Тема 3. Носитель для передачи данных

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive
 

Тема 3. Носитель для передачи данных

Второй из элементов сети – носитель для передачи данных. Введение в носители для передачи данных. Общие носители: ограниченный носитель (витая пара, коаксиальный провод, волоконная оптика) и неограниченный носитель (радиоволны, микроволновое излучение, ИК лучи). Частные и общедоступные сети (телефонная, Интернет).

 

Второй элемент структуры компьютерной сети – это носитель для передачи данных. Как уже было определено ранее, это среда, по которой происходит передача информации. Для передачи информации компьютеры используют электромагнитные волны, которые могут быть разной частоты – от низкочастотных ЭМ волн вплоть до гамма-лучей. Использование ЭМ волн обусловлено следующими причинами: ЭМ волны, проходящие по проводнику создают электрический ток, который может быть изменен с помощью полупроводниковых устройств и ток может применяться для передачи по крайней мере двух дискретных значений – «0» и «1». Та среда передачи, по которой проходят ЭМ волны и называется носителем для передачи данных.

Для каждой частоты ЭМ волны существуют свои, наиболее подходящие носители. Далее будут рассмотрены наиболее распространенные носители для передачи данных.

 

Общие сведения

Носители для передачи данных можно разделить на две категории – ограниченные и неограниченные. В ограниченных носителях для передачи сигнала используется кабель, неограниченные носители кабель не используют.

В ЛВС обычно используются ограниченные носители. В городских и глобальных сетях уже применяют неограниченные носители. Также неограниченные носители удобны для подключения к сети мобильных компьютеров.

При выборе носителя следует учитывать следующие факторы:

-         стоимость носителя

-         простоту установки

-         пропускную способность

-         величину затухания сигнала

-         величину электромагнитных помех.

Достаточно трудно определить стоимость реализации сети на том или ином носителе без конкретного примера, поэтому ниже будут приведено лишь относительное сравнение стоимости носителей.

Под пропускной способностью понимают среднее количество переданных бит в секунду, или bps (bits per second). Пропускная способность обычно связана с  шириной полосы пропускания сигнала. Ширина полосы – это ширина спектра частот, которые может передать данный носитель. Частота измеряется в количестве колебаний в секунду, то есть в герцах.

Затуханием называют свойство ЭМ волн искажаться или ослабляться при передаче. При прохождении волны через какую-либо среду, некоторая часть ее энергии поглощается или рассеивается. Затухание достаточно легко измерить, поэтому эта величина лежит в основе таких характеристик носителей, как максимальная дальность сегмента сети.

На передачу сигнала обычно часто влияют непредвиденные ЭМ помехи. Исходный сигнал искажается под влиянием сторонних ЭМ волн, то есть наблюдается явление интерференции ЭМ волн. Также сама ЭМ волна, передающая сигнал, влияет на окружающее проводник пространство и может быть прослушана. Далее носители для передачи данных будут классифицированы по устойчивости ко внешнему ЭМ воздействию и прослушиванию сигнала.

 

Ограниченные носители

В ограниченных носителях для передачи сигнала используют кабель. Кабель – это провод или волокно, которые проводят такие виды ЭМ волн как электрический ток или свет. Самыми распространенными кабелями являются

-         витая пара

-         коаксиальный кабель

-         волоконно-оптический кабель.

В нижеследующей таблице представлено сравнение различных видов кабелей. Указанное сравнение по стоимости носит лишь относительный характер и может изменяться. Под пропускной способностью также понимается теоретическая расчетная величина.

Вид ограниченного носителя

Стоимость

Простота установки

Пропускная способность

Величина затухания сигнала

Защита от внешних ЭМ помех и прослушивания

Неэкранированная витая пара

Очень низкая

Очень простая

От 1 до 1000 Mbps, 10/100 Mbps наиболее часто используется

Высокая, максимальная эффективная длина сегмента не более 100 м

Низкая

Экранированная витая пара

Средняя

От простой к средней

От 1 до 155 Mbps, 16 Mbps наиболее часто используется

Высокая, максимальная эффективная длина сегмента не более 100 м

Умеренно низкая

Коаксиальный кабель

От низкой к средней

Простая

Различается по размеру и сртруктуре от 1 Mbps до более чем 1 Gbps, 10 Mbps наиболее часто используется

Средняя, максимальная эффективная длина сегмента не более нескольких километров

Средняя

Волоконно-оптический кабель

От средней к высокой (на больших расстояниях наиболее эффективна)

Сложная

10 Mbps до более чем 2 Gbps, 100 Mbps наиболее часто используется

Низкая, максимальная эффективная длина сегмента не более нескольких десятков км

Высокая

 

Витая пара

В кабеле, который называют витой парой, использует медные проводники так как медь является очень хорошим проводником. Однако, если два медных проводника расположены в одном кабеле, то они создают друг другу помехи, называемые перекрестными помехами. Поэтому два изолированных медных провода перевивают вокруг друг друга, что позволяет уменьшить как перекрестные помехи, так и внешние ЭМ помехи. В одном кабеле типа «витая пара» может быть од одной до нескольких таких пар. Витую пару разделяют на два вида:

- экранированная витая пара (shielded twisted pair, STP)

-         неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair, UTP).

 

Неэкранированная витая пара (спецификации 10BaseT Ethernet, 100BaseT Ethernet, 1000BaseT Ethernet) представляет собой несколько переплетенных медных пар, заключенных в общий пластиковый кожух. Такой вид кабеля повсеместно используется в американских телефонных сетях. Этот кабель был стандартизован EIA (Electrical Industries Association) и разделен на 5 категорий. В 1997 г. ISO модернизировала пятую категорию и добавила шестую.

Категория 1. Обычный телефонный кабель, по которому можно передавать только речь но не данные. Большинство старых телефонных кабелей, проведенных до 1983 года относится к этой категории.

Категория 2. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. Состоит из 4 витых пар.

Категория 3. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар с девятью витками на метр.

Категория 4. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар.

Категория 5. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

Категория 5e. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

Категория 6. Скорость более 1 Гбит/с, основа для будущих технологий.

В компьютерных сетях чаще всего используют категорию 3 и 5. В пятой категории сделано несколько улучшений – увеличено число витков на метр и улучшен изолятор. Также у кабеля пятой категории более строгие требования к установке.

Кабели UTP используются в некоторых сетях Token Ring, а также в сетевых архитектурах Ethernet и ARCnet.

При использовании кабеля UTP компьютер подключается к розетке через специальный маленький кабель (1-1,5 м), называемый «патч-корд». От розетки до специальной коммуникационной панели проложен проходной кабель. Коммуникационная панель представляет собой ряд розеток, к которым подсоединяются проходные кабеля от нескольких клиентов. Каждая используемая розетка подключается к сетевому оборудованию тоже через «патч-корд». При соединении используются либо разъемы RJ-11 при использовании двух пар или RJ-45 при использовании четырех пар. Также могут использоваться многоконтактные соединители RS-232 или RS-449.

Произведем оценку кабеля UTP по ранее выдвинутым пяти параметрам.

Стоимость UTP невелика по сравнению с остальными видами кабелей. Этот вид кабеля продолжает оставаться самым популярным. Иногда для уменьшения расходов для компьютерной сети используют уже существующий телефонный кабель. Однако это не рекомендуется если существующий кабель имеет категорию ниже третьей, длина сегмента превышает 100 м или существует много пересечений с голосовыми линиями.

Установка UTP как правило не сложная и может производиться уже после небольшой тренировки. Кабель UTP легко перемещать и изменять его конфигурацию.

Пропускная способность. UTP имеет пропускную способность от 1 до более 1000 Мбит/с на расстояниях до 100 м. Наиболее используется 10 или 100 Мбит/с.

Как и любой медный проводник, кабель витой пары сильно подвержен затуханию сигнала. Поэтому эффективная длина сегмента не превышает 100 м.

Медные проводники очень чувствительны к внешним ЭМ воздействиям. Хотя и перекрещивание проводников позволяет ослабить помехи, они все же остаются достаточно большими. Электрический сигнал, проходящий по витой паре можно легко перехватить и прослушать с помощью специальных устройств.

Подведем итог – рассмотрим основные преимущества и недостатки UTP с помощью следующей таблицы.

Преимущества

Недостатки

Относительно низкая стоимость

Относительно высокий уровень затухания сигнала

Легкость установки и изменения  существующей конфигурации

Чувствительна к ЭМ помехам и прослушиванию

Использует давно принятые и широко распространенные технологии и стандарты

Некоторые высокоскоростные стандарты для UTP достаточно новые и еще не устоявшиеся

 

 

Экранированная витая пара (спецификации 10BaseT) используется более редко неэкранированной. Кабель STP содержит несколько пар медных проводников, которые обернуты фольгой и заключены в пластиковый кожух. STP используется для компьютерных сетей, построенных по спецификациям Apple LocalTalk, IBM TokenRing и ARCnet. Для каждой спецификации существуют свои требования по установке и свои виды соединителей для STP.

Произведем сравнительную оценку кабеля STP.

По стоимости STP находится в средней ценовой категории. Он дороже чем простая UTP, но дешевле чем «толстый» коаксиальный кабель или волоконно-оптический кабель.

Устанавливать STP более сложно чем UTP или коаксиальный кабель. Так же, как и в коаксиальном кабеле, экран должен быть заземлен. Лучше всего использовать заранее обжатые и подготовленные сегменты STP для установки.

Благодаря защитному экрану STP может использовать более высокие частоты и более совершенные технологии, что теоретически позволяет достичь скоростей передачи вплоть до 500 Мбит/с на расстоянии 100 м. Но обычно используются скорости не выше 155 Мбит/с, а наиболее часто 16 Мбит/с.

Затухание сигнала в STP такое же как и в UTP. Поэтому длина сегмента обычно не превышает 100 м.

STP более устойчива к внешним ЭМ помехам чем UTP, однако устойчивость все же не достаточно высока.

В нижеследующей таблице перечислены основные преимущества и недостатки STP.

Преимущества

Недостатки

Использует давно принятые и широко распространенные технологии и стандарты

Более дорогая и более трудоемкая в установке чем UTP или коаксиальный кабель

Более широкая полоса пропускания сигнала чем у UTP

Не поддерживает скоростей выше 500 Мбит/с, а по принятым стандартам выше 155 Мбит/с

 

Относительно высокий уровень затухания сигнала (как у UTP)

 

Чувствительна к ЭМ помехам и прослушиванию, хотя не так сильно как UTP

Коаксиальный кабель

Название «коаксиальный» произошло от “co” и “axis”, что означает два проводника с общей осью. В центре коаксиального кабеля находится либо цельный либо переплетенный медный проводник, окруженный пластиковой вспененной изоляцией. Следующим слоем является второй проводник - проволочная медная оплетка, иногда еще окруженная слоем фольги. Цель этого слоя – защищать кабель от ЭМ помех. И последний слой – жесткое пластиковое покрытие.

Коаксиальный кабель характеризуют двумя параметрами – диаметром (RG) и сопротивлением – импедансом, т.е. сопротивлением к переменному току. Существует несколько наиболее используемых категорий коаксиального кабеля:

RG-8 (50 Ом) и RG-11 (75 Ом), – используется для «толстого» Ethernet (thick)

RG-58, 50 Ом – используется для «тонкого» Ethernet (thin)

RG-59, 75 Ом – используется в кабельном телевидении

RG-62, 93 Ома – используется для сетей типа ARCnet.

Коаксиальный кабель чаще всего прокладывается от одного устройства к другому. «Тонкий» кабель подключается к устройству через T-соединитель BNC (British Naval Connector), устанавливаемый в разрыв кабеля. «Толстый» - через соединитель «вампир». Соединитель «вампир» имеет специальный зуб, который прокалывает оболочку кабеля и получает контакт с центральной жилой. К компьютеру соединитель «вампир» подключается через отдельный кабель через разъем DB-15. (или разъем DIX (Digital Intel Xerox) и использует интерфейс AUI (Attachment unit interface). Сегменты «тонкого» кабеля могут быть соединены между собой с помощью цилиндрического соединителя BNC (barrel connector).

Коаксиальный кабель должен быть правильно заземлен, а на концах кабеля должны быть установлены специальные заглушки, называемые «терминаторами». Терминатор представляет собой резистор, который предотвращает эффект отражения сигнала.

Для сегмента «тонкого» Ethernet максимальная длина одного сегмента составляет 185 м. Этот вид Ethernet соответствует спецификации 10Base2.

Для сегмента «толстого» Ethernet максимальная длина одного сегмента составляет 500 м. Однако такой кабель имеет более высокую стоимость. Толстый коаксиальный кабель иногда используют в качестве основного магистрального кабеля для соединения нескольких небольших сетей, построенных на тонком коаксиальном кабеле. Этот вид Ethernet соответствует спецификации 10Base5.

В соответствии  с требованиями пожарной безопасности существует два класса коаксиальных кабелей: поливинилхлоридные (PVC) и пленумные. ПВХ-кабель имеет оболочку из ПВХ, сравнительно гибок, его удобно прокладывать на открытых участках помещения. Однако при горении такой кабель выделяет ядовитые газы. Пленумный кабель имеет оболочку из тефлона или других негорючих материалов и предназначен для прокладки в пленумах – пространством между фальш-потолком и перекрытием и в других полостях. Такой кабель менее гибок и более дорог чем ПВХ.

 

Произведем сравнительную оценку коаксиального кабеля.

Стоимость коаксиального кабеля зависит от его диаметра и используемых соединителей. Стоимость «тонкого» коаксиального кабеля меньше стоимости UTP 5 категории. Стоимость же «толстого» кабеля выше и находится в средней ценовой категории.

Начальная установка коаксиального кабеля достаточно проста. Однако его достаточно сложно проверять и диагностировать. С «толстым» Ethernet работать проще, так как он связан с компьютером специальным кабелем.

Теоретически пропускная способность коаксиального кабеля выше чем у витой пары. Однако существующие сейчас технологии используют скорость передачи всего 10 Мбит/с. Теоретическая пропускная способность увеличивается с увеличением диаметра внутреннего проводника.

Так как коаксиальный кабель изготавливается из медного проводника, он имеет достаточно большой коэффициент затухания. Однако он меньше чем у витой пары и при использовании современных технологий длина одного сегмента может составлять несколько километров.

Коаксиальный кабель имеет более высокую устойчивость к электромагнитным помехам чем витая пара.

В нижеследующей таблице приведены преимущества и недостатки коаксиального кабеля.

