Залежно від середовища передачі даних лінії зв'язку поділяються на:

• провідні (повітряні);
• кабельні (мідні та волоконно-оптичні);
• радіоканали наземної та супутникового зв'язку.

Провідні (повітряні) лінії зв'язкуявляють собою дроти без будь-яких ізолюючих або екрануючих обплетень, прокладені між стовпами і висять у повітрі. За такими лініями зв'язку зазвичай передаються телефонні чи телеграфні сигнали, але за відсутності інших можливостей ці лінії використовують і передачі комп'ютерних даних. Швидкісні якості та схибленість цих ліній залишають бажати багато кращого. Сьогодні провідні лінії зв'язку швидко витісняються кабельними.

Кабельні лініїє досить складною конструкцією. Кабель складається з провідників, укладених у кілька шарів ізоляції: електричної, електромагнітної, механічної, а також можливо кліматичної. Крім того, кабель може бути оснащений роз'ємами, що дозволяють швидко виконувати приєднання різного обладнання. У комп'ютерних мережахзастосовуються три основних типи кабелю: кабелі на основі скручених пар мідних проводів, коаксіальні кабелі з мідною жилою, а також волоконно-оптичні кабелі.

Скручена пара проводів називається кручений парою (twisted pair).Віта пара існує в екранованому варіанті (Shielded Twistedpair, STP),коли пара мідних проводів обгортається в ізоляційний екран, і неекранований (Unshielded TwistedPair, UTP),коли ізоляційна обгортка відсутня. Скручування проводів знижує вплив зовнішніх перешкод на корисні сигнали, що передаються кабелем. Коаксіальний кабель (coaxial)має несиметричну конструкцію і складається з внутрішньої мідної жили та обплетення, відокремленої від жили шаром ізоляції. Існує кілька типів коаксіального кабелю, що відрізняються характеристиками та областями застосування. локальних мереж, для глобальних мереж, для кабельного телебаченняі т.п. Волоконно-оптичний кабель (opticalfiber)складається з тонких (5-60 мікрон) волокон, якими поширюються світлові сигнали. Це найбільш якісний тип кабелю - він забезпечує передачу даних з дуже високою швидкістю (до 10 Гбіт/с і вище) і до того ж краще за інших типів середовища, що забезпечує захист даних від зовнішніх перешкод.

Радіоканали наземного та супутникового зв'язкуутворюються за допомогою передавача та приймача радіохвиль. Існує велика кількість різних типів радіоканалів, що відрізняються як частотним діапазоном, що використовується, так і дальністю каналу. Діапазони коротких, середніх і довгих хвиль (KB, CB і ДВ), звані також діапазонами амплітудної модуляції (Amplitude Modulation, AM) типу використовуваного в них методу модуляції сигналу, забезпечують далекий зв'язок, але при невисокій швидкості передачі даних. Більш швидкісним є канали, що працюють на діапазонах ультракоротких хвиль (УКХ), для яких характерна частотна модуляція (Frequency Modulation, FM), а також діапазонах надвисоких частот (НВЧ або microwaves). У діапазоні НВЧ (понад 4 ГГц) сигнали вже не відображаються іоносферою Землі і для сталого зв'язку потрібна наявність прямої видимості між передавачем і приймачем. Тому такі частоти використовують або супутникові канали, або радіорелейні канали, де ця умова виконується.

У комп'ютерних мережах сьогодні застосовуються практично всі описані типи фізичних середовищ передачі, але найперспективнішими є волоконно-оптичні. На них сьогодні будуються як магістралі великих територіальних мереж, і високошвидкісні лінії зв'язку локальних мереж. Популярним середовищем є також кручена пара, яка характеризується відмінним співвідношенням якості до вартості, а також простотою монтажу. За допомогою кручений пари зазвичай підключають кінцевих абонентів мереж на відстанях до 100 метрів від концентратора. Супутникові каналиі радіозв'язок використовуються найчастіше в тих випадках, коли кабельні зв'язки застосувати не можна - наприклад, при проходженні каналу через малонаселену місцевість або для зв'язку з мобільним користувачем мережі, таким як шофер вантажівки, лікар, що здійснює обхід, і т.п.

Кабель - це досить складний виріб, «що складається з провідників, шарів екрану та ізоляції. У деяких випадках до складу кабелю входять рознімання, за допомогою яких кабелі приєднуються до обладнання. Крім цього, для забезпечення швидкої перекомутації кабелів та обладнання використовуються різні електромеханічні пристрої, які називаються кросовими секціями, кросовими коробками або шафами.

У комп'ютерних мережах застосовуються кабелі, які відповідають певним стандартам, що дозволяє будувати кабельну систему з кабелів і з'єднувальних пристроїв різних виробників. Сьогодні найбільш уживаними стандартами у світовій практиці є такі.

