Лінії зв'язку і канали передачі даних

Для побудови комп'ютерних мереж застосовуються лінії зв'язки, що використовують різне фізичне середовище. В якості фізичного середовища в комунікаціях використовуються: метали (в основному мідь), надпрозоре скло (кварц) або пластик і ефір. Фізичне середовище передачі даних може бути кабелем "вита пара", коаксіальний кабель, волоконно-оптичний кабель і навколишній простір.

communication2

Лінії зв'язку або лінії передачі даних - це проміжна апаратура і фізичне середовище, по якому передаються інформаційні сигнали (дані).

У одній лінії зв'язку можна утворити декілька каналів зв'язку (віртуальних або логічних каналів), наприклад шляхом частотного або тимчасового розділення каналів. Канал зв'язку - цей засіб односторонньої передачі даних. Якщо лінія зв'язку монопольно використовується каналом зв'язку, то в цьому випадку лінію зв'язку називають каналом зв'язку.

Канал передачі даних - це засоби двостороннього обміну даними, які включають лінії зв'язку і апаратуру передачі (прийому) даних. Канали передачі даних зв'язують між собою джерела інформації і приймачі інформації.

Залежно від фізичного середовища передачі даних лінії зв'язку можна розділити на:

- дротяні лінії зв'язку без ізолюючих і екрануючих обплетень;

- кабельні, де для передачі сигналів використовуються такі лінії зв'язку як кабелі "вита пара", коаксіальні кабелі або оптоволоконні кабелі;

- безпровідні (радіоканали наземного і супутникового зв'язку), використовуючі для передачі сигналів електромагнітні хвилі, які поширюються по ефіру.

Дротяні лінії зв'язку

Дротяні (повітряні) лінії зв'язку використовуються для передачі телефонних і телеграфних сигналом, а також для передачі комп'ютерних даних. Ці лінії зв'язку застосовуються в якості магістральних ліній зв'язку.

По дротяних лініях зв'язку можуть бути організовані аналогові і цифрові канали передачі даних. Швидкість передачі по дротяних лініях "простої старої телефонної лінії" (POST - Primitive Old Telephone System) є дуже низькою. Крім того, до недоліків цих ліній відносяться захищеність від перешкод і можливість простого несанкціонованого підключення до мережі.

Кабельні лінії зв'язку

Кабельні лінії зв'язку мають досить складну структуру. Кабель складається з провідників, поміщених в декілька шарів ізоляції. У комп'ютерних мережах використовуються три типи кабелів.

Вита пара (twisted pair) - кабель зв'язку, який є витою парою мідних дротів (чи декілька пар дротів), поміщених в екрановану оболонку. Пари дротів скручуються між собою з метою зменшення наведень. Вита пара є досить завадостійкою. Існує два типи цього кабелю : неекранована вита пара UTP і екранована вита пара STP.

Характерною для цього кабелю є простота монтажу. Цей кабель є найдешевшим і поширенішим видом зв'язку, який знайшов широке застосування в найпоширеніших локальних мережах з архітектурою Ethernet, побудованих по топології типу "зірка". Кабель підключається до мережевих пристроїв за допомогою з'єднувача RJ45.

Кабель використовується для передачі даних на швидкості 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Вита пара зазвичай використовується для зв'язку на відстань не більше декількох сотень метрів. До недоліків кабелю "вита пара" можна віднести можливість простого несанкціонованого підключення до мережі.

Коаксіальний кабель (coaxial cable) - це кабель з центральним мідним дротом, який оточений шаром ізолюючого матеріалу для того, щоб відокремити центральний провідник від зовнішнього екрану (мідного обплетення або шар алюмінієвої фольги), що проводить. Зовнішній екран кабелю, що проводить, покривається ізоляцією.

Існує два типи коаксіального кабелю : тонкий коаксіальний кабель діаметром 5 мм і товстий коаксіальний кабель діаметром 10 мм. У товстого коаксіального кабелю загасання менше, ніж у тонкого. Вартість коаксіального кабелю вище за вартість витої пари і виконання монтажу мережі складніше, ніж витою парою.

Коаксіальний кабель застосовується, наприклад, в локальних мережах з архітектурою Ethernet, побудованих по топології типу "загальна шина". Коаксіальний кабель більше захищений від перешкод, ніж вита пара і знижує власне випромінювання. Пропускна спроможність - 50-100 Мбіт/с. Допустима довжина лінії зв'язку - декілька кілометрів. Несанкціоноване підключення до коаксіального кабелю складніше, ніж до витої пари.

Кабельні оптоволоконні канали зв'язку. Оптоволоконний кабель (fiber optic) - це оптичне волокно на кремнієвій або пластмасовій основі, поміщене в матеріал з низьким коефіцієнтом заломлення світла, яке закрите зовнішньою оболонкою.