Преимущества

Недостатки

Коаксиальный кабель относительно прост в установке

Имеет более высокую стоимость чем UTP 3 категории

Имеет более широкую полосу пропускания чем витая пара, однако редко используется на скоростях выше 10 Мбит/с

Сложен в проверке и диагностике

Более устойчив к ЭМ помехам чем витая пара

Достаточно большой коэффициент затухания сигнала (хотя и меньший чем у витой пары)

Отличается хорошей прочностью

Все же недостаточно устойчив к ЭМ помехам (при экстремальных условиях) и прослушиванию

 

Волоконно-оптический кабель

100BaseF, 1000BaseSX – мм, 1000BaseLX- ом 

Этот вид кабеля является самым перспективным. Он состоит из светопроводящего пластикового или стеклянного волокна, окруженного светопроводящей средой с более высокой оптической плотностью, и защитным кожухом. По центральному волокну проходят световые кванты, а роль прозрачного кожуха сводится к отражению света от границы раздела центрального волокна и прозрачного кожуха, что достигается благодаря эффекту полного внутреннего отражения. Различают жесткий и мягкий оптический кабель. В жестких кабелях прозрачный кожух окружает слой пластика. В мягких кабелях вместо пластика используется специальный гель. В обоих случаях роль этого слоя сводится к защите кабеля от внешней среды – от перепада температур и различных деформаций.

Волоконно-оптический кабель может состоять из одной светопроводящей жилы в защитной оболочке, но иногда в центр кабеля помещают несколько переплетенных жил. В некоторые кабеля включают специальную защитную оплетку, выполненную из кевларового, металлического или стеклянного волокна.

Оптическое волокно имеет меньший размер и вес, чем медный проводник, что удобно при условии ограниченности места для прокладки кабеля.

Также волоконно-оптический кабель различают по двум режимам: одномодовый и многомодовый. В одномодовом кабеле свет может идти только по одному пути в волокне. В многомодовых кабелях таких путей может быть много. Это затрудняет процесс передачи, так как оптическая плотность волокна неодинакова и световые кванты, проходя по разным путям, могут прийти раньше или позже соседних квантов или слиться в один импульс с соседними квантами. Одномодовые кабеля обеспечивают более высокую скорость передачи, однако стоимость их выше.

Волоконно-оптический кабель классифицируют по трем параметрам: режиму, виду центрального волокна и размеру волокна и светопроводящей оболочки.

Существуют следующие стандартные классификации кабеля:

волокно 8,3 микрон/оболочка 125 микрон одномодовый, высокая стоимость

волокно 62,5 микрон/оболочка 125 микрон многомодовый, самый популярный тип

волокно 50 микрон/оболочка 125 микрон многомодовый

волокно 100 микрон/оболочка 140 микрон многомодовый.

В компьютерных сетях устройства, использующие волоконно-оптический кабель, содержат два интерфейса – входящий и исходящий. Соответственно к каждому устройству нужно подводить два волоконно-оптических кабеля через специальные соединители. Противоположные концы ВО кабеля также подключаются к различным устройствам.

Два конца ВО кабеля можно соединить с помощью электрической спайки, химической спайки или механического зажима.

Для передачи данных по ВО кабелю нужно преобразовать электрические сигналы в световые кванты. Для этого применяются светодиоды (в многомодовых кабелях) или впрыскивающие лазерные диоды (в одномодовых кабелях). Для обратного преобразования используются беспримесные P-N диоды или лавинные фотодиоды.

Произведем сравнительную оценку ВО кабеля.

Оптическое волокно имеет более высокую стоимость по сравнению с медным проводником. В последнее время намечается тенденция удешевления ВО кабеля. Стоимость установки и настройки кабеля также очень высока.

Оптический кабель очень трудно устанавливать, так как по пути следования света не должно быть помех. Поэтому обжимку кабеля или склеивание нужно проводить очень осторожно. Также нужно избегать излишнего скручивания или излома кабеля.

Пропускная способность ВО кабеля очень высока. Современные технологии позволяют передавать данные со скоростями от 100 Мбит/с до 200 Гбит/с на расстояние от 2 до 25 км. Пропускная способность зависит от вида оптического волокна (стекло или пластик), режима и частоты передаваемой световой волны. Чаще всего в локальных сетях применяется многомодовый кабель и излучатели с длиной волны 850 нм. В этой конфигурации скорость передачи составляет 100 Мбит/с на расстояние до 20 км.

У ВО кабеля очень низкий коэффициент затухания. Его величина зависит от частоты передаваемой волны, но она намного ниже медного проводника.

Свет не покидает пределы оболочки ВО кабеля, поэтому прослушивать ВО кабель невозможно. ЭМ поля слабо влияют на передачу светового потока, поэтому ВО кабель почти не подвержен ЭМ помехам. ВО кабель также не нуждается в заземлении. Благодаря стойкости к ЭМ помехам кабель можно использовать в условиях наличия источников высокого напряжения или сильных магнитных полей.

В нижеследующей таблице показаны преимущества и недостатки ВО кабеля.

Преимущества

Недостатки

Обладает высокой скоростью передачи информации от 100 Мбит/с до 200 Гбит/с

Относительно дорогой кабель и дорогие устройства, его использующие

Низкий коэффициент затухания

Очень сложный процесс установки, требующий точной обжимки кабеля

Не подвержен действию ЭМ помех и подслушиванию

 

 

Выбор кабеля

Перед выбором типа кабеля следует проанализировать проект сети по следующим параметрам:

1. Интенсивность сетевого траффика (объем передаваемой информации)

2. Требования к защите от прослушивания

3. Максимальное расстояние для одного сегмента

4. Требуемые характеристики кабеля

5. Наличие денежных средств

Как правило, чем выше скорость передачи, надежность и безопасность кабеля, тем выше его стоимость. Поэтому нужно выбирать компромисс между стоимостью кабеля и его характеристиками. Также следует прогнозировать развитие компьютерной сети.

Существует еще одна отдельная классификация кабелей по калибру AWG. Чем выше AWG, тем тоньше кабель. Толщина телефонного провода – 14 AWG.

 

Задание для работы в классе

По данной ситуации выберите подходящий кабель или комбинацию кабелей, которая наиболее хорошо решила бы поставленную задачу. Обоснуйте свой выбор.

1. В фирме «Рога и копыта» работает 23 административных работника. Фирма располагается в старом здании, которое капитально не ремонтировалось 50 лет. Каждый год директор фирмы проводит перепланировку ячеек сотрудников. В прошлом году для каждого работника был закуплен персональный компьютер. Все компьютеры работают без сети и сотрудники передают друг другу файлы через дискеты. Персонал считает, что компьютерная сеть повысит эффективность их работы. Директор согласился профинансировать пилотный проект компьютерной сети в оптимальном отношении цена/качество.

2. Химическая компания Урюпинскоргсинтез желает автоматизировать свое большое производство. На компанию работает несколько тысяч рабочих, в производстве летучих химикалиев задействовано сложное оборудование. Несколько управленческих отделов уже провели простые локальные сети используя дешевый коаксиальный кабель. Это помогло повысить эффективность работы отделов, но генеральный директор желает соединить эти локальные сетки вместе и подключить к новой компьютеризированной производственной установке. Главная цель этого проекта – полностью автоматизировать опасные части сложного –химического производства. Структура производства обеспечивает легкий доступ к шахтам прокладки коммуникаций.

3. Компания ВИТ (Вятские инновационные технологии) решили заняться рынком инвестиций, где существует очень большая конкуренция. Для этого компания намерена поместить около 10 брокеров, 40 человек управленческого персонала и 5 менеджеров в свой новый офис. Бюджет у предприятия весьма ограниченный, но Вице-президент хочет сделать все по уму. Он уже разбил все пространство офиса на небольшие отделы. Он заинтересован в навороченном оборудовании и уже заказал UTP кабель 5 категории, мощные флюоресцентные лампы, модульные стены для каждого рабочего места. И сейчас он ищет помощи в установке и поддержании компьютерной сети.

 


 

 

 

 

Контрольное задание

 

1. Заполните пропуски.

Наиболее популярным типом витой пары является ________ (10 BaseT).

Неэкранированная витая пара, способная передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с относится к категории ____.

Неэкранированная витая пара, способная передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, иногда годящаяся и для 1 Гбит/с, относится к категории ___.

В экранированной витой паре оболочка из фольги используется для _____ от внешних помех.

Экранированная витая пара меньше подвержена воздействию электрических ______ и может передавать сигналы с более высокой скоростью и на большие расстояния, чем неэкранированная витая пара.

Для подключения неэкранированной витой пары к компьютеры используются соединители типа _____.

Разъем RJ-45 имеет ________ контактов, в то время как RJ-11 – только ____.

2. Заполните пропуски.

Коаксиальный кабель имеет жилу, изготовленную из _______.

Если жила коаксиального кабеля соприкоснется с металлической оплеткой, произойдет ________.

Жила в коаксиальном кабеле окружена ______, который отделяет ее от металлической оплетки.

Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м, затем начнется заметное его искажение, вызванное _____.

Гибкий коаксиальный кабель, удобный в использовании, который нельзя прокладывать в вентиляционных пространствах – это кабель ______.

Слой изоляции и внешняя оболочка _______ коаксиального кабеля выполнены из специальных огнеупорных материалов.

3. Заполните пропуски.

Для передачи больших объемов данных с очень высокой скоростью оптоволоконные кабели выгодно отличаются от ______ кабелей, так как сигнал в оптоволокне практически не затухает и не искажается.

Передача данных по оптоволоконному кабелю не подвержена воздействию ЭМ ______.

 

 

Ответы.

1. UTP, 3,5, изоляции, помех, RJ-45, 8, 4.

2. Меди, короткое замыкание, слоем изоляции, затуханием, ПВХ, пленумного.

3. медных, помех.

 

Вопросы теста Microsoft

1. Какими из следующих характеристик обладает топология 10BaseT? (Выберите все правильные ответы.)

q       А. Использование 50-омных заглушек, BNC и T-коннекторов.

q       B. Соединитель RJ-11.

q       C. Кабель UTP.

q       D. Кабель STP.

2. Вас попросили проверить сетевую конфигурацию компании XYZ, показанную на рисунке. Сеть представляет собой сеть 10BaseT, использующую кабель «витая пара» (CAT5). Что из следующего является проблемой в сети? (считайте что 3 фута = 1 метр).

A. Все кабели слишком длинны.

B. Сегменты к компьютерам A,D и F слишком длинны.

C. Сегменты к компьютерам A и F слишком длинны.

D. Сегмент к компьютеру F слишком длинный.

 

3. Вашей сетевой косультационной фирме заказали создание сети для маленькой компании. Она хочет объединить принадлежащие ей 25 компьютеров в локальную сеть.

Требуемый результат.

- Компания нуждается в сети, которая была бы в состоянии поддерживать скорость передачи до 10 Мбит/с.

Желательные дополнительные результаты.

- Компания хотела бы минимизировать стоимость.

- Компания хотела бы использовать существующий кабель с разъемами RJ-45, который установлен в здании.

Предлагаемое решение:

- Реализовать сеть Thinnet.

Какой результат принесет предложенное решение?

А. Предложенное решение даст как требуемый результат, так и оба дополнительных результата.

B. Предложенное решение даст требуемый результат, а из дополнительных результатов даст только один.

C. Предложенное решение даст требуемый результат, но из дополнительных результатов не будет получен ни один.

D. Предложенное решение не даст требуемого результата.

4. Вы собираете сеть 10Base2 с пятью компьютерами, показанную на рисунке. Какие позиции в сети требуют наличия как T-коннектора, так и терминатора? (Выберите все правильные ответы).

q       А. Позиция 1.

q       B. Позиция 2.

q       C. Позиция 3.

q       D. Позиция 4.

q       E. Позиция 5.




5. Вы устанавливаете сеть между двумя зданиями для полиграфической издательской компании. Компания собирается соединить свои небольшие сети в двух зданиях, находящихся приблизительно в 900 метрах друг от друга. В каждом здании уже есть по маленькой локальной сети 10BaseT.

Требуемый результат.

- Соединить локальные сети каждого здания соответствующим типом кабеля.

Желательные дополнительные результаты.

- Сегмент, соединяющий два здания, должен быть нечувствителен к электромагнитной интерференции.

-         Кабель должен быть недорогим и легким в установке.

Предлагаемое решение.

- Установить линию 10BaseF (оптоволоконную), соединяющую два здания.

Какой результат принесет предложенное решение?

А. Предложенное решение даст как требуемый результат, так и оба дополнительных результата.

B. Предложенное решение даст требуемый результат, а из дополнительных результатов даст только один.

C. Предложенное решение даст требуемый результат, но из дополнительных результатов не будет получен ни один.

D. Предложенное решение не даст требуемого результата.

6. Какой из следующих типов кабеля больше всего подвержен взаимным помехам (crosstalk)?

A. STP

B. CAT5 UTP

C. Коаксиальный

D. Оптоволоконный

7. Какой из следующих типов кабеля используется для ARCNet? (Пометьте лучший ответ.)

A. CAT5 UTP

B. RG-62

C. RJ-45

D. RG-58

8. Какой тип соединителя является характеристикой сети Thinnet? (Выберите все правильные ответы.)

q       А. Цилиндрический соединитель BNC.

q       B. Соединитель «вампир».

q       C. T-соединитель

q       D. Соединитель AUI

q       E. 50-омный терминатор.

 

 

Ответы.

1. C и D.

2. D.

3. C.

4. A и E.

5. B.

6. B.

7. B.

8. A,C и E.

 

 

Неограниченные носители

Неограниченный носитель может передавать сигналы без использования кабеля. Для передачи сигнала используются волны различной частоты. Их разделяют на три диапазона:

-         радиоволны;

-         микроволновое излучение;

-         ИК излучение.

Технологии использование ЭМ волн в LAN и WAN имеют различия, но в силу сходных характеристик они будут рассматриваться вместе.

В следующей таблице оценивается применение различных ЭМ волн по критериям, уже названным ранее.

Вид ЭМ волны

Стоимость

Простота установки

Пропускная способность

Величина затухания сигнала

Защита от внешних ЭМ помех и прослушивания

Одночастотная передача низкой мощности. Весь диапазон радиочастот, 10 kHz – единицы GHz. Как правило высокие частоты.

Средняя (зависит от комплектации)

Простая

от <1 Mbps до 10 Mbps

Высокая

Крайне низкая

Одночастотная передача высокой мощности. Весь диапазон радиочастот, 10 kHz – единицы GHz. Как правило высокие частоты.

Достаточно дорогая

Сложная

от <1 Mbps до 10 Mbps

Низкая

Крайне низкая

Передача в широком диапазоне частот. Весь диапазон радиочастот, 10 kHz – единицы GHz. В США  чаще всего 902-928 MHz, 2,4 GHz в мире.

Средняя (зависит от комплектации)

От простой к средней

2 – 11 Mps

Высокая

Средняя

Наземная микроволновая связь. Единицы GHz, чаще всего 4-6 или 21-23 GHz

От средней к высокой (зависит от комплектации)

Сложная

от <1 Mbps до 150 Mbps

Различная (зависит от мощности передатчика, частоты и атмосферных условий)

Низкая

Спутниковая микроволновая связь. Единицы GHz, чаще всего 11-14 GHz

Высокая

Крайне сложная

от <1 Mbps до 10 Mbps

Различная (зависит от мощности передатчика, частоты и атмосферных условий)

Низкая

Направленная ИК связь. 100 GHz – 1000 THz.

От низкой к средней

От средней к сложной

от <1 Mbps до 16 Mbps

Различная (в зависимости от интенсивности излучателя, его качества и атмосферных условий)

Средняя

Ненаправленная ИК связь. 100 GHz – 1000 THz

Низкая

Простая

<1 Mbps

Высокая

Низкая

 

Стоимость есть относительная оценка оборудования, используемого для передачи данных. Под пропускной способностью следует понимать скорость передачи данных. Приведенная величина затухания сигнала рассчитана теоретически, на самом деле она зависит от вида антенны, частоты волны, и мощности излучателя.

 

Радиоволны

Радиоволны находятся в диапазоне частот от 10 KHz до нескольких GHz. К радиоволнам относят следующие полосы частот: коротковолновое радио, высокочастотное телевидение (VHF) и УКВ радио, радио и телевидение на волнах ультравысокой частоты (УВЧ) или UHF. Полоса частот – это непрерывный интервал частот, которые используются для какой-либо одной цели.

В радиоволнах полосы частот бывают регулируемыми и нерегулируемыми.

Использование регулируемой полосы частот возможно только после получения лицензии в соответствующих организациях (федеральная комиссия по связи FCC в США и т.д.). Процесс лицензирования длителен, но он позволяет гарантировать что данная частота не будет никем занята. Недостатком лицензирования являются длительные задержки при получении лицензии, высокая стоимость лицензии и невозможность переезда в другое место.

Можно также использовать нерегулируемые полосы частот, которые находятся в диапазонах 902-928 МГц, 2,4 ГГц и 5,72-5,85 ГГц (в США). В других странах чаще всего используют частоту 2,5 ГГц. Использование нерегулируемых частот популярно, т.к. на них не накладывается никаких ограничений кроме мощности передатчика – 1 кВт, что делает проблематичным их применение в глобальных сетях, так как чем ниже мощность, тем ниже охватываемая источником площадь. Также в нерегулируемой полосе частот нельзя гарантировать безошибочную передачу сигнала. Более всего распространена частота 900 МГц, но отмечается высокий рост использования 2,4 Гц. Диапазон 5,72-5,85 ГГц используется достаточно редко, что связано с дорогостоящим оборудованием.

Радиоволны можно излучать по всем направлениям или по одному направлению. Узконаправленное излучение требует тщательной и точной настройки. В глобальных сетях используются короткие волны, что позволяет им огибать линию горизонта. В локальных сетях чаще всего используются волны VHF и UHF диапазонов.

Независимо от реализации, передачу радиоволн можно классифицировать по следующим категориям:

-         одночастотная передача низкой мощности;

-         одночастотная передача высокой мощности;

-         передача в широком диапазоне частот.

 

Одночастотная передача низкой мощности

Одночастотные передатчики используют только одну частоту. Передатчики низкой мощности используются на небольших расстояниях в открытом пространстве без препятствий. Низкая частота и низкая мощность не позволяют достигать высоких скоростей передачи. Обычно скорости ниже 1 Мбит/с. Одночастотные передатчики могут приближаться по скорости к медным проводникам, но их стоимость остается высокой, а радиус действия ограничен. Как пример одночастотной передачи можно привести систему, дающую скорость передачи 5,7 Мбит/с на расстояние не более 25 метров.

Диапазон частот. Одночастотная передача низкой мощности может вестись во всем диапазоне радиочастот, 10 кГц – нескольких ГГц. В компьютерных сетях обычно используется высокие частоты из радиодиапазона.

В зависимости от используемого передатчика и антенны, по стоимости системы ОПНМ занимают среднюю ценовую позицию.

Простота установки также определяется используемым оборудованием. Большинство систем укомплектованы уже готовой антенной и их легко устанавливать, но некоторые требуют установки квалифицированным специалистом.

Пропускная способность – от менее чем 1 Мбит/с до 10 Мбит/с.

Величина затухания сигнала зависит от частоты и мощности сигнала. Чем выше мощность и частота, тем меньше он ослабляется. Так как рассматриваются ОПНМ, то сигнал сильно подвержен затуханию.

ОПНМ сильно подвержена помехам, особенно при использовании низких частот, которые излучают бытовые приборы. ОПНМ легко прослушать, так как ослабленный сигнал можно обнаружить и за стенами здания. Хотя через несколько десятков метров сигнал будет уже почти невозможно поймать.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ОПНМ.

Преимущества

Недостатки

Относительно простая установка

Может потребоваться получение лицензии и сертификация оборудования

Сигнал частично или полностью ослабляется стенами или другими препятствиями

Возможны только невысокие скорости передачи (от <1 до 10 Мбит/с)

Передающая станция может быть как стационарной, так и передвижной

Сильно подвержена внешним помехам и глушению частоты

 

Подвержена прослушиванию в зоне приема сигнала

 

 

Одночастотная передача высокой мощности

Оборудование ОПВМ отличается более высокой мощностью от передатчиков ОПНМ, что позволяет покрывать большие расстояния. В зависимости от частоты ОПВМ может использоваться для передачи вне зоны прямой видимости или использовать эффект отражения сигнала от верхних слоев атмосферы. Благодаря такие возможностям ОПВМ – хорошее средство для передачи данных мобильным пользователям. ОПВМ использует такие же частоты что и ОПНМ, поэтому ее пропускная способность одинакова. Однако ОПВМ может передавать сигнал на намного большие расстояние, и стоимость оборудования также намного превышает ОПНМ.

Диапазон частот аналогичен ОПНМ.

Стоимость мощных передатчиков выше чем обычных. К тому же в ОПВМ используются дорогие антенные башни и повторители.

Установка ОПВМ достаточно сложна. Обычно в ОПВМ используется высокое напряжение, а точная настройка должна производиться квалифицированным специалистом.

Пропускная способность аналогична ОПНМ.

Так как мощность передатчика высока, величина затухания сигнала в ОПВМ намного меньше чем в ОПНМ.

ОПВМ также сильно подвержена помехам. Так как ОПВМ охватывает значительную площадь, сигнал не сложно перехватить и прослушать.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ОПВМ.

Преимущества

Недостатки

Малый коэффициент затухания. Большая зона охвата, может достигать мировых масштабов

Может потребоваться получение лицензии и сертификация оборудования

Передающая станция может быть как стационарной, так и передвижной, в том числе установлена на самолете или корабле

Достаточно высокая стоимость оборудования

 

Сложная установка и настройка, требующая квалифицированного персонала

 

Возможны только невысокие скорости передачи (от <1 до 10 Мбит/с)

 

Сильно подвержена внешним помехам и глушению частоты

 

Подвержены прослушиванию

 

Передача в широком диапазоне частот

Хотя такой вид передачи также основан на  радиоволнах, одновременно используется несколько частот. В ПШДЧ задействованы две схемы модуляции сигнала:

-         непосредственная последовательная модуляция;

-         скачкообразная перестройка частоты.

Самый используемый вид модуляции – непосредственная последовательная. Поток данных распределяется на несколько частот. В промежуточных частотах может производиться вещание «мусора». Приемник выбирает нужные частоты и декодирует данные. При этом, не зная правильные частоты, невозможно перехватить информацию. Так как возможно использование любых частот из диапазона, то такой вид модуляции может использовать уже занятые диапазоны, игнорируя занятые частоты – считая их «мусором».

Существующие 900 МГц системы передают информацию со скоростью 2-11 Мбит/с.

При использовании скачкообразной перестройки частоты, данные передаются методом последовательного переключения на разные частоты. И источник и приемник должны согласовать график переключения и интервалы вещания. Также одновременно могут использоваться несколько частот для передачи информации. Тогда по графику происходит переключение потоков данных между частотами.

Диапазон частот. Передача может идти во всем диапазоне радиочастот от 10 кГц до нескольких ГГц, но наиболее часто используются нерегулируемый диапазон 902-928 МГц. Сейчас наблюдается переход на частоту 2,4 ГГц чтобы обеспечить большую пропускную способность.

В зависимости от используемого передатчика и антенны, по стоимости системы ПШДЧ занимают среднюю ценовую позицию.

В большинстве случаев требуется установка уже готовой системы. Поэтому в зависимости от оборудования установка может быть от легкой до средней степени сложности.

Обычно пропускная способность находится в интервале от 2 до 11 Мбит/с, но переход на более высокую частоту (2,4 ГГц) обеспечит более высокую пропускную способность.

Величина коэффициента затухания сигнала зависит от частоты и мощности передатчика. Чем выше частота и мощность передатчика, тем меньше затухание сигнала. Обычно используются маломощные передатчики, поэтому такие системы имеют высокий коэффициент затухания.

Как и другие радиоволны, ПШДЧ сильно подвержены ЭМ помехам. Однако, в силу передачи сигнала по нескольким частотам, потеря одной частоты не ведет к полной потере информации. По этой же причине ПШДЧ устойчива к прослушиванию сигнала. При подслушивании необходимо знать точные значения частот. Передаваемый по нескольким частотам «мусор» значительно затрудняет задачу.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ПШДЧ.

Преимущества

Недостатки

Легкость установки готовой системы

Может потребоваться получение лицензии и сертификация оборудования

Пропускная способность ограничена лишь количеством используемых частот

Высокий коэффициент затухания от маломощных передатчиков

Высокая устойчивость к ЭМ помехам и прослушиванию

 

Передающая станция может быть как стационарной, так и передвижной

 

 

 

Микроволновое излучение

Микроволновую связь разделяют на два вида:

-         наземная микроволновая связь;

-         спутниковая микроволновая связь.

 

Наземная микроволновая связь

В наземной микроволновой связи используются направленные параболические антенны в условиях прямой видимости. Этот вид связи удобен если требуется соединить сети двух зданий при большой сложности прокладки кабеля между ними. Наземная микроволновая связь использует гигагерцовые диапазоны 4-6 и 21-23 ГГц, на которые как правило требуется лицензия, что в свою очередь ведет к финансовым и временным издержкам.

Используются также менее мощные передатчики для организации сети внутри здания. Обычно такая сеть состоит из центрального передающего устройства и нескольких клиентских передающих устройств. Несколько центральных передающих устройств могут быть в свою очередь объединены в одну сеть. Такой вариант сети хорошо подходит для мобильных сетей, так как клиентские передающие устройства могут в принципе работать и без центрального устройства.

Диапазон частот наземной микроволновой связи заключен в интервалах 4-6 и 21-23 ГГц.

Стоимость оборудования напрямую зависит от мощности передатчика и частоты волны. Системы, рассчитанные на короткие расстояния (сотни метров) относительно дешевы, в то время как системы для больших расстояний (несколько километров) достаточно дороги. Некоторые провайдеры предоставляют такие системы в аренду, что может снизить расходы на оборудование.

Установка антенн прямой видимости очень сложна, т.к. требуется крайне точная настройка, которая обычно производится методом проб и ошибок. Если условие прямой видимости не выполняется, установка еще сильнее усложняется.

Максимальная пропускная способность зависит от частоты волны, она обычно составляет от 1 до 150 Мбит/с.

Величина затухания сигнала зависит как от частоты волны так и от типа используемой антенны. Высокочастотное микроволновое излучение сильно ослабляется дождем или туманом, что можно не учитывать на коротких дистанциях.

Микроволновое излучение можно заглушить или перехватить, однако шифрация информации уменьшает риск прослушивания. В отличие от других волн, микроволновое излучение сильно подвержено влиянию атмосферных помех.

В следующей таблице приведены преимущества и недостатки наземной микроволновой связи

Преимущества

Недостатки

Использование НМС может быть дешевле кабельной системы в некоторых случаях

Может потребоваться наличие лицензии

 

Сложная установка, особенно при отсутствии прямой видимости

 

Сигнал подвержен затуханию от атмосферных помех (туман, дождь)

 

Микроволновое излучение подвержено глушению, перехвату и прослушиванию

 

Спутниковая микроволновая связь

Также как и в наземной микроволновой связи, здесь используется гигагерцовый диапазон. Связь происходит между узконаправленными параболическими антеннами в условиях прямой досягаемости. Одна антенна установлена на земле, другая на геостационарном спутнике. Размеры т.н. «тарелки» наземной антенны обычно колеблются в пределах 0,75 – 2,4 м в диаметре. Тарелка подключается к контроллеру, который имеет выход на локальную сеть.

Антенна передает сигналы на геостационарный спутник, который обычно находится на высоте 22 тыс миль. Далее сигнал со спутника передается на центральную наземную станцию или на отдельную антенну. Соответственно через спутник можно осуществлять как связь типа «точка-точка», так и типа «много передатчиков/одна центральная станция».

Стоимость спутниковой микроволновой связи одинакова для любого расстояния: к примеру требуются примерно одинаковые затраты как для соединения двух континентов, так и двух зданий расположенных на расстоянии нескольких километров друг от друга.

Для спутниковой связи характерны очень большие задержки, которые колеблются от 0,5 с до 5 с, что связано с большим расстоянием, которое должен преодолеть сигнал. Однако с помощью спутника можно установить связь с любым труднодоступным регионом Земли.

Диапазон частот спутниковой микроволновой связи обычно находится в интервале от 11 до 14 ГГц.

Стоимость оборудования относительно высока. Для этого вида связи необходимо использование наукоемких космических технологий, которые очень дороги. Спутниковый канал можно арендовать у крупных коммуникационных компаний. Хотя стоимость оборудования и высока, она обычно значительно дешевле стоимости прокладки кабеля на то же расстояние.

Запуск спутника требует больших финансовых затрат. Установка наземной «тарелки» требует или точной настройки на спутник.

Пропускная способность зависит от частоты и составляет не боле 45 Мбит/с, в то время как обычно используется от менее чем 1 до 10 Мбит/с.

Коэффициент затухания сигнала зависит от его частоты и размера «тарелки». Волны с высокой частотой могут ослабляться дождем и туманом.

Микроволны легко подвержены как глушению так и перехвату (сигнал может быть закодирован для уменьшения вероятности прослушивания). Также микроволны подвержены влиянию атмосферных помех.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки спутниковой микроволновой связи.

Преимущества

Недостатки

Возможна высокая скорость передачи

Может потребоваться наличие лицензии

Наземные станции могут быть как стационарные так и передвижные

Требует использования современной космической технологии (высокая стоимость)

Не нужно никаких промежуточных устройств для передачи данных даже между континентами

Запуск спутника очень трудоемок и дорог, но можно арендовать спутниковый канал

Передача может идти как на маленькую так и на большую площадь.

Подвержена влиянию атмосферных помех – снега и тумана (падает скорость передачи или передача блокируется)

Стоимость не зависит от расстояния

Большие задержки распространения сигнала

 

Подвержена глушению и перехвату

 

Инфракрасное излучение

Для передачи ИК излучения используются светодиоды, лазерные диоды или фотодиоды (такие же, как и в волоконной оптике или бытовой технике).

