Коаксиальные линии связи, линии на витой паре.

14. Кабельные линии связи имеют довольно сложную структуру. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции. В компьютерных сетях используются три типа кабелей.

Витая пара (twisted pair) — кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP и экранированная витая пара STP.

Характерным для этого кабеля является простота монтажа. Данный кабель является самым дешевым и распространенным видом связи, который нашел широкое применение в самых распространенных локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “звезда”. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45.

Кабель используется для передачи данных на скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Витая пара обычно используется для связи на расстояние не более нескольких сот метров. К недостаткам кабеля "витая пара" можно отнести возможность простого несанкционированного подключения к сети.

Коаксиальный кабель (coaxial cable) - это кабель с центральным медным проводом, который окружен слоем изолирующего материала для того, чтобы отделить центральный проводник от внешнего проводящего экрана (медной оплетки или слой алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией.

Существует два типа коаксиального кабеля: тонкий коаксиальный кабель диаметром 5 мм и толстый коаксиальный кабель диаметром 10 мм. У толстого коаксиального кабеля затухание меньше, чем у тонкого. Стоимость коаксиального кабеля выше стоимости витой пары и выполнение монтажа сети сложнее, чем витой парой.

Коаксиальный кабель применяется, например, в локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “общая шина”. Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем витая пара и снижает собственное излучение. Пропускная способность – 50-100 Мбит/с. Допустимая длина линии связи – несколько километров. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее, чем к витой паре.

Оптико-волоконные линии связи.

В основе функционирования оптических волоконных сетей лежит принцип распространения световых волн по оптическим световодам на большие расстояния. При этом электрические сигналы, несущие информацию, преобразуются в световые импульсы, которые с минимальными искажениями передаются по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС). Большое распространение подобные системы получили благодаря целому ряду достоинств, которые есть у ВОЛС по сравнению с системами передачи, использующими медные кабели или радиоэфир в качестве среды передачи.

Такая полоса дает возможность передавать потоки информации в несколько терабит в секунду. Важными преимуществами ВОЛС являются такие факторы, как малое затухание сигналов, позволяющее, при использовании современных технологий, строить участки оптических систем в сто и более километров без ретрансляции, высокая помехозащищенность, связанная с малой восприимчивостью оптического волокна к электромагнитным помехам, и многие другие.

Оптические волокна - один из основных компонентов ВОЛС. Они представляют собой комбинацию материалов, имеющих различные оптические и механические свойства.
Внешняя часть волокна изготавливается обычно из пластмасс или эпоксидных композиций, сочетающих высокую механическую прочность и большой коэффициент преломления света. Этот слой обеспечивает механическую защиту световода и его устойчивость к воздействию внешних источников оптического излучения.

Основная часть стекловолокна состоит из сердцевины и оболочки. Материалом сердцевине служит сверхчистое кварцевое стекло, которое и является основной средой передачи оптических сигналов. Удержание светового импульса происходит вследствие того, что коэффициент преломления материала сердцевины больше чем у оболочки. Таким образом, при оптимально подобранном соотношении коэффициентов преломления материалов происходит полное отражение светового луча внутрь сердцевины.

Беспроводные сети.

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

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей:

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

Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики со всенаправленными антеннами. Стандарт IEEE 802.11 определяет два режима работы сети — Ad-hoc и клиент-сервер. Режим Ad-hoc (иначе называемый «точка-точка») — это простая сеть, в которой связь между станциями (клиентами) устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент-сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к файловым серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент-сервер. Без подключения дополнительной антенны устойчивая связь для оборудования IEEE 802.11b достигается в среднем на следующих расстояниях: открытое пространство — 500 м, комната, разделенная перегородками из неметаллического материала — 100 м, офис из нескольких комнат — 30 м. Следует иметь в виду, что через стены с большим содержанием металлической арматуры (в железобетонных зданиях таковыми являются несущие стены) радиоволны диапазона 2,4 ГГц иногда могут вообще не проходить, поэтому в комнатах, разделенных подобной стеной, придется ставить свои точки доступа.

Для соединения удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн — до 50 км). Причем в качестве подобного оборудования могут выступать и устройства Wi-Fi, нужно лишь добавить к ним специальные антенны (конечно, если это допускается конструкцией). Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» (режим Ad-hoc в IEEE 802.11) организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. При этом центральная станция имеет всенаправленную антенну, а другие удаленные станции — однонаправленные антенны. Применение всенаправленной антенны в центральной станции ограничивает дальность связи дистанцией примерно 7 км. Поэтому, если требуется соединить между собой сегменты локальной сети, удаленные друг от друга на расстояние более 7 км, приходится соединять их по принципу «точка-точка». При этом организуется беспроводная сеть с кольцевой или иной, более сложной топологией.

Мощность, излучаемая передатчиком точки доступа или же клиентской станции, работающей по стандарту IEEE 802.11, не превышает 0,1 Вт, но многие производители беспроводных точек доступа ограничивают мощность лишь программным путем, и достаточно просто поднять мощность до 0,2-0,5 Вт. Для сравнения — мощность, излучаемая мобильным телефоном, на порядок больше(в момент звонка - до 2 Вт). Поскольку, в отличие от мобильного телефона, элементы сети расположены далеко от головы, в целом можно считать, что беспроводные компьютерные сети более безопасны с точки зрения здоровья, чем мобильные телефоны.

Если беспроводная сеть используется для объединения сегментов локальной сети, удаленных на большие расстояния, антенны, как правило, размещаются за пределами помещения и на большой высоте.

Сети Ethernet: компоненты традиционных сетей Ethernet, тонкокабельные Ethernet-сети, толстокабельные Ethernet-сети, сети Ethernet на неэкранированных витых парах, сети Ethernet на волоконно-оптических кабелях.

Ethernet — пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.

Первоначально в качестве среды передачи данных использовался толстый коаксиальный кабель (Z=50 Ом), а подключение к нему выполнялось через специальные устройства (трансиверы). Позднее сети начали строиться на основе тонкого коаксиального кабеля. Но и такое решение было достаточно дорогим. Разработка дешевых широкополосных скрученных пар и соответствующих разъемов открыла перед Ethernet широкие перспективы. Те, кому приходилось работать с коаксиальными кабелями Ethernet, знают, при подсоединении или отсоединении разъема можно получить болезненные удары тока. Для скрученных пар это исключено. Но и эта технология не вечна, скрученные пары мало-помалу уступают свои позиции оптоволоконным кабелям.

 

17. Высокоскоростные технологии локальных сетей. Высокоскоростные варианты Ethernet, 100 Мбит/с Ethernet, Гигабит Ethernet.

Самой распространенной является спецификаци 100Base-TX, в соответствии с которой сигналы передаютс по двум парам медных проводов - так называемым неэкранированным витым парам (unshielded twisted pair, UTP) категории 5 - или по экранированным витым парам (shielded twisted pair, STP) типа 1. Друга спецификация, 100Base-TF, требует более дорогостоящего волоконно-оптического кабеля; сейчас в продаже имеетс небольшое число изделий для 100Base-TF, предназначенных прежде всего для магистральных сетей. Треть спецификация - 100Base-T4 - предусматривает применение медного провода категорий 3, 4 или 5; когда мы готовили настоящий обзор, в продаже еще не было концентраторов 100Base-T4, но к моменту его публикации на рынке должны появиться первые изделия, соответствующие этой спецификации.

В сентябре 1992 года фирма Grand Junction предложила схему, позволяющую достичь в Ethernet скорости передачи 100 Мбит/с с сохранением метода доступа CSMA/CD. Такое решение означало бы, что имеющиеся в наличии драйверы для Ethernet будут работать без изменений. В конце 1993 года, пока комитет 802.3 IEEE все еще обсуждал спецификацию 100BaseX, начались первые поставки этих изделий, после чего IEEE передал разработку окончательной редакции спецификации своему комитету 802.30.

Предложение фирмы Grand Junction по высокоскоростной технологии Ethernet реализуется на уровне управления доступом к среде передачи (MAC) протокола CSMA/CD в комбинации с уровнем зависимости от физической среды (PMD — Physical Medium Dependent) стандарта ANSI ХЗТ9.5. Для реализации необходимы две пары UTP-кабеля класса передачи данных. В результате достигается повышение частоты передачи пакетов без изменения структуры самих пакетов.

Главное преимущество технологии 100BaseX перед другими методами реализации 100-Мбит/с версий Ethernet заключается в том, что степень ее совместимости с существующими сетями Ethernet позволяет интегрировать ее в эти сети с помощью мостов либо двухскоростных сетевых адаптеров. С серьезной проблемой могут столкнуться только те администраторы сетей, которые не имеют в своем распоряже­нии уже приложенных проводов категории 5. Ожидается, что спросом будут использоваться интеллектуальные концентраторы, обеспечивающие работу Ethernet и на 10, и на 100 Мбит/с. Скорее всего, администраторы сетей предпочтут не приобретать адаптерные платы со скоростью передачи 100 Мбит/с сразу для всех узлов, а сначала используют высокоскоростной Ethernet для соединения серверов.

Быть может, самым важным фактором, который необходимо принимать во внимание при расширении сети, является кабельная система. Во многих зданиях старой постройки кабельная разводка выполнена неэкранированными витыми парами категории 3, которые не смогут работать с рассмотренными здесь изделиями 100Base-TX. Если в здании именно така разводка, то придется либо заменить ее на кабель категории 5, либо использовать изделия 100Base-T4, которые будут работать и с витыми парами категории 3.

Кроме того, нужно помнить, что не все правила, относящиеся к стандартным сетям Ethernet, применимы дл сетей Fast Ethernet. В частности, ограничения на длину соединений и правила последовательного соединени концентраторов гораздо жестче: в цепочку можно включить только два последовательно соединенных концентратора, причем расстояние между оконечными узлами не должно превышать 205 м (в обычной Ethernet - соответственно четыре концентратора и 2500 м). Если такие ограничени на кабельную разводку вас не устраивают, можно рассмотреть два варианта - либо применять издели 100VG-AnyLAN, либо остановить свой выбор на изделиях, отвечающих стандарту 100Base-FX Fast Ethernet, предусматривающему использование волоконно-оптического кабеля.

И наконец, хотя Fast Ethernet мало отличается от обычной спецификации Ethernet, это все-таки не одно и то же. Поэтому вам придется найти способ, как подключить группы, работающие в сети Fast Ethernet, ко всей остальной сетевой инфраструктуре. Проще всего сделать это с помощью моста-концентратора, который обеспечит все необходимые соединения между существующим сегментом Ethernet и новой сетью Fast Ethernet.

Гигабитные скорости достигнуты в 1000Base-X - варианте Gigabit Ethernet сети Ethernet. В соответствии со стандартом IEEE 802/3z имеются разновидности на ВОЛС с длиной волны 830 или 1270 нм (1000Base-SX и 1000Base-LX), расстояния до 550 м, и на витой паре категории 5 (1000BaseСХ) на расстояниях до 25 м. Скорость до 1 Гбит/с. Гигабитная скорость достигается благодаря следующим решениям.

Сеть имеет иерархическую структуру. Участки (отдельные компьютеры или подсети) по 10 Мб/с подключаются к портам переключателей (switches) скорости 10/100, их выходы по 100 Мб/с, в свою очередь, подключаются к портам переключателей 100/1000. В сегментах сети, имеющих 1000 Мб/с, используются, во-первых, передача данных по ВОЛС или параллельно по 4 витым парам, во-вторых, 5-уровневое представление данных (например, +2, +1, 0, -1, -2 В), в-третьих, кодирование 8b/10b. В результате в каждой витой паре имеем 250 Мб/с при частоте сигналов 125 МГц.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: