Конспект лекции 7. Типы линий связи.

Виды линий связи

Линия связи - это среда передачи сигнала от одного устройства к другому. Это может быть любая среда, в которой с помощью каких-либо физических измерений можно закодировать (обозначить, присвоить значение) битам информации.

Принято разделять каналы на проводные и беспроводные. В зависимости от типа канала применяются различные технологии.

Вопросы выбора типа каналов связи описываются в сетевой технологии. Её выбирают при построении первого уровня модели OSI.

Вспомните описание первого уровня модели OSI.

Режимы передачи данных

Необходимо обозначить режимы, в которых данные могут перемещаться между хостами.

Симплексный режим - это режим, при котором данные отправляются только в одну сторону (пример - громкоговоритель).
Дуплексный режим - это режим, при котором данные одновременно могут отправляться в двух направлениях (пример - телефонная связь, где абонент может и посылать голосовые данные, и слушать оппонента).
Полудуплексный режим - это режим, при котором сигнал может передаваться в одном из двух обратных направлений (пример - рация, где при отправке голоса, другой участник общения может только слушать. После окончания сообщения, другой абонент может отправить вам сообщение, но вы в этот момент сможете только прослушивать его).

Проводные каналы связи

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.

Различают два вида коаксиальных проводов:

Тонкий коаксиальный кабель (~5мм в диаметре) обладает худшими, чем толстый характеристиками, но удобен в монтаже, хотя часто ломается в местах разъёма.
Толстый коаксиальный кабель (~10мм в диаметре), который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики. Однако с ним связана трудность монтажа, так как он плохо гнётся.

Данный тип кабеля использует симплексный режим связи (иногда - полудуплекс). Отлично подходит для использования в сфере цифрового и аналогового телевещания, однако в компьютерных сетях давно не используется.

Витая пара

Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

Витая пара является одним из самых распространённых типов кабеля, используемого в компьютерных сетях. Его стандарты и модификации описаны в технологии Ethernet. Так, типы кабелей делят на категории в зависимости от пропускной способности, количества витков и т.п.

Витая пара (впрочем, как и многие другие типы витых пар) бывают экранированные и неэкр

Неэкранированная витая пара (UTP - Unshielded twisted pair) не имеет дополнительной звщиты (экрана) от внешних излучений.
Экранированная витая пара (STP - Shielded twisted pair) - имеет защиту в виде оболочки, которая "отталкивает" внешние электромагнитные излучения. Эранирование может быть выполнено с помощью медной проволоки или фольги. Фольга лёгкая, но хрупкая.Металлическая сетка наоборот.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель вместо электрического сигнала передаёт световой. Это происходит за счёт оптоволокна - стеклянных нитей.

Стекло способно передавать световые сигналы с очень большой скоростью (по сравнению с электрическими кабелями) и с небольшим затуханием.

Более того, из-за того, что кабель не излучает электромагнитные волны при передаче сигнала, сам сигнал считать практически невозможно.

Однако, данный тип кабеля очень дорогостоящий в силу дороговизны технологии производства. Ещё, сам кабель является хрупким. Для его прокладки требуется специальное оборудование для возможности изгиба кабеля.

В случаях, когда оптоволоконный сердечник повреждается (ломается пополам, трескается), свет не сможет проходить по кабелю, и данные не передаются. Для починки кабеля используют специальный сварочный аппарат.

устройство для сварки оптоволоконного кабеля.

Выделяют два типа кабеля: одномодовый и многомодовый.

Основное отличие между ними заключается в толщине сердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8,3/125 мкр (сердечник/оболочка), многомодовый – 62,5/125 мкр.

Световой луч, распространяющийся по тонкому сердечнику одномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит во многомодовом кабеле. Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется лазером, и представляет собой волну только одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые световодом, переносят волны различной длины. Эти качества позволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностью и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее по сравнению со многомодовым.

устройство одномодового и многомодового кабелей.

Оптоволоконный кабель использует симплексный режим связи. Дуплексный режим досткается путём использования двух кабелей для обратных направлений сигнала между устройствами.

Беспроводные линии связи

Беспроводные линии - это такие линии связи, которые для передачи сигнала используют различного рода излучения.

В отличие от проводных линий связи, беспроводные не требуют прямого соединения между устройствами с помощью проводов. Это имеет как свои плюсы, так и минусы.

Зачастую, радиосигнал распространяется на недалёкие расстояния.

Радиосигнал можно запросто прослушать, поэтому для защиты данных используют различные алгоритмы шифрования самих данных.

Зато нет необходимости прокладывать кабель. Это даёт использовать различные мобильные устройства в составе сети.

Радиоволны

Радиоволны - это электромагнитные волны, которые способны передавать сигнал в пространстве. В зависимости от решаемой задачи, используют различный спектр частот. Одними из самых распространённых сетевых технологий, которые используют радиоволны в качестве среды передачи данных, являются Wi-Fi, Bluetooth, LTE, сотовая связь.

Радиоволны используют узкополосный частотный спектр.

Инфракрасное излучение

Инфракрасный канал использует спектр волн низкой частоты (до 1000 Ггц).

В отличие от радиоканала, инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам. Правда, в данном случае требуется довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха. В основном они используются для связи компьютеров с периферией.

Типы инфракрасных каналов:

Прямой видимости (направлены друг на друга)
Рассеянного излучения (волны могут отражаться от поверхности)
Отражённого излучения (приймники-передатчики направлены на общий излучатель)

Ненапрвленная антенна, в связке с маломощным передатчиком (100 мВт), ограничивает дальность связи до 30-50 метров.

Так же есть особое оборудование для организации высокочастотных инфракрасных каналов, которое поддерживает пропускную способность до 155 МБит/сек, при дальности до 450 метров.