Режимы коммутации сетевого коммутатора

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Одной из характеристик является - вид режима коммутации. Распространены три режима, каждый их которых комбинирует в себе режим ожидания и уровень надёжности:

§ Режим временного хранения. Сетевой коммутатор считывает данные во фрейме, осуществляет проверку на наличие ошибок, затем определяет порт и отправляет в него фрейм.

§ Сквозной. Свитч читает во фрейме только адрес, затем выполняется процесс коммутации. Главное преимущество данного режима - высокая скорость передачи данных.

§ Бесфрагментный. Это модифицированный вариант сквозного режима. Данные передаются после фильтрации фрагментов на определение коллизий (конфликтов). Первые 64 байта первого кадра проходят проверку на наличие коллизий (конфликтов), если фрейм оказывается повреждённый или определяется коллизия, то передача данных невозможна.

Виды сетевых коммутаторов

Сетевые коммутаторы принято делить на два вида:

1. Неуправляемые

2. Управляемые

Неуправляемые коммутаторы

Неуправляемые коммутаторы - это коммутаторы, которые не имеют конфигурационного интерфейса или каких либо других настроек. Это такие устройства, которые работают по принципу " Plug and Play", например при установке windows server 2003, неуправляемый коммутатор можно установить и сразу пользоваться. Данные свитчи подаются по невысокой цене и используются дома или в малых предприятиях.

Эти коммутаторы являются сложными устройствами и позволяют настраивать коммутацию на сетевом уровне модели OSI. Имеют несколько вариантов изменения режима работы: интерфейс командной строки, TelNet, Secure Shell, работающие через протокол управления сетью (SNMP). Примеры конфигурирования: настройка пропускной способности, создание/изменение виртуальной частной сети (VPN). В свою очередь управляемые коммутаторы делятся на два подвида:

Простые

Это сетевые коммутаторы с ограниченным набором конфигурационных настроек. Данные свитчи продаются на рынке в ценовом диапазоне между управляемыми и неуправляемыми коммутаторми. В данном варианте предоставлена возможность управления устройством через веб-интерфейс, а так же такие базовые настройки как: настройка VLAN, управление пропускной способностью.

Сложные (корпоративные) коммутаторы

Имеют полный набор функционального управления, в том числе: CLI, SNMP, веб-интерфейс. В некоторых вариантах возможно дополнительные конфигурационные функции, например: резервное копирование и восстановление конфигураций. Корпоративные коммутаторы обычно используются в в больших производительных системах и находятся в специальных стойках.

Сложные коммутаторы часто объединяют в одно сетевое устройство, именуемое - стек. Делается это для увеличения количества портов.

Инкапсуляция

Инкапсуляция – это процесс передачи данных с верхнего уровня приложений вниз (по стеку протоколов) к физическому уровню, чтобы быть переданными по сетевой физической среде (витая пара, оптическое волокно, Wi-Fi, и др.). Причём на каждом уровне различные протоколы добавляют к передающимся данным свою информацию.

Напомню, что сетевая модель OSI состоит из 7 уровней (уровень приложений, уровень представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический). Все сетевые устройства работают согласно модели OSI, только некоторые используют все 7 уровней, а другие меньше. Это позволяет обрабатывать поступающие данные в несколько раз быстрее.

Например, Ваш компьютер использует все 7 уровней, маршрутизатор – 3 нижних уровня, коммутатор – только 2 нижних уровня.

На рисунке Вы видите взаимодействие двух компьютеров, между которыми находится маршрутизатор. Компьютерами PC1 и PC2 могут быть как домашние компьютеры, так и сервера. Маршрутизатор, как и говорилось выше, работает только на трех уровнях модели, их (трех уровней) достаточно, чтобы проложить маршрут в любой сети.

Теперь перейдем к самому процессу инкапсуляции, декапсуляции.

Инкапсуляция и декапсуляция

Проще будет разобрать эти процессы инкапсуляции и декапсуляции на примере. Допустим, Вы захотели посмотреть какую-то веб-страничку, ввели в адресную строк браузера адрес сайта и нажали кнопку Enter. После этого браузер должен отправить запрос на сервер (на котором хранится эта веб-страничка), с целью получения данных. Вот как раз на этом этапе, введённый Вами адрес сайта является данными, которые должны передаться на сервер в виде запроса.

Эти данные опускаются с уровня приложений, на уровень представления данных.

