4 урок. Физические среды передачи данных

1.

Линии связи отличаются также физической средой, используемой для передачи информации. Физическая среда
передачи данных может представлять собой набор проводников, по которым передаются сигналы. На основе таких
проводников строятся проводные (воздушные) или кабельные линии связи. В качестве среды также используется
земная атмосфера или космическое пространство, через которое распространяются информационные сигналы. В
первом случае говорят о проводной среде, а во втором — о беспроводной.

2.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или
экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе.
Еще в недалеком прошлом такие линии связи были основными для передачи телефонных или
телеграфных сигналов. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Но кое-где они
все еще сохранились и при отсутствии других возможностей продолжают использоваться, в частности, и для
передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать
много лучшего.
Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в
несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической и, возможно,
климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять
присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных (и телекоммуникационных) сетях
применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов —
неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) и экранированная витая пара (Shielded
Twisted Pair, STP), коаксиальные кабели с медной жилой, волоконно-оптические кабели. Первые два
типа кабелей называют также медными кабелями.

3.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн.
Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным
диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны широковещательного радио (длинных, средних и
коротких волн), называемые также АМ-диапазонами, или диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude
Modulation, AM), обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных.

4.

Для передачи данных используются 2 разновидности кабеля:
коаксиальный кабель и витые пары проводников, оптоволоконный
кабель. Коаксиальный кабель используется для асимметричной
передачи данных, а витая пара – для симметричной (балансной).
Основными характеристиками кабельных линий являются: погонное
затухание (затухание сигнала при прохождении единицы длины),
волновое сопротивление (импеданс) (зависит от геометрии кабеля и
диэлектрической проницаемости материала изоляции).

5.

Витая пара в качестве среды передачи данных используется во всех современных
сетевых технологиях, а также в аналоговой и цифровой телефонии. Унификация
пассивных элементов сети на витой паре стала основной концепцией построения
структурированных кабельных систем, независимых от приложений (сетевых
технологий). Любые сети на витой паре (кроме устаревшей Local Talk) основаны на
звездообразной топологии, которая при соответствующем активном оборудовании
может служить основой для любой логической топологии.антенного кабеля. Начиная от
центра, он состоит из: центральной жилы, диэлектрика, экранирующей оплетки и
изолирующего защитного чулка.
Главный его недостаток – ограниченная пропускная способность. В локальных сетях
потолок в 10 Мбит/с достигнут в Ethernet 10Base2 и 10Base5. Типы популярных
коаксиальных кабелей приведены в таблице:

6.

Коаксиальный кабель в качестве среды передачи данных используется только в
10Base2, 10Base5 и ARCnet, а также в кабельном телевидении и в качестве
антенного кабеля. Начиная от центра, он состоит из: центральной жилы,
диэлектрика, экранирующей оплетки и изолирующего защитного чулка.
● Главный его недостаток – ограниченная пропускная способность. В локальных
сетях потолок в 10 Мбит/с достигнут в Ethernet 10Base2 и 10Base5. Типы
популярных коаксиальных кабелей приведены в таблице:

7.

Оптоволокно — наиболее технологичный тип сетевого кабеля, использующий принципиально новый принцип
работы. Сигналы передаются световым потоком, а не электричеством, а расстояния исчисляются десятками и
сотнями километров без учета затухания. Кабели состоят из множества тонких волокон, проводящих свет.
Скорость передачи информации на 100% соответствует самым строгим стандартам и достигает более 10 гигаби
в секунду. Световой поток, вне зависимости от его природы, максимально устойчив к внешним помехам, а слои
экрана можно сделать очень тонкими, что позволит уменьшить массу без ущерба для стабильности.
Конструкцию оптоволоконных кабелей можно сравнить с коаксиальными кабелями, но у них вместо медных жил
сердцевины из стекловолокна, а внешний изолирующий слой выполнен из непрозрачного полимера.
Металлические оплётки используются только для повышения механической прочности и защиты стеклянных
проводников от ударных нагрузок и давлений и не требуются с точки зрения защиты от помех.

8.