Эти источники изучают качественную ЭМ волну, которая находится строго в определенном интервале ЭМ спектра. Прием ИК света возможен как в условиях прямой видимости, так и при отражении от различных поверхностей. При отражении теряется до половины энергии волны. Однако ИК излучение не может проникать сквозь стены или другие препятствия, и сильные источники света также могут заглушить ИК свет. Поэтому ИК излучение имеет смысл применять в небольших и свободных помещениях.

ИК изучение характеризуется высокой частотой (100 GHz – 1000 THz), поэтому теоретически оно может обеспечивать более высокую пропускную способность, однако технологии для этого продвинулись еще недостаточно далеко.

Различают две категории ИК связи:

-         направленная ИК связь;

-         ненаправленная ИК связь.

 

Направленная ИК связь

Луч ИК света можно легко направлять непосредственно на сам приемник. Это уменьшает возможные затухания сигнала и вероятность подслушивания. Направленная ИК связь очень похожа на домашние системы дистанционного управления.

Диапазон частот ИК связи лежит в интервале от 100 GHz до 1000 THz.

Стоимость ИК оборудования зависит от типа источника ИК излучения. Мощные и высококачественные лазеры достаточно дороги, в то время как обычные светодиоды производятся для бытовой электроники и имеют малую стоимость.

Направленная ИК связь требует точной настройки при установке и дальнейшей подстройки при эксплуатации. К тому же, мощный лазер требует осторожного обращения во избежания повреждения сетчатки глаза.

Сейчас есть стандарты передачи сигнала с использованием дешевого оборудования со скоростью 115 Кбит/с, но обычно применяется более дорогое оборудование, которое обладает пропускной способностью от нескольких Кбит/с до 10 Мбит/с на расстояние до 1 км.

Коэффициент затухания ИК волны зависит от мощности источника, от качества сигнала, атмосферных условий и количества препятствий на пути волны. Надежная передача информации с помощью ИК волн возможна на расстояние не более нескольких километров.

ИК излучение ухудшается под влиянием сильного света. Направленное ИК излучение сложно прослушать, так как любое препятствие на пути волны будет сильно ухудшать связь.

В следующей таблице приведены преимущества и недостатки направленного ИК излучения

Преимущества

Недостатки

Может использовать относительно недорогое оборудование

Требует условия прямой видимости и точной настройки

Теоретически возможны высокие скорости передачи сигнала

Качество связи ухудшается под влиянием сильного света или атмосферных условий

Устойчива к прослушиванию

 

 

Ненаправленная ИК связь

В случае ненаправленной связи передатчик рассеивает или расфокусирует сигнал чтобы его можно было принимать на большей площади. Такой метод также широко используется в бытовой аппаратуре. Таким образом намного легче настроить связь и принимающее устройство можно перемещать в зоне приема сигнала.

К тому же, один такой передатчик может связываться с другими такими же передатчиками. Однако это также означает что сигнал можно легко перехватить в зоне приема.

Диапазон частот такой же как и у направленной ИК связи.

Стоимость ИК оборудования зависит от типа источника ИК излучения. Мощные и высококачественные лазеры достаточно дороги, в то время как обычные светодиоды производятся для бытовой электроники и имеют малую стоимость.

Ненаправленную ИК связь легко устанавливать, учитывая условия прямой видимости источника и приемника. Также в зоне приема можно легко изменять конфигурацию сети.

Обычно пропускная способность таких систем не превышает 1 Мбит/с, но теоретически возможна и большая скорость.

Коэффициент затухания ненаправленной ИК связи зависит от тех же условий что и направленной – это мощность источника, качество сигнала и атмосферные условия. Однако наличие препятствий на пути сигнала уже не является значительной помехой, так как приемник можно переместить в другое место. Обычно дальность таких систем измеряется в десятках метров.

Как в любой ИК системе связь сильно ухудшается под воздействием сильного света. Ненаправленная ИК связь подвержена прослушиванию, так как сигнал можно перехватить в зоне приема.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ненаправленной ИК связи

Преимущества

Недостатки

Может использовать относительно недорогое оборудование

Менее высокая пропускная способность чем при использовании направленного ИК излучения

Не требует точной установки, возможно перемещение клиента в зоне приема

Качество связи ухудшается под влиянием сильного света или атмосферных условий

 

Подвержена прослушиванию

 

Задачи для решения на уроке

По данной ситуации выберите подходящий носитель, который наиболее хорошо решил бы поставленную задачу. Обоснуйте свой выбор.

1. Теперь после изучения неограниченных носителей, измените ли вы свое решение предыдущего задания?

В фирме «Рога и копыта» работает 23 административных работника. Фирма располагается в старом здании, которое капитально не ремонтировалось 50 лет. Каждый год директор фирмы проводит перепланировку ячеек сотрудников. В прошлом году для каждого работника был закуплен персональный компьютер. Все компьютеры работают без сети и сотрудники передают друг другу файлы через дискеты. Персонал считает, что компьютерная сеть повысит эффективность их работы. Директор согласился профинансировать пилотный проект компьютерной сети в оптимальном отношении цена/качество.

2. Химическая компания Урюпинскоргсинтез протянула по совету специалистов волоконно-оптическую сеть. Это позволило полностью автоматизировать производство. Однако, в нескольких корпусах кабель проложен прямо на земле и покрыт защитным пластиковым коробом. Каждую неделю тяжелое оборудование вывозится из цеха для очистки. Эта процедура отсоединяет от сети 20 пользователей, так как их волоконно-оптическая линия снимается на время очистки. Пользователи жалуются, что в процессе чистки они не заняты и сеть не работает. Но президент компании очень доволен сетью, которая проложена по всему производству и позволяет пропускать через себя большие объемы информации между центральным зданием и другими корпусами. Корпус, в котором возникают эти проблемы, расположен на расстоянии 5 миль от центрального здания. Прямой путь до здания пересекается несколькими железнодорожными путями и шоссе.

3. После успешного оборудования нового офиса, вице-президент компании ВИТ (Вятские инновационные технологии) желает улучшить производительность труда подчиненных. Несколько брокеров компании работают в здании фондовой биржи в соседнем квартале. Каждому брокеру будет выделен портативный компьютер на котором они будут получать как персональную информацию так и корпоративную информацию. В офисе будет нанят персонал, который должен отслеживать важные новости, вести рыночные исследования и производить сложные расчеты для брокеров. Также подобные офисы будут установлены во всех финансовых центрах компании. Брокеры каждого финансового центра смогут работать вместе, чтобы улучшить прибыльность компании. Бюджет у проекта весьма ограниченный.

 

 

Контрольное задание

1. Определите носитель для передачи данных.

2. Какой вид кабеля описывается следующим определением.

Оба проводника имеют одну и ту же ось. Обычно в центре кабеля находится медный проводник, окруженный изолирующим слоем. Изолирующий слой окружен вторым проводником – медной оплеткой, изолирующей кабель от внешних электромагнитных помех. К медной оплетке может быть добавлен слой фольги. Далее следует внешний слой жесткой пластиковой изоляции.

А. Коаксиальный кабель

B. Волоконно-оптический кабель

C. STP/FTP

D. UTP

3. Какой вид неограниченного носителя описывается следующим определением.

Этот тип передачи использует радиоволны, и в нем может быть задействована одна из схем модуляции сигнала: непосредственная последовательная модуляция или скачкообразная перестройка частоты.

A. Спутниковая микроволновая связь.

B. Передача в широком диапазоне частот.

С. Наземная микроволновая связь.

D. Одночастотная передача низкой мощности.

4. Расположите следующие виды кабелей в порядке возрастания их стоимости.

-         Толстый коаксиальный кабель

-         Волоконно-оптический кабель

-         STP

-         UTP

5. Расположите следующие виды неограниченного носителя в порядке возрастания устойчивости к ЭМ помехам.

-         Передача в широком диапазоне частот

-         Ненаправленная ИК связь

-         Наземная микроволновая связь

-         Одночастотная передача низкой мощности

6. Какова максимальная длина одного сегмента кабеля «тонкий» Ethernet?

A.     100 м

B.     185 м

C.     215 м

D.     285 м

7. Вас попросили проверить предложение компьютерной фирмы по установке сети для вашей компании. Четыре компьютера, назовем их A, B, C и D, расположены в разных офисах:

Расстояние от A до устройства связи:       175 м

От  B до устройства связи:                                     225 м

От C до устройства связи:                          150 м

От компьютера D до устройства связи:     95 м

Компьютерная фирма рекомендовала применение сети 10BaseT 5 категории. Но эта рекомендация нарушает спецификации UTP и 10BaseT. Какие из следующих утверждений являются истинными?

q       A. Расстояние от компьютера A до устройства связи превышает максимальную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

q       B. Расстояние от компьютера B до устройства связи превышает максимальную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

q       C. Расстояние от компьютера C до устройства связи превышает максимальную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

q       D. Расстояние от компьютера D до устройства связи превышает максимальную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

8. Что из следующего используется чтобы соединить два отрезка кабеля в случае использования «тонкого» коаксиального кабеля?

A. BNC терминатор

B. BNC barrel connector (цилинтрический соединитель)

С. Сетевая карта

D. Среднее соединительное устройство

9. Вам дали задание установить кабельную систему спецификации Ethernet для вашего офиса. Кабель должен прокладываться по существующим телефонным коробам. Длина одного сегмента не будет превышать 95 метров. Какой тип кабеля лучше всего подойдет в этой ситуации?

A. Волоконно-оптический

B. UTP категории 1

C. UTP категории 3

D. «Тонкий» коаксиальный

10. Вас попросили установить сеть для вашей компании. Четыре компьютера, назовем их A, B, C и D, расположены в разных офисах:

Расстояние от A до устройства связи:       175 м

От  B до устройства связи:                                     180 м

От C до устройства связи:                          150 м

От компьютера D до устройства связи:     95 м

Требуемый результат:

- Нужно выбрать тип кабеля, который подходит для данной сети.

Желательные дополнительные результаты:

- Стоимость должна быть минимальной

- Кабель должен быть гибким и эластичным.

Предлагаемое решение:

- Реализовать сеть 10Base2

Какой результат принесет предложенное предложение?

А. Предложенное решение даст как требуемый результат, так и оба дополнительных результата.

B. Предложенное решение даст требуемый результат, а из дополнительных результатов даст только один.

C. Предложенное решение даст требуемый результат, но из дополнительных результатов не будет получен ни один.

D. Предложенное решение не даст требуемого результата.

 

Ответы:

2. A

3. B

4. UTP, STP, толстый коаксиал, волоконная оптика

5. ненаправленная ИК связь, наземная микроволновая связь, одночастотная передача низкой мощности, передача в широком диапазоне частот. (возможен не один правильный ответ)

6. B

7. A,B,C

8. B

9. C

10. A

 

 

Частные и общедоступные сети

Установка и поддержка большого количества кабельных систем и оборудования может вылиться в значительные расходы для организации. Поэтому существуют организации, владеющие оборудованием и кабельными системами и предоставляющие доступ к ним. Соответственно эти сети могут использоваться как продолжение корпоративной сети организации.

 

Общедоступная телефонная сеть

В каждом государстве сейчас существуют телефонные сети (PSTN), контролируемые государством или большими телекоммуникационными компаниями. Совокупность телефонных сетей составляет самую большую сеть в мире. Большинство телефонных сетей в начале своего развития имели очень малый размер. В дальнейшем они росли и объединялись. По мере роста телефонные сети увеличивали число каналов и улучшали свое оборудование, чтобы предоставлять новые услуги, такие как передачу данных.

Телефонные сети в каждом государстве имеют некоторые различия, однако они все используют носители, описанные ранее. И обычно телефонные станции используют схожее оборудование.

Схему действия телефонной сети можно представить в виде четырех уровней:

1 уровень включает оборудование клиента: внутренняя проводка, телефонные аппараты, модемы. Обычно в качестве провода используется UTP с разъемами RJ-11 или RJ-45. Внутренняя проводка подходит к соединительному шкафу, который имеет заземление и защищен от внешних воздействий.

2 уровень включает в соединительный шкаф, который соединяет несколько внутренних проводок. Оборудование соединительного шкафа через высокоскоростную магистраль соединяется с телефонной станцией. Телефонная станция отвечает за сигнал в телефонной линии, коммутацию, подачу напряжения для питания линии. 

3 уровень состоит из нескольких телефонных станций, связанных между собой высокоскоростными магистральными каналами

На 4 уровне группы телефонных станций связываются между собой через оборудование дальней связи, что позволяет связать самые удаленные станции на земном шаре. Оборудование дальней связи чаще всего использует смесь высокоскоростного коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля и микроволновой связи.

В телефонии используются все те же виды кабеля и беспроводной связи что обсуждались ранее. Телефонная сеть предоставляет широкий вид услуг для потребителей. Например, обычные коммутируемые телефонные линии по которым могут связываться модемы, выделенные телефонные линии, линии T1 (1,5 Мбит/с) , T2, T3, T4 (270 Мбит/с) в США и такие же линии E1 (2,0 Мбит/с) в Европе, синхронная оптическая сеть/синхронная цифровая иерархия SONET/SDH и другие. При использовании каждой услуги пользователь арендует часть оборудования, а расходы на содержание линии разделяются на всех пользователей, которые ее используют.

 

Сеть Internet

Кроме предоставления линий связи, компании также могут предлагать различные сетевые службы и средства и свои вычислительные мощности.

Соответственно, Internet – это совокупность правительственных структур, образовательных учреждений и частных организаций в более чем ста странах. Ни одна организация не может сказать, что она владеет Internet, хотя часть ее оборудования и вычислительных ресурсов используется в этой глобальной сети.

 

 

Итог

При построении компьютерной сети нужно выбирать нужный носитель для передачи данных. Выше были рассмотрены следующие носители:

-         неэкранированная витая пара

-         экранированная витая пара

-         коаксиальный кабель

-         волоконно-оптический кабель

-         одночастотная передача низкой мощности

-         одночастотная передача высокой мощности

-         передача в широком диапазоне частот

-         наземная микроволновая связь

-         спутниковая микроволновая связь

-         направленная ИК связь

-         ненаправленная ИК связь.

 

 

 

Тема 3. Носитель для передачи данных

Тема 3. Носитель для передачи данных

 

Второй из элементов сети – носитель для передачи данных. Введение в носители для передачи данных. Общие носители: ограниченный носитель (ви-тая пара, коаксиальный провод, волоконная оптика) и неограниченный носитель (радиоволны, микроволновое излучение, ИК лучи). Частные и общедоступные сети (телефонная, Интернет).

