A mesterséges adatátviteli közeg tipikus és leggyakoribb képviselői a kábelek. Adatátviteli hálózat létrehozásakor a következő főbb kábeltípusok közül kell választani: optikai (szálas), koaxiális (koaxiális) és csavart érpárú (csavart érpár). Ebben az esetben mind a koaxiális (koaxiális kábel), mind a csavart érpárnál fémvezetőt használnak a jelek továbbítására, az optikai kábeleknél pedig üvegből vagy műanyagból készült fényvezetőt.

A több interfész által megosztott fizikai csatornát megosztott csatornának nevezzük. Gyakran használják a megosztott média kifejezést.

22. kérdés.

Megosztott adatátviteli közeghez való hozzáférési módok osztályozása.

1. Véletlen hozzáférési módszerek (Ethernet)

2. Determinisztikus (Token busz, Token ring)

Véletlenszerű: a médiához való hozzáférés bármikor megtörténik, a többi hálózati előfizetőtől függetlenül.

Határozza meg: A környezethez való hozzáférés szigorúan meghatározott ideig és engedéllyel korlátozott.

A véletlen hozzáférésű módszerek fő hátránya az ütközések jelenléte.

A determinisztikus módszer fő előnye, hogy az átviteli idő független a terheléstől.

23. kérdés.

Véletlenszerű CSMA/CD hozzáférési módszer. Munka algoritmusa Hatékonyság.

Az Ethernet hálózatok az ütközésérzékeléssel (CSMA/CD) nevezett hordozó-érzékelés-többszörös hozzáférési módszert használják.

Ezt a módszert kizárólag logikai közös busszal rendelkező hálózatokban alkalmazzák (amely magában foglalja azokat a rádióhálózatokat, amelyek ezt a módszert eredményezték). Az ilyen hálózaton lévő összes számítógép közvetlen hozzáféréssel rendelkezik egy közös buszhoz, így bármely két hálózati csomópont közötti adatátvitelre használható. Ugyanakkor a hálózaton lévő összes számítógépnek lehetősége van azonnal (figyelembe véve a jel fizikai közegen keresztüli terjedésének késését) azokat az adatokat, amelyeket bármelyik számítógép elkezdett továbbítani a közös buszra (3.3. ábra). A csatlakozási séma egyszerűsége az egyik olyan tényező, amely meghatározta az Ethernet szabvány sikerét. Azt mondják, hogy a kábel, amelyhez az összes állomás csatlakozik, többszörös hozzáférés (MA) módban működik.

Rizs. 3.3. Véletlen hozzáférésű módszer CSMA/CD

A környezethez való hozzáférés szakaszai

A hálózaton keresztül továbbított összes adat meghatározott szerkezetű keretekbe kerül, és a célállomás egyedi címével látják el.

A keret átviteléhez az állomásnak gondoskodnia kell arról, hogy a megosztott adathordozó tiszta legyen. Ezt a jel alapharmonikusának meghallgatásával érik el, amelyet vivőérzéknek (CS) is neveznek. A foglalatlan közeg jele, hogy nincs rajta vivőfrekvencia, ami a Manchester kódolási módszerrel 5-10 MHz, az egyesek és nullák pillanatnyi átviteli sorrendjétől függően.

Ha az adathordozó szabad, akkor a csomópontnak joga van elkezdeni a keret továbbítását. Ez a keret az ábrán látható. 3.3 először. Csomó 1 megállapította, hogy a médium tiszta, és elkezdte továbbítani a keretét. A klasszikus Ethernet hálózatban koaxiális kábelen a csomóponti adó jelet ad 1 mindkét irányban el vannak osztva, így minden hálózati csomópont megkapja azokat. Az adatkeret mindig kíséri preambulum, amely 7 bájtból áll, amelyek 10101010 értékekből állnak, a 8. bájt pedig 10101011. A preambulum szükséges ahhoz, hogy a vevő bitenkénti szinkronba lépjen az adóval.

A kábelre csatlakoztatott összes állomás képes felismerni, hogy egy keretet továbbítottak, és az állomás, amely felismeri a keretfejlécekben a saját címét, beírja annak tartalmát a belső pufferébe, feldolgozza a kapott adatokat, továbbítja a verembe, majd elküldi a keret a kábel mentén -válasz. A forrásállomás címét az eredeti keret tartalmazza, így a célállomás tudja, hogy kinek küldje el a választ.

Csomó 2 a csomópont általi keretátvitel során 1 a keretét is megpróbálta elküldeni, de megállapította, hogy a médium foglalt - vivőfrekvencia volt rajta -, így a csomópont 2 kénytelen várni a csomópontig 1 nem hagyja abba a keret továbbítását.

A keretátvitel befejezése után minden hálózati csomópontnak ki kell bírnia egy 9,6 μs technológiai szünetet (Inter Packet Gap). Erre a szünetre, amelyet keretközi intervallumnak is neveznek, azért van szükség, hogy a hálózati adaptereket eredeti állapotukba állítsuk, valamint megakadályozzuk, hogy egy állomás kizárólagosan átvegye a környezetet. A technológiai szünet lejárta után a csomópontoknak joguk van elkezdeni a keretük továbbítását, mivel a médium szabad. A jel kábelen történő terjedésének késése miatt nem minden csomópont rögzíti szigorúan egyidejűleg azt a tényt, hogy a csomópont befejezte a keret átvitelét. 1.

A megadott példában a csomópont 2 megvárta a keret átvitelének végét a csomópont által 1, 9,6 μs-nál szünetelt, és elkezdte továbbítani a keretét.

Ütközés bekövetkezése

A leírt megközelítéssel lehetséges, hogy két állomás egyidejűleg egy adatkeretet próbál meg egy közös közegen keresztül továbbítani. A közeghallgatási mechanizmus és a képkockák közötti szünet nem garantálja azt a helyzetet, amikor két vagy több állomás egyidejűleg úgy dönt, hogy a médium tiszta, és megkezdi a kereteik továbbítását. Azt mondják, mi történik ütközés, Mivel a két képkocka tartalma közös kábelen ütközik és az információ torzul, az Ethernetben alkalmazott kódolási módszerek nem teszik lehetővé az egyes állomások jeleinek elválasztását a közös jeltől.

JEGYZET Vegye figyelembe, hogy ezt a tényt tükrözi a „Base(band)” komponens, amely az Ethernet technológia összes fizikai protokolljának nevében található (például 10Base-2,10Base-T stb.). Az alapsávi hálózat olyan alapsávi hálózatot jelent, amelyben az üzenetek digitálisan, egyetlen csatornán, frekvenciaosztás nélkül kerülnek elküldésre.

Az ütközés normális helyzet az Ethernet hálózatokban. ábrán látható példában. 3.4, az ütközést a 3. és az U csomópontok egyidejű adatátvitele okozta. Az ütközéshez nem szükséges, hogy több állomás abszolút egyidejűleg kezdje meg az adást. Sokkal valószínűbb, hogy az ütközés abból fakad, hogy az egyik csomópont korábban kezdi el az adást, mint a másik, de az első jeleinek egyszerűen nincs ideje elérni a második csomópontot, mire a második csomópont úgy dönt, hogy elkezdi adását. keret. Vagyis az ütközések a hálózat elosztott természetének következményei.

Az ütközés helyes kezelése érdekében az összes állomás egyidejűleg figyeli a kábelen megjelenő jeleket. Ha a továbbított és megfigyelt jelek különböznek, akkor a ütközésérzékelés (CD). Annak érdekében, hogy a hálózat összes állomása korán észlelje az ütközést, az ütközést észlelő állomás megszakítja keretének átvitelét (tetszőleges helyen, esetleg nem bájthatáron), és küldéssel erősíti az ütközési helyzetet. egy speciális, 32 bites sorozat a hálózathoz, az ún lekvár sorrend.

Rizs. 3.4. Az ütközés előfordulásának és terjedésének diagramja

Ezt követően az ütközést észlelő adóállomásnak le kell állítania az adást, és rövid, véletlenszerű időre szünetet kell tartania. Ezután ismét megpróbálhatja rögzíteni a médiát, és továbbítani a keretet. A véletlenszerű szünet kiválasztása a következő algoritmussal történik:

Szünet = L *(késleltetési intervallum),

ahol a késleltetési intervallum 512 bites intervallumnak felel meg (az Ethernet technológiában az összes intervallumot bitintervallumban szokás mérni; a bitintervallumot bt-vel jelöljük, és a két egymást követő adatbit kábelen való megjelenése közötti időnek felel meg; 10 Mbit/s sebesség esetén a bitintervallum 0,1 μs vagy 100 ns);

L egy egész szám, amelyet egyenlő valószínűséggel választunk ki a tartományból, ahol N ennek a keretnek az újraküldésének száma: 1,2,..., 10.

A 10. kísérlet után nem növekszik az az intervallum, amelyből a szünetet kiválasztja. Így egy véletlenszerű szünet 0 és 52,4 ms közötti értéket vehet fel.

Ha egy keret 16 egymást követő átviteli kísérlete ütközést okoz, akkor az adónak abba kell hagynia a próbálkozást, és el kell dobnia a keretet.

A hozzáférési mód leírásából jól látható, hogy valószínűségi jellegű, és annak valószínűsége, hogy egy közös médiumot sikeresen meg lehet szerezni, a hálózat terhelésétől, vagyis az állomások keretátviteli igényének intenzitásától függ. Amikor ezt a módszert a 70-es évek végén kifejlesztették, azt feltételezték, hogy a 10 Mbit/s-os adatátviteli sebesség nagyon magas a számítógépek kölcsönös adatcserére vonatkozó igényeihez képest, így a hálózat terhelése mindig csekély lesz. Ez a feltételezés időnként a mai napig igaz, de már léteznek valós idejű multimédiás alkalmazások, amelyek nagy terhelést jelentenek az Ethernet szegmensekre. Ebben az esetben sokkal gyakrabban fordulnak elő ütközések. Ha az ütközések intenzitása jelentős, az Ethernet hálózat hasznos áteresztőképessége meredeken csökken, mivel a hálózat szinte állandóan elfoglalt a keretek ismételt átviteli kísérleteivel. Az ütközések intenzitásának csökkentése érdekében vagy csökkentenie kell a forgalmat, például csökkentenie kell a csomópontok számát egy szegmensben vagy le kell cserélnie az alkalmazásokat, vagy növelnie kell a protokoll sebességét, például Fast Ethernet-re kell váltania.

Meg kell jegyezni, hogy a CSMA/CD hozzáférési módszer egyáltalán nem garantálja, hogy egy állomás valaha is hozzáférhet a közeghez. Természetesen csekély hálózati terhelés esetén kicsi a valószínűsége egy ilyen eseménynek, de amikor a hálózat kihasználtsági tényezője megközelíti az 1-et, egy ilyen esemény nagyon valószínűvé válik. A véletlen hozzáférésű módszer hátránya, hogy rendkívüli egyszerűségéért fizetni kell, ami az Ethernetet a legolcsóbb technológiává tette. Más hozzáférési módszerek - Token Ring és FDDI hálózatok token hozzáférése, 100VG-AnyLAN hálózatok Demand Priority módszere - mentesek ettől a hátránytól.

Az adatátviteli közeg fogalma

Az adatátviteli közeget használó berendezések halmazaként kell érteni

A kereten belül melyik interakció valósul meg a kapcsolat résztvevői között

Kommunikációs munkamenet.

