Физические основы передачи данных

Физическая среда

Управляемая Не управляемая

Витая пара

Коаксиальный кабель

Оптический кабель

Излучение лазера

Радиоканалы

Спутниковые каналы

Наземные каналы

Витая пара (twisted pair):Shielded Twisted Pair, STP Unshielded Twisted pair, UTP

Коаксиальный кабель (coaxial) Волоконно-оптический кабель

(optical fiber)

Радиоканалы: KB, CB и ДВ (Amplitude Modulation, AM) УКВ (Frequency Modulation, FM) СВЧ (microwaves) Связь в инфракрасном диапазоне

Физические основы передачи данных

Связь двух узлов

Оконечное оборудование данных (DTE - Data Terminal Equipment)Аппаратура передачи данных (DCE - Data Circuit terminating Equipment)Промежуточная аппаратура аналоговые линии

цифровые линии

DTE DCE DCE DTE Физическая

среда передачи данных

Основные характеристики линий связи:

амплитудно-частотная характеристика (как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на входе для всех частот сигнала);

полоса пропускания (непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного превышает заданный предел), (обычно 0.5);

затухание (относительное уменьшение амплитуды сигнала);

помехоустойчивость (способность уменьшать уровень внешних помех на внутренних проводниках);

пропускная способность (бит/сек.) (максимально возможная скорость передачи данных);

достоверность передачи данных (вероятность искажения для каждого передаваемого бита информации)

(Bit Error Rate, BER 1:10 000 - 1:1 000 000 000)

Характеристики линий связи

Представление дискретной информации в среде передачи данных

Сигналы двух типов: прямоугольные импульсы (а) синусоидальные волны (б,в,г)

а) Кодирование (прямоугольные импульсы) б) Амплитудная модуляция в) Частотная модуляция г) Фазовая модуляция

Характеристики линий связи

Искажение импульсных сигналов в компьютерных сетях

Режимы передачи информации

. . . Асинхронный . . . Синхронный

Старт Байт Стоп Старт Байт Стоп

Синхро- байт

Байт Байт Байт Синхро- байт

Способы передачи сигналовСпособы передачи сигналов

Симплексная передача

Дуплексная (полнодуплексная)

Полудуплексная

Tx Rx

Tx,Rx

Rx,Tx

Tx Rx

Rx Tx

Tx – передатчик Rx - приемник

f,Гц 100 102 104 108 1010 1012 1014 1016 1022 1024

Видимый свет Гц 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 Оптоволокно Витая пара Спутник Коаксиальный кабель Наземные микроволновые Морская АМ FM ретрансляторы связь радио радио ТВ

Инфракрасное излучение

Микро-волны

Радио УФ Рентген Гамма-луч

LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF

Частотный диапазон

ЧАСТОТЫ:

LF-низкая

MF-средняя

HF-высокая

VHF-очень высокая

UHF-ультравысокая (УВЧ)

SHF-сверхвысокая (СВЧ)

EHF-чрезвычайно высокая

THF-ужасно высокая

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель:RG-8, RG-11 («толстый»)RG-58 («тонкий», 50 Ом)RG-59 (телевизионный, 75 Ом)Коннектор BNC

Витая пара:UTP (Unshielded Twisted Pair)

Категория 5 (100 м., 10 Мбит/c – Ethernet 100 Mбит/c - Fast Ethernet 1 Гбит/c - Gigabit Ethernet)

Категория 6Коннектор RJ-45 STP (Shielded Twisted Pair)

Type1 – Type9

Кабели

Витая пара

Различное экранирование:•STP - медной оплеткой, •FTP - фольгой, •SFTP - медной оплеткой и фольгой

Кабель с витыми парами (UTP-кабель) неэкранированный

Оптоволоконный кабель

1. Многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления (а); 2. Многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления (б); 3. Одномодовое волокно(в)

Особенности оптоволокна1. По оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка

10**12 бит/с или Терабит/с. По одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов.

2. Очень малое затухание светового сигнала в волокне.

Физические особенности:

Технические особенности: 1. Волокно изготавливается из недорогого материала – кварца.2. Оптические волокна очень компактны и легки т.е. имеют диаметр около 100 мкм.3. Для изготовления применяется особо прочный пластик, на кабельных заводах

изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении.

4. Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа

5. Важное свойство оптического волокна - долговечность .

Из-за точности соединений необходимы дорогостоящие компоненты. Другой недостаток заключается в том, что для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование. Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.

Минусы:

Оптические соединители

Виды соединений:1. Оптический разъем (потеря 10-20%)2. Механическое сращивание (10%)3. Сплавка

Электронные компоненты систем оптической связи

Беспроводные сетиКатегории:

- взаимодействующие системы;- беспроводные ЛВС (стандарт 802.11, WiFi); - беспроводные глобальные сети (стандарт, IEEE 802.16 ).

Wi-Fi• Wi-Fi— стандарт на оборудование Wireless LAN.

Преимущества Wi-Fi

• Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

• Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.

• Wi-Fi сети поддерживают роуминг, поэтому клиентская станция может перемещаться в пространстве, переходя от одной точки доступа к другой.

