Kabelové komunikační kanály. Hlavní charakteristiky dat. Kabelové standardy. Komunikační linky a kanály

Téma 1.4: Základy lokálních sítí

Téma 1.5: Základní LAN technologie

Téma 1.6: Základní softwarové a hardwarové komponenty LAN

Místní sítě

1.2. Prostředí a způsoby přenosu dat v počítačových sítích

1.2.2. Komunikační linky a datové kanály

K budování počítačových sítí se používají komunikační linky, které využívají jiné fyzické médium. Jako fyzické médium v ​​komunikacích se používají kovy (hlavně měď), ultraprůhledné sklo (křemen) nebo plast a éter. Fyzickým přenosovým médiem může být kabel " kroucený pár", koaxiální kabel, kabel z optických vláken a okolí.

Komunikační linky nebo linky pro přenos dat jsou mezilehlé zařízení a fyzické médium, přes které se přenášejí informační signály (data).

V jedné komunikační lince může být vytvořeno několik komunikačních kanálů (virtuálních nebo logických kanálů), například frekvenčním nebo časovým rozdělením kanálů. Komunikační kanál je prostředek pro jednosměrný přenos dat. Pokud je komunikační linka používána výhradně komunikačním kanálem, pak se v tomto případě komunikační linka nazývá komunikační kanál.

Kanál přenosu dat je prostředek pro obousměrnou výměnu dat, který zahrnuje komunikační linky a zařízení pro přenos (příjem) dat. Kanály přenosu dat propojují informační zdroje a informační přijímače.

V závislosti na fyzickém médiu přenosu dat lze komunikační linky rozdělit na:

• drátové komunikační linky bez izolačních a stínících opletení;
• kabel, kde se pro přenos signálu používají takové komunikační linky, jako jsou kroucené dvoulinky, koaxiální kabely nebo kabely z optických vláken;
• bezdrátové (rádiové kanály pozemní a satelitní komunikace), využívající k přenosu signálů elektromagnetické vlny, které se šíří vzduchem.

Drátové komunikační linky

Drátové (nadzemní) komunikační linky se používají k přenosu telefonních a telegrafních signálů a také k přenosu počítačových dat. Tyto komunikační linky se používají jako hlavní komunikační linky.

Kabelové komunikační linky lze použít k organizaci analogových a digitálních kanálů přenosu dat. Přenosová rychlost přes pevné linky primitivního starého telefonního systému (POST) je velmi pomalá. Mezi nevýhody těchto linek navíc patří odolnost proti rušení a možnost jednoduchého neoprávněného připojení k síti.

Kabelové komunikační linky

Kabelové komunikační linky mají poměrně složitou strukturu. Kabel se skládá z vodičů uzavřených v několika vrstvách izolace. V počítačové sítě používají se tři typy kabelů.

kroucený pár(twisted pair) - komunikační kabel, což je kroucený pár měděných drátů (nebo několik párů drátů) uzavřený ve stíněném plášti. Páry vodičů jsou zkrouceny dohromady, aby se snížilo rušení. Kroucená dvojlinka je docela odolná proti hluku. Existují dva typy tohoto kabelu: nestíněný kroucený UTP pár a stíněný kroucený pár STP.

Charakteristickým rysem tohoto kabelu je snadná instalace. Tento kabel je nejlevnější a nejrozšířenější typ komunikace, který je široce používán v nejběžnějších lokálních sítích s architekturou Ethernet, postavených na hvězdicové topologii. Kabel je připojen k síťová zařízení pomocí konektoru RJ45.

Kabel se používá pro přenos dat rychlostí 10 Mbps a 100 Mbps. Twisted pair se obvykle používá pro komunikaci na vzdálenost ne větší než několik set metrů. Mezi nevýhody kroucené dvoulinky patří možnost jednoduchého neoprávněného připojení k síti.

Koaxiál(koaxiální kabel) je kabel s centrálním měděným drátem, který je obklopen vrstvou izolačního materiálu za účelem oddělení centrálního vodiče od vnějšího vodivého stínění (měděné opletení nebo vrstva hliníkové fólie). Vnější vodivé stínění kabelu je pokryto izolací.

Existují dva typy koaxiálních kabelů: tenký koaxiální kabel o průměru 5 mm a silný koaxiální kabel o průměru 10 mm. Silný koaxiální kabel má menší útlum než tenký. Cena koaxiálního kabelu je vyšší než cena kroucené dvoulinky a instalace sítě je obtížnější než kroucená dvoulinka.

Koaxiální kabel se používá například v lokálních sítích s architekturou Ethernet, postavené na topologii „common bus“.

Koaxiální kabel je odolnější vůči rušení než kroucená dvoulinka a snižuje vlastní záření. Šířka pásma - 50-100 Mbps. Přípustná délka komunikační linky je několik kilometrů. Neoprávněné připojení ke koaxiálnímu kabelu je obtížnější než ke kroucené dvoulinkě.

Kabelové optické komunikační kanály. Optický kabel je optické vlákno na bázi křemíku nebo plastu, uzavřené v materiálu s nízkým indexem lomu světla, které je uzavřeno vnějším pláštěm.

optické vlákno přenáší signály pouze jedním směrem, proto se kabel skládá ze dvou vláken. Na vysílacím konci optického kabelu je nutná konverze elektrického signálu na světlo a na přijímacím konci obrácená konverze.

Hlavní výhodou tohoto typu kabelu je, že je extrémně vysoká úroveň odolnost proti hluku a žádné záření. Neoprávněné připojení je velmi obtížné. Rychlost přenosu dat 3Gbps. Hlavními nevýhodami optického kabelu jsou složitost jeho instalace, nízká mechanická pevnost a citlivost na ionizující záření.

Bezdrátové (pozemní a satelitní rádiové kanály) kanály pro přenos dat

Rádiové kanály pozemní (rádiové a mobilní) a satelitní komunikace jsou tvořeny pomocí vysílače a přijímače rádiových vln a patří k technologii bezdrátový přenos data.

Rádiové přenosové kanály dat

Radioreléové komunikační kanály se skládají ze sekvence stanic, které jsou opakovače. Komunikace probíhá v rámci viditelnosti, dosah mezi sousedními stanicemi je až 50 km. Digitální radioreléové linky komunikace (CRRS) se používají jako regionální a místní komunikační systémy a systémy přenosu dat, stejně jako pro komunikaci mezi celulárními základnovými stanicemi.

Satelitní datové kanály

V satelitní systémy mikrovlnné antény se používají k příjmu rádiových signálů z pozemních stanic a předávání těchto signálů zpět pozemním stanicím. Satelitní sítě využívají tři hlavní typy satelitů, na kterých jsou umístěny geostacionárních drahách, střední nebo nízké oběžné dráhy. Satelity jsou vypouštěny zpravidla ve skupinách. Odděleny od sebe mohou poskytnout pokrytí téměř celého povrchu Země. Práce satelitní kanál přenos dat je znázorněn na obrázku

Rýže. 1.

Je vhodnější použít satelitní komunikaci k organizaci komunikačního kanálu mezi stanicemi umístěnými na velmi velké vzdálenosti a možnost obsluhovat účastníky v nejhůře dostupných místech. Propustnost je vysoká - několik desítek Mbps.

Mobilní datové spoje

Mobilní rádiové kanály jsou postaveny na stejných principech jako mobilní telefonní sítě. buněčný je bezdrátový telekomunikační systém sestávající ze sítě pozemních základnových transceiverových stanic a celulárního přepínače (nebo mobilní ústředny).

Základnové stanice jsou připojeny k ústředně, která zajišťuje komunikaci jak mezi základnovými stanicemi, tak s ostatními telefonními sítěmi a s globálním Internetem. Z hlediska funkcí je ústředna podobná běžné drátové ústředně.

Standardem je LMDS (Local Multipoint Distribution System). celulární sítě bezdrátový přenos informací pro pevné předplatitele. Systém je založen na celulárním principu, jedna základnová stanice umožňuje pokrýt oblast o okruhu několika kilometrů (až 10 km) a připojit několik tisíc účastníků. Samotné BS jsou vzájemně kombinovány vysokorychlostními pozemními komunikačními kanály nebo rádiovými kanály. Rychlost přenosu dat až 45 Mbps.

Datové rádiové kanály WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) jsou podobné Wi-Fi. WiMAX, na rozdíl od tradičních technologií rádiového přístupu, pracuje také na odraženém signálu, mimo zorný úhel základna. Odborníci se domnívají, že mobilní WiMAX sítě nabízejí pro uživatele mnohem zajímavější vyhlídky než pevné WiMAX určené pro firemní zákazníky. Informace lze přenášet na vzdálenost až 50 km rychlostí až 70 Mbps.

Datové rádiové kanály MMDS(Multikanálový vícebodový distribuční systém). Tyto systémy jsou schopny obsloužit oblast v okruhu 50-60 km, přičemž není nutná přímá viditelnost vysílače operátora. Průměrná garantovaná datová rychlost je 500 Kbps - 1 Mbps, ale je možné poskytnout až 56 Mbps na kanál.

Rádiové kanály pro přenos dat pro místní sítě. Standard bezdrátová komunikace pro místní sítě je technologie Wi-Fi. Wi-Fi poskytuje připojení ve dvou režimech: point-to-point (pro připojení dvou počítačů) a připojení infrastruktury (pro připojení několika počítačů k jednomu přístupovému bodu). Rychlost výměny dat až 11 Mbps s připojením bod-bod a až 54 Mbps s připojením k infrastruktuře.

Datové rádiové kanály bluetooht je technologie pro přenos dat na krátké vzdálenosti (ne více než 10 m) a lze ji použít pro vytváření domácích sítí. Rychlost přenosu dat nepřesahuje 1 Mbps.

Nezaměňujte komunikační linku a komunikační kanál. Jsou velmi podobné, ale tyto pojmy by neměly být používány zaměnitelně. Komunikační linka je tvořena fyzickým prostředím, ve kterém probíhá výměna informací. Například pro řečovou komunikaci je komunikační linkou okolní vzduch, protože přenos zvuku zajišťují elastické vibrace vzduchové hmoty. V souladu s tím je pro telefonní komunikaci komunikační linka tvořena párem měděných drátů, kterými jsou přenášeny elektrické signály.

Komunikační kanál není jen fyzický pojem, ale také logický. Znamená to nejen přítomnost fyzické komunikační linky, ale také přítomnost logické dohody o jejím použití (takové dohody se nazývají protokoly).

Například kdy hlasová komunikace platí následující dohody:
• Můžete mluvit pouze postupně
• Můžete mluvit pouze jazykem srozumitelným všem účastníkům rozhovoru
• Musíte mluvit dostatečně hlasitě, aby vás všichni slyšeli.

Když mluvíme, sdílíme takové sdílený zdroj komunikační linky jako čas. Tento princip vícekanálové komunikace se nazývá princip sdílení času. Když jeden účastník rozhovoru promluvil (vyčerpal svůj čas), je čas mluvit s druhým.

Odkaz může mít další zdroje, které lze také sdílet. Například vodiče mají schopnost přenášet elektromagnetické oscilace různé (i když ne všechny) frekvence. Rozsah povolených frekvencí (od minima po maximum) je zdroj, který lze rozdělit. Tento princip se nazývá frekvenční dělení kanály. Působí v televizním a rozhlasovém vysílání. Stejná anténa televizního přijímače přijímá signály z několika vysílačů. Pokud vysílají na různých frekvencích (ne příliš blízko), můžeme přepínat mezi kanály a sledovat různé televizní programy. Pokud by dva vysílače vysílaly signál na stejné frekvenci (na blízkých frekvencích), došlo by pouze k rušení.

Telefonní komunikace je designově jednokanálová. Na úsečce od telefonní přístroj před telefonní ústřednou se neudělalo nic pro oddělení zdrojů komunikační linky, i když dále (mezi telefonními ústřednami) funguje modernější zařízení. Například v jedné optické lince spojující telefonní ústředny různých měst mohou současně fungovat desítky tisíc telefonních kanálů.

Na přání můžeme zorganizovat i několik informačních kanálů na úseku linky od našeho telefonu až po telefonní ústřednu. Vše, co musíte udělat, je připojit počítač k internetu. Data na internetu obíhají po částech (paketech) v režimu sdílení času. Různé pakety mají různé cíle, takže můžeme komunikovat s několika servery současně. Čím více komunikačních kanálů otevřeme, tím pomaleji bude každý z nich pracovat, protože pakety budou muset nečinně stát a vzájemně se procházet jednou komunikační linkou.

Komunikační kanály (CS) slouží k přenosu signálu a jsou běžným článkem v jakémkoli systému přenosu informací.

Podle fyzické povahy se komunikační kanály dělí na mechanický, slouží k přenosu nosiče materiálu informace, akustický, optický A elektrický přenášející zvukové, světelné a elektrické signály.

Elektrické a optické komunikační kanály lze v závislosti na způsobu přenosu signálu rozdělit na drátové, využívající k přenosu signálu fyzické vodiče (elektrické dráty, kabely, světlovody), a bezdrátové, využívající k přenosu signálu elektromagnetické vlny (rádiové kanály, infračervené kanály).

Podle formy prezentace přenášených informací se komunikační kanály dělí na analogový, jehož prostřednictvím jsou informace přenášeny v nepřetržité podobě, tzn. jako spojitá řada hodnot nějaké fyzikální veličiny a digitální, přenos informací prezentovaných ve formě digitálních (diskrétních, pulzních) signálů různé fyzikální povahy.

V závislosti na možných směrech přenosu informací se komunikační kanály dělí na simplexní, umožnění přenosu informací pouze jedním směrem; poloviční duplex poskytující alternativní přenos informací v dopředném i zpětném směru; duplexní, umožňující současný přenos informací v dopředném i zpětném směru.

Komunikační kanály jsou přepnuto, které jsou vytvořeny ze samostatných úseků (segmentů) pouze po dobu přenosu informací přes ně a na konci přenosu je takový kanál zlikvidován (odpojen), a nevypnuto(vybraný), dlouho vytvořený a mající konstantní charakteristiky délka, šířka pásma, odolnost proti šumu.

Široce používané v automatizované systémy zpracování a řízení informací, elektrické kabelové komunikační kanály se liší šířkou pásma:

nízká rychlost rychlost přenosu informací od 50 do 200 bps. Tento telegrafní kanály komunikace, jak komutované (účastnický telegraf), tak nepřepínané;

střední rychlost, používání analogových (telefonních) komunikačních kanálů; přenosová rychlost v nich je od 300 do 9600 bps a v nových standardech V.32 - V.34 Mezinárodního poradního výboru pro telegrafii a telefonii (CCITT) a od 14400 do 56 000 bps;

vysoká rychlost(broadband), poskytující rychlost přenosu informací přes 56 000 bps.

K přenosu informací do nízkorychlostní a středněrychlé CS fyzické prostředí jsou obvykle drátové komunikační linky: skupiny buď paralelních nebo kroucených drátů tzv kroucený pár. Skládá se z izolovaných vodičů stočených dohromady do párů, aby se snížilo jak elektromagnetické přeslechy, tak útlum signálu během přenosu na vysokých frekvencích.

Pro organizaci vysokorychlostních (širokopásmových) se používají CS různé kabely:

Stíněno kroucenými páry měděných drátů;

Nestíněný kroucenými páry měděných drátů;

koaxiální;

Optické vlákno.

STP kabely(stíněné kroucenými páry měděných drátů) mají dobré technické vlastnosti, ale jejich použití je nepohodlné a drahé.

UTP kabely(nestíněné kroucenými páry měděných drátů) jsou poměrně široce používány v systémech přenosu dat, zejména v počítačové sítě.

Existuje pět kategorií kroucených párů: první a druhá kategorie se používají pro nízkorychlostní přenos dat; třetí, čtvrtý a pátý - při přenosových rychlostech do 16,25 a 155 Mbps. Tyto kabely jsou dobré Technické specifikace, relativně levné, snadno použitelné, nevyžadují uzemnění.

Koaxiál je měděný vodič potažený dielektrikem a obklopený řadou tenkých měděných vodičů se stínícím ochranným pláštěm. Rychlost přenosu dat přes koaxiální kabel je poměrně vysoká (až 300 Mbps), ale není dostatečně pohodlná a má vysoké náklady.

Optický kabel(obr. 8.2) se skládá ze skleněných nebo plastových vláken o průměru několika mikrometrů (světlovodivé jádro) s vysokým indexem lomu p s, obklopené izolací s nízkým indexem lomu n 0 a umístí se do ochranného polyetylénového pláště. Na Obr. 8.2, A je znázorněno rozložení indexu lomu na průřezu kabelu z optických vláken a na Obr. 8.2, b- schéma šíření paprsků. Zdrojem záření šířícího se optickým kabelem je LED nebo polovodičový laser, přijímačem záření je fotodioda, která převádí světelné signály v elektrotechnice. Přenos světelného paprsku vláknem je založen na principu totálního vnitřního odrazu paprsku od stěn světlovodného jádra, což zajišťuje minimální útlum signálu.

Rýže. 8.2.Šíření paprsků podél optického kabelu:

A- rozložení indexu lomu na průřezu optického kabelu;

b - vzor šíření paprsku

Optické kabely navíc poskytují ochranu přenášených informací před vnějšími elektromagnetickými poli a vysokou přenosovou rychlostí až 1000 Mbps. Kódování informací se provádí pomocí analogové, digitální nebo pulzní modulace světelného paprsku. Kabel z optických vláken je poměrně drahý a obvykle se používá pouze pro pokládání důležitých komunikačních kanálů, například kabel položený podél dna Atlantského oceánu spojuje Evropu s Amerikou. V počítačových sítích se optický kabel používá v nejkritičtějších oblastech, zejména v internetu. Jeden silný páteřní optický kabel dokáže současně zorganizovat několik set tisíc telefonů, několik tisíc videotelefonů a asi tisíc TV kanály spojení.

Vysokorychlostní CS organizované na základě bezdrátových rádiových kanálů.

Rádiový kanál - je to bezdrátový komunikační kanál umístěný vzduchem. K vytvoření rádiového kanálu se používá rádiový vysílač a rádiový přijímač. Rychlosti přenosu dat přes rádiový kanál jsou prakticky omezeny šířkou pásma zařízení transceiveru. Pásmo rádiových vln je určeno rádiem používaným pro přenos dat. frekvenční pásmo elektromagnetické spektrum. V tabulce. 8.1 ukazuje rozsahy rádiových vln a jim odpovídající frekvenční pásma.

Pro komerční telekomunikační systémy se nejčastěji používá frekvenčních pásmech 902 - 928 MHz a 2,40 - 2,48 GHz.

Bezdrátové komunikační kanály mají špatnou odolnost proti šumu, ale poskytují uživateli maximální mobilitu a odezvu.

Telefonní linky nejrozsáhlejší a nejrozšířenější. Provádějí přenos zvukových (tónových) a faxových zpráv. Na bázi telefonní komunikační linky informační a referenční systémy, systémy E-mailem a počítačové sítě. Na základě telefonních linek lze vytvořit analogové a digitální kanály pro přenos informací.

V analogové telefonní linky telefonní mikrofon převádí zvukové vibrace na analogový elektrický signál, který je přenášen přes účastnická linka v ATS. Šířka pásma potřebná pro přenos lidského hlasu je přibližně 3 kHz (rozsah 300 Hz - 3,3 kHz). Signalizace hovoru je přenášena stejným kanálem jako hlasový přenos.