• Американський стандарт EIA/TIA-568A, розроблений спільними зусиллями кількох організацій: ANSI, EIA/TIA та лабораторією Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 розроблений на основі попередньої версіїстандарту EIA/TIA-568 та доповнень до цього стандарту TSB-36 та TSB-40A).
• Міжнародний стандарт ISO/IEC 11801
• Європейський стандарт EN50173.

Ці стандарти близькі між собою та за багатьма позиціями пред'являють до кабелів ідентичні вимоги. Однак є й відмінності між цими стандартами, наприклад, міжнародний стандарт 11801 та європейський EN50173 увійшли деякі типи кабелів, які відсутні у стандарті EIA/TAI-568A.

До появи стандарту EIA/TIA велику роль грав американський стандарт системи категорій кабелів Underwriters Labs, розроблений разом із компанією Anixter. Пізніше цей стандарт увійшов до стандарту EIA/TIA-568.

Крім цих відкритих стандартів, багато компаній свого часу розробили свої фірмові стандарти, з яких досі має практичного значення лише один – стандарт компанії IBM.

При стандартизації кабелів прийнято протокольно-незалежний підхід. Це означає, що у стандарті обумовлюються електричні, оптичні та механічні характеристики, яким повинен задовольняти той чи інший тип кабелю чи сполучного виробу - роз'єму, кросової коробки тощо. Однак для якого протоколу призначений даний кабель, стандарт не обговорює. Тому не можна придбати кабель для Ethernet або FDDI, потрібно просто знати, які типи стандартних кабелів підтримують протоколи Ethernet і FDDI.

У ранніх версіях стандартів визначалися лише характеристики кабелів без з'єднувачів. У останніх версіяхстандартів з'явилися вимоги до сполучних елементів (документи TSB-36 і TSB-40A, які потім увійшли до стандарту 568А), а також до лініям (каналам),що представляють типове складання елементів кабельної системи, що складається з шнура від робочої станції до розетки, самої розетки, основного кабелю (довжиною до 90 м для крученої пари), точки переходу (наприклад, ще однієї розетки або жорсткого кросового з'єднання) і шнура до активного обладнання, наприклад, концентратора або комутатора.

Ми зупинимося лише на основних вимогах до самих кабелів, не розглядаючи характеристик сполучних елементів та зібраних ліній.

У стандартах кабелів обумовлюється досить багато характеристик, у тому числі найважливіші перераховані нижче (перші дві їх було досить детально розглянуті).

Основна увага у сучасних стандартах приділяється кабелям на основі крученої пари та волоконно-оптичним кабелям.

Сторінка 27 з 27 Фізичні основи передачі(Лінії зв'язку,)

Фізичні основи передачі

Будь-яка мережна технологія повинна забезпечити надійну та швидку передачу дискретних даних лініями зв'язку. І хоча між технологіями є великі відмінності, вони базуються на загальних засадах передачі дискретних даних. Ці принципи знаходять своє втілення в методах представлення двійкових одиниць та нулів за допомогою імпульсних або синусоїдальних сигналів у лініях зв'язку різної фізичної природи, методах виявлення та корекції помилок, методах компресії та методах комутації.

Лініїзв'язку

Первинні мережі, лінії та канали зв'язку

При описі технічної системи, яка передає інформацію між вузлами мережі, у літературі можна зустріти кілька назв: лінія зв'язку, складовий канал, канал, ланка.Часто ці терміни використовуються як синоніми, і в багатьох випадках це не викликає проблем. Водночас є й специфіка у їх вживанні.

Ланка(link) – це сегмент, що забезпечує передачу даних між двома сусідніми вузлами мережі. Тобто ланка не містить проміжних пристроїв комутації та мультиплексування.

Каналом(channel) найчастіше позначають частину пропускної спроможності ланки, що використовується незалежно при комутації. Наприклад, ланка первинної мережі може складатися з 30 каналів, кожен з яких має пропускною здатністю 64 Кбіт/с.

Складовий канал(circuit) – це шлях між двома кінцевими вузлами мережі. Складовий канал утворюється окремими каналами проміжних ланок та внутрішніми сполуками в комутаторах. Часто епітет «складовий» опускається і термін «канал» використовується для позначення як складового каналу, так і між сусідніми вузлами, тобто в межах ланки.

Лінія зв'язкуможе використовуватися як синонім для будь-якого з трьох інших термінів.

На рис. показано два варіанти лінії зв'язку. У першому випадку ( а) лінія складається з сегмента кабелю довжиною кілька десятків метрів і є ланкою. У другому випадку (б) лінія зв'язку є складовим каналом, розгорнутим в мережі з комутацією каналів. Такою мережею може бути первинна мережаабо телефонну мережу.

Однак для комп'ютерної мережі ця лінія є ланкою, оскільки з'єднує два сусідні вузли, і вся комутаційна проміжна апаратура є прозорою для цих вузлів. Привід для взаємного нерозуміння на рівні термінів комп'ютерних фахівців та фахівців первинних мережтут очевидний.

Первинні мережі спеціально створюються для того, щоб надавати послуги каналів передачі даних для комп'ютерних та телефонних мереж, про які в таких випадках говорять, що вони працюють «поверх» первинних мереж і є накладеними мережами.

Класифікація ліній зв'язку

Лінія зв'язку складається в загальному випадку з фізичного середовища, яким передаються електричні інформаційні сигнали, апаратури передачі даних і проміжної апаратури. Фізичне середовище передачі ( фізичні носіїінформації) може являти собою кабель, тобто набір проводів, ізоляційних та захисних оболонок та сполучних роз'ємів, а також земну атмосферу або космічний простір, через які поширюються електромагнітні хвилі.

У першому випадку говорять про провідному середовищі,а в другому - про бездротовий.

У сучасних телекомунікаційних системах інформація передається за допомогою електричного струму або напруги, радіосигналів або світлових сигналів- всі ці фізичні процеси є коливання електромагнітного поля різної частоти.

Провідні (повітряні) лініїзв'язки являють собою дроти без будь-яких ізолюючих або екрануючих обплетень, прокладені між стовпами і висять у повітрі. Ще нещодавно такі лінії зв'язку були основними передачі телефонних чи телеграфних сигналів. Сьогодні провідні лінії зв'язку швидко витісняються кабельними. Але де-не-де вони все ще збереглися і за відсутності інших можливостей продовжують використовуватися і для передачі комп'ютерних даних. Швидкісні якості та схибленість цих ліній залишають бажати багато кращого.

Кабельні лініїмають досить складну конструкцію. Кабель складається з провідників, укладених у кілька шарів ізоляції: електричної, електромагнітної, механічної та, можливо, кліматичної. Крім того, кабель може бути оснащений роз'ємами, що дозволяють швидко виконувати приєднання різного обладнання. У комп'ютерних (і телекомунікаційних) мережах застосовуються три основні типи кабелю: кабелі на основі скручених пар мідних проводів. неекранована кручена пара(Unshielded Twisted Pair, UTP) та екранована кручена пара(Shielded Twisted Pair, STP), коаксіальні кабеліз мідною жилою, волоконно-оптичні кабелі. Перші два типи кабелів називають також мідні кабелі.

Радіоканалиназемного та супутникового зв'язку утворюються за допомогою передавача та приймача радіохвиль. Існує велика різноманітність типів радіоканалів, що відрізняються як частотним діапазоном, що використовується, так і дальністю каналу. Діапазони широкомовного радіо(довгих, середніх та коротких хвиль), звані також АМ-діапазонами,або діапазонами амплітудної модуляції (Amplitude Modulation, AM) забезпечують далекий зв'язок, але при невисокій швидкості передачі даних. Більш швидкісними є канали, які використовують діапазони дуже високих частот(Very High Frequency, VHF), для яких застосовується частотна модуляція (Frequency Modulation, FM). Для передачі даних також використовуються діапазони ультрависоких частот(Ultra High Frequency, UHF), звані ще діапазонами мікрохвиль(понад 300 МГц). При частоті понад 30 МГц сигнали не відбиваються іоносферою Землі, й у стійкого зв'язку потрібна наявність прямий видимості між передавачем і приймачем. Тому такі частоти використовують або супутникові канали, або радіорелейні канали, або локальні або мобільні мережі, де ця умова виконується.

Різні критерії, такі як швидкість передачі даних та вартість, допомагають визначити найбільш відповідне середовище передачі даних. Тип матеріалу, що використовується в мережі для забезпечення з'єднань, визначає такі параметри, як швидкість передачі даних та їх обсяг. Іншим фактором, що впливає на вибір типу середовища передачі даних, є її вартість.

Для досягнення оптимальної продуктивності необхідно домогтися, щоб сигнал під час руху від одного пристрою до іншого якнайменше загасав. Причиною загасання сигналу може бути кілька факторів. Як буде показано далі, у багатьох носіях використовується екранування та застосовуються технічні рішення, що запобігають ослабленню сигналу. Однак використання екранування стає причиною збільшення вартості та діаметра кабелю, а також призводить до ускладнення його прокладки.

Крім того, в мережевих середовищах передачі даних можуть використовуватись різні типиоболонок. Оболонка є зовнішнім покриттям кабелю, зазвичай виготовляється з пластику, нелипкого покриття або композитного матеріалу. При проектуванні локальної мережі слід пам'ятати, що кабель, прокладений між стінами, у шахті ліфта або проходить по повітропроводу системи вентиляції, може стати смолоскипом, що сприяє поширенню вогню з однієї частини будівлі до іншої. Крім того, пластикова оболонка у разі її займання може спричинити виникнення токсичного диму. Для виключення подібних ситуацій існують відповідні будівельні норми, норми пожежної безпеки та норми техніки безпеки, які визначають типи оболонок кабелів, які можуть використовуватись. Тому при визначенні типу середовища передачі для використання при створенні локальної мережі слід (поряд з такими факторами, як діаметр кабелю, його вартість і складність прокладки) також враховувати і ці норми.

