі даних можуть бути задіяні - на практиці це так і відбувається - при вибудовуванні практично будь-якого типу інфраструктури зв`язку з тих, що перераховані нами вище.
За допомогою «тарілок» можна організовувати об`єднання ПК в мережі, підключати їх до інтернету, забезпечувати функціонування телевізійних і радіотрансляцій, підвищувати рівень технологічності мобільних сервісів. Основна перевага супутникових каналів - всеосяжність. Передача даних може бути здійснена при їх залученні практично в будь-яке місце планети - так само як і прийом - з будь-якої точки земної кулі. Є у супутникових рішень також деякі технологічні недоліки. Наприклад, при передачі комп`ютерних файлів за допомогою «тарілки» може виникати помітна затримка відгуку, або «пінгу» - часового проміжку між моментом відправки файлу з одного ПК і отримання його на іншому.