Второй элемент структуры компьютерной сети – это носитель для пере-дачи данных. Как уже было определено ранее, это среда, по которой происходит передача информации. Для передачи информации компьютеры используют электромагнитные волны, которые могут быть разной частоты – от низкочас-тотных ЭМ волн вплоть до гамма-лучей. Использование ЭМ волн обусловлено следующими причинами: ЭМ волны, проходящие по проводнику создают элек-трический ток, который может быть изменен с помощью полупроводниковых устройств и ток может применяться для передачи по крайней мере двух дис-кретных значений – «0» и «1». Та среда передачи, по которой проходят ЭМ вол-ны и называется носителем для передачи данных.

Для каждой частоты ЭМ волны существуют свои, наиболее подходящие носители. Далее будут рассмотрены наиболее распространенные носители для передачи данных.

Общие сведения

Носители для передачи данных можно разделить на две категории – ог-раниченные и неограниченные. В ограниченных носителях для передачи сигна-ла используется кабель, неограниченные носители кабель не используют.

В ЛВС обычно используются ограниченные носители. В городских и глобальных сетях уже применяют неограниченные носители. Также неограни-ченные носители удобны для подключения к сети мобильных компьютеров.

При выборе носителя следует учитывать следующие факторы:

- стоимость носителя

- простоту установки

- пропускную способность

- величину затухания сигнала

- величину электромагнитных помех.

Достаточно трудно определить стоимость реализации сети на том или ином носителе без конкретного примера, поэтому ниже будут приведено лишь относительное сравнение стоимости носителей.

Под пропускной способностью понимают среднее количество передан-ных бит в секунду, или bps (bits per second). Пропускная способность обычно связана с шириной полосы пропускания сигнала. Ширина полосы – это ширина спектра частот, которые может передать данный носитель. Частота измеряется в количестве колебаний в секунду, то есть в герцах.

Затуханием называют свойство ЭМ волн искажаться или ослабляться при передаче. При прохождении волны через какую-либо среду, некоторая часть ее энергии поглощается или рассеивается. Затухание достаточно легко измерить, поэтому эта величина лежит в основе таких характеристик носителей, как максимальная дальность сегмента сети.

На передачу сигнала обычно часто влияют непредвиденные ЭМ помехи. Исходный сигнал искажается под влиянием сторонних ЭМ волн, то есть наблю-дается явление интерференции ЭМ волн. Также сама ЭМ волна, передающая сигнал, влияет на окружающее проводник пространство и может быть прослу-шана. Далее носители для передачи данных будут классифицированы по устой-чивости ко внешнему ЭМ воздействию и прослушиванию сигнала.

Ограниченные носители

В ограниченных носителях для передачи сигнала используют кабель. Ка-бель – это провод или волокно, которые проводят такие виды ЭМ волн как элек-трический ток или свет. Самыми распространенными кабелями являются

- витая пара

- коаксиальный кабель

- волоконно-оптический кабель.

В нижеследующей таблице представлено сравнение различных видов ка-белей. Указанное сравнение по стоимости носит лишь относительный характер и может изменяться. Под пропускной способностью также понимается теорети-ческая расчетная величина.

Вид ограни-ченного но-сителя Стоимость Простота установки Пропускная способ-ность Величина затухания сигнала Защита от внеш-них ЭМ помех и прослушивания

Неэкраниро-ванная витая пара Очень низкая Очень про-стая От 1 до 1000 Mbps, 10/100 Mbps наибо-лее часто использу-ется Высокая, максимальная эффективная длина сегмента не более 100 м Низкая

Экраниро-ванная витая пара Средняя От простой к средней От 1 до 155 Mbps, 16 Mbps наиболее час-то используется Высокая, максимальная эффективная длина сегмента не более 100 м Умеренно низкая

Коаксиаль-ный кабель От низкой к средней Простая Различается по раз-меру и сртруктуре от 1 Mbps до более чем 1 Gbps, 10 Mbps наиболее часто ис-пользуется Средняя, максимальная эффективная длина сегмента не более не-скольких километров Средняя

Волоконно-оптический кабель От средней к высокой (на больших расстоя-ниях наиболее эффек-тивна) Сложная 10 Mbps до более чем 2 Gbps, 100 Mbps наиболее час-то используется Низкая, максимальная эффективная длина сегмента не более не-скольких десятков км Высокая

Витая пара

В кабеле, который называют витой парой, использует медные проводни-ки так как медь является очень хорошим проводником. Однако, если два мед-ных проводника расположены в одном кабеле, то они создают друг другу поме-хи, называемые перекрестными помехами. Поэтому два изолированных медных провода перевивают вокруг друг друга, что позволяет уменьшить как перекре-стные помехи, так и внешние ЭМ помехи. В одном кабеле типа «витая пара» может быть од одной до нескольких таких пар. Витую пару разделяют на два вида:

- экранированная витая пара (shielded twisted pair, STP)

- неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair, UTP).

Неэкранированная витая пара (спецификации 10BaseT Ethernet, 100BaseT Ethernet, 1000BaseT Ethernet) представляет собой несколько перепле-тенных медных пар, заключенных в общий пластиковый кожух. Такой вид ка-беля повсеместно используется в американских телефонных сетях. Этот кабель был стандартизован EIA (Electrical Industries Association) и разделен на 5 кате-горий. В 1997 г. ISO модернизировала пятую категорию и добавила шестую.

Категория 1. Обычный телефонный кабель, по которому можно переда-вать только речь но не данные. Большинство старых телефонных кабелей, про-веденных до 1983 года относится к этой категории.

Категория 2. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. Состоит из 4 витых пар.

Категория 3. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар с девятью витками на метр.

Категория 4. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар.

Категория 5. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

Категория 5e. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

Категория 6. Скорость более 1 Гбит/с, основа для будущих технологий.

В компьютерных сетях чаще всего используют категорию 3 и 5. В пятой категории сделано несколько улучшений – увеличено число витков на метр и улучшен изолятор. Также у кабеля пятой категории более строгие требования к установке.

Кабели UTP используются в некоторых сетях Token Ring, а также в сете-вых архитектурах Ethernet и ARCnet.

При использовании кабеля UTP компьютер подключается к розетке через специальный маленький кабель (1-1,5 м), называемый «патч-корд». От розетки до специальной коммуникационной панели проложен проходной кабель. Ком-муникационная панель представляет собой ряд розеток, к которым подсоеди-няются проходные кабеля от нескольких клиентов. Каждая используемая розет-ка подключается к сетевому оборудованию тоже через «патч-корд». При соеди-нении используются либо разъемы RJ-11 при использовании двух пар или RJ-45 при использовании четырех пар. Также могут использоваться многоконтактные соединители RS-232 или RS-449.

Произведем оценку кабеля UTP по ранее выдвинутым пяти параметрам.

Стоимость UTP невелика по сравнению с остальными видами кабелей. Этот вид кабеля продолжает оставаться самым популярным. Иногда для умень-шения расходов для компьютерной сети используют уже существующий теле-фонный кабель. Однако это не рекомендуется если существующий кабель имеет категорию ниже третьей, длина сегмента превышает 100 м или существует мно-го пересечений с голосовыми линиями.

Установка UTP как правило не сложная и может производиться уже по-сле небольшой тренировки. Кабель UTP легко перемещать и изменять его кон-фигурацию.

Пропускная способность. UTP имеет пропускную способность от 1 до более 1000 Мбит/с на расстояниях до 100 м. Наиболее используется 10 или 100 Мбит/с.

Как и любой медный проводник, кабель витой пары сильно подвержен затуханию сигнала. Поэтому эффективная длина сегмента не превышает 100 м.

Медные проводники очень чувствительны к внешним ЭМ воздействи-ям. Хотя и перекрещивание проводников позволяет ослабить помехи, они все же остаются достаточно большими. Электрический сигнал, проходящий по ви-той паре можно легко перехватить и прослушать с помощью специальных уст-ройств.

Подведем итог – рассмотрим основные преимущества и недостатки UTP с помощью следующей таблицы.

Преимущества Недостатки

Относительно низкая стоимость Относительно высокий уровень зату-хания сигнала

Легкость установки и изменения су-ществующей конфигурации Чувствительна к ЭМ помехам и про-слушиванию

Использует давно принятые и широко распространенные технологии и стан-дарты Некоторые высокоскоростные стан-дарты для UTP достаточно новые и еще не устоявшиеся

Экранированная витая пара (спецификации 10BaseT) используется более редко неэкранированной. Кабель STP содержит несколько пар медных проводников, которые обернуты фольгой и заключены в пластиковый кожух. STP используется для компьютерных сетей, построенных по спецификациям Apple LocalTalk, IBM TokenRing и ARCnet. Для каждой спецификации сущест-вуют свои требования по установке и свои виды соединителей для STP.

Произведем сравнительную оценку кабеля STP.

По стоимости STP находится в средней ценовой категории. Он дороже чем простая UTP, но дешевле чем «толстый» коаксиальный кабель или воло-конно-оптический кабель.

Устанавливать STP более сложно чем UTP или коаксиальный кабель. Так же, как и в коаксиальном кабеле, экран должен быть заземлен. Лучше всего использовать заранее обжатые и подготовленные сегменты STP для установки.

Благодаря защитному экрану STP может использовать более высокие частоты и более совершенные технологии, что теоретически позволяет достичь скоростей передачи вплоть до 500 Мбит/с на расстоянии 100 м. Но обычно ис-пользуются скорости не выше 155 Мбит/с, а наиболее часто 16 Мбит/с.

Затухание сигнала в STP такое же как и в UTP. Поэтому длина сегмента обычно не превышает 100 м.

STP более устойчива к внешним ЭМ помехам чем UTP, однако устойчи-вость все же не достаточно высока.

В нижеследующей таблице перечислены основные преимущества и не-достатки STP.

Преимущества Недостатки

Использует давно принятые и широко распространенные технологии и стан-дарты Более дорогая и более трудоемкая в установке чем UTP или коаксиальный кабель

Более широкая полоса пропускания сигнала чем у UTP Не поддерживает скоростей выше 500 Мбит/с, а по принятым стандартам выше 155 Мбит/с

Относительно высокий уровень зату-хания сигнала (как у UTP)

Чувствительна к ЭМ помехам и про-слушиванию, хотя не так сильно как UTP

Коаксиальный кабель

Название «коаксиальный» произошло от "co" и "axis", что означает два проводника с общей осью. В центре коаксиального кабеля находится либо цельный либо переплетенный медный проводник, окруженный пластиковой вспененной изоляцией. Следующим слоем является второй проводник - прово-лочная медная оплетка, иногда еще окруженная слоем фольги. Цель этого слоя – защищать кабель от ЭМ помех. И последний слой – жесткое пластиковое по-крытие.

Коаксиальный кабель характеризуют двумя параметрами – диаметром (RG) и сопротивлением – импедансом, т.е. сопротивлением к переменному току. Существует несколько наиболее используемых категорий коаксиального кабе-ля:

RG-8 (50 Ом) и RG-11 (75 Ом), – используется для «толстого» Ethernet (thick)

RG-58, 50 Ом – используется для «тонкого» Ethernet (thin)

RG-59, 75 Ом – используется в кабельном телевидении

RG-62, 93 Ома – используется для сетей типа ARCnet.

Коаксиальный кабель чаще всего прокладывается от одного устройства к другому. «Тонкий» кабель подключается к устройству через T-соединитель BNC (British Naval Connector), устанавливаемый в разрыв кабеля. «Толстый» - через соединитель «вампир». Соединитель «вампир» имеет специальный зуб, который прокалывает оболочку кабеля и получает контакт с центральной жи-лой. К компьютеру соединитель «вампир» подключается через отдельный ка-бель через разъем DB-15. (или разъем DIX (Digital Intel Xerox) и использует ин-терфейс AUI (Attachment unit interface). Сегменты «тонкого» кабеля могут быть соединены между собой с помощью цилиндрического соединителя BNC (barrel connector).

Коаксиальный кабель должен быть правильно заземлен, а на концах ка-беля должны быть установлены специальные заглушки, называемые «термина-торами». Терминатор представляет собой резистор, который предотвращает эф-фект отражения сигнала.

Для сегмента «тонкого» Ethernet максимальная длина одного сегмента составляет 185 м. Этот вид Ethernet соответствует спецификации 10Base2.

Для сегмента «толстого» Ethernet максимальная длина одного сегмента составляет 500 м. Однако такой кабель имеет более высокую стоимость. Тол-стый коаксиальный кабель иногда используют в качестве основного магист-рального кабеля для соединения нескольких небольших сетей, построенных на тонком коаксиальном кабеле. Этот вид Ethernet соответствует спецификации 10Base5.

В соответствии с требованиями пожарной безопасности существует два класса коаксиальных кабелей: поливинилхлоридные (PVC) и пленумные. ПВХ-кабель имеет оболочку из ПВХ, сравнительно гибок, его удобно прокладывать на открытых участках помещения. Однако при горении такой кабель выделяет ядовитые газы. Пленумный кабель имеет оболочку из тефлона или других него-рючих материалов и предназначен для прокладки в пленумах – пространством между фальш-потолком и перекрытием и в других полостях. Такой кабель ме-нее гибок и более дорог чем ПВХ.

Произведем сравнительную оценку коаксиального кабеля.

Стоимость коаксиального кабеля зависит от его диаметра и используе-мых соединителей. Стоимость «тонкого» коаксиального кабеля меньше стоимо-сти UTP 5 категории. Стоимость же «толстого» кабеля выше и находится в средней ценовой категории.

Начальная установка коаксиального кабеля достаточно проста. Однако его достаточно сложно проверять и диагностировать. С «толстым» Ethernet ра-ботать проще, так как он связан с компьютером специальным кабелем.

Теоретически пропускная способность коаксиального кабеля выше чем у витой пары. Однако существующие сейчас технологии используют скорость передачи всего 10 Мбит/с. Теоретическая пропускная способность увеличивает-ся с увеличением диаметра внутреннего проводника.

Так как коаксиальный кабель изготавливается из медного проводника, он имеет достаточно большой коэффициент затухания. Однако он меньше чем у витой пары и при использовании современных технологий длина одного сег-мента может составлять несколько километров.

Коаксиальный кабель имеет более высокую устойчивость к электро-магнитным помехам чем витая пара.

В нижеследующей таблице приведены преимущества и недостатки коак-сиального кабеля.

Преимущества Недостатки

Коаксиальный кабель относительно прост в установке Имеет более высокую стоимость чем UTP 3 категории

Имеет более широкую полосу пропус-кания чем витая пара, однако редко используется на скоростях выше 10 Мбит/с Сложен в проверке и диагностике

Более устойчив к ЭМ помехам чем ви-тая пара Достаточно большой коэффициент за-тухания сигнала (хотя и меньший чем у витой пары)

Отличается хорошей прочностью Все же недостаточно устойчив к ЭМ помехам (при экстремальных услови-ях) и прослушиванию

Волоконно-оптический кабель

100BaseF, 1000BaseSX – мм, 1000BaseLX- ом

Этот вид кабеля является самым перспективным. Он состоит из свето-проводящего пластикового или стеклянного волокна, окруженного светопрово-дящей средой с более высокой оптической плотностью, и защитным кожухом. По центральному волокну проходят световые кванты, а роль прозрачного кожу-ха сводится к отражению света от границы раздела центрального волокна и про-зрачного кожуха, что достигается благодаря эффекту полного внутреннего от-ражения. Различают жесткий и мягкий оптический кабель. В жестких кабелях прозрачный кожух окружает слой пластика. В мягких кабелях вместо пластика используется специальный гель. В обоих случаях роль этого слоя сводится к защите кабеля от внешней среды – от перепада температур и различных дефор-маций.

