Триколор 

Наибольшую скорость передачи данных обеспечивают каналы связи. Передача информации. Каналы передачи информации

Используя ресурсы Интернет, найти ответы на вопросы:

Задание 1

  1. Классификация компьютерных каналов связи(по способу кодирования, по способу коммуникации, по способу передачи сигнала)
широковещательные сети; сети с передачей от узла к узлу.
2. Характеристика кабельных каналов передачи информации (коаксиальный кабель, витая пара, телефонный кабель, оптоволоконный кабель)
  • проводные – телефонные, телеграфные (воздушные) линии связи;
  • кабельные – медные витые пары, коаксиальные, оптоволоконные;

а также на основе электромагнитных излучений:

Поэтому станция должна быть расположена как можно ближе к среде передачи, потому что проблема отражения сигнала и ослабления приемопередатчика исключается. Некоторые функции трансивера: в дополнение к соединению с кабелем, он выполняет изоляцию между локальными «основаниями» каждой станции и землей кабеля, а также изолирует между сигналами станции и сигналами кабеля. Соединение нескольких локальных «оснований» с общей средой вызовет ток в внешней сетке коаксиального кабеля, что приведет к возникновению шума и созданию риска для безопасности.

  • радиоканалы наземной и спутниковой связи;
  • на основе инфракрасных лучей.
  • кабели на основе скрученных (витых) пар медных проводов;
  • коаксиальные кабели (центральная жила и оплётка из меди);
  • волоконно-оптические кабели.

Кабели на основе витых пар
Кабели на основе витых пар служат для передачи цифровых данных, широкое применение получили в компьютерных сетях. Возможно, также использовать их и для передачи аналоговых сигналов. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы и уменьшает излучаемые электромагнитные колебания во внешнее пространство. Экранирование удорожает кабель, усложняет монтаж и требует качественного заземления. На рис. представлена типовая конструкция UTP на основе двух витых пар.

Метод простого наложения

Это одна из целей заземления кабеля в одной точке. Некоторые методы изоляции: изоляция трансформатора, оптическая изоляция и емкостная изоляция. Оптическая изоляция широко не используется из-за стоимости и низкой доступности этого компонента для высокой рабочей частоты. Изоляция емкостей уже является более дешевой изоляционной техникой, чем предыдущие два, но имеет низкий отказ в общем режиме. Существует еще одна проблема, связанная с многоточечной конфигурацией в отношении балансировки сигнала, поэтому, когда два устройства обмениваются данными по каналу, сила сигнала передатчика должна настраиваться в пределах определенного предела, в противном случае сигнал имеет мощность очень большой будет перегружать цепь передатчика, что приведет к созданию гармоник и других паразитных сигналов.

Рис. Конструкция кабеля с незащищенной витой парой.

В зависимости от наличия защиты – электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности кабелей на основе витых пар:

  • незащищенная витая пара UTP (Unshielded twisted pair) – отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары;
  • фольгированная витая пара FTP (Foiled twisted pair) – имеется один общий внешний экран в виде фольги;
  • защищенная витая пара STP (Shielded twisted pair) – имеется защитный экран для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
  • фольгированная экранированная витая пара S/FTP (Screened Foiled twisted pair) – имеется защитный экран для каждой пары в фольгированной оплетке и внешний экран из медной оплетки;
  • незащищенная экранированная витая пара SF/UTP (Screened Foiled Unshielded twisted pair) – двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.

1.5.2.2. Коаксиальный кабель
Назначение коаксиального кабеля – передача сигнала в различных областях техники: системы связи; вещательные сети; компьютерные сети; антенно-фидерные системы аппаратуры связи и др. Этот тип кабеля имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции.


Типовая конструкция коаксиального кабеля представлена на рис.1.22.

Если какое-либо устройство может передавать другому подключенному к сети, то балансировка сигнала должна выполняться для всех двух-двух перестановок станций. Решение этой проблемы может заключаться в том, чтобы разделить среду на сегмент, в пределах которого может выполняться балансировка. Повторители используются для соединения между сегментами, когда необходимо расширить размер сети.

В дополнение ко всем упомянутым функциям трансиверы имеют другие функции, которые будут зависеть от протокола доступа к барам, используемого в сети, например, специальной функции обнаружения столкновений и обнаружения несущей. Это обнаружение несущей заключается в обнаружении последовательности импульсов, поскольку используется синхронная передача.

Рис. 1.22. Типовая конструкция коаксиального кабеля

Благодаря металлической экранирующей оплетке он имеет высокую помехозащищенность. Основным преимуществом коаксиала над витой парой является широкая полоса частот пропускания, что обеспечивает потенциально более высокие по сравнению с кабелями на основе витых пар скорости передачи данных, которые составляют до 500 Мбит/с. Кроме этого коаксиал обеспечивает значительно большие допустимые расстояния передачи сигналов (до километра), к нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, а также он заметно меньше загрязняет окружающую среду электромагнитными излучениями. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля сложнее, чем витой пары, а стоимость выше.

В базовой сети полосы пропускания есть два способа обнаружения столкновений, во-первых, использование любой техники сигнализации, которая состоит из сравнения сигнала, переданного с принятым сигналом, и это сравнение выполняется в приемопередатчике. Модемы являются приемопередатчиками, поскольку они уже работают в широкополосных сетях, со специальными функциями для доступа к дополнительным каналам. Обнаружение столкновений - это сравнение между переданными и полученными данными. Существует проблема, которая представляет собой опасность того, что различия в уровне сигнала между сигналами при столкновениях приводят к тому, что приемник воспринимает слабый сигнал как шум, а не как столкновение.



Рис 1.23. Одно и многомодовое оптоволокно

Здесь используются обычные светодиодные трансиверы, что снижает стоимость и увеличивает срок службы по сравнению с одномодовым кабелем. На рис 1.24. приведена характеристика затухания сигналов в оптоволокне. По сравнению с другими типами кабелей используемых для линий связи этот тип кабеля имеет существенно более низкие величины затухания сигнала, которые обычно находятся в пределах от 0,2 до 5 дб на 1000 м длины. Многомодовое оптоволокно характеризуется окнами прозрачности затухания в диапазонах длин волн 380-850, 850-1310 (нм), а одномодовое соответственно 850-1310, 1310-1550 (нм).
Рис 1.24. Окна прозрачности оптоволокна.


Альтернативой для широкополосных сетей является обнаружение коллизий, а не в приемнике больше в центральном повторителе, в ближайшее время уменьшит проблему синхронизации и заставит все станции производить такой же уровень сигнала в центральном ретрансляторе.

Использование волоконной оптики может быть как двухточечным, так и многоточечным. При использовании многоточечного соединения необходимо учитывать однонаправленную характеристику оптического волокна. В топологии в баре используется использование двух волокон, уже в кольце используется оптоволоконная сеть в сетях, путем замены элементов передачи и приема оптическими компонентами.

Преимущества оптоволоконного типа связи:

  • Широкая полоса пропускания.

Обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущего колебания. При применении технологии спектрального уплотнения каналов связи методом волнового мультиплексирования в 2009 г сигналы 155 каналов связи со скоростью передачи по 100 Гбит/с в каждом удалось передать на расстояние 7000 километров. Таким образом, общая скорость передачи данных по оптоволокну составила 15,5 Тбит/с. (Тера = 1000 Гига);

Уже в звездной сети с ретрансляторами существует недостаток наличия активного ретранслятора, в сети трансмиссивных звезд он предлагает пассивную среду передачи, которая имеет преимущество наличия однонаправленного и пассивного средств связи и недостаток наложения потерь энергии на сигнал из-за дисперсии в центральном узле.

Физическая установка и структурированные кабели

Выбор кабелей для установки сети является жизненно важной частью для ее надлежащего функционирования. Существуют стандарты, которые определяют, какие кабели следует использовать, и в какой ситуации из-за этого большого разнообразия установка делает довольно сложную задачу. Организация и компиляция параметров установки для обеспечения базового набора конфигураций для наиболее распространенных типов установки - это то, что мы определяем структурированными кабелями.

  • Малое затухание светового сигнала в волокне.

Позволяет строить волоконно-оптические линии связи большой длины без промежуточного усиления сигналов;

  • Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле.

Позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода;

Беспроводные каналы связи

Существует озабоченность по поводу физической компоновки сетей, в которой указывается инфраструктура электросвязи в строительных установках, определяющая наличие концентрирующих элементов в помещении оборудования и в телекоммуникационных шкафах. Существует также выбор типа кабеля, разъемов, выходных расстояний. Технические соображения учитывают только физические аспекты линий передачи, оставляя в стороне любой аспект в отношении используемой логики доступа или логики.

Компьютерная сеть представляет собой набор узлов, связанных друг с другом через ссылки, в определенной среде. Компьютерная сеть в основном состоит из соединения компьютерного оборудования через систему передачи данных с целью обмена информацией между ними. Эта система связи состоит из топологического устройства, которое соединяет различные компьютеры и набор правил для организации связи. Соединение может быть выполнено медной проволокой, оптическими волокнами, микроволновыми и коммуникационными спутниками.