Оптичне волокно передає сигнали тільки в одному напрямі, тому кабель складається з двох волокон. На передавальному кінці оптоволоконного кабелю потрібно перетворення електричного сигналу у світловий, а на приймальному кінці зворотне перетворення.

Основна перевага цього типу кабелю - надзвичайно високий рівень захисту від перешкод і відсутність випромінювання. Несанкціоноване підключення дуже складне. Швидкість передачі даних 3Гбит/c. Основні недоліки оптоволоконного кабелю - це складність його монтажу, невелика механічна міцність і чутливість до іонізуючих випромінювань.

Безпровідні (радіоканали наземного і супутникового зв'язку) канали передачі даних

Радіоканали наземного (радіорелейного і стільникового) і супутникового зв'язку утворюються за допомогою передавача і приймача радіохвиль і відносяться до технології безпровідної передачі даних.

Радіорелейні канали передачі даних

Радіорелейні канали зв'язку складаються з послідовності станцій, що є ретрансляторами. Зв'язок здійснюється в межах прямої видимості, дальності між сусідніми станціями - до 50 км. Цифрові радіорелейні лінії зв'язку (ЦРРС) застосовуються в якості регіональних і місцевих систем зв'язку і передачі даних, а також для зв'язку між базовими станціями стільникового зв'язку.

Супутникові канали передачі даних

У супутникових системах використовуються антени НВЧ-діапазону частот для прийому радіосигналів від наземних станцій і ретрансляції цих сигналів назад на наземні станції. У супутникових мережах використовуються три основні типи супутників, які знаходяться на геостаціонарних орбітах, середніх або низьких орбітах. Супутники запускаються, як правило, групами. Рознесені один від одного вони можуть забезпечити охоплення майже усієї поверхні Землі. Робота супутникового каналу передачі даних представлена на малюнку

Доцільніше використати супутниковий зв'язок для організації каналу зв'язку між станціями, розташованими на дуже великих відстанях, і можливості обслуговування абонентів в самих важкодоступних точках. Пропускна спроможність висока - декілька десятків Мбіт/c.

Стільникові канали передачі даних

Радіоканали стільникового зв'язку будуються по тих же принципах, що і стільникові телефонні мережі. Стільниковий зв'язок - це безпровідна телекомунікаційна система, що складається з мережі наземних базових приемо-передающих станцій і стільникового комутатора (чи центру комутації мобільного зв'язку).

Базові станції підключаються до центру комутації, який забезпечує зв'язок, як між базовими станціями, так і з іншими телефонними мережами і з глобальною мережею Інтернет. По виконуваних функціях центр комутації аналогічний звичайній АТС дротяного зв'язку.

LMDS (Local Multipoint Distribution System) - це стандарт стільникових мереж безпровідної передачі інформації для фіксованих абонентів. Система будується за стільниковим принципом, одна базова станція дозволяє охопити район радіусом декілька кілометрів (до 10 км) і підключити декілька тисяч абонентів. Самі БС об'єднуються один з одним високошвидкісними наземними каналами зв'язку або радіоканалами. Швидкість передачі даних до 45 Мбіт/c.

Радіоканали передачі даних WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) аналогічні Wi - Fi. WiMAX, на відміну від традиційних технологій радіодоступу, працює і на відбитому сигналі, поза прямою видимістю базової станції. Експерти вважають, що мобільні мережі WiMAX відкривають набагато цікавіші перспективи для користувачів, чим фіксований WiMAX, призначений для корпоративних замовників. Інформацію можна передавати на відстані до 50 км зі швидкістю до 70 Мбіт/с.

Радіоканали передачі даних MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Ці системи здатна обслуговувати територію в радіусі 50-60 км, при цьому пряма видимість передавача оператора є не обов'язковою. Середня гарантована швидкість передачі даних складає 500 Кбіт/с - 1 Мбіт/с, але можна забезпечити до 56 Мбіт/с на один канал.

Радіоканали передачі даних для локальних мереж. Стандартом безпровідного зв'язку для локальних мереж є технологія Wi - Fi. Wi - Fi забезпечує підключення в двох режимах: точка-точка (для підключення двох ПК) і інфраструктурне з'єднання (для підключення декілька ПК до однієї точки доступу). Швидкість обміну даними до 11 Mбіт/с при підключенні точка-точка і до 54 Мбіт/с при інфраструктурному з'єднанні.

Радіоканали передачі даних Bluetooth - це технологія передачі даних на короткі відстані (не більше 10 м) і може бути використана для створення домашніх мереж. Швидкість передачі даних не перевищує 1 Мбіт/с.