Sieci komputerowe Wykład 4: Media transmisyjne Wykład prowadzony przez dr inż. Mirosława Hajdera dla studentów 3 roku informatyki, opracowany przez Joannę Pliś i Piotra Lasotę, 3 FD.
1 1. KABEL MIEDZIANY Kabel miedziany jest to medium, w którym transmisja sygnałów może odbywać się na małych odległościach. Zwykle pewne napięcie U+ reprezentuje binarną jedynkę, a U- binarne zero. Wyróżniamy 3 rodzaje kabli: kabel prosty skrętka kable koncentryczne 1.1 Parametry przesyłowe charakteryzujące media miedziane Tłumienie Tłumienie polega na spadku amplitudy transmitowanego sygnału wraz ze wzrostem odległości. Rys 4.1 Tłumienie Pojemność Pojemności pasożytnicze prowadzić mogą do zniekształcenia transmitowanego sygnału. Charakterystyczne pojemności dla kabli skrętkowych mieszczą się w zakresie od 17 do 20 pf. Pojemności w kablach miedzianych pojawiają się z powodu pewnej grubości ochrony i ekranu, czyli im większa grubość warstwy ochronnej tym pojemności pasożytnicze większe. Impedancja i zniekształcenie czasowe Impedancja jest składową rezystancji przewodu zmieniającą się wraz z częstotliwością. Wpływ impedancji może doprowadzić do tego, że różne składowe częstotliwościowe sygnału po dotarciu do odbiornika będą wzajemnie przesunięte. To z kolei spowodować może niemożliwość poprawnego odebrania sygnału. Problem ten rozwiązać można zmniejszając długość kabla lub zmniejszając częstotliwość sygnału.
2 Szum tła Jest to pewien poziom szumu pochodzącego ze źródeł zewnętrznych, nadajnika lub z przyległych linii. Rys 4.2 Szum tła W przypadku gdy impuls ma znacznie wyższą amplitudę niż poziom szumu, sygnał jest poprawnie odbierany i wyodrębniany z szumu. Kiedy jednak szum ma poziom porównywalny do amplitudy impulsu (ostatnie dwa impulsy na rys 4.2) sygnał nie może być odczytany poprawnie. 1.2 Metody poprawy parametrów przesyłowych Krarupizacja zmniejszająca tłumienność kablowego toru przewodowego polegająca na zwiększeniu jego indukcyjności przez pokrycie każdego przewodu warstwą materiału magnetycznego. Metoda opracowana przez Krarupa w 1900 r. i stosowana dla długodystansowych torów kablowych została wyparta przez pupinizację toru; * Pupinizacja przywraca stałą oporność falową w niejednorodnych, długodystansowych i miedzianych kablach telekomunikacyjnych. Pupinizajca polega na włączaniu do toru w równych odstępach cewek indukcyjnych (pupinizujących), o dokładnej obliczonej indukcyjności i przywracających równowagę między polem elektrycznym a magnetycznym. Zasady pupinizacji opracował i opatentował w 1899 r. Michał Pupin. * Zwiększenie przekroju przewodów transmisyjnych; Skręcenie skręconych par w przypadku skrętki; 1.3 Kabel prosty Kabel prosty (straight cable) zbudowany jest z miedzianych przewodów otoczonych izolacją, stosuje się go zazwyczaj do łączenia urządzeń peryferyjnych. W przypadku dłuższych połączeń w kablach tego typu mogą występować przysłuchy. 1.4 Kabel koncentryczny Kabel koncentryczny (coaxial cable), inaczej współosiowy zbudowany z pojedynczego centralnego przewodu miedzianego otoczonego warstwą izolacyjną. Kabel ten jest ekranowany. W celu odizolowania od zewnętrznych pól elektromagnetycznych stosuje się cienką siatkę miedzianą. * definicja z Vademecum teleinformatyka str. 8
3 xxxxx rdzeń miedziany xxxxx izolator ekran zewnętrzna powłoka ochronna (izolator) Rys 4.3 Budowa kabla koncentrycznego Wyróżniamy trzy typy sieciowych kabli koncentrycznych: 10Base-2 zwany popularnie cienkim ethernetem lub cienkim koncentrykiem; jego grubość to 0,25 cala; impedancja 50 Ω; przepustowość 10 Mb/s; maksymalna długość jednego segmentu sieci to 185 m, czyli dołączonych może być 30 komputerów. 10Base-5 zwany grubym koncentrykiem lub grubym ethernetem; grubość 0,5 cala; impedancja 75 Ω; przepustowość 10 Mb/s; maksymalna długość segmentu to 500 m, czyli 100 komputerów; promień zagięcia kabla 30 cm; odległość między kolejnymi transsajwerami 240 cm. Nazwa koncentryków Xbase-Y składa się z trzech segmentów, które oznaczają: X szybkość transmisji X Mb/s base pasmo podstawowe Y maksymalna długość segmentu Ze względu na własności falowe kabli, transceivery mogą być podłączone tylko w miejscach strzałki fali, tj. co około 240 cm. Miejsca te oznakowane są obwódką na przewodzie. 30 cm Rys 4.4 Promień zagięcia kabla Arcnet impedancja 93 Ω; 0,33 cala grubości; maksymalna długość segmentu to 300 m; Zalety kabla koncentrycznego: jest mało wrażliwy na szumy i zakłócenia; nadaje się do sieci z przesyłaniem szerokopasmowym; Wady: łatwo ulega uszkodzeniom trudny w wykorzystaniu charakteryzuje się trudnością w lokalizacji usterki Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji dostosowane do impedancji falowej kabla).
