IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Большинство жителей современных городов ежедневно передают либо получают какие-либо данные. Технологических методов передачи данных — огромное количество. При этом во многих сегментах информационных решений модернизация соответствующих каналов происходит невероятно динамичными темпами. На смену привычным технологиям, которые, казалось бы, вполне могут удовлетворять потребности человека, приходят новые, более совершенные.

Для высокоскоростной передачи данных предпочтительно создавать и использовать специальные каналы и сети передачи данных. В сетях передачи данных используют специальные программно-технические средства, обеспечивающие соединение сетей между собой и с абонентами, а также высокоскоростную, надежную и, как правило, защищенную передачу различной информации.

Интернет

Всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе протокола IP и маршрутизации IP-пакетов. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины (World Wide Web, WWW) и множества других систем передачи данных. Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей.

Витая пара

Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. С потребностью высокой и сверхвысокой четкости изображения, спектр передаваемого сигнала расширяется в область более высоких частот. Кроме того, все чаще возникает необходимость передачи аудио и видеосигнала на сравнительно большие расстояния.

Технология MoCA

Была разработана ассоциацией производителей и продавцов электронного оборудования и сервис-провайдеров (Multimedia over Coax Alliance) с целью создания и продвижения нового стандарта домашних сетей, работающих с использованием коаксиального кабеля. Членами альянса являются такие вендоры, как Cisco, Alcatel, Westell, Actiontec, Motorola и др. (MoCA) для передачи данных используется диапазон 875 – 1525 МГц. Данная технология позволяет подключать до 16 абонентских устройств к одному мастер-модему.

Технология EoC

Технология EoC позволяет подключить абонента по коаксиальной линии без протяжки новых кабелей в существующей кабельной сети. В качестве наиболее привлекательного стандарта для использования на российских кабельных сетях был выбран стандарт HomePlugAV. Оборудование, работающее по данному стандарту, используется для передачи данных диапазон частот 2-30 МГц и может быть установлено на большинстве российских сетей без замены или перенастройки существующих усилителей обратного канала или строительства обходов усилителей.

Оптический кабель из воздуха

Представьте себе, возможность мгновенно провести оптический кабель или волокно в любую точку на земле, или даже в атмосфере. Профессор Университета штата Мэриленд (США) Говард Милчберг уверен, что вскоре это будет возможно. Он опубликовал отчет о работе своей лаборатории по созданию «воздушных волноводов» для усиления световых сигналов, полученных от удаленных источников. Эти воздушные волноводы могут иметь множество применений, в их числе — лазерная связь большой дальности. Каждый год ученые представляют новые типы волоконно-оптических кабелей, инновационные решения по использованию и монтажу ВОЛС, а в прошлом году компания AT&T Labs-Research разработала технологию, благодаря которой можно передавать информацию со скоростью 400 Гб/с на расстояние более 12 000 километров.

Еще одну интересную новинку представила компания AFL, один из крупнейших производителей оборудования для волоконно-оптических сетей. Это решение, позволяющее снизить затраты на прокладку и эксплуатацию сетей. Для этого волоконно-оптические кабели объединяются в «многоволоконные световоды» («multicore fibers»). Разработанная технология позволяет соединить вместе до 19 отдельных волокон, увеличив, таким образом, пропускную способность линии связи в 19 раз.

Беспроводные каналы связи

Недавно альянс крупнейших IT-компаний, в число которых входят Broadcom, Dell, Intel, LG Electronics, Microsoft, NEC, Nokia, Panasonic, Samsung и другие, опубликовал финальную версию спецификации беспроводной связи ближнего действия нового поколения. Основным преимуществом связи WiGig называется скорость передачи данных (до 7 гигабит в секунду), которая будет позволять бесплатно скачать конструктор jimm на телефон в считанные секунды.

Wi-Fi

В настоящее время ведется разработка стандарта 802.11n, сможет обеспечить скорость передачи данных до 320 Мбит/c. Центром беспроводной сети Wi-Fi является точка доступа (Access Point), которая, чаще всего, подключается к Ethernet-сети. После подключения вокруг точки доступа образуется зона Wi-Fi (хот-спот) радиусом от 50 до100 метров, в пределах которого можно использовать беспроводную сеть. Главными достоинствами Wi-Fi является свободный доступ пользователей, находящихся в зоне охвата, к сети Интернет, высокая скорость передачи данных и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей.

