Rodzaje łączy i ich właściwości (opracowano na podstawie wykładów z PP)

Transkrypt

1 Rodzaje łączy i ich właściwości (opracowano na podstawie wykładów z PP) Okablowanie jest jednym z najistotniejszych elementów sieci komputerowej. Musi ono spełniać odpowiednie wymogi co do m.in. warunków transmisji, charakterystyki elektrycznej i topologii. W transmisji danych stosowane są dwa rodzaje mediów: - media przewodowe - przewody metalowe (miedziane) oraz światłowodowe, - media bezprzewodowe dotyczą przesyłania sygnałów w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej, kategoria ta obejmuje transmisję w podczerwieni i mikrofale. KABLE METALOWE przewodzące sygnały elektryczne dzieli się na symetryczne i niesymetryczne. Kable symetryczne składają się z dwóch przewodów, w których płynie prąd o takim samym natężeniu, ale o przeciwnym kierunku. Eliminuje to szumy i zakłócenia zewnętrzne. Przykład: skrętka. Kable niesymetryczne - medium transmisyjne, w którym prąd płynie przez przewód sygnałowy, a drugi przewód jest uziemieniem. Przykład: kabel koncentryczny, w którym siatka ekranująca stanowi uziemienie. Wybrane parametry kabli metalowych: - tłumienie - spadek amplitudy sygnału w medium transmisyjnym, związany m.in. z impedancją kabla. Występowanie tłumienia stanowi główną przyczynę ograniczeń dotyczących długości kabli używanych w sieciach komputerowych. Jeśli sygnał ulegnie nadmiernemu osłabieniu to odbiornik może zinterpretować go błędnie, Sygnał oryginalny +v -v Sygnał odebrany - pojemności pasożytnicze - prowadzą do zniekształceń przesyłanego sygnału. Im dłuższy kabel i im grubszy izolator tym pojemności pasożytnicze są większe, 1

2 - impedancja i zniekształcenia opóźnieniowe - impedancja powoduje, że składniki częstotliwościowe sygnału po dotarciu do odbiornika będą wzajemnie przesunięte. Przesunięcia są tym większe im większa jest częstotliwość przesyłanego sygnału, - szum tła - źródła zewnętrzne (lampy jarzeniowe, kuchenki mikrofalowe, telefony, komputery, itd.), inne linie transmisyjne lub sam nadajnik mogą wprowadzać szum, który nakłada się na transmitowany sygnał. Nawet jeśli amplituda szumu jest niewielka w porównaniu z amplitudą sygnału właściwego, to tłumienie może obniżyć amplitudę sygnału do poziomu zbliżonego szumom. W celu określenia wpływu szumu na transmisję wprowadza się współczynnik sygnałszum, którego wartość powinna być jak najwyższa. W skrętce głównym źródłem szumu są przesłuchy, czyli zakłócenia spowodowane przez sygnały z sąsiednich przewodów. Oryginalny sygnał Transmisja Szum tła Tłumienie Rodzaje kabli metalowych (miedzianych) - Kabel prosty (ang. straight cable) - zbudowany z przewodów miedzianych otoczonych izolacją. Kabli tego typu używa się do łączenia urządzeń peryferyjnych w transmisjach na niewielkie odległości, z małymi prędkościami. Nie stosuje się w sieciach komputerowych. - Skrętka (ang. twisted pair cable) zbudowana z przewodów izolowanych. Dwa przewody są splecione i tworzą medium, którym mogą być przesyłane dane. Kabel jest złożony z pojedynczej pary przewodów lub z większej liczby par. Przewód miedziany Izolator Koszulka ochronna ekran (opcjonalny) Skrętki Para skręconych przewodów (skrętka) Wiele par skręconych przewodów (skrętka wieloparowa) 2

