Компьютерные сети типы линий связи

Классификация линий связи.

Под линией связи будем понимать любую физическую среду (воздух, металл, магнитную ленту и т.п.), обеспечивающую поступление сигналов от передающего устройства к приемному. В компьютерных сетях вместо термина линия связи используют понятие линия передачи данных. Сигналы на выходе линии связи могут отличаться от переданных вследствие затухания, искажения и воздействия помех. В зависимости от среды, в которой распространяются сигналы, различают два основных типа линий связи:

• проводные (направляющие линии связи);
• беспроводные (радиолинии и линии связи по инфракрасному лучу, (больше длины красного цвета =0,7 мкм, частота < 4 10 5 ГГц), а в последнее время и по лучу лазера);

Проводной называется линия связи, в которой информационные сигналы распространяются вдоль искусственной направляющей среды – устройства непрерывной конструкции, способного передавать электромагнитную энергию в заданном направлении. В зависимости от вида направляющей среды проводные линии связи подразделяют на:

• воздушные;
• кабельные;
• волноводные;
• световодные или волоконно-оптические;

В компьютерных сетях в качестве линий передачи данных применяются

• витая пара проводов, twisted pair (экранированная STP (shielded) – сравнительна дорога, применяется редко и неэкранированная UTP (unshielded) категорий 3-5. В последнее время созданы UTP категорий 6 и 7),
• коаксиальный кабель (тонкий RG-58, диаметром 6,25 мм, иногда его называют CheaperNet или ThinNet – в современных сетях не используется и толстый ThickNet, диаметром 12,5 мм RG-8, RG-11)
• оптоволоконный кабель (одномодовый SMF (single mode fiber) и многомодовый MMF (multi)). Конструкция световода — кварцевый сердечник диаметром 10 мкм, покрытый отражающей оболочкой с внешним диаметром 125. 200 мкм.

Структурную схему проводной линии связи можно изобразить следующим образом: Рис. 1.2. Структурная схема проводной линии связи. УС – усилитель; ИНС – искусственная направляющая среда. Так как в направляющей среде любой сигнал ослабляется (затухает), в проводных линиях связи предусмотрено многократное усиление сигнала. Каждый из n усилителей (для ЛВС – повторитель, repeater) располагается на усилительном пункте, расстояние между которыми зависит от вида и параметров направляющей среды. Затухание (attenuation) или более точно погонное затухание в линиях связи определяется потерями мощности сигнала, например на нагрев (для кабельных линий) или на поглощение и рассеивание излучения (для оптических волокон) и измеряется децибелами на км: B (Att) =1/L·10 Lg·P_вх/P_вых (дБ/км), (1.7) где L – длина отрезка линии связи в км; P_вх – мощность сигнала на входе линии связи, P_вых – мощность, зафиксированная приемником на выходе. Для электрических импульсных сигналов можно использовать другую формулу: B (Att) =1/L·20 Lg·U_вх/U_вых (дБ/км), (1.8) где U_вх, U_вых – амплитуда напряжения сигнала на входе и выходе линии связи соответственно. Например, если L=1 км, P_вх=1 мВт, P_вых=10 мкВт, т.е. мощность упала в 100 раз, то B=20 дБ/км. Это же затухание соответствует падению амплитуды сигнала в 10 раз. Затухание в 3 дБ/км означает уменьшение мощности в 2 раза, а уменьшение амплитуды сигнала в 2 раза соответствует затухание 6 дБ/км. Возможно усиление сигнала, мощность которого упала в 10000 раз (т.е. после затухания в 40 дБ). При заданной длине можно говорить о полосе пропускания (полосе частот) линии связи. Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации. В высокоскоростных ЛВС на неэкранированной витой паре UTP длины соединений обычно не превышают 100 м. Затухание на частоте 100 МГц и при длине 100 м составляет около 24 дБ, при 10 МГц и 100 м — около 7 дБ.. Типичные характеристики ВОЛС: работа на волнах 0,85. 1,55 мкм, затухание 0,7 дБ/км, полоса частот — до 2 ГГц; ориентировочная цена — 4. 5 долл. за 1 м. Предельные расстояния D для передачи данных по ВОЛС (без ретрансляции) зависят от длины волны излучения λ: для λ =850 нм – D=5км, а для λ=1300 нм D=50 км, но аппаратурная реализация дороже. Радиолинией называется линия связи, в которой сигналы передаются в открытом пространстве (космос, воздух, земля, вода) с помощью радиоволн – волн с частотами до 3·10 12 Гц (3000 ГГц или 3 ТГц (терагерц)). Радиолинии не имеют искусственной направляющей среды. Радиолинии классифицируются по виду используемых радиоволн, их длине или частоте. Такая классификация приведена в ГОСТ 23375-80. В частности,

