Informatičke tehnologije 7 PDF

Preview

Summary

OSNOVE TELEKOMUNIKACIJATelekomunikacijski sustaviTelekomunikacije su način prijenosa poruka na daljinu elektronskim putem. Komunikacija je razmjena poruka između najmanje dvaju objekata od koji je jedan pošiljatelj, a drugi primatelj. Između objekata koji komuniciraju mora postojati veza kojom se po...

Description

OSNOVE TELEKOMUNIKACIJA Telekomunikacijski sustavi Telekomunikacije su način prijenosa poruka na daljinu elektronskim putem. Komunikacija je razmjena poruka između najmanje dvaju objekata od koji je jedan pošiljatelj, a drugi primatelj. Između objekata koji komuniciraju mora postojati veza kojom se poruke prenose, odnosno kojom se prenose signali koji su fizički nositelji poruka. Ta se veza sastoji od komunikacijskih kanala i komunikacijskih procesora, što zajedno čini telekomunikacijski sustav. Prema smjeru prijenosa poruka, odnosno signala kao i njihovih fizičkih nositelja, razlikuju se sljedeći tipovi komunikacije:  Simpleks. Pri ovom tipu komunikacije signali se mogu kretati samo u jednom smjeru, od pošiljatelja k primatelju. Primjer jednosmjerne komunikacije je slušanje radija.  Poludupleks. Pri poludupleks komunikaciji signali se prenose u oba smjera, ali ne isovremeno. U određenim vremenskim intervalima pošiljatelj i primatelj mijenjaju uloge, kao što je slučaj s ručnim radiostanicama.  Dupleks. Dupleks komunikacija omogućava istodoban prijenos signala u oba smjera, kao npr. pri telefonskom razgovoru. Informacijska tehnologija više nije ograničena samo na računalnu tehnologiju i informacijske sustave. Računalo je postalo neizostavni dio telekomunikacijskih sustava. Integracija informacijske i telekomunikacijske tehnologije je dosegla razinu na kojoj se često promatraju kao jedna tehnologija, jer više jedna bez druge ne mogu. Razumijevanje informacijske tehnologije bitno je za razumijevanje i izgradnju telekomunikacijskog sustava, a izgradnja informacijskih sustava presudno ovisi o telekomunikacijskim sustavima. Telekomunikacijske komponente se mogu podijeliti u dvije osnovne kategorije i to na komunikacijske veze kao medije za prijenos signala na udaljenost, te komunikacijske procesore, uređaje koji su zaduženi za funkcije kontrole i upravljanja prijenosom signala. Komunikacijske veze. To su veze putem kojih se poruke prenose između uređaja koji su zaduženi za njihovo slanje i primanje unutar telekomunikacijske mreže. Komunikacijske veze mogu biti materijalne kao što su bakreni i optički kabeli, ili nematerijalne koje koriste različite vrste elektromagnetskih valova. Ove druge često se nazivaju bežične komunikacijske veze. I jedne i druge omogućavaju prijenos razlnih vrsta podataka, od glasa, zvuka, slike, grafike, videa te numeričkih i tekstualnih podataka, ali zbog različitih svojstava pojedinih vrsta podataka s jedne strane, te različitih svojstava komunikacijskih veza u pogledu kvalitete i brzine prijenosa podataka s druge strane, nisu sve komunikacijske veze prihvatljive za pojedine vrste podataka. Telefonska mreža je najstarija i najrasprostranjenija telekomunikacijska mreža, uspostavljena za prijenos glasa između udaljenih sugovornika koji su opremljeni odgovarajućim uređajem, odnosno telefonom. Kako je po svojoj prirodi ljudski glas analogna fizikalna pojava, uz mali frekvencijski opseg, to je i cijela telefonska mreža dizajnirana da zadovolji te osnovne zahtjeve. Kao komunikacijske veze korištene su