V digitální kanály spojení analogový signál před diskretizací vstupu - převedením na digitální podobě: Každých 125 µs (vzorkovací frekvence je 8 kHz) se aktuální hodnota analogového signálu zobrazí v 8bitovém binárním kódu.

Tabulka 8.1

Pásma rádiových vln a jim odpovídající frekvenční pásma

Aby bylo možné přenášet různé informace, mělo by být zpočátku vytvořeno prostředí pro jeho distribuci, což je soubor linek nebo kanálů pro přenos dat se specializovaným zařízením transceiveru. Linky nebo komunikační kanály jsou spojovací odkaz v jakémkoli moderním systému přenosu dat az hlediska organizace jsou rozděleny do dvou hlavních typů - to jsou linky a kanály.

Komunikační linka je soubor kabelů nebo vodičů, pomocí kterých jsou komunikační body vzájemně kombinovány a účastníci jsou kombinováni s nejbližšími uzly. Komunikační kanály lze přitom vytvářet různými způsoby v závislosti na vlastnostech konkrétního objektu a schématu.

Co to může být?

Mohou to být fyzické drátové kanály, které jsou založeny na použití specializovaných kabelů, a mohou být také vlnové. vlnové kanály komunikace jsou vytvořeny tak, aby v určitém prostředí organizovaly všechny druhy rádiové komunikace pomocí antén a také vyhrazeného frekvenčního pásma. Současně jsou optické i elektrické komunikační kanály také rozděleny do dvou hlavních typů - drátové a bezdrátové. V tomto ohledu může být optický a elektrický signál přenášen dráty, vzduchem a mnoha dalšími způsoby.

V telefonní síti se po vytočení čísla vytvoří kanál tak dlouho, dokud existuje spojení, například mezi dvěma účastníky, a také tak dlouho, dokud trvá relace. hlasová komunikace. Drátové komunikační kanály jsou tvořeny použitím specializované vybavení komprese, s jejíž pomocí je možné po komunikačních linkách po dlouhou či krátkou dobu přenášet informace, které jsou zásobovány z obrovského množství různých zdrojů. Takové linky obsahují jeden nebo několik párů kabelů současně a poskytují možnost přenosu dat na dostatečně dlouhou vzdálenost. Bez ohledu na to, jaké typy komunikačních kanálů jsou uvažovány, v rádiové komunikaci jsou médiem pro přenos dat, které je organizováno pro konkrétní nebo několik komunikačních relací současně. Pokud se bavíme o více sezeních, pak lze uplatnit tzv. frekvenční rozdělení.

jaké jsou typy?

Stejně jako v moderních komunikacích existují různé druhy komunikační kanály:

• Digitální.
• Analogový.
• Analogově-digitální.

Digitální

Tato možnost je řádově dražší než analogová. S pomocí takových kanálů, maximum vysoká kvalita vysílání dat, stejně jako možnost zavádění různých mechanismů, které dosáhnou absolutní integrity kanálů, vysokého stupně informační bezpečnosti a také využití řady dalších služeb. Aby byl zajištěn přenos analogových informací přes technické kanály spojení digitální typ, jsou tyto informace zpočátku převedeny do digitální podoby.

Koncem 80. let specializovaný digitální síť s integrovanými službami, dnes pro mnohé známé jako ISDN. Předpokládá se, že se taková síť časem dokáže proměnit v globální digitální páteř, která zajišťuje propojení kancelářských a domácích počítačů a poskytuje jim dostatečně vysokou rychlost přenosu dat. Hlavní komunikační kanály tohoto typu může být:

• Fax.
• Telefon.
• Zařízení pro přenos dat.
• Specializované vybavení pro telekonference.
• A mnoho dalších.

Jako konkurence k takovým prostředkům může být moderní technologie, které jsou nyní aktivně využívány v sítích kabelová televize.

Jiné odrůdy

V závislosti na rychlosti přenosu komunikačních kanálů se dělí na:

• Nízká rychlost. Do této kategorie patří nejrůznější telegrafní linky, které se vyznačují extrémně nízkou (na dnešní poměry téměř neexistující) rychlostí přenosu dat, která dosahuje maximálně 200 bps.
• Střední rychlost. Existují analogové telefonní linky, které poskytují přenosové rychlosti až 56 000 bps.
• Vysokorychlostní nebo, jak se jim také říká, širokopásmové připojení. Přenos dat po komunikačních kanálech tohoto typu se provádí rychlostí více než 56 000 bps.

V závislosti na možnostech organizace směrů přenosu dat lze komunikační kanály rozdělit do následujících typů:

• Simplexní. Organizace komunikačních kanálů tohoto typu poskytuje možnost vysílat data pouze v určitém směru.
• Poloviční duplex. Pomocí těchto kanálů lze přenášet data jak v dopředném, tak i ve zpětném směru.
• Duplex nebo plně duplex. Pomocí těchto kanálů zpětná vazba, data mohou být přenášena současně v dopředném i zpětném směru.