  • Высокая помехозащищенность и защищенность от несанкционированного доступа.

Обеспечивается абсолютной защищенностью оптоволокна от электрических помех, наводок и полным отсутствием излучения во внешнюю среду. Это объясняется природой светового колебания, которое не взаимодействует с электромагнитными полями других диапазонов частот, как и само оптоволокно, которое является диэлектриком. Используя ряд свойств распространения света в оптоволокне, системы мониторинга целостности оптической линии связи могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных;

Мы можем разделить компьютерные сети на три типа. Многое используется для подключения персональных компьютеров и рабочих станций в офисах и промышленных объектах, что позволяет распределять ресурсы и информацию, локальные сети отличаются от других из-за их размера, технологии и скорости передачи и топологии.

Цифровая обработка сигналов

Отсутствие этих элементов упрощает структуру. Каждый бар имеет головной блок, устройство, которое инициирует передачу. Трафик на компьютер, расположенный справа от отправителя, использует верхнюю шину. Трафик слева от отправителя использует нижнюю шину.

  • Отсутствие необходимоости гальванической развязки узлов сети.

Оптоволоконные сети принципиально не могут иметь электрических "земельных" петель, которые возникают, когда два сетевых устройства имеют заземления в разных точках здания;

        • Высокая взрыво и пожаробезопасность, стойкость к агрессивным средам.

Из-за отсутствия возможности искрообразования оптоволокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска;

Он содержит набор машин, целью которых является запуск пользовательских программ, мы можем назвать эти хост-машины или конечную систему. Хосты подключаются посредством подсети связи или путем упрощения подсети, где ваша задача состоит в переносе сообщений с одного узла на другой. Эта структура сети очень упрощена, поскольку она отделяет аспекты связи, принадлежащие сети, от аспектов приложения. В большинстве географически распределенных сетей подсеть состоит из двух отдельных компонентов: линии передачи и элементов коммутации.

Линии передачи передают биты между машинами. Переключающие элементы - это специализированные компьютеры, используемые для подключения двух или более линий передачи. Мы также можем назвать эти коммутаторы маршрутизации компьютеров. Набор линий связи и маршрутизаторов образуют подсеть. Чтобы оживить эту реальность, достаточно проанализировать связи и скорость трафика в Интернете.

        • Малый вес, объем, экономичность волоконно-оптического кабеля.

Основу волокна составляет кварц (двуокись кремния), который является широко распространенным недорогим материалом. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. Стоимость самого оптоволоконного кабеля постоянно снижается, однако применение специальных оптических приемников и передатчиков (оптоволоконных модемов), преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, существенно увеличивает стоимость сети в целом;

Спутниковые каналы передачи данных

В общем случае мы можем дополнительно разбить компьютерные сети на два совершенно разных типа. Широковещательные сети. Он имеет только один канал связи, который используется всеми машинами. Короткие сообщения, пакеты, отправленные одной машиной, принимаются всеми остальными. Поле адреса в пакете указывает его получателя. Когда вы получаете пакет, машина анализирует поле адреса. Если пакет был адресован самому компьютеру, он обработает его, иначе он будет проигнорирован. Существует также возможность адресации пакета всем получателям с помощью специального кода, содержащегося в поле адреса.

        • Длительный срок эксплуатации.

Срок службы оптоволокна составляет не менее 25 лет.
Оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Основным из них является высокая сложность монтажа. При соединении концов кабеля необходимо обеспечить высокую точность поперечного среза стекловолокна, последующую полировку среза и центровку стекловолокна при установке в разъём. Установка разъемов производится с помощью сварки стыка или методом склеивания с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого необходима высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Кроме этого оптоволоконный кабель менее прочен и менее гибок, чем электрический, чувствителен к механическим воздействиям. Он чувствителен также и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала в кабеле. Резкие перепады температур могут привести к растрескиванию стекловолокна. Для уменьшения влияния этих факторов используются различные конструктивные решения, что сказывается на стоимости кабеля.
Учитывая уникальные свойства оптоволокна электросвязь на её основе находит всё более широкое применение во всех областях техники. Это компьютерные сети, городские, региональные, федеральные, а также межконтинентальные подводные первичные сети связи и многое др. С помощью оптоволоконных каналов связи осуществляются: кабельное телевидение, удалённое видеонаблюдение, видеоконференции и видеотрансляции, телеметрические и другие информационные системы.

