Техническое обеспечение компьютерных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Основные понятия

2. Воздушное пространство

3. Безвоздушные пространство

4. Wi-Fi

5. WIMAX

6. Ethernet

7. Виды волн

8. Инфракрасное излучение и видимый свет

9. Ионосфера

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря возникновению и развитию сетей передачи данных появился новый, высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Первоначально сети использовались главным образом для научных исследований, но затем они стали проникать буквально во все области человеческой деятельности. При этом большинство сетей существовало совершенно независимо друг от друга, решая конкретные задачи для конкретных групп пользователей. В соответствии с этими задачами выбирались те или иные сетевые технологии и аппаратное обеспечение. Построить универсальную физическую сеть мирового масштаба из однотипной аппаратуры просто невозможно, поскольку такая сеть не могла бы удовлетворять потребности всех ее потенциальных пользователей. Одним нужна высокоскоростная сеть для соединения машин в пределах здания, а другим - надежные коммуникации между компьютерами, разнесенными на сотни километров.

Тогда возникла идея объединить множество физических сетей в единую глобальную сеть, в которой использовались бы как соединения на физическом уровне, так и новый набор специальных "соглашений" или протоколов. Эта технология, получившая название internet, должна была позволить компьютерам "общаться" друг с другом независимо от того, к какой сети и каким образом они подсоединены.

Осознав важность идеи internet, несколько правительственных организаций в США стали работать над ее реализацией. И наибольшего успеха в этом добилось агентство Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), создавшее стек протоколов TCP/IP. Возникший в конце 60-х гг. как проект объединения сетей нескольких крупных исследовательских организаций, в наше время TCP/IP стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом de facto для реализации глобальных сетевых соединений. Сеть Internet - это одна из реализаций технологии internet, которая объединяет около 10 млн. компьютеров по всему миру, которые взаимодействуют друг с другом с помощью стека протоколов TCP/IP.

Серия протоколов TCP/IP - яркий пример открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену). Это позволяет любому разработчику создавать свое программное обеспечение, необходимое для взаимодействия по Internet. TCP/IP привлекает своей масштабируемостью, предоставляя одинаковые возможности глобальным и локальным сетям.

Цель курсовой работы состоит в исследовании особенностей дисперсного распространения в ионосфере декаметровых линейно частотно модулированных радиосигналов с различной средней частотой спектра.

Задачами данной работы являются:

· Анализ и классификация широкополосных сигналов, применяемых для зондирования ионосферы; анализ существующих проблем дисперсного распространения.

· Развитие методики исследования дисперсности распространения для различных средних частот спектров зондирующих ЛЧМ сигналов со сверхбольшой базой.

· Численное исследование эффектов фазовой дисперсности распространения для элементов ЛЧМ сигнала с различными средними частотами спектра.

· Развитие радиофизических методик натурных исследований дисперсного распространения в ионосфере широкополосных элементов ЛЧМ сигнала с различной средней частотой спектра.

Методы исследования

Решение поставленных теоретических задач базируется на применении методов теории распространения радиоволн в ионосфере, методов математического анализа, вариационного исчисления, математической статистики. Исследование созданных методик проводилось с использованием современного метода численного эксперимента при задании характеристик ионосферы на основе международной модели. Натурные исследования проведены на основе проверенной в многочисленных экспериментах аппаратуры ЛЧМ ионозонда и созданного автором программного обеспечения. Эксперименты проведены на радиотрассах: Йошкар-Ола - Йошкар-Ола (вертикальное радиозондирование); Нижний Новгород - Йошкар-Ола; Инскип (Англия) - Йошкар-Ола; Иркутск - Йошкар-Ола; Кипр - Йошкар-Ола. При обработке экспериментальных данных использовались спектральные методы, статистические методы анализа данных.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов диссертационной работы определяются использованием адекватного математического аппарата, достаточным и статистически достоверным набором экспериментальных данных, хорошей согласованностью экспериментальных данных с результатами математического моделирования, повторяемостью результатов. Основные теоретические результаты проверены с помощью натурных экспериментов.

Положения, выносимые на защиту

Методики: определения частотной зависимости задержки сигнала в ионосфере с применением для зондирования последовательности элементов ЛЧМ сигнала с различными средними частотами спектра; определения дисперсионных искажений широкополосных элементов ЛЧМ сигнала при изменении их длительности сверх критической; компенсации эффекта фазовой дисперсности в ЛЧМ сигналах с различной средней частотой спектра, отличающейся формированием комплексного сигнала разностной частоты на основе преобразования Гильберта и синтезом комплексного компенсирующего сигнала на основе данных ЛЧМ зондирования ионосферы.

- Методики численного определения: частотной зависимости задержки сигнала в среде при вертикальном падении на основе дискретных данных об электронной концентрации и использования метода решения обратной коэффициентной задачи функционального анализа; спектров разностного сигнала в зависимости от средних частот выборочных элементов зондирующего ЛЧМ сигнала.

- Установленный эффект уменьшения влияния дисперсионных искажений широкополосных элементов ЛЧМ сигнала из-за просачивания их высокочастотных спектральных составляющих в окрестности максимума слоя.

- Алгоритмы обработки широкополосных элементов ЛЧМ сигнала со сверхбольшой базой для исследования дисперсного распространения и влияния компенсации частотной дисперсности фазы.

- Закономерности: дисперсионных искажений элементов ЛЧМ сигнала от характеристик сигнала и среды распространения (ионосферы); поведения времени устойчивости компенсации фазовой дисперсности от относительной средней частоты элемента ЛЧМ сигнала, от порядка луча ионосферного распространения и от протяженности трассы.

Научная новизна работы

1. Разработаны новые методики: определения частотной зависимости задержки сигнала в ионосфере с применением для зондирования последовательности элементов ЛЧМ сигнала с различными средними частотами спектра; дисперсионных искажений широкополосных элементов ЛЧМ сигнала при изменении их длительности сверх критической; компенсации эффекта фазовой дисперсности в ЛЧМ сигналах с различной средней частотой спектра, отличающейся формированием комплексного сигнала разностной частоты на основе преобразования Гильберта и синтезом комплексного компенсирующего сигнала на основе данных ЛЧМ зондирования ионосферы.

2. Разработаны новые методики численного определения: частотной зависимости задержки сигнала в среде при вертикальном падении на основе дискретных данных об электронной концентрации и использования метода решения обратной коэффициентной задачи функционального анализа; спектров разностного сигнала в зависимости от средних частот выборочных элементов зондирующего ЛЧМ сигнала.

3. Впервые выявлен эффект уменьшения влияния дисперсионных искажений широкополосных элементов ЛЧМ сигнала из-за просачивания их высокочастотных спектральных составляющих в окрестности максимума слоя.

4. Впервые представлены закономерности: дисперсионных искажений элементов ЛЧМ сигнала от характеристик сигнала и среды распространения (ионосферы); поведения времени устойчивости компенсации фазовой дисперсности от относительной средней частоты элемента ЛЧМ сигнала, от порядка луча ионосферного распространения и от протяженности трассы.

1. Основные понятия

сеть радиосигнал спектр ионосфера

Среда передачи данных - физическая среда, по которой происходит передача сигналов, использующихся для представления информации

Радиоволны - электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны больше 100 мкм).

Протокол передачи данных -- набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом

Естественная среда -- это среда, изначально существующая в природе. Примерами естественных сред могут выступать атмосфера Земли, безвоздушное пространство, электромагнитное поле Земли, вода, грунт и т.д.

Воздушное пространство -- в основном используется для передачи радиоволн.

Безвоздушное пространство -- позволяет распространяться электромагнитному, световому, рентгеновскому и другим видам излучений.

2. Воздушное пространство

Атмосфера

Наибольшее распространение в качестве носителей данных в атмосфере получили электромагнитные волны. Здесь следует заметить, что от длины волны зависит характер распространения электромагнитных волн в атмосфере. Спектр электромагнитного излучения делится на радиоизлучение, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение. В настоящее время в связи с техническими трудностями ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение не используются, используются радиоволны.

Радиоволны

Волны, имеющую длину больше, чем у ультракоротковолновых, не представляют большого интереса для сети передачи данных из-за низкой потенциальной скорости передачи данных

В сетях передачи данных нашли применения радиоволны УКВ диапазона, которые распространяются прямолинейно и не отражаются ионосферой и не огибая встречающиеся препятствия . Поэтому связь в сетях передачи данных, построенных на УКВ радиосредствах, ограничена по расстоянию (до 40 км). Для преодоления этого ограничения обычно используют ретрансляторы.