Волоконно-оптический кабель может состоять из одной светопроводя-щей жилы в защитной оболочке, но иногда в центр кабеля помещают несколько переплетенных жил. В некоторые кабеля включают специальную защитную оп-летку, выполненную из кевларового, металлического или стеклянного волокна.

Оптическое волокно имеет меньший размер и вес, чем медный провод-ник, что удобно при условии ограниченности места для прокладки кабеля.

Также волоконно-оптический кабель различают по двум режимам: од-номодовый и многомодовый. В одномодовом кабеле свет может идти только по одному пути в волокне. В многомодовых кабелях таких путей может быть много. Это затрудняет процесс передачи, так как оптическая плотность волокна неодинакова и световые кванты, проходя по разным путям, могут прийти рань-ше или позже соседних квантов или слиться в один импульс с соседними кван-тами. Одномодовые кабеля обеспечивают более высокую скорость передачи, однако стоимость их выше.

Волоконно-оптический кабель классифицируют по трем параметрам: режиму, виду центрального волокна и размеру волокна и светопроводящей обо-лочки.

Существуют следующие стандартные классификации кабеля:

волокно 8,3 микрон/оболочка 125 микрон одномодовый, высокая стои-мость

волокно 62,5 микрон/оболочка 125 микрон многомодовый, самый попу-лярный тип

волокно 50 микрон/оболочка 125 микрон многомодовый

волокно 100 микрон/оболочка 140 микрон многомодовый.

В компьютерных сетях устройства, использующие волоконно-оптический кабель, содержат два интерфейса – входящий и исходящий. Соот-ветственно к каждому устройству нужно подводить два волоконно-оптических кабеля через специальные соединители. Противоположные концы ВО кабеля также подключаются к различным устройствам.

Два конца ВО кабеля можно соединить с помощью электрической спай-ки, химической спайки или механического зажима.

Для передачи данных по ВО кабелю нужно преобразовать электрические сигналы в световые кванты. Для этого применяются светодиоды (в многомодо-вых кабелях) или впрыскивающие лазерные диоды (в одномодовых кабелях). Для обратного преобразования используются беспримесные P-N диоды или ла-винные фотодиоды.

Произведем сравнительную оценку ВО кабеля.

Оптическое волокно имеет более высокую стоимость по сравнению с медным проводником. В последнее время намечается тенденция удешевления ВО кабеля. Стоимость установки и настройки кабеля также очень высока.

Оптический кабель очень трудно устанавливать, так как по пути следо-вания света не должно быть помех. Поэтому обжимку кабеля или склеивание нужно проводить очень осторожно. Также нужно избегать излишнего скручи-вания или излома кабеля.

Пропускная способность ВО кабеля очень высока. Современные техно-логии позволяют передавать данные со скоростями от 100 Мбит/с до 200 Гбит/с на расстояние от 2 до 25 км. Пропускная способность зависит от вида оптиче-ского волокна (стекло или пластик), режима и частоты передаваемой световой волны. Чаще всего в локальных сетях применяется многомодовый кабель и из-лучатели с длиной волны 850 нм. В этой конфигурации скорость передачи со-ставляет 100 Мбит/с на расстояние до 20 км.

У ВО кабеля очень низкий коэффициент затухания. Его величина зави-сит от частоты передаваемой волны, но она намного ниже медного проводника.

Свет не покидает пределы оболочки ВО кабеля, поэтому прослушивать ВО кабель невозможно. ЭМ поля слабо влияют на передачу светового потока, поэтому ВО кабель почти не подвержен ЭМ помехам. ВО кабель также не нуж-дается в заземлении. Благодаря стойкости к ЭМ помехам кабель можно исполь-зовать в условиях наличия источников высокого напряжения или сильных маг-нитных полей.

В нижеследующей таблице показаны преимущества и недостатки ВО ка-беля.

Преимущества Недостатки

Обладает высокой скоростью передачи информации от 100 Мбит/с до 200 Гбит/с Относительно дорогой кабель и доро-гие устройства, его использующие

Низкий коэффициент затухания Очень сложный процесс установки, требующий точной обжимки кабеля

Не подвержен действию ЭМ помех и подслушиванию

Выбор кабеля

Перед выбором типа кабеля следует проанализировать проект сети по следующим параметрам:

1. Интенсивность сетевого траффика (объем передаваемой информации)

2. Требования к защите от прослушивания

3. Максимальное расстояние для одного сегмента

4. Требуемые характеристики кабеля

5. Наличие денежных средств

Как правило, чем выше скорость передачи, надежность и безопасность кабеля, тем выше его стоимость. Поэтому нужно выбирать компромисс между стоимостью кабеля и его характеристиками. Также следует прогнозировать раз-витие компьютерной сети.

Существует еще одна отдельная классификация кабелей по калибру AWG. Чем выше AWG, тем тоньше кабель. Толщина телефонного провода – 14 AWG.

Задание для работы в классе

По данной ситуации выберите подходящий кабель или комбинацию ка-белей, которая наиболее хорошо решила бы поставленную задачу. Обоснуйте свой выбор.

1. В фирме «Рога и копыта» работает 23 административных работника. Фирма располагается в старом здании, которое капитально не ремонтировалось 50 лет. Каждый год директор фирмы проводит перепланировку ячеек сотрудни-ков. В прошлом году для каждого работника был закуплен персональный ком-пьютер. Все компьютеры работают без сети и сотрудники передают друг другу файлы через дискеты. Персонал считает, что компьютерная сеть повысит эф-фективность их работы. Директор согласился профинансировать пилотный про-ект компьютерной сети в оптимальном отношении цена/качество.

2. Химическая компания Урюпинскоргсинтез желает автоматизировать свое большое производство. На компанию работает несколько тысяч рабочих, в производстве летучих химикалиев задействовано сложное оборудование. Не-сколько управленческих отделов уже провели простые локальные сети исполь-зуя дешевый коаксиальный кабель. Это помогло повысить эффективность рабо-ты отделов, но генеральный директор желает соединить эти локальные сетки вместе и подключить к новой компьютеризированной производственной уста-новке. Главная цель этого проекта – полностью автоматизировать опасные час-ти сложного –химического производства. Структура производства обеспечивает легкий доступ к шахтам прокладки коммуникаций.

3. Компания ВИТ (Вятские инновационные технологии) решили заняться рынком инвестиций, где существует очень большая конкуренция. Для этого компания намерена поместить около 10 брокеров, 40 человек управленческого персонала и 5 менеджеров в свой новый офис. Бюджет у предприятия весьма ограниченный, но Вице-президент хочет сделать все по уму. Он уже разбил все пространство офиса на небольшие отделы. Он заинтересован в навороченном оборудовании и уже заказал UTP кабель 5 категории, мощные флюоресцентные лампы, модульные стены для каждого рабочего места. И сейчас он ищет помо-щи в установке и поддержании компьютерной сети.

Контрольное задание

1. Заполните пропуски.

Наиболее популярным типом витой пары является ________ (10 BaseT).

Неэкранированная витая пара, способная передавать данные со скоро-стью до 10 Мбит/с относится к категории ____.

Неэкранированная витая пара, способная передавать данные со скоро-стью до 100 Мбит/с, иногда годящаяся и для 1 Гбит/с, относится к категории ___.

В экранированной витой паре оболочка из фольги используется для _____ от внешних помех.

Экранированная витая пара меньше подвержена воздействию электриче-ских ______ и может передавать сигналы с более высокой скоростью и на большие расстояния, чем неэкранированная витая пара.

Для подключения неэкранированной витой пары к компьютеры исполь-зуются соединители типа _____.

Разъем RJ-45 имеет ________ контактов, в то время как RJ-11 – только ____.

2. Заполните пропуски.

Коаксиальный кабель имеет жилу, изготовленную из _______.

Если жила коаксиального кабеля соприкоснется с металлической оплет-кой, произойдет ________.

Жила в коаксиальном кабеле окружена ______, который отделяет ее от металлической оплетки.

Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м, затем начнется заметное его искажение, вызванное _____.

Гибкий коаксиальный кабель, удобный в использовании, который нельзя прокладывать в вентиляционных пространствах – это кабель ______.

Слой изоляции и внешняя оболочка _______ коаксиального кабеля вы-полнены из специальных огнеупорных материалов.

3. Заполните пропуски.

Для передачи больших объемов данных с очень высокой скоростью оп-товолоконные кабели выгодно отличаются от ______ кабелей, так как сигнал в оптоволокне практически не затухает и не искажается.

Передача данных по оптоволоконному кабелю не подвержена воздейст-вию ЭМ ______.

Ответы.

1. UTP, 3,5, изоляции, помех, RJ-45, 8, 4.

2. Меди, короткое замыкание, слоем изоляции, затуханием, ПВХ, пле-нумного.

3. медных, помех.

Вопросы теста Microsoft

1. Какими из следующих характеристик обладает топология 10BaseT? (Выберите все правильные ответы.)

 А. Использование 50-омных заглушек, BNC и T-коннекторов.

 B. Соединитель RJ-11.

 C. Кабель UTP.

 D. Кабель STP.

2. Вас попросили проверить сетевую конфигурацию компании XYZ, по-казанную на рисунке. Сеть представляет собой сеть 10BaseT, использующую кабель «витая пара» (CAT5). Что из следующего является проблемой в сети? (считайте что 3 фута = 1 метр).

A. Все кабели слишком длинны.

B. Сегменты к компьютерам A,D и F слишком длинны.

C. Сегменты к компьютерам A и F слишком длинны.

D. Сегмент к компьютеру F слишком длинный.

3. Вашей сетевой косультационной фирме заказали создание сети для маленькой компании. Она хочет объединить принадлежащие ей 25 компьюте-ров в локальную сеть.

Требуемый результат.

- Компания нуждается в сети, которая была бы в состоянии поддержи-вать скорость передачи до 10 Мбит/с.

Желательные дополнительные результаты.

- Компания хотела бы минимизировать стоимость.

- Компания хотела бы использовать существующий кабель с разъемами RJ-45, который установлен в здании.

Предлагаемое решение:

- Реализовать сеть Thinnet.

Какой результат принесет предложенное решение?

А. Предложенное решение даст как требуемый результат, так и оба до-полнительных результата.

B. Предложенное решение даст требуемый результат, а из дополнитель-ных результатов даст только один.

C. Предложенное решение даст требуемый результат, но из дополни-тельных результатов не будет получен ни один.

D. Предложенное решение не даст требуемого результата.

4. Вы собираете сеть 10Base2 с пятью компьютерами, показанную на ри-сунке. Какие позиции в сети требуют наличия как T-коннектора, так и термина-тора? (Выберите все правильные ответы).

 А. Позиция 1.

 B. Позиция 2.

 C. Позиция 3.

 D. Позиция 4.

 E. Позиция 5.

5. Вы устанавливаете сеть между двумя зданиями для полиграфической издательской компании. Компания собирается соединить свои небольшие сети в двух зданиях, находящихся приблизительно в 900 метрах друг от друга. В каж-дом здании уже есть по маленькой локальной сети 10BaseT.

Требуемый результат.

- Соединить локальные сети каждого здания соответствующим типом кабеля.

Желательные дополнительные результаты.

- Сегмент, соединяющий два здания, должен быть нечувствителен к электромагнитной интерференции.

- Кабель должен быть недорогим и легким в установке.

Предлагаемое решение.

- Установить линию 10BaseF (оптоволоконную), соединяющую два зда-ния.

Какой результат принесет предложенное решение?

А. Предложенное решение даст как требуемый результат, так и оба до-полнительных результата.

B. Предложенное решение даст требуемый результат, а из дополнитель-ных результатов даст только один.

C. Предложенное решение даст требуемый результат, но из дополни-тельных результатов не будет получен ни один.

D. Предложенное решение не даст требуемого результата.

6. Какой из следующих типов кабеля больше всего подвержен взаимным помехам (crosstalk)?

A. STP

B. CAT5 UTP

C. Коаксиальный

D. Оптоволоконный

7. Какой из следующих типов кабеля используется для ARCNet? (По-метьте лучший ответ.)

A. CAT5 UTP

B. RG-62

C. RJ-45

D. RG-58

8. Какой тип соединителя является характеристикой сети Thinnet? (Вы-берите все правильные ответы.)

 А. Цилиндрический соединитель BNC.

 B. Соединитель «вампир».

 C. T-соединитель

 D. Соединитель AUI

 E. 50-омный терминатор.

Ответы.

1. C и D.

2. D.

3. C.

4. A и E.

5. B.

6. B.

7. B.

8. A,C и E.

Неограниченные носители

Неограниченный носитель может передавать сигналы без использования кабеля. Для передачи сигнала используются волны различной частоты. Их раз-деляют на три диапазона:

- радиоволны;

- микроволновое излучение;

- ИК излучение.

Технологии использование ЭМ волн в LAN и WAN имеют различия, но в силу сходных характеристик они будут рассматриваться вместе.

В следующей таблице оценивается применение различных ЭМ волн по критериям, уже названным ранее.

Вид ЭМ волны Стоимость Простота установки Пропускная способность Величина затухания сигнала Защита от внеш-них ЭМ помех и прослушивания

Одночастотная пе-редача низкой мощ-ности. Весь диапазон радиочастот, 10 kHz – единицы GHz. Как правило высокие частоты. Средняя (зависит от комплек-тации) Простая от <1 Mbps до 10 Mbps Высокая Крайне низ-кая

Одночастотная пе-редача высокой мощности. Весь диапазон радиочас-тот, 10 kHz – едини-цы GHz. Как прави-ло высокие частоты. Достаточно дорогая Сложная от <1 Mbps до 10 Mbps Низкая Крайне низ-кая

Передача в широком диапазоне частот. Весь диапазон ра-диочастот, 10 kHz – единицы GHz. В США чаще всего 902-928 MHz, 2,4 GHz в мире. Средняя (зависит от комплек-тации) От про-стой к средней 2 – 11 Mps Высокая Средняя

Наземная микровол-новая связь. Едини-цы GHz, чаще всего 4-6 или 21-23 GHz От средней к высокой (зависит от комплек-тации) Сложная от <1 Mbps до 150 Mbps Различная (зави-сит от мощности передатчика, час-тоты и атмосфер-ных условий) Низкая

Спутниковая микро-волновая связь. Еди-ницы GHz, чаще все-го 11-14 GHz Высокая Крайне сложная от <1 Mbps до 10 Mbps Различная (зави-сит от мощности передатчика, час-тоты и атмосфер-ных условий) Низкая

Направленная ИК связь. 100 GHz – 1000 THz. От низкой к средней От средней к слож-ной от <1 Mbps до 16 Mbps Различная (в за-висимости от ин-тенсивности из-лучателя, его ка-чества и атмо-сферных усло-вий) Средняя

Ненаправленная ИК связь. 100 GHz – 1000 THz Низкая Простая <1 Mbps Высокая Низкая

Стоимость есть относительная оценка оборудования, используемого для передачи данных. Под пропускной способностью следует понимать скорость передачи данных. Приведенная величина затухания сигнала рассчитана теоре-тически, на самом деле она зависит от вида антенны, частоты волны, и мощно-сти излучателя.

