Проводные и беспроводные каналы связи компьютерных сетей

Конспект лекции по информатике на тему «Передача информации между компьютерами. Проводная и беспроводная связь»

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

• объединение двух рядом расположенных компьютеров посредством специального кабеля;
• передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных, беспроводных или спутниковых линий связи;
• объединение компьютеров в компьютерную сеть

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим — роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй —клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечиваетобслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) — любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Компьютерная сеть (англ. ComputerNetWork, от net — сеть, и work — работа) — это система обмена информацией между компьютерами.

Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

• оконечный узел — расположен в конце только одной ветви;
• промежуточный узел — расположен на концах более чем одной ветви;
• смежный узел — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

1. Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

2. Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

3. Древовидная сеть. Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

4. Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

5. Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

6. Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.

Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура.

В современном мире, переживающем информационный бум, всё большее значение приобретает проводная связь — телефония и интернет, которая позволяет людям не только общаться друг с другом на огромном расстоянии, но и пересылать за какие-то доли секунды огромные объёмы информации.

Существует несколько типов проводных линий связи:

1. медная витая пара проводов

3. волоконно-оптическая линия связи

Самой распространённой, дешёвой и простой в монтаже и последующем техническом обслуживании является витая пара. Волоконно-оптическая линия связи, напротив, является наиболее сложной и дорогостоящей.

Несмотря на бурное развитие в последние годы всевозможных средств беспроводной связи, таких, как мобильные или спутниковые телефоны, проводная связь, видимо, будет сохранять свои позиции ещё долгое время.

Основными преимуществами проводной связи перед беспроводной являются простота устройства линий связи и стабильность передаваемого сигнала (качество которого, например, практически не зависит от погодных условий).

Прокладка проводных (кабельных) линий связи для предоставления услуг телефонии и интернет, связана со значительными материальными затратами, а также представляет собой весьма трудоёмкий процесс. Однако, несмотря на подобные сложности, инфраструктура проводной связи постоянно обновляется и совершенствуется.

Беспроводные сетевые технологии группируются в три типа, различающиеся по масштабу действия их радиосистем, но все они с успехом применяются в бизнесе.
1. PAN (персональные сети) — короткодействующие, радиусом до 10 м сети, которые связывают ПК и другие устройства — КПК, мобильные телефоны, принтеры и т. п. С помощью таких сетей реализуется простая синхронизация данных, устраняются проблемы с обилием кабелей в офисах, реализуется простой обмен информацией в небольших рабочих группах. Наиболее перспективный стандарт для PAN — это Bluetooth.
2. WLAN (беспроводные локальные сети) — радиус действия до 100 м. С их помощью реализуется беспроводной доступ к групповым ресурсам в здании, университетском кампусе и т. п. Обычно такие сети используются для продолжения проводных корпоративных локальных сетей. В небольших компаниях WLAN могут полностью заменить проводные соединения. Основной стандарт для WLAN — 802.11.
3. WWAN (беспроводные сети широкого действия) — беспроводная связь, которая обеспечивает мобильным пользователям доступ к их корпоративным сетям и Интернету.

На современном этапе развития сетевых технологий, технология беспроводных сетей Wi-Fi является наиболее удобной в условиях требующих мобильность, простоту установки и использования. Wi-Fi (от англ. wirelessfidelity — беспроводная связь) — стандарт широкополосной беспроводной связи, разработанный в 1997г. Как правило, технология Wi-Fi используется для организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также создания так называемых горячих точек высокоскоростного доступа в Интернет.

Будущее развития телекоммуникационных услуг в немалой степени заключается в грамотном сочетании проводной и беспроводной связи, где каждый вид связи будет использоваться там, где это наиболее оптимально.

Источник

2 Проводные и беспроводные технологии компьютерных сетей

Беспроводные компьютерные сети — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей:

• Работа в замкнутом объеме (офис, выставочный зал и т. п.);
• Соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).

Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики со всенаправленными антеннами. Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети — Ad-hoc и клиент-сервер. Режим Ad-hoc (иначе называемый «точка-точка») — это простая сеть, в которой связь между станциями (клиентами) устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент-сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к файловым серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент-сервер.

Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» (режим Ad-hoc в IEEE 802.11) организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети.

Беспроводные технологии — подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

• По дальности действия:
  • Беспроводные персональные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.
  • Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.
  • Беспроводные сети масштаба города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.
  • Беспроводные глобальные сети (WWAN — Wireless Wide Area Network). Примеры технологий — CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.
  • По топологии:
    • «Точка-точка».
    • «Точка-многоточка».
    • По области применения:
      • Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.
      • Операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

      Источник

      3. Линии связи и физическая среда передачи данных.

      Каналы связи (communications channels) – это линии связи, по которым одно сетевое устройство передает данные другому. Канал связи может использовать различные виды среды передачи данных: витую пару, коаксиальный кабель, волоконную оптику, радио- и инфракрасные волны, спутниковые линии связи. Каждый из типов каналов связи имеет свои преимущества и недостатки. Обычно высокоскоростные каналы боле дороги, зато по ним можно быстро передавать большие объемы данных (что снижает значение показателя цена/бит).

      4. Проводные и беспроводные линии связи. Кабельные линии связи.

      Кабельные линии связи изначально использовались для организации компьютерных сетей. Исторически первыми были компьютерные сети на основе обычного кабеля – невитой пары. Затем стали использоваться витые пары, которые постепенно вытеснялись коаксиальными кабелями. Однако с улучшением характеристик витых пар начался обратный процесс – замена сетей на основе коаксиального кабеля сетями на основе витых пар. В последнее время все шире используются оптоволоконные кабели.

      Невитая пара

      Невитая пара – наиболее простая среда передачи данных. Представляет собой пару параллельных медных проводов, разделенных диэлектрической оболочкой (обычный старый телефонный провод)

      Витая пара

      Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвит вокруг другого. Вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния между соседними витыми парами. Кабель с витой парой бывает экранированный (shielded twisted pair, STP) и неэкранированный (unshielded twisted pair, UTP). Экранированный кабель, помимо проводников, включает дополнительные экраны для каждой пары проводников (медная оплетка или фольга), ослабляющие их взаимное влияние и влияние внешних электрических полей.

      Коаксиальный кабель

      Коаксиальный кабель широко использовался в первых стандартах ЛВС. Существует две его разновидности – толстый и тонкий. Центральный медный проводник коаксиального кабеля окружен изолирующим слоем, снаружи которого находится экран, представляющий собой стальную или медную оплетку. Весь кабель помещен во внешнюю оболочку из изоляционного материала.

      Оптоволоконный кабель

      Волоконно-оптические кабели предназначены для передачи больших объемов данных на высоких скоростях на большие расстояния. Данные передаются по кабелю с помощью лазерного или светодиодного передатчика, который посылает однонаправленные световые импульсы через центральное стеклянное волокно. Сигнал принимается на другом конце фотодиодным приемником, преобразующим световые импульсы в электрический сигнал.

      Каждый оптоволоконный проводник передает сигналы только в одном направлении. Поэтому в компьютерных сетях для организации обмена данными в обоих направлениях необходимо использовать два независимо подключенных оптоволоконных кабеля с отдельными коннекторами.

      Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, выполненного из прозрачного оптоволокна, который окружен отражающим стекловолокном. Стекловолокно с сердечником покрыто защитным пластиком. Кроме того, в центре кабеля размещен стальной трос, который используется при прокладке линий связи. Сердечник оптоволоконного одноканального кабеля имеет толщину от 8 до 10 мкм, а в многоканальном – около 50 мкм.

      Скорость передачи данных для оптоволоконного кабеля – от 100 Мбит/с до 2Гбит/с, а данные могут быть переданы без искажений на расстояние до двух километров. Оптоволоконный кабель обладает очень высокой помехозащищенностью. К тому же он невосприимчив к прослушиванию, что делает его особенно привлекательным для создания защищенных сетей. Недостатком является высокая стоимость, а также сложность в прокладке и установке. Он требует специальных соединителей и очень тщательного подключения к узлу сети.

      В настоящее время оптоволоконные кабели используются в основном для территориально-распределенных сетей.

      Источник