На этом уровне Ваш компьютер преобразует строку введенного текста (адреса) в формат удобный для передачи далее на нижний уровень.

Далее данные (уже не текст) поступают на сеансовый уровень, но на нём (в данном случае) нам нет необходимости использовать протоколы (этого уровня), и поэтому данные передаются далее.

Транспортный уровень получает данные и определяет, что дальше они должны быть переданы используя протокол TCP. Перед передачей транспортный уровень разбивает данные на кусочки данных и добавляет к каждому кусочку заголовок, в котором содержится информация о логических портах компьютеров (с какого данные были посланы (например 1223) и для какого предназначаются (в данном случае 80)). На транспортном уровне эти кусочки данных с заголовком называются сегментами. Сегменты передаются дальше вниз к сетевому уровню.

Сетевой уровень, получая каждый сегмент, разделяет его на еще более маленькие части и к каждой части добавляет свой заголовок. В заголовке сетевого уровня указываются логические сетевые адреса отправителя (Ваш компьютер) и получателя (Сервер).

Логические сетевые адреса – это всем известные IP-адреса, еще наверное непонятно что обозначают цифры и точки в них, но вскоре, этот пробел в знаниях заполнит соответствующая информация; )

Эти маленькие кусочки данных уже с несколькими заголовками (на верхних уровнях тоже добавляются специфичные заголовки) на сетевом уровне называются пакетами, которые в свою очередь передаются на канальный уровень.

На канальном уровне пакеты разделяются на еще более маленькие кусочки данных, и к ним помимо опять добавляемого заголовка, только уже канального уровня, добавляется еще и трейлер. На этом уровне в заголовках содержатся физические адреса устройств – передающего и для кого они предназначаются, а в трейлере находится вычисленная контрольная сумма, некий код (информация), который используется для определения целостности данных.

Физические адреса устройств – это MAC-адреса.

Эти очень маленькие кусочки данных именуются кадрами или фреймами (одно и тоже). Далее кадры передаются на физический уровень.

На физический уровень кадры передаются уже в виде сигналов битов и следуют через другие сетевые устройства в пункт назначения.

Весь процесс преобразования данных (с верхнего уровня) в сигналы (на нижний уровень) называется инкапсуляцией. Посмотрите на рисунок ниже, там представлена общая схема инкапсулирования с верхнего уровня на нижний:

Далее сигналы, проходя через несколько сетевых устройств (в нашем случае это маршрутизатор и коммутатор), доходят до получателя, в данном случае до сервера (По всем картинкам можно кликнуть и они увеличится).

Сетевая карта сервера принимает биты (на физическом уровне) и преобразует их в кадры (для канального уровня). Канальный уровень в обратной последовательности должен преобразовать кадры в пакеты (для сетевого уровня), только перед преобразованием уровень сначала смотрит на МАС-адрес (физический адрес) получателя, он должен совпадать с MAC-адресом сетевой карты, иначе кадр будет уничтожен. Затем канальный уровень (в случае совпадения MAC-адреса) высчитывает сумму полученных данных и сравнивает полученное значение со значением трейлера. Напомню, что значение трейлера высчитывалось на Вашем компьютере, а теперь оно, после передачи по проводам, сравнивается с полученным значением на сервере и если они совпадают, кадр преобразуется в пакет. Если проверочный код целостности данных рознится – кадр незамедлительно уничтожается.

На сетевом уровне происходит проверка логического адреса (IP-адреса), в случае успешной проверки пакет преобразуется в сегмент, попадая на транспортный уровень.

На транспортном уровне проверяется информация из заголовка, что это за сегмент, какой используется протокол, для какого логического порта предназначается и т.п. Протокол использовался TCP, поэтому назад на Ваш компьютер посылается уведомление о прибытии сегмента. Как говорилось выше (когда данные упаковывали в сегмент) в том случае использовался 80 порт назначения. Т.к. на веб-сервере как раз открыт этот порт, данные передаются дальше на верхний уровень.

На верхних уровнях запрос (введенный адрес сайта) обрабатывается веб-сервером (проверяется, доступна-ли запрашиваемая веб-страничка).

Этот процесс преобразования сигналов из провода в данные называется процессом декапсуляции.

После того, как страница будет найдена на сервере, она (текст, изображения, музыка) преобразуется в цифровой код, удобный для инкапсулирования. Большой объём данных делится на части и поступает ниже на уровень – транспортный. Там кусочек данных преобразуется в сегмент, только порт назначения теперь будет тот, с которого вы посылали (вспоминайте, 1223). Сегмент преобразуется в пакет, в заголовке которого содержится IP-адрес вашего компьютера и переходит ниже. На канальном уровне пакет в свою очередь преобразуется в кадры и добавляется заголовок и трейлер. В заголовок помещается МАС-адрес назначения (в данном случае это будет адрес шлюза), а в трейлер проверочный код на целостность данных. Далее сетевая карта посылает кадры в виде сигналов по кабелю по направлению к Вашему компьютеру.

Так и происходит сетевой обмен данными, инкапсуляция и декапсуляция.

9Сетевой протокол- это набор правил и стандартов, по которым происходит обмен данными в компьютерной сети.
Разные протоколы описывают лишь разные стороны одного типа связи. Вместе они образуют стек протоколов.
IP (Internet Protocol) - маршрутизируемый сетевой протокол, основа стека протоколов TCP/IP. Используется для передачи данных от одного узла сети к другому, но не дает гарантий надежной доставки. Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного) уровня, одним из них является – TCP – которые используют IP в качестве транспорта.
Стек протоколов TCP/IP – набор сетевых протоколов, на которых базируется Интернет. Название образовано из аббревиатур базовых протоколов – TCP и IP.

Основные протоколы TCP/IP:
Прикладной уровень
HTTP, HTTPS, SMPT, FTP, DHCP, SSH, IPC, SNMP
Транспортный уровень
TCP, UDP, SCTP, DCCP
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) – сетевой протокол передачи гипертекста. Используется для передачи информации в различных форматах, на всех языках и с любым набором символов. Обычно по протоколу HTTP передается текст web-страницы, размеченной с помощью языка HTML, либо другой файл, который может быть показан с помощью клиента – web-браузера.
HTTP-S (HTTP Secure) – защищенный HTTP. Сетевой протокол защищенной передачи гипертекста.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – сетевой протокол передачи электронной почты в сетях TCP/IP.
FTP (File Transfer Protocol) – сетевой протокол для передачи файлов в компьютерных сетях. Позволяет подключаться к серверам FTP, просматривать содержимое каталогов и загружать файлы с сервера или на сервер.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.
SSH (Secure Shell) – сетевой протокол, позволяющий удаленное управление компьютером и передачу файлов.
IPC (Internet Replay Chat) – сервисная система, при помощи которой можно общаться с другими людьми в режиме реального времени через сеть Интернет.
SNMP (Simple Network Management Protocol) – это протокол управления сетями связи на основе архитектуры TCP/IP.
TCP ( Transmission Control Protocol) – один из основных сетевых протоколов Internet, предназначенный для управления передачей данных в сетях TCP/IP.
UDP (User Datagram Protocol) – сетевой протокол для передачи данных в сетях TCP/IP.
SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – сетевой протокол транспортного уровня в сетях TCP/IP. Его назначение аналогично TCP и UDR.
DCCP (Datagram Congestion Control Protocol) - протокол транспортного уровня модели OSI, разрабатываемый IETF.
OSI (Open System Interconnect) – новый проект в области сетевых технологий, созданный в 1982 году Международной организацией по стандартизации (ISO) в сотрудничестве с ITU-T. Модель OSI стала важной в преподавании и понимании сетевых концепций. Она сделала популярной идею общей модели уровней протоколов, определяющей взаимодействие между сетевыми устройствами и программным обеспечением.
IETF (Internet Engineering Task Force) – открытое международное сообщество проектировщиков, ученых, сетевых операторов и провайдеров, созданное IAB в 1986, которое занимается развитием протоколов и архитектуры Интернета.

Коммуникации

Операционные системы составляют лишь часть сетевой среды. Сотрудничество любого рода связано с передачей и приемом информации, и поэтому требует коммуникационного программного обеспечения — узкоспециализированного ПО, играющего роль посредника между пользовательскими приложениями с одной стороны и сетевыми протоколами, модемами, маршрутизаторами, коммутационными сервисами и прочими технологиямиISO/OSIнизкого уровня —с другой. Разработчикам ПО, которые полагаются в качестве таких, заполняющих пропасть между приложениями и поставщиками услуг связи и телефонии, посредников на инструментарийMicrosoft, служат два ее произведения со звучными названиями —MAPIиTAPI.

TAPI Интерфейс приложений компьютерной телефонии(TelephonyApplicationProgrammingInterface, TAPI) представляет собой набор функций, позволяющих разнообразным приложениям пользоваться телефоном для поддержки столь привлекательных форм сотрудничества, как:

· телеконференции;

· передача данных, в том числе по факсу и электронной почте;

· удаленный доступ;

· интерактивное взаимодействие;

· поиск информации на досках объявлений, в группах новостей и т. д.

MAPI представляет собойотраслевой стандарт, благодаря которому коммуникационные приложения передают информацию друг другу. Это как бы универсальный язык, позволяющий различным программам понимать друг друга и взаимодействовать.

10 Эталонная модель и протокольная модель. Анализ.

Эталонная модель ISO/OSI

В результате анализа существования протоколов передачи данных, международная организация по стандартизации (ISO) разработала эталонную модель стека протокола.

В модели используют принцип открытости системы (OSI), который предполагает, что любая фирма может разрабатывать аппаратные и программные средства в соответствии с установленными этой моделью правилами. В соответствии с моделью стека протоколов выделяются 7 уровней протоколов (рис. 1)

При передаче информации каждый уровень принимает информацию от вышестоящего уровня, дополняет её своей служебной информацией и передаёт нижестоящему уровню. Средства физического уровня передают информацию другому узлу сети. При приёме каждый уровень принимает информацию от нижестоящего, разбирает служебную информацию своего уровня, удаляет его и передаёт данные вышестоящему уровню.

Протоколы физического уровня – определяют стандарты кабелей, разъёмов для подключения сети характеристики сигналов передаваемых по линиям связи.

Протоколы канального уровня – определяют правила доступа к среде передачи данных, а также способы проверки правильности передачи данных. Протоколы канального уровня реализуются сетевыми платами адаптерами. Существует несколько протоколов канального уровня: Ethernet, FDDI, Token Ring.

Протоколы сетевого уровня – обеспечивают передачу информации между узлами сети и фрагментами сети. Сетевые протоколы, в частности, обеспечивают согласование разных видов сетей и определяют маршрут передачи сообщения.

Протоколы транспортного уровня обеспечивают надёжность доставки по сети информации и распределяет информацию между приложениями.Существует два популярных протокола транспортного уровня:

· TCP – обладает очень высокой надёжностью, но передаёт много служебной информации.

· UDP – менее надёжен, чем TCP, но меньше загружает сеть.

Сеансовый уровень управляет диалогами между узлами сети. В реально работающих стеках протоколов этот уровень обычно объединяется с вышестоящими. Представительный уровень или уровень представления – определяет способ кодирования информации. Прикладной уровень – отвечает за интерпретацию данных прикладными программами.

Протокольная модель описывает работу сети на уровне правил взаимодействия рассредоточенных объектов и функциональных модулей. Полный набор протоколов, обеспечивающий взаимодействие приложений двух оконечных систем информационной сети, довольно велик, поскольку при этом активизируется огромное количество сетевых функций (объектов). При построении протокольной модели удобно все протоколы разбить на группы, соответствующие объединению объектов в функциональные модули, каждый из которых решает определенный круг тесно связанных задач. Такая группа протоколов называется протокольным уровнем илипротокольным блоком. Их принято располагать в иерархическом порядке, соответствующем иерархии задач, выполняемых функциональными модулями (рис. 3).

Иерархию протокольных уровней (блоков) конкретной протокольной модели принято называть стеком протоколов.

Рисунок 3. Принцип построения протокольной модели

11Медные кабели

Виды силовых медных кабелей

Существуют различные виды медных кабелей, применяемых для подведения электричества к дому. В последнее время наиболее часто применяется кабель ВВГ и его модификации. Далее представлены различные виды силовых кабелей и их краткие характеристики.

ВВГ — силовой кабель с медной жилой, изоляцией ТПЖ из ПВХ, оболочкой (кембриком) из ПВХ, не имеющий внешней защиты, не горюч. Используется для передачи и распределения электрического тока с рабочим напряжением 660 — 1000 В и частотой 50 Гц.

Внешняя оболочка, как правило, черного цвета, хотя иногда можно встретить и белого. Изоляция ТПЖ маркирована различными цветами — голубым, желто-зеленым, коричневым, белым с синей полоской, красным и черным. Упаковывается в бухты чаще всего по 100 и 200 м.

