Слайд 1МДК.01.01
Организация, принципы построения и функционирования компьютерных сетей
2-курс
Занятие 12
Слайд 4Типы линий связи
Линия связи состоит в общем случае:
-
из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы,
- аппаратуры приёма и передачи данных,
- и промежуточной аппаратуры.
Схематическая иллюстрация линии связи показана на следующем рисунке.
Слайд 5Типы линий связи
Потенциальный код NRZ
Слайд 6Типы линий связи
Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель,
т. е. набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных
разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.
В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие:
• проводные (воздушные);
• кабельные (медные и волоконно-оптические);
• радиоканалы наземной и спутниковой связи.
Слайд 7Типы линий связи
Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без
каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие
в воздухе.
По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных.
Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего.
Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.
Слайд 8Типы линий связи
Кабельные линии состоят из проводников, заключенных в несколько
слоев изоляции:
- электрической,
- электромагнитной,
-
механической.
Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования.
В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.
Слайд 9Типы линий связи
Скрученная пара проводов называется витой парой.
Витая пара
существует двух видов:
- в экранированном варианте, когда пара
медных проводов обертывается в изоляционный экран,
- и неэкранированном, когда изоляционная обертка отсутствует.
Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.
Слайд 11Типы линий связи
Коаксиальный кабель имеет несимметричную конструкцию и состоит из
внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции.
Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения:
- для локальных сетей,
- для глобальных сетей,
- для кабельного телевидения,
- и др.
Слайд 13Типы линий связи
Волоконно-оптический кабель состоит из тонких
(5-60 микрон) волокон, по
которым распространяются световые сигналы.
Это наиболее качественный тип кабеля.
Он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше).
К тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.
Слайд 15Типы линий связи
Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью
передатчика и приемника радиоволн.
Существует большое количество различных типов радиоканалов,
отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала.
Диапазоны коротких, средних и длинных волн (КВ, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation -АМ) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь.
Но эта связь обеспечивается при невысокой скорости передачи данных.
Слайд 17Типы линий связи
Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких
волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation -
FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или micro-waves).
В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником.
Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.
Слайд 19Типы линий связи
В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные
типы физических сред передачи данных.
Но наиболее перспективными являются волоконно-оптические.
На
них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей.
Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости, а также простотой монтажа.
Слайд 20Типы линий связи
С помощью витой пары обычно подключают конечных абонентов
сетей на расстояниях до 100 метров от концентратора.
Спутниковые каналы
и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя, например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.
Слайд 22Характеристики линий связи
К основным характеристикам линий связи относятся:
•
амплитудно-частотная характеристика;
• полоса пропускания;
• затухание;
• помехоустойчивость;
•
перекрестные наводки на ближнем конце линии;
• пропускная способность;
• достоверность передачи данных;
• удельная стоимость.
Слайд 23Характеристики линий связи
В первую очередь разработчика вычислительной сети интересуют
пропускная способность и достоверность передачи данных, поскольку эти характеристики прямо
влияют на производительность и надежность создаваемой сети.
Амплитудно-частотная характеристика (смотри следующий рисунок) показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала.
Слайд 24Характеристики линий связи
Сигнал
передатчика
Сигнал
на приёмнике
Слайд 26Характеристики линий связи
Знание амплитудно-частотной характеристики реальной линии позволяет определить
форму выходного сигнала практически для любого входного сигнала.
Для этого
необходимо найти спектр входного сигнала: преобразовать амплитуду составляющих его гармоник в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой, а затем найти форму выходного сигнала, сложив преобразованные гармоники.
На практике вместо амплитудно-частотной характеристики применяются другие, упрощенные характеристики, например, полоса пропускания и затухание.
Слайд 27Характеристики линий связи
Полоса пропускания (bandwidth) – это непрерывный диапазон
частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала к входному превышает
некоторый заранее заданный предел, обычно 0,5 (смотри предыдущий рисунок).
То есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается пo линии связи без значительных искажений.
Слайд 28Характеристики линий связи
Затухание (attenuation) определяется как относительное уменьшение амплитуды
или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты.
Таким образом, затухание представляет собой одну точку из амплитудно-частотной характеристики линии.
Затухание А обычно измеряется в децибелах (дБ, decibel – dB) и вычисляется по следующей формуле:
где Рвых – мощность сигнала на выходе линии;
Рвх – мощность сигнала на входе линии.
Слайд 29Характеристики линий связи
Так как мощность выходного сигнала кабеля без
промежуточных усилителей всегда меньше, чем мощность входного сигнала, затухание кабеля
всегда является отрицательной величиной.
Иногда, для простоты, знак «-» отбрасывают.
Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности.
Слайд 30Характеристики линий связи
Пропускная способность (throughput) линии характеризует максимально возможную
скорость передачи данных по линии связи.
Связь между полосой пропускания
линии и ее максимально возможной пропускной способностью выражается формулой Шеннона:
где С – максимальная пропускная способность линии в битах в секунду;
F – ширина полосы пропускания линии в герцах;
Рс – мощность сигнала;
Pш – мощность шума.
Слайд 31Характеристики линий связи
Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень
помех, создаваемых во внешней среде, на внутренних проводниках.
Помехоустойчивость линии
зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии.
Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии.
Хорошей помехоустойчивостью обладают кабельные линии.
Отличной помехоустойчивостью обладают волоконно-оптические линии, малочувствительные к внешнему электромагнитному излучению.
Слайд 32Характеристики линий связи
Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних
электромагнитных полей, проводники экранируют и/или скручивают.
По этой причине хорошей помехоустойчивостью
обладает коаксиальный кабель и экранированная витая пара.
Неэкранированная витая пара в этом компоненте значительно уступает.
Слайд 33Характеристики линий связи
Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End
Cross Talk – NEXT) определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам
помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводников, наводит на другую пару проводников (соседнюю) сигнал помехи.
Если ко второй паре будет подключен приемник, то он может принять наведенную внутреннюю помеху за полезный сигнал.
Слайд 34Характеристики линий связи
Показатель перекрестных наводок NEXT, выраженный в децибелах,
представляется формулой:
где Рвых – мощность выходного сигнала;
Рнав – мощность наведенного сигнала.
Слайд 35Характеристики линий связи
Рвых
Рнав
Слайд 36Характеристики линий связи
Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для
каждого передаваемого бита данных.
Величина этого показателя для каналов связи
без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило,
в оптоволоконных линиях связи –
Значение достоверности передачи данных, например, в говорит о том, что в среднем из 10 000 бит искажается значение одного бита.
Слайд 37Характеристики линий связи
Искажения бит происходят как из-за наличия помех
на линии, так и по причине искажений формы сигнала ограниченной
полосой пропускания линии.
Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно:
- повышать степень помехозащищенности линии,
- снижать уровень перекрестных наводок в кабеле,
- а также использовать более широкополосные линии связи.
Слайд 38Контрольные вопросы
Какими характеристиками oпредeляeтcя производительность ИВС?
Из каких составляющих состоит
время реакции на запрос в вычислительной сети?
В каких единицах
измеряется пропускная способность ИВС?
Чем различаются средняя, максимальная и мгновенная пропускные способности сети?
Чем отличается задержка передачи информации в сети от времени реакции сети?
Слайд 39Контрольные вопросы
Назовите причины перехода от аналоговых каналов к цифровым.
Поясните,
как проводится оцифровка дискретизированного непрерывного сигнала и из каких соображений
выбирается частота дискретизации непрерывной временной последовательности.
Назовите, чем отличается цифровое кодирование информации от аналоговой модуляции.
Назовите преимущества цифровых методов связи пo сравнению с методами аналоговой модуляции.
Слайд 40Вопросы по предыдущим темам
Сравните концентраторы и коммутаторы.
Сравните повторители и усилители.
Слайд 41Список литературы:
Компьютерные сети. Н.В. Максимов, И.И. Попов, 4-е издание, переработанное
и дополненное, «Форум», Москва, 2010.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы, В.
Олифер, Н. Олифер (5-е издание), «Питер», Москва, Санк-Петербург, 2016.
Компьютерные сети. Э. Таненбаум, 4-е издание, «Питер», Москва, Санк-Петербург, 2003.
Построение сетей на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин, Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016.
Компьютерные сети : учебное пособие / А.В. Кузин, 3-е издание, издательство «Форум», Москва, 2011.
Слайд 42Список ссылок:
https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1g6BBRVXXXXa3XVXXq6xXFXXXL/50-100x-EZ-RJ45-Cat5e-Cat6-8Pin.jpg
https://tvkinoradio.ru/upload/ckeditor/article/images/Coaxial-Cables%281%29.jpg
https://tv-audio.by/images/stories/virtuemart/product/BB5CJe1amD.jpg
https://vilmaenergo.ru/images/cat/20181018181653124.jpg
http://jewelfox.ru/lots/9804_b.jpg
https://newgeophys.spb.ru/ru/article/fizika-tehnogennyh-i-prirodnyh-zemletryaseniy/ris1.png
https://konspekta.net/infopediasu/baza9/83722605278.files/image269.jpg
Слайд 43Благодарю за внимание!
Преподаватель: Солодухин Андрей Геннадьевич
Электронная почта: asoloduhin@kait20.ru