1

obične bakrene žice, a svi uređaji koji su upravljali telefonskom mrežom su isto tako bili analogni. Za prijenos glasa na srednje udaljenosti korištene su i nematerijalne komunikacijske veze, obično u vidu radio valova. Razvoj digitalne tehnologije bitno je utjecao na razvoj telekomunikacija. Dva su osnovna vida na koja se taj utjecaj očituje. S jedne strane, digitalna tehnologija se počela koristiti za prijenos analognih poruka, kao štoje ljudski glas, a s druge strane opći porast uporabe digitalnih uređaja, ne samo računala, uvjetovao je potrebu prijenosa izvorno digitalnih podataka. To je dovelo do gotovo potpune digitalizacije telekomunikacijskih mreža te korištenja novih vrsta komunikacijskih veza, povećavajući kvalitetu prijenosa i propusnost, uz jedinstvene tehnologije prijenosa svih vrsta podataka. Komunikacijski procesori. Komunikacijski procesori upravljaju prijenosom podataka telekomunikacijskom mrežom. To su specijalizirani uređaji koji omogućavaju da pošiljatelj i primatelj podataka mogu biti priključeni na različite vrste komunikacijskih veza za uspostavljanje komunikacijskih kanala, pri tome ih potpuno oslobađajuči od poslova upravljanja prijenosom podataka.  Modem je jedan od najpoznatijih i ujedno najjednostavnijih komunikacijskih procesora koji omogućava da se digitalni podaci iz računala prenose preko analognih komunikacijskih kanala kao što su konvencionalne telefonske linije. Na drugoj strani komunikacijskog kanala, odnosno telefonske linije, mora postojati sličan uređaj koji se ponaša simetrično u odnosu na prvi modem. Taj drugi uređaj može biti jednak ili sličan modem, ili složeniji uređaj koji se prema telefonskoj liniji ponaša kao modem.  Multipleksor. Je komunikacijski uređaj koji omogućava slanje podataka iz više izvora kroz jedan komunikacijski kanal, na način da se on ili vremenski ili frekvencijski dijeli na više komunikacijskih podkanala.  Koncentrator izvodi slične komunikacijske funkcije kao multipleksor, objedinjujući podatke sa više komunikacijskih kanala na nekom užem geogreafskom području, te ih proslijeđujući preko jedno bržeg komunikacijskog kanala na veće udaljenosti, povećavajući tako efikasnost telekomunikacijskog sustava. Performanse telekomunikacijske mreže ovise o performansama telekomunikacijskih veza i procesora. Za perfornamse komunikacijskih procesora presudna je brzina i kapacitet mikroprocesorske tehnologije, a za performanse komunikacijskih veza presudna je vrsta upotrebljene tehnologije. Komunikacijski procesori su digitalni uređaji što znači da njihovim radom upravlja softver. Hardver i softver su zajedno zaduženi za izvršavanje četiri glavne funkcije upravljanja telekomunikacijskim sustavom, a to su:  Upravljanje prometom.  Kontrola pristupa.  Detekcija i korekcija pogrešaka.  Osiguranje integriteta i zaštite podataka. Telekomunikacijski protokoli Skup pravila po kojima se razmjenjuju podaci u telekomunikacijskom sustavu naziva se protokol. Postoji mnogo vrsta telekomunikacijskih protokola koji su se razvijali

2

usporedo s tehnologijom i njenim mogućnostima, zadovoljavajući različite specifične potrebe razmjene poruka. Protokoli su zaduženi za uspostavljanje veze, identifikaciju korisnika, kontrolu prijenosa, potvrđivanje prijema podataka i sl. Protokoli se propisuju međunarodnim standardima kojih se moraju pridržavati i telekomunikacijske kompanije i proizvođači opreme. Zastarjeli protokoli se nadomještaju novima koji u pravilu za korisnike telekomunikacijskih usluga donose poboljšanje kvalitete starih i nove usluge, a bez štetnih posljedica. Tehnologije telekomunikacijskih veza S obzirom na način kako se ostvaruje prijenos signala telekomunikacijskim vezama, razlikuju se dvije osnovne grupe tehnologija uspostavljanja telekomunikacijskih veza, a to su:  Materijalne ili ožičene telekomunikacijske veze koje se mogu raščlaniti na:  bakrene žice i kabele,  optičke kabele.  Nematerijalne ili bežične telekomunikacijske veze temelje se na različitim vrstama elektromagnetskih valova, odnosno njihovom frekvencijskom području, a one mogu biti:  radio veze.  satelitske veze.  mobilne telekomunikacijske veze. Materijalne telekomunikcijske veze još uvijek dominiraju pri prijenosu podataka pogotovo na manjim udaljenostima, ali i na razini pojedinih zemalja i kontinenata. Prijenos podataka putem bakrenih žica vrlo često ne udovoljava telekomunikacijskim potrebama čovjeka, ni po kvaliteti ni po brzini. Koaksijalni kabeli, koji se sastoje od središnje žice i plašta od upletenih tankih žica, dozvoljavaju brži i pouzdaniji prijenos podataka te su dobro primjenjivi na manjim udaljenostima uz ograničenu propusnu moć. Tehnologija optičkih kabela je daleko nadmašila žičano bazirane tehnologije. Mnoštvo staklenih kabela spojeno je zajedno u optički kabel. Staklena vlakna prenose impulse laserske svjetlosti lakše i brže nego što to obavljaju barkrene žice s električnim impulsima. Ono što je presudno bitno, poruke se prenose u digitalnom obliku. Električni impulsi iz digitalnih uređaja se pomoću izvora laserskog svjetla pretvaraju u svjetlosne impulse koji su zapravo kodirane poruke pošiljatelja, a na strani primatelja se provodi obrnuti postupak da bi se dobila izvorna porka. Brzina prijenosa je mnogostruko uvećana zahvaljujući tome što impulsi putuju brzinom svjetlosti. Bežični oblici prijenosa podataka koriste elektromagnetske valove različitih frekvencija. Ovisno o frekvenciji, elektromagnetski valovi imaju različita svojstva i različite mogućnosti pri prijenosu podataka, odnosno signala. Za prijenos podataka posebno su interesantni mikrovalovi, odnosno elektromagnetski valovi visoke frekvencije. Oni se rasprostiru po ravnoj crti što zahtijeva neometanu vidljivost između komunikacijskih uređaja pošiljatelja i primatelja. Različite varijante ove tehnologije koriste se kako u zemaljskim tako i u satelitskim telekomunikacijama.

