какие каналы связи используются для передачи данных в глобальных компьютерных сетях
Какие каналы связи используются для передачи данных в глобальных компьютерных сетях
Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:
• аналоговые телефонные каналы общего пользования;
• узкополосные и широкополосные кабельные каналы;
• радиоканалы и спутниковые каналы связи;
• оптоволоконные каналы связи.
Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные сети общего пользования. Передача данных по аналоговым каналам может выполняться двумя способами. При первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют два устройства, реализующие коммуникационные функции с подключенными к ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями или непосредственными соединениями. Второй способ – это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий).
Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше и соединение постоянное. Кроме того, для каждого выделенного канала необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.
Параллельно с использованием аналоговых телефонных сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в дискретной (цифровой) форме по ненагруженным телефонным каналам (к которым не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети) – цифровым каналам.
Следует отметить, что наряду с дискретными данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговые информацию (голосовую, видео, факсимильную и т. д.), преобразованную в цифровую форму.
Наиболее высокие скорости на небольших расстояниях могут быть получены при использовании особым образом скрученной пары проводов (для того, чтобы избежать взаимодействия между соседними проводами), так называемой витой паре (ТР – Twisted Pair).
Кабельные каналы, или коаксиальные пары, представляют собой два цилиндрических проводника на одной оси, разделенных диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом), используется главным образом для передачи узкополосных цифровых сигналов, другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) – для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационные оборудования, позволяют обмениваться данными на высоких скоростях (до нескольких мегабит/c) в аналоговой или цифровой форме. Следует отметить, что на небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) кабельные каналы все больше вытесняются каналами на витых парах, а на больших расстояниях – оптоволоконными каналами связи.
Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными, подвижными или временно используемыми объектами.
Обмен данными по радиоканалам может вестись как с помощью аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, т. к. позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефонов или специальных устройств обмена данными.
Помимо обмена данными в радиодиапазоне последнее время для связи на небольшие расстояния (обычно в пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение.
В оптоволоконных каналах связи используется известное из физики явления полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеля на большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускающие диоды (LED – lightemitting diode) или лазерные диоды, а в качестве приемников – фотоэлементы.
Оптоволоконные каналы связи, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с другими видами связи, получают все большее распространение, причем не только для связи на небольшие расстояния, но и на внутригородских и междугородных участках.
Технические средства коммуникаций составляют кабели, коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе.
Передача данных по компьютерным сетям
Каналы передачи данных по компьютерным сетям представлены совокупностью устройств обоюдного обмена информацией, что состоят из оборудования и линий трансляции информационных ресурсов.
Каналы передачи соединяют информационные узлы и улавливающую сигналы аппаратуру. Учитывая способ передачи, различают проводные и беспроводные каналы.
Беспроводные линии транслируют информацию посредством радио, сотовых устройств и спутников.
Разновидности каналов передачи данных по сетям
Каналы передачи данных по компьютерным сетям проводного типа установки преимущественно представлены кабельной металлической и оптически-волоконной оснасткой. Последняя является прогрессивной и перспективной для применения в бытовом и промышленном масштабе. Состоит из оптического провода, имеющего пластиковую текстуру с элементами намагниченного кремния, который окаймлен в преломляющий свет материал.
Данное волокно имеет единый путь трансляции путем трансформации электромагнитных волн в информационные сигналы способом улавливания светового энергетического колебания.
Для оптоволоконного кабельного снабжения необходимы санкционирующие указания, поэтому такие линии передач надежны, если речь идет о корпоративной конфиденциальности.
Беспроводные каналы передач бывают нескольких типов:
Приобрести доступ к качественной сетевой информационной передаче возможно при правильном выборе оптимальным образом подходящего корпоративного канала трансляции.
Примеры построения сетей передачи данных
Построение сетей передачи данных основывается на грамотном и рациональном соединении объектов и оборудования связи с каналами передачи и узловыми сетевыми коммутаторами с целью обмена информацией с другими отдаленными установками.
Построение сетей передачи данных является кооперированием объединения протоколов IP действующими стациями и серверами фирмы.