Разработчику радиосети приходится, в первую очередь, заниматься юридическими проблемами. Это объясняется тем, что любая передающая радиостанция, превышающая ограничение на выходную мощность, подлежит лицензированию. Национальными комитетами по лицензированию (или государственными органами, занимающимися лицензированием), как правило, выделяются частоты, не подлежащие лицензированию (в США комитетом FCC определены три таких диапазона: 902…928 МГц, 2.4…2.5 ГГц и 5.8…5.,9 ГГц, в Европейском сообществе ETSI определен диапазон, утвержденный директивой ЕС 1.88…1.90 ГГц). Однако в этом случае на передающее устройство накладывается ограничение по мощности (для США - 1 Вт).

Сети передачи данных бывают узкополосными (как правило, одночастотные) и широкополосными (широкополосные, как правило, организуются на не лицензируемых частотах). Широкополосные сети могут использовать либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов и модуляцией несущей прямой последовательностью (DS-CDMA, DFM), либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов за счет скачкообразного изменения частоты (FH-CDMA, FHM).

Стоит добавить, что при использовании радиоволн с миллиметровыми длинами волны и менее, придется столкнуться с тем, что качество радиосвязи будет зависеть от состояния атмосферы (туман, дым и т.д.).

Разновидностью радиосвязи можно считать спутниковую связь, отличием от наземной радиосвязи будет являться только то, что вместо наземного ретранслятора используется спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. При использовании спутника-ретранслятора снимается ограничение по расстоянию, но возникают задержки между приемом и передачей сигнала - задержки распространения, которые могут составить 0.5…5 с.

Радиоволны делятся на: сверхдлинные (декакилометровые), длинные (километровые), средние (гектаметровые), короткие (декаметровые), метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые, субмиллиметровые.

Километровые и декакилометровые радиоволны.

Излучаются на низких и очень низких частотах соответственно. Широко применяются в системах дальней и ближней навигации, передачи сигналов точного времени, радиовещания. Распространяются поверхностными и пространственными волнами.

Пространственные волны распространяются в сферическом волноводе, нижней стенкой которого является полупроводящая поверхность Земли, а верхней слой ионосферы: слой D, слой Е. Неровности земного рельефа малы по сравнению с длиной волны, земная поверхность является для этих волн гладкой, а волны отражаются, как и ионосферой, с незначительными потерями. С расстоянием поэтому они затухают медленнее, чем волны других диапазонов. На 1 тыс. км пути уменьшение мощности излучения декакилометровых волн составляет --2...3 дБ. Ослабление существенно лишь при их распространении над поверхностью с очень низкой проводимостью. Поле пространственных волн создается несколькими типами волн. Амплитуда первой моды обычно превышает амплитуды высших мод, причем последние быстро затухают. Тем не менее, одна-две моды могут оказывать мешающее действие и на расстояниях больше 1,5...2 тыс. км. Интерференция мод приводит к замираниям сигнала, которые протекают медленнее и с меньшей глубиной, чем в диапазоне гектометровых волн.

3. Безвоздушное пространство

Космическое пространство (космос) -- относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел. Вопреки распространённым представлениям, космос не является абсолютно пустым пространством -- в нём существует очень низкая плотность некоторых частиц (преимущественно водорода), а также электромагнитное излучение. Слово «космос» имеет несколько различных значений. Иногда под космосом понимают всё пространство вне Земли, включая небесные тела.

Границы

Чёткой границы не существует, потому что атмосфера разрежается постепенно по мере удаления от земной поверхности, и до сих пор нет единого мнения, что считать фактором начала космоса. Если бы температура была постоянной, то давление бы изменялось по экспоненциальному закону от 100 кПа на уровне моря до нуля. Международная авиационная федерация в качестве рабочей границы между атмосферой и космосом установила высоту в 100 км, потому что на этой высоте для создания подъёмной аэродинамической силы необходимо, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью, из-за чего теряется смысл авиаполёта.

Астрономы из США и Канады измерили границу влияния атмосферных ветров и начала воздействия космических частиц. Она оказалась на высоте 118 километров, хотя сами NASA считают границей космоса 122 км.

Солнечная система

Пространство в Солнечной системе называют межпланетным пространством, которое переходит в межзвёздное пространство в точках гелиопаузы солнцестояния. Вакуум космоса на самом деле не является абсолютным -- в нём присутствуют атомы и молекулы, обнаруженные с помощью микроволновой спектроскопии, реликтовое излучение, которое осталось от Большого Взрыва, и космические лучи, в которых содержатся ионизированные атомные ядра и разные субатомные частицы.

Также есть газ, плазма, пыль, небольшие метеоры и космический мусор (материалы, которые остались от деятельности человека на орбите). Отсутствие воздуха делает космическое пространство (и поверхность Луны) идеальными участками для астрономических наблюдений на всех длинах волн электромагнитного спектра. Доказательством этого являются фотографии, полученные при помощи космического телескопа Хаббл.

4. Wi-Fi

Стандарт IEEE 802.11

На сегодняшний день существуют следующие разновидности данного стандарта построения беспроводных локальных сетей IEEE 802.11 a/b/g.

Стандарт IEEE 802.11, принятый в 1997 г., стал первым стандартом данного семейства. Он предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц - 5 ГГц, а также технологии расширения спектра скачкообразной сменой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum или технологии расширения спектра по методу прямой последовательности. Direct Sequence Spread Spectrum DSSS. Стандарт IEEE 802.11 обеспечивает пропускную способность до 2 Мбит/с в расчете на одну точку доступа. В стадии рассмотрения находятся такие стандарты как IEEE 802.11e/f/h/i/j/n.

Стандарт IEEE 802.11a

Стандарт IEEE 802.11 а предусматривает использование нового, не требующего лицензирования частотного диапазона 5 ГГц и модуляции по методу ортогонального мультиплексирования с разделением частот (Orthogonal Frequency Domain Multiplexing [OFDM]). Применение этого стандарта позволяет увеличить скорость передачи в каждом канале с 11 Мбит/с до 54 Мбит/с. При этом одновременно может быть организовано до восьми непересекающихся каналов (или точек присутствия), а не три, как в диапазоне 2,4 ГГц. Продукты стандарта IEEE 802.11а (сетевые адаптеры NIC и точки доступа) не имеют обратной совместимости с продуктами стандартов 802.11 и 802.11b, так как они работают на разных частотах.

Стандарт IEEE 802.11b

Стандарт IEEE 802.11b был принят в 1999 г. в развитие принятого ранее стандарта IEEE 802.11. Он также предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, но только с модуляцией DSSS. Данный стандарт обеспечивает пропускную способность до 11 Мбит/с в расчете на одну точку доступа.

Продукты стандарта IEEE 802.11b, поставляемые разными изготовителями, тестируются на совместимость и сертифицируются организацией Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), которая в настоящее время больше известна под названием Wi-Fi Alliance. Совместимые беспроводные продукты, прошедшие испытания по программе Альянса WH могут быть маркированы знаком Wi-Fi.

В настоящее время ЕЕЕ 802.11b это самый распространенный стандарт, на базе которого построено большинство беспроводных локальных сетей.

Стандарт IEEE 802.11g

Проект стандарта IEEE 802.11g был утвержден в октябре 2002 г. Этот стандарт предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, обеспечивая скорость передачи 54 Мбит/с и превосходя, таким образом, ныне действующий стандарт 802.11b. Кроме того, он гарантирует обратную совместимость со стандартом 802.11b. Обратная совместимость стандарта IEEE 802.11g может быть реализована в режиме модуляции DSSS, и тогда скорость передачи будет ограничена одиннадцатью мегабитами в секунду либо в режиме модуляции OFDM, при котором скорость составляет 54 Мбит/с. Таким образом, данный стандарт является наиболее приемлемым при построении беспроводных сетей. (См. приложение 1 рис.1)

5. WiMAX

WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access, стандартизированная институтом IEEE технология широкополосной беспроводной связи, дополняющая линии DSL и кабельные технологии в качестве альтернативного решения проблемы "последней мили" на больших расстояниях. Технологию WiMAX можно использовать для реализации широкополосных соединений "последней мили", развертывания точек беспроводного доступа, организации высокоскоростной связи между филиалами компаний и решения других подобных задач.

Предварительная версия технологии WiMAX обеспечивала функциональность с помощью оборудования, которое не было подвергнуто стандартизированному тестированию на предмет совместимости с технологией WiMAX. Целый ряд провайдеров услуг до сих пор используют такие предварительные аппаратные решения для реализации пилотных проектов WiMAX во многих уголках мира. Как только тестирование совместимости этих систем с технологией WiMAX будет выполнено, их, скорее всего, можно будет модернизировать программным образом в соответствии с требованиями окончательного стандарта WiMAX.

В идеале беспроводная технология WiMAX, основанная на отраслевых стандартах, разработана для организации недорогой скоростной связи для жилищ, предприятий и мобильных беспроводных сетей в городах и сельской местности. Обратите внимание на определение, в нем заранее "предусмотрено местечко" для взаимодействия магистрального WiMAX с "локальным" Wi-Fi.

Оборудование сетей WiMAX функционирует в нескольких частотных каналах шириной 10 МГц в пределах диапазона 2 ГГц - 11 ГГц. Разумеется, специфическое распределение частотных диапазонов разных стран диктует необходимость возможности работы WiMAX в разных участках. Столь широкий разброс диапазонов выбран для учета специфики большинства стран мира. Так, в Северной Америке для WiMAX используются участки в диапазонах 2,5 и 5 ГГц, в Центральной и Южной Америке - 2,5, 3,5 и 5 ГГц, на Ближнем Востоке, в Африке, Западной и Восточной Европе - 3,5 и 5 ГГц, в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 2,3, 3,5 и 5 ГГц. По своей сути WiMAX представляет технологию, позволяющую обеспечить доступ в интернет со скоростью сетей класса T1, с производительностью и покрытием, гораздо большим, нежели у современных сетей Wi-Fi. В свою очередь, продолжением "магистральных веток" WiMAX как раз и становятся локальные сети Wi-Fi, различные типы бизнес и бытовых кабельных/DSL сетей конечных пользователей.

Обеспечивая коммуникации в радиусе 10 километров и более, точки WiMAX создают покрытие на значительных площадях, предоставляя провайдерам услуг достаточно гибкие условия для обеспечения этой самой пресловутой "связи последней мили". (См. приложение 1 рис. 2)

В целом базовые характеристики стандарта 802.16 предусматривают дальность действия до 50 километров, покрытие с возможностью работы вне прямой зоны видимости, в перспективе - пиковую скорость обмена данными до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции при том, что типовая базовая станция будет иметь до 6 секторов покрытия.

Внедрение WiMAX нынче подразделено на три основных фазы. Нынешняя первая фаза внедрения подразумевает внедрение и широкое распространение технологии WiMAX стандарта IEEE 802.16-2004, заменившего собой ранние версии IEEE 802.16a и 802.16d, при котором используются внешние антенны по типу "сотовой тарелочки", фактически нацеленные на потребителей в фиксированных направлениях.

В таблице 1 рассмотрены преимущества и недостатки СКС и Wi-Fi (См. приложение 2 рис. 1).

6. Ethernet

Ветераном сетевых технологий (архитектур) является Ethernet -- эта спецификация была предложена фирмами DEC, Intel и Xerox в 1980 году и несколько позже на ее основе появился стандарт IEEE 802.3. По первым буквам названий них фирм образовано сокращение DIX, фигурирующее в описаниях этой технологии. Слово Ether (эфир) в названии технологии обозначает многообразие возможных сред передачи. Первые версии -- Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0 предназначались только для коаксиального кабеля, стандарт IEEE 802.3 рассматривает и иные варианты среды передачи -- витую пару и оптоволокно. Сейчас под названием Ethernet подразумевают стандарт IEEE 802.3 (скорость 10 Мбит/с). В 1995 году был принят стандарт IEEE 802.3u -- Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с, а в 1997 году IEEE 802.3z - Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Осенью 1999 года принят стандарт IEEE 802.3a/b -- Gigabit Ethernet на витой паре категории 5, позже была анонсирован 10GBit Ethernet (10000 Мбит/с). Популярные разновидности Ethernet обозначаются как 100BaseTX и др. Здесь первый элемент обозначает скорость передачи, Мбит/с.

Второй элемент: Base -- прямая (немодулированная) передача, Broad -- использование широкополосного кабеля с частотным уплотнением каналов. Третий элемент: среда передачи (T, ТХ, Т2, Т4 -- витые пары, FX, FL, FB, SX и IX -- оптоволокно, СХ -- твинаксиальный кабель для Gigabit Ethernet). Технология Ethernet основана на методе множественного доступа к среде передачи с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий -- CSMA/CD. Суть этого метода применительно к «классической» версии Ethernet (10 Мбит/с на коаксиальном кабеле) и рассмотрим более поздние вариации. (См. приложение 1 рис.3)

7. Виды волн

Гектометровые волны обладают несколько меньшей способностью к дифракции. Днем гектометровые волны распространяются только в виде поверхностной волны на расстояние до 300...500 км над сушей и до 800...1000 км над морем. Ночью же распространение происходит и при помощи поверхностной и при помощи пространственной волны. Используется в основном для служебной и радиолюбительской радиосвязи.

Декаметровые (короткие) волны используется в основном для любительской и профессиональной радиосвязи на расстояние несколько тысяч и десятков тысяч километров. Радиосвязь осуществляется только при помощи пространственных волн, так как поверхностные волны имеют слабую способность к дифракции, т. е. не способны огибать кривизну земного шара. Днем применяются, так называемые "дневные" волны (от 10 до 20 м), а ночью, когда ионизация воздуха становится более слабой, "ночные" волны (от35 до 70 м). Связь на декаметровых волнах часто нарушается из-за глубоких замираний сигнала. Это вызвано различными факторами, одним из которых является изменение разности фаз сигналов, пришедших в точку приема по разным путям. Такое замирание длится несколько секунд. Следующие факторы - это поворот плоскости поляризации вследствие двойного преломления сигнала в ионосфере, повышенное затухание в ионосфере в период максимума солнечной активности вплоть до полного поглощения пространственной волны. Такое замирание сигнала длится около часа. Ну и нарушение связи на несколько дней проявляется при корпускулярном излучении солнца (северное сияние). Меры борьбы с такими замираниями это прием сигнала на разнесенные антенны и на разнесенных частотах, применение глубокой АРУ (автоматическая регулировка усиления), а при корпускулярном излучении солнца - переход на более низкие частоты передачи. Качество дальней связи может также ухудшаться из-за того, что в точку приема помимо основного сигнала приходит второй сигнал с большим временным сдвигом (до 0,1 с), который прошел более длинный путь

Метровые волны, радиоволны в диапазоне частот от 30 до 300 МГц (длины волн 1 - 10 м). M. в. распространяются преим. как земные волны в пределах прямой видимости на расстояния до неск. десятков км. Характеристики распространения M. в. существенно зависят от рельефа местности и типа подстилающей поверхности. Влияние атмосферы Земли выражается в рассеянии M. в. слабыми неоднородностями ионосферы и тропосферы, отражении M. в. от ионизиров. следов метеоров и искусств, ионизиров. областей в атмосфере, что приводит к дальнему (на расстояния до 2 тыс. км) распространению M. в. (см. Загоризонтное распространение радиоволн, Метеорная радиосвязь).M. в. широко используют в радиовещании и телевидении, в метеорных системах связи и радиолиниях ионосферного рассеяния, а также при диагностике ионосферной плазмы с борта ИСЗ, ракет и т. п.

Дециметровые волны - радиоволны с длиной волны от 1 до 0,1 м (диапазон частот 300-3000 МГц). Возможность создания направленных антенн относительно небольших геом. размеров, прозрачность ионосферы и тропосферы для Д. в., зависимость коэф. отражения этих волн земной поверхностью от её структуры являются основой широкого использования диапазона Д. в.: в тропосферных радиорелейных линиях, телевидении, линиях космич. связи, дистанц. методах исследования поверхностных слоев Земли (с помощью радиолокации или собственного теплового радиоизлучения Земли), в радиоастрономии при исследованиях галактич. и внегалактич. объектов (распределённое радиоизлучение Галактики, радиоизлучение звёзд, остатков сверхновых, радиогалактик, квазаров и др.).

Сантиметровые волны, радио волны с длиной волны л от 1 до 10 см (частоты 30--3 Ггц). Проходят через атмосферу Земли, испытывая малое искажение. Поглощение в тропосфере (См. Тропосфера) водяными парами и каплями дождя существенно только для волн с л < 3 см, Ионосфера практически прозрачна для С. в., которые могут использоваться для работы спутников связи и линий связи Земля -- космос (см. Космическая связь). В наземных условиях С. в. распространяются в пределах прямой видимости; на большие расстояния они могут распространяться за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы.

