Что идёт по каналам связи¶

Что идёт по каналам — это совокупность информационных, управляющих и служебных сигналов, передаваемых по физическим и логическим каналам связи в телекоммуникационных, компьютерных и радиотехнических системах. Состав передаваемых сигналов определяется назначением сети, применяемыми протоколами и уровнем абстракции: на физическом уровне передаются биты, на канальном — кадры, на сетевом — пакеты, на транспортном — сегменты данных.

¶Уровни передачи данных

В модели OSI, принятой в теории телекоммуникаций, передача информации распределена между семью уровнями, и на каждом из них «по каналам идёт» свой тип данных:

На физическом уровне канал связи переносит только дискретные сигналы — последовательности нулей и единиц, закодированные в виде изменения напряжения, частоты, фазы или интенсивности света. Всё остальное — смысловая нагрузка, формируемая вышестоящими уровнями.

¶Виды передаваемой информации

¶Данные компьютерных сетей

По локальным и глобальным сетям передаются IP-пакеты, содержащие разного рода полезную нагрузку: веб-страницы (HTTP/HTTPS), электронную почту (SMTP, IMAP, POP3), файлы (FTP, SMB), данные удалённого доступа (SSH, RDP), трафик систем резервного копирования и синхронизации. В корпоративных сетях значительную долю трафика составляют запросы к базам данных, обмен сообщениями внутри мессенджеров и трафик виртуальных частных сетей (VPN).

¶Радиотрафик

В радиоканалах передаются голосовые вызовы, телевизионные и радиовещательные программы, сигналы сотовой связи (2G–5G), данные радиодоступа, телеметрия, сигналы авиационной и морской навигации. В России эфирное вещание регулируется Комиссией по радиочастотам (КРЧ) и Роскомнадзором; распределение полос частот осуществляется в соответствии с Постановлениями Правительства РФ.

¶Сигналы систем телеметрии и управления

По каналам связи промышленных объектов, энергетики и транспорта идут управляющие команды и телеметрические данные: показания датчиков, аварийные извещения, команды диспетчерского управления. В России для таких целей используются защищённые каналы связи, в том числе на основе стандартов ГОСТ Р 57575 (серия стандартов на защищённый контур управления).

¶Телевизионный и медиапоток

По кабельным, спутниковым и эфирным каналам вещания передаются видеопотоки в форматах MPEG-2, MPEG-4/H.264, H.265/HEVC, сопровождаемые звуковыми дорожками и метаданными. В цифровом телевидении в России используется стандарт DVB-T2 (эфирное вещание), DVB-S2 (спутниковое) и DVB-C (кабельное).

¶Каналы связи и их характеристики

Канал связи характеризуется пропускной способностью, полосой частот, задержкой, вероятностью ошибки и уровнем помех. Различают:

• Аналоговые каналы — передают непрерывные сигналы (классические телефонные линии, радиовещание).
• Цифровые каналы — передают дискретные сигналы; большинство современных каналов.
• Выделенные каналы — ресурс закреплён за абонентом постоянно.
• Коммутируемые каналы — ресурс предоставляется на время сеанса связи.
• Виртуальные каналы — логическое соединение поверх физической среды (например, MPLS-туннели, VPN).

¶Протоколы и мультиплексирование

По одному физическому каналу одновременно может передаваться множество потоков данных — это достигается с помощью мультиплексирования: частотного (FDM), временно́го (TDM), кодового (CDM) или ортогонального (OFDM). В современных сетях связи мультиплексирование позволяет совмещать голосовой, видео- и данные-трафик в одном канале, что реализовано, например, в технологиях LTE и 5G NR.

¶Защита передаваемой информации

Содержимое каналов связи может подлежать защите: шифрование (TLS, IPsec, ГОСТ 34.12-2018 «Кузнечик» и «Магма»), средства обнаружения вторжений, средства криптозащиты. В России деятельность по защите информации регулируется Федеральным законом «О защите информации» № 149-ФЗ и рядом подзаконных актов; для государственных систем применяются сертифицированные средства криптозащиты (СКЗИ).

¶Нормативное регулирование в РФ

Передача информации по каналам связи в России регулируется Федеральным законом «О связи» № 126-ФЗ. Операторы связи обязаны соблюдать режимы секретности, обеспечивать сохранность передаваемой информации и предоставлять доступ к каналам связи уполномоченным органам в случаях, установленных законом (в том числе на основании ФЗ «О противодействии терроризму» и ФЗ «О разведке»).

Источники:

• Закон РФ «О связи» (ФЗ № 126-ФЗ)
• Модель взаимодействия открытых систем OSI (ITU-T X.200)
• ГОСТ Р 57575 «Системы и средства управления технологическими процессами»
• ГОСТ 34.12-2018 «Информационная технология. Криптографическая защита информации»
• Сборник «Основы теории связи» — учебные материалы МТУСН