Конспект лекции 8. Общие характеристики линий связи.
Вспомните понятие "линия связи".
Для выбора подходящей линии связи, сетевой администратор обращает внимание на её характеристики. Исходя из их значений подбирается оптимальный вариант для компьютерной сети.
Для полного понимания характеристик линий связи необходимо познакомиться с некоторыми терминами из курса физики.
Базовые физические характеристики сигнала
Частота (f) - это количество повторений за секунду. Измеряется в Герцах (гц). Когда говорят, что монитор работает на частоте 60 герц, утверждают, что каждую секунду монитор обновляет изображение 60 раз. Для сигнала обозначают количество колебаний в секунду, или количество периодов в секунду.
Амплитуда - это величина «силы» сигнала. Амплитуда описывает значение силы тока (I) или напряжения (U). Для абстрактного примера можно привести изменение значение громкости звука на телефоне: увеличивая громкость, вы увеличиваете амплитуду звука.
Период (T) - это время одного цикла сигнала. Как вы знаете, циклические операции - это такие операции, которые повторяют одно и то же действие. Вместо какого-либо действия, сигнал может повторять свою часть. Эта часть и называется периодом.
Такт - это единица, обозначающая диапазон времени, который остаётся неизменным на протяжении всего времени действия.
Общие характеристики линий связи
Полоса пропускания
Полоса пропускания - это частотный диапазон сигналов, пропускаемых кабелем. Полосой в данном случае является диапазон. Соответственно полоса пропускания, это диапазон частот, который «пропускает» сигнал.
Полоса пропускания указывает поддерживаемый диапазон частот. Полоса пропускания находится путём измерения диапазона частот передаваемого сигнала, для которого отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0,5(1/2).
На рисунке видно полосы пропускания различных каналов связи.
Затухание
Затухание - это величина, которая показывает уменьшение амплитуды сигнала. Оно рассчитывается отношение амплитуды на выходе сигнала к амплитуде на входе. Величина измеряется в децибелах и пропорциональна длине кабеля.
Полоса пропускания тесно связана с затуханием, ведь с ростом частоты сигнала растёт и затухание (чем чаще повторяется сигнал, тем он быстрее пропадает).
Помехоустойчивость
Помехоустойчивость - это характеристика, которая показывает взаимодействие линии связи с окружающей средой.
Помехоустойчивость линии определяет её способность уменьшать уровень помех со стороны внешней среды или проводников самого кабеля. Она зависит от типа используемой физической среды, от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические, малочувствительные к внешнему электромагнитному излучению. Обычно уменьшения помех от внешних электромагнитных полей добиваются экранированием и/или скручиванием проводников.
Скорость распространения сигнала
Скорость распространения сигнала показывает скорость электромагнитной волны в линии связи. Например, для медного кабеля, скорость распространения сигнала будет равна 2/3 от скорости света. Чаще всего выражается в наносекундах на метр.
Скорость распространения сигнала - это не скорость передачи данных. Скорость передачи данных зависит от выбранной кодировки, окружающей среды и т.п. Так, например, радиосигнал имеет одно из самых высоких значений скорости распространения сигнала, но в связи с окружающими его условиями (пыль, туман, преграды), скорость передачи данных намного ниже.
Секретность
Секретность передачи данных указывает на возможность прослушать передаваемый на линии связи сигнал.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это характеристика линии связи, которая показывает амплитуду сигнала для всех значений полосы пропускания. Самый распространённый пример АЧХ - эквалайзер звука. Почти так же строятся графики для линий связи.
Общий график АЧХ для линии связи.
Как можно заметить, амплитуда сигнала падает на концах полосы пропускания.
Пропускная способность
Пропускная способность - это максимально возможная скорость передачи данных (не путать со скоростью распространения сигнала) по линии связи. Пропускная способность указывается для приемлемой полосы пропускания. Попытки повысить частоту сигнала могут приводить к неопределённым ситуациям, которые не гарантируют доставку.
Пропускная способность линий связи и коммуникационного сетевого оборудования традиционно измеряется в битах в секунду, а не в байтах в секунду. Это связано с тем, что данные в сетях передаются последовательно, то есть побитно, а не параллельно, байтами, как это происходит между устройствами внутри компьютера. Такие единицы измерения, как килобит, мегабит или гигабит, в сетевых технологиях строго соответствуют степеням 10 (то есть килобит – это 1000 бит, а мегабит – это 1 000 000 бит), как это принято во всех отраслях науки и техники, а не близким к этим числам степеням 2, как это принято в программировании, где приставка «кило» равна 210 = 1024.
При этом фактическая скорость передачи данных, как правило ниже пропускной способности.
Предложенная нагрузка
Предложенная нагрузка — это поток данных, поступающий от пользователя на вход сети. Предложенную нагрузку можно характеризовать скоростью поступления данных в сеть — в битах в секунду (или килобитах, мегабитах и т. д.).
Достоверность передачи данных
Достоверность передачи данных - это характеристика, которая показывает вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Error Rate, BER).
Величина BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок составляет, как правило, 10-4 – 10-6, в оптоволоконных линиях связи – 10-9. Значение достоверности передачи данных, например, в 10-4 говорит о том, что в среднем из 10 000 бит искажается значение одного бита.
Что будет обозначать характеристика BER, равная 10-6?