Каналы передачи данных

План

1. Основные понятия.

2. Характеристики линий связи.

3. Основные типы линий передачи данных.

3.1. Проводные линии связи.

3.2. Бесп роводные линии связи.

4. Устройства, предназначенные для усиления сигнала в линиях связи.

1. Основные понятия

В начале лекции определим основные понятия, которые характеризуют канал передачи данных и его основные параметры.

Среда передачи данных – это совокупность линий передачи и блоков взаимодействия (т.е. сетевого оборудования, не входящего в станции данных), предназначенных для передачи данных между станциями.

Линия передачи данных (линия связи ) – это средства, которые используются в информационных сетях для распространения сигналов в нужном направлении. Этими средствами могут быть, например коаксиальный кабель, световод и др.

Линии передачи образуются на основе каналов связи. Канал связи – это средства односторонней передачи данных. Примером канала может служить полоса частот, выделенная одному передатчику при радиосвязи. В одной линии связи можно образовать несколько каналов, при этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами. Существует два метода разделения линий передачи данных: временное мультиплексирование , когда каждому каналу выделяется некоторый квант времени (TDM) и частотное разделение (FDM), при котором каналу выделяется некоторая полоса частот.

На основе линий передачи данных строятся каналы передачи. Канал передачи данных – это средства двустороннего обмена данными, включающие АКД и линию передачи данных.

Каналы передачи данных классифицируются по четырем признакам:

1) по природе физической среды передачи различают каналы передачи данных на оптических линиях связи, проводных (медных) и беспроводных линия связи. Медные каналы могут быть представлены коаксиальными кабелями и витыми парами, а беспроводные – радио – и инфракрасными каналами;

2) в зависимости от способа представления информации электрическими сигналами различают аналоговые и цифровые каналы;

3) в зависимости от направления передачи различают каналы симплексные (односторонняя передача), дуплексные (возможность одновременной передачи в обоих направлениях) и полудуплексные (возможность попеременной передачи в двух направлениях). Примером симплексного канала является пейджинговая связь, а примером полудуплексного - твейджинговая связь или обычный телефонный канал ;

4) в зависимости от числа каналов связи в линии передачи данных различают одно- и многоканальные средства передачи. В ЛВС и цифровых каналах обычно используют временное мультиплексирование линии передачи, в аналоговых каналах – частотное разделение.

Иерархия средств передачи данных в сети выглядит следующим образом:

В ЛВС обычно используются такие линии передачи, как витая пара, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель. Основным методом объединения локальных сетей в глобальные является использование телефонных каналов связи.

2. Характеристики линий связи

К основным характеристикам линий связи относятся следующие:

 полоса пропускания;

 затухание;

 помехоустойчивость;

 перекрестные наводки на ближнем конце линии;

 пропускная способность;

 достоверность передачи данных.

Пропускная способность и достоверность - это характеристики как линии связи, так и способа передачи данных. Поэтому если способ передачи (протокол) уже определен, то известны и эти характеристики. Например, пропускная способность цифровой линии всегда известна, так как на ней определен протокол физического уровня, который задает битовую скорость передачи данных - 64 Кбит/с, 2 Мбит/с. Однако нельзя говорить о пропускной способности линии связи, до того как для нее будет определен протокол физического уровня. А чтобы определить, какой существующий протокол физического уровня использовать на данной линии, обращают внимание на остальные характеристики.

Для передачи электрических сигналов между двумя точками сети необходимо организовать замкнутую электрическую цепь. Для этого требуется хотя бы два проводника. Сигналы по проводам могут передаваться как в потенциальном представлении, так и в токовом. При потенциальном представлении информативным является уровень напряжения сигнала, а при токовом представлении информативно наличие или отсутствие тока в цепи (как в интерфейсе "токовая петля").

Передача с потенциальным представлением может быть симметричной или асимметричной. При асимметричной передаче на одном из проводов потенциал относительно земли остается постоянным. Такой провод называется общим . Полезным (информативным) сигналом является потенциал на втором проводе относительно общего провода. Асимметричная передача используется в сети Ethernet на коаксиальном кабеле.

При симметричной (дифференциальной) передаче оба провода цепи являются равноправными, а для определения уровня сигнала замеряется разность потенциалов между ними. Симметрия подразумевает совпадение характеристик цепей для обоих проводов. Симметричная передача применяется в большинстве современных сетевых технологий, в том числе и в сети Ethernet на витой паре.

Любая линия связи, в том числе и волоконно-оптический кабель, искажает передаваемые сигналы из-за того, что ее физические параметры отличаются от идеальных. Например, медные провода представляют собой некоторую распределенную по длине комбинацию активного сопротивления, емкостной и индуктивной нагрузки:

В результате этого, сигналы различной частоты будут передаваться по одной и той же линии по-разному.

На практике для оценки качества линии связи применяют такие характеристики, как полосу пропускания и затухание.

Полоса пропускания - это непрерывный диапазон частот, при которых сигнал передается без значительных искажений. Полоса пропускания зависит от типа линии и ее длины и измеряется в Гц.

Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации . Различают бодовую и информационную скорости. Бодовая скорость измеряется в бодах. Один бод - это число изменений дискретного сигнала в единицу времени. Информационная скорость измеряется в числе битов информации, переданных в единицу времени.

Информационная скорость может быть больше, меньше или равна бодовой. Это соотношение зависит от способа кодирования. Если сигнал имеет более двух различимых состояний, то информационная скорость будет больше бодовой.

Например, между соседними изменениями сигнала (этот период называется бодовым интервалом ) передается 4 бита (фазоамплитудная модуляция). Это означает, что одному боду соответствует 4 бит/с. Если при этом бодовая скорость составляет 1200 бод, то информационная скорость составит 4800 бит/с.

Если используется сигнал с двумя различимыми состояниями, и каждый бит для надежности кодируется с помощью нескольких изменений информационного параметра несущего сигнала, то информационная скорость будет меньше бодовой.

Пропускная способность линии определяет максимально возможную информационную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность C связана с полосой пропускания W формулой Хартли-Шеннона и не зависит от способа физического кодирования

, (1)

где C - пропускная способность, бит/с; W - ширина полосы пропускания, Гц; Р С - уровень мощности сигнала; Р Ш - уровень мощности помехи.

Затухание определяется как относительное уменьшение мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. С повышением частоты затухание увеличивается. Затухание А обычно измеряется в децибелах (дБ) и вычисляется как

, (2)

где Р вх и Р вых - мощности сигнала на входе и выходе линии передачи соответственно.

Кабели характеризуются погонным затуханием - затуханием, приведенным к единице длины - дБ/м.

Этот сигнал наблюдается на обоих концах кабеля, но наибольшее влияние он оказывает на ближний к передатчику конец кабеля. Это связано с тем, что, во-первых, на ближнем конце пары 2 расположен приемник (Rx), который может принять помеху за сигнал, а на передатчик помеха не влияет. Во-вторых, помеха на ближнем конце имеет большую величину, поскольку уровень сигнала в паре 1 по направлению к точке В затухает. Мерой этой перекрестной помехи является ослабление перекрестной помехи на ближнем конце NEXT (дБ):

, (3)

где U A - амплитуда переданного сигнала; U XA - амплитуда помехи на конце А. Чем больше эта величина, тем лучше кабель. Как и затухание, значение NEXT пропорционально длине отрезка кабеля.

3. Основные типы линий передачи данных

3.1. Проводные линии связи

К проводным линиям связи относится витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволокно.

Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвит вокруг другого. Второй вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния между соседними витыми парами.

Линии из витой пары могут иметь протяженность до нескольких километров без промежуточного усиления сигнала. Витые пары объединяются в кабели. Наиболее часто используемыми являются кабели категории 3 и категории 5. Кабели категории 3 содержат по четыре витые пары с невысокой плотностью навивки. Кабель категории 5 имеет тоже четыре пары, но с более плотной навивкой, что позволяет достичь более высоких скоростей.

Витая пара позволяет передавать информацию со скоростью до нескольких Мбит/сек. Такой тип линии связи используется в сетях Ethernet и Token Ring. Витая пара может быть использована для передачи как цифрового, так и аналогового сигналов. Пропускная способность зависит от толщины линий и ее протяженности.

