Основные характеристики каналов связи в компьютерных сетях это
Сегодня каждый день множество людей неожиданно открывает для себя существование глобальных компьютерных сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в едином информационном пространстве, имя которому — Интернет. Это система каналов передачи данных и средств коммутации (переключения), обеспечивающих соединение пользовательских коммуникационных систем и обмен данными между ними.
1. Скорость передачи данных (пропускная способность)- максимально возможный объем передаваемой информации за 1с. Единица измерения скорости передачи данных — бод (количество бит в секунду).
Неэкранированная витая пара
Экранированная витая пара
2. Надежность (способность передавать информацию без искажений и потерь).
3. Стоимость.
4. Резервы развития (расширяемость).
Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары — телефонный кабель.
Витые пары имеют различные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания. Дешевизна этого вида передающей среды делает её достаточно популярной для вычислительных сетей.
Основной недостаток витой пары — плохая помехозащищённость и низкая скорость передачи информации. Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащищённость (экранированная витая пара), но при этом возрастает стоимость этого типа передающей среды.
Для промышленного использования выпускается два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передаёт сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле.
Оптоволоконный кабель — идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения.
Сигнал в оптоволоконных каналах передается по стеклянной нити, диаметром 0.1-0.2 мм, состоящей из светонесущего сердечника, диаметром 2-30 микрометров и оболочки. Оболочка и сердечник имеют разные коэффициенты преломления, которые обеспечиваются добавкой в стекло окислов разных металлов (чаще всего — германия и кремния). С уменьшением диаметра сердечника возрастает полоса пропускания оптического волокна и качественные показатели системы связи. Однако, при этом возрастают технологические трудности, как при изготовлении волокна, так и при сращивании отдельных звеньев, что приводит к увеличению стоимости.
Преимущество волоконной оптики несомненно: реализуемые в оптических каналах скорости передачи информации пока недостижимы для медных кабелей.
Использование светового сигнала обеспечивает абсолютную независимость от электромагнитных помех природного происхождения и возникающих в результате функционирования самых разнообразных технических устройств на производствах, транспорте, в системах связи и в быту, а также отсутствие электромагнитного излучения от линии. Последнее гарантирует скрытность информации и принципиальную невозможность несанкционированного бесконтактного доступа. Это свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации.
Оптические кабели находят все более широкое применение — от магистральных линий и корпоративных систем передачи данных до локальных компьютерных сетей.
Потребность в передаче данных с высокой скоростью и без потери качества выходит на первый план. Решение этой проблемы требует, помимо закупки активного сетевого оборудования, организацию линий связи. Для этого обычно используется кабельная проводка на основе медного или оптоволоконного кабеля. Однако, хорошо отработанные решения для организации ближней связи с использованием медных или волоконно-оптических линий не всегда удобны.
Прокладка кабеля часто влечет за собой значительные затруднения:
— невозможность получить разрешение на прокладку кабеля, особенно в городских условиях;
— нет возможности получить в аренду телефонные линии от оператора, либо плохое качество связи по арендованным линиям;
— большие затраты средств и времени на прокладку новых коммуникаций, а также из-за высокой арендной платы за использование уже существующих коммуникаций;
— использование старых коммуникаций, которые из-за своей высокой загруженности уже не могут справиться с новым дополнительным трафиком.
Из всего вышесказанного следует, что в ряде случаев использование беспроводных соединений может быть экономически выгодным. Преимущества беспроводных сетей передачи данных:
— возможная альтернатива использования арендованных линий;
— экономичность. Например, для организации временных сетей при частых структурных перестройках в организации, связанных с изменением конфигурации кабельной сети;
— объединение в сеть компьютеров там, где прокладка кабеля часто невозможна технически.
Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео и др) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами. В последнее время все большую популярность приобретает идея построения городской опорной сети с беспроводным доступом. Обычно такая сеть состоит из нескольких сот, в центре каждой из которых устанавливается беспроводной маршрутизатор со всенаправленной антенной, обеспечивающий доступ абонентов к опорной сети.
У абонентов устанавливается беспроводной маршрутизатор, снабженный направленной антенной, которая нацелена на центральную точку соты. Каждая сота представляет собой, по существу, беспроводной сегмент сети Ethernet суммарной пропускной способностью 2 Мбит/с. В настоящее время операторы городских опорных сетей с беспроводным доступом действуют примерно в 20 городах России. В Москве развернуты две экспериментальные опорные сети с беспроводным доступом.
Первыми такими устройствами, работающими в топологии точка-точка были радиорелейные станции, использующие традиционную амплитудную или частотную модуляцию радиосигнала.
Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров.
До недавнего времени РРЛ использовали диапазоны частот от 2 до 8 ГГц и представляли собой монументальные дорогостоящие структуры. Применялись сложные и дорогие антенные опоры: мачты или башни. Громоздкая аппаратура располагалась на станциях в специальных зданиях с собственной электростанцией и жилыми помещениями для обслуживающего персонала.
Однако, в последние годы, новейшие технологии и освоение диапазонов частот выше 10 ГГц, коренным образом изменили структуры и оборудование радиорелейных линий связи. Габариты и вес оборудования уменьшились в десятки и сотни раз. В типовом исполнении современная радиорелейная аппаратура состоит из наружного и внутреннего модулей, соединенных кабелем. Наружный модуль выполняется в виде моноблока весом в несколько килограмм, состоящего из приемопередатчиков и антенны. Наружный блок устанавливается на простой антенной опоре или на здании, дымовой трубе и прочих возвышенных местах. Внутренний модуль располагается в помещении, удаленном от наружного модуля на расстояние до 300 — 400 м и представляет собой настольную или настенную компактную конструкцию.
По сравнению с традиционными наземными медными или оптоволоконными линиями они имеют следующие преимущества: сравнительная дешевизна высокоскоростного канала связи, отсутствие работ, связанных с прокладкой наземных линий связи, нечувствительность к сложным для прохождения участкам трассы (магистральные трассы, путипроводы, реки, болота, леса и т.п.), централизованное обслуживание и ремонтопригодность.
К недостаткам можно отнести: ограниченную дальность одного сегмента, не превышающую 100 км не только из-за энергетики, но и из-за влияния кривизны земли на обеспечение прямой видимости (исключение — ТРЛ), зависимость качества связи от времени года и времени суток
Радиорелейки в основном используются для организации телефонных каналов связи, по которым с помошью мультиплексоров также можно передавать и данные. С начала 1990-х годов стали активно применяться устройства с кодовой (цифровой) модуляцией радиосигнала. Кодовая модуляция радиосигнала приводит к расширению его спектра и снижению его амплитуды до уровня шумов. Поэтому такие устройства получили название широкополосных шумоподобных систем (ШПС). Технология широкополосной беспроводной связи гарантирует высокое качество и надежность коммуникаций, устойчивость к индустриальным помехам и погодным условиям. Высокая эффективность применения таких систем привела к революционным изменениям в радиосвязи и возможности построения эффективных и надежных беспроводных сетей самого различного назначения.
Несмотря на понятный скепсис сетевых администраторов по поводу приписываемых беспроводным локальным сетям преимуществ, в многочисленных отчетах аналитиков утверждается, что беспроводные технологии в конце концов получили признание индустрии. Тому есть несколько причин, каждая из которых заставляет семь раз отмерить, прежде чем отказаться от беспроводной передачи данных.
Первая и наиболее очевидная причина — весьма существенное увеличение скорости передачи данных. Конечно, эта скорость все же меньше, чем при передаче по проводным соединениям в локальных сетях. Другая, не менее важная, причина состоит в том, что установка беспроводных систем, их сворачивание и обновление выполняются быстро, без утомительной возни с кабелями, распределительными панелями и концентраторами. Такие сети довольно легко модифицировать.
Тем не менее, индустрии беспроводного доступа предстоит решить еще немало проблем, и одна из важнейших относится к области стандартизации. Дело в том, что за общий частотный диапазон сегодня конкурирует несколько беспроводных технологий. Идея использования беспроводных каналов передачи данных в качестве альтернативы кабельным сетям приобретает все большую популярность. Наверное, когда в России будет создана широкая инфраструктура высокоскоростного абонентского доступа, необходимость в беспроводных каналах заметно снизится. Однако насколько быстро это произойдет — неизвестно, а пока беспроводные технологии могут принести очень большую пользу.
Спутниковый доступ в Интернет
Переход от аналогового телевещания к цифровому практически предопределил появление технологии спутникового доступа в Интернет.
Спутниковые линии связи работают в 9 — 11 диапазонах частот и, в перспективе, в оптических диапазонах. В этих системах сигнал с земной станции посылается на спутник, содержащий приемопередающую аппаратуру, там усиливается, обрабатывается и посылается обратно на Землю, обеспечивая связь на большие расстояния и перекрывая большие площади.
Существует множество разнообразных спутниковых систем, как коммерческого, так и специального назначения. Скорость передачи в спутниковом канале — до 45 Мбит/c.
Существует две основные схемы работы через спутник — симметричная и асимметричная. В первом случае клиент осуществляет и передачу запроса на спутник, и приём данных со спутника. Такое решение является чрезвычайно дорогим, как по части клиентского оборудования, так и по стоимости обслуживания, и применяется в основном в тех случаях, когда его использование является либо единственно возможным, либо более дешёвым, чем использование проводных или радиоканалов (например, в труднодоступных или удалённых районах с неразвитой инфраструктурой связи).
Прежде чем стать действительно массовым продуктом, спутниковый Интернет был успешно опробован в системах широковещания и мультивещания, на таких бизнес-приложениях, как системы дистанционного образования, информационные системы реального времени, новостные каналы, а также адресная рассылка данных из Интернета (push-технологии).
Реализация перечисленных решений через спутник позволяет обеспечить услуги на больших географически распределенных территориях при относительно низкой цене. Традиционные системы спутниковой связи постоянно развиваются, и главная тенденция их развития — удешевление. Но основное препятствие к использованию широкополосного спутникового доступа для Интернета — это стоимость выделенных широкополосных каналов связи: обычно более эффективно использовать каналы связи с низкой полосой пропускания.