CC BY
18
НОВОЕ В ОБРАЗОВАНИИ
Канд. техн. наук А. И. Коников
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ИНФОРМАТИКА» В ЭКОНОМИЧЕСКИХ ВУЗАХ
В статье предложен ряд направлений, по которым следует модернизировать преподавание дисциплины «Информатика» с целью более широкого использования Интернета и мобильных технологий в экономических приложениях. Даны подходы к изложению теоретического материала, показана связь этой теории с современными бизнес-приложениями.
Ключевые слова и словосочетания: корпоративная информационная система, 1С:ПРЕДПРИЯТИЕ, система управления взаимоотношениями с клиентами CRM, система управления цепочками поставок SCM, сигналы, временное представление сигналов, частотное представление сигналов, канал связи, временное разделение каналов, частотное разделение каналов, мобильная связь, беспроводная связь, симплексная связь, дуплексная связь, полудуплексная связь, Bluetooth, Wi-Fi, MiMax, LTE, DECT, спутниковая связь.
В современных информационных технологиях явно наблюдается тенденция к интеграции средств вычислительной техники и решений в области телекоммуникации и связи. В корпоративных информационных системах (в частности, 1С:ПРЕДПРИЯТИЕ), системах управления взаимоотношениями с клиентами CRM, системах управления цепочками поставок SCM и других имеются приложения, рассчитанные на Интернет и мобильные технологии.
Между тем в дисциплине «Информатика», читаемой в экономических вузах, изучается в основном классический материал по данной тематике, причем при рассмотрении технических средств информатизации основное внимание уделяется рассмотрению ЭВМ, кабельных локальных сетей и т. п. Не отрицая необходимости изучения указанных вопросов, предлагаем расширить тематику дисциплины «Информатика» по ряду направлений. Следует оговориться, что статья не рассчитана на специализированные вузы, в которых профессионально изучаются вопросы телекоммуникации и связи. Поэтому главное требование к излагаемому материалу - краткость, наглядность, четкий физический смысл, отсутствие громоздких формул типа прямого и обратного преобразования Фурье.
Краткое изложение теории сигналов
При раскрытии данного материала, следует указать, что сигнал может быть представлен в обычном виде, когда по оси абсцисс откладывается время, по оси ординат - напряжение, и в виде спектра, когда по оси абсцисс откладывается частота, а по оси ординат - спектральная плотность. Следует подчеркнуть, что сигнал - один и тот же и из одной формы представления - времен-
ной. Можно однозначно получить другую форму - спектральную (с помощью упомянутых выше преобразований Фурье) и далее пояснить, что быстрому сигналу соответствует более широкий спектр, чем медленному. У быстрого сигнала частота «среза» (частота, где спектральная плотность равна нулю) гораздо больше, чем у медленного. Поэтому для передачи медленного сигнала достаточно узкополосного канала, при этом для передачи быстрого сигнала необходим широкополосный канал. Ширина канала передачи данных однозначно связана с пропускной способностью: чем больше ширина (полоса) канала, тем выше пропускная способность, которая измеряется в бит/с (Кбит/с, Мбит/с и т. д.).
Здесь уместно привести пример: для передачи сигнала обычной телефонии, частота «среза» у которой небольшая (порядка нескольких КГц), достаточно узкополосного телефонного канала. Напротив, для современной мобильной связи и интернет-приложений (включающих IP-телефонию, потоковое видео и др.) требуется высокая пропускная способность - 100 Мбит/с и выше, что возможно только при наличии широкополосного канала связи (здесь уже полоса измеряется в ГГц).
Частотное и временное разделения каналов
Данный материал очень важен, поскольку на его основе построен целый ряд современных мобильных и интернет-технологий. Прежде всего следует раскрыть основную цель: сигналы от нескольких абонентов нужно передать по одному каналу связи и затем распределить по соответствующим адресатам. Для этого необходим механизм объединения (мультиплексирования) сигналов и обратный механизм разъединения (демультиплексирования). Надо указать, что имеются два классических подхода: разделение каналов по частоте и по времени. Следует коротко раскрыть суть этих подходов.
При частотном разделении FDM (Frequency Division Multiplexing) отведенная на весь канал полоса частот разбивается на отдельные подканалы, каждый из которых имеет свой частотный отрезок. Таким образом, все каналы передаются одновременно по одному каналу, не мешая друг другу, поскольку работают в разных частотных диапазонах. Недостаток состоит в том, что полоса, отводимая под отдельный канал, является относительно узкой, поэтому пропускная способность небольшая. По данному принципу построены многие современные мобильные и интернет-технологии.
В качестве примера можно указать новейшую технологию ADSL, повсеместно внедряемую во всем мире, в том числе и в России, когда по обычной абонентской телефонной линии можно получить доступ к сети Интернет. В этой технологии вся полоса телефонного канала делится на три части: нижний отрезок (до 3,4 кГц) отводится на обычную голосовую телефонию; далее идет полоса частот, отводимая ни исходящий поток Интернета, а затем - полоса частот, отводимая на входящий поток Интернета. Причем на входящий поток отводится значительно более широкая полоса частот, чем на исходящий, поскольку здесь требуется большая пропускная способность. Данная технология пригодна только для цифровой телефонии.
Альтернативным вариантом частотного разделения каналов является временное разделение TDM (Time Division Multiplexing). В этом случае временной отрезок, отводимый на передачу всех каналов, разбивается на временные интервалы. Сигнал каждого канала передается в строго отведенный интервал времени, при этом в течение передачи ему отводится широкая полоса, выделенная для всех каналов. Другими словами, передача осуществляется с большой скоростью, но в короткие промежутки времени.
В современной мобильной связи используются и более сложные методы, в частности CDMA (Code Division Multiple Access) - множественный доступ с кодовым разделением. Разделение каналов основано на том, что каждому пользователю присваивается отдельный цифровой код. Все абоненты используют полную ширину канала. Канал широкополосный, при этом сообщения всех участвующих абонентов накладываются друг на друга, но они могут быть дифференцированы, поскольку их коды отличаются.
Способы обмена информацией в канале связи
Необходимо разъяснить термины «симплексная передача», «полудуплексная передача», «дуплексная передача». Они широко используются в научной литературе и интернет-источниках. Однако опыт показывает, что подавляющее большинство студентов старших курсов вузов, изучавших информатику на первых курсах и ранее в школе, понятия не имеют, о чем идет речь. Между тем вопрос достаточно простой.
Симплексный канал подразумевает одностороннюю передачу информации от одного абонента к другому, при этом направление передачи измениться не может. Второй абонент, кому направлена информация, не может ничего ответить или подтвердить по этому каналу. В принципе, можно отреагировать на информацию, позвонив по телефону, но это будет уже другой канал связи. Типичным примером такой связи является телевидение.
Полудуплексный канал позволяет устройствам передавать или принимать сигнал по одному и тому же каналу, но делать это не одновременно, т. е. устройство может менять режим работы с передачи на прием. Для этого должен соблюдаться набор определенных правил, позволяющих определять моменты времени для смены режима. Например, абонент, передавший сообщение, в конце произносит слово «прием». Это означает, что сообщение закончено и он переключается в режим приема. Такой способ передачи используется, например, в рации.
Попутно следует отметить преимущества радиосвязи этого типа: она обеспечивает мгновенное соединение (мобильная связь требует нескольких секунд). Этот фактор может оказаться важным при организации работы на предприятиях, где требуется максимально быстро оповестить об определенном событии.
Дуплексный канал - это двусторонняя связь, когда два абонента могут передавать и принимать сигналы, причем могут делать это одновременно. Та-
кая связь, в частности, может применяться в компьютерных сетях, некоторых видах спутниковой связи1.
Беспроводные технологии и их применение в экономических приложениях
Данный материал требует более детального рассмотрения, чем предыдущие.
Прежде всего необходимо дать их классификацию, при этом наиболее очевиден принцип классификации в зависимости от радиуса действия:
1. Беспроводные глобальные сети (WWAN), куда относится повсеместно используемая мобильная связь. При проведении учебных занятий можно наблюдать парадокс: студенты, с непостижимой для преподавателя быстротой работающие с мобильным устройством, почти ничего не знают о принципах, на которых построена данная связь. Этот материал следует давать еще в школе, а в курсе «Информатика» вуза полезно объяснить основные принципы сотовой связи, дать четкое истолкование терминов «базовая станция», «зона покрытия» (ячейка, сота), «роуминг». Обмен данными производится пакетами. На смену аналоговых стандартов обмена пришли цифровые GSM и более новые EDGE, EVDO и др. Преподавателю необходимо отслеживать ситуацию, поскольку стандарты постоянно усовершенствуются.