Радиоволны

Радиоволны находятся в диапазоне частот от 10 KHz до нескольких GHz. К радиоволнам относят следующие полосы частот: коротковолновое радио, вы-сокочастотное телевидение (VHF) и УКВ радио, радио и телевидение на волнах ультравысокой частоты (УВЧ) или UHF. Полоса частот – это непрерывный ин-тервал частот, которые используются для какой-либо одной цели.

В радиоволнах полосы частот бывают регулируемыми и нерегулируе-мыми.

Использование регулируемой полосы частот возможно только после по-лучения лицензии в соответствующих организациях (федеральная комиссия по связи FCC в США и т.д.). Процесс лицензирования длителен, но он позволяет гарантировать что данная частота не будет никем занята. Недостатком лицензи-рования являются длительные задержки при получении лицензии, высокая стоимость лицензии и невозможность переезда в другое место.

Можно также использовать нерегулируемые полосы частот, которые на-ходятся в диапазонах 902-928 МГц, 2,4 ГГц и 5,72-5,85 ГГц (в США). В других странах чаще всего используют частоту 2,5 ГГц. Использование нерегулируе-мых частот популярно, т.к. на них не накладывается никаких ограничений кро-ме мощности передатчика – 1 кВт, что делает проблематичным их применение в глобальных сетях, так как чем ниже мощность, тем ниже охватываемая источ-ником площадь. Также в нерегулируемой полосе частот нельзя гарантировать безошибочную передачу сигнала. Более всего распространена частота 900 МГц, но отмечается высокий рост использования 2,4 Гц. Диапазон 5,72-5,85 ГГц ис-пользуется достаточно редко, что связано с дорогостоящим оборудованием.

Радиоволны можно излучать по всем направлениям или по одному на-правлению. Узконаправленное излучение требует тщательной и точной на-стройки. В глобальных сетях используются короткие волны, что позволяет им огибать линию горизонта. В локальных сетях чаще всего используются волны VHF и UHF диапазонов.

Независимо от реализации, передачу радиоволн можно классифициро-вать по следующим категориям:

- одночастотная передача низкой мощности;

- одночастотная передача высокой мощности;

- передача в широком диапазоне частот.

Одночастотная передача низкой мощности

Одночастотные передатчики используют только одну частоту. Передат-чики низкой мощности используются на небольших расстояниях в открытом пространстве без препятствий. Низкая частота и низкая мощность не позволяют достигать высоких скоростей передачи. Обычно скорости ниже 1 Мбит/с. Одно-частотные передатчики могут приближаться по скорости к медным проводни-кам, но их стоимость остается высокой, а радиус действия ограничен. Как при-мер одночастотной передачи можно привести систему, дающую скорость пере-дачи 5,7 Мбит/с на расстояние не более 25 метров.

Диапазон частот. Одночастотная передача низкой мощности может вес-тись во всем диапазоне радиочастот, 10 кГц – нескольких ГГц. В компьютерных сетях обычно используется высокие частоты из радиодиапазона.

В зависимости от используемого передатчика и антенны, по стоимости системы ОПНМ занимают среднюю ценовую позицию.

Простота установки также определяется используемым оборудованием. Большинство систем укомплектованы уже готовой антенной и их легко уста-навливать, но некоторые требуют установки квалифицированным специали-стом.

Пропускная способность – от менее чем 1 Мбит/с до 10 Мбит/с.

Величина затухания сигнала зависит от частоты и мощности сигнала. Чем выше мощность и частота, тем меньше он ослабляется. Так как рассматри-ваются ОПНМ, то сигнал сильно подвержен затуханию.

ОПНМ сильно подвержена помехам, особенно при использовании низ-ких частот, которые излучают бытовые приборы. ОПНМ легко прослушать, так как ослабленный сигнал можно обнаружить и за стенами здания. Хотя через не-сколько десятков метров сигнал будет уже почти невозможно поймать.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ОПНМ.

Преимущества Недостатки

Относительно простая установка Может потребоваться получение ли-цензии и сертификация оборудования

Сигнал частично или полностью ос-лабляется стенами или другими пре-пятствиями Возможны только невысокие скорости передачи (от <1 до 10 Мбит/с)

Передающая станция может быть как стационарной, так и передвижной Сильно подвержена внешним помехам и глушению частоты

Подвержена прослушиванию в зоне приема сигнала

Одночастотная передача высокой мощности

Оборудование ОПВМ отличается более высокой мощностью от передат-чиков ОПНМ, что позволяет покрывать большие расстояния. В зависимости от частоты ОПВМ может использоваться для передачи вне зоны прямой видимо-сти или использовать эффект отражения сигнала от верхних слоев атмосферы. Благодаря такие возможностям ОПВМ – хорошее средство для передачи дан-ных мобильным пользователям. ОПВМ использует такие же частоты что и ОПНМ, поэтому ее пропускная способность одинакова. Однако ОПВМ может передавать сигнал на намного большие расстояние, и стоимость оборудования также намного превышает ОПНМ.

Диапазон частот аналогичен ОПНМ.

Стоимость мощных передатчиков выше чем обычных. К тому же в ОПВМ используются дорогие антенные башни и повторители.

Установка ОПВМ достаточно сложна. Обычно в ОПВМ используется высокое напряжение, а точная настройка должна производиться квалифициро-ванным специалистом.

Пропускная способность аналогична ОПНМ.

Так как мощность передатчика высока, величина затухания сигнала в ОПВМ намного меньше чем в ОПНМ.

ОПВМ также сильно подвержена помехам. Так как ОПВМ охватывает значительную площадь, сигнал не сложно перехватить и прослушать.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ОПВМ.

Преимущества Недостатки

Малый коэффициент затухания. Боль-шая зона охвата, может достигать ми-ровых масштабов Может потребоваться получение ли-цензии и сертификация оборудования

Передающая станция может быть как стационарной, так и передвижной, в том числе установлена на самолете или корабле Достаточно высокая стоимость обору-дования

Сложная установка и настройка, тре-бующая квалифицированного персо-нала

Возможны только невысокие скорости передачи (от <1 до 10 Мбит/с)

Сильно подвержена внешним помехам и глушению частоты

Подвержены прослушиванию

Передача в широком диапазоне частот

Хотя такой вид передачи также основан на радиоволнах, одновременно используется несколько частот. В ПШДЧ задействованы две схемы модуляции сигнала:

- непосредственная последовательная модуляция;

- скачкообразная перестройка частоты.

Самый используемый вид модуляции – непосредственная последова-тельная. Поток данных распределяется на несколько частот. В промежуточных частотах может производиться вещание «мусора». Приемник выбирает нужные частоты и декодирует данные. При этом, не зная правильные частоты, невоз-можно перехватить информацию. Так как возможно использование любых час-тот из диапазона, то такой вид модуляции может использовать уже занятые диапазоны, игнорируя занятые частоты – считая их «мусором».

Существующие 900 МГц системы передают информацию со скоростью 2-11 Мбит/с.

При использовании скачкообразной перестройки частоты, данные пере-даются методом последовательного переключения на разные частоты. И источ-ник и приемник должны согласовать график переключения и интервалы веща-ния. Также одновременно могут использоваться несколько частот для передачи информации. Тогда по графику происходит переключение потоков данных ме-жду частотами.

Диапазон частот. Передача может идти во всем диапазоне радиочастот от 10 кГц до нескольких ГГц, но наиболее часто используются нерегулируемый диапазон 902-928 МГц. Сейчас наблюдается переход на частоту 2,4 ГГц чтобы обеспечить большую пропускную способность.

В зависимости от используемого передатчика и антенны, по стоимости системы ПШДЧ занимают среднюю ценовую позицию.

В большинстве случаев требуется установка уже готовой системы. По-этому в зависимости от оборудования установка может быть от легкой до средней степени сложности.

Обычно пропускная способность находится в интервале от 2 до 11 Мбит/с, но переход на более высокую частоту (2,4 ГГц) обеспечит более высо-кую пропускную способность.

Величина коэффициента затухания сигнала зависит от частоты и мощ-ности передатчика. Чем выше частота и мощность передатчика, тем меньше за-тухание сигнала. Обычно используются маломощные передатчики, поэтому та-кие системы имеют высокий коэффициент затухания.

Как и другие радиоволны, ПШДЧ сильно подвержены ЭМ помехам. Од-нако, в силу передачи сигнала по нескольким частотам, потеря одной частоты не ведет к полной потере информации. По этой же причине ПШДЧ устойчива к прослушиванию сигнала. При подслушивании необходимо знать точные значе-ния частот. Передаваемый по нескольким частотам «мусор» значительно за-трудняет задачу.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки ПШДЧ.

Преимущества Недостатки

Легкость установки готовой системы Может потребоваться получение ли-цензии и сертификация оборудования

Пропускная способность ограничена лишь количеством используемых час-тот Высокий коэффициент затухания от маломощных передатчиков

Высокая устойчивость к ЭМ помехам и прослушиванию

Передающая станция может быть как стационарной, так и передвижной

Микроволновое излучение

Микроволновую связь разделяют на два вида:

- наземная микроволновая связь;

- спутниковая микроволновая связь.

Наземная микроволновая связь

В наземной микроволновой связи используются направленные парабо-лические антенны в условиях прямой видимости. Этот вид связи удобен если требуется соединить сети двух зданий при большой сложности прокладки кабе-ля между ними. Наземная микроволновая связь использует гигагерцовые диапа-зоны 4-6 и 21-23 ГГц, на которые как правило требуется лицензия, что в свою очередь ведет к финансовым и временным издержкам.

Используются также менее мощные передатчики для организации сети внутри здания. Обычно такая сеть состоит из центрального передающего уст-ройства и нескольких клиентских передающих устройств. Несколько централь-ных передающих устройств могут быть в свою очередь объединены в одну сеть. Такой вариант сети хорошо подходит для мобильных сетей, так как клиентские передающие устройства могут в принципе работать и без центрального устрой-ства.

Диапазон частот наземной микроволновой связи заключен в интервалах 4-6 и 21-23 ГГц.

Стоимость оборудования напрямую зависит от мощности передатчика и частоты волны. Системы, рассчитанные на короткие расстояния (сотни метров) относительно дешевы, в то время как системы для больших расстояний (не-сколько километров) достаточно дороги. Некоторые провайдеры предоставляют такие системы в аренду, что может снизить расходы на оборудование.

Установка антенн прямой видимости очень сложна, т.к. требуется край-не точная настройка, которая обычно производится методом проб и ошибок. Если условие прямой видимости не выполняется, установка еще сильнее ус-ложняется.

Максимальная пропускная способность зависит от частоты волны, она обычно составляет от 1 до 150 Мбит/с.

Величина затухания сигнала зависит как от частоты волны так и от ти-па используемой антенны. Высокочастотное микроволновое излучение сильно ослабляется дождем или туманом, что можно не учитывать на коротких дистан-циях.

Микроволновое излучение можно заглушить или перехватить, однако шифрация информации уменьшает риск прослушивания. В отличие от других волн, микроволновое излучение сильно подвержено влиянию атмосферных по-мех.

В следующей таблице приведены преимущества и недостатки наземной микроволновой связи

Преимущества Недостатки

Использование НМС может быть де-шевле кабельной системы в некоторых случаях Может потребоваться наличие лицен-зии

Сложная установка, особенно при от-сутствии прямой видимости

Сигнал подвержен затуханию от атмо-сферных помех (туман, дождь)

Микроволновое излучение подвержено глушению, перехвату и прослушива-нию

Спутниковая микроволновая связь

Также как и в наземной микроволновой связи, здесь используется гига-герцовый диапазон. Связь происходит между узконаправленными параболиче-скими антеннами в условиях прямой досягаемости. Одна антенна установлена на земле, другая на геостационарном спутнике. Размеры т.н. «тарелки» назем-ной антенны обычно колеблются в пределах 0,75 – 2,4 м в диаметре. Тарелка подключается к контроллеру, который имеет выход на локальную сеть.

Антенна передает сигналы на геостационарный спутник, который обыч-но находится на высоте 22 тыс миль. Далее сигнал со спутника передается на центральную наземную станцию или на отдельную антенну. Соответственно через спутник можно осуществлять как связь типа «точка-точка», так и типа «много передатчиков/одна центральная станция».

Стоимость спутниковой микроволновой связи одинакова для любого расстояния: к примеру требуются примерно одинаковые затраты как для соеди-нения двух континентов, так и двух зданий расположенных на расстоянии не-скольких километров друг от друга.

Для спутниковой связи характерны очень большие задержки, которые колеблются от 0,5 с до 5 с, что связано с большим расстоянием, которое должен преодолеть сигнал. Однако с помощью спутника можно установить связь с лю-бым труднодоступным регионом Земли.

Диапазон частот спутниковой микроволновой связи обычно находится в интервале от 11 до 14 ГГц.

Стоимость оборудования относительно высока. Для этого вида связи необходимо использование наукоемких космических технологий, которые очень дороги. Спутниковый канал можно арендовать у крупных коммуникаци-онных компаний. Хотя стоимость оборудования и высока, она обычно значи-тельно дешевле стоимости прокладки кабеля на то же расстояние.

Запуск спутника требует больших финансовых затрат. Установка на-земной «тарелки» требует или точной настройки на спутник.

Пропускная способность зависит от частоты и составляет не боле 45 Мбит/с, в то время как обычно используется от менее чем 1 до 10 Мбит/с.

Коэффициент затухания сигнала зависит от его частоты и размера «та-релки». Волны с высокой частотой могут ослабляться дождем и туманом.

Микроволны легко подвержены как глушению так и перехвату (сигнал может быть закодирован для уменьшения вероятности прослушивания). Также микроволны подвержены влиянию атмосферных помех.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки спутни-ковой микроволновой связи.