Этот режим работы называется широковещательным. Некоторые широковещательные системы также поддерживают передачу подмножества машин, многоадресной рассылки. Одноранговые сети: они состоят из множества связей между отдельными парами машин. для перехода от источника к месту назначения пакет такого типа сети может потребоваться для посещения одного или нескольких промежуточных компьютеров. Поскольку в целом возможно иметь разные маршруты разных размеров, алгоритмы маршрутизации играют важную роль в одноранговых сетях.

Хотя есть некоторые исключения, в целом более мелкие сети, как правило, используют широковещательные системы и более крупные системы «точка-точка». В этом методе несколько рабочих станций получают доступ к среде передачи, слушая, пока не будет обнаружен сигнал. Затем они передают и проверяют наличие нескольких сигналов. Каждая станция пытается транслировать, когда «верит», что сеть свободна. Если есть столкновение, каждая станция пытается выполнить повторную передачу после ожидания по умолчанию, что отличается для каждой рабочей станции.

3. Характеристика беспроводных каналов передачи информации(спутниковые, радиоканалы, Wi-Fi, Bluetooth)

Беспроводные технологии - подкласс информационных технологий , служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение , радиоволны , оптическое или лазерное излучение.

Если обнаружено столкновение, сигнал «перегрузки» распространяется на все узлы. Каждая станция, которая обнаруживает столкновение, должна ждать определенное количество времени, а затем повторить попытку. Однако существует, по меньшей мере, две вариации этого шаблона. Маршрутизаторы - это устройства, которые несут ответственность за установление соединений между изолированными сетями часто физически и логически и связаны с двумя или несколькими отдельными сетями. Чтобы принадлежать к определенной сети, каждое устройство должно иметь одинаковый номер сети и другой номер хоста, чем другие устройства в этой сети.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi , WiMAX , Bluetooth . Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Условие передачи сигналов по каналам связи

Поэтому маршрутизаторам необходимо использовать разные адреса для каждой из сетей, с которыми они имеют контакт. Маршрутизатор является более чем полезным оборудованием в маршрутизируемых сетях. Вот почему многие маршрутизаторы - это специализированное оборудование.

Одна из основных целей использования маршрутизаторов в сетях, которые должны быть «разбиты» физически и логически на более мелкие части, - это сохранение политической изоляции. Маршрутизаторы, подключенные к маршрутизируемым сетям, позволяют двум узлам взаимодействовать друг с другом и в то же время оставаться физически и логически изолированными.

Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:

    аналоговые телефонные каналы общего пользования;

    цифровые каналы;

    узкополосные и широкополосные кабельные каналы;

    Проводные линии связи

    Это мой пакет? Связь, ветвь или среда - это путь связи между двумя узлами. Это средство, с помощью которого хосты соединяются во время проектирования компьютерной сети. Термин «ссылка» используется как синоним канала и схемы и может быть нескольких типов.

    Грубо говоря, мы можем сказать, что топология предназначена для компьютерной сети, так же как план этажа для будущего дома, который будет построен, то есть это дизайн сети. Это происходит, чтобы не допустить, чтобы конкретная транзакция занимала все время, производительность и пропускную способность сетевого комплекса.

    радиоканалы и спутниковые каналы связи;

    оптоволоконные каналы связи.

Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные 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 - это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий).

Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше, и соединение постоянное. Кроме того, для каждого выделенного канала 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 телефонных 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.

Следует отметить, что наряду с дискретными данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговую информацию (голосовую, видео-, факсимильную и т. д.), преобразованную в цифровую форму.

Наиболее высокие скорости на небольших расстояниях могут быть получены при использовании особым образом скрученной пары проводов (для того, чтобы избежать взаимодействия между соседними проводами), так называемой витой паре (ТР - Twisted Pair).

Кабельные каналы, или коаксиальные пары, представляют собой два цилиндрических проводника на одной оси, разделенных диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом), используется главным образом для передачи узкополосных цифровых сигналов, другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) - для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационные оборудования, позволяют обмениваться данными на высоких скоростях (до нескольких мегабит/с) в аналоговой или цифровой форме. Следует отметить, что на небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) кабельные каналы все больше вытесняются каналами на витых парах, а на большихрасстояниях - оптоволоконными каналами 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.

Обмен данными по радиоканалам может вестись с помощью как аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, т. к. позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефонов или специальных устройств обмена данными.

Помимо обмена данными в радиодиапазоне, последнее время для связи на небольшие расстояния (обычно в пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение.

В оптоволоконных каналах связи используется известное из физики явление полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеляна большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускаюшие диоды (LED-light-emittingdiode) или лазерныедиоды, 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 для связи не только на небольших расстояниях, но и на внутригородских и междугородных участках.

Технические средства коммуникаций составляют кабели, коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе.