какие кабельные соединения обеспечивают пропускную способность канала не менее 1 мбит с
Соединение по технологии HomePNA
Технология HomePNA использует для передачи данных высокочастотную модуляцию сигнала. В настоящее время имеется оборудование, работающее по спецификациям 1.0 (скорость передачи данных 1 Мбит/с), 2.0 (10 Мбит/с) и 3.0 (100 Мбит/с). Технология HomePNA часто используется для удлинения локальных сетей на витой паре.
Основным недостатком данного соединения является возможность несанкционированного доступа.
Соединение через сетевые платы
Сетевые платы или сетевые адаптеры (англ. Network Interface Card, NIC)
выполняются в виде плат расширения, устанавливаемых в разъемы материнских плат
(ISA, PCI, PCMCIA, USB), и соединяются кабелем.
Кабели для сетевых плат можно разделить на три большие группы:
1. Коаксиальные кабели (англ. coaxial cable), которые подразделяются на толстые(англ. thick), имеющие диаметр около 1 см и тонкие (англ. thin) с диаметром около 0.5 см;
2. Кабели на основе витых пар проводов (англ. twisted pair), которые подразделяются на экранированные (англ. shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (англ. unshielded twisted pair, UTP);
3. Оптоволоконные кабели (англ. fiber optic).
Сетевые платы характеризуются разрядностью (8-, 16-, 32-, 64-битные), скоростью передачи данных 10, 100, 1000 Мбит/с, стандартами передачи данных (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDD, 100VG AnyLAN).
При использовании коаксиального кабеля максимальная длина между двумя компьютерами составляет 500 м, витой пары — 150 м, оптоволоконного кабеля — несколько километров.
Соединение через сетевые платы — наиболее распространенный метод организации сети. Недостатками использования сетевых плат является необходимость установки специального сетевого ПО и конфигурирования сети. Достоинствами — надежность, быстродействие и хорошо проработанная защита информации.
Соединение через модемы
Модем (МОдулятор — ДЕМодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в канале связи.
Модемы делятся на два больших класса: аналоговые и цифровые.
В аналоговых модемах происходит модуляция (демодуляция) непрерывного сигнала (см. рис.2).
Рис.2. Принцип работы аналогового модема
ТФУПД Занятие №4.Кабельные линии связи
В результате модуляции образуются колебания, параметры которых (амплитуда, фаза, частота, длительность и т.д.) изменяются во времени.
В настоящее время обычно применяют три вида модуляции:
1. Частотная(англ. frequency shift keying, FSK),при которой в соответствии смодулирующим сигналом изменяется частота исходного сигнала при неизменной амплитуде. Этот вид модуляции помехоустойчив, т.к. при передаче обычно искажается лишь амплитуда сигнала;
2. Фазовая(англ. phase shift keying, PSK),при которой модулируемымпараметром является фаза сигнала при неизменных частоте и амплитуде. Этот вид модуляции также хорошо помехоустойчив;
3. Квадратурная амплитудная(англ. Quadrature amplitude modulation, QAM),
при которой одновременно изменяются и фаза и амплитуда сигнала. Этот вид модуляции помехоустойчив, особенно по сравнению с чистой амплитудной модуляцией.
Совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи, определяются протоколом передачи данных (V.21, V.22, V.22bis,
V.32, V.32bis, V.34, V.34bis, V.90, V.92).
Скорость передачи данных у аналоговых модемов не превышает 56 Кбит/с, что является пределом для передачи данных по аналоговому каналу.
Конструктивно модемы бывают:
· Внутренние,представляющие собой плату,вставляемую в разъемматеринской платы (ISA, PCI, AMR, CNR) и имеющие разъем типа RJ-11 для подключения телефонной сети;
· Внешние,в виде устройства,подключаемого к компьютеру черезпоследовательный порт RS-232 (обычно с блоком питания) или USB-порт (обычно без блока питания) и имеющие разъем типа RJ-11 для подключения
Цифровыемодемы,также как и аналоговые могут использовать существующиетелефонные кабели для соединения. Здесь нет как в аналоговых модемах модуляции-демодуляции, т.к. входные и выходные сигналы — импульсные. Для цифровых модемов общепринятых стандартов работы еще не существует.
