Смагин М.С. Вычислительные машины, системы и сети (1088253), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Скручивают их для того, чтобы уменьшить влияние внешнихпомех на сигнал в проводе. С этой же целью делают так, что каждая параимеет свой индивидуальный шаг скрутки, не совпадающий с остальными парами проводов в кабеле. Наиболее распространённые в настоящее время кабели категории 5 состоят из четырёх пар проводов. Каждый провод имеетсвой цвет. По парам они группируются следующим образом: коричневый222белокоричневый,зелёный-белозелёный,синий-белосниний,оранжевый-белооранжевый.Рис.90 Устройство кабеля типа «витая пара»Кабели типа «витая пара» различаются по категориям.
Категория кабеля определяет частотный диапазон частот электромагнитных сигналов, которые по нему можно передавать. Этот диапазон называют «полоса пропускания». Чем шире полоса пропускания, тем большей скорости передачи данныхможно достигнуть.Категория Полоса пропусканияМаксимальная скорость передачи данных10,1 МГц20 Кбит/сек21МГц4 Мбит/сек316 МГц10 Мбит/сек420 МГц16 Мбит/сек5100 МГц100 Мбит/сек5е125 МГц1 Гбит/сек6200 МГц1 Гбит/сек6а500 МГц10 Гбит/сек7600-700 МГц100 Гбит/сек223Помимо частотного диапазона, важными характеристиками кабелейявляются электрические характеристики, такие как волновое сопротивлениеи погонная ёмкость. Они, наряду с частотным диапазоном, определяют максимальную длину отрезка кабеля, который может быть протянут между двумя узлами сети.
Эта характеристика называется максимальной длиной сегмента сети.Волоконно-оптические кабели состоят из нескольких гибких стеклянных волокон, называемых ещё волоконными световодами. Каждый световодимеет диаметр порядка нескольких сотен микрон и состоит из проводящейсердцевины и стеклянной оболочки, которая имеет меньший показатель преломления, чем сердцевина. В зависимости от диаметра сердцевины волоконно-оптические кабели делятся на одномодовые, с толщиной сердцевины до10 микрон и многомодовые с толщиной сердцевины до 100 микрон.Рис.91 Многомодовое и одномодовое волокноМодой называется луч света, который является носителем передаваемой информации. Толстая сердцевина позволяет передавать несколько мододновременно, каждая из них перемещается по своей траектории.
С однойстороны это позволяет повысить пропускную способность канала, а с другойстороны взаимное воздействие мод приводит к снижению скорости передачиданных и возникновению помех. Тонкая сердцевина позволяет передаватьтолько одну моду, но зато с высокой скоростью и на большое расстояние. Сдругой стороны, для производства кабелей с тонкой сердцевиной требуетсявысокоточное оборудование, поэтому одномодовые кабели дороже и сложнеев производстве, чем многомодовые.224В качестве источников света в волоконно-оптических кабелях применяются светодиоды (для многомодовых волокон) и полупроводниковые лазеры (для одномодовых волокон).Теперь разберёмся с особенностями физического уровня беспроводныхсетевых технологий. Как уже говорилось, современные беспроводные сети,как правило, осуществляют передачу данных через радиоканалы.
Для радиоканалов, на физическом уровне, стандартизуются такие характеристики, какдиапазон рабочих частот и мощность передатчиков.Наиболее популярными в настоящее время технологиями передачиданных по радио являются Bluetooth для PAN-сетей, Wi-Fi для LAN и WiMax для MAN-сетей. Рассмотрим каждую из них более подробно.Технология BlueTooth наиболее популярна в настоящее время для построения персональных сетей.
Сети этого типа предназначены для выполнения задач в интересах одного единственного абонента и осуществляют передачу данных между устройствами различного назначения, предназначеннымидля персонального использования. К таким устройствам относятся мобильные телефоны, беспроводные наушники, клавиатуры и т.д. В отличие от технологий WiFi и WiMax, стандарты BlueTooth описывают не только физический уровень, но и протоколы более высоких уровней. Здесь же мы рассмотрим только физические параметры технологии и те возможности, которыеона предоставляет конечному пользователю.Технические особенности технологии рабочая частота лежит в диапазоне от 2,4 до 2,5 ГГц.
Рекомендованная мощность сигнала для различныхклассов BlueTooth-устройств составляет от 1 до 100 мВт, что позволяет передавать данные на дальностях до 100 метров. Однако данный параметр не регламентируется жёстко, что позволяет производителям создавать устройства,осуществляющие передачу данных на расстояниях до нескольких десятковкилометров.С момента опубликования стандарта Bluetooth в 1998 году, он претерпел несколько редакций, среди которых наиболее широко используется ре225дакция 2.1. Она допускает передачу данных с теоретической скоростью до 3Мбит/сек.
На практике же она, как правило, может достигать 2,1 Мбит/сек.Кроме того, стандарт допускает соединение в рамках одной PAN-сети до 256устройств. В апреле 2009 года была выпущена спецификация Bluetooth 3.0,допускающая передачу данных со скоростью до 24 Мбит/сек, а в декабре того же года – Bluetooth 4.0.Особенностью данной спецификации является её ориентированностьне на достижение максимальной скорости, а на максимальное снижениеэнергопотребления узлов сети.
Данный стандарт предназначен для использования, в первую очередь, для передачи информации от различных датчиков,имеющих крайне ограниченные размеры и недостаточно ёмкие источникиэнергии.Технология WiFi является в настоящее время наиболее популярной дляпостроения беспроводных локальных сетей. Её название происходит от словWireless Fidelity (беспроводная точность). Техническое описание технологииприведено в серии стандартов IEEE 802.11. Наиболее популярным и массовоприменяемым в настоящее время является стандарт IEEE 802.11g.
Данныйстандарта предусматривают использование диапазона 2,4-2,5 ГГц и пиковуюскорость передачи данных до 54 Мбит/сек. Средняя скорость передачи данных, при этом, составляет 19 Мбит/сек, а максимальная дальность передачисоставляет, в среднем, 38 метров в здании и 140 на открытой местности.В октябре 2009 был введён в действие стандарт IEEE 802.11n, предусматривавший использование дополнительного диапазона частот, от 5,0 до5,5 ГГц.
Ещё одной технической новинкой стало использование в данномстандарте функции MIMO (Multiple Input and Multiple Output) позволяющейиспользовать в интересах одного абонента до 4 беспроводных каналов передачи данных. Вкупе с другими техническими новшествами это позволяет повысить скорость передачи данных до 600 Мбит/сек. Дальность передачи, приэтом составит порядка 70 метров в здании и порядка 250 метров на открытойместности. В нашей стране, однако оборудование, соответствующее данному226стандарту, не может полностью использовать все свои возможности, поскольку радиотехнические устройства, работающие в диапазоне 5,0-5,5 ГГцтребуют специального лицензирования.Помимо группы стандартов IEEE 802.11 сочетание Wi-Fi используетсядля обозначения стандартов ещё одной группы IEEE 802.22.
СтандартыIEEE 802.22, называемые также “Super WiFi”, предназначены для построениябеспроводных компьютерных сетей регионального масштаба и предусматривают передачу данных со скоростью порядка 2.5 Гбит/cек на расстояние до100 километров. Данные стандарты предполагают использование частот, ранее занятых для трансляции телепередач, и освободившихся после перехода саналогового телевещания на цифровое.Технология Wimax, используемая для построения MAN-сетей, предусматривает использование очень широкой полосы частот. Полное техническое описаниетехнологииWiMax приводитсяв сериистандартовIEEE 802.16.
Актуальным и наиболее широко используемым на сегодняшнийдень является стандарт IEEE 802.16e. Он предусматривает полосу частот от1,5 до 11 ГГц для связи между базовыми станциями и абонентами и от 10 до66 ГГц для связи базовых станций между собой. Мощность сигнала, на сегодняшний день, ограничивается 10 ваттами. В настоящее время в активнойразработке находится стандарт IEEE 802.16m, получивший также названиеWiMax 2.
Согласно ему, планируется поднять мощность передачи до 40 ватти повысить скорость передачи данных до 1 Гбит в секунду для статичныхабонентов и до 100 Мбит в секунду для мобильных абонентов.Характеристики наиболее широко используемых версий описанныхтехнологий приведены в таблице. Для значений максимальной скорости идальности передачи данных величины могут быть расписаны в две строки.Для значений скорости передачи данных, первая строка – максимальная теоретически достижимая величина, согласно стандарту, а вторая – максимальная величина, достигнутая при практическом использовании. Для значенийдальности первая строчка соответствует средней дальности передачи данных227внутри здания, а вторая – на открытой местности.
В случае, если максимальные скорости приёма и передачи различаются, их значения приводятся череззнак «дробь» в формате «приём/передача».НаименованиеЧастотныйМаксимальнаяМаксимальнаябеспроводнойдиапазон,скорость передачи,дальность передачи,технологииГГцМбит/секмBlueToothVersion 2.1Wi-FiIEEE 802.11g2,4-2,52,4-2,52,11003,0193854140Wimax1,5-1140IEEE 802.16e10-66128/5650 км.Ещё одним параметром, определяемым на физическом уровне, является способ электрического кодирования сигнала. Дело в том, что простое кодирование нулей и единиц по уровню, как это принято в ЭВМ, не подходитдля сетей, поскольку требует от кабелей слишком широкой частотной полосы пропускания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
