Информатика и базы данных. Линии связи (тема № 6)

1. Информатика и базы данных

Москин Николай Дмитриевич
Институт математики и информационных
технологий, ПетрГУ
1

2. § 6 Линии связи

Физической основой любой компьютерной (и
телекоммуникационной сети) являются линии
связи.
В современных телекоммуникационных системах
информация передается с помощью электрического тока или напряжения, радиосигналов или
световых сигналов – все эти физические
процессы представляют собой колебания
электромагнитного поля различной частоты.
2

3. Проводные (воздушные) линии связи

Проводные (воздушные) линии связи. Это провода без какихлибо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные
между столбами и висящие в воздухе.
Скоростные качества и помехозащищенность оставляет желать
лучшего (использовались для передачи телефонных или
телеграфных сигналов, постепенно вытесняются кабельными).
3

4. Кабельные линии

Кабель состоит из проводников, заключенных в
несколько слоев изоляции: электрической,
электромагнитной, механической и, возможно,
климатической.
Различают следующие виды:
Витая пара
Коаксиальный кабель
Волоконно-оптический кабель
4

5. Витая пара

Витая пара – это
скрученная пара проводов
(медные провода, вокруг
полихлорвиниловая
оболочка).
Скручивание проводов
снижает влияние внешних
и взаимных помех на
полезные сигналы,
передаваемые по кабелю.
5

6. STP и UTP

Кабель на основе витой пары может быть
экранированным (STP – Shielded Twisted Pair) и
неэкранированным (UTP – Unshielded Twisted Pair).
Экранированная витая пара хорошо защищает
передаваемые сигналы от внешних помех, а также
меньше излучает электромагнитные колебания
вовне, что защищает пользователя от вредного
излучения.
Кабели на основе витой пары, используемые для
проводки внутри здания, разделяются в
международных стандартах на категории (от 1 до 7).
6

7. Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (лат. co – совместно, axis ось). Пара проводников (кабель) представляет
собой внутреннюю медную жилу и соосную с ней
внешнюю жилу, отделенную диэлектрической
изоляцией. Существуют специальные типы
кабелей: для локальных сетей, для глобальных
телекоммуникационных сетей, для кабельного
телевидения и т. д. По волновому сопротивлению
наиболее распространены два типа кабеля (50Омный для передачи цифровых данных и 75Омный для передачи аналоговой информации).
7

8. Коаксиальный кабель

1 - внутренний
проводник;
2 - изоляция;
3 - внешний
проводник;
4 - оболочка
(пластиковое
покрытие).
8

9. Волоконно-оптический кабель

Состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных
волокон (световодов), по которым распространяются
световые сигналы. Это наиболее качественный тип
кабеля, скорость передачи до 100 Гбит/с и выше
(последний рекорд скорости - 255 Тбит/с), он
нечувствителен к внешним электромагнитным полям.
Стоимость ненамного превышает витую пару, но
проведение монтажных работ обходится дороже +
хрупкость (при сгибе образуются микротрещины).
Однако он лучше с точки зрения информационной
безопасности: при несанкционированном
подключении сигнал не передается.
9

10. Волоконно-оптический кабель

По режиму распространения световых лучей в кабеле
различают: многомодовое (более дешевое, но менее
качественное) и одномодовое волокно (более
дорогое, но имеющее лучшие характеристики).
10

11. Волоконно-оптический кабель

Многомодовые волокна отличаются от
одномодовых диаметром сердцевины (5062,5 и 7-10 микрон соответственно).
Из-за большого диаметра по многомодовому
волокну распространяется несколько мод
излучения, из-за чего импульс света
испытывает дисперсионные искажения.
11

12. Коннекторы

Для подключения оптоволоконного кабеля используются
специальные коннекторы. Коннекторы FC и ST сегодня
считаются устаревшими, поэтому в новом оборудовании
чаще всего применяются SC-коннекторы.
12

13. Радиоканалы наземной и спутниковой связи

Различают по частотным диапазонам:
Диапазон широковещательного радио (длинные,
средние и короткие волны). Сюда входит, например,
AM-диапазон (Amplitude Modulation).
Характеризуется
дальней связью и
невысокой скоростью
передачи данных.
13

14. Радиоканалы наземной и спутниковой связи

Диапазон очень высоких частот (VHF – Very High
Frequency, от 30 до 300 МГц). Здесь применяется
частотная модуляция (FM-радио, Frequency
Modulation).
Микроволновые диапазоны (СВЧ – сверхвысокочастотное излучение, от 300 МГц до 3000 ГГц).
Применяются в радиорелейных линиях связи,
спутниковых каналах, беспроводных локальных
сетях.
Инфракрасный диапазон (примерно 1013 Гц). В
пределах одного помещения.
14

15.

15

16. Способы физической передачи данных

Симплексная передача (или однонаправленная –
Simplex Transmission). Передача данных идет
всегда только в одном направлении от передатчика
к приемнику;
Дуплексная передача (или двунаправленная –
Duplex Transmission). Передача возможна
одновременно в обоих направлениях. Часто
дуплексный канал состоит из двух симплексных;
Полудуплексная передача (Half-Duplex
Transmission). Передача идет в обоих
направлениях, но не одновременно, а по очереди.
16

17. Характеристики линий связи

Помехоустойчивость линий – способность линий
противостоять влиянию помех, создаваемых во
внешней среде или на внутренних проводниках. Для
улучшения сигнала используются регенераторы и
усилители;
Достоверность передачи данных – характеризует
вероятность искажения каждого передаваемого
бита данных (или интенсивность битовых ошибок,
BER – Bit Error Rate). Например, значение BER 10-4
показывает, что в среднем из 10000 бит искажается значение одного бита.
17

18. Характеристики линий связи

Пропускная способность - характеризует максимально
возможную скорость передачи данных, которая может
быть достигнута на этой линии;
Полоса пропускания (bandwidth) – это непрерывный
диапазон частот, для которого затухание не
превышает некоторый заранее заданный предел (т.е.
полоса пропускания определяет диапазон частот
синусоидального сигнала, при котором этот сигнал
передается по линии связи без существенных искажений).
18