1. Сетевые анализаторы
Сетевые анализаторы представляют собой эталонные измерительные инструменты для диагностики и
сертификации кабелей и кабельных систем. В качестве примера можно привести сетевые анализаторы
компании Hewlett Packard - HP 4195A и HP 8510C.
Сетевые анализаторы содержат высокоточный частотный генератор и узкополосный приемник. Передавая
сигналы различных частот в передающую пару и измеряя сигнал в приемной паре, можно измерить затухание и
NEXT. Сетевые анализаторы - это прецизионные крупногабаритные и дорогие (стоимостью более $20000)
приборы, предназначенные для использования в лабораторных условиях специально обученным техническим
персоналом.

9.

2. Кабельные сканеры
Данные приборы позволяют определить длину кабеля, NEXT, затухание, импеданс, схему разводки, уровень
электрических шумов и провести оценку полученных результатов. Цена на эти приборы варьируется от $1'000
до $3'000. Существует достаточно много устройств данного класса, например, сканеры компаний MicrotestInc.,
FlukeCorp., Datacom TechnologiesInc., Scope CommunicationInc. В отличие от сетевых анализаторов сканеры
могут быть использованы не только специально обученным техническим персоналом, но даже
администраторами-новичками.

10.

Тестеры кабельных систем - наиболее простые и дешевые приборы для диагностики кабеля. Они позволяют определить
непрерывность кабеля, однако, в отличие от кабельных сканеров, не дают ответа на вопрос о том, в каком месте произошел сбой.
Среди вспомогательных функций могут быть особенно, полезны следующие:
• двустороннее измерение;
• тестирование волоконно-оптических кабелей;
• карта (схема соединения) жил кабеля;
• обнаружение импульсных помех;
• мониторинг трафика ЛВС;
• составление программ тестирования;
• организация разговорного тракта между основным и удаленным модулем;
• встроенный тональный генератор для трассировки и идентификации и др.

11.

12.

Инструмент для заделки кабеля – устройство, необходимое для заделки проводника в модули, розетки или
патч-панели. Как правило, такая потребность возникает в результате монтажа локальных сетей,
объединяющих между собой компьютеры, чтобы все они получили доступ к интернету через одну точку
доступа.
Кримпер – электромонтажный инструмент, позволяющий соединять провода между собой или с различными
наконечниками без использования сварки или пайки методом опрессовки (обжима). Это так называемые
пресс-клещи для качественного сочленения проводных коммуникаций.
Съёмник изоляции, или стриппер (англ. wire stripper) — электромонтажный инструмент, предназначенный
для удаления изоляции с концов проводов или разделки кабеля при электромонтажных работах.
Коннекторы — это специализированные штекеры, которые служат для соединения проводника с
оборудованием. Коннекторы можно назвать своеобразными электрическими соединителями. Присоединение
коннектора к кабелю (проводнику) реализуется посредством специального устройства — обжимника.
Кабель-тестер — это устройство, предназначенное для поиска дефектов в существующих и вновь
сооружаемых телекоммуникационных линиях, обеспечивающих передачу интернет-трафика, телефонного
сигнала, видео или иных сигналов.

13.

Батарейка «Крона» — это элемент питания прямоугольной формы на 9 вольт, имеющий два полюса на одном
из своих торцов.
Название «Крона» произошло ещё в советские времена и прочно закрепилось за изделием по сей день.
Элементы питания могут быть как одноразовыми, так и аккумуляторного типа, пригодные для подзарядки.
Батарейки «Крона» универсальны в использовании и подойдут для многих устройств, работающих при
напряжении в 9 В. Например, это:
— пульты управления;
— радиоприёмники;
— радиоуправляемые детские игрушки;
— мультиметры;
— электрошокеры;
— дозиметры;
— навигаторы GPS;
— автономные пожарные извещатели;
— медицинские аппараты.

14.

Домашнее задание
Составить таблицу с достоинствами и
недостатками каждого вида кабеля
(оптоволоконный, витая пара, коаксиальный)
2. Написать, какой чаще всего и где используют
кабель на современном этапе развития
телекоммуникационных технологий и почему
3. Сделать подборку набора для работы с сетями в
бюджет 5000 рублей.
1.