A legegyszerűbb esetben az átviteli közeg kábel formájában is megvalósítható

(egyedül vagy egy csoport részeként) és/vagy használja a típusok bármelyikét

Vezeték nélküli technológiák.

A kábel számítógépes hálózatban történő használatához a következőket kell egyértelműen leírni:

A kábelrendszer típusa és fizikai jellemzői;

Az információs jel formái és szintjei;

Az átviteli közeg elágazásának és az ahhoz való csatlakozásának módszerei;

A hálózati berendezésekre vonatkozó követelmények.

A vezeték nélküli technológiák használatakor még több korlátozás és követelmény van,

Mivel ezeknek a környezeteknek mindegyike sajátos kódolási, dekódolási és

A jel alkalmazásai a környezetben.

Az átviteli közeg általában a következő módok egyikében működik:

Szimplex átvitel. Egyirányú csatorna, a jelek mindig átmennek rajta

Csak egy irányba.

Félduplex átvitel. A jelek mindkét irányban továbbíthatók ezen keresztül

Egyetlen kommunikációs csatorna, de adott időpontban csak jeleket továbbítanak

Egyféleképpen.

Duplex átvitel. Ez a módszer teljes kétirányú kommunikációt valósít meg ezen keresztül

Az egyetlen kommunikációs csatorna.

Az átviteli közeg tulajdonságai határozzák meg a továbbított jelek védelmi szintjét

Interferencia. A következő típusú interferencia létezik:

Az elektromágneses interferencia külső személy behatolását jelenti

Elektromágneses jel, amely megzavarja a hasznos jel alakját. Amikor hasznos

A jelet külső interferencia adja, a fogadó számítógép nem tud megfelelően működni

Értelmezze a jelet.

A rádiófrekvenciás interferencia rádióadók és egyéb jelekből áll

Olyan eszközök, amelyek rádiófrekvenciás jeleket generálnak. Ezek közé tartozik még

Számítógépes processzorok és kijelzők. A rádiófrekvenciát elektromágnesesnek tekintik

Sugárzás 10 KHz és 100 GHz közötti frekvencián. Kibocsátás 2 és 10 GHz közötti frekvencián

Mikrohullámúnak is nevezik.

A rádiófrekvenciás interferencia hatását zajszűrőkkel küszöböljük ki,

ben használt különféle típusok hálózatok.

Áthallás. Ez a fajta interferencia magában foglalja a vezetékes jeleket,

Több milliméter távolságra helyezkednek el egymástól. átfolyik

A vezetékben lévő elektromos áram elektromágneses mezőt hoz létre, amely generál

Jelek a közelben található másik vezetékben. Elég gyakran, amikor beszélünk

Telefonon hallhatja mások fojtott beszélgetéseit. Ennek oka

Áthallás van.

Az áthallás jelentősen csökkenthető, ha két vezetéket így összecsavar

Csavart érpárban készült. Minél több fordulat van egységnyi hosszon, annál kevesebb

Az interferencia hatása.

Jelcsillapítás. Áthaladó kábel, elektromos és optikai jelek

Egyre gyengébbek. Minél nagyobb a távolság a forrástól, annál gyengébb a jel.

A jelnek ezt a távolsággal való gyengülését jelcsillapításnak nevezzük. Csillapítás

Ez az oka annak, hogy a különféle hálózati architektúrák specifikációi

Meghatározza a kábelhossz határát. Ha ez a korlátozás teljesül, akkor

A fading hatás nem befolyásolja a kommunikációs csatorna normál működését.

A különböző kábelrendszerek eltérő frekvenciatartomány-tűréssel rendelkeznek

És a jelcsillapítás mértéke (1. ábra).

A frekvencia növekedésével a csillapítás növekszik, mert minél magasabb a frekvencia

jel, annál intenzívebb az elektromágneses energia disszipációja a környezetbe

Tér. A frekvencia növekedésével a vezeték maga válik jelhordozóvá

Egy antennába, amely az energiáját az űrbe oszlatja.

Az adatátviteli közeggel kapcsolatos összes szabvány leírása a fizikai oldalon található

OSI modell szinten.

A fizikai környezet az alapja, amelyre a fizikai kapcsolat épül. A fizikai médiumon keresztüli kapcsolat fizikai eszközeivel való interfészt a Fizikai réteg biztosítja. Az étert, a fémeket, az optikai üveget és a kvarcot széles körben használják fizikai közegként. Fizikai szinten van egy közeg, amelyen keresztül az adatok továbbításra kerülnek. Az adatátviteli közeg kábeles és vezeték nélküli technológiákat egyaránt tartalmazhat. Bár a fizikai kábelek a hálózati kommunikáció legelterjedtebb médiája, a vezeték nélküli technológiákat egyre gyakrabban alkalmazzák, mivel képesek nagy kiterjedésű hálózatokat összekapcsolni.

A fizikai rétegen az átviteli közeg mechanikai és elektromos (optikai) tulajdonságait határozzák meg a fizikai kábeleknél, amelyek magukban foglalják:

Kábelek és csatlakozók típusa;

Az érintkezők elrendezése a csatlakozókban;

Jelkódolási séma 0 és 1 értékekhez.

Az adatkapcsolati réteg meghatározza a média hozzáférést és az átvitel vezérlését a csatornán keresztüli adatátviteli eljáráson keresztül. IN helyi hálózatok A kapcsolati réteg protokollokat számítógépek, hidak, kapcsolók és útválasztók használják. A számítógépekben a kapcsolati réteg funkciókat a hálózati adapterek és illesztőprogramjaik közös erőfeszítésével valósítják meg.

Kommunikációs kábelek, kommunikációs vonalak, kommunikációs csatornák

A hálózatokban történő kommunikáció megszervezéséhez a következő fogalmakat használjuk:

Kommunikációs kábelek;

Kommunikációs vonalak;

Kommunikációs csatornák.

