Образовательный комплекс Компьютерные сети

могут выступать
кабель (медный или волоконно-оптический)
радиоэфир (радиоканалы наземной и спутниковой связи)
атмосфера

или космическое пространство, допускающие распространение светового сигнала (инфракрасная и лазерная передача)
В настоящее время подавляющее число сетей используют в качестве среды передачи кабельную систему. Существует большое количество типов кабелей (тысячи наименований), но в большинстве практических реализаций применяются кабели следующих типов
коаксиальный кабель
витая пара
оптоволоконный кабель

сетей с топологией "шина"
Он состоит из
проводящей жилы
изоляции
металлической оплетки
внешней изоляции

или пучок медных проводов, по которым передается информация в виде

электрического сигнала
Изоляция – слой диэлектрика который отделяет проводящую жилу от металлической оплетки. В случае повреждения изоляции сигнал из оплетки проникает в жилу, что приводит к разрушению передаваемого по жиле информационного сигнала

распространяющийся в жиле, от внешних шумов и перекрестных помех
В сильно

зашумленных местах можно использовать кабель с двойной экранизацией (содержит металлическую оплетку и дополнительный экран из фольги) или кабель с учетверенной экранизацией (содержит два слоя оплетки и два слоя металлической фольги)
Внешняя изоляция – наружный непроводящий защитный слой. По типу изоляции кабели разделяются на:
Поливинилхлоридные кабели
Пленумные кабели – изоляция выполнена из огнеупорного материала (тефлон). Такие кабели предназначены для использования в пленумных пространствах (над подвесные потолками и под фальшполами, в вентиляционных шахтах)

в сетях Ethernet (спецификация 10Base-5)
Описан в стандарте EIA/TIA-568 (стандарты RG-8

и RG-11)
Новый стандарт EIA/TIA-568A его не описывает как морально устаревший

1/12" ≈ 2,17 мм
Диаметр кабеля – 1/2" ≈ 12 мм
Волновое

сопротивление – 50 Ом

кабеля
Максимальная длина сегмента – 500 м
Сопротивление терминаторов – 50 Ом
Максимальная

длина сети определяется правилом "5-4-3"
5 сегментов могут быть соединены посредством
4 повторителей, при этом только
3 сегмента могут иметь нагрузку (содержать подключенные оконечные устройства)
Максимальная длина сети – 2500 м

трансивера
Трансивер соединяется с проводящей жилой посредством специального острого коннектора, прокалывающего

внешние слои кабеля (vampire tap, "зуб вампира")
Трансивер соединяется с NIC интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface), состоящим из 4 витых пар
Для подключения используется разъем DB-15
Максимальная длина кабеля AUI – 50 м
Максимальное число подключений к сегменту – 100
Минимальное расстояние между подключениями – 2,5 м

внешних и перекрестных помех
Большой размер сети
Использование внешних трансиверов с длинным

кабелем AUI
Возможность перемещать оконечные устройства
Возможность замены трансивера при изменении типа основного кабеля
Недостатки
Высокая стоимость кабеля
Сложность прокладки из-за его высокой жесткости
Сложность изменения структуры сети
Останов работы всей сети при возникновении проблем

в сетях Ethernet (спецификация 10Base-2)
Описан в стандарте EIA/TIA-568
RG-58 /U –

кабель со сплошной медной жилой
RG-58 A/U – кабель с жилой из нескольких переплетенных проводов
RG-58 C/U – специальное военное исполнение кабеля RG-58 A/U
Новый стандарт EIA/TIA-568A его не описывает как морально устаревший

1/30" ≈ 0,85 мм
Диаметр кабеля – около 5 мм
Волновое сопротивление

– 50 Ом

кабеля
Максимальная длина сегмента – 185 м
Сопротивление терминаторов – 50 Ом
Максимальная

длина сети определяется правилом "5-4-3"
5 сегментов могут быть соединены посредством
4 повторителей, при этом только
3 сегмента могут иметь нагрузку (содержать подключенные оконечные устройства)
Максимальная длина сети – 925 м

на тонком коаксиальном кабеле использует трансивер NIC и производится с

помощью BNC конекторов (British Naval Connector)
В месте подключения кабель разрезается
Концы кабеля обжимаются BNC-коннекторами
BNC-коннекторы присоединяются к BNC T-коннектору, который, в свою очередь, присоединяется к BNC-разъему NIC
Максимальное число подключений к сегменту – 30
Минимальное расстояние между подключениями – 0,5 м

работы с тонким коаксиальным кабелем, включает
BNC-коннектор
BNC T-коннектор
BNC терминатор
BNC баррел-коннектор –

используется для увеличения длины сегмента

от внешних и перекрестных помех (но хуже, чем в 10Base-5)
Меньшая

стоимость кабеля чем в 10Base-5
Простота прокладки и возможность изменения конфигурации сети
Тонкий коаксиальный кабель достаточно гибкий
Фактически, оконечные устройства попарно соединяются друг с другом, поэтому возможны вставка и удаление устройства и кабеля в любом месте сегмента
Недостатки
Останов работы всей сети при возникновении проблем
Большое количество соединений ухудшает характеристики среды передачи и существенно понижает надежность

для соединения двух устройств. Обычно он применяется для соединения центральных

устройств с оконечными в топологиях "звезда" и "кольцо".
Витая пара - это два провода, перевитых вокруг друг друга. Кабель витой пары - это несколько пар проводов (обычно 4), заключенных в одну защитную оболочку.

(Unshielded Twisted Pair, UTP) не содержит дополнительных составляющих
Кабель экранированной витой

пары (Shielded Twisted Pair, STP) содержит экранирующую оболочку и имеет множество разновидностей в зависимости от способа экранирования, например
Screened Twisted Pair (ScTP) – каждая пара заключена в отдельный экран
Foiled Twisted Pair (FTP) – витые пары заключены в общий экран из фольги
Pair in Metal Foil (PiMF) – каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары - в общий экранирующий чулок
и т.д.

приложений (Ethernet, Token Ring, ATM и т.д.)
Стандарты EIA/TIA-568 и EIA/TIA-568A

описывают категории UTP
Фирменный стандарт IBM описывает типы кабелей (Type1, Type2 и т.д.) – часть из них являются кабелями UTP и STP

цифровой и аналоговой передачи голосовой информации и низкоскоростной (до 20

Кбит/c) передачи данных
Категория 2
Кабели категории 2 были впервые применены IBM при построении собственной кабельной системы
Обеспечивает передачу данных со скоростью до 4 Мбит/с

г.)
"Стандарт телекоммуникационных кабельных систем для коммерческих зданий" (EIA-568) определил электрические

характеристики кабелей категории 3 для частот до 16 МГц
Предназначен для передачи голоса и данных со скоростью до 10 Мбит/c
Волновое сопротивление – 100 Ом
Категория 4 (1993 г.)
Определяет электрические характеристики кабелей для частот до 20 МГц
Представляет собой улучшенный вариант кабеля категории 3 и способен передавать данные с большей скоростью (до 16 Мбит/с) и на большие расстояния
Волновое сопротивление – 100 Ом

для поддержки высокоскоростных технологий
Определяет электрические характеристики кабелей категории 5 для

частот до 100 МГц
Каждая из четырех пар имеет собственный шаг скрутки
Волновое сопротивление – 100 Ом
Категория 6
Определяет электрические характеристики кабелей категории 6 для частот до 200 (или 250) МГц
Категория 7
Определяет электрические характеристики кабелей категории 7 для частот до 600 МГц
Кабель обязательно должен быть экранированным

витой пары к устройству используются 8-контактные вилки и розетки RJ-45
Стандарт

EIA/TIA-568 определяет соответствие цветов проводников номерам разъемов и нумерацию пар проводников/контактов
Стандарт определяет 2 варианта

розетки
EIA/TIA-T568B
бело-зеленый
зеленый
бело-оранжевый
синий
бело-синий
оранжевый
бело-коричневый
коричневый
EIA/TIA-T568A
бело-оранжевый
оранжевый
бело-зеленый
синий
бело-синий
зеленый
бело-коричневый
коричневый

определяет 2 варианта нумерации пар проводников

витой пары предназначен для соединения двух устройств
У прямого кабеля оба

конца подключены к разъему одинаковым способом (T568A или T568B)
Используется для подключения оконечных устройств к центральному в топологиях звезда и кольцо (б)
У перекрестного кабеля концы подключены к разъему разными способами (один – T568A, другой – T568B)
Используются для прямого подключения оконечных устройств или хабов через обычные порты
Современные устройства способны самостоятельно определять, кабелем какого типа их соединили

витой пары категории 3
Максимальное расстояние между связанными устройствами – 100

м
Максимальная длина сети определяется следующим правилом "4 хабов": максимальное число концентраторов между любыми двумя узлами сети не должно превышать 4
Максимальный диаметр сети (максимальное расстояние между двумя узлами) – 500 м

передачи данных между двумя устройствами
Он состоит из следующих компонент
световодная жила

- чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, по которому распространяется сигнал
оболочка жилы из вещества с иным коэффициентом преломления, чем у жилы (распространяясь по жиле, лучи света не выходят за ее пределы)
внешняя оболочка (пластик, кевлар)
Для подключения кабеля используются разъемы типов MIC, ST, SC и другие

преломления (от расстояния от центра жилы) и величины диаметра жилы

различают
одномодовое волокно
имеет диаметр жилы 5-10 мкм
способно передавать только один сигнал
имеет полосу пропускания до сотен ГГц/км
технологически сложно в изготовлении и использовании
многомодовое волокно со ступенчатым или плавным изменением показателя преломления
имеет диаметр жилы 50-60 мкм (два наиболее употребительных варианта: 50/125 мкм и 62,5/125 мкм)
способно передавать одновременно несколько сигналов
имеет полосу пропускания 500-800 МГц

позволяющая передавать информацию с большой скоростью
Для передачи информации используется свет

с длиной волны 1,55 мкм, 1,3 мкм, 0,85 мкм
Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание сигнала в оптоволокне
Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного и недорогого материала (в отличие от меди)
Компактность и легкость
Устойчивость к электромагнитным помехам.
Защищенность от несанкционированного доступа
Долговечность – Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет
Недостатки
Для выполнения монтажа оптоволоконного кабеля требуется относительное дорогое оборудование
Некачественное соединение резко снижает характеристики кабеля

(2 оптоволокна)
Рекомендуется использовать многомодовый кабель с полосой пропускания 500-800 МГц

на 1км
Можно использовать одномодовый кабель
Существующие спецификации
FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link)
Максимальное расстояние между связанными устройствами – 1000 м
Действует правило 4-х хабов
Максимальный диаметр сети – 2500 м (это ограничение технологии, а не спецификаций физического уровня)
10Base-FL
Максимальное расстояние между связанными устройствами – 2000 м
Действует правило 4-х хабов
Максимальный диаметр сети – 2500 м
10Base-FB
Предназначен только для соединения повторителей
Максимальное расстояние между повторителями – 2000 м
Действует правило 5-и хабов (!)
Максимальный диаметр сети – 2740 м

сетей преимущественно используется кабель неэкранированной витой пары, при создании высокоскоростных

сетей или прокладке магистралей – оптоволоконный

Принципы, технологии, протоколы. СПб: Питер, 2001.