Kabelové

Kabelové komunikační kanály zahrnují množství paralelních nebo kroucených měděných drátů, komunikačních linek z optických vláken a specializovaných koaxiálních kabelů. Pokud zvážíme, které komunikační kanály používají kabely, stojí za to zdůraznit několik hlavních:

• kroucený pár. Poskytuje možnost přenosu informací rychlostí až 1 Mbps.
• koaxiální kabely. Tato skupina zahrnuje kabely televizního formátu, včetně tenkých i silných. V tento případ Rychlost přenosu dat je již až 15 Mbps.
• Optické kabely. Nejmodernější a nejproduktivnější možnost. Komunikační kanály pro přenos informací tohoto typu poskytují rychlost cca 400 Mbit/s, což výrazně převyšuje všechny ostatní technologie.

kroucený pár

Skládá se z izolovaných vodičů, které jsou stočeny dohromady v párech, aby se výrazně snížilo rušení mezi páry a vodiči. Stojí za zmínku, že dnes existuje sedm kategorií kroucených párových kabelů:

• První a druhý se používají k poskytování nízkorychlostního přenosu dat a první je standardní, dobře známý telefonní drát.
• Třetí, čtvrtá a pátá kategorie se používají k poskytování přenosových rychlostí až 16, 25 a 155 Mbps, přičemž různé kategorie poskytují různé frekvence.
• Šestá a sedmá kategorie jsou nejproduktivnější. Hovoříme o možnosti přenosu dat rychlostí až 100 Gb/s, což je nejproduktivnější charakteristika komunikačních kanálů.

Třetí kategorie je zdaleka nejběžnější. Se zaměřením na různá perspektivní řešení s ohledem na nutnost neustálého rozvoje šířky pásma sítě by bylo nejoptimálnější využívat komunikační sítě (komunikační kanály) páté kategorie, které zajišťují rychlost přenosu dat standardními telefonními linkami.

Koaxiál

Specializovaný měděný vodič je uzavřen uvnitř válcového stínícího ochranného pláště, který se vine z poměrně tenkých žil a je také zcela izolován od vodiče pomocí dielektrika. Ze standardu televizní kabel tento je jiný v tom, že obsahuje vlnový odpor. Prostřednictvím takových informační kanály komunikační data lze přenášet rychlostí až 300 Mbps.

Tento formát kabelu je rozdělen na tenký, který má tloušťku 5 mm, a silný - 10 mm. V moderních sítích LAN je často zvykem používat tenký kabel, protože je extrémně snadné jej položit a nainstalovat. Extrémně vysoká cena s obtížnou pokládkou značně omezuje možnost použití takových kabelů moderní sítě přenos informací.

Sítě kabelové televize

Tyto sítě jsou založeny na použití specializovaného koaxiálního kabelu, přes který lze přenášet analogový signál na vzdálenost až několika desítek kilometrů. Typická síť kabelové televize se vyznačuje stromovou strukturou, ve které hlavní uzel přijímá signály ze specializovaného satelitu nebo prostřednictvím optických vláken. K dnešnímu dni se aktivně používají takové sítě, které používají kabel z optických vláken, s jehož pomocí je možné obsluhovat velké oblasti a vysílat objemnější data při zachování extrémně vysoké kvality signálu bez opakovačů.

Díky symetrické architektuře jsou zpětné a přímé signály vysílány pomocí jediného kabelu v různých frekvenčních rozsazích a současně s různé rychlosti. Proto je zpětný signál pomalejší než přímý. V každém případě je pomocí takových sítí možné poskytovat několikasetnásobně vyšší rychlost přenosu dat ve srovnání se standardními telefonními linkami, u kterých se tyto již dávno nepoužívají.

V organizacích, které instalují vlastní kabelové sítě, se nejčastěji používají symetrická schémata, protože v tomto případě se přenos dat vpřed i vzad provádí stejnou rychlostí, což je přibližně 10 Mbps.

Vlastnosti použití drátů

Počet vodičů, které lze použít pro připojení domácích počítačů a různé elektroniky, se každým rokem zvyšuje. Podle statistik získaných v průběhu výzkumu profesionálními specialisty je ve 150metrovém bytě položeno přibližně 3 km různých kabelů.

V 90. letech minulého století britská společnost UnitedUtilities navrhla poměrně zajímavé řešení tohoto problému pomocí vlastního vývoje s názvem DigitalPowerLine, dnes známějšího díky redukci DPL. Společnost navrhla použití standardních energetických sítí jako média pro poskytování vysokorychlostního přenosu dat, přenosu datových paketů nebo přenosu hlasu přes běžné Elektřina sítě, jehož napětí bylo 120 nebo 220 V.

Nejúspěšnější je v tomto ohledu izraelská společnost Main.net, která jako první vydala technologii PLC (Powerline Communications). Pomocí této technologie probíhal přenos hlasu nebo dat rychlostí až 10 Mbps, přičemž informační tok byl distribuován do několika nízkorychlostních, které byly přenášeny na samostatných frekvencích a nakonec znovu sloučeny do jediného signálu.