Тип середовища передачі, що використовується при створенні мережі, визначає обсяг та швидкість передачі даних.

Канальний рівень

Всі дані в мережі надсилаються джерелом і рухаються у напрямку одержувача. функцією фізичного рівняє передача даних. Після того, як дані відправлені, канальний рівень еталонної моделі OSI забезпечує доступ до мережного середовища передачі даних і фізичну передачу в середовищі, що дозволяє визначати місце розташування адресата в мережі. Також канальний рівень відповідає за видачу повідомлень про помилки, облік топології мережі та керування потоком даних.

У еталонній моделі OSI канальний та фізичний рівні є суміжними. Канальний рівень забезпечує надійну транзит даних через фізичний рівень. Цей рівень використовує адресу керування доступом до середовища передачі даних (Media Access Control, MAC).Як було сказано раніше, канальний рівень вирішує питання фізичної адресації (на противагу мережевій або логічній адресації), топології мережі, дисципліни ліній зв'язку (як кінцевій системі використовувати мережевий канал), повідомлення про помилки, упорядковану доставку кадрів та управління потоком інформації. Крім того, канальний рівень використовує МАС-адресу як засіб завдання апаратної або канальної адреси, що дозволяє декільком станціям колективно використовувати те саме середовище передачі даних і одночасно унікальним чином ідентифікувати один одного. Для того, щоб міг здійснюватися обмін пакетами даних між фізично з'єднаними пристроями, що належать до однієї локальної мережі, кожен пристрій-відправник повинен мати МАС-адресу, яку він може використовувати як адресу пункту призначення.

МАС-адреси

Кожен комп'ютер, незалежно від того, підключений він до мережі чи ні, має унікальну фізичну адресу. Немає двох однакових фізичних адрес. Фізична адреса (або МАС-адреса) зашита на платі мережевого адаптера (Рис. 2.7).

Рис. 2.7. Фізична адреса комп'ютера зашитий

на платі мережевого адаптера

Таким чином, у мережі саме плата мережного адаптера підключає пристрій до середовища передачі даних. Кожна плата мережевого адаптера, який працює на канальному рівні еталонної моделі OSI, має свою унікальну МАС-адресу.

У мережі, коли один пристрій хоче переслати дані іншому пристрою, він може встановити канал зв'язку з цим іншим пристроєм, скориставшись його МАС-адресою. Дані, що відправляються джерелом, містять МАС-адресу пункту призначення.

У міру просування пакета в середовищі передачі мережні адаптери кожного з пристроїв в мережі порівнюють МАС-адресу пункту призначення, наявний в пакеті даних, зі своєю власною фізичною адресою. Якщо адреси не співпадають, адаптер мережі ігнорує цей пакет, і дані продовжують рух до наступного пристрою.

Якщо адреси збігаються, то мережевий адаптер робить копію пакета даних і розмішає її на канальному рівні комп'ютера. Після цього вихідний пакет даних продовжує рух мережею, і кожен наступний мережевий адаптер проводить аналогічну процедуру порівняння.

Мережеві адаптери

Мережеві адаптери перетворюють пакети даних на сигнали передачі мережі. У ході виготовлення фірмою-виробником кожному мережному адаптеру присвоюється фізична адреса, яка заноситься в спеціальну мікросхему, що встановлюється на платі адаптера. У більшості мережевих адаптерів МАС-адреса зашивається в ПЗП. Коли адаптер ініціалізується, ця адреса копіюється в оперативну пам'ятькомп'ютера. Оскільки МАС-адреса визначається мережним адаптером, то при заміні адаптера зміниться і фізична адреса комп'ютера; він відповідатиме МАС-адресі нового мережевого адаптера.

Наприклад можна уявити собі готель. Припустимо, що кімната 207 має замок, що відкривається ключем А, а кімната 410 - замок, що відкривається ключем F. Прийнято рішення поміняти замки в кімнатах 207 і 410. Після заміни ключ А відкриватиме кімнату 410, а ключ F- кімнату 20. У цьому прикладі замки відіграють роль мережевих адаптерів, а ключі - роль МАС-адрес. Якщо адаптери поміняти місцями, то зміняться і МАС-адреси.

Резюме

Функцією фізичного рівня є передачі даних.

Для з'єднання комп'ютерів можна використовувати кілька типів середовищ передачі даних.

Коаксіальний кабель, що складається із зовнішнього циліндричного пустотілого провідника, що оточує єдиний внутрішній провід.

Неекранована кручена пара, що використовується в багатьох мережах і являє собою чотири пари скручених між собою проводів.

Екранована кручена пара, яка поєднує методи екранування, придушення перешкод та скручування проводів.

Оптоволоконний кабель, що є носієм, здатний проводити модульований світловий сигнал.

Для визначення найбільш відповідного типу середовища передачі можуть використовуватися різні критерії, наприклад швидкість передачі даних і вартість.

Канальний рівень еталонної моделі OSI забезпечує доступ до середовища передачі даних і саму фізичну передачу даних, коли дані мають можливість визначати місце розташування одержувача в мережі.

Канальний рівень забезпечує надійний транзит даних через канал зв'язку.

Цей рівень використовує МАС-адресу – фізичну адресу, інформація про яку знаходиться на платі мережевого адаптера.

Мережеві адаптери перетворюють пакети даних на сигнали, які й посилають у мережу.

Кожному адаптеру фізична адреса присвоюється фірмою-виробником.

Контрольні питання

1. Як називаються всі матеріали, які забезпечують фізичні з'єднання у мережі?

A. Середовище програм.

B. Середовище навчання.

4.1.Основні типи кабельних та бездротових середовищ передачі даних

На сьогодні більшість комп'ютерних мереж використовують для з'єднання дроту та кабелі. Вони виступають як середовища передачісигнали між комп'ютерами. Найбільш поширені: коаксіальний кабель, кручена пара, оптоволоконний кабель. Однак поступово в наше життя входить бездротове середовище передачі даних. Термін "бездротове середовище" може ввести в оману, тому що передбачає повну відсутність дротів. Насправді, це не так. Зазвичай бездротові компоненти взаємодіють із мережею, де основне середовище передачі - кабель. У ЛОМ вони виявляються найкориснішими: -у приміщеннях, заповнених людьми (приймальня тощо); -для людей, які не працюють на одному місці (лікар, брокер тощо); -в ізольованих приміщеннях та будинках (склад, гараж тощо); -в будівлях (пам'ятниках архітектури чи історії), де прокладання додаткових кабельних трас неприпустиме. Для бездротової передачіданих використовують: інфрачервоне та лазерне випромінювання, радіопередачу та телефонію. Ці методи передачі у комп'ютерних мережах, як локальних, і глобальних, привабливі тим, что: -гарантируют певний рівень мобільності; -дозволяють зняти обмеження на довжину мережі, а використання радіохвиль та супутникового зв'язку роблять доступ до мережі фактично необмеженим.

4.1.1.Коаксіальний кабель

Донедавна найпоширенішим середовищем передачі був коаксіальний кабель: відносно недорогий, легкий і гнучкий, безпечний і простий установці. На рис. 4.1 наведено конструкцію коаксіального кабелю.

Рис.4.1.Конструкція коаксіального кабелю.

Електричні сигнали, що кодують дані, передаються жилою. Вона ізоляцією відокремлюється від металевої обплетення, яка грає роль заземлення і захищає сигнали, що передаються по жилі від: -зовнішніх електромагнітних шумів (атмосферних, промислових); -перехресних перешкод - електричних наведень, викликаних сигналами у сусідніх проводах Використовують товстий та тонкий коаксіальний кабель. Їх показники представлені у таблиці 4.1. Таблиця 4.1

Характеристики коаксіального кабелю.

У позначенні кабелів за стандартом IEEE 802.3 перші дві цифри - швидкість передачі в Мбіт/с, base позначає, що кабель використовується в мережах з вузькосмуговою передачею (baseband network), остання цифра - ефективна довжина сегмента в сотнях метрів, коли рівень загасання сигналу залишається у допустимих межах. Тонкий підключається до мережних плат безпосередньо через Т-конектор (рис. 4.2), товстий - через спеціальний пристрій - трансівер (Рис. 4.3).

Розрізняють звичайні та пленумні коаксіальні кабелі. Останні мають підвищені механічні та протипожежні характеристики і допускають прокладку під підлогою, між фальшстелею і перекриттям. При виборі для ЛОМ даного типукабелю слід брати до уваги, що: 1) це середовище передачі мови, відео і двійкових даних; 2) дозволяє передавати дані великі відстані; 3) це добре знайома технологія, що пропонує достатній рівень захисту даних.

4.1.2.Вита пара

Якщо для передачі електричних сигналів скористатися звичайною парою паралельних проводів для передачі знакозмінного списку великої частоти, магнітні потоки, що виникають навколо одного з них, викликатимуть перешкоди в іншому (рис. 4.4). Для виключення цього явища дроти перекручують між собою (рис. 4.5).

Найпростіша кручена пара (twisted pair) - це два перевиті один навколо одного ізольовані дроти. Існує два види такого кабелю: -неекранована кручена пара (UTP); -екранована кручена пара (STP). Часто кілька кручених пар поміщають в одну захисну оболонку (типу телефонного кабелю). Найбільш поширена в ЛОМ неекранована кручена пара стандарту 10 baseT з ефективною довжиною сегмента - 100 м. Визначено 5 категорій на основі UTP (таблиця 4.2). Таблиця 4.2

Категорії кабальних з'єднань на неекранованій кручений парі

4.1.3.Компоненти кабельної системи

При побудові розвиненої кабельної системи ЛОМ та для спрощення роботи з нею використовуються такі компоненти: Концентратори. Для підключення кручений пари до комп'ютера використовується телефонний конектор RJ-45, який відрізняється від використовуваних в сучасних телефонахі факсах RJ-11 тим, що має 8 контактів замість 4. Розподільні стійки та полиці, які дозволяють організувати безліч з'єднань і займають мало місця. В· Комутаційні панелі. Існують різні панелі розширення. Вони підтримують до 96 портів та швидкість передачі до 100 Мбіт/с. В·З'єднувачі. Одинарні або подвійні витки RJ-45 для підключення до панелі розширення або настінних розеток. Забезпечують швидкість до 100 Мбіт/с. В· Настінні розетки до яких можна підключити два або більше з'єднувача. Перевагою використання компонентів кабельної системи ЛОМ є те, що на їх основі можна компонувати мережі різної топології. Один з варіантів використання компонентів кабельної системи ЛОМ може мати вигляд, аналогічний наведеному на рис. 4.6.

Використання компонентів кабельної системи ЛОМ.

При розробці топології та побудові конкретних ЛОМ рекомендується використовувати кручені пари в тих випадках, якщо: -Є обмеження на матеріальні витрати при організації ЛОМ; -Потрібна достатньо проста установка, коли підключення комп'ютерів - нескладна операція. Слід утриматися від використання крученої пари, якщо Ви хочете бути абсолютно впевненими в цілісності даних, що передаються на великі відстані з високою швидкістю. У цих випадках надійнішим є застосування оптоволоконного кабелю.

4.1.4. Оптоволоконний кабель

В оптоволоконному кабелі цифрові дані поширюються оптичними волокнами у вигляді модульованих світлових імпульсів, а не електричних сигналів. Отже, його не можна розкрити та перехопити дані. Передача по оптоволоконному кабелю не схильна до електричних перешкод і ведеться на надзвичайно високій швидкості (до 100 Мбіт/с, а теоретично можливо до 200 Мбіт/с). Основа кабелю - оптичне волокно - тонкий скляний циліндр (жила), покрита шаром скла, що називається оболонкою і має відмінний від жили коефіцієнт заломлення (рис. 4.7).

Кожне скляне оптоволокно передає сигнали лише одному напрямку, тому кабель і двох волокон з окремими коннекторами (рис. 4.8). Жорсткість забезпечує покриття із пластику, а міцність - волокна кевлару. Оптоволоконний кабель рекомендується використовувати: при передачі даних на великі відстані з високою швидкістю по надійному середовищі передачі. Не рекомендується використовувати: -при обмеженості грошових коштів; -за відсутності навичок встановлення та коректного підключення оптоволоконних мережевих пристроїв.

4.2.Вузькосмугова та широкосмугова передачі сигналів

У сучасних комп'ютерних мережах передачі кодованих сигналів по мережному кабелю найбільше застосування знаходять дві найпоширеніші технології: -вузькосмугова передача сигналів; -Широкополосна передача сигналів. Вузькосмугові (baseband) системи передають дані як цифрового сигналу однієї частоти (рис. 4.9).

Мал. 4.9. Вузькосмугова передача.

Сигнали є дискретні електричні або світлові імпульси. При такому способі вся ємність каналу комунікаційного використовується для передачі одного сигналу або, іншими словами, цифровий сигнал використовує всю смугу пропускання кабелю. Смуга пропускання – це різниця між max та min частотою, яка може бути передана по кабелю. Кожен пристрій у таких мережах надсилає дані в обох напрямках, а деякі можуть одночасно їх передавати та приймати. Широкополосні (broadband) системи передають дані як аналогового сигналу, який використовує деякий інтервал частот (рис. 4.10). Сигнали є безперервні (а не дискретні) електронні або оптичні хвилі. При такому способі сигнали передаються по фізичному середовищів одному напрямку. Якщо забезпечити необхідну смугу пропускання, то по одному кабелю мережі одночасно можна передавати кілька сигналів (наприклад, кабельного телебачення, телефону і передача даних).

Мал. 4.10. Широкополосна передача

Кожній системі передачі виділяється частина смуги пропускання. Всі пристрої (в т.ч. і комп'ютери) налаштовуються так, щоб працювати з виділеною частиною смуги пропускання. У широкосмуговій системі сигнал передається лише одному напрямку. Для можливості прийому та передачі кожним із пристроїв необхідно забезпечити два шляхи проходження сигналу. Для цього можна: -використовувати два кабелі; -Розбити смугу пропускання кабелю на два канали, які працюють з різними частотами: один канал на передачу, інший - на прийом.

4.3. Кодування сигналів

Дані, що зберігаються в РС і передаються між ними в ЛОМ, подаються в цифровому вигляді(Рис. 4.11). Кожне інформаційне повідомлення (пакет) – це рядок бітів, що містить закодовану інформацію.

Так як кабель містить всього дві провідні жили, то в кожний момент часу по ньому можна передати лише один біт інформації (послідовна передача даних). 1.При широкосмуговій передачіцифрові дані РС перед передачею по мережному кабелю перетворюються на аналоговий несучий сигнал синусоїдальної форми: u = U * sin (wt + w) Це перетворення називається модуляцією. Залежно від того, який із параметрів даного сигналу змінюється розрізняють три типи модуляції: амплітудну, частотну та фазову. Розглянемо два із них. При амплітудній модуляції (АМ) використовується сигнал постійної частоти (W0). Для передачі біта зі значенням "1" передається хвиля частоти, що несе. Відсутність сигналу означає передачу біта "0", тобто:

При частотній модуляції (ЧМ) використовується сигнал, що несе з двома частотами. І тут біт "1" представляється сигналом несучої частоти W1, а біт "0" - частоти W2, т. е.:

Зворотний процес - процес перетворення аналогового сигналу на цифрові дані на РС, яка приймає переданий їй модульований сигнал називається демодуляцією. 2.При вузькосмуговій передачівикористовується двополярний дискретний сигнал При цьому кодування в мережевому адаптері цифрової передачі РС цифрових даних виконується безпосередньо. Найбільш простим і часто використовується кодування методом без повернення до нуля (NRZ - Non Return to Zero),в якому біт "1" представляється позитивною напругою (H - високий рівень), а біт "0" - негативною напругою (L - низький рівень). Т. е. Сигнал завжди вище або нижче нульової напруги, звідки і назва методу. Ілюстрація викладених методів кодування сигналів наведено на рис. 4.12.

Мал. 4.12. Варіанти кодування сигналів.

Як при передачі аналогових, так і цифрових сигналівЯкщо наступні один за одним біти рівні (обидва "0" або обидва "1"), то важко сказати, коли закінчується один і починається інший. Для вирішення цього завдання приймач і передавач треба синхронізувати, тобто однаково відраховувати інтервали часу. Це можна виконати або ввівши додаткову лініюдля передачі синхроімпульсів (що не завжди можливо, та й накладно), або використовувати спеціальні методипередачі даних: асинхронний або автопідстроювання.

4.4.Асинхронна передача та автопідстроювання

При низьких швидкостях передачі сигналів використовується метод асинхронної передачі, при більших швидкостях ефективніше використовувати метод автопідстроювання. Як передавач, так і приймач оснащені генераторами тактових імпульсів, що працюють на одній частоті. Однак неможливо, щоб вони працювали абсолютно синхронно, тому їх необхідно періодично підлаштовувати. Аналогічно звичайним годинникам, які необхідно періодично коригувати. При асинхронній передачі генератори синхронізуються на початку передачі кожного пакета (або байта) даних і передбачається, що за цей час не буде неузгодженості генераторів, які викликали б помилки в передачі. У цьому вважається, що це пакети однієї довжини (наприклад, байт). Синхронізація тактового генератора приймача досягається тим, що: перед кожним пакетом (байтом) посилається додатковий "старт-біт", який завжди дорівнює "0"; -Наприкінці пакета посилається ще один додатковий "стоп-біт", який завжди дорівнює "1". Якщо дані не передаються, лінія зв'язку перебуває у стані "1" (стан незайнятості). Початок передачі викликає перехід від "1" до "0", що означає початок "старт-біту". Цей перехід використовується синхронізації генератора приймача. Пояснимо цей процес тимчасовою діаграмою (рис. 4.13):

При передачі з автопідстроюванням використовується метод Манчестерського кодування, при якому: тактовий генератор приймача синхронізується при передачі кожного біта; -і отже, можна посилати пакети будь-якої довжини. Синхронізація сигналу даних досягається забезпеченням переходу від "H"-рівня до "L"-рівня або навпаки, у середині кожного біта даних (рис. 4.14). Ці переходи служать для синхронізації тактового генератора приймача. Біти даних кодуються: "0" - при переході "L" а "H" та "1" - при переході "H" а "L"

Якщо інформація не передається, лінії даних немає ніяких переходів і тактові генератори передавача і приймача неузгоджені. При цьому виді кодування переходи відбуваються не тільки в середині кожного біта даних, а й між бітами, коли два послідовні біти мають одне й те саме значення. Після простою лінії необхідна попередня синхронізація генератора, яка досягається посилкою фіксованої послідовності бітів(Преамбула і биті готовності). Наприклад, можна використовувати преамбулу з восьми бітів: 11111110, де перші 7 бітів використовуються для початкової синхронізації, а останній - для повідомлення приймачеві, що преамбула закінчилася, тобто далі підуть біти даних.

4.5.Плата мережного адаптера (СА)

Плата мережного адаптера виступає як фізичний інтерфейс або з'єднання між комп'ютером і мережним кабелем. Плати вставляють у слоти розширення системної шини всіх мережевих комп'ютерів і серверів. Призначення плати мережевого адаптера: - Підготовка даних, що надходять від комп'ютера, до передачі мережним кабелем; -Передача (або прийом) даних іншому комп'ютеру; -Керування потоком даних між комп'ютером і кабельною системою. 1. Підготовка даних.Плата мережевого адаптера приймає паралельні дані, що циркулюють по системній шині, організує їх для послідовної (побітової) передачі. Цей процес завершується переведенням цифрових даних комп'ютера в електричні або оптичні сигнали, які передаються мережевими кабелями. Відповідає за це перетворення трансівера. 2. Мережева адреса.Крім перетворення даних, плата СА повинна вказати свою адресу, щоб її можна було відрізнити від інших плат. За кожним виробником СА закріплений стандартом IEEE деякий інтервал адрес. Виробники "прошивають" ці адреси у мікросхемі плат. Завдяки цьому кожен СА і, отже, кожен мережевий комп'ютермає унікальну адресу у мережі. При передачі дані з пам'яті комп'ютера через системну шину надходять СА. Зазвичай вони надходять швидше, ніж їх здатна передати плата СА, тому вона повинна мати буфер для їхнього тимчасового зберігання. Це дозволяє узгодити швидкість передачі по шині без втрат продуктивності та спотворення даних. 3. Передача та управління даними.Перед надсиланням даних по мережі плата СА проводить "електронний діалог" з приймаючим СА, під час якого вони "обговорюють": -максимальний розмір блоку даних, що передаються; -Обсяг даних, що передається без підтвердження про отримання; -інтервали між передачами блоків; -Обсяг даних, який може прийняти СА, не переповнюючись; -Швидкість передачі даних. Всі ці дії кожен СА виконує в строго певної послідовностіу відповідність до строго визначених правил, які називаються протоколами і докладно розглядатимуться нижче. 4. Мережеві кабеліта з'єднувачі.Кожен тип кабелю має різні мережеві характеристики, яким має відповідати СА. Тому плати СА розраховані працювати з певним видом кабелю (коаксіал, кручена пара тощо. буд.). Деякі СА можуть містити кілька типів з'єднувачів різних фізичних середовищ.

Як середовищ даних можуть виступати:

1. Мідно-електричні кабелі:

- , Складається з центральної жили, її ізоляції, і все це поміщено в оплетку з тонкого мідного дроту або з алюмінієвої або мідної фольги. Обплетення призначене для захисту центральної жили від наведення на неї перешкод та зменшення випромінювання нею корисного сигналу. На кінцях сегментів з коаксіального кабелю встановлюються роз'єм звані СР-50; BNC. У комп'ютерних мережах використовують коаксіальні кабелі, що мають в основне з'єднання 50 Ом. Коаксіальний кабель може бути у 2х виконаннях: Тонкий зовнішнім діаметром 5-6 мм. та товстий діаметром 12-14; мм.

Є 8 проводами попарно завитих і ламінованих ізоляцією. Виті паримаркуються за кольором за кольором: оранжевий – біло-оранжевий; синій – біло-синій; коричневий – біло-коричневий; зелений – біло-зелений. На кінцях сегментів виконаних на кручений парі встановлюється роз'єм RJ45. У роботі локальних мереж беруть участь 2 пари, підключені відповідно до першого, другого і третього, шостого контактів роз'єму RJ45(якщо дивитися на роз'єм так що кабель йде вниз, а клямка ззаду роз'єму). Завивка проводів робиться для покращення перешкодозахищеності та узгодженості мережевих компонентів. Розвиток проводів кручений пари при монтажі допускається на довжину 1 см. Провід кручена пара випускається в 2х виконаннях: UTP - неекранована кручена пара; STP – екранована.

2. - має два типи передачі:
- при багатомодовийПередавання використовується джерело світла видимого спектра. Промені хаотично відбиваються від стін світловода.
- при одномодовийпередачі використовується лазерний промінь, який рухається вдоль осі тоншого світловода. Якість передачі та її дальність при одномодовій передачі набагато вища. Світловоди підключаються до пристроїв, які перетворюють електричний сигналу світловий і навпаки (модем)

3. Інфрачервоні промені:
Головною особливістюпередачі з використанням ІЧ променів - це необхідність забезпечення прямої видимості та не великої відстаніміж двома ІЧ модемами.

4. Радіохвилі:
Особливості проходження радіохвиль полягають у наступному:
Іоносфера, що оточує землю, відображає радіохвилі довгого, середнього і короткого діапазону. Радіохвилі УКХ(надвисоко частотного діапазону) Прошивають іоносферу і йдуть у космос, тому для зв'язку з супутником використовується діапазон НВЧ. Також діапазон НВЧ використовується для побудови комп'ютерних мереж за технологією WI-FI. Необхідно враховувати те, що радіохвилі НВЧ діапазону не мають здатності огинати перешкоди і будь-яка перешкода, що зустрічається на їхньому шляху, їх поглинає. Тому основна вимога до WIFIмережам пряма видимість між