4 1.5 Kabel skrętkowy Skrętka (twisted pair cable) zwana też w zależności od przepustowości 10Base-T, 100Base-T bądź 1000Base-T jest wykonana ze skręconych nieekranowanych przewodów. Kabel skrętkowy w przeciwieństwie do koncentryka tworzy linię zrównoważoną (symetryczną). a) powłoka zewnętrzna żyła izolowana b) taśma estrofolowa żyła uziemiająca Rys 4.5 Budowa kabla skrętkowego: a) nieekranowanego; b) foliowanego; Skręcenie przewodów ze splotem jeden zwój na 6 do 10 cm chroni transmisję przed oddziaływaniem otoczenia. Wyróżniamy następujące rodzaje skrętek: STP (shielded twisted paar) skrętka ekranowana, wykonana z 2 skręconych przewodów wraz z ekranem w postaci oplotu. FTP (folied twisted paar) skrętka foliowana, czyli skrętka miedziana ekranowana za pomocą foli wraz z przewodem uziemiającym. UTP (unshielded twisted paar) skrętka nieekranowana. Dla większości zastosowań nieekranowane okablowanie UTP jest wystarczające, wyjątki stanowią: środowisko z dosyć dużym poziomem zakłóceń elektromagnetycznych środowisko wrażliwe na zakłócenia pochodzące od skrętki (stosuje się wtedy STP). Parametry skrętki: - źródło transmisji elektryczne - współpracujące technologie medium do transmisji 10Mb, 100Mb, gigabitowych, ATM - maksymalna długość kabla 100m - maksymalna liczba stacji na segment 1024 (łączy w sposób point to point) Dużą wadą skrętki jest spora nadmiarowość kabla.
5 Kategorie i klasy skrętek: Amerykańska norma EIA/TIA 568 1 kategoria tradycyjna, nieekranowana skrętka telefoniczna przystosowana do przesyłania głosu, nieprzystosowana do pracy w sieci komputerowej 2 kategoria nieekranowana skrętka, szybkość transmisji do 1 MHz, kabel ma zwykle 2 pary skręconych przewodów 3 kategoria skrętka o szybkości transmisji do 10 MHz, kabel zawiera zwykle do 4 par skręconych przewodów 4 kategoria szybkość transmisji do 16 MHz, kabel jest zbudowany z 4 par przewodów 5 kategoria skrętka z dopasowaniem rezystanyjnym 100 Ω, pozwala na transmisję danych z szybkością 100 MHz na odległość do 100 m 6 kategoria umożliwia transmisję z szybkością do 250 MHz 7 kategoria szybkość do 600 MHz Europejska norma EN50-171 klasa A realizacja usług telefonicznych z pasmem częstotliwościowym do 100 khz klasa B okablowanie do aplikacji głosowych i usług terminalowych z pasmem częstotliwościowym do 1 MHz klasa C obejmuje typowe technologie sieci LAN, wykorzystuje pasmo częstotliwości do 16 MHz klasa D dla szybkich sieci lokalnych, obejmuje aplikacje wykorzystujące pasmo częstotliwościowe do 100 MHz klasa E stanowi najnowsze ( 99) okablowanie, parametry jej określone są do częstotliwości 250 MHz klasa F możliwa jest realizacja aplikacji wykorzystującyhc pasmo do 600 MHz, różni się ono od poprzednich klas stosowaniem kabli typu STP Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje połączeń: połączenia zgodne stosowane przy łączeniu stacji roboczej z koncentratorem połączenia krzyżowe stosuje się przy bezpośrednim łączeniu dwóch komputerów
Literatura [1] Vademecum teleinformatyka IDG Poland S.A. 2000 r. [2] L. Petersen, B. Davie Sieci komputerowe podejście systemowe Nakom 2000 r. [3] Tom Sheldon, Wielka encyklopedia sieci komputerowych Robomatic 1999 r. [4] Deo Narsingh Teoria grafów i jej zastosowania w technice i informatyce PWN, 1980 r. 6