Využití technologie PLC je dnes relevantní pouze v podmínkách přenosu dat nízkou rychlostí, a proto se používá v domácí automatizaci, různých domácích zařízeních a dalších zařízeních. Pomocí této technologie je možné přistupovat k internetu rychlostí cca 1 Mbps pro ty aplikace, které to vyžadují vysoká rychlost spojení.

Na krátká vzdálenost mezi budovou a mezilehlým bodem transceiveru, kterým je trafostanice, může rychlost přenosu dat dosáhnout 4,5 Mbps. Použití této technologie se aktivně provádí ve formaci lokální síť v nějakém obytném domě nebo malé kanceláři, as minimální rychlost přenos poskytuje schopnost překonat vzdálenosti až 300 metrů. Pomocí této technologie je možné realizovat různé služby související se vzdáleným dohledem, ochranou objektů, ale i správou režimů objektů a jejich zdrojů, což je součástí prvků inteligentního domu.

Optický kabel

Tento kabel je tvořen specializovaným křemenným jádrem, jehož průměr je pouhých 10 mikronů. Toto jádro je obklopeno unikátním reflexním ochranným pláštěm s vnějším průměrem přibližně 200 mikronů. Přenos dat se provádí transformací elektrických signálů na světelné signály, například pomocí nějakého druhu LED. Kódování dat se provádí změnou intenzity světelného toku.

Při přenosu dat paprsek, který se odráží od stěn vlákna, ve kterém nakonec dorazí na přijímací konec, přičemž má minimální útlum. Pomocí takového kabelu je dosaženo extrémně vysokého stupně ochrany proti vystavení jakýmkoliv externím elektromagnetickým polím a je dosaženo dostatečně vysoké rychlosti přenosu dat, která může dosáhnout 1000 Mbps.

Pomocí optického kabelu je možné současně organizovat práci několika set tisíc telefonních, videotelefonních a televizních kanálů najednou. Pokud mluvíme o dalších výhodách, které jsou těmto kabelům vlastní, stojí za zmínku následující:

• Extrémně vysoká složitost neoprávněného připojení.
• Nejvyšší stupeň ochrany proti jakémukoli požáru.
• Dostatečně vysoká rychlost přenosu dat.

Hovoříme-li však o nevýhodách takových systémů, je třeba zdůraznit, že jsou poměrně drahé a vyžadují transformaci světelných laserů na elektrické a naopak. Použití těchto kabelů se ve většině případů provádí v procesu pokládání dálkových komunikačních linek a díky jedinečným vlastnostem kabelu je také zcela běžné u poskytovatelů, kteří zajišťují organizaci internetu.

Přepínání

Komunikační kanály mohou být mimo jiné přepínané nebo nepřepínané. První jsou vytvořeny pouze na určitý čas, přičemž data potřebujete přenést, zatímco nepřepínaná jsou účastníkovi přidělena na konkrétní dobu a nezávisí na tom, jak dlouho byla data přenesena.

WiMAX

Takové linky, na rozdíl od tradičních technologií rádiového přístupu, mohou také pracovat na odraženém signálu, který není v zorném poli konkrétní základnové stanice. Názor odborníků se dnes jednoznačně shoduje na tom, že takové mobilní sítě otevírají uživatelům obrovské vyhlídky ve srovnání s pevným WiMAXem, který je určen firemním zákazníkům. V tomto případě mohou být informace vysílány na dostatečně dlouhou vzdálenost (až 50 km), přičemž charakteristiky komunikačních kanálů tohoto typu zahrnují rychlosti až 70 Mbps.

Družice

Satelitní systémy zahrnují použití specializovaných mikrovlnných antén, které se používají k přijímání rádiových signálů z některých pozemních stanic a poté předávají přijaté signály zpět do jiných pozemních stanic. Je třeba poznamenat, že takové sítě zahrnují použití tří hlavních typů satelitů umístěných na středních nebo nízkých drahách a také geostacionárních drah. Ve velké většině případů je obvyklé vypouštět satelity ve skupinách, protože se šíří od sebe a pokrývají celý povrch naší planety.

Typy datových kanálů a jejich charakteristiky

Kanály přenosu dat používané v počítačových sítích jsou klasifikovány podle řady kritérií.

Za prvé Podle formy prezentace informací ve formě elektrických signálů se kanály dělí na digitální a analogové.

Za druhé Podle fyzické povahy média pro přenos dat jsou komunikační kanály drátové (obvykle měděné), optické (obvykle optické), bezdrátové (infračervené a rádiové kanály).

Třetí, podle způsobu dělení média mezi zprávy se výše uvedené kanály rozlišují s časovým (TDM) a frekvenčním (FDM) dělením.

Jednou z hlavních charakteristik kanálu je jeho propustnost(rychlost přenosu informací), určená šířkou pásma kanálu a způsobem kódování dat ve formě elektrických signálů. Informační rychlost se měří počtem bitů informace přenesených za jednotku času. Spolu s informacemi fungují baud (modulace) Rychlost , která se měří v bauds , tedy počet změn diskrétní signál za jednotku času. Je to přenosová rychlost, která je určena šířkou pásma linky. Pokud jedna změna hodnoty diskrétního signálu odpovídá několika bitům, pak informační rychlost přesahuje tělo.

Skutečně, pokud je na přenosovém intervalu (mezi sousedními změnami signálu) N bit, pak je počet gradací signálu 2 N. Pokud je například počet gradací 16 a rychlost 1200 baudů, jeden baud odpovídá 4 bitům/sa rychlost přenosu informací je 4800 bitů/s.
S rostoucí délkou komunikační linky se zvyšuje útlum signálu a následně klesá šířka pásma a informační rychlost.

Maximální možná informační rychlost PROTI související s šířkou pásma F komunikační kanál podle vzorce Hartley-Shannon. Předpokládá se, že na log 2 dojde k jedné změně hodnoty signálu k kousek kde k je počet možných hodnot diskrétního signálu. Od rychlosti PROTI= log 2 k / t, Kde t- doba trvání přechodné jevy, přibližně rovné 3 T B, a T B = 1 / (2pF), pak:

PROTI= 2F log 2 k, bps,

Kde k≤ 1+A(A- odstup signálu od šumu).

Drátové komunikační linky v počítačových sítích jsou reprezentovány koaxiálními kabely a kroucenými páry vodičů.

Používají se následující koaxiální kabely - "tlustý" o průměru 12,5mm a "tenký" o průměru 6,25mm. „Tlustý“ kabel má menší útlum, lepší odolnost proti šumu, což umožňuje pracovat na velké vzdálenosti, ale špatně se ohýbá, což ztěžuje pokládání spojů v interiéru a je dražší než „tenký“.

Tam jsou stíněné STP(Shielded Twist Pair) a Unshielded UTP(Unshielded Twist Pair) párů vodičů. Častěji používané jsou nestíněné páry, které mají několik kategorií (typů).

Dokonalejší jsou nestíněné kroucené páry kategorie 5 a 6. Pár kategorie 5 se používá na frekvencích do 100 MHz. V něm je vodič vyroben z měděných drátů o průměru 0,51 mm, navinutých podle určité technologie a uzavřených v tepelně odolném izolačním plášti. Délky připojení ve vysokorychlostních LAN na UTP obvykle nepřesahují 100 m.

Příklady párů kategorií 6 a 7 jsou kabely vyráběné společností PIC. Obsahují 4 páry vodičů, každý s vlastní barvou polyetylenové izolace. U kabelu kategorie 6 má plášť průměr 5 mm a měděné vodiče mají průměr 0,5 mm. Útlum v tomto kabelu na 100 MHz je asi 22 dB. U kabelu kategorie 7 je každý pár navíc uzavřen ve stínící hliníkové fólii, průměr pláště je zvětšen na 8 mm, útlum na 100 MHz je cca 20 dB, na 600 MHz - 50 dB.

kroucené páry někdy nazýván vyrovnaný linka v tom smyslu, že stejné úrovně signálu (vzhledem k zemi) jsou přenášeny ve dvou vodičích linky, ale s různou polaritou. Při příjmu je vnímán rozdíl signálu, nazývaný parafázový signál. Rušení v běžném režimu je v tomto případě samokompenzující.

Komunikační linky z optických vláken(FOCL) mají značnou výhodu oproti drátovým linkám. Jsou nepostradatelné při přenosu informací do dlouhé vzdálenosti, stejně jako ve vysokorychlostních páteřních kanálech podnikových a teritoriálních sítí.

Konstrukčně je FOCL křemenné jádro o průměru 10 µm, pokryté reflexním pláštěm o vnějším průměru 125...200 µm. Typické vlastnosti FOCL jsou provoz na vlnách 0,83 ... 1,55 mikronů, útlum 0,7 dB / km, frekvenční pásmo do 2 GHz.

Limitní vzdálenosti D pro přenos dat přes FOCL
(bez retransmise) závisí na vlnové délce záření l: na l= 850 nm
D= 5 km a při l= 300 nm - D= 50 km. S poklesem vlnové délky záření však náklady na zařízení výrazně rostou.

Příklad prostředí pro přenos dat mezi sálovými počítači, pracovními stanicemi, fondy periferie může sloužit jako médium Fibre Channel na FOCL a poskytuje rychlosti od 133 do 1062 Mbps na vzdálenosti až 10 km. Pro srovnání podle standardní rozhraní Rychlost SCSI je 160 Mbit/s při vzdálenostech ne větších než desítky metrů pracovní stanice a disková jednotka.

Mezi nové standardy pro vysokorychlostní datové páteřní sítě patří standard Digital Synchronous Hierarchy SDH(Synchronní digitální hierarchie). V sítích SDH se FOCL používají jako vedení pro přenos dat. Standard stanoví strukturu rámců, do kterých je rozdělen proud přenášených dat. Tato struktura se nazývá transportní modul.