Преимущества Недостатки

Возможна высокая скорость передачи Может потребоваться наличие лицен-зии

Наземные станции могут быть как ста-ционарные так и передвижные Требует использования современной космической технологии (высокая стоимость)

Не нужно никаких промежуточных устройств для передачи данных даже между континентами Запуск спутника очень трудоемок и дорог, но можно арендовать спутнико-вый канал

Передача может идти как на малень-кую так и на большую площадь. Подвержена влиянию атмосферных помех – снега и тумана (падает ско-рость передачи или передача блокиру-ется)

Стоимость не зависит от расстояния Большие задержки распространения сигнала

Подвержена глушению и перехвату

Инфракрасное излучение

Для передачи ИК излучения используются светодиоды, лазерные диоды или фотодиоды (такие же, как и в волоконной оптике или бытовой технике).

Эти источники изучают качественную ЭМ волну, которая находится строго в определенном интервале ЭМ спектра. Прием ИК света возможен как в условиях прямой видимости, так и при отражении от различных поверхностей. При отражении теряется до половины энергии волны. Однако ИК излучение не может проникать сквозь стены или другие препятствия, и сильные источники света также могут заглушить ИК свет. Поэтому ИК излучение имеет смысл применять в небольших и свободных помещениях.

ИК изучение характеризуется высокой частотой (100 GHz – 1000 THz), поэтому теоретически оно может обеспечивать более высокую пропускную способность, однако технологии для этого продвинулись еще недостаточно да-леко.

Различают две категории ИК связи:

- направленная ИК связь;

- ненаправленная ИК связь.

Направленная ИК связь

Луч ИК света можно легко направлять непосредственно на сам прием-ник. Это уменьшает возможные затухания сигнала и вероятность подслушива-ния. Направленная ИК связь очень похожа на домашние системы дистанцион-ного управления.

Диапазон частот ИК связи лежит в интервале от 100 GHz до 1000 THz.

Стоимость ИК оборудования зависит от типа источника ИК излучения. Мощные и высококачественные лазеры достаточно дороги, в то время как обычные светодиоды производятся для бытовой электроники и имеют малую стоимость.

Направленная ИК связь требует точной настройки при установке и дальнейшей подстройки при эксплуатации. К тому же, мощный лазер требует осторожного обращения во избежания повреждения сетчатки глаза.

Сейчас есть стандарты передачи сигнала с использованием дешевого оборудования со скоростью 115 Кбит/с, но обычно применяется более дорогое оборудование, которое обладает пропускной способностью от нескольких Кбит/с до 10 Мбит/с на расстояние до 1 км.

Коэффициент затухания ИК волны зависит от мощности источника, от качества сигнала, атмосферных условий и количества препятствий на пути вол-ны. Надежная передача информации с помощью ИК волн возможна на расстоя-ние не более нескольких километров.

ИК излучение ухудшается под влиянием сильного света. Направленное ИК излучение сложно прослушать, так как любое препятствие на пути волны будет сильно ухудшать связь.

В следующей таблице приведены преимущества и недостатки направ-ленного ИК излучения

Преимущества Недостатки

Может использовать относительно не-дорогое оборудование Требует условия прямой видимости и точной настройки

Теоретически возможны высокие ско-рости передачи сигнала Качество связи ухудшается под влия-нием сильного света или атмосферных условий

Устойчива к прослушиванию

Ненаправленная ИК связь

В случае ненаправленной связи передатчик рассеивает или расфокусиру-ет сигнал чтобы его можно было принимать на большей площади. Такой метод также широко используется в бытовой аппаратуре. Таким образом намного лег-че настроить связь и принимающее устройство можно перемещать в зоне прие-ма сигнала.

К тому же, один такой передатчик может связываться с другими такими же передатчиками. Однако это также означает что сигнал можно легко перехва-тить в зоне приема.

Диапазон частот такой же как и у направленной ИК связи.

Стоимость ИК оборудования зависит от типа источника ИК излучения. Мощные и высококачественные лазеры достаточно дороги, в то время как обычные светодиоды производятся для бытовой электроники и имеют малую стоимость.

Ненаправленную ИК связь легко устанавливать, учитывая условия прямой видимости источника и приемника. Также в зоне приема можно легко изменять конфигурацию сети.

Обычно пропускная способность таких систем не превышает 1 Мбит/с, но теоретически возможна и большая скорость.

Коэффициент затухания ненаправленной ИК связи зависит от тех же условий что и направленной – это мощность источника, качество сигнала и ат-мосферные условия. Однако наличие препятствий на пути сигнала уже не явля-ется значительной помехой, так как приемник можно переместить в другое ме-сто. Обычно дальность таких систем измеряется в десятках метров.

Как в любой ИК системе связь сильно ухудшается под воздействием сильного света. Ненаправленная ИК связь подвержена прослушиванию, так как сигнал можно перехватить в зоне приема.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки нена-правленной ИК связи

Преимущества Недостатки

Может использовать относительно не-дорогое оборудование Менее высокая пропускная способ-ность чем при использовании направ-ленного ИК излучения

Не требует точной установки, возмож-но перемещение клиента в зоне приема Качество связи ухудшается под влия-нием сильного света или атмосферных условий

Подвержена прослушиванию

Задачи для решения на уроке

По данной ситуации выберите подходящий носитель, который наиболее хорошо решил бы поставленную задачу. Обоснуйте свой выбор.

1. Теперь после изучения неограниченных носителей, измените ли вы свое решение предыдущего задания?

В фирме «Рога и копыта» работает 23 административных работника. Фирма располагается в старом здании, которое капитально не ремонтировалось 50 лет. Каждый год директор фирмы проводит перепланировку ячеек сотрудни-ков. В прошлом году для каждого работника был закуплен персональный ком-пьютер. Все компьютеры работают без сети и сотрудники передают друг другу файлы через дискеты. Персонал считает, что компьютерная сеть повысит эф-фективность их работы. Директор согласился профинансировать пилотный про-ект компьютерной сети в оптимальном отношении цена/качество.

2. Химическая компания Урюпинскоргсинтез протянула по совету спе-циалистов волоконно-оптическую сеть. Это позволило полностью автоматизи-ровать производство. Однако, в нескольких корпусах кабель проложен прямо на земле и покрыт защитным пластиковым коробом. Каждую неделю тяжелое обо-рудование вывозится из цеха для очистки. Эта процедура отсоединяет от сети 20 пользователей, так как их волоконно-оптическая линия снимается на время очистки. Пользователи жалуются, что в процессе чистки они не заняты и сеть не работает. Но президент компании очень доволен сетью, которая проложена по всему производству и позволяет пропускать через себя большие объемы ин-формации между центральным зданием и другими корпусами. Корпус, в кото-ром возникают эти проблемы, расположен на расстоянии 5 миль от центрально-го здания. Прямой путь до здания пересекается несколькими железнодорожны-ми путями и шоссе.

3. После успешного оборудования нового офиса, вице-президент компа-нии ВИТ (Вятские инновационные технологии) желает улучшить производи-тельность труда подчиненных. Несколько брокеров компании работают в зда-нии фондовой биржи в соседнем квартале. Каждому брокеру будет выделен портативный компьютер на котором они будут получать как персональную ин-формацию так и корпоративную информацию. В офисе будет нанят персонал, который должен отслеживать важные новости, вести рыночные исследования и производить сложные расчеты для брокеров. Также подобные офисы будут ус-тановлены во всех финансовых центрах компании. Брокеры каждого финансо-вого центра смогут работать вместе, чтобы улучшить прибыльность компании. Бюджет у проекта весьма ограниченный.

Контрольное задание

1. Определите носитель для передачи данных.

2. Какой вид кабеля описывается следующим определением.

Оба проводника имеют одну и ту же ось. Обычно в центре кабеля нахо-дится медный проводник, окруженный изолирующим слоем. Изолирующий слой окружен вторым проводником – медной оплеткой, изолирующей кабель от внешних электромагнитных помех. К медной оплетке может быть добавлен слой фольги. Далее следует внешний слой жесткой пластиковой изоляции.

А. Коаксиальный кабель

B. Волоконно-оптический кабель

C. STP/FTP

D. UTP

3. Какой вид неограниченного носителя описывается следующим опре-делением.

Этот тип передачи использует радиоволны, и в нем может быть задейст-вована одна из схем модуляции сигнала: непосредственная последовательная модуляция или скачкообразная перестройка частоты.

A. Спутниковая микроволновая связь.

B. Передача в широком диапазоне частот.

С. Наземная микроволновая связь.

D. Одночастотная передача низкой мощности.

4. Расположите следующие виды кабелей в порядке возрастания их стоимости.

- Толстый коаксиальный кабель

- Волоконно-оптический кабель

- STP

- UTP

5. Расположите следующие виды неограниченного носителя в порядке возрастания устойчивости к ЭМ помехам.

- Передача в широком диапазоне частот

- Ненаправленная ИК связь

- Наземная микроволновая связь

- Одночастотная передача низкой мощности

6. Какова максимальная длина одного сегмента кабеля «тонкий» Ethernet?

A. 100 м

B. 185 м

C. 215 м

D. 285 м

7. Вас попросили проверить предложение компьютерной фирмы по уста-новке сети для вашей компании. Четыре компьютера, назовем их A, B, C и D, расположены в разных офисах:

Расстояние от A до устройства связи: 175 м

От B до устройства связи: 225 м

От C до устройства связи: 150 м

От компьютера D до устройства связи: 95 м

Компьютерная фирма рекомендовала применение сети 10BaseT 5 катего-рии. Но эта рекомендация нарушает спецификации UTP и 10BaseT. Какие из следующих утверждений являются истинными?

 A. Расстояние от компьютера A до устройства связи превышает максималь-ную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

 B. Расстояние от компьютера B до устройства связи превышает максималь-ную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

 C. Расстояние от компьютера C до устройства связи превышает максималь-ную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

 D. Расстояние от компьютера D до устройства связи превышает максималь-ную длину сегмента для стандарта 10BaseT.

8. Что из следующего используется чтобы соединить два отрезка кабеля в случае использования «тонкого» коаксиального кабеля?

A. BNC терминатор

B. BNC barrel connector (цилинтрический соединитель)

С. Сетевая карта

D. Среднее соединительное устройство

9. Вам дали задание установить кабельную систему спецификации Ethernet для вашего офиса. Кабель должен прокладываться по существующим телефонным коробам. Длина одного сегмента не будет превышать 95 метров. Какой тип кабеля лучше всего подойдет в этой ситуации?

A. Волоконно-оптический

B. UTP категории 1

C. UTP категории 3

D. «Тонкий» коаксиальный

10. Вас попросили установить сеть для вашей компании. Четыре компь-ютера, назовем их A, B, C и D, расположены в разных офисах:

Расстояние от A до устройства связи: 175 м

От B до устройства связи: 180 м

От C до устройства связи: 150 м

От компьютера D до устройства связи: 95 м

Требуемый результат:

- Нужно выбрать тип кабеля, который подходит для данной сети.

Желательные дополнительные результаты:

- Стоимость должна быть минимальной

- Кабель должен быть гибким и эластичным.

Предлагаемое решение:

- Реализовать сеть 10Base2

Какой результат принесет предложенное предложение?

А. Предложенное решение даст как требуемый результат, так и оба до-полнительных результата.

B. Предложенное решение даст требуемый результат, а из дополнитель-ных результатов даст только один.

C. Предложенное решение даст требуемый результат, но из дополни-тельных результатов не будет получен ни один.

D. Предложенное решение не даст требуемого результата.

Ответы:

2. A

3. B

4. UTP, STP, толстый коаксиал, волоконная оптика

5. ненаправленная ИК связь, наземная микроволновая связь, одночастот-ная передача низкой мощности, передача в широком диапазоне частот. (возмо-жен не один правильный ответ)

6. B

7. A,B,C

8. B

9. C

10. A

Частные и общедоступные сети

Установка и поддержка большого количества кабельных систем и обору-дования может вылиться в значительные расходы для организации. Поэтому существуют организации, владеющие оборудованием и кабельными системами и предоставляющие доступ к ним. Соответственно эти сети могут использовать-ся как продолжение корпоративной сети организации.

Общедоступная телефонная сеть

В каждом государстве сейчас существуют телефонные сети (PSTN), кон-тролируемые государством или большими телекоммуникационными компания-ми. Совокупность телефонных сетей составляет самую большую сеть в мире. Большинство телефонных сетей в начале своего развития имели очень малый размер. В дальнейшем они росли и объединялись. По мере роста телефонные сети увеличивали число каналов и улучшали свое оборудование, чтобы предос-тавлять новые услуги, такие как передачу данных.

Телефонные сети в каждом государстве имеют некоторые различия, од-нако они все используют носители, описанные ранее. И обычно телефонные станции используют схожее оборудование.

Схему действия телефонной сети можно представить в виде четырех уровней:

1 уровень включает оборудование клиента: внутренняя проводка, теле-фонные аппараты, модемы. Обычно в качестве провода используется UTP с разъемами RJ-11 или RJ-45. Внутренняя проводка подходит к соединительному шкафу, который имеет заземление и защищен от внешних воздействий.

2 уровень включает в соединительный шкаф, который соединяет не-сколько внутренних проводок. Оборудование соединительного шкафа через вы-сокоскоростную магистраль соединяется с телефонной станцией. Телефонная станция отвечает за сигнал в телефонной линии, коммутацию, подачу напряже-ния для питания линии.

3 уровень состоит из нескольких телефонных станций, связанных между собой высокоскоростными магистральными каналами

На 4 уровне группы телефонных станций связываются между собой че-рез оборудование дальней связи, что позволяет связать самые удаленные стан-ции на земном шаре. Оборудование дальней связи чаще всего использует смесь высокоскоростного коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля и микроволновой связи.

В телефонии используются все те же виды кабеля и беспроводной связи что обсуждались ранее. Телефонная сеть предоставляет широкий вид услуг для потребителей. Например, обычные коммутируемые телефонные линии по кото-рым могут связываться модемы, выделенные телефонные линии, линии T1 (1,5 Мбит/с) , T2, T3, T4 (270 Мбит/с) в США и такие же линии E1 (2,0 Мбит/с) в Европе, синхронная оптическая сеть/синхронная цифровая иерархия SONET/SDH и другие. При использовании каждой услуги пользователь аренду-ет часть оборудования, а расходы на содержание линии разделяются на всех пользователей, которые ее используют.

Сеть Internet

Кроме предоставления линий связи, компании также могут предлагать различные сетевые службы и средства и свои вычислительные мощности.

Соответственно, Internet – это совокупность правительственных струк-тур, образовательных учреждений и частных организаций в более чем ста стра-нах. Ни одна организация не может сказать, что она владеет Internet, хотя часть ее оборудования и вычислительных ресурсов используется в этой глобальной сети.

Итог

При построении компьютерной сети нужно выбирать нужный носитель для передачи данных. Выше были рассмотрены следующие носители:

- неэкранированная витая пара

- экранированная витая пара

- коаксиальный кабель

- волоконно-оптический кабель

- одночастотная передача низкой мощности

- одночастотная передача высокой мощности

- передача в широком диапазоне частот

- наземная микроволновая связь

- спутниковая микроволновая связь

- направленная ИК связь

- ненаправленная ИК связь.