logo
Информатика 2 семестр / лекции / Локальные и глобальные сети ЭВМ

Передающая среда

Физическая (коммуникационная) среда обеспечивает перенос информации между абонентами вычислительной сети.

Существуют четыре типа коммуникационной среды: коаксиальный кабель,витая пара,оптоволоконный кабельибеспроводные технологии. Коаксиальный кабель и витая пара выполнены на основе медного провода. Оптоволоконный кабель имеет стеклянную (чаще всего) или пластиковую проводящую среду. Беспроводные технологии используют радио- или СВЧ-волны.

Витая пара(twisted pair). Гибкий коммуникационный кабель, представляющий собой одну или несколько пар изолированных медных проводников, скрученных между собой и покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.

Витая пара может передавать сигнал без ослабления мощности на расстояние, составляющее несколько километров. На более дальних расстояниях требуются повторители. Самый простой вариант витой пары – телефонный кабель.

Витые пары применяются в нескольких вариантах. Витые пары категории 3 и категории 5 представлены на рис. 1.7. Они состоят из двух изолированных проводов, свитых друг с другом и отличаются числом витков на сантиметр длины провода.

а

б

Рис. 1.7. Витая пара UTP категории 3 (a) и категории 5 (б)

Витая пара – один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для локальных сетей. Эти типы соединений называются UTP(UnshieldedTwistedPair – неэкранированная витая пара), в отличие от STP (ShieldedTwistedPair –экранированнаявитая пара), которые являются более дорогими и громоздкими и используются в основном их создателем – фирмойIBM. Для снижения связи отдельных пар кабеля в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Витая паракатегории 6(у каждой пары свой шаг скрутки)

Витые пары могут использоваться для передачи как аналоговых, так и цифровых данных. Благодаря довольно высокой пропускной способности и небольшой цене витые пары широко распространены.

Коаксиальный кабель.Коаксиальный кабель (Рис. 1 .9) состоит из покрытого изоляцией твердого медного провода, расположенного в центре кабеля. Поверх изоляции натянут цилиндрический проводник, обычно выполненный в виде мелкой медной сетки. Он покрыт наружным защитным слоем изоляции (пластиковой оболочкой).

Рис. 1.9. Коаксиальный кабель

Конструкция и специальный тип экранирования коаксиального кабеля обеспечивают высокую пропускную способность и отличную помехозащищенность. Максимальная пропускная способность зависит от качества, длины и соотношения сигнал/шум линии. Современные кабели имеют полосу пропускания около 1 ГГц. Коаксиальные кабели широко применялись в телефонных системах, но теперь на линиях большой протяженности их все чаще заменяют оптоволоконными кабелями. Однако коаксиальные кабели все еще широко используются для кабельного телевидения, а также в некоторых региональных сетях.

Оптоволоконный кабель– идеальная передающая среда (Рис. 1 .10). Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации.

По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации.

а)б)

Рис. 1.10. Оптоволоконный кабель:а) –вид одиночного волокна сбоку;б) –поперечное сечение трехжильного кабеля

В настоящее время, чтобы обеспечить Интернет-связь между континентами, используются подводные коммуникационные кабели, которые используют волоконно-оптические технологии (Рис. 1 .11).

Рис. 1.11. Современный кабель в разрезе:1. Полиэтилен, 2. «Майларовая лента», 3. Скрученная стальная лента, 4. Алюминевая водоизолирующая перегородка, 5. Поликарбонат, 6. Медная или алюминевая труба, 7. Гидрофобный заполнитель, 8. Оптические волокна

Схема подводной кабельной связи по состоянию на 2006 год приведена на Рис. 1 .12. Чем более жирные линии, тем больше пропускная способность кабельной связи, выраженная в Гб/с.

Рис. 1.12. Схема соединение континентов подводными кабелями

Подводный оптоволоконный канал передачи данных между юго-восточной Азией и западным побережьем США (Рис. 1 .13). Стоимость работ по прокладке этого кабеля оценивается в 500 миллионов долларов (2008 г.).

Рис. 1.13. Схема соединение континентов подводными кабелями между юго-восточной Азией и западным побережьем США

Беспроводные коммуникации. В качестве альтернативы кабельным системам существует несколько беспроводных технологий передачи данных, при этом используются радиоволны, сигналы инфракрасного диапазона и СВЧ-волны. Во всех перечисленных технологиях сигнал передается по воздуху или через эфир, поэтому они являются удобным решением в тех случаях, когда затруднительно или невозможно применять кабель. Однако это же качество является и недостатком, поскольку передаваемый сигнал подвержен помехам со стороны других сигналов, существующих в данной среде (например, от солнечных пятен, изменений ионосферы и других атмосферных явлений).

При выборе наилучшей передающей среды для локальной или глобальной сети важно учитывать возможности и ограничения каждого типа среды, при этом нужно иметь в виду следующие факторы: