Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Эффективная полоса пропускания при такой передаче составляет 1600 Тбит/86 400 с, или 19 Гбит/с. Если жепункт назначения находится всего в часе езды, то пропускная способность составит свыше 400 Гбит/с. Ни одна компьютерная сеть пока не в состоянии дажеприблизиться к таким показателям.Если представить себе банк данных на много гигабайт, который должен ежедневно архивировать данные на запасном компьютере (чтобы иметь возможностьпродолжать работу даже в случае сильного наводнения или землетрясения), топохоже, что никакая технология передачи данных пока и не начала приближаться к производительности магнитных лент.Если мы теперь взглянем на этот вопрос с экономической точки зрения, тополучим сходную картину.
Оптовая цена кассеты составляет около $40. Коробкас лентами обойдется в $4000, при этом одну и ту же ленту можно использоватьдесятки раз. Прибавим $1000 на перевозку (а на самом деле, гораздо меньше)и получим около $5000 за передачу 200 Тбайт или 3 цента за гигабайт. Ни однасеть на земле не может соперничать с этим. Мораль этой истории такова:Не думай свысока о скорости передачи данных автомобилем, полным кассет,с грохотом передвигающимся по дороге.121на друга. Телефонные кабели диаметром несколько сантиметров можно видетьпротянутыми на столбах.Витые пары могут использоваться для передачи как аналоговых, так и цифровых данных. Полоса пропускания зависит от диаметра и длины провода, нов большинстве случаев на расстоянии до нескольких километров может бытьдостигнута скорость несколько мегабит в секунду.
Благодаря довольно высокойпропускной способности и небольшой цене витые пары широко распространеныи, скорее всего, будут популярны и в будущем.Витые пары применяются в нескольких вариантах, два из которых особенноважны в области компьютерных сетей. Витые пары категории 3 состоят из двухизолированных проводов, свитых друг с другом. Четыре такие пары обычно помещаются вместе в пластиковую оболочку. До 1988 года большинство офисныхзданий были оснащены кабелями третьей категории, тянущимися из кабельногоцентра на каждом этаже в отдельные офисы. Подобная схема позволяла соединять до четырех обычных телефонов или по два многоканальных телефона в каждом офисе с оборудованием телефонной компании, установленном в кабельном центре.'Начиная с 1988 года в офисах стали использоваться более новые витые парыкатегории 5. Они похожи на витые пары третьей категории, но имеют большеечисло витков на сантиметр длины проводов.
Это позволяет еще сильнее уменьшить наводки между различными каналами и обеспечить улучшенное качествопередачи сигнала на большие расстояния. Витые пары категории 5 более приемлемы для высокоскоростной компьютерной связи. Вскоре, вероятно, появятсякабели категорий 6 и 7, способные передавать сигнал с полосой пропускания соответственно 250 и 600 МГц (сравните с полосами в 16 и 100 МГц для категорийЗи5).Все эти типы соединений часто называются UTP (unshielded twisted pair —неэкранированная витая пара), в противоположность громоздким дорогим экранированным кабелям из витых пар корпорации IBM, которые она представилана рынке в 1980 году, но которые так и не стали популярными за пределамифирмы IBM.
Разные типы UTP схематично изображены на рис. 2.2.NataHaus.RUВитая параХотя скорость передачи данных с помощью магнитных лент отличная, однако величина задержки при такой передаче очень велика. Время передачи измеряетсяминутами или часами, а не миллисекундами. Для многих приложений требуетсямгновенная реакция удаленной системы (в подключенном режиме). Одним изпервых и до сих пор часто применяемых средств передачи является витая пара.Этот носитель состоит из двух изолированных медных проводов, обычный диаметр которых составляет 1 мм. Провода свиваются один вокруг другого в видеспирали, чем-то напоминая молекулу ДНК.