3 W sieci telefonicznej stosuje się skrętkę nieekranowaną (ang. Unshielded Twisted Pair - UTP). Skrętka ekranowana (ang. Shielded Twisted Pair) jest zabezpieczona przed przesłuchami z zewnątrz. Przewody muszą być skręcone aż do samych punktów końcowych. Specyfikacja skrętki zawarta jest w normie odnoszącej się do okablowania budynków. Zdefiniowano tam następujące właściwości kabli: kategoria 1: nieekranowana skrętka telefoniczna, odpowiednia do przesyłania głosu, nie przystosowana do transmisji danych, kategoria 2: nieekranowana skrętka, służąca do przesyłania danych z prędkościami do 4 Mbit/s; kable tej kategorii zbudowane są z dwóch par skręconych przewodów, kategoria 3: kable tej kategorii pozwalają na transmisję z szybkością do 10 Mbit/s; kable zbudowane są z czterech par skręconych przewodów, z jednym zwojem na 10 cm; kategoria 4: kable z maksymalną szybkością transmisji określoną na 16 Mbit/s; kabel jest zbudowany z czterech par przewodów, kategoria 5: miedziana skrętka o rezystancji 100Ω, pozwalająca na przesyłanie danych z szybkością 100 Mbit/s; cechy charakterystyczne: mała pojemność, niski poziom szumów. Stosowane obecnie kable tej kategorii pozwalają na transmisję rzędu setek Mbit/s. - Kabel koncentryczny (ang. coaxial cable) - zbudowany jest z litego miedzianego przewodu, otoczonego izolacją, przewodu ekranującego i zarazem uziemiającego oraz z zewnętrznej koszulki ochronnej. Koszulka zewnętrzna Ekran (opcjonalny) Izolator Rdzeń miedziany Kabel współosiowy Kabel koncentryczny nadaje się do sieci szerokopasmowych i pracujących w paśmie podstawowym. Został wyparty przez skrętkę, jednak za jego pomocą wciąż można wykonywać połączenia dłuższe niż z wykorzystaniem skrętki. 3

4 - Kable światłowodowe Włókno kewlarowe do nadania wytrzymałości Płaszcz zewnętrzny Powłoka Rdzeń szklany lub plastikowy Światłowód nie posiada licznych wad, które występowały w kablach metalowych: pojemność przewodu, tłumienie amplitudy sygnału, przesłuch. Jest odporny na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne, wokół siebie nie wytwarza pola elektromagnetycznego co uniemożliwia monitorowanie (podsłuchiwanie) transmisji z zewnątrz. Włókna wielomodowe o skokowej zmianie współczynnika odbicia Zrodło Swiatło Włókna wielomodowe o stopniowej zmianie współczynnika odbicia Włókno jednorodne Dyspersja światła w światłowodzie Transmisja światłowodowa polega na przepuszczaniu przez włókno szklane światła. Szkło jest bardzo czyste (okno o grubości 3 mm wykonane ze zwykłego szkła wprowadza takie zniekształcenia obrazu jak okno ze szkła światłowodowego o grubości 4,5 km). Optyczny rdzeń światłowodu wykonany jest z czystego dwutlenku krzemu. Nadajnikiem może być dioda świecąca lub laser, odbiornikiem - fotodetektor. Kluczowym elementem światłowodu jest szklana powłoka rdzenia, która odbija światło do wewnątrz rdzenia. Światło przechodząc przez światłowód wielokrotnie odbija się od powłoki rdzenia. Im większy kąt odbicia tym światło dłużej przechodzi między końcami przewodu. Mimo, że opóźnienie wynosi miliardowe części sekundy (rzędu kilku, kilkudziesięciu nanosekund na kilometr), to długość światłowodu musi zostać ograniczona. Szybkość transmisji danych sięga Gbit/s. Podstawowe rodzaje światłowodów: 4