Миллиметровые волны - радиоволны в диапазоне частот от ;30 до 300 ГГц (длины волн - 1-10 мм). Области практич. использования M. в. определяются особенностями их распространения и взаимодействия с веществом. В атмосфере Земли M. в. поглощаются молекулами газов, обладающими элект-рич. и (или) магн. дипольными моментами. В ниж. слоях атмосферы линии молекулярного поглощения соответствуют длинам волн 5 мм (O2), 2,53 мм (O2), 1,64 мм (H2O). "Окна прозрачности" атмосферы соответствуют длинам волн 8 мм, 3,3 мм, 2 мм, в этих диапазонах можно использовать M. в. для наземной радиосвязи. Ослабление M. в. в гидрометеорах (дождь, облака, туман, град, снег) имеет нерезонансный характер, и величина ослабления определяется параметрами гидрометеоров, ILX темп-рой, интенсивностью и т. д. В диапазоне M. в. находятся интенсивные спектральные линии MH. газов, их исследование методами микроволновой спектроскопии, позволяет получить сведения о структуре молекул, кинетике и др. Освоение для радиосвязи диапазона M. в. связано с разработкой техники генерации и приёма этих радиоволн, с созданием нового класса мощных генераторов: мазеров на циклотронном резонансе, ги-ротронов. M. в. используют в космич. линиях связи и в линиях связи "Земля - космос", при дистанц. зондировании атмосферы и гидрометеоров с поверхности Земли, с научно-исследоват. судов в открытом океане, с самолётов и ИСЗ, в радиоастрономии, в миллиметровой спектроскопии, для диагностики и нагрева плазмы.

Субмиллиметровые волны - эл-магн волны, занимающие на шкале эл--магн. волн промежуточное положение между СВЧ- и ИК-волнами. Их осн. характеристики: частота колебаний v (Гц) 10111012; длина волны l (м) 10-310-4; энергия фотона hv (эрг) 6,6.10-166,6.10-15; энергия eV(мэВ) 0,44. В природных условиях С. в. практически не существуют, т. к. ничтожно малая доля энергии спектра излучения Солнца, приходящаяся на этот диапазон, не достигает поверхности Земли из-за поглощения атм. парами воды и молекулами кислорода.

В 1970-80-х гг. были разработаны монохроматич. генераторы С. в.: полупроводниковые умножители частоты, лампы обратной волны (ЛОВ), оротроны, гиротроны, твердотельные и газообразные лазеры; это стимулировало развитие техники измерений С. в. Для измерит. аппаратуры С. в. характерна уникальная возможность применения элементов, имеющих геом. размеры порядка длины волны, а также много больше и много меньше длины волны.

С. в. широко используются в фундам. и прикладных исследованиях физиками и химиками, значительны успехи субмиллиметровой спектроскопии. С. в. успешно применяются также в практич. медицине.

Особый интерес вызывают С. в. у биологов; как отмечалось выше, тепловое излучение Солцнем С. в. практически не достигает поверхности Земли, вследствие чего живые организмы в процессе своей эволюции не могли приспособиться к его воздействию, и эксперим. изучение влияния С. в. на живые организмы, особенно на человека, имеет фундам. значение для науки. В экологии С. в. применяются для прогнозирования состояния озонового слоя Земли (метод локации в верх. слоях атмосферы). Для практич. метеорологии большое значение имеют проводимые с космич. объектов на С. в. определения концентрации водяного пара.

8. Инфракрасное излучение и видимый свет

Источником инфракрасного излучения могут служить лазер или фотодиод. В отличие от радиоизлучения, инфракрасное излучение не может проникать сквозь стены, и сильный источник света будет являться для них помехой. Кроме того, при организации связи вне помещения на качество канала будет влиять состояние атмосферы. Инфракрасные сети передачи данных могут использовать прямое или рассеянное инфракрасное излучение. Сети, использующие прямое излучение, могут быть организованы по схеме "точка-точка" или через отражатель, закрепляющийся, как правило, на потолке. Организация сетей, использующих прямое излучение, требует очень точного наведения, особенно если в качестве источников наведения используются лазеры. Используемые частоты излучения 100…1000 ГГц, пропускная способность от 100 Кбит/с до 16 Мбит/с. Сети, использующие рассеянное излучение, не предъявляют требования к точной настройке, более того, позволяют абоненту перемещаться, но обладают меньшей пропускной способностью - не более 1 Мбит/с.

Использование в сетях передачи данных источника видимого света более проблематично, так как использующийся источник видимого света ( лазер) может нанести травму человеку (ожог глаз). Поэтому при организации сетей, использующих видимый свет, следует также решать проблемы исключения случайной травмы пользователя сети, обслуживающего персонала или случайных людей.

9. Ионосфера

Ионосфера Земли является средой распространения сигналов различных радиоэлектронных систем, обеспечивающих службы: погоды, телевидения, связи, навигации, а также решение других важных для обеспечения жизнедеятельности в современных условиях задач. Одними из ключевых свойств этой среды, негативно влияющих на распространяющиеся сигналы, является ее дисперсность, обусловленная зависимостью скорости распространения от частоты, и пространственно-временная изменчивость характеристик, связанная с изменением положения Солнца и его спорадическими излучениями. В связи с этим, большой интерес с научной и практической точек зрения представляет разработка и совершенствование на основе современных достижений радиофизических средств дистанционного зондирования ионосферы, использующих эффекты распространения радиоволн. В настоящее время одной из актуальных научных задач является развитие радиофизических методик обработки и анализа сигналов для повышения информационной эффективности методов зондирования ионосферы декаметровыми линейно-частотно-модулированными (ЛЧМ) и фазо-кодо-манипулированными (ФКМ) сигналами с учетом их сжатия в приемнике. Ионозонды с такими сигналами обладают рядом преимуществ перед традиционными импульсными. По этой причине их стали широко использовать для определения локальной динамики основных ионосферных параметров в режиме вертикального зондирования и для приема сигналов наклонного распространения с различных направлений. Главной проблемой повышения эффективности является дисперсность распространения, тем большая, чем шире полоса частот спектра сигнала, которая приводит к уменьшению корреляции принимаемых сложных сигналов с излучаемыми сигналами, не позволяя простым способом увеличивать полосу сигнала. Поэтому важно проведение исследований возможности расширения полосы зондирующих сигналов с одновременной компенсацией дисперсности распространения при учете того, что дисперсность распространения, как и сама ионосфера, подвержена изменчивости. Проведенный анализ показывает, что в настоящее время еще не все возможности ионозондов с ЛЧМ и ФКМ зондирующими сигналами использованы. Необходимо проведение исследований по учету изменчивости дисперсности среды распространения, по развитию теории распространения таких сигналов в ионосфере и развитию радиофизических методик адаптивной обработки их в приемнике. При этом теория должна учитывать новые возможные (адаптивные) методики обработки.

Необходимо разработать методику, обеспечивающую устойчивое получение эффекта без дисперсного распространения широкополосных элементов ЛЧМ-сигнала при различных состояниях ионосфер.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в настоящее время одной из актуальных научных задач является развитие радиофизических методик обработки и анализа сигналов для повышения информационной эффективности методов зондирования ионосферы декаметровыми линейно-частотно-модулированными (ЛЧМ) и фазо-кодо-манипулированными (ФКМ) сигналами с учетом их сжатия в приемнике. Ионозонды с такими сигналами обладают рядом преимуществ перед традиционными импульсными. По этой причине их стали широко использовать для определения локальной динамики основных ионосферных параметров в режиме вертикального зондирования и для приема сигналов наклонного распространения с различных направлений.

Система передачи данных - система, предназначенная для передачи информации как внутри различных систем инфраструктуры организации, так и между ними, а также с внешними системами. В работе представлена классификация систем передачи данных.

В данной курсовой работе было рассмотрены главные задачи, виды естественных передач данных.

Список литературы

1. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. 6-е изд. - М.: Вильямс. 2010. - 317 с.

2. Конноли Т., Бегг Л., Страчан А. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 3-е издание. Вильямс 2010.

3. Таблицы, картинки. Леонтьев В.П. ПК: универсальный справочник пользователя - М.: 2010. - 251 с

4. Дейт К. Введение в системы баз данных. 6-е изд. - М.: Вильямс, 2009. - 657с

5. В.В. Фаронов Основы программирования в SQL. - М.: Издатель Молгачева С.В., 2009. - 329 с.

6. Корнеев В.В., Гареев А.Ф., Васютин С.В., Райх В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. 2-е изд. - М.: Изд. Молгачева С.В., 2008. - 494 с.

7. Мамаев Е. Microsoft SQL Server 2000 - СПБ.: БХВ-Петербург, 2010.

Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. - М.: Финансы и статистика, 2008.

Приложение 1

Пример сети Wi-Fi.

рис. 1

Пример сети WiMAX

рис. 2

Пример сети Ethernet

рис. 3

Приложение 2

Преимущества и недостатки СКС и Wi-Fi

	Преимущества	Недостатки
СКС	Высокая надежность и скорость передачи данных.	Длительные сроки проектирования и монтажа. Отсутствие мобильности, как пользователей, так и самой сети. Сложность расширения на новые территории.
Wi-Fi	Скорость развертывания. Беспроводная сеть может быть запушена в работу всего за несколько часов. Мобильность. Пользователи беспроводной сети могут свободно перемещаться. Также мобильна и сама сеть, ее легко перенести в другое место.	Скорость передачи данных ниже, чем в проводной сети. Необходимость получения разрешения на использование полосы частот.

рис. 4

Размещено на Allbest.ru