Количество жил варьируется от одной до пяти. Сечение жилы — от 1, 5 до 240 мм². В бытовых условиях применяют кабель с сечением жилы 1, 5 — 6 мм², при строительстве частного дома — до 16 мм². Жилы могут быть как одно-, так и многопроволочными.

ВВГ используется при широком диапазоне температур: от — 50 до + 50 °C. Выдерживает влажность до 98 % при температуре до +40 °C. Стоек к агрессивным химическим веществам, достаточно прочен на разрыв и изгиб. При монтаже следует помнить, что каждый кабель или провод имеет определенный радиус изгиба, в случае с плоским кабелем или проводом в расчет берется ширина плоскости. Так, для поворота ВВГ на 90 °C, радиус его изгиба должен быть не меньше 10 диаметров сечения кабеля.

Разновидности ВВГ:

· АВВГ (вместо медной жилы используется алюминиевая);

· ВВГнг (кембрик с повышенной негорючестью);

· ВВГп (плоское сечение кабеля);

· ВВГз (пространство между изоляцией ТПЖ и кембриком заполнено жгутами из ПВХ или резиновой смесью).

NYM (буквенного обозначения на русском языке нет) — медный силовой кабель с изоляцией ТПЖ ПВХ и внешней оболочкой из негорючего ПВХ. Между слоями изоляции находится наполнитель в виде мелованной резины, который придает кабелю повышенную прочность и термостойкость. Жилы многопроволочные, всегда медные.

Количество жил — от двух до пяти, сечение жилы — от 1, 5 до 16 мм². Предназначен для проведения осветительных и силовых сетей с напряжением 660 В. Может применяться для прокладки на открытом воздухе. Обладает высокой влагостойкостью и термостойкостью. Диапазон рабочих температур — от —40 до +70 °C. При этом кабель плохо переносит воздействие солнечного света, поэтому его необходимо укрывать. Радиус изгиба — 4 диаметра сечения кабеля. По сравнению с ВВГ любого вида кабель NYM более стоек и удобен в работе. Однако он существенно дороже ВВГ и бывает только круглого сечения, поэтому его неудобно закладывать в штукатурку или бетон.

КГ — кабель гибкий. Данный проводник подходит для переменного напряжения до 660 В и частоты до 400 Гц или постоянного напряжения 1000В.

Жилы медные, гибкие или повышенной гибкости, количеством от одной до шести.

Изоляция ТПЖ и внешняя оболочка выполнены из резины. Диапазон рабочих температур — от —60 до +50 °C. Данный кабель применяется в основном для подсоединения различных переносных устройств, например сварочных аппаратов, генераторов, тепловых пушек и т. д. Есть разновидность КГнг с негорючей изоляцией.

ВББШв — бронированный силовой кабель с медными одно проволочными или многопроволочными жилами. Количество жил может быть от одной до пяти. Сечение жилы — от 1, 5 до 240 мм². В качестве материала для изоляции ТПЖ, внешней оболочки и заполнения пространства между изоляцией и кембриком используется ПВХ. Кабель бронируется двумя лентами, которые наматываются одна поверх другой таким образом, чтобы верхняя перекрывала зазоры между витками нижней. Поверх брони на кабель надевается защитный шланг из ПВХ, в модификации ВББШвнг используется ПВХ пониженной горючести.

ВББШв предназначен для переменного номинального напряжения 660 и 1000 В. Одножильные модификации применяются для проведения постоянного тока. Диапазон рабочих температур — от —50 до +50 °C. Влагоустойчив: при температуре +35 °С выдерживает влажность 98 %. Радиус изгиба составляет не менее 10 диаметров сечения кабеля. ВББШв прокладывается в трубах, земле и на открытом воздухе с защитой от солнца. Применяется при проведении электроэнергии для стационарных установок, а также для подземного подведения электричества к отдельно стоящим объектам.

Модификации кабеля ВББШв:

· АВББШв — кабель с алюминиевой жилой;

· ВББШвнг — негорючий кабель;

· ВББШвнг-LS — негорючий кабель с низким дымовыделением и газовыделением при повышенных температурах.

12 оптоволоные кабли

Оптоволоконные кабели

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель – это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент – это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Рис. 5.6.Структура оптоволоконного кабеля

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (рис. 5.6). Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 – 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае речь идет о режиме так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется. Однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 10¹² Гц, то есть 1000 ГГц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, у него просто нет конкурентов. Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки.

Самый главный из них – высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием.

Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Оптоволоконные кабели допускают разветвление сигналов (для этого производятся специальные пассивные разветвители (couplers) на 2—8 каналов), но, как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении между одним передатчиком и одним приемником. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети. Кроме того, в разветвителе есть и внутренние потери, так что суммарная мощность сигнала на выходе меньше входной мощности.

Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический. Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 – 20 см, при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие воздействия.

Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:

· многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;

· одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Суть различия между этими двумя типами сводится к разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

Рис. 5.7.Распространение света в одномодовом кабеле

13 беспроводная связь

Беспроводная линия связи Беспроводная линия связи строится в соответствии с достаточно простой схемой (рис. 10.2). Рис. 10.2. Беспроводная линия связи Каждый узел оснащается антенной, которая одновременно является передатчиком и при- емником электромагнитных волн. Электромагнитные волны распространяются в ат- Беспроводная среда передачи 287 мосфере или вакууме со скоростью 3 × 108 м/c во всех направлениях или же в пределах определенного сектора. Направленность или ненаправленность распространения зависит от типа антенны. На рис. 10.2 показана параболическая антенна, которая является направленной. Другой тип антенн — изотропная антенна, представляющая собой вертикальный проводник длиной в четверть волны излучения. Изотропные антенны являются ненаправленными, они широко используются в автомобилях и портативных устройствах. Распространение излучения во всех направлениях можно также обеспечить несколькими направленными антенными. Так как при ненаправленном распространении электромагнитные волны заполняют все пространство (в пределах определенного радиуса, определяемого затуханием мощности сигнала), то это пространство может служить разделяемой средой. Разделение среды пере- дачи порождает те же проблемы, что и в локальных сетях, однако здесь они усугубляются тем, что пространство в отличие от кабеля является общедоступным, а не принадлежит одной организации. Кроме того, проводная среда строго определяет направление распространения сигнала в пространстве, а беспроводная среда является ненаправленной. Для передачи дискретной информации с помощью беспроводной линии связи необхо- димо модулировать электромагнитные колебания передатчика в соответствии с потоком передаваемых битов. Эту функцию осуществляет устройство DCE, располагаемое между антенной и устройством DTE, которым может быть компьютер, коммутатор или маршру- тизатор компьютерной сети.

14 Сигналы. Методы кодирования.

Сигнал является материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю. Он может быть дискретным и непрерывным (аналоговым).

Дискретный сигнал слагается из счетного множества (т. е. такого множества, элементы которого можно пересчитать) элементов (говорят – информационных элементов). Например, дискретным является сигнал “кирпич”. Он состоит из следующих двух элементов (это синтаксическая характеристика данного сигнала): красного круга и белого прямоугольника внутри круга, расположенного горизонтально по центру. Именно в виде дискретного сигнала представлена та информация, которую сейчас осваивает читатель. Можно выделить следующие ее элементы: разделы (например, “Информация”), подразделы (например, “Свойства”), абзацы, предложения, отдельные фразы, слова и отдельные знаки (буквы, цифры, знаки препинания и т. д.). Этот пример показывает, что в зависимости от прагматики сигнала можно выделять разные информационные элементы. В самом деле, для лица, изучающего информатику по данному тексту, важны более крупные информационные элементы, такие как разделы, подразделы, отдельные абзацы. Они позволяют ему легче ориентироваться в структуре материала, лучше его усваивать и готовиться к экзамену. Для того, кто готовил данный методический материал, помимо указанных информационных элементов, важны также и более мелкие, например, отдельные предложения, с помощью которых излагается та или иная мысль и которые реализуют тот или иной способ доступности материала. Набор самых “мелких” элементов дискретного сигнала называется алфавитом, а сам дискретный сигнал называют также сообщением.

Непрерывный сигнал – отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени, например, тембром или силой звука. В виде непрерывного сигнала представлена настоящая информация для тех студентов – потребителей, которые посещают лекции по информатике и через звуковые волны (иначе говоря, голос лектора), носящие непрерывный характер, воспринимают материал.

Как мы увидим в дальнейшем, дискретный сигнал лучше поддается преобразованиям, поэтому имеет преимущества перед непрерывным. В то же время, в технических системах и в реальных процессах преобладает непрерывный сигнал. Это вынуждает разрабатывать способы преобразования непрерывного сигнала в дискретный.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