• Декаметровые (короткие) волны или высокие частоты (ВЧ) 3-30 МГц (100-10 м) – радиовещание;
• Метровые (ультракороткие УКВ) волны или очень высокие частоты (ОВЧ) 30-300 МГц (10-1 м) – радиовещание, телевидение;
• Дециметровые волны или ультравысокие частоты (УВЧ) 300 МГц –3 ГГц (100-10 см) – сотовая телефонная связь, телевидение, спутниковая связь,ЛВС;
• Сантиметровые волны или сверхвысокие частоты (СВЧ) 3-30 ГГц (10-1 см) – радиорелейные линии, спутниковая связь, ЛВС
• Миллиметровые волны или крайне высокие частоты (КВЧ) 30-300 ГГц (10-1 мм) – ЛВС

Чем выше рабочая частота, тем больше емкость (число каналов) системы связи, но тем меньше предельные расстояния, на которых возможна прямая передача между двумя пунктами без ретрансляторов. Первая из причин и порождает тенденцию к освоению новых более высокочастотных диапазонов. Линии радиосвязи могут состоять из нескольких или многих отрезков (интервалов), в пределах которых передача сигналов обеспечивается по схеме 1.3. Сигналы из одного пункта принимаются в другом, усиливаются и передаются далее и т.д. В зависимости от способов (путей) распространения радиоволн и типов используемых радиосредств радиолинии делят на:

• радиорелейные (прямой видимости) – 15-23 ГГц, расстояние между соседними станциями до 50 км;
• тропосферные (радиорелейные тропосферные) – 0,3-5 ГГц (тропосфера- нижняя часть атмосферы 10-12 км);
• ионосферные (ионосфера – ионизированная часть атмосферы 50-200 км);
• спутниковые (например, глобальная спутниковая телефонная сеть «Глобалстар» с низкоорбитальными спутниками, система спутниковой связи Runnet с геостационарными спутниками «Радуга»)

Рис. 1.3. Структурная схема радиолинии (Фидер – это специальная электрическая цепь от антенны к приемопередатчику). В локальных компьютерных беспроводных сетях используются в основном радиоволны частотой от одного до нескольких гигагерц (например, RadioЕthernet) или в условиях высоких уровней электромагнитных помех инфракрасное излучение.

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Источник

Типы линий связи

Линия связи (рисунок) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является термин канал связи(channel).

Рисунок  Состав линии связи

Физическая среда передачи данных (medium) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие:

• проводные (воздушные);
• кабельные (медные и волоконно-оптические);
• радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Кабельные линиипредставляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели. Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витая пара существует в экранированном варианте (Shielded Twistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (Unshielded Twistedpair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения  для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (optical fiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля — он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех. Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется. В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости, а также простотой монтажа. С помощью витой пары обычно подключают конечных абонентов сетей на расстояниях до 100 метров от концентратора. Спутниковые каналы и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя  например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети, таким как шофер грузовика, врач, совершающий обход, и т. п. Для подключения компьютера к сети может использоваться:

• сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер), подключающая его к спе­циальной кабельной линии для передачи сигналов в цифровом дво­ич­ном ко­де (каждая карта имеет уникальный 48-битовый адрес);
• модем (модулятор–демодулятор), подключающая его к телефонной ли­нии. Здесь цифровые данные компьютеры преобразуются в непрерывные элек­трические импульсы (модулируются), передаются по телефонным каналам, а после приема снова преобразуются в цифровой двоичный код (демодулируются).

Источник

1. Компьютерные сети. Виды сетей

Клиенты сети могут быть подключены различными способами. Способ подключения называется топологией сети.

На сегодняшний день выделяют такие типы: общая шина, кольцо и звезда. У каждой топологии есть свои «плюсы» и «минусы».

• Все компьютеры подключены к одному каналу связи;
• если есть разрыв, то не работает вся сеть, и найти его сложно;
• ограничения по длине шины

• Сеть работает даже в случае неисправности любой станции;
• высокий уровень безопасности;
• просто найти неисправность

• Расход кабеля большой;
• так как все станции подключены к коммутатору, то в случае его отказа сеть не работает;
• количество станций ограничено количеством портов коммутатора

Обмен данными идёт пакетами. Пакеты с разных станций передаются по одной линии связи. В ходе отправки пакеты могут перемешиваться с другими пакетами, но в точке получения они все собираются в один файл, отслеживание ведётся по контрольной сумме пакетом, поэтому в ходе передачи ничего не теряется и полученный файл не откроется, пока не «соберётся».

Источник