Современная технология WiMAX

Технология WiMAX это стандарт беспроводной связи. Уже на первых этапах разработки и внедрения технологии стало очевидным, что информационное покрытие, основанное на архитектуре WiMAX, эффективно решит задачи соединения нескольких точек WI-FI друг с другом, станет прогрессивной альтернативой выделенным линиям и DSL-соединениям для обеспечения широкополосного доступа

Технология LTE (4G-сети)

Была разработана с целью повышения скорости передачи данных и уменьшения задержки при передаче пакетов данных. Сам термин LTE означает «долгосрочная эволюция», что подразумевает долговременное использование технологии в будущем. Основным достоинством, отличающим LTE от своих предшественников, является высокая скорость передачи данных. Она составляет до 320 Мбит/с в нисходящем потоке и до 173 Мбит/с в восходящем потоке. 14 декабря 2009 года Шведская телекоммуникационная компания TeliaSonera объявила о запуске первой в мире коммерческой сети четвёртого поколения стандарта LTE в Стокгольме и Осло. Первым городом в России, поддерживающим стандарт LTE, стала Казань. С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от третьего, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу голосового трафика и «пакетов».

Bluetooth

17 июня 2016 года консорциум Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) представила следующую версию стандарта Bluetooth - 5. Ее появление на коммерческом рынке запланировано в конце 2016 или начале 2017 года . Bluetooth 5 предложит вчетверо больший радиус действия, вдвое большую скорость передачи данных и восьмикратно увеличенную емкость сообщения бесконтактной радиопередачи.

С увеличением емкости радиосообщений станет возможна передача более сложной, интеллектуальной информации. Это приведет к изменению способа передачи информации Bluetooth-устройствами. Модель создания пары уйдет в прошлое. На ее место придет так называемое бесконтактное соединение. Мировые поставки, устройств с поддержкой Bluetooth к 2020 году достигнут 371 млн. штук, согласно оценке ABI Research.

Томские ученые разработали высокоскоростной цифровой спутниковый модем, не имеющий полнофункциональных аналогов в России. Пропускная способность одного канала устройства - до 1 Гбит/с. Модем, разработанный научно-производственной фирмой "Микран", — оборудование для наземной станции, которое позволяет вести двунаправленную связь со спутником. По информации разработчиков, в настоящее время скорости спутниковых модемов в России достигают 155 Мбит/с, зарубежных – до 314 Мбит/с. Также в мире есть наработки по модемам до 800 Мбит/с. Томский модем, реализованный по идеологии Software Defined Radio (SDR), стабильно работает даже при скоростях движения источника сигнала 45 километров в секунду.

Спутниковые каналы

Основное преимущество спутниковых каналов — всеохватность. Передача данных может быть осуществлена при их задействовании практически в любое место. Например, на территории США для абонентов сетей VSAT используются скорости передачи информации от 384 Кбит/с до 3,088 Мбит/с. А широкополосная спутниковая сеть Инмарсат BGAN обеспечивает высокоскоростную передачу данных до 492 кбит/с.

Вице-президент компании Gilat Йосси Галь и технический директор ООО «Гилат Сателлайт Нетворкс Евразия» Михаил Пыхов представили новейшие разработки компании Gilat, в том числе гибридный спутниковый терминал SkyEdge II-c Libra, позволяющий операторам сотовой связи использовать существующее сотовое покрытие для предоставления надежного фиксированного широкополосного доступа в Интернет без перегрузки сотовой сети, уникальный высокоскоростной (до 200 Мбит/с) VSAT-терминал стандарта TDMA SkyEdge II-c Capricorn для быстрого развертывания LTE сетей.

iBurst

Это современная технология американской компании ArrayComm, обеспечивающая скоростную беспроводную связь. Она имеет низкую себестоимость транспортировки информации. В настоящее время технология iBurst поддерживается только беспроводными модемами в переносных компьютерах. Внедрённые в данный момент системы iBurst позволяют передавать данные со скоростью до 1 Мбит/с для каждого подписчика. В будущих версиях протокола ожидает увеличение этой скорости до 5 Мбит/с.

UWB

Это беспроводная технология, предназначенная для передачи данных на короткие - до 10 метров, расстояния, с высокой пропускной способностью (до 480 Мбит/с) и низкой потребляемой мощностью. При передаче данных по радиоканалам UWB используется технология мультиплексирования по ортогональным несущим частотам в сочетании с несколькими частотными диапазонами, что требует использования широких частотных диапазонов.

Самые необычные способы передачи информации

. Самая быстрая в мире беспроводная технология передачи данных - технология передачи при помощи световых вихрей. Ее изобрели и впервые использовали в 2011-2012 гг. ученые из университета Южной Калифорнии, Тель-авивского университета и Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения. Данная технология позволяет ускорить беспроводную передачу информации до 2,5 Тбит/с (примерно 320 Гбайт/с).