Internet Protokol – стандартный сетевой механизм передачи информационных ресурсов и разделенных по регионам деловых прилагаемых документов. Сеть создастся ассоциацией связующих узлов, находящихся в пределах офисов и прочих мест наличия предприятий.
В исходных положениях решения по созданию дистанционных сетей трансляции инфоресурсов предположена концепция реконструкция фирмы, что базируется на ее построенной сетевой модели. Эта позиция обуславливает модуль подхода к конструированию сети.
Комплекс наработанных концепций дает возможность строения малых и больших всеохватывающих сетей интернационального плана, которые основаны из сетевых станций и офисов транснациональных предприятий.
Построение сетей передачи данных усовершенствуется в функциональном и комплектационном смысле при условии включения новых модульных устройств, что генерируют разноплановые по мобильности сигналы. Это облегчает работу сетевых узлов и ремонт вышедших из строя элементов.
Модели связанных между собой протоколов, сетевых станций и других устройств, как правило, распределены на блоки в различных комбинациях.
Сеть для передачи данных может быть представлена модулями и другим оборудованием:
Перечисленные комплексы встречаются в различных комбинациях в зависимости от характера потребности в передаче информации и локализации их применения.
На сегодняшний день для большинства предприятий больше всего используется программно-аппаратная система распределения информационных ресурсов, которая функционирует на основании корпоративных программ, устроенных в специализированные электронно-вычислительные устройства и жесткие диски.
Оборудование для создания сетей передачи данных
Оборудование сетей передачи данных – это устройства, составляющие комплекс обмена информационными сообщениями, что применяются в сетевой структуре предприятия.
Качество устройств определяет универсальность и функциональность сети корпорации.
Когда формируется локально разделенная сеть, автономных клиентов подсоединяют посредством телефонного сервиса. При возможности применяются сети цифровой интеграции.
Для большинства предприятий используется подключение к глобальной сети, линии связи и оборудование сетей передачи данных. Последнее может быть нескольких видов и назначений.
Надлежит зафиксировать, что к центральному оснащению зачастую выносят увеличенные запросы в доле верности, продуктивности, числа портов и будущего расширения.
Периферическое оборудование считается нужным элементом каждой производственной сети. Задачи центральных узлов может выполнять должным образом глобальная сеть трансляции информационных ресурсов, к которой подсоединяют источник информации.
В основном центральное оборудование сетей передачи данных в качестве компонента корпоративных сетевых структур применяется только в условиях, когда прилагают арендованные канальные связующие механизмы или формируются свои периферии выхода.
Сетевая фирменная система передачи информационных сигналов имеет возможность создания с целью функционирования организации располагающейся территориально разделенной сети департаментов, снабжающих обработанной информационной ценной концепцией основные офисы и удаленные структуры.
Члены коллектива корпорации неизбежно связываются посредством телефонных линий между собственными филиалами и с партнерскими фирмами. Телефонное оборудование имеет немаловажное значение в системе сетевого оборудования связи.
Телефонные звонки в отделах одного предприятия целенаправленно передают информацию, обновляют, возвращают внешние государственные и интернациональные ответные сообщения.
Присоединения интернет-ресурсов к телефонным линиям обеспечивает мобильность и конфиденциальность корпоративных данных.
Примеры современных каналов передач данных по сетям на выставке
В 1975 году состоялась первая в истории СНГ выставка, посвященная открытию и разработке информационных технологий для бизнеса и государственных функционирующих на благосостояния населения структур.
С тех пор выставочное событие «Связь» стало ежегодным достоянием российского Центрального выставочного комплекса «Экспоцентр» и стало собирать передовых специалистов ИТ-технологий, предпринимателей из стран Восточной Европы, Америки с целью изучения чужих и презентации собственных достижений в сфере связующих сетевых комплектаций и решений.
Среди экспонатов выставки привлекают внимание и деловой интерес, сетевые устройства, сотовые аппараты, спутниковая аппаратура, модели программ для создания интернет-сайтов корпораций, оптическая и волоконная системы.
Экспозиция также состоит из форумов и пресс-конференций с участием представителей программирования, телевидения и радио.
Событие соберет представителей лидирующих корпораций, генерирующих и эксплуатирующих прогрессивные инновационные информационные технологии. Это олицетворение сферы ИТ, что экспонирует плоды трудов программирования и определяет путь развития автоматизированной индустрии будущего, решения насущных вопросов нынешнего состояния и усовершенствования благоприятного функционирования социальной инфраструктуры.
На выставочном мероприятии презентуются идеи для улучшения комфортабельности и опционного диапазона спутников, сотовых, сетевых обеспечивающих связь устройств. Здесь будут сосредоточены представители информационных комитетов программного обеспечения, предприятия телефонной связи, специалисты телевизионного и радиовещания, создатели прогрессивных интернет-сайтов европейских корпораций.
Проведение грандиозного форума медийными персонами является неизбежной частью события. «Связь» играет роль привлечения интересов участников и демонстрантов к проведению деловых тематических симпозиумов.
Способы передачи данных в компьютерных сетях
Компьютерные сети разделяются на два типа передачи данных на проводные и беспроводные. Информация передается по линии связи в виде сигналов, которые испытывают сопротивление среды, затухания или помехи. Отсюда напрашивается одна из важнейших характеристик линий связи это максимальная дальность, на которую можно передавать сигнал.
В беспроводных сетях передача осуществляется по радиоканалам, а в проводных сетях с помощью различных кабелей.
Проводные сети
Коаксиальный кабель
В начале зарождения компьютерной техники был практически единственный материал для построения компьютерных сетей. Он не дорогой, легкий, гибкий, удобный и простой в установке. Есть два типа коаксиального кабеля, тонкий и толстый. Тонкий его диаметр составляет 0,64 см., сопротивление 50 Ом, прост в применении и подходит для любого типа сетей. Подключается непосредственно к плате сетевого адаптера. Максимальная дальность составляет 185 метров. Толстый его диаметр 1,27 см., сопротивление 75 Ом, иногда его еще называют стандартный Ethernet. Из-за своего диаметра имеет жилу толще и соответственно затухания меньше, максимальная дальность составляет 500 метров. Используется в качестве магистрали, соединяющей несколько небольших сетей. Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяется специальное устройство трансивер, снабженный коннектором, который называется «вампир» и «пронизывающий ответвитель». К сетевой плате подключается с помощью BNC-T коннектора, а BNC терминаторы используются для поглощения сигналов на обоих концах кабеля при использовании подключения с топологией «шина».
Витая пара
Наверняка такой вид кабеля встречали все, на данный момент он используется довольно-таки широко. Выглядит он как два перевитых изолированных медных провода. Несколько пар таких проводов помещены в одну защитную оболочку. Переплетают провода для того, чтобы избавиться от электрических помех, наводимых соседними проводами или другими источниками. Иногда можно встретить мнение о том, что их перевивают для создания дополнительного магнитного поля, которое позволяет увеличить дальность, но оно ошибочно. Витая пара бывает двух видов экранированная и нет. Неэкранированная витая пара (UTP) используется для создания локально-вычислительных сетей с максимальной длинной 100 метров. Экранированная витая пара (STP) помещена дополнительно в экран эдакую медную оплетку, по мимо этого пары проводов обмотаны фольгой. Она меньше подвержена влиянию электрических помех поэтому обеспечивает более высокую скорость передачи данных и соответственно увеличенное максимальное расстояние. Преимущество применения витой пары в первую очередь дешевизна, простота подключения и использования. К недостатку можно отнести небольшие расстояния и ограниченная скорость.
Кабель, витая пара разделяется на категории:
CAT1 – частотная полоса 0,1 МГц, имеет одну пару используется для передачи голоса или цифровых данных при использовании модема;
CAT2 – частотная полоса 1 МГц, имеет две пары проводников и применяется при построении телефонных сетей, скорость передачи данных составляет 4 Мбит/с;
CAT3 — частотная полоса 16МГц, встречается как двух так и четырех парный тип, применяется как при построении телефонных сетей так и локальных сетей. Поддерживает скорость передачи от 10 до 100 Мбит/с;
CAT4 – частотная полоса 20 МГц, четырех парный кабель, возможна скорость передачи данных до 16 Мбит/с;
CAT5 – частотная полоса 100 МГц, применяется как при построении телефонных сетей так и локальных сетей. Поддерживает скорость передачи данных от 100 Мбит/с до 1000 Мбит/с. В настоящее время распространенная категория кабеля;
CAT6 – частотная полоса 250 МГц. Применяется при построении сетей Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, возможна скорость передачи данных до 10 Гбит/с.
CAT7 – частотная полоса 600-700 МГц. Поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. По структуре кабель имеет общий внешний экран и фольгированную защиту каждой пары.
Оптоволоконный кабель
Беспроводные компьютерные сети
Несложно догадаться, что для организации таких видов сетей не используются провода. Связь между устройствами осуществляется посредством радиоканала на частотах СВЧ-диапазона. На данный момент всем известна технология беспроводных сетей Wi-Fi. Но помимо этой технологии существуют и другие – WiMax, Bluetooth, UWB, ZigBee.
Wi—Fi
802.11b – скорость передачи 11 Мбит/с, диапазон 2,4 ГГц, радиус при отсутствии объемных перегородок до 50 метров. Имеет слабую помехоустойчивость и низкую пропускную способность;
802.11a – улучшенная версия предыдущего стандарта. Скорость передачи 54 Мбит/с, диапазон 5 ГГц, радиус до 30 метров;
802.11g – скорость передачи 54 Мбит/с, диапазон 2,4 ГГц, радиус до 50 метров.
802.11n – скорость передачи в теории до 480 Мбит/с, но на практике вполовину меньше, частота 2,4 и 5 ГГц, радиус до 100 метров.
WiMax
Bluetooth
Ultra Wideand
ZigBee
Вам понравилась статья и есть желание помочь моему проекту, можете пожертвовать на дальнейшее развитие воспользовавшись формой ниже. Или достаточно просто открыть пару баннеров с рекламой, это тоже поможет мне, но и не затруднит Вас.
Какие каналы связи используются для передачи данных в глобальных компьютерных сетях
7. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Линия связи, ( line ) (рис. 21) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи является термин канал связи ( channel ).
Рис. 21. Состав линии связи
Физическая среда передачи данных ( medium ) может представлять собой кабель, то есть 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 (рис. 22):
· кабельные (медные и волоконно-оптические);
· радиоканалы наземной и спутниковой связи.
Рис. 22. Типы линий связи
Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также климатической. 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.
В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. Спутниковые каналы и радиосвязь используются в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя — например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.
Аппаратура передачи данных ( АПД или DCE — Data Circuit terminating Equipment ) непосредственно связывает компьютеры или локальные сети и является, таким образом, пограничным оборудованием. Примерами DCE являются модемы, терминальные адаптеры сетей ISDN, оптические модемы, устройства подключения к цифровым каналам. Обычно DCE работает на физическом уровне, отвечая за передачу и прием сигнала нужной формы и мощности в физическую среду.
Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая данные и подключаемая непосредственно к аппаратуре передачи данных, обобщенно носит название оконечное оборудование данных ( ООД или DTE — Data Terminal Equipment ). Примером DTE могут служить компьютеры или маршрутизаторы локальных сетей. Эту аппаратуру не включают в состав линии связи.
Промежуточная аппаратура обычно используется на линиях связи большой протяженности и решает две основные задачи:
В глобальных сетях необходимо обеспечить качественную передачу сигналов на большие расстояния. Поэтому без усилителей сигналов, установленных через определенные расстояния, построить территориальную линию связи невозможно.
Промежуточная аппаратура канала связи прозрачна для пользователя. В действительности промежуточная аппаратура образует сложную сеть, которую называют первичной сетью, так как сама по себе она никаких высокоуровневых служб не поддерживает, а только служит основой для построения компьютерных, телефонных или иных сетей.
К основным характеристикам линий связи относятся:
Основными являются пропускная способность и достоверность передачи данных. Они характеризуют как линии связи, так и способ передачи данных.
Из теории гармонического анализа известно, что любой периодический процесс можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различных частот и различных амплитуд (рис. 23). Каждая синусоида называется также гармоникой, а набор всех гармоник называют спектральным разложением исходного сигнала. Непериодические сигналы можно представить интегралом синусоид с непрерывным спектром частот (от 0 до + ∞) (рис. 24).
Рис.23. Представление периодического сигнала суммой синусоид
Рис.24. Спектральное разложение идеального импульса
Искажение передающим каналом синусоиды какой-либо частоты приводит к искажению передаваемого сигнала любой формы, особенно если синусоиды различных частот искажаются неодинаково. В результате сигналы могут плохо распознаваться.
Кроме искажений сигналов, вносимых внутренними физическими параметрами линии связи, существуют и внешние помехи. Они создаются различными электрическими двигателями, электронными устройствами, атмосферными явлениями и т. д.
Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается с помощью таких характеристик, как амплитудно-частотная характеристика и полоса пропускания.
Амплитудно-частотная характеристика (рис. 25) показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала.
Рис. 25. Амплитудно-частотная характеристика
Знание амплитудно-частотной характеристики реальной линии позволяет определить форму выходного сигнала для любого входного сигнала.
Пропускная способность ( throughput ) линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеряется в битах в секунду — бит/с, а также в производных единицах, таких как килобит секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т. д.
Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как амплитудно-частотная характеристика, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком (рис. 26).
Рис. 26. Соответствие между полосой пропускания линии связи и спектром сигнала
Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на линию связи, называется физическим или линейным кодированием.
Теория информации говорит, что любое различимое и непредсказуемое изменение принимаемого сигнала несет в себе информацию. Так большинство способов кодирования используют изменение какого-либо параметра периодического сигнала — частоты, амплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательности импульсов. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом или несущей частотой.
Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах ( baud ). Период времени между соседними изменениями информационного сигнала называется тактом работы передатчика. Пропускная способность линии в битах в секунду в общем случае не совпадает с числом бод, это соотношение зависит от способа кодирования.
На пропускную способность линии оказывает влияние не только физическое, но и логическое кодирование. Логическое кодирование выполняется до физического кодирования и подразумевает замену бит исходной информации новой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей дополнительными свойствами. Другим примером логического кодирования может служить шифрация данных, обеспечивающая их конфиденциальность при передаче через общественные каналы связи.
Чем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше информации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако с увеличением частоты периодического несущего сигнала увеличивается его ширина спектра. Чем больше несоответствие между полосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых информационных сигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распознавании информации принимающей стороной, а значит, скорость передачи информации оказывается меньше.
Связь между полосой пропускания лин ии и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования, установил Клод Шеннон:
где С – максимальная пропускная способность линии, бит/с;
F – ширина полосы пропускания линии, Гц ;
РС – мощность сигнала;
Из этого соотношения видно, что хотя теоретического предела пропускной способности линии с фиксированной полосой пропускания не существует. Однако повышение мощности передатчика ведет к значительному увеличению его габаритов и стоимости. Снижение уровня шума требует применения специальных кабелей с хорошими защитными экранами, что весьма дорого, а также снижения шума в передатчике и промежуточной аппаратуре, чего достичь весьма не просто. К тому же при достаточно типичном исходном отношении мощности сигнала к мощности шума в 100 раз повышение мощности передатчика в 2 раза даст только 15 % увеличения пропускной способности линии.
Близким по сути к формуле Шеннона является соотношение, полученное Найквистом, которое также определяет максимально возможную пропускную способность линии связи:
где М — количество различимых состояний информационного параметра.
Хотя формула Найквиста явно не учитывает наличие шума, косвенно его влияние отражается в выборе количества состояний информационного сигнала. Для повышения пропускной способности канала увеличивают это количество до значительных величин, но на практике оно ограничено из-за шума на линии.
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 устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические линии.