Это позволяет уменьшить электромагнитное взаимодействие нескольких расположенных рядом витых пар. (Двапараллельных провода образуют простейшую антенну, витая пара — нет.)Самым распространенным применением витой пары является телефонная линия. Почти все телефоны соединяются с телефонными компаниями при помощиэтого носителя. Витая пара может передавать сигнал без ослабления мощностина расстояние, составляющее несколько километров. На более дальних расстояниях требуются повторители. Большое количество витых пар, тянущихся на большое расстояние в одном направлении, объединяются в кабель, на который надевается защитное покрытие.
Если бы пары проводов, находящиеся внутри такихкабелей, не были свиты, то сигналы, проходящие по ним, накладывались бы другабРис. 2.2. UTP категории 3 (a); UTP категории 5 (б)Коаксиальный кабельДругим распространенным средством передачи данных является коаксиальныйкабель. Он лучше экранирован, чем витая пара, поэтому может обеспечить передачу данных на более дальние расстояния с более высокими скоростями. Широкоприменяются два типа кабелей.
Один из них, 50-омный, обычно используетсядля передачи исключительно цифровых данных. Другой тип кабеля, 75-омный,122Глава 2. Физический уровеньУправляемые носители информациичасто применяется для передачи аналоговой информации, а также в кабельномтелевидении. В основе такого разделения лежат скорее исторические, нежели технические факторы (например, первые дипольные антенны имели импеданс 300 Оми проще всего было использовать уже существующие преобразователи с отношением импеданса 4:1).Коаксиальный кабель состоит из покрытого изоляцией твердого медного провода, расположенного в центре кабеля. Поверх изоляции натянут цилиндрический проводник, обычно выполненный в виде мелкой медной сетки Он покрытнаружным защитным слоем изоляции (пластиковой оболочкой) Вид кабеляв разрезе показан на рис.
2.3.МедныйсердечникИзоляторВнешняяпроводящаяоплеткаЗащитноепластиковое- покрытиеРис. 2.3. Коаксиальный кабельматериалов. Сегодняшний практический предел в 10 Гбит/с обусловлен нашейнеспособностью быстрее преобразовывать электрические сигналы в оптическиеи обратно, хотя в лабораторных условиях уже достигнута скорость 100 Гбит/с наодинарном волокне.В гонке компьютеров и средств связи победили последние. Мысль о практически бесконечной полосе пропускания (при ненулевой стоимости, разумеется)еще не усвоена до конца поколением ученых-компьютерщиков, приученных мыслить в категориях низких ограничений Найквиста и Шеннона, накладываемыхна медный провод.
Новая точка зрения должна заключаться в том, что все компьютеры безнадежно медленны, и сетям следует любой ценой избегать вычисленийнезависимо от того, какая часть полосы пропускания при этом будет потеряна.В данном разделе мы рассмотрим технологию передачи данных по оптическомуволокну.Оптоволоконная система передачи данных состоит из трех основных компонентов: источника света, носителя, по которому распространяется световой сигнал, и приемника сигнала, или детектора. Световой импульс принимают за единицу, а отсутствие импульса — за ноль.
Свет распространяется в сверхтонкомстеклянном волокне. При попадании на него света детектор генерирует электрический импульс. Присоединив к одному концу оптического волокна источниксвета, а к другому — детектор, мы получим однонаправленную систему передачиданных. Система принимает электрические сигналы и преобразует их в световыеимпульсы, передающиеся по волокну.
На другой стороне происходит обратноепреобразование в электрические сигналы.Такая передающая система была бы бесполезна, если бы свет по дороге рассеивался и терял свою мощность. Однако в данном случае используется одининтересный физический закон. Когда луч света переходит из одной среды в другую, например, из стекла (расплавленного и застывшего кварца) в воздух, лучотклоняется (эффект рефракции или преломления) на границе «стекло—воздух»,как показано на рис. 2.4, а.
Здесь мы видим, что луч света падает под углом о^, выходя под углом р,. Соотношение углов падения и отражения зависит от свойствсмежных сред (в частности, от их коэффициентов преломления). Если угол падения превосходит некоторую критическую величину, луч света целиком отражается обратно в стекло, а в воздух ничего не проходит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
