3. Каналы передачи данных по компьютерным сетям

Компьютеры могут связаться между собой в сеть с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:

1. Аналоговые каналы общего пользования.

2. Цифровые каналы.

3. Узкополосные и широкополосные кабельные каналы.

4. Радиоканалы и спутниковые каналы связи.

5. Оптоволоконные каналы связи.

Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать существовавшие тогда разные сети общего пользования. Передача данных по аналоговым каналам может выполняться двумя способами.

 При первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют два устройства, реализующие коммуникационные функции, с подключенными к ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями или непосредственными соединениями.

Второй способ - установление соединений с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий). Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше, и соединение устанавливается быстрее. Кроме того, на каждый выделенный канал необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.

Параллельно с использованием аналоговых сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в дискретной (цифровой) форме по ненагруженным телефонным каналам, к которым не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети, - цифровым каналам.

Наряду с дискретными данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговую информацию (голосовую, видео... ), преобразованную в цифровую форму, Наиболее высокие скорости при передаче данных на небольшие расстояния могут быть получены при использовании витой пары ТР (twisted pair), а на большие расстояния - при использовании оптоволокна.

Кабельные каналы, или коаксиальные пары, - это два цилиндрических проводника на одной оси, разделенные диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом) используется главным образом для передачи узкополосных цифровых сигналов, а другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационное оборудование, позволяют обмениваться данными на высоких скоростях в аналоговой или цифровой форме. На небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) коаксиальные пары вытесняются витой парой, а на больших расстояниях - оптоволоконными каналами связи.

Радиоканалы и спутниковые каналы связи. Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными подвижными или временно используемыми объектами.

Диапазон частот, на которых функционируют радиосети, составляет 2-40 МГц (обычно используют 4-6 МГц). Узлы в радиосети могут быть расположены (в зависимости от используемой аппаратуры) на расстоянии до 10 км друг от друга. Спутники содержат несколько усилителей (трансформеров), каждый из которых принимает сигналы в заданном диапазоне частот (обычно 6-14 МГц) или генерирует их в другом частотном диапазоне (4-12 МГц).

Для передачи данных, как правило, используются геостационарные спутники, размещенные на экваториальной орбите на высоте 36000 км. Такое расстояние дает существенную задержку сигнала (в среднем 270 мс), для компенсации которой используются специальные методы. Обмен данными по радиоканалам может вестись как с помощью аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, так как позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в общую сеть.

Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефона или специальных устройств обмена данными. Помимо обмена данными в радиодиапазоне для связи на небольшие расстояния (обычно в пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение.

В оптоволоконных каналах связи применяется известное из физики явление полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеля на большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускающие диоды или лазерные диоды, а в качестве приемников - фотоэлементы. Оптоволоконные каналы связи, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с другими видами связи, получают все большее распространение, причем не только для связи на небольшие расстояния, но и на внутригородских и междугородных участках.