Суть технологии: каналом передачи данных выступают электромагнитные волны, которые закручивают в вихри строго определенной формы. При этом в пределах одной волны может быть сколько угодно информационных потоков. Таким образом, можно передавать огромные массивы данных на сверхвысоких скоростях. Такие «световые вихри» используют угловой орбитальный момент (Orbital Angular Momentum, OAM), что на порядок серьезнее и технологичнее, чем использующийся в современных протоколах передачи данных сетей Wi-Fi и LTE угловой спин-момент (spin angular momentum, SAM).

Применение: пока что в построении беспроводных сетей эта технология не может быть использована, но зато она отлично подходит для оптоволоконных сетей.

Недостатки: данная технология находится пока на начальном этапе развития, поэтому передавать данные посредством световых вихрей можно лишь на очень небольшое расстояние. Ученые смогли стабильно передавать информацию только на расстояние в 1 метр.

Самая мощная в мире беспроводная технология передачи данных – нейтринные лучи можно использовать для передачи сигнала сквозь любые предметы. Частицы нейтрино могут проходить через любые преграды, не взаимодействуя с материалом. Так, ученым из университета Рочестера удалось передать сообщение через 240-метровую каменную глыбу, чего не может ни одна из ныне доступных беспроводных технологий.

Суть технологии: данные передаются беспроводным путем, при помощи нейтринных лучей. При этом частицы нейтрино разгоняют до скорости света (или что-то около того), и они проходят через любой материал, не взаимодействуя с ним.

Применение: в будущем, если технология получит развитие, нейтринные лучи можно будет использовать для передачи информации на сверхдальние расстояния и в труднодоступные места. Сегодня все беспроводные технологии требуют прямую видимость между передатчиком и приемником сигнала, а это не всегда возможно.

Недостатки: в настоящий момент оборудование для передачи данных посредством нейтринных лучей очень дорогое и громоздкое. Для этой технологии передачи информации нужен мощный ускоритель частиц, которых в мире всего несколько. Ученые, которые изучают передачу данных через нейтринные лучи, используют ускоритель частиц Fermilab (4 км в диаметре) и детектор частиц MINERvA (вес составляет 5 т).

. Самая необычная технология передачи данных - технология RedTacton, которая использует – кожу человека. Бывало ли с вами такое, что вы смотрели фильм про шпионов с их высокотехнологичными штучками и тоже хотели одним прикосновением руки получать информацию на свой телефон, обмениваться электронными визитками и любыми другими данными при помощи рукопожатия или распечатывать документы, просто проведя рукой по принтеру? Все это и еще многое другое может стать реальностью, если технология RedTacton получит развитие.

Суть технологии: технология построена на том, что каждый человек обладает электромагнитным полем, а его кожа может выступать каналом передачи сигнала между несколькими электронными устройствами. В основе технологии лежит использование электрооптических кристаллов, свойства которых изменяются под действием электромагнитного поля человека. А уже с кристаллов при помощи лазера считываются изменения и переводятся в удобоваримый формат. Причем система RedTacton может работать не только в обычных условиях, но и под водой, в вакууме, в космосе.

Применение: сегодня нам приходится часто пользоваться разными кабелями, переходниками и проч. для того, чтобы, например, подключить телефон к ноутбуку или принтер к ПК. Если технология RedTacton будет развиваться, то вскоре все эти провода станут ненужными. Достаточно будет взять в одну руку один гаджет, а другой рукой касаться второго устройства. И соединение между ними произойдет через наш кожный покров.

Уже сегодня большинство смартфонов оснащены экранами, которые работают от электромагнитных импульсов на кончиках наших пальцев. И это только первые шаги в популяризации данной технологии. Она может применяться в медицине, вооруженных силах, в быту, на производстве

Недостатки: технология пока не изучена достаточно, чтобы точно сказать, что она является абсолютно безвредной для организма человека. Внедрять RedTacton в массы можно будет только после того, как будет проведено множество опытов и исследований.

Опасности, прежде всего, могут подвергаться люди с повышенной чувствительностью и некоторыми медицинскими проблемами (особенно с сердечными заболеваниями).

Заключение

Сегодня была представлена классификация систем передачи данных. Одной из важнейших функций информационных технологий являются технологии распространения и передачи информации. Сегодняшние реалии жизни требуют от человека быть в курсе всех последних событий, новостей финансового и политического мира, а также незамедлительно реагировать на любые изменения, происходящие в мире.

Литература

1. http://growlider.ru/2011/12/sovremennye-sredstva-kommunikacii/

2. http://knigi.link/delovoe-obschenie-psihologiya/64sovremennyie-tehnicheskie-sredstva-17554.html

3. http://2dip.su/рефераты/1049953/

4. https://multiurok.ru/yulvet/files/avtorskaia-razrabotka-uroka-informatiki-4-klass-sovriemiennyie-sriedstva-kommunikatsii.html

5. http://revolution.allbest.ru/management/00325722_0.html

Код для цитирования: Скопировать