3

Radio valovi, elektromagnetski valovi radijskih frekvencija, koriste se za zemaljski prijenos signala preko teško pristupačnih geografskih područja. Satelitske telekomunikacije omogućene su razvojem niza različitih tehnologija. Važnost im je u globalnom povezivanju telekomunikacijskih mreža na različitim kontinentima. Signali se odašilju prema satelitu koji ih prima, po potrebi ih korigira te ih šalje natrag prema Zemlji. Ovisno o namjeni, signal se reemitira na način da ga mogu primati svi koji imaju neometanu vidljivost prema satelitu ili se pak usmjerava na ciljana područja primatelja. Mana sustava je vremensko kašnjenje poruka što je posljedica velikih udaljenosti koje signali moraju prevaliti unatoč brzini svjetlosti kojom se šire. Uglavnom se koriste dvije vrste telekomunikacijskih satelita:  Visokoorbitni sateliti kruže u orbitama na visinama od preko 36. 000 km. Zovu su se i geostacioarni jer imaju stalan položaj prema površini Zemlje, odnosno sa Zemlje se uvijek vide na istom mjestu. Mali broj ovih satelita može radno pokriti cijelu Zemlju jer svaki radno pokriva više od trećine zemaljske površine. Služe prije svega za povezivanje velikih zemaljskih telekomunikacijskih sustava na različitim kontinentima.  Niskoorbini sateliti kruže oko Zemlje na udaljenostima od nekoliko stotina do nekoliko tisuća km. Brzina im je veća od brzine rotacije Zemlje te stalno mijenjaju poziciju. Da bi radno pokrili cijelu zemaljsku površinu treba ih znatno više od geostacionarnih satelita. Prednost im je što zemaljski odašiljači mogu imati male snage i što je vrijeme kašnjenja znatno manje u odnosu na visokoorbitne. Posebno su pogodni za mobilne satelitske telekomunikacije. Mobilne telekomunikacije, prvenstveno predstavljene mobilnom telefonijom, su i u razvojnom smislu najdinamičnije područje telekomunikacija. U samo četvrt stoljeća razvijene su tri tehnološke generacije ovih mreža. Prva generacija (1G) mobilnih telekomunikacija je koristila analognu tehnologiju odnosno tradicionalne metode modulacije radio signala koji je nositelj poruke slično kao kod lokalnih radio postaja. Druga generacija (2G) mobilnih telekomunikacija koristi digitalnu tehnologiju, digitalne telekomunikacijske mreže i mobilne uređaje. GSM (Global System for Mobile Communications) je standard za digitalne bežične mreže koji jamči međusobnu usklađenost raznih bežičnih telekomunikacijskih uređaja. GPRS (General Packet Radio Service) je tehnologija koja predstavlja nadogradnju postojećih GSM mreža (2.5G), a namijenjena je prijenosu podataka pomoću mobilnih telefona. Treća generacija (3G) mobilnih telekomunikacija koristi širokopojasne digitalne mreže koje dopuštaju vrlo velike brzine prijenosa, čime je omogućen prijenos svih multimedijalnih sadržaja u realnom vremenu. Uz to ide i treća generacija mobilnih telefona koji su zapravo univerzalni telčekomunikacijski uređaji. UMTS (Universal Mobile Telephone Service) je standard treće generacije mobilne telefonije.

4

PRIJENOS PODATAKA Paketni prijenos podataka Posebno važan aspekt telekomunikacija danas čini razmjena podataka između računala. Pod podatkom se ovdje smatra sve što se može prikazati u digitalnom obliku, a to su zapravo danas svi oblici, od znakovnih, brojčanih, grafičkih, do zvučnih i video podataka. Prijenos podataka se temelji na drugačijem tipu telekomunikacijskih sustava od onih koji su bili prvenstveno namijenjeni prijenosu analognih signala. Razlika se ne očituje samo u tehnologiji, odnosno digitalizaciji, već i u samom konceptu telekomunikacijskih sustava. Osnovni koncept na kome se temelji prijenos podataka se naziva paketni prijenos podataka. Konvencionalni načini prijenosa podataka zahtijevali su uspostavu neprekinutog komunikacijskog kanala između pošiljatelja i primatelja za cijelo vrijeme trajanja veze, bez obzira da li se podaci prenose ili ne. To se pokazalo neefikasno i preskupo, te je osmišljen prijenos podataka komutacijom paketa ili paketni prijenos podataka. Princip paketnog prijenosa podataka je relativno jednostavan. Izvorna poruka koja treba biti prenesena primatelju promatra se kao fizički blok podataka, odnosno kao skup bajtova, ne vodeći računa o semantičkom značenju poruke. Poruka se dijeli na manje dijelove iste dužine, koja može varirati ovisno o primjenjenoj tehnologiji. Svakom tako dobivenom dijelu poruke se dodaje dio koji sadrži podatke o adresi primatelja i pošiljatelja, te se formiraju paketi ili datagrami koji će kroz mrežu za prijenos podataka putovati samostalno. Prije konačnog odredišta mreža će prikupiti sve pakete i spojiti ih u izvornu poruku te je isporučiti primatelju. Mreže za prijenos podataka WAN Pod pojmom WAN (Wide Area Network) podrazumijeva se mreža za prijenos podataka koja dinamički povezuje zemljopisno udaljene računalne sustave. Prijenos podataka na tako velike udaljenosti najčešće se obavlja bežičnim telekomunikacijskim sustavima, uključujući satelitske veze, ili optičkim kabelima. Na lokalnoj razini za pristup samoj mreži najčešće se koristi postojeća infrastruktura telefonskih linija čije se osobine unaprjeđuju novim tehnološkim rješenjima koje ih čine prikladnima za prijenos podataka manjeg opsega i na manjim udaljenostima. Veliki korisnici imaju mogućnost neposrednog digitalnog priključka čime izbjegavaju ograničenja lokalne telefonske mreže. WAN-ovi koji podržavaju mogućnost prijenosa podataka između kontinenata i imaju mogućnost povezivanja s drugim mrežama nazivaju su i GAN – ovi (Global Area Networks). Telekomunikacijska infrastruktura potrebna za realizaciju ovih mreža je pod nadzorom ili u vlasništvu velikih telekomunikacijskih tvrtki koje onda određuju

5

pravila korištenja, od vrste raspoloživih usluga, raspoloživih brzina prijenosa podataka, do kvalitete pojedinog tipa veze za prijenos podataka. Osnovni zahtjev koji se postavlja pri prijenosu podataka na daljinu je da poslana poruka stigne na vrijeme na mjesto kamo je upućena. WAN-ovi u pravilu imaju vrlo veliki broj korisnika i prenose velike količine podataka, pa je za zadovoljenje spomenutog zahtjeva potrebno koristiti tehnološki i organizacijski vrlo složene sustave. WAN-ovi su digitalni telekomunikacijski sustavi koji, osim komunikacijskih kanala različitih tipova, koriste računala za usmjeravanje i kontrolu prijenosa podataka. Ovisno o funkciji koju umreži obavljaju, s kojom je obično u vezi i količina prometa koju trebaju nadzirati, koriste se računala različitih performansi. Cijela mreža je obično hijerarhijski strukturirana tako da se na najnižim hijerarhijskim razinama koriste najslabija računala koja služe za priključak krajnjih korisnika prijenosa podataka i objedinjavanje prometa na nekom užem geografskom području. Prema višim razinama hijerarhijske strukture količina podataka koju treba prenijeti između dvije točke raste, što zahtijeva i brže komunikacijske kanale i brža računala za kontrolu prometa. Na najvišim razinama hijerahije, kada je kumulativni promet najveći i kada se prijenos podataka obavlja između kontinenata, to zahtijeva najbrže komunikacijske kanale i procesore. VAN VAN (Value Added Network) je napredniji oblik WAN-a koji svojim korisnicima osim osnovne usluge prijenosa podataka nudii niz drugih usluga temeljenih na prijenosu podataka koje korisnicima omogućavaju bolje zadovoljavanje njihovih potreba. Primjeri takvih usluga su bili elektronička razmjena dokumenata, teletekst, elektronička pošta, itd. Mobilne mreže za prijenos podataka GPRS tehnologija je po prvi put donijela internetske usluge na mobilne telephone. Osim toga, ručna računala (Personal Digital Assistant/PDA) doživjela su snažnu ekspanziju, te je sve veći broj korisnika želio pristupati internetskim uslugama koristeći upravo kombinaciju dlanovnika i mobitela. GPRS koristi paketni prijenos podataka preko GSM mreža. Paketni prijenos znači da se radio kanali koriste samo kad se stvarno obavlja prijenos podataka, što je efikasnije nego korisniku ekskluzivno dodijeliti cijeli radio kanal na određeno vrijeme. Tako više korisnika može istovremeno koristiti jedan komunikacijski kanal. Koliko korisnika može istovremeno biti aktivno ovisi o aplikaciji i količini podataka koja se prenosi. Osim dobrih strana GPRS ima i značajna ograničenja, a neka od njih su:  Ograničena ukupna propusnost mobilne mreže.  Brzina prijenosa podataka više ne zadovoljava suvrmene potrebe.  Kašnjenje podataka i problemi u prijenosu zbog gubitka paketa. Suvremena tehnologija mobilnih mreža za prijenos podataka je HSDPA. Internet kao mreža za prijenos podataka

6

Iako je Internet nastao kao međumreža za povezivanje tada postojećih mreža za prijenos podataka, danas je njegovo značenje mnogo šire i može se tumačiti višeslojno. Internet je istovremeno: Specifična telekomunikacijska infrastrutura. GAN koji objedinjava stotine tisuća zasebnih mreža za prijenos podataka. VAN je ono po čemu danas prepoznajemo Internet, odnosno to su internetske usluge koje pruža stotinama miljuna korisnika diljem cijelog planeta, od malog dijeteta do velikih multinacionalnih kompanija. Razvoj Interneta Internet nije institucija koja je osnovana nekom odlukom. Povijest Interneta treba promatrati kroz slijed niza znanstvenih, tehnoloških, tehničkih i organizacijskih elemenata koji su doveli do Interneta kakav je danas. Internet je prošao put od prvih pokušaja spajanja različitih računalnih mreža do internetskih usluga po kojima se danas prepoznaje. Sve je počelo šezdesetih godina 20. stoljeća kada je Ministarstvo obrane SAD – a počelo projekt umrežavanja dislociranih elektroničkih računala koja su trebala međusobno komunicirati, odnosno razmjenjivati podatke. Ideja je bila da se stvori sustav kojim se decentralizirano upravlja i koji je fleksibilan, što bi omogućilo da sustav nastavi funkcionirati i kda su neki njegovi dijelovi oštećeni ili izvan funkcije. Na tom je projektu sudjelovalo i nekoliko sveučilišta te drugih znanstvenih institucija. Projekt je stoga izašao iz vojnih okvira, pa je prva komunikacija između dva računala ostvarena na sveučilištu UCLA. Od tog trenutka počinje postupno širenje mreže uključivanjem sve većeg broja novih računala, da bi se taj broj danas iskazivao stotinama milijuna računala diljem svijeta. Ako neki datum treba uzeti kao referentni za nastanak nterneta onda je to 01. 01. 1983. godine kada stupa na snagu standard kojim se, između ostalog, definiraju dva protokola za razmjenu podataka:  TCP (Transmission Control Protocol).  IP (Internet Protocol). Budući da se ova dva protokola uvijek primjenjuju zajedno, u praksi se tretiraju kao jedan i nazivaju TCP/IP protokol. TCP dio zadužen je za kontrolu prijenosa podataka, a IP dio za adresiranje unutar mreže. Upravo je ta standardizacija protokola omogućila povezivanje stotina tisuća računalnih mreža i stotina milijuna računala u logički jedinstvenu računalnu mrežu. Sustav adresiranja na Internetu Internet se često naziva ˝mrežom svih mreža˝ što najbolje oslikava njegovu arhitekturu. Dakle, Internet nije velika mreža, nego je skup fizički razdvojenih manjih ili većih mreža koje su povezane u određenim točkama. Međutim, zahvaljujući jedinstvenom TCP/IP protokolu Internet se doima kao jedinstvena logička cjelina. U logičkoj organizaciji internetske arhitekture ključnu ulogu ima jedinstven i jednoznačan sustav označavanja računala, odnosno dodijeljivanja adresa koje služe za identifikaciju računala ...