A kommunikációs vezetékek kommunikációs kábelekből és egyéb elemekből (szerelés, rögzítők, burkolatok, stb.) épülnek. Az épületen belüli vonalvezetés meglehetősen komoly feladat. A kommunikációs vonalak hossza több tíz métertől több tízezer kilométerig terjed. A kábeleken kívül minden többé-kevésbé komoly kommunikációs vonal magában foglalja a következőket: árkok, kutak, csatlakozók, folyók, tengerek és óceánok kereszteződései, valamint a vezetékek villámvédelme (valamint más típusú védelem). A kommunikációs vonalak biztonsága, üzemeltetése és javítása nagyon összetett; kommunikációs kábelek karbantartása túlnyomás alatt, megelőzés (hóban, esőben, szélben, árokban és kútban, folyóban és a tenger fenekén). A kommunikációs vezetékek lefektetésének koordinálásával kapcsolatos jogi kérdések, különösen a városban, nagy kihívást jelentenek. Így különbözik a (kommunikációs) vonal a kábeltől.

A kommunikációs csatornák már kiépített vonalak mentén szerveződnek. Ezenkívül, ha a vonalat általában egyszerre építik és helyezik üzembe, akkor a kommunikációs csatornákat fokozatosan vezetik be. Már a vonal mentén lehetséges a kommunikáció, de a rendkívül költséges szerkezetek ilyen alkalmazása nagyon hatástalan. Ezért csatornázó berendezést használnak (vagy ahogy szokták mondani, vonaltömörítést). Minden két vezetékből álló elektromos áramkör nem egy pár előfizető (vagy számítógép), hanem több száz vagy több ezer előfizető számára biztosít kommunikációt: egy hosszú távú kábel egy koaxiális párja akár 10 800 hangfrekvenciás csatornát (0,3–3,4 kHz) is kialakíthat. ) vagy majdnem ugyanannyi digitális, 64 Kbps sávszélességgel.

Ha vannak kommunikációs kábelek, akkor kommunikációs vonalak jönnek létre, és kommunikációs csatornák jönnek létre a kommunikációs vonalak mentén. A kommunikációs vonalak és kommunikációs csatornák kommunikációs csomópontokhoz csatlakoznak. A vonalak, csatornák és csomópontok alkotják az elsődleges kommunikációs hálózatokat.

Kábeltípusok és strukturált kábelezési rendszerek

Adatátviteli közegként különféle típusú kábeleket használnak: koaxiális kábelt, árnyékolt és árnyékolatlan csavart érpárt, valamint optikai kábelt. A legnépszerűbb adatátviteli közeg rövid távolságokon (100 m-ig) az árnyékolatlan csavart érpár, amely a helyi hálózatok szinte minden modern szabványában és technológiájában szerepel, és akár 100 Mb/s átviteli sebességet biztosít (kategóriában 5 kábel). Az optikai kábelt széles körben használják mind a helyi kapcsolatok kiépítésére, mind a globális hálózatok gerincének kialakítására. Az optikai kábel nagyon nagy csatornakapacitást (akár több Gb/s-ig) és jelentős távolságokon (akár több tíz kilométeres távolságig) képes átvitelt biztosítani, közbenső jelerősítés nélkül.

Különféle elektromágneses hullámokat is használnak adatátviteli közegként a számítógépes hálózatokban. A helyi hálózatokban azonban eddig csak olyan esetekben használták a rádiókommunikációt, amikor a kábelek lefektetése lehetetlen, például épületekben. Ez az elektromágneses sugárzás felhasználásán alapuló hálózati technológiák elégtelen megbízhatóságával magyarázható. A globális csatornák kiépítéséhez ezt a típusú adatátviteli közeget szélesebb körben használják - műholdas csatornák kommunikációs és földi rádióközvetítő csatornák, amelyek a mikrohullámú tartomány látótávolságában működnek.

Nagyon fontos a hálózat alapja - a kábelrendszer - helyes felépítése. Az utóbbi időben a strukturált kábelezést egyre gyakrabban használják ilyen megbízható alapként.

Strukturált kábelezési rendszer Az SCS (Structured Cabling System) kapcsolóelemek (kábelek, csatlakozók, csatlakozók, keresztkapcsoló panelek és szekrények), valamint ezek együttes felhasználásának technikája, amely lehetővé teszi szabályos, könnyen bővíthető kapcsolat kialakítását. struktúrák számítógépes hálózatokban.

A strukturált kábelezési rendszer előnyei.

Sokoldalúság. A strukturált kábelezési rendszer átgondolt felépítéssel a számítógépes adatok helyi hálózaton történő továbbításának egyetlen médiumává válhat.

Megnövelt élettartam. Egy jól felépített kábelezési rendszer öregedési ideje 8-10 év is lehet.

Csökkentse az új felhasználók hozzáadásának és az elhelyezéseik módosításának költségeit. A kábelrendszer költségét elsősorban nem a kábel, hanem a lefektetés költsége határozza meg.

Egyszerű hálózatbővítési lehetőség. A strukturált kábelezési rendszer moduláris, ezért könnyen bővíthető, lehetővé téve, hogy egyszerűen és költséghatékonyan frissítsen fejlettebb berendezésekre, hogy megfeleljen a növekvő kommunikációs követelményeknek.

Hatékonyabb szolgáltatás nyújtása. A strukturált kábelezési rendszer megkönnyíti a karbantartást és a hibaelhárítást.

Megbízhatóság. A strukturált kábelezési rendszer megnövelte a megbízhatóságot, mivel általában minden alkatrészének gyártását és műszaki támogatását egy gyártó végzi.

A modern hálózatokban többféle kábelt használnak. Az alábbiakban felsoroljuk a leggyakrabban használt kábeltípusokat. A rézkábelek számos fajtája alkotja az elektromos kábelek egy osztályát, amelyeket telefonhálózatok fektetésére és LAN-ok telepítésére egyaránt használnak. Belső felépítésük alapján megkülönböztetünk sodrott érpárú kábeleket és koaxiális kábeleket.

Sodrott érpárú kábel (sodrottpár)

A csavart érpár olyan kábel, amelyben egy szigetelt vezetőpárt egységnyi hosszonként kis menetszámmal csavarnak. A vezetékek elcsavarása csökkenti a kívülről érkező elektromos interferenciát, amikor a jelek a kábelen terjednek, az árnyékolt csavart érpárok pedig tovább növelik a jel zajtűrésének mértékét.

A sodrott érpárú kábelt számos hálózati technológia használja, beleértve az Ethernetet, az ARCNetet és az IBM Token Ringet.

A sodrott érpárú kábelek a következőkre oszthatók: árnyékolatlan UTP (Unshielded Twisted Pair) és árnyékolt rézkábelek. Ez utóbbiak két típusra oszlanak: mindegyik pár árnyékolásával és egy közös STP-pajzssal (Shielded Twisted Pair), valamint csak egy közös FTP-pajzssal (Foiled Twisted Pair). Az árnyékolás megléte vagy hiánya a kábelen egyáltalán nem jelenti a továbbított adatok védelmének meglétét vagy hiányát, hanem csak az interferencia elnyomásának különböző megközelítéseiről beszél. Az árnyékolás hiánya rugalmasabbá teszi az árnyékolatlan kábeleket, és ellenállóbbá teszi a törésekkel szemben. Ezenkívül a normál működéshez nincs szükség drága földhurokra, mint az árnyékoltoknál. Az árnyékolatlan kábelek ideálisak beltéri irodai fektetéshez, míg az árnyékolt kábelek a legjobban használhatók speciális üzemi feltételekkel rendelkező helyeken történő telepítéshez, például nagyon erős források közelében. elektromágneses sugárzás, amelyek általában nem találhatók meg az irodákban.

	Átvitt jel frekvencia, (MHz)

Koaxiális kábelek

A koaxiális kábeleket rádió- és televízióberendezésekben használják. A koaxiális kábelek 10 Mbps-os adatátvitelre képesek 185 és 500 méter közötti maximális távolságban. A vastagságtól függően vastagra és vékonyra osztják őket. A koaxiális kábelek típusait a táblázat tartalmazza. 4.2.

Az RG-58 kábelként ismert Thinnet kábel a legszélesebb körben használt fizikai adathordozó. A hálózatok nem igényelnek további felszerelést, egyszerűek és olcsók. Bár a vékony koaxiális kábel (Thin Ethernet) rövidebb távolságra is lehetővé teszi az átvitelt, mint a vastag, a szabványos CP-50 típusú BNC csatlakozókat vékony kábellel történő csatlakozásokhoz használják, és alacsony költsége miatt ez lesz a de facto szabvány. irodai LAN-ok. 10Base2 Ethernet technológiában használják.

4.2. táblázat. A koaxiális kábelek típusai

	Név, ellenállásérték
	Vastagság, 50 Ohm
	Vékony, 50 Ohm, tömör középső vezető
	Vékony, 50 Ohm, középen sodrott vezető
	Szélessávú/kábeltelevízió kábeltelevízió), 75 Ohm
	Szélessávú/kábeltelevízió (műsorszórás és kábeltelevízió), 50 Ohm
	ARCNet, 93 Ohm

A vastag koaxiális kábel (Thick Ethernet) nagyobb zajtűréssel és nagyobb mechanikai szilárdsággal rendelkezik, de speciális eszköz szükséges a kábel átszúrásához, hogy ágakat hozzon létre a LAN-hoz való csatlakozáshoz. Drágább és kevésbé rugalmas, mint a vékony. Az alábbiakban ismertetett 10Base5 Ethernet technológiában használatos. A tokenküldő ARCNet hálózatok általában RG-62 A/U kábelt használnak.

Száloptikai kábel

Az optikai rendszerek megkülönböztető jellemzője mind magának a kábelnek (a rézhez képest), mind a speciális beépítési elemeknek (aljzatok, csatlakozók, csatlakozók stb.) magas költsége. Igaz, a hálózat költségeihez a fő hozzájárulást az optikai hálózatok aktív hálózati berendezéseinek ára adja.

A száloptikai hálózatokat vízszintes nagy sebességű csatornákhoz használják, és egyre gyakrabban használják függőleges kommunikációs csatornákhoz is (szintek közötti kapcsolatok).

A száloptikai kábel nagy sebességű adatátvitelt biztosít nagy távolságokon. Ők is immunisak a beavatkozásra és a lehallgatásra. Az optikai kábel fényt használ a jelek továbbítására. A fényvezetőként használt szál lehetővé teszi a jelek nagy távolságokra történő, óriási sebességű továbbítását, de drága és nehéz vele dolgozni.

A csatlakozók telepítéséhez, elágazások létrehozásához és az optikai kábelek hibaelhárításához speciális szerszámokra és magas képzettségre van szükség. Az optikai kábel egy több mikron vastagságú központi üvegszálból áll, amelyet folyamatos üveghüvellyel borítanak. Mindez pedig egy külső védőburokban van elrejtve.

Az optikai vezetékek nagyon érzékenyek a csatlakozók rossz csatlakozásaira. Az ilyen kábelekben fényforrásként LED-eket használnak, és az információkat a fényintenzitás változtatásával kódolják. A kábel vevő végén egy detektor a fényimpulzusokat elektromos jelekké alakítja.

Kétféle optikai kábel létezik: egymódusú és többmódusú. Az egymódusú kábelek kisebb átmérőjűek, drágábbak és lehetővé teszik az információk nagy távolságra történő továbbítását. Mivel a fényimpulzusok egy irányba terjedhetnek, az optikai rendszereknek minden szegmenshez rendelkezniük kell egy bejövő és egy kimenő kábellel. Az optikai kábel speciális csatlakozókat és magasan képzett telepítést igényel.

Az adatátviteli közeg kiválasztása és indoklása

1. Az adatátviteli közeg általános jellemzői

Az adatátviteli eszközöket két kategóriába sorolják. Kábelátviteli közeg (médium) - műanyag burkolatba zárt központi vezetővel.

A kábeleket széles körben használják kis helyi hálózatokban. A kábel jellemzően az elektromágneses spektrum alsó végén továbbítja a jeleket, ami normál elektromos áram és néha rádióhullámok.

A vezeték nélküli adatátviteli közegek az elektromágneses spektrum magasabb frekvenciájának használatát jelentik.

Ezek rádióhullámok, mikrohullámok és infravörös sugarak. Egy ilyen környezet szükséges mobil számítógépek vagy olyan hálózatok, amelyek nagy távolságra továbbítják az adatokat. Általában vállalati hálózatokban és nagy kiterjedésű hálózatokban (in mobiltelefon Mikrohullámú jelet használnak a jel továbbítására).

A több földrajzi helyen átívelő hálózatok gyakran használnak kábeles és vezeték nélküli adatátviteli médiát.

Az optimális adathordozó típus kiválasztásakor ismernie kell az adatátviteli közeg alábbi jellemzőit:

Ár;

A telepítés nehézségei;

Sávszélesség;

jel csillapítása;

Elektromágneses interferenciára való érzékenység (EMI, elektromágneses interferencia);

Az illetéktelen lehallgatás lehetősége.

Ár. Az egyes adatátviteli médiumok költségét össze kell vetni a teljesítményükkel és a rendelkezésre álló erőforrásokkal.

Nehéz telepíteni. A telepítés bonyolultsága az adott helyzettől függ, de elvégezhető az átviteli közegek általános összehasonlítása. Egyes médiatípusok egyszerű eszközökkel telepíthetők, és nem igényelnek sok képzést, míg mások alapos képzést igényelnek, és a telepítést a legjobb szakemberekre bízni.

Sávszélesség. Az adatátviteli közeg képességeit általában a sávszélességben mérik. A kommunikációban a "sávszélesség" fogalma az adatátviteli közeg által továbbított frekvenciatartományra vonatkozik. A hálózatokban a bitek száma alapján becsülik meg, amely másodpercenként egy adott médián keresztül továbbítható. A kábel sávszélességét a jelátviteli módszerek is befolyásolják.

Csomópontok száma. A hálózat fontos jellemzője a hálózati kábelekre könnyen csatlakoztatható számítógépek száma. Minden hálózati kábelrendszer természetes számú csomóponttal rendelkezik, amelyek túllépése speciális eszközöket igényel: hidak, útválasztók, átjátszók és hubok a hálózat bővítéséhez.

Jelcsillapítás. Az elektromágneses jelek gyengülnek az átvitel során. Ezt a jelenséget csillapításnak nevezik.

Elektromágneses interferencia. Az elektromágneses interferencia (EMI) befolyásolja a továbbított jelet. Ezeket külső elektromágneses hullámok okozzák, amelyek torzítják a kívánt jelet, megnehezítve a fogadó számítógép dekódolását. Egyes kommunikációs eszközök érzékenyebbek az elektromágneses interferenciára, mint mások. Az interferenciát zajnak is nevezik.

Az elektronikus kommunikációban adatátviteli közegként használhatók:

· koaxiális kábel;

· csavart érpár (csavart érpár);

· optikai kábel;

· infravörös sugárzás;

· mikrohullámú rádió hatótávolsága;

· rádió hatótávolsága.

Ma a számítógépes hálózatok túlnyomó többsége a legtöbb esetben vezetékeket vagy kábeleket használ a csatlakozásokhoz.

Így a Belden, a vezető kábelgyártó katalógust ad ki, ahol több mint 2200 típust kínál. Szerencsére a legtöbb hálózat csak három fő kábelcsoportot használ:

1. koaxiális kábel;

2. csavart érpár (csavart érpár):

Árnyékolatlan csavart érpár (UTP);

Árnyékolt csavart érpár (STP);

3. optikai kábel.

2. Sodrott érpárú kábelek

A legolcsóbb és ma talán a legnépszerűbb kábelekben csavart érpárokat használnak.

A sodrott érpárú kábel több pár csavart szigetelt rézhuzalból áll, egyetlen dielektromos (műanyag) köpenyben. Meglehetősen rugalmas és könnyen lerakható.

A kábel általában két vagy négy csavart érpárt tartalmaz. Az árnyékolatlan csavart érpárok gyenge védelmet nyújtanak a külső elektromágneses interferencia ellen, valamint rossz védelem a lehallgatások ellen, például ipari kémkedés céljából.

Az átvitt információ lehallgatása lehetséges mind az érintkezési módszerrel (két kábelbe szúrt tűvel), mind az érintésmentes módszerrel, amely a kábel által kibocsátott elektromágneses mezők rádióelfogására vezethető vissza. E hiányosságok kiküszöbölésére árnyékolást alkalmaznak.

Árnyékolt csavart érpárú STP esetén a csavart érpárok mindegyike fémfonatos árnyékolásba kerül, hogy csökkentse a kábelkibocsátást, védjen a külső elektromágneses interferencia ellen, és csökkentse a vezetékpárok egymásra gyakorolt ​​kölcsönös hatását (crosstalk). Természetesen az árnyékolt sodrott érpár sokkal drágább, mint az árnyékolatlan csavart érpár, és használatánál speciális árnyékolt csatlakozók használata szükséges, így sokkal ritkább, mint az árnyékolatlan csavart érpár.

Az árnyékolatlan, csavart érpárú kábelek fő előnyei a csatlakozók egyszerű felszerelése a kábel végén, valamint az esetleges sérülések könnyű javítása más típusú kábelekhez képest. Minden más tulajdonság rosszabb, mint a többi kábel.

Az EIA/TIA568 szabvány szerint az árnyékolatlan csavart érpárú (UTP) kábeleknek öt kategóriája van.

3. Koaxiális kábelek

A koaxiális kábel egy központi vezetékből és egy fémfonatból álló elektromos kábel, amelyet dielektromos réteg választ el (belső szigetelés), és közös külső burkolatba helyezik.

Egészen a közelmúltig a koaxiális kábel volt a legszélesebb körben használt kábel, köszönhetően a magas zajtűrő képességének (a fémfonás miatt), valamint a sodrott érpárnál (akár 500 Mbit/s) és a nagy megengedett adatátviteli sebességnek köszönhetően. megengedett átviteli távolságok (maximum 1 km és több).

Nehezebb mechanikusan rácsatlakozni a hálózat illetéktelen lehallgatására, emellett észrevehetően kevesebb elektromágneses sugárzást bocsát kifelé.

A koaxiális kábel telepítése és javítása azonban sokkal bonyolultabb, mint a sodrott érpárú kábel, és költsége is magasabb (körülbelül 1,5-3-szor drágább a sodrott érpárhoz képest). A csatlakozók felszerelése a kábel végén szintén nehezebb. Ezért ma már ritkábban használják, mint a csavart érpárt.

A koaxiális kábelt főként busztopológiájú hálózatokban használják.

Ha a fonat két vagy több ponton földelve van, akkor nemcsak a hálózati berendezés, hanem a hálózatra csatlakoztatott számítógépek is meghibásodhatnak. A csatlakozókat a kábelhez kell illeszteni, azaz ellenállásuknak meg kell egyeznie a kábel jellemző impedanciájával.

Például, ha 50 ohmos kábelt használunk, akkor csak az 50 ohmos lezárók alkalmasak rá.

A koaxiális kábeleknek két fő típusa van:

1) a vékony kábel, amelynek átmérője körülbelül 0,5 cm, rugalmasabb;

2) a vastag (vastag) kábel, amelynek átmérője körülbelül 1 cm, sokkal merevebb. Ez a koaxiális kábel klasszikus változata, amelyet szinte teljesen felváltottak egy modernebb vékony kábel.

A vékony kábelt rövidebb távolságú átvitelre használják, mint a vastagot, mivel abban erősebben csillapodik a jel. De egy vékony kábellel sokkal kényelmesebb dolgozni: gyorsan el lehet vezetni minden számítógéphez, míg a vastag kábel merev rögzítést igényel a szoba falán.

A vékony kábelhez való csatlakoztatás (BNC bajonett típusú csatlakozókkal) egyszerűbb és nem igényel további felszerelést, de a vastag kábelhez speciális, meglehetősen drága eszközöket kell használni, amelyek átszúrják a héját és kapcsolatot teremtenek - mindkettő a központi maggal és a képernyővel.

Egy vastag kábel körülbelül kétszer drágább, mint egy vékony. Ezért a vékony kábelt sokkal gyakrabban használják.

Helyenkénti költség. A vékony koaxiális kábel munkaállomásonként alacsonyabb, körülbelül 25 dolláros áron vásárolható meg.

Bárki lefektetheti az ilyen kábeleket – egyszerűen láncba kötve számítógépről számítógépre.

A vastag koaxiális kábel lefektetése általában körülbelül 50 dollárba kerül állomásonként. Ezenkívül minden állomáshoz adó-vevőkre lesz szükség (kb. 100 dollár).

Távolsági korlátozások. A vékony koaxiális kábel teljes buszhossza 185 m. A vastag koaxiális kábel teljes korlátja 500 m (nem átjátszó szerkezetekben).

4. Száloptikai kábelek

A száloptikás (más néven száloptikai) kábel alapvetően más típusú kábel a két vizsgált elektromos vagy rézkábelhez képest.

Az információt nem elektromos jel, hanem fény továbbítja. Fő eleme az átlátszó üvegszál, amelyen keresztül a fény jelentéktelen csillapítással hatalmas távolságokat (akár több tíz kilométert) halad át.

Az optikai kábel felépítése nagyon egyszerű és hasonló a koaxiális elektromos kábel szerkezetéhez, csak a központi rézhuzal helyett vékony üvegszálat (körülbelül 1-10 mikron átmérőjű), belső helyett pedig vékony üvegszálat használnak. szigetelés, üveg vagy műanyag héjat használnak, amely nem engedi ki a fényt az üvegszálon túlra.

Az optikai kábel kivételes jellemzőkkel rendelkezik a zajvédelem és a továbbított információ titkossága tekintetében.

Elvileg semmilyen külső elektromágneses interferencia nem torzíthatja el a fényjelet, és ez a jel önmagában elvileg nem generál külső elektromágneses sugárzást.

Az illetéktelen hálózati lehallgatáshoz szinte lehetetlen ilyen típusú kábelre csatlakozni, mivel ehhez a kábel épségét meg kell bontani.

Az adatátviteli közegtől függően a kommunikációs csatornákat általában kábelre, műholdra és száloptikára osztják.

Általában egy kommunikációs csatorna a következő paraméterekkel jellemezhető:

Költség, az anyagelemek költségéből és a működési költségből áll;

Könnyű csatlakoztatás - a kommunikációs vonalak lefektetésének összetettsége és az ehhez használt berendezések összetettsége határozza meg;

Sávszélesség – meghatározza az időegység alatt továbbított információ mennyiségét;

A kommunikációs vonalak maximális hosszát a jelcsillapítás mértéke a távolság növekedésével jellemzi;

Az adatátvitel titkossága – azzal jellemezve, hogy képes megvédeni a továbbított információkat az illetéktelen hozzáféréstől.