2. Беспроводные сети масштаба города (WMAN). Обычно под этой технологией понимают стандарт WiMax, сюда же с некоторыми оговорками отнесем бурно развивающийся стандарт LTE.
3. Локальные беспроводные сети предприятия (WLAN), куда прежде всего относятся сети Wi-Fi.
4. Беспроводные сети персонального пользования (WPAN). К этой категории относятся сети Bluetooth.
5. Спутниковые технологии. В силу своей специфики они составляют отдельную группу. По этим же причинам в отдельную группу следует выделить беспроводную мобильную связь стандарта DECT.
Из всех типов более подробно надо остановиться на беспроводной связи, наиболее широко используемой в экономических приложениях. Это прежде всего технология стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi). На смену прежних стандартов 802.11a, 802.11b и 802.11g пришли новые 802.11e, 802.11i и 802.11n, повысившие качество сервиса, информационную безопасность и пропускную способность (до 100 Мбит/с и более). Они применяются для обмена корпоративными данными по сети, доступа в Интернет, видеоконференцсвязи и других целей в рамках предприятия.
Устройства Wi-Fi могут подключаться двумя способами: в простейшем случае - без точки доступа (Ad Hoc) и в более продвинутом - с точкой доступа, который в основном и используется. При этом радиус действия (типовой радиус порядка 50 метров) может быть существенно увеличен за счет нескольких точек доступа и другого сетевого оборудования.
1 См.: Коников А. И. Телекоммуникационные технологии в бизнес-приложениях : конспект лекций. - М. : ГОУ ВПО «РЭУ им. Г. В. Плеханова», 2010.
Далее следует коротко остановиться на спутниковой связи. Здесь есть два подхода. Первый связан с геостационарными спутниками, которые постоянно висят над землей на высоте ~35,5 тыс. километров. Один спутник (например, ИСЗ «Ямал») охватывает связью большую часть территории России. Технология, использующая геостационарные спутники, достаточно хорошо разработана и позволяет быстро наладить связь с труднодоступными районами, где другой связи нет или ее использовать экономически невыгодно. Главный недостаток данной связи - большие задержки сигнала в силу отдаленности спутника. Данный способ используется в экономических приложениях -там, где это целесообразно. Пример геостационарной системы - спутниковая система связи «Банкир-2», используемая ЦБ России для сбора информации от отдаленных банков.
Вторая модификация состоит из ряда спутников, вращающихся вокруг Земли на более низкой орбите, чем геостационарные. Благодаря небольшому расстоянию пропускная способность этого канала связи гораздо выше, чем у геостационарного, что позволяет использовать данную связь на мобильных объектах.
При реализации такого подхода есть определенные технические трудности, однако в целом эта технология весьма перспективна.
Следует более подробно рассмотреть беспроводную технологию стандарта DECT. Есть вариант для малого офиса - один базовый блок и несколько мобильных трубок, а также крупномасштабные решения для предприятий, включающие несколько базовых блоков. Главное достоинство этой технологии (помимо мобильности) - очень малое излучение трубки, что делает ее фактически безвредной для здоровья.
Таким образом, основными преимуществами беспроводных технологий являются мобильность, не требуется проводка линий связи, нет жесткой привязки к рабочему месту.
Основное препятствие к использованию беспроводных технологий - недостаточная информационная безопасность. Этот недостаток пытаются устранить, в частности, за счет разработки новых стандартов беспроводной связи.
Модернизация учебной дисциплины «Информатика» с учетом материала данной статьи должна способствовать подготовке специалистов, способных успешно использовать в экономических приложениях широкие возможности, предоставляемые современными телекоммуникационными технологиями.
Список литературы
1. Абилов А. В. Сети связи и системы телекоммуникаций. - М. : Радио и связь, 2004.
2. Акуленко Н. Б., Елина О. А. Особенности применения инновационных методов в образовательном процессе // Вестник Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова. - 2013. - № 3 (57).
3. Тихвинский В. О., Терентьев С. В., Юрчук А. Б. Сети мобильной связи LTE: технологии и архитектура. - М. : Эко-Трендз, 2010.