Цифровые модемы выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях
(ISDN, HDSL, ADSL, SDSL, VDSL и др.)
Скорость передачи данных для ISDN-модемов составляет около 128 Кбит/с, ADSL-модемы — до 8 Мбит/с на приеме и до 768 Кбит/с при передаче, VDSL-модемы — до 51.8 Мбит/с на приеме и до 2.3 Мбит/с при передаче.
Пример.МТУ-Интел совместно с МГТС предоставляет физическим лицам вМоскве высокоскоростной доступ к Интернет «Стрим» по технологии ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) по обычному телефонному проводу. Для этого с двух сторон телефонного провода подключаются сплиттеры (англ. splitter — разделитель частоты). Вся полоса пропускания разбита на два диапазона:
• низкочастотный (первые 4 кГц) используется для телефонной связи;
· высокочастотный (от 4 кГц до 1 МГц) делится на 247 каналов, часть из
которых служит для приема входящего потока, часть — для исходящего потока.
Система управления потоками отслеживает состояние каждого канала и использует те, которые обладают наилучшими характеристиками. Ассиметричность ADSL-технологии заключается в увеличении скорости передачи в одном направлении за счет снижения скорости в другом. В результате частотного разделения образуется три виртуальных канала:
· быстрый канал передачи данных абоненту;
ТФУПД Занятие №4.Кабельные линии связи
· менее быстрый канал передачи от абонента в сеть:
· обычный телефонный канал связи.
К двум выходам сплиттера на АТС подключается телефонная станция и коммутатор доступа в Интернет. К двум выходам сплиттера у абонента подключается соответственно телефон и ADSL-модем. В результате у пользователя одновременно осуществляется работа телефона и доступ в Интернет. В ближайшем будущем МТУ-Интел планирует перейти на стандарт ADSL2+, который использует полосу пропускания до 2.2 ГГц. В результате для трафика в высокочастотном диапазоне можно будет использовать 512 каналов, что позволит повысить скорость передачи данных до 16 Мбит/с.
Основными недостатками использования аналоговых модемов для соединения компьютеров является малая скорость передачи данных, а цифровых модемов — отсутствие общепринятых стандартов.
Вопросы и задания
1 Перечислите возможные кабельные и беспроводные соединения, используем ые для организации компьютерной сети.
2 Какие кабельные соединения обеспечивают пропускную способность канала не менее 1 Мбит/с?
3 Дайте характеристику кабелей, использующихся для соединения сетевых адаптеров.
4 Что такое модуляция?
5 Чем отличаются цифровые и аналоговые модемы?
Как выбрать витую пару
Что такое витая пара.
В этом гайде рассматриваются витопарные кабеля, предназначенные для передачи цифровой информации в сетях Ethernet. Существует множество кабелей иного назначения, содержащих витые пары – к ним информация из этого гайда может быть неприменима.
В данном гайде под витой парой подразумевается кабель связи, содержащий две или четыре пары изолированных проводников, скрученных между собой. Каждая пара предназначена для передачи одного сигнала: либо передаваемых данных, либо принимаемых.
При этом по одному из проводников пары сигнал передается в противофазе к другому – это позволяет избавиться от большинства электромагнитных помех: приемник, получив два сигнала по паре проводов, вычитает один сигнал из другого. При этом полезный сигнал (т.к. он идет в противофазе) усиливается, а помеха (идущая по обеим проводам в одной фазе) устраняется. Каждая пара проводов маркирована одним цветом, при этом один из проводов пары маркируется сплошным цветом, а второй – тем же цветом, но прерывисто или полосой.
