Основные типы кабельных и беспроводных сред передачи данных

Большая часть компьютерных сетей используют для соединения провода и кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Наиболее распространены: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель.Обычно беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, где основная среда передачи данных - кабель. В ЛВС они оказываются наиболее полезными: -в помещениях, заполненных людьми (приемная и т. п.); -для людей, которые не работают на одном месте (врач, брокер и т. п.); -в изолированных помещениях и зданиях (склад, гараж и т. п.); -в строениях (памятниках архитектуры или истории), где прокладка дополнительных кабельных трасс недопустима. Для беспроводной передачи данных используют: инфракрасное и лазерное излучение, радиопередачу и телефонию. Эти способы передачи данных в компьютерных сетях, как локальных, так и глобальных, привлекательны тем, что: -гарантируют определенный уровень мобильности; -позволяют снять ограничение на длину сети, а использование радиоволн и спутниковой связи делают доступ к сети фактически неограниченным. Коаксиальный кабель До недавнего времени самой распространенной средой передачи данных был коаксиальный кабель: относительно недорогой, легкий и гибкий, безопасный и простой в установке. На рис. 4.1 приведенаконструкция коаксиального кабеля. Рис.4.1.Конструкция коаксиального кабеля. Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по жиле. Она изоляцией отделяется отметаллической оплетки, которая играет роль заземления и защищает передаваемые по жиле сигналы от: -внешних электромагнитных шумов (атмосферных, промышленных); -перекрестных помех - электрических наводок, вызванных сигналами в соседних проводах. Используют толстый и тонкий коаксиальный кабель. Их характеристики представлены в таблице 4.1. Таблица 4.1 В обозначении кабелей по стандарту IEEE 802.3 первые две цифры - скорость передачи в Мбит/с, base обозначает, что кабель используется в сетях с узкополосной передачей (baseband network), последняя цифра - эффективная длина сегмента в сотнях метров, при которой уровень затухания сигнала остается в допустимых пределах. Тонкий подключается к сетевым платам непосредственно через Т-коннектор (рис. 4.2), толстый - через специальное устройство - трансивер (рис. 4.3). Различают обычные и пленумные коаксиальные кабели. Последние обладают повышенными механическими и противопожарными характеристиками и допускают прокладку под полом, междуфальшпотолком и перекрытием. При выборе для ЛВС данного типа кабеля следует принимать вовнимание, что: 1)это среда для передачи речи, видео и двоичных данных; 2)позволяет передавать данные на большие расстояния; 3)это хорошо знакомая технология, предлагающая достаточный уровень защиты данных. Витая пара Если для передачи электрических сигналов воспользоваться обычной парой параллельных проводов для передачи знакопеременного списка большой частоты, то возникающие вокруг одного из них магнитные потоки будут вызывать помехи вдругом (рис. 4.4). Для исключения этого явления провода перекручивают между собой (рис. 4.5). Самая простая витая пара (twisted pair) - это два перевитых друг вокруг друга изолированных провода. Существует два вида такого кабеля: -неэкранированная витая пара (UTP); -экранированная витая пара (STP).Часто несколько витых пар помещают в одну защитную оболочку (типа телефонного кабеля). Наиболее распространена в ЛВС неэкранированная витая пара стандарта 10 baseT с эффективной длиной сегмента - 100 м

Оптоволоконный кабель

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов, а не электрических сигналов. Следовательно, его нельзя вскрыть и перехватить данные. Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведется начрезвычайно высокой скорости (до 100 Мбит/с, а теоретически возможно до 200 Мбит/с). Основа кабеля - оптическое волокно - тонкий стеклянный цилиндр (жила), покрытая слоем стекла, называемого оболочкой и имеющей отличный от жилы коэффициент преломления (рис. 4.7). Каждое стеклянное оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами (рис. 4.8). Жесткость обеспечивает покрытие изпластика, а прочность - волокна кевлара. Оптоволоконный кабель рекомендуется использовать: -при передаче данных на большие расстояния с высокой скоростью по надежной среде передачи. Не рекомендуется использовать: -при ограниченности денежных средств; -при отсутствии навыков установки и корректного подключения оптоволоконных сетевых устройств.

Кодирование сигналов

Данные, хранимые в РС и передаваемые между ними в ЛВС, представляются в цифровом виде (рис. 4.11). Каждое информационное сообщение (пакет) - это строка битов, содержащая закодированную информацию. Так как кабель содержит всего две проводящие жилы, то в каждый момент времени по нему можно передать только один бит информации (последовательная передача данных).

Плата сетевого адаптера (СА)

Плата сетевого адаптера выступает в качестве физического интерфейса или соединения междукомпьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в слоты расширения системной шины всех сетевых компьютеров и серверов. Назначение платы сетевого адаптера: -подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю; -передача (или прием) данных другому компьютеру; -управление потоком данных между компьютером и кабельной системой. 1. Подготовка данных. Плата сетевого адаптера принимает циркулирующие по системной шине параллельные данные, организует их для последовательной (побитовой) передачи.Этот процесс завершается переводом цифровых данных компьютера в электрические или оптические сигналы, которые и передаются по сетевым кабелям. Отвечает за это преобразование трансивер. 2. Сетевой адрес. Помимо преобразования данных плата СА должна указать свой адрес, чтобы ее можно было отличить от других плат. За каждым производителем СА закреплен стандартом IEEE некоторый интервал адресов. Производители "прошивают" эти адреса в микросхеме плат. Благодаря этому, каждый СА и, следовательно, каждый сетевой компьютер имеет уникальный адрес в сети.При передаче данные из памяти компьютера через системную шину поступают в СА. Обычно они поступают быстрее, чем их способна передать плата СА, поэтому она должна иметь буфер дляихвременного хранения. Это позволяет согласовать скорости передачи по шине без потерь производительности и искажения данных. 3. Передача и управление данными. Перед посылкой данных по сети плата СА проводит "электронный диалог" с принимающим СА, во время которого они "оговаривают": -максимальный размер блока передаваемых данных; -объем данных, передаваемый без подтверждения о получении; -интервалы между передачами блоков; -объем данных, который может принять СА, не переполняясь; -скорость передачи данных.Все эти действия каждый СА выполняет в строго определенной последовательности в соответствие сострого определенными правилами, которые называются протоколами и подробно будут рассматриваться ниже. 4. Сетевые кабели и соединители. Каждый тип кабеля имеет различные сетевые характеристики, которым должен соответствовать и СА. Поэтому платы СА рассчитаны на работу с определенным видом кабеля (коаксиал, витая пара и т. д.). Некоторые СА могут содержать несколько типов соединителей для различных физических сред.