5 - plastikowy tani, zasięg w metrach, nie wymaga drogiego oprzyrządowania, SIECI KOMPUTEROWE - powlekany plastikiem światłowód krzemiankowy nieco lepszy od plastikowego, - włókno jednomodowe - prowadzi jedną wiązkę światła o jednej długości fali. Światłowód tego typu jest używany do szczególnie długich połączeń, rdzeń ma małą średnicę i zapewnia dużą przepustowość na długich dystansach. Źródłem światła jest laser. Przewód najdroższy, najtrudniejszy w obsłudze, zapewnia jednak największe szybkości transmisji i umożliwia realizację najdłuższych segmentów połączeń; - wielomodowy światłowód o skokowej zmianie współczynnika odbicia - prowadzi wiele wiązek światła o różnych częstotliwościach, cechuje się znaczną średnicą rdzenia i wysoką dyspersją (na ogół nanosekund na kilometr). Wykorzystywany jest głównie w LAN, nadajnikiem jest dioda LED; - wielomodowy o stopniowej zmianie współczynnika odbicia - wykonany jest z kilku warstw szkła o dyspersji pozwalającej na pokonanie długich dystansów (na ogół 1 nanosekunda na kilometr). POŁĄCZENIA BEZPRZEWODOWE Bezprzewodowe połączenia w sieci lokalnej eliminują konieczność układania kabli, co przydatne jest w sieciach utworzonych tymczasowo. Użytkownicy z komputerami przenośnymi mogą poruszać się po obszarze objętym zasięgiem takiej sieci. Przykładowa konfiguracja bezprzewodowej sieci lokalnej może wyglądać tak, jak to pokazano na rysunku. Do sieci Stacja nadawczo odbiorcza podłązona do sieci Bezprzewodowe stacje robocze metod: Bezprzewodowa transmisja danych może być realizowana przy użyciu jednej z trzech 5

6 - transmisja w podczerwieni - udostępnia szerokie pasmo transmisyjne, pozwala na przesyłanie sygnałów z bardzo dużą częstotliwością. Transmisja wykorzystująca promienie podczerwone jest realizowana wzdłuż linii widoczności, dlatego zarówno nadajnik jak i odbiornik muszą być skierowane do siebie lub też promienie muszą być wzajemnie zogniskowane. Przy instalowaniu tego typu sieci należy uwzględnić strukturę i wzajemne położenie pomieszczeń. Ponieważ transmisja jest realizowana przy użyciu promieni podczerwonych, może być zakłócona silnym światłem pochodzącym z innych źródeł. Typowa szybkość transmisji osiąga tutaj 10 Mbit/s. - transmisja radiowa wąskopasmowa - metoda podobna do metod stosowanych w klasycznej radiofonii: zarówno nadajnik jak i odbiornik pracują w jednym wąskim paśmie częstotliwości. Sygnał rozprzestrzenia się na znacznym obszarze i może przenikać przez przeszkody - nie jest więc konieczne ogniskowanie sygnału. Wadą tej metody jest możliwość występowania zakłóceń spowodowanych odbiciami sygnału. Dla uniknięcia zakłóceń powodowanych przez inne urządzenia radionadawcze konieczne jest dokładne dostrojenie nadajnika i odbiornika na wybraną częstotliwość. Szybkość transmisji jest tutaj rzędu kilkunastu kbit/s. - transmisja radiowa szerokopasmowa - sygnał jest generowany w szerokim paśmie częstotliwości. Chwilowy rozkład częstotliwości określany jest za pomocą kodu wspólnego dla nadajnika i odbiornika. Moc sygnału emitowanego tą techniką jest niewielka. Szybkość transmisji kształtuje się na poziomie 250 kbit/s. - transmisja mikrofalowa - transmisja tą metodą może się odbyć, gdy zapewniona jest wzajemna widoczność nadawcy i odbiorcy, może to być np. połączenie satelity ze stacją naziemną, łączność między dwoma budynkami, łączność na dużych otwartych obszarach, gdzie położenie kabla nie jest opłacalne (pustynie, bagna, duże jeziora). System transmisyjny wykorzystujący mikrofale składa się z dwóch anten kierunkowych, skierowanych na siebie, wysyłających wiązkę fal elektromagnetycznych i ogniskujących odebraną wiązkę fal. Maksymalna odległość między antenami nie powinna przekraczać 45 km. W przeciwieństwie do klasycznej transmisji radiowej anteny mikrofalowe są skierowane na jeden punkt. Stosowane częstotliwości transmisji zawierają się w przedziale 2-25 GHz, przy czym wyższe częstotliwości wykorzystywane są prywatnie, na krótkich dystansach. 6