• Wi-Fi — это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру.

Wi-Fi• Недостатки Wi-Fi

– Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы;

– Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации;

– Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи;

– Неполная совместимость между устройствами разных производителей или неполное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости;

– Уменьшение производительности сети во время дождя;– Перегрузка оборудования при передаче небольших

пакетов данных из-за присоединения большого количества служебной информации;

– Малая пригодность для работы приложений использующих медиа-потоки в реальном времени (например протокол RTP, применяемый в IP-телефонии)

http://ru.wikipedia.org/wiki/WEP

Беспроводные сети

Высокоскоростной беспроводной доступ к Интернет WiMAX (802.16e) ччастотный диапазон от 2 до 11ГГц

пропускная способность до 75Mbps радиус действия до 45 кммасштабируемость до неск. тыс. пользователей

WiMAX подходит для решения следующих задач:WiMAX подходит для решения следующих задач:Соединения точек доступа Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими друг с другом и другими сегментами Интернета.сегментами Интернета.Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.телекоммуникационных услуг.Создания Создания точек доступа, не привязанных к географическому , не привязанных к географическому положению.положению.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B0_%D0%B4%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B0

Спутниковая связь

Геостационарные спутники (высота 35 800 км.)

Средневысотные спутники (высота 18 000 км.)

Низкоорбитальные спутники (высота 1000 км.)

Система Iridium построена на 66 спутниках Система Globalstar построена на 48 спутниках

Спутниковая связьГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС).Основа системы 24 спутника, на высоте 19100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе GPS (NAVSTAR).

Байконур, 26 октября 2007 года. Старт ракеты-носителя «Протон-К», выводящей на орбиту три спутника «Глонасс-М».

Спутниковая связьСостояние КА группировки КНС ГЛОНАСС на 13.11.2008г. по анализу

альманаха от 13:00 13.11.08 (UTC) и текущих эфемеридных сообщений, принятых в ИАЦ

Пригодность КА по сообщениям №

пл. №

точки №

лит. НКУ Дата запуска

Дата ввода в систему

Дата вывода

из системы

Факт. сущ.

(мес.) альманаха эфемерид (UTC)

Примечание

4 06 795 10.12.03 29.01.04 59.2 + + 12:46 13.11.08 Используется по ЦН



I

9 -2 722 25.12.07 25.01.08 10.7 + + 10:52 13.11.08

Используется по ЦН на частоте L1



13 -2 721 25.12.07 08.02.08 10.7 + + 13:30 13.11.08 Используется по ЦН



II








III


http://www.glonass-ianc.rsa.ru/

Режимы передачи информации Узел 1 Узел 2 Данные Данные Без установления соединения (дейтаграммный) Запрос установления Прием запроса соединения установления соединения Подтверждение установления соединения Данные Квитанция подтверждения Запрос разрыва соединения Подтверждение разрыва соединения С установлением соединения

Структурированная кабельная система

СТАНДАРТЫ:

EIA/TIA-568-А (американский); ISO/IEC IS 11801 (международный); EN 50173 (европейский).

В стандартах приводятся спецификации по следующим областям: - среда передачи данных,- топология,- допустимая длина кабелей,- интерфейс подключения пользователей,- кабели и соединительная аппаратура,- пропускная способность, - практика установки.

Преимущества использования СКС:

1. Универсальность2. Увеличение срока службы3. Возможность легкого расширения сети4. Эффективное обслуживание5. Надежность

Стандарт ISO/IEC IS 11801 (1995 год)

Статья 1 - применимость стандарта Статья 2 - ссылки на нормативные документы Статья 3 - толкование используемых терминов и сокращений Статья 4 - критерии соответствия кабельной проводки данному стандартуСтатья 5 - описывает структуру универсальной кабельной системы

Магистраль кампуса Магистраль здания (Вертикальные подсистемы) Магистрали этажей (Горизонтальные подсистемы) Места пользователей (TO)

CD

BD BD BD

FD FD FD FD FD FD

TO-телекоммуникационные розетки (Telecommunication Outlet)FD-этажный распределитель (Floor Distributor)BD-распределитель здания (Building Distributor)CD-кампусный распределитель (Campus Distributor)

Корпоративная сеть СамГУ

Стандарт ISO/IEC IS 11801 (1995 год)

Статья 6 – реализация кабельной системы

Статья 7 – требования к пропускной способности

Статья 8 – требования к кабелям

Статья 9 – требования к соединительной аппаратуре

Статья 10 – требования к экранированию и заземлению

Статья 11 – администрирование кабельной системы

Аксессуары кабельных систем

ширина 19" (483 мм),высота кратна модулю U (unit)1 unit = 1,75" (44,5 мм)

коммутационные панели (patch panel)

средства организации кабелей



Профили коробов:

Кабель «витая пара»Коннектор RJ-45

Патч-панели

Розетка (под RJ-45)

Инструмент дляРазделки «витой пары»

Трансивер

Напольная стойка


Средства тестирования кабельной системы:

Documents

Физические основы передачи данных