Для подключения витой пары к компьютеру используются телефонные коннекторы RJ-45.

Симметричные кабели достаточно дорого стоят и в них трудно достичь одинаковую длину пары проводов. Скорость передачи данных в таких линиях связи достигает 100 Мбит/сек, они используются в основном в магистральных структурах, т.е. в сетях с шинной топологией.

Коаксиальный кабель хорошо помехозащищен (рис. 3.1) и применяется для связи на большие расстояния, однако для расстояний свыше 1-2 км требуется использование промежуточных усилителей сигнала. Промежуточные усилители пропускают сигналы только в одном направлении. Поэтому ЭВМ, получившая поток битов, не может использовать для ответа тот же путь, по которому поток битов к ней пришел. Для решения этой проблемы есть два вида систем: двух-кабельные и одно-кабельные системы.

В двух-кабельных системах один кабель используется для входящего потока, а второй - для исходящего. В одно-кабельных системах полоса частот разделяется между входящим и исходящим трафиками.

Скорость передачи при использовании коаксиального кабеля варьируется от 10 до 140 Мбит/сек.

В сетях используется два основных вида коаксиальных кабелей: 50-омный - для цифровой (узкополосной) передачи; и 75-омный - для аналоговой (широкополосной) передачи.

Среди разновидности коаксиальных кабелей выделяют Ethernet-кабель (с хорошей помехозащищенностью, но дорогой) и Cheapernet-кабель, стоимость которого не высока. Вследствие небольшой стоимости и стандартного подключения к компьютеру (используются простые BNC- и T-коннекторы) Creaternet-кабели становятся стандартом для конторских сетей. Они называются еще тонкими кабелями.

Для подключения тонкого коаксиального кабеля к компьютеру используются BNC-коннекторы. В семействе BNC несколько основных разновидностей:

BNC-коннектор, который отжимается либо припаивается на конце кабеля (рис. 3.2, а);

BNC T-коннектор, который соединяет сетевой кабель с сетевой платой компьютера (рис. 3.2, а);

BNC баррел-коннектор, применяемый для сращивания двух отрезков тонкого коаксиального кабеля (рис. 3.2, б);

BNC-терминатор (рис. 3.2, а). В сети с шинной топологией для поглощения "свободных" сигналов терминаторы устанавливаются на каждом конце кабеля. Иначе сеть не будет работать.

Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяется специальное устройство – трансивер. Трансивер снабжен специальным коннектором, который назван "зубом вампира". Этот "зуб" проникает через изоляционный слой для контакта с проводящей жилой.

Оптоволоконный кабель (рис. 3.3) состоит из сердечника, состоящего из сверх прозрачного оптоволокна. Сердечник окружен стекловолокном с низким коэффициентом поглащения, сокращающим потери света через границу сердечника. Сверху все покрыто защитным пластиком. В качестве источников света используют два источника: светодиод и полупроводниковый лазер. Несколько оптоволоконных кабелей могут соединяться в один многожильный кабель.

Сам оптоволоконный сердечник может быть одноканальным и многоканальным. По одноканальному шнуру пускается только один световой луч без потерь на внутреннее отражение, поэтому возможна передача со скоростью в несколько гегабит на 30 км. В многоканальных шнурах испускается несколько лучей без их пересечения.

Оптоволоконный кабель прокладывают и под землей, и под водой. Соединяют его электрически с помощью специальных коннекторов, механически прижимая один край к другому и сваривая оба конца.

Такой кабель используется в ЛВС Token Ring и FDDI.

Оптоволокно позволяет передавать сигнал на большое расстояние (до 30 км) без промежуточного усиления. Оптоволокно трудно обнаружить, поскольку оно не излучает. Оно инертно к электромагнитным воздействиям и радиации.

3.2. Беспроводные линии связи

В беспроводных каналах передача информации осуществляется на основе распределения радиоволн, они дешевле, но менее надежны. Среди такого типа связи в сетях используется радиопередача, микроволновая передача, инфракрасные и миллиметровые волны, видимое излучение на основе лазера.

Каналы передачи на основе видимого лазерного излучения характеризуются очень большой скоростью передачи, однако, внешние атмосферные явления (дождь, туман, испарения с крыш домов и т.п.) являются для таких каналов очень серьезной помехой, значительно ослабляющей исходный сигнал.

Инфракрасные каналы связи иногда используют в условиях высоких уровней электромагнитных помех (в цехах, офисах). Инфракрасное излучение способно огибать препятствия, размеры которых находятся в соответствующей пропорции с длиной волны. Поэтому в офисах, где используются инфракрасные каналы передачи, обычно различные подразделения отделены не глухими стенами, а перегородками с проемами над потолком или вблизи стен.

Радиоканалы входят необходимой составной частью в спутниковые системы связи, применяемые в глобальных сетях. Радиосвязь используется и в корпоративных сетях, если затруднена прокладка других каналов связи.

Радиоканал может использоваться как средство связи в трех вариантах:

1 ) выполнять роль моста между двумя подсетями с каналами связи различного типа (рис. 3.4, а). В этом случае используется двухточечное соединение с направленными антеннами с дальнодействием в пределах видимости (15-20 км ). Мост для такого канала имеет один адаптер для формирования сигналов в радиоканал, второй - для формирования сигнала в проводную линию связи (например, в коаксиальный кабель);

2 ) являться средством передачи в ЛВС со случайным доступом (рис. 3.4, б). Такие сети называют RadioEthernet (стандарт IEEE 802/11), и прокладываются внутри зданий с расстоянием между соседними узлами до несколько десятков метров . В состав аппаратуры входят приемопередатчики и ненаправленные антенны;

3 ) служить многоточечным соединением между центральным и терминальным узлами (рис. 3.4, в). В этом случае сеть имеет звездообразную топологию; центральный узел использует ненаправленную антенну, а терминальные - используют антенны, направленные на центральный узел. Дальность связи в помещении составляет несколько десятков метров , а вне помещения - сотни метров .

Радиорелейные линии - цепочка радиостанций (ретрансляторов), усиливающих сигнал. Расстояние передачи сигнала без затухания одним ретранслятором зависит от его высоты над землей. Обычно 100-метрой ретранслятор может передавать без усиления сигнал на 80 км . Используются в глобальных сетях.

В спутниковых каналах передачи данных спутники выполняют роль усилителя и отражателя радиоволны на большие расстояния. У них более высокое качество передачи информации, чем у радиорелейных. Для больших расстояний это дешевле, чем прокладка наземных линий. Наземная часть спутниковой системы (рис. 3.5) состоит из комплексов, в состав которых входят центральная станция и абонентские пункты .

Связь центральной станции со спутником происходит по радиоканалу через направленную антенну. Абонентские пункты подключаются к центральной станции по схеме "звезда" с помощью многоканальной аппаратуры (используются как цифровые каналы, так и аналоговые на телефонных линиях) или по радиоканалу через спутник.

Абонентские пункты, соединенные по радиоканалу, имеют свои антенны, которые работают на выделенной частоте. Центральная станция передает сообщения широковещательно на фиксированной частоте, а принимает - на частотах абонентских пунктов. Разработан проект глобальной спутниковой телефонной связи "Глобалстар", в котором будет задействовано 48 спутников. Каждая центральная станция будет иметь связь одновременно с тремя спутниками.

Сотовые технологии связи обеспечивают связь между подвижными абонентами (ячейками) и стационарными серверами по радиоканалу. Диапазон скоростей в цифровых системах сотовой связи довольно широк – от 19,2 Кбит/сек до 1,23 Мбит/сек.

В современных телекоммуникационных технологиях большое распространение получили цифровые каналы передачи данных . Они являются наиболее перспективными для передачи голоса, видеоизображения, которые изначально имеют аналоговую форму. В таких линиях передачи данных используется несколько каналов (чаще 24 канала), по которым параллельно передается оцифрованная информация. Скорость передачи в канале невелика  64 Кбит/сек, зато общая скорость достигает 45 – 2000 Мбит/сек.

4. Устройства, предназначенные для усиления сигнала

в линиях связи

Для удлинения линии связи и восстановления сигналов в линии при передачи из одной физической среды в другую предназначены такие сетевые устройства, как трансиверы, репитеры и концентраторы. Все эти устройства работают на физическом уровне эталонной модели ВОС.

Репитеры . Репитер выполняет единственную функцию восстановления сигнала и передачи его в другие сегменты сети. Он не преобразует ни уровни сигналов сети, ни их физическую природу. Репитеры служат простыми двунаправленными ретрансляторами сигналов сети. Основная цель их применения – увеличение длины сети. Репитеры предназначены для соединения разных сегментов одной ЛВС, причем один репитер соединяет только два сегмента сети. Эти устройства предназначены для функционирования в таких типах физической среды, как витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. На репитерах (повторителях) строятся в основном сети с кольцевой топологией, например Token Ring и FDDI.

Любой репитер не адресуется в сети. Структура репитера представлена на рис. 3.6.

Трансиверы , или приемопередатчики служат для двунаправленной передачи между сетевым адаптером и сетевым кабелем или между двумя сегментами (отрезками сетевого кабеля). Основной функцией трансивера является усиление сигналов или преобразование их в другую форму для улучшения характеристик сети, например, для повышения помехоустойчивости и/или увеличения расстояния между абонентами. Структура трансивера приведена на рис. 3.7.

Примером использования трансивера может служить подключение адаптеров сети Ethernet к «толстому» коаксиальному кабелю. В данном случае трансивер преобразует электрический сигнал для «тонкого» коаксиального кабеля в сигнал для «толстого» коаксиального кабеля и наоборот.

Более сложную функцию выполняет трансивер, преобразующий электрические сигналы сети в сигналы другой природы (оптические, радиосигналы и т.д.) с целью использования других сред передачи информации. Такие трансиверы также называют конверторами среды . Наиболее часто применяют оптоволоконные трансиверы, которые позволяют в несколько раз повысить допустимую длину кабеля сети.

Трансиверы, как и повторители, не выполняют никакой информационной обработки проходящих через них пакетов сообщений и не адресуются.

На трансиверах строятся в основном сети с шинной топологией и случайным методом доступа, например Ethernet.

Концентраторы. К концентратору возможно подключение нескольких сегментов сети (обычно от 2 до 24) (рис. 3.8), причем концентраторы работают с физической средой таких типов, как витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. Концентраторы с точки зрения обработки информации можно условно разделить на активные и пассивные.

Пассивные (репитерные) концентраторы выполняют функции нескольких повторителей (репитеров) или трансиверов, собранных в едином конструктиве. В связи с этим пассивные концентраторы никакой обработки информации не выполняют, а только восстанавливают и усиливают сигналы и могут также преобразовывать сигналы различной природы (например, электрические сигналы в оптические).

Пассивный концентратор должен принимать пакеты и отсылать их во все сегменты сети, подключенные к нему, кроме того сегмента, откуда был принят пакет. Таким образом, концентратор выполняет функции усиления (функция репитера), преобразования природы среды (функция трансивера), а также соединяет сегменты сети.

К пассивному концентратору могут подключаться только части (сегменты) или отдельные абоненты одной и той же сети. Например, сегменты сети Ethernet, выполненные на тонком кабеле, на толстом кабеле, на оптоволоконном кабеле.

Активные концентраторы выполняют более сложные функции. В частности, они могут преобразовывать информацию и протоколы обмена, правда, это преобразование обычно очень простое. Структура активного концентратора представлена на рис. 3.9. Поскольку активный концентратор анализирует информацию, принятую из сети, т.е. распознает форматы пакетов данных, а для этого необходимо принять весь пакет, а не его отдельные биты, то модуль анализа и преобразования информации естественно должен содержать буфер для накопления данных. Активные концентраторы работают на канальном уровне модели ВОС, и являются разновидностью мостов.

11 -

NEXT

U XA

комплекс

комплекс

маршрутизатор

абонентский пункт

абонентский пункт

абонентский пункт

абонентский пункт

центральная станция

центральная станция

концентратор

концентратор

абонентский пункт

Рис. 3.5. Построение сетей на основе спутниковых каналов

концентратор

Рис. 3.8. Подключение узлов сети Token Ring через концентратор

узел сети

порт

концентратора

Концентратор

сети Token Ring

Рис. 3.4. Способы построения сетей на основе радиоканала

узел

узел

узел

узел

Рис. 3.9. Структура активного концентратора

Модуль

преобразования сигнала

Модуль

сопряжения со средой 2

Сегмент N

(среда 2)

Сегмент 1

(среда 1)

Модуль анализа и преобразования информации

Модуль

сопряжения со средой 1

Рис. 3.7. Структура трансивера

Модуль преобразования сигнала

Модуль сопряжения со средой 2

Сегмент 2

(среда 2)

Сегмент 1

(среда 1)

Модуль сопряжения со средой 1

узел

узел

Внешняя изоляция

Экран

Внутренняя изоляция

Медный провод

Рис. 3.1. Структура коаксиального кабеля

Рис. 3.6. Структура репитера

Сегмент 2 (среда 1)

Сегмент 1 (среда 1)

Модуль усилителя

Модуль

сопряжения

со средой

оболочка

пластик

световолокно

оптоволоконный сердечник

Рис. 3.3. Структура оптоволоконного кабеля (а);

многожильный оптоволоконный кабель (б)

узел

узел

мост

узел

узел

мост

средства двусторонней передачи

средства односторонней передачи

канал связи n

канал связи 1

АКД

линия передачи данных

канал передачи данных

Общие определения

Для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду. В качестве физической среды в коммуникациях используются: металлы (в основном медь), сверхпрозрачное стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель ««витая пара», коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель и окружающее пространство.

Линии связи , или линии передачи данных – это промежуточная аппаратура и физическая среда, по которой передаются информационные сигналы (данные).

В одной линии связи можно образовать несколько каналов связи (виртуальных или логических каналов), например путем частотного или временного разделения каналов. Канал связи – это средство односторонней передачи данных. Если линия связи монопольно используется каналом связи, то в этом случае линию связи называют каналом связи .

Канал передачи данных – это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации.

В зависимости от физической среды передачи данных линии связи можно разделить следующим образом:

· проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток;

· кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи, как кабели «витая пара», коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели;

· беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.

Проводные линии связи

Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналов, а также для передачи компьютерных данных. Эти линии связи применяются в качестве магистральных линий связи.

По проводным линиям связи могут быть организованы аналоговые и цифровые каналы передачи данных. Скорость передачи по проводным линиям «простой старой телефонной линии» (POST – Primitive Old Telephone System) является очень низкой. Кроме того, к недостаткам этих линий относятся плохая помехозащищенность и возможность простого несанкционированного подключения к сети.

Кабельные линии связи

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

1) витая пара;

2) коаксиальный кабель;

3) оптоволоконный кабель.

Витая пара (twisted pair ) – кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку (рис. 8.2, а). 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.

Рис. 8.2. Кабельные линии связи: а – витая пара; б – коаксиальный кабель;

в – оптоволоконный кабель

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 (он состоит из медной оплетки или слоя алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией (рис. 8.2, б).

Существует два типа коаксиального кабеля: тонкий коаксиальный кабель диаметром 5–6 мм и толстый коаксиальный кабель диаметром 10–12 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.

Оптоволоконный кабель (fiber optic ) – это оптическое волокно на кремниевой или пластмассовой основе, заключенное в материал с низким коэффициентом преломления света, который закрыт внешней оболочкой.

Оптическое волокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон (рис. 8.2, в). На передающем конце оптоволоконного кабеля требуется преобразование электрического сигнала в световой, а на приемном конце обратное преобразование.

Основное преимущество кабеля этого типа – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно. Скорость передачи данных 3 Гбит/c. Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям.

Беспроводные каналы передачи данных (радиоканалы наземной и спутниковой связи)

Радиоканалы наземной (радиорелейной и сотовой) и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных.

Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями – до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.

В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли. Целесообразнее использовать спутниковую связь для организации канала связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможности обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках. Пропускная способность высокая – несколько десятков мегабит в секунду.