Podstawowe pojęcia w telekomunikacji

Dzisiaj będzie mini słownik podstawowych pojęć dla rozjaśnienia zagadnień podstawowych dla telekomunikacji:

nadajnik - transmitter, źródło sygnału, urządzenie, które generuje informację. Takimi urządzeniami są np. telefon, komputer, kamera wideo, aplikacja wideokonferencji.

odbiornik - receiver, urządzenie, które odbiera informacje.

obwód - circuit, ścieżka komunikacyjna w ustalonym medium między dwoma punktami, czyli między nadajnikiem a odbiornikiem.

łącze - link, fragment ścieżki komunikacyjnej między dwoma punktami, może to być połączenie między komputerem a urządzeniem zewnętrznym.

kanał - channel, jednokierunkowe połączenie między nadajnikiem a odbiornikiem (jednokierunkowy obwód). W terminologii komputerowej kanał jest wysokosprawnym połączeniem między komputerem i urządzeniem zewnętrznym. Kanały w torach komunikacyjnych są separowane od siebie pod względem czasu lub częstotliwości. 

przełącznik - switch, urządzenie, umożliwiające przełączanie, zestawianie, komutowanie, rozłączanie i zarządzanie połączeniami logicznymi przez układy fizyczne.

Infrastruktura telekomunikacyjna

Infrastruktura telekomunikacyjna obejmuje dwie struktury:
- rozległe sieci komputerowe oparte na technice sieciowej typu LAN, WAN
- sieci telekomunikacyjne z centralami i różnorodnymi sieciami dostępu abonenckiego

1. Sieci komputerowe:

• podstawową strukturę teleinformatyczną tworzą sieci LAN typu Ethernet
• możliwość tworzenia sieci szkieletowych w budynkach wielokondygnacyjnych
• możliwość tworzenia magistrali telekomunikacyjnych dla transkontynentalnego transportu

2. Sieci telekomunikacyjne:

• warstwowa struktura komunikacyjna, oparta na przekazach cyfrowych, poszczególne poziomy łączone za pomocą węzłów
• cyfrowe systemy komutacji i analogowe centrale telefoniczne

Osiągnęli przepustowość powyżej 100 Tb/ s

W maju 2011 roku japońskim naukowcom udało się osiągnąć w jednym włóknie światłowodowym prędkość powyżej 100 Tb/ s w dwóch niezależnych grupach badawczych.

1. Grupa związana z firmą NEC zaproponowała rozwiązanie oparte na sprzężeniu ze sobą 370 wiązek laserowych w pojedynczy impuls. Każdy laser emitował wiązkę o innej amplitudzie, polaryzacji i częstotliwości. Osiągnięto przepustowość 101.7 Tb /s na odległości 165 km.

2. Grupa druga, związana z National Institute of Information and Communications Technology w Japonii opracował włókno zawierające siedem rdzeni, z których każdy osiągał transmisję 15.6 Tb/ s. W sumie uzyskano przepustowość 109 Tb/ s na odległości 165 km.

Przepływność na tym poziomie byłaby w stanie obsłużyć cały ruchu w Internecie. Jako pierwsi zainteresowani tymi osiągnięciami są Google, Facebook i Amazon - firmy o ogromnych data center, gdzie prędkość transmisji w okolicach 100 Tb/ s byłaby jak najbardziej istotna.

Aktualnie sieci światłowodowe działają podobnie do tradycyjnych sieci telefonicznych ("zajętość linii"), a naukowcy starają się umożliwić dzielenie informacji na mniejsze porcje i przesyłanie ich różnymi drogami, a nie wszystkiego po jednej linii.

Data center

Data Center są to specjalne ogromnych rozmiarów obiekty, gdzie na wielu serwerach przechowuje się dane. Niektóre firmy, zwłaszcza duże o ogromnej ilości danych i użytkowników, jak Google, czy Amazon, posiadają własne data center, bardzo dobrze chronione dla zabezpieczenia danych przed utratą.

Data center Posiadają odpowiednie warunki (np. systemy chłodzenia) i zabezpieczenia (zasilanie, ochrona przeciwpożarowa itp.). Łącza telekomunikacyjne w takim data center muszą być bardzo wysokiej jakości, aby zapewnić niezawodną transmisję danych i komunikację z klientami.

Serwery w przykładowym data center

W dzisiejszej cyfrowej rzeczywistości największe problemy mają miejsce w obszarze przesyłania, przechowywania i chronienia danych. Informacja stała się wielkością cyfrową, bazy danych mają formę cyfrową, pliki, zdjęcia - wszystkie te dobra muszą być odpowiednio przechowywane. Co więcej, zajmują miejsce, wymagają kolejnych dysków - a dyski nie są nieśmiertelne.

Tak więc jednym kierunkiem nowych technologii jest poszukiwanie lepszej transmisji, a kolejnym - pomieszczenie większej ilości informacji na mniejszej przestrzeni dyskowej. 

Gdzie przechowywać taką ilość danych..?

Informacje są wirtualne, nienamacalne, związane z sygnałem "0" lub "1", tymczasem te same informacje wymagają budowania wielkich data center, w których stawia się potężne maszyny, jakimi są serwery. Te wirtualne dane cyfrowe wymagają całkiem sporo sprzętu i materialnych, fizycznych budynków, aby mogły istnieć.

Technika światłowodowa

Technika światłowodowa (fotonika) rozwija się bardzo dynamicznie, coraz częściej wykorzystuje się kable światłowodowe nie tylko w telekomunikacji, ale także w innych dziedzinach gospodarki. Jej wielką zaletą jest szybkość przesyłania informacji i przepustowość. W dzisiejszym świecie coraz bardziej zależy nam na szybkim dostępie do informacji, zwłaszcza, że niemalże wszystko przenosi się do sieci i komputerów.

Co to są światłowody? Włókno światłowodowe zbudowane jest z trzech elementów: rdzenia, płaszcza i bufora. Rdzeń, wewnętrzna warstwa wykonana z domieszkowanego szkła, jest tym miejscem, w którym odbywa się transmisja - to w nim leci światło. Płaszcz jest warstwą środkową i wykonany jest z czystego szkła. Bufor natomiast jest częścią zewnętrzną i pełni funkcję ochronną.

Jak działa światłowód (Fiber Optic Cable)? Zasada jego działania opiera się na transmisji impulsów świetlnych między nadajnikiem optycznym, który przekształca sygnał elektryczny na świetlny, a odbiornikiem optycznym, przekształcającym z powrotem sygnał świetlny odebrany ze światłowodu na sygnał elektryczny.

Mechanizm transmisji opiera się na całkowitym odbiciu światła w ośrodku, w którym się znajduje. Światłowód może być jedno- lub wielomodowy, a różnica widoczna jest w sposobie transmitowania światła w rdzeniu światłowodu. 

- wielomodowy: transmisja wielu wiązek światła (modów) o tej samej długości fali

- jednomodowy: transmisja jednej wiązki światła (moda)

Technika światłowodowa umożliwia emisję zmodulowanych fal optycznych przez światłowody o prawie nieograniczonych przepływnościach. Coraz częściej zastępuje łącza satelitarne i długodystansowe przekazy radiowe.

Przewody światłowodowe posiadają znacznie lepsze parametry transmisji sygnału aniżeli tradycyjne przewody miedziane. Impulsy światła mogą być przesyłane na duże odległości dzięki bardzo małemu tłumieniu włókna światłowodowego.

Korzystanie ze światłowodów niesie ze sobą ogromne korzyści. Jedynym problemem może być spawanie światłowodów, choć dzisiejsze spawarki bardzo to ułatwiają.

Transmisja danych a cloud computing

Wobec rosnącej popularności i rozwoju cloud computing wyzwaniem staje się transmisja danych. Wymogiem sprawnego korzystania z usług w chmurze jest niezawodna i szybka komunikacja, a więc szybka transmisja dużej ilości danych. Tu pomocna jest kolejna nowoczesna technologia, jaką są światłowody (Polska nie należy do krajów przodujących w kwestii rozwiniętej infrastruktury światłowodowej, sytuacja wygląda znacznie lepiej we Francji, czy w Rumunii).

 Światłowodowa transmisja danych

Cloud serwery

Coraz więcej usług i aplikacji będzie przenoszonych do chmury. Pozwoli to użytkownikom i firmom zmniejszyć wymagania co do własnego sprzętu - za to zwiększą się wymagania co do serwerów, oferujących cloud computing. Kto weźmie udział w bieg ku serwerowej doskonałości? Zapewne tacy producenci, jak IBM i Hewlett - Packard. 

Skoro w chmurze, to gdzie w takim razie toczą się nasze procesy obliczeniowe? Na obcych serwerach, zdalnie. A gdzie są serwery i czy są bezpieczne? Serwery znajdują się w dużych halach Data Center, które są specjalnymi obiektami do przechowywania pracujących serwerów. Posiadają odpowiednie warunki (np. systemy chłodzenia) i zabezpieczenia (zasilanie, ochrona przeciwpożarowa itp.). To właśnie tam są przechowywane i przetwarzane informacje, przesyłane za pomocą najwyższej jakości mediów transmisyjnych. Łącza telekomunikacyjne muszą być bardzo wysokiej jakości, aby zapewnić niezawodną komunikację z klientami.

Na zdjęciu: Google data center