A kommunikációs vonalak tipikus típusai:

1. kábelcsatorna(csavart érpár, koaxiális kábelek). Egy vagy több burkolatba zárt vezetőpárból áll.

Ezeknek a kábeleknek két típusa van: árnyékolatlan csavart érpár és árnyékolt csavart érpár.

Ez a típus a legolcsóbb.

Az ilyen csatornákon az átviteli sebesség általában 10 Mbit/s nagyságrendű.

Az utóbbi időben olyan fejlesztések jelentek meg, ahol az átviteli sebesség eléri a 100 Mbit/s-ot.

A sodrott érpárú kábel viszonylag zajálló; Hátrányai közé tartozik a meglehetősen ingyenes, illetéktelen csatlakozás lehetősége lehallgatás vagy szabotázs céljából.

A koaxiális kábel egy központi vezetőből áll, amelyet egy szigetelt anyagréteg vesz körül, amely elválasztja a vezetőt egy külső vezetőképes árnyékolástól, amelyet maga a szigetelés borít.

A koaxiális kábel az egyik leggyakoribb adatátviteli eszköz.

Ha egy ilyen kábel a fém tekercselésen kívül fóliaréteggel is rendelkezik, akkor azt kettős árnyékoló kábelnek nevezik.

A koaxiális kábelek költsége többszöröse a sodrott érpárú kábeleknek, és bonyolultabb telepítést igényel. A képernyő jelenléte azonban jelentősen megnöveli ennek az eszköznek a zajállóságát, és csökkenti a saját energiakibocsátását az űrben.

A koaxiális kábelhez való jogosulatlan csatlakozás elvileg lehetséges, de nehezebb, mint egy csavart érpárhoz.

Az áteresztőképesség körülbelül 50-100 Mbit/s, a kommunikációs vonal megengedett hossza körülbelül több kilométer, a jelek csillapítása 10 MHz-es frekvencián 0,1-1 dB/m.

2. Száloptikai csatorna. Optikai kábelek felhasználásán alapul. Az optikai kábel egy szilícium alapú fényvezető töltőanyag, amely alacsony fénytörésmutatójú anyagba van zárva. Az optikai kábel elektromágneses jeleket továbbít az optikai vagy infravörös tartományban. Mivel az optikai szál csak egy irányba továbbít jelet, a kábel két optikai szálból áll. Optikai csatornák adatátviteli rendszerekben történő alkalmazásakor a csatorna adó végén a jelet optikaivá kell alakítani, a csatorna vevő végén pedig a fordított átalakítást. Fő méltóság A száloptikai csatornák nagy zajvédelmét és a környező térbe történő sugárzás miatti energiaveszteség virtuális hiányát jelentik. Ezért a száloptikai csatornákhoz való jogosulatlan csatlakozás jelentős nehézségeket okoz. Az ilyen csatornákon az adatátviteli sebesség másodpercenként több gigabit nagyságrendű. Ebben az esetben gyakorlatilag nincs jelcsillapítás. Fő hátrány Az optikai kábelt nehéz telepíteni, mivel a kábel csatlakoztatásakor mikronos pontosság szükséges. Ezért az optikai csatornákba történő beépítéskor általában kész kábelszakaszokat használnak gyárilag felszerelt csatlakozókkal. Az optikai kábel másik hátránya a viszonylag alacsony mechanikai szilárdsága, valamint az esetleges ionizáló sugárzásra való érzékenysége; Ennek a kábelnek a tartóssága alacsonyabb, mint az elektromos kábeleké.

3. Vezeték nélküli (rádiócsatornák, műholdas csatornák, IR és lézercsatornák)

Jelenleg a rádiócsatornákat, vagyis a nyílt teret használó adatátviteli rendszereket műholdas kommunikációs elemek felhasználásával alakítják ki. A rádiócsatornák magukban foglalják az adó- és vevőkészülékeket, és általában speciális műholdakat használnak, amelyek egy speciálisan kiválasztott pályán mozognak. Ebben az esetben úgy tűnik, hogy a kommunikációs műhold a Föld felszínének egy bizonyos pontja felett lebeg, és a földi műholdkövető állomások antennái rögzített helyzetben vannak. Egyes esetekben űrkommunikációs rendszereket használnak, amelyek három, egymáshoz képest 120°-os távolságra elhelyezkedő műholdon alapulnak egy közös pályán. A műholdak ilyen elrendezése lehetővé teszi a földgömb teljes területének egyidejű lefedését. A műholdas rendszerek mikrohullámú készülékeket használnak.

Alapok előny Ez a fajta csatorna képes kommunikációt biztosítani a jelentős távolságra lévő állomások között, valamint képes kommunikálni a leginkább megközelíthetetlen területeken található előfizetőkkel. TO hiányosságait Ez a fajta kommunikáció mindenekelőtt a magas költségeknek köszönhető. Bizonyos esetekben azonban ez a fajta kommunikáció az egyetlen lehetséges. Ennek a csatornának egy másik komoly hátránya a kommunikációban az alacsony zajtűrő képessége. A rádiókommunikáció minőségét befolyásolhatják a természeti tényezők, például zivatarok stb., valamint a különböző technikai eszközök működése és a közeli területeken működő belső szomszédos rádiócsatornák által keltett mesterséges interferencia. A rádiócsatornákon továbbított információk titkosságának biztosítása speciális kódolással vagy speciális információtömörítéssel valósítható meg, ami további anyagi és technikai költségeket igényel.

A vezeték nélküli kommunikációs csatornák közé tartoznak egy információs csatorna is, amelyben infravörös sugárzással továbbítják az adatokat, valamint olyan földi csatornák, amelyekben modulált lézersugár segítségével továbbítják az információkat.

---