С той же целью (защиты от помех) производится и скручивание пар – это обеспечивает одинаковое воздействие помехи на оба провода независимо от направления на её источник.
Применяется витая пара для прокладки аналоговых или цифровых телефонных сетей и для прокладки локальных вычислительных сетей, использующих, в основном, протокол Ethernet.
Характеристики витой пары.
Категория.
Как правило, категория кабеля обозначена в маркировке, нанесенной на оболочку кабеля через равные промежутки.
Категории 1, 2, 4 в данный момент практически не встречаются, 4-х парный кабель категории 3 изредка используется для прокладки телефонных линий. Категория 5 от 5е отличается крайне незначительно, поэтому найти в продаже кабель именно категории 5 практически невозможно. С 2000 года, после утверждения категории 5е, все производители, практически ничего не меняя в кабеле, начали наносить на него маркировку именно 5е. Эта категория и остается наиболее популярной по сегодняшний день.
Категория 5е подразумевает 4-х или 2-х парный кабель, который может быть использован в сетях 10BASE-T Ethernet, 100BASE-TХ Fast Ethernet (10 и 100 Мбит/с соответственно). 4-х парный кабель может применяться для прокладки сетей 1000BASE-T Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Максимальная длина кабеля без усилителей сигнала составляет 100м.
Кабель категории 6 содержит 4 пары проводников и может использоваться в сетях 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet (10 Гбит/с). При использовании в сетях со скоростью до 1000 Мбит/с максимальная длина кабеля этой категории – те же 100 м, при использовании в сетях со скоростью 10 Гбит/с – 55 м.
Категории 6а, 7 и 7а подразумевают экранированные кабеля для сетей со скоростью до 10 Гбит/с и протяженностью отдельной линии до 100 м. Использование экранированных кабелей накладывает определенные требования как к оборудованию, так и к условиям прокладки кабеля (наличие качественного заземления), что часто делает более привлекательным прокладку оптоволоконного кабеля. Удешевление же оптоволоконного оборудования и упрощение технологий прокладки оптоволоконного кабеля могут в скором будущем сделать вообще бессмысленным дальнейшее развитие витопарных кабелей.
При выборе категории кабеля следует иметь в виду, что она говорит только о качестве изготовления кабеля. Часто встречающееся в сети утверждение, что «кабель категории 5е работает на частоте 125 мГц, а категории 6 – на частоте 250 мГц» некорректно. Кабель работает на той частоте, на которой работает сетевое оборудование. Замена в сети 100BASE-TX кабеля категории 5е на кабель категории 6 не позволит перейти на 1 Гбит/с без замены сетевого оборудования (роутеров, свитчей, сетевых карт). Более того, если старый кабель 5е был качественным, замена его на Cat 6 нисколько не улучшит ни качество связи, ни её скорость.
И наоборот, на небольших расстояниях (до 10 м) в сетях 10GBASE-T можно использовать качественный 4-х парный кабель категории 5e – на качество и скорость связи это не повлияет.
Число пар.
Большинство кабелей содержит 4 пары проводов. Но в сетях 10BASE-T и 100BASE-TХ используется только 2 пары, поэтому большое распространение получил кабель категории 5е с двумя парами проводников – он легче, тоньше и дешевле 4-х парного. Но для сети со скоростью 10 Гбит/с он уже не годится.
4-х парные кабеля категории 5е иногда применяются для скрытой прокладки. При этом «лишние» две пары остаются в резерве и могут быть использованы в случае повреждения основных пар. Кроме того, существует сетевое оборудование, использующее «свободные» пары, например, для передачи аудиосигнала или служебной информации – в таких сетях тоже может быть использован 4-х парный кабель категории 5е.
Для частных ЛВС в квартире или частном доме можно порекомендовать скрытую прокладку провести 4-х парным кабелем категории 6, даже если предполагается устройство сети со скоростью 100 Мбит/с (вполне достаточной сегодня для большинства личных нужд). Это даст резерв для перехода на более быстрые сети без перепрокладки кабеля. А открытые участки и патч-корды можно сделать из кабеля, который наиболее оптимальным образом подходит для текущей сети. Для сетей со скоростью до 100 Мбит/с это будет 2-х парный кабель категории 5е, для скорости 1 Гбит/с – 4-парный 5е.
Тип витой пары чаще всего говорит о наличии/отсутствии экранирования и виде экрана.
Самым распространенным типом является UTP(Unshielded Twisted Pair – «неэкранированная витая пара»). Как следует из маркировки, экранирование на этом кабеле отсутствует. Часто можно услышать мнение, что кабель UTP не защищен от помех. Это не так. В кабелях UTP используется балансная защита от помех, достаточно эффективная в большинстве случаев.
FTP(Foiled Twisted Pair – «фольгированная витая пара») имеет общий экран из фольги, защищающий провода от мощных электромагнитных помех.
SFTP(Screened Foiled Twisted Pair – «экранированная фольгированная витая пара») поверх экрана из фольги имеет также сетчатый проволочный экран. Сетчатый экран усиливает экранирование кабеля и защищает тонкую фольгу внутреннего экрана от повреждений.
В то же время, простая прокладка кабеля FTP или SFTР вместо неэкранированного не решит проблемы с действительно серьезными помехами – для эффективной работы кабеля, оба его конца должны быть заземлены, как и использующееся сетевое оборудование. Кроме того, заземление должно быть качественным, что, например, в условиях многоквартирного дома может быть неосуществимо. Длинный тонкий провод заземления может сам работать как антенна, ловя дополнительные помехи. А если заземляющая шина (или провод PE в розетках) к земле фактически не подсоединен (что порой встречается), то заземленный на эту шину экран образует вместе с ней замкнутый контур, обеспечивающий прекрасный прием всех помех в округе.
Во-вторых, экран образует приличного номинала емкость, приложенную к рабочим проводам и глушащую (демпфирующую) сигнал – затухание амплитуды сигнала на экранированных проводах выражено сильнее.
В-третьих, разделка и обжимка экранированных проводов сложнее, чем для обычного неэкранированного кабеля. Нарушение же контакта между экраном и щечками разъема для экранированного кабеля нарушит заземление экрана и превратит его в антенну для ловли помех.
В-четвертых, повреждение экрана, приводящее к разрыву контакта (особенно легко возникающее на фольгированном кабеле при чрезмерном изгибе) также сведет на ноль защиту кабеля.
С учетом вышеизложенного, в условиях жилого помещения использование экранированных кабелей представляется неоправданным.
В качестве материала проводника используется либо медь, либо омедненный алюминий, изредка омедненная сталь. Омедненный алюминий обеспечивает худшие условия передачи сигнала, чем чистая медь, зато он намного дешевле. В то же время при выборе кабеля следует рассматривать информацию о материале жил, как дополнительную к его категории. Материал жил может иметь решающее значение, например, при длине линии, немного превышающей стандарт. В этом случае использование кабелей с медными жилами с большей вероятностью позволит установить связь. В нормальных же условиях эксплуатации все кабеля одной категории должны обеспечивать одинаковые условия связи независимо от материала жил.
Проводники в кабеле могут быть многожильные и одножильные. На качество связи это особого влияния не оказывает, выбирать жильность проводников следует из условий прокладки кабеля и его эксплуатации. Многожильные проводники более устойчивы к частыми изгибам, поэтому из таких кабелей можно делать патч-корды для ноутбуков или использовать их в линиях, которые периодически приходится перемещать с места на место.
Обычный кабель витой пары имеет ПВХ-оболочку (обычно серого, иногда синего или белого цвета), разрушающуюся под действием УФ-излучения и «дубеющую» на морозе. Поэтому для прокладки вне помещения следует использовать кабель со специальной полиэтиленовой оболочкой. Чаще всего она имеет черный цвет. Если предполагается часть линии прокладывать по воздуху, в кабеле должен быть несущий трос.
Варианты выбора.
Для прокладки домовой или квартирной сети скоростью до 100 Мбит/с по минимальной цене можно использовать 2-х парный неэкранированный кабель категории 5е. Он стоит от 500 до 1200 рублей за 100м.
Для прокладки домовой или квартирной высокоскоростной сети (или сети с запасом для развития) следует использовать кабель категории 6. Такой стоит от 1300 до 3300 рублей за 100 м.
Если требуется кабель для прокладки линии связи в условиях сильных помех от производственного оборудования, обратите внимание на экранированные кабеля и озаботьтесь наличием качественного заземления в местах прокладки кабеля и установки сетевого оборудования. Экранированный кабель будет стоить от 1300 до 3500 рублей за 100 м.
Для прокладки линии связи ЛВС на открытом воздухе потребуется соответствующий кабель по цене 1500-3500 рублей за 100 м.
Если же кабель еще предполагается натягивать между опорами, то следует обратить внимание на наличие несущего троса. Стоит такой будет 2800-3500 рублей за 100 м.
Соединение по технологии HomePNA
Технология HomePNA использует для передачи данных высокочастотную модуляцию сигнала. В настоящее время имеется оборудование, работающее по спецификациям 1.0 (скорость передачи данных 1 Мбит/с), 2.0 (10 Мбит/с) и 3.0 (100 Мбит/с). Технология HomePNA часто используется для удлинения локальных сетей на витой паре.
Основным недостатком данного соединения является возможность несанкционированного доступа.
Соединение через сетевые платы
Сетевые платы или сетевые адаптеры (англ. Network Interface Card, NIC)
выполняются в виде плат расширения, устанавливаемых в разъемы материнских плат
(ISA, PCI, PCMCIA, USB), и соединяются кабелем.
Кабели для сетевых плат можно разделить на три большие группы:
1. Коаксиальные кабели (англ. coaxial cable), которые подразделяются на толстые(англ. thick), имеющие диаметр около 1 см и тонкие (англ. thin) с диаметром около 0.5 см;
2. Кабели на основе витых пар проводов (англ. twisted pair), которые подразделяются на экранированные (англ. shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (англ. unshielded twisted pair, UTP);
3. Оптоволоконные кабели (англ. fiber optic).
Сетевые платы характеризуются разрядностью (8-, 16-, 32-, 64-битные), скоростью передачи данных 10, 100, 1000 Мбит/с, стандартами передачи данных (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDD, 100VG AnyLAN).
При использовании коаксиального кабеля максимальная длина между двумя компьютерами составляет 500 м, витой пары — 150 м, оптоволоконного кабеля — несколько километров.
Соединение через сетевые платы — наиболее распространенный метод организации сети. Недостатками использования сетевых плат является необходимость установки специального сетевого ПО и конфигурирования сети. Достоинствами — надежность, быстродействие и хорошо проработанная защита информации.
Соединение через модемы
Модем (МОдулятор — ДЕМодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в канале связи.
Модемы делятся на два больших класса: аналоговые и цифровые.
В аналоговых модемах происходит модуляция (демодуляция) непрерывного сигнала (см. рис.2).
Рис.2. Принцип работы аналогового модема
ТФУПД Занятие №4.Кабельные линии связи
В результате модуляции образуются колебания, параметры которых (амплитуда, фаза, частота, длительность и т.д.) изменяются во времени.
В настоящее время обычно применяют три вида модуляции:
1. Частотная(англ. frequency shift keying, FSK),при которой в соответствии смодулирующим сигналом изменяется частота исходного сигнала при неизменной амплитуде. Этот вид модуляции помехоустойчив, т.к. при передаче обычно искажается лишь амплитуда сигнала;
2. Фазовая(англ. phase shift keying, PSK),при которой модулируемымпараметром является фаза сигнала при неизменных частоте и амплитуде. Этот вид модуляции также хорошо помехоустойчив;
3. Квадратурная амплитудная(англ. Quadrature amplitude modulation, QAM),
при которой одновременно изменяются и фаза и амплитуда сигнала. Этот вид модуляции помехоустойчив, особенно по сравнению с чистой амплитудной модуляцией.
Совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи, определяются протоколом передачи данных (V.21, V.22, V.22bis,
V.32, V.32bis, V.34, V.34bis, V.90, V.92).
Скорость передачи данных у аналоговых модемов не превышает 56 Кбит/с, что является пределом для передачи данных по аналоговому каналу.
Конструктивно модемы бывают:
· Внутренние,представляющие собой плату,вставляемую в разъемматеринской платы (ISA, PCI, AMR, CNR) и имеющие разъем типа RJ-11 для подключения телефонной сети;
· Внешние,в виде устройства,подключаемого к компьютеру черезпоследовательный порт RS-232 (обычно с блоком питания) или USB-порт (обычно без блока питания) и имеющие разъем типа RJ-11 для подключения
Цифровыемодемы,также как и аналоговые могут использовать существующиетелефонные кабели для соединения. Здесь нет как в аналоговых модемах модуляции-демодуляции, т.к. входные и выходные сигналы — импульсные. Для цифровых модемов общепринятых стандартов работы еще не существует.
Цифровые модемы выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях
(ISDN, HDSL, ADSL, SDSL, VDSL и др.)
Скорость передачи данных для ISDN-модемов составляет около 128 Кбит/с, ADSL-модемы — до 8 Мбит/с на приеме и до 768 Кбит/с при передаче, VDSL-модемы — до 51.8 Мбит/с на приеме и до 2.3 Мбит/с при передаче.
Пример.МТУ-Интел совместно с МГТС предоставляет физическим лицам вМоскве высокоскоростной доступ к Интернет «Стрим» по технологии ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) по обычному телефонному проводу. Для этого с двух сторон телефонного провода подключаются сплиттеры (англ. splitter — разделитель частоты). Вся полоса пропускания разбита на два диапазона:
• низкочастотный (первые 4 кГц) используется для телефонной связи;
· высокочастотный (от 4 кГц до 1 МГц) делится на 247 каналов, часть из
которых служит для приема входящего потока, часть — для исходящего потока.
Система управления потоками отслеживает состояние каждого канала и использует те, которые обладают наилучшими характеристиками. Ассиметричность ADSL-технологии заключается в увеличении скорости передачи в одном направлении за счет снижения скорости в другом. В результате частотного разделения образуется три виртуальных канала:
· быстрый канал передачи данных абоненту;
ТФУПД Занятие №4.Кабельные линии связи
· менее быстрый канал передачи от абонента в сеть:
· обычный телефонный канал связи.
К двум выходам сплиттера на АТС подключается телефонная станция и коммутатор доступа в Интернет. К двум выходам сплиттера у абонента подключается соответственно телефон и ADSL-модем. В результате у пользователя одновременно осуществляется работа телефона и доступ в Интернет. В ближайшем будущем МТУ-Интел планирует перейти на стандарт ADSL2+, который использует полосу пропускания до 2.2 ГГц. В результате для трафика в высокочастотном диапазоне можно будет использовать 512 каналов, что позволит повысить скорость передачи данных до 16 Мбит/с.
Основными недостатками использования аналоговых модемов для соединения компьютеров является малая скорость передачи данных, а цифровых модемов — отсутствие общепринятых стандартов.
Вопросы и задания
1 Перечислите возможные кабельные и беспроводные соединения, используем ые для организации компьютерной сети.
2 Какие кабельные соединения обеспечивают пропускную способность канала не менее 1 Мбит/с?
3 Дайте характеристику кабелей, использующихся для соединения сетевых адаптеров.
4 Что такое модуляция?
5 Чем отличаются цифровые и аналоговые модемы?