itthon / A PC elsajátítása / Adatok fizikai továbbítása kommunikációs vonalakon. A kommunikációs vonalak fizikai jellemzői Mik azok a fizikai kommunikációs vonalak

Adatok fizikai továbbítása kommunikációs vonalakon. A kommunikációs vonalak fizikai jellemzői Mik azok a fizikai kommunikációs vonalak

20.04.2020 A PC elsajátítása

Kommunikációs vonaláltalában egy fizikai közegből, amelyen keresztül elektromos információs jeleket továbbítanak, adatátviteli berendezésekből és közbenső berendezésekből áll. A kifejezés szinonimája kommunikációs vonal(sor) egy kifejezés link(csatorna).

A fizikai átviteli közeg lehet kábel, azaz vezetékek, szigetelő és védőburkolatok és csatlakozók halmaza, valamint a föld légköre vagy a világűr, amelyen keresztül az elektromágneses hullámok terjednek.

Az adatátviteli közegtől függően a kommunikációs vonalak a következőkre oszthatók:

§ vezetékes (levegő);

§ kábel (réz és száloptikai);

§ földi és műholdas kommunikáció.

Vezetékes (felső) kommunikációs vonalak olyan vezetékek, amelyek szigetelő vagy árnyékoló fonat nélkül, oszlopok közé vannak fektetve és a levegőben lógnak. Az ilyen kommunikációs vonalak hagyományosan telefon- vagy távírójeleket továbbítanak, de egyéb lehetőség hiányában ezek a vonalak számítógépes adatok továbbítására is szolgálnak. E vonalak nagy sebességű tulajdonságai és zajtűrése sok kívánnivalót hagy maga után. Manapság a vezetékes kommunikációs vonalakat gyorsan felváltják a kábelesek.

kábelvonalak meglehetősen összetett szerkezetek. A kábel több rétegű szigetelésbe zárt vezetőkből áll: elektromos, elektromágneses, mechanikus és esetleg klimatikus. Ezenkívül a kábel felszerelhető csatlakozókkal, amelyek lehetővé teszik a különféle berendezések gyors csatlakoztatását. BAN BEN számítógépes hálózatok Három fő kábeltípust használnak: csavart érpárú rézkábeleket, rézmagos koaxiális kábeleket és száloptikai kábeleket.

Sodrott érpárt hívnak csavart érpár. A csavart érpár árnyékolt változatban is létezik , amikor egy pár rézvezetéket szigetelő árnyékolóba csomagolnak, és árnyékolatlanok , amikor nincs szigetelő fólia. A vezetékek csavarása csökkenti a külső interferencia hatását a kábelen továbbított hasznos jelekre.

Koaxiális kábel aszimmetrikus kialakítású, és egy belső rézmagból és a magtól szigetelőréteggel elválasztott fonatból áll. Számos típusú koaxiális kábel létezik, amelyek jellemzői és alkalmazásai különböznek egymástól helyi hálózatok, globális hálózatokhoz, kábeltévéhez stb.

Optikai kábel vékony szálakból áll, amelyeken keresztül a fényjelek terjednek. Ez a legjobb minőségű kábel - nagyon nagy sebességű adatátvitelt biztosít (akár 10 Gb / s és nagyobb), és jobb, mint más típusú átviteli közeg, adatvédelmet biztosít a külső interferencia ellen.

Földfelszíni és műholdas kommunikáció rádiócsatornái rádióhullámok adója és vevője által generált. Létezik nagyszámú különböző típusú rádiócsatornák, amelyek mind a használt frekvenciatartományban, mind a csatornatartományban különböznek. A rövid, közepes és hosszú hullámok tartományai (KB, SV és LW), más néven amplitúdómodulációs tartományok (Amplitude Modulation, AM) a bennük alkalmazott jelmodulációs módszer típusa szerint, nagy távolságú kommunikációt biztosítanak, de alacsony szinten. adatsebesség. Nagyobb sebességűek az ultrarövid hullámú (VHF) tartományokon működő csatornák, amelyekre a frekvenciamoduláció jellemző, valamint az ultramagas frekvenciatartományok (mikrohullámú vagy mikrohullámú).

A mikrohullámú tartományban (4 GHz felett) a jeleket már nem veri vissza a Föld ionoszférája, és a stabil kommunikációhoz rálátás szükséges az adó és a vevő között. Ezért ezek a frekvenciák vagy műholdas csatornákat vagy rádióközvetítő csatornákat használnak, ha ez a feltétel teljesül.

A számítógépes hálózatokban manapság szinte az összes leírt fizikai adatátviteli adathordozót használják, de a legígéretesebbek az optikai médiák. Ma már mind a nagy területi hálózatok gerincét, mind a helyi hálózatok nagy sebességű kommunikációs vonalait építik rájuk.

Szintén népszerű az csavart érpár, amelyet a minőség és a költség kiváló aránya, valamint a könnyű telepítés jellemez. Használva csavart érpáráltalában a hubtól legfeljebb 100 méterre lévő hálózatok vég-előfizetőit kötik össze. A műholdas csatornákat és a rádiókommunikációt leggyakrabban olyan esetekben használják, amikor a kábeles kommunikáció nem használható - például amikor a csatornát ritkán lakott területen haladják át, vagy ha mobilhálózat-használóval kommunikálnak.

Még ha mérlegeljük is a legegyszerűbb hálózat, amely mindössze két gépből áll, számos számítógépes hálózatban rejlő problémát láthat, beleértve a problémákat is, a jelek kommunikációs vonalakon történő fizikai továbbításával kapcsolatos , melynek megoldása nélkül lehetetlen bármiféle kapcsolat.

A számítástechnikában az adatokat reprezentálják bináris kód . A számítógépen belül az adatok egyesek és nullák felelnek meg diszkrét elektromos jeleket. Az adatok elektromos vagy optikai jelként való megjelenítését kódolásnak nevezzük. . Létezik különböző módokon például a bináris 1 és 0 számjegyek kódolása, lehetséges oly módon, hogy egy feszültségszint egynek, egy másik feszültségszint pedig nullának felel meg, ill impulzus olyan módszer, amikor különböző vagy egy polaritású impulzusokat használnak a számok ábrázolására.

Hasonló megközelítések használhatók az adatok kódolására és két számítógép közötti kommunikációs vonalakon keresztüli átvitelére. Ezek a kommunikációs vonalak azonban elektromos jellemzőikben különböznek a számítógépen belüli vonalaktól. A fő különbség a külső és a belső kommunikációs vonalak között azokban rejlik sokkal hosszabb hossza , valamint abban a tényben, hogy gyakran erős elektromágneses interferenciának kitett helyeken áthaladnak az árnyékolt házon. Mindez a téglalap alakú impulzusok sokkal nagyobb torzulásához vezet (például az előlapok „feltöltéséhez”), mint a számítógép belsejében. Ezért az impulzusok megbízható felismerése érdekében a kommunikációs vonal vevő végén, a számítógépen belüli és kívüli adatok továbbításakor nem mindig lehetséges ugyanazt a sebességet és kódolási módszert használni. Például az impulzusfront lassú emelkedése a vezeték nagy kapacitív terhelése miatt megköveteli az impulzusok kisebb sebességű átvitelét (hogy a szomszédos impulzusok elülső és hátsó élei ne fedjék egymást, és az impulzusnak legyen ideje felnőni a szükséges szint).

Számítógépes hálózatokban használatos diszkrét adatok potenciál- és impulzuskódolása egyaránt , valamint az adatok megjelenítésének egy speciális módja, amelyet soha nem használnak számítógépen belül - moduláció(3. ábra). Moduláláskor a diszkrét információt egy olyan frekvenciájú szinuszos jel képviseli, amelyet a meglévő kommunikációs vonal jól továbbít.

A csatornákon alkalmazott potenciál- vagy impulzuskódolás Jó minőség, és a szinuszos alapú moduláció előnyösebb, ha a csatorna súlyos torzítást okoz az átvitt jelekben. Általában a modulációt használják globális hálózatok amikor adatokat továbbítanak analóg telefonáramkörökön, amelyeket analóg formában történő hangátvitelre terveztek, és ezért nem alkalmasak közvetlen impulzusátvitelre.

Adatok konvertálására szolgál egyik űrlapból a másikba modemek. Term "modem" - a modulátor/demodulátor rövidítése. Egy bináris nullát például alacsony frekvenciájú jellé alakítanak át, egy egységet pedig nagyfrekvenciás jellé. Más szóval, az adatok konvertálásával a modem modulálja az analóg jel frekvenciáját (4. ábra).

A számítógépek közötti kommunikációs vonalakban lévő vezetékek száma is befolyásolja a jelátvitel módját.

Az adatátvitel történhet párhuzamosan (5. ábra) vagy szekvenciálisan (6. ábra).

A hálózatokban a kommunikációs vonalak költségeinek csökkentése érdekében általában a vezetékek számának csökkentésére törekednek, és emiatt nem párhuzamos átvitelt alkalmaznak egy bájt vagy akár több bájt összes bitjéről, ahogyan egy számítógépen belül, hanem soros, bitenkénti átvitel, amely csak egy pár vezetéket igényel.

Számítógépek és eszközök csatlakoztatásakor szintén három van különböző módszerek, amelyet három különböző kifejezés jelöl. A kapcsolat a következő: szimplex, félduplex és teljes duplex(7. ábra ).

Simplex kapcsolatról azt mondják, hogy az adatok csak egy irányba mozognak. A half-duplex kapcsolat lehetővé teszi, hogy az adatok mindkét irányban, de különböző időpontokban közlekedjenek, végül a full-duplex kapcsolat az, amikor az adatok egyszerre haladnak mindkét irányba.

Rizs. 7. Példák adatfolyamokra.

Egy másik fontos fogalom a kapcsolatváltás.

Bármely kommunikációs hálózat támogatja az előfizetőik egymás közötti váltását. Ezek az előfizetők lehetnek távoli számítógépek, helyi hálózatok, faxok, vagy egyszerűen csak telefonok segítségével kommunikáló beszélgetőpartnerek. Gyakorlatilag lehetetlen minden interakcióban lévő előfizetőpárnak saját, nem kapcsolt (azaz állandó kapcsolattal rendelkező) fizikai kommunikációs vonalat biztosítani, amelyet hosszú ideig kizárólagosan „birtokolhatnának”. Ezért minden hálózatban mindig alkalmaznak valamilyen előfizetőváltási módot, amely biztosítja a rendelkezésre álló fizikai csatornák egyidejű elérhetőségét a hálózati előfizetők közötti több kommunikációs munkamenethez.

A kapcsolatváltás lehetővé teszi, hogy a hálózati hardver ugyanazt a fizikai kapcsolatot ossza meg több eszköz között. A kapcsolatváltás két fő módja a következő: áramkörkapcsolás és csomagkapcsolás.

A kapcsolóáramkörök egyetlen folyamatos kapcsolatot hoznak létre kettő között hálózati eszközök. Amíg ezek az eszközök kommunikálnak, egyetlen másik eszköz sem használhatja ezt a kapcsolatot saját információinak továbbítására – kénytelen megvárni, amíg a kapcsolat felszabadul.

Az áramköri kapcsoló egyszerű példája a kapcsoló A-B típusú, két számítógép egy nyomtatóhoz való csatlakoztatására szolgál. Ahhoz, hogy az egyik számítógép tudjon nyomtatni, el kell forgatnia egy kapcsolót a kapcsolón, így folyamatos kapcsolat jön létre a számítógép és a nyomtató között. Pont-pont kapcsolat jön létre . Amint az ábrán látható, egyszerre csak egy számítógép tud nyomtatni.


Rizs. 6 Kapcsolóáramkörök

Többség modern hálózatok, beleértve az internetet is, használja csomagváltás. Az ilyen hálózatokban az adatátviteli programok az adatokat csomagokra osztják. A csomagkapcsolt hálózatban az adatok egyszerre egy csomagban vagy több csomagban is utazhatnak. Az adatok ugyanahhoz a célhoz fognak érkezni, még akkor is, ha az általuk választott útvonalak teljesen eltérőek lehetnek.

Ha egy hálózatban két típusú kapcsolatot szeretnénk összehasonlítani, tegyük fel, hogy mindegyikben megszakítottuk a kapcsolatot. Például, ha leválasztja a nyomtatót a kezelőről a 3. ábrán. 6 (a billenőkapcsolót B állásba állítva) megfosztotta a nyomtatási képességétől. Az áramkörkapcsolt kapcsolathoz megszakítás nélküli kommunikációs kapcsolat szükséges.

Rizs. 7. Csomagváltás

Ezzel szemben egy csomagkapcsolt hálózatban az adatok különböző módon mozoghatnak. Ez az ábrán látható. 7. Az adatok nem feltétlenül ugyanazt az utat követik az irodai és az otthoni számítógépek között, az egyik hivatkozás megszakadása nem jár a kapcsolat megszakadásával – az adatok egyszerűen a másik irányba mennek. A csomagkapcsolt hálózatok számos alternatív útvonallal rendelkeznek a csomagok számára.

A csomagkapcsolás egy olyan előfizető-kapcsolási technika, amelyet kifejezetten erre fejlesztettek ki hatékony átvitel számítógépes forgalom.

A probléma lényege abban rejlik a forgalom lüktető jellege , amelyet tipikus hálózati alkalmazások generálnak. Például egy távoli fájlszerver elérésekor a felhasználó először a kiszolgáló könyvtárának tartalmát böngészi, ami kis mennyiségű adatátvitelt jelent. Ezután megnyitja a kívánt fájlt egy szövegszerkesztőben, és ez a művelet meglehetősen intenzív adatcserét hozhat létre, különösen, ha a fájl nagy grafikus zárványokat tartalmaz. A fájl néhány oldalának megjelenítése után a felhasználó egy ideig helyileg dolgozik velük, ami egyáltalán nem igényel hálózati átvitelt, majd az oldalak módosított másolatait visszaküldi a szervernek - ez pedig ismét súlyos hálózati adatátvitelt generál.

Az egyes hálózathasználók forgalmi hullámzási együtthatója, amely megegyezik az átlagos adatcsere intenzitás és a maximális lehetséges arány arányával, 1:50 vagy 1:100 lehet. Ha a leírt munkamenethez a felhasználó számítógépe és a szerver közötti csatornaváltást kell megszervezni, akkor a csatorna legtöbbször tétlen lesz. Ezzel egyidejűleg a hálózat kapcsolási lehetőségeit kihasználják, és nem lesznek elérhetők más hálózathasználók számára.

A csomagváltás során a hálózati felhasználó által továbbított összes üzenetet a forráscsomóponton viszonylag kis részekre, csomagokra bontják. Az üzenet egy logikailag kitöltött adat - egy fájl átvitelére irányuló kérelem, a teljes fájlt tartalmazó válasz erre a kérésre stb.

Az üzenetek tetszőleges hosszúságúak lehetnek, néhány bájttól sok megabájtig. Ezzel szemben a csomagok általában változó hosszúságúak is lehetnek, de szűk határok között, például 46 és 1500 bájt között. Minden csomaghoz tartozik egy fejléc, amely megadja a csomag célállomáshoz történő eljuttatásához szükséges címinformációkat, valamint azt a csomagszámot, amelyet a célállomás az üzenet összeállításához fog használni.

A csomagok független információs blokkokként kerülnek továbbításra a hálózaton. A hálózati kapcsolók csomagokat fogadnak a végcsomópontoktól, és a címinformációk alapján továbbítják egymásnak, végül pedig a célcsomópontnak.

Kapcsolók csomaghálózat abban különböznek a csatornakapcsolóktól, hogy van egy belső puffermemóriájuk a csomagok ideiglenes tárolására, ha a kapcsoló kimeneti portja a csomag vételekor egy másik csomag továbbításával van elfoglalva. Ebben az esetben a csomag egy ideig a csomagsorban van. puffer memória kimeneti portra, és amikor a sor eléri, átkerül a következő kapcsolóra. Egy ilyen adatátviteli séma lehetővé teszi a forgalom hullámzásainak kiegyenlítését a kapcsolók közötti gerinchálózati kapcsolatokon, és ezáltal a leghatékonyabb módon felhasználva azokat a hálózat egészének átviteli sebességének növelésére.

Valóban, egy pár előfizető számára az lenne a leghatékonyabb, ha egy kapcsolt kommunikációs csatornát biztosítanának számukra kizárólagos használatra, ahogy az az áramkörkapcsolt hálózatokban történik. Ezzel a módszerrel az előfizetőpár interakciós ideje minimális lenne, mivel az adatokat késedelem nélkül továbbítanák egyik előfizetőtől a másikhoz.

A csomagkapcsolt hálózat lelassítja egy adott előfizetőpár interakcióját. A hálózat által egységnyi idő alatt továbbított számítógépes adatok teljes mennyisége azonban csomagkapcsolt kapcsolási technológiával nagyobb lesz, mint áramköri kapcsolási technológiával.

Általában azonos hozzáférési sebesség esetén egy csomagkapcsolt hálózat 2-3-szor olcsóbbnak bizonyul, mint az áramkörkapcsolt hálózat, azaz a nyilvános telefonhálózat.

Ezen sémák mindegyike áramköri kapcsolás (áramkör kapcsolás) ill csomagváltás (csomagkapcsolás)) előnyei és hátrányai is megvannak, de sok szakértő távlati előrejelzése szerint a jövő a csomagkapcsolási technológiáé, hiszen rugalmasabb és sokoldalúbb.

Az áramkörkapcsolt hálózatok kiválóan alkalmasak az állandó sebességű adatkapcsolásra, amikor a kapcsolóegység nem egy bájt vagy adatcsomag, hanem egy hosszú távú szinkron adatfolyam két előfizető között.

Mind a csomagkapcsolt hálózatok, mind az áramkörkapcsolt hálózatok eltérő alapon két osztályba oszthatók - dinamikus kapcsolásés hálózatokkal állandó váltás.

Az első esetben a hálózat lehetővé teszi a kapcsolat létrehozását a hálózat használójának kezdeményezésére. A kapcsolás a kommunikációs munkamenet idejére történik, majd (ismét az egyik interakcióba lépő felhasználó kezdeményezésére) megszakad a kapcsolat. Általában bármely hálózati felhasználó csatlakozhat bármely másik hálózati felhasználóhoz. Jellemzően a dinamikus váltás során a felhasználók párja közötti kapcsolódási időszak néhány másodperctől több óráig terjed, és bizonyos műveletek elvégzésekor ér véget - fájl átvitele, szöveges vagy képoldal megtekintése stb.

A második esetben a hálózat nem biztosítja a felhasználó számára, hogy dinamikus kapcsolást hajtson végre egy másik tetszőleges hálózati felhasználóval. Ehelyett a hálózat lehetővé teszi egy pár felhasználó számára, hogy hosszabb időre rendelhessen kapcsolatot. A kapcsolatot nem a felhasználók, hanem a hálózatot karbantartó személyzet hozzák létre. Az állandó váltás időtartamát általában több hónapban mérik. Az áramkörkapcsolt hálózatokban a mindig kapcsolt üzemmódot gyakran szolgáltatásnak nevezik. dedikált vagy bérelt csatornák.

A dinamikus kapcsolási módot támogató hálózatok például a nyilvános telefonhálózatok, a helyi hálózatok és az internet.

Egyes hálózattípusok mindkét működési módot támogatják.

Egy másik megoldandó probléma a jelzéseknél a probléma az egyik számítógép adójának kölcsönös szinkronizálása egy másik számítógép vevőjével . A számítógépen belüli modulok interakciójának megszervezésekor ez a probléma nagyon egyszerűen megoldható, mivel ebben az esetben az összes modult egy közös óragenerátorról szinkronizálják. A számítógépek csatlakoztatásakor a szinkronizálás problémája megoldható különböző utak, mind a speciális óraimpulzusok külön vonalon történő cseréjével, mind pedig az előre meghatározott kódokkal vagy az adatimpulzusok alakjától eltérő jellegzetes alakú impulzusokkal történő periodikus szinkronizálással.

Aszinkron és szinkron átvitel. Amikor a fizikai rétegen adatcsere történik, az információ egysége egy bit, így a fizikai réteg eszközei mindig bitenkénti szinkronizálást tartanak fenn a vevő és az adó között.

Ha azonban a kommunikációs vonal minősége rossz (általában ez a kapcsolt telefoncsatornákra vonatkozik), további bájtszintű szinkronizálási eszközöket vezetnek be a berendezések költségének csökkentése és az adatátvitel megbízhatóságának növelése érdekében.

Ezt a működési módot ún aszinkron vagy start-stop. Egy másik oka ennek a működési módnak az olyan eszközök jelenléte, amelyek véletlenszerű időpontokban generálnak adatbájtokat. Így működik egy kijelző vagy más végberendezés billentyűzete, amelyről az ember adatokat visz be számítógéppel történő feldolgozásra.

Aszinkron módban minden adatbájthoz speciális start és stop jelek társulnak. Ezeknek a jeleknek egyrészt az a célja, hogy értesítsék a vevőt az adatok megérkezéséről, másrészt pedig elegendő időt biztosítsanak a vevőnek néhány időzítéssel kapcsolatos funkció végrehajtására, mielőtt a következő bájt megérkezik.

A leírt módot aszinkronnak nevezzük, mert minden bájt időben kissé eltolható az előző bájt bitenkénti ciklusaihoz képest.

A számítógépes hálózatokban a megfelelő elektromágneses jelek által képviselt bináris jelek megbízható cseréjének feladatait egy bizonyos típusú berendezés oldja meg. A helyi hálózatokban ezek a hálózati adapterek, a globális hálózatokban pedig az adatátviteli berendezések, amelyek közé tartoznak például a szóban forgó modemek. Ez a berendezés kódolja és dekódolja az egyes információs biteket, szinkronizálja az elektromágneses jelek átvitelét a kommunikációs vonalakon, ellenőrzi az átvitel helyességét az ellenőrző összeggel, és néhány egyéb műveletet is végrehajthat.

Ellenőrző kérdések:

3. Milyen kommunikációs vonalakat használnak a számítógépes hálózatok?

4. Mely kommunikációs vonalak a legígéretesebbek?

5. Hogyan továbbítják a bináris jeleket a hálózaton? Mi a moduláció?

6. Mire használható a modem?

7. Mi az a soros és párhuzamos adatátvitel?

8. Mi az a szimplex, félduplex és teljes duplex kapcsolat?

9. Mi az a kapcsolatváltás?

10. Mi a kapcsolatváltás két fő módja?

11. Mi a csomagváltás és mi az előnye?

12. Mikor célszerű áramköri kapcsolást alkalmazni?

13. Ismertesse az aszinkron és a szinkron adatátvitel fogalmát?

Hasonló megközelítések alkalmazhatók az adatok kódolására és két számítógép közötti kommunikációs vonalakon keresztüli továbbítására. Ezek a kommunikációs vonalak azonban jellemzőikben különböznek a számítógépen belüli vonalaktól. A fő különbség a külső és a belső kommunikációs vonalak között az, hogy sokkal hosszabbak, és az is, hogy az árnyékolt házon kívül olyan tereken haladnak keresztül, amelyek gyakran erős elektromágneses interferenciának vannak kitéve.


Ossza meg munkáját a közösségi hálózatokon

Ha ez a munka nem felel meg Önnek, az oldal alján található a hasonló művek listája. Használhatja a kereső gombot is


Fizikai adatátvitel kommunikációs vonalakon

Még akkor is, ha figyelembe vesszük a két gépből álló legegyszerűbb hálózatot, a jelek kommunikációs vonalakon történő fizikai továbbításával kapcsolatos számos probléma azonosítható.

Kódolás

A számítástechnikában bináris kódot használnak az adatok ábrázolására. A számítógépen belül a különálló elektromos jelek adategyeseknek és nulláknak felelnek meg.

Az adatok elektromos vagy optikai jelek formájában történő megjelenítését kódolásnak nevezzük. ... .

A bináris számjegyek kódolásának különféle módjai vannak, például lehetséges módja annak, hogy az egyik feszültségszint az egyik, a másik a nulla feszültségszintnek felel meg, vagy impulzusmód, amikor különböző polaritású impulzusokat használnak a számok ábrázolására.

Hasonló megközelítések alkalmazhatók az adatok kódolására és két számítógép közötti kommunikációs vonalakon keresztüli továbbítására. Ezek a kommunikációs vonalak azonban jellemzőikben különböznek a számítógépen belüli vonalaktól. A fő különbség a külső és a belső kommunikációs vonalak között a sokkal nagyobb hosszuk, valamint az a tény, hogy az árnyékolt házon kívül olyan tereken haladnak keresztül, amelyek gyakran erős elektromágneses interferenciának vannak kitéve. Mindez a téglalap alakú impulzusok lényegesen nagyobb torzulásához vezet (például az előlapok „feltöltéséhez”), mint a számítógép belsejében. Ezért az impulzusok megbízható felismerése érdekében a kommunikációs vonal vevő végén, a számítógépen belüli és kívüli adatok továbbításakor nem mindig lehetséges ugyanazt a sebességet és kódolási módszert használni. Például az impulzusfront lassú emelkedése a vonal nagy kapacitív terhelése miatt megköveteli, hogy az impulzusokat kisebb sebességgel továbbítsák (hogy a szomszédos impulzusok elülső és hátsó élei ne fedjék egymást, és az impulzusnak legyen ideje "növekszik" a szükséges szintre).

A számítógépes hálózatokban a diszkrét adatok potenciál- és impulzuskódolását egyaránt alkalmazzák, valamint az adatok számítógépen belül soha nem használt sajátos megjelenítési módját, a modulációt (2.6. ábra). Moduláláskor a diszkrét információt egy olyan frekvenciájú szinuszos jel képviseli, amelyet a meglévő kommunikációs vonal jól továbbít.

A jó minőségű csatornákon potenciál- vagy impulzuskódolást alkalmaznak, és a szinuszos alapú moduláció előnyösebb, ha a csatorna súlyos torzítást okoz az átvitt jelekben. Például a modulációt nagy kiterjedésű hálózatokban alkalmazzák, amikor analóg telefonkapcsolatokon keresztül továbbítanak adatokat, amelyeket úgy terveztek, hogy analóg formában továbbítsák a hangot, és ezért nem alkalmasak impulzusok közvetlen továbbítására.

A jelátvitel módját a számítógépek közötti kommunikációs vonalakban lévő vezetékek száma is befolyásolja. A hálózatokban a kommunikációs vonalak költségének csökkentése érdekében általában a vezetékek számának csökkentésére törekednek, és emiatt nem párhuzamos átvitelt alkalmaznak egy bájt vagy akár több bájt összes bitjére, ahogyan azt egy számítógépen belül teszik, hanem soros bitet. -bitenkénti átvitel, amely csak egy pár vezetéket igényel.

Egy másik probléma, amelyet a jelátvitel során meg kell oldani, az egyik számítógép adójának és egy másik vevőjének kölcsönös szinkronizálásának problémája. A számítógépen belüli modulok interakciójának megszervezésekor ez a probléma nagyon egyszerűen megoldható, mivel ebben az esetben az összes modult egy közös óragenerátorról szinkronizálják. A számítógépek csatlakoztatásakor a szinkronizálás problémája különböző módon megoldható, mind a speciális órajel-impulzusok külön vonalon történő cseréjével, mind pedig az előre meghatározott kódokkal vagy az adatimpulzusok alakjától eltérő jellegzetes alakú impulzusokkal történő időszakos szinkronizálással.

A megtett intézkedések ellenére (megfelelő adatcsere-sebesség kiválasztása, bizonyos jellemzőkkel rendelkező kommunikációs vonalak, a vevő és az adó szinkronizálásának módszere) fennáll annak a lehetősége, hogy a továbbított adatok egyes bitjeit torzítsák. A számítógépek közötti adatátvitel megbízhatóságának javítása érdekében gyakran szabványos számlálási technikát alkalmaznak ellenőrző összegés minden bájt után vagy néhány bájt blokk után továbbítjuk a kommunikációs vonalakon. Gyakran előfordul, hogy az adatcsere protokollban kötelező elemként szerepel egy jelzés-fogadás, amely megerősíti az adatvétel helyességét, és elküldi a címzetttől a feladóhoz.

A fizikai csatornák jellemzői

A forgalom fizikai csatornákon történő továbbításához számos jellemző kapcsolódik. Azokkal, amelyekre a közeljövőben szükségünk lesz, most fogunk megismerkedni.

a felhasználótól a hálózati bemenet felé érkező adatfolyam. A javasolt terhelés a hálózatba belépő adatok sebességével jellemezhető bit per másodpercben (vagy kilobitben, megabitban stb.).

Átviteli sebesség(információs sebesség vagy áteresztőképesség, mindkét angol kifejezést egyformán használják) ez a hálózaton áthaladó adatáramlás tényleges sebessége. Ez az arány kisebb lehet a javasolt terhelési sebességnél, mivel az adatok megsérülhetnek vagy elveszhetnek a hálózaton.

Kapcsolati kapacitás (áteresztőképességnek is nevezik), a lehetséges maximális információátviteli sebességet jelenti a csatornán keresztül.

Ennek a jellemzőnek az a sajátossága, hogy nemcsak a fizikai átviteli közeg paramétereit tükrözi, hanem a diszkrét információ ezen a közegen keresztül történő továbbítására választott módszer jellemzőit is.

Például egy kommunikációs csatorna kapacitása egy optikai szálon lévő Ethernet hálózatban 10 Mbps. Ez a sebesség a maximális lehetséges kombináció Ethernet technológiákés optikai szál. Ugyanarra az optikai szálra azonban lehetőség van egy másik adatkódolási módban, órajel-frekvenciában és egyéb paraméterekben eltérő adatátviteli technológiát is kifejleszteni, amely eltérő kapacitású lesz. Így, gyors technológia Az Ethernet adatátvitelt biztosít ugyanazon az optikai szálon 100 Mbps maximális sebességgel, a Gigabit Ethernet technológia pedig 1000 Mbps sebességgel. A kommunikációs eszköz adójának a csatorna sávszélességével megegyező sebességgel kell működnie. Ez a sebesség néhaaz adó bitsebességének nevezzük.

Sávszélesség(sávszélesség)Ez a kifejezés félrevezető lehet, mert két különböző jelentéssel használatos.

Először , segítségével jellemezni tudja az átviteli közeget. Ebben az esetben a vonal sávszélességét jelenti továbbítja jelentős torzítás nélkül. Ebből a meghatározásból egyértelmű a kifejezés eredete.

Másodszor , a "sávszélesség" kifejezés a "" kifejezés szinonimájaként használatoskommunikációs csatorna kapacitása". Az első esetben a sávszélességet hertzben (Hz), a másodikban bit per másodpercben mérik. Ennek a kifejezésnek a jelentését meg kell különböztetni a kontextus szerint, bár ez néha meglehetősen nehéz. Természetesen jobb lenne más-más kifejezést használni a különböző jellemzőkre, de vannak olyan hagyományok, amelyeken nehéz változtatni. A "sávszélesség" kifejezésnek ez a kettős használata már számos szabványban és könyvben szerepelt, ezért a kialakult megközelítést követjük.

Azt is szem előtt kell tartani, hogy ez a kifejezés a második jelentésében még gyakoribb, mint a kapacitás, ezért e két szinonim közül a sávszélességet fogjuk használni.

A kommunikációs csatorna jellemzőinek egy másik csoportja az információ csatornán keresztüli egyik vagy mindkét irányban történő továbbításának lehetőségéhez kapcsolódik.

Amikor két számítógép kölcsönhatásba lép, általában mindkét irányban kell információt továbbítani, az A számítógépről a B számítógépre és fordítva. Még akkor is, ha a felhasználónak úgy tűnik, hogy csak információt kap (például zenefájlt tölt le az internetről) vagy továbbít (e-mailt küld), az információcsere két irányban zajlik. Egyszerűen van egy fő adatfolyam, amely érdekli a felhasználót, és egy kiegészítő adatfolyam az ellenkező irányba, amelyek nyugtákat képeznek ezen adatok fogadásáért.

A fizikai kommunikációs csatornák több típusra oszthatók, attól függően, hogy mindkét irányban tudnak-e információt továbbítani vagy sem.

duplex csatornaegyidejű információátvitelt biztosít mindkét irányba. A duplex csatorna két fizikai adathordozóból állhat, amelyek mindegyike csak egyirányú információátvitelre szolgál. Lehetséges, hogy egy közeget használnak a szembejövő áramlások egyidejű továbbítására, ebben az esetben érvényes további módszerek az egyes folyamok kinyerése a teljes jelből.

Fél duplex csatornais biztosítja az információ továbbítását mindkét irányban, de nem egyszerre, hanem felváltva. Vagyis egy bizonyos időtartam alatt az információ továbbítása az egyik irányba, a következő időszakban pedig az ellenkező irányba történik.

Szimplex csatornalehetővé teszi az információ csak egy irányba történő továbbítását. A duplex csatorna gyakran két szimplex csatornából áll.

Kommunikációs vonalak

A hálózatok építésekor különféle fizikai médiát használó kommunikációs vonalakat használnak: a levegőben felfüggesztett telefon- és távíróvezetékeket, a föld alatt és az óceán fenekén elhelyezett réz koaxiális és száloptikai kábeleket, amelyek minden modern irodát behálóznak, réz csavart érpárokat, minden átható rádióhullámot.

Fontolgat Általános jellemzők kommunikációs vonalak, fizikai természetüktől függetlenül, mint pl

Sávszélesség,

áteresztőképesség,

Zajvédelem és

Az átvitel megbízhatósága.

A vonal szélessége Az átvitel a kommunikációs csatorna alapvető jellemzője, mivel ez határozza meg a csatorna lehetséges maximális információs sebességét, amelya csatorna sávszélessége.

A Nyquist-képlet ezt a függőséget fejezi ki egy ideális csatornára, a Shannon-képlet pedig figyelembe veszi a zaj jelenlétét egy valós csatornában.

A kommunikációs vonalak osztályozása

A hálózati csomópontok közötti információt továbbító műszaki rendszer leírásakor a szakirodalomban több elnevezés is megtalálható:

kommunikációs vonal,

összetett csatorna,

csatorna,

Link.

Ezeket a kifejezéseket gyakran felcserélve használják, és sok esetben ez nem okoz problémát. Ugyanakkor vannak sajátosságok a használatukban.

Link (link) egy olyan szegmens, amely adatátvitelt biztosít két szomszédos hálózati csomópont között. Azaz a link nem tartalmaz közbenső kapcsoló- és multiplexelő eszközöket.

csatorna leggyakrabban a kapcsolat sávszélességének a kapcsolásban önállóan használt részét jelöli. Például egy elsődleges hálózati kapcsolat 30 csatornából állhat, amelyek mindegyikének sávszélessége 64 Kbps.

Kompozit csatorna (áramkör)a hálózat két végcsomópontja közötti út. Egy összetett linket az egyes közbenső linkek és a kapcsolókban lévő belső kapcsolatok alkotnak. Az "összetett" jelzőt gyakran elhagyják, és a "csatorna" kifejezést egy összetett csatornára és a szomszédos csomópontok közötti csatornára, azaz egy linken belüli csatornára egyaránt használják.

Kommunikációs vonal a másik három kifejezés bármelyikének szinonimájaként használható.

Ne legyünk túl szigorúak a terminológia zavaraihoz. Ez különösen igaz a hagyományos telefonálás és a számítógépes hálózatok újabb területe közötti terminológiai különbségekre. A konvergencia folyamata csak súlyosbította a terminológia problémáját, mivel e hálózatok számos mechanizmusa általánossá vált, de megtartott néhány (néha több) nevet, amelyek az egyes területekről származtak.

Emellett objektív okai vannak a kifejezések kétértelmű értelmezésének. ábrán. A 8.1 két lehetőséget mutat a kommunikációs vonalhoz. Az első esetben (8.1. ábra, a) a vezeték több tíz méter hosszú kábelszakaszból áll, és egy link.

A második esetben (8.1. ábra, b) a kommunikációs vonal egy kompozit csatorna, amely egy áramkörkapcsolt hálózatban van kiépítve. Ilyen hálózat lehet elsődleges hálózat vagy telefonhálózat.

Számítógépes hálózatban azonban ez a vonal egy link, mivel két szomszédos csomópontot köt össze, és minden kapcsoló közbenső berendezés átlátszó ezen csomópontok számára. Itt nyilvánvaló a kölcsönös félreértés oka a számítógépes szakemberek és az elsődleges hálózatok szakemberei szintjén.

Az elsődleges hálózatokat kifejezetten arra hozták létre, hogy adatkapcsolati szolgáltatásokat nyújtsanak számítógép- és telefonhálózatok számára, amelyek ilyen esetekben az elsődleges hálózatok "felül" működnek, és átfedő hálózatok.

A kommunikációs vonal jellemzői

Önnek és nekem meg kell értenünk az olyan fogalmakat, mint: harmonikusok, egy jel spektrális lebontása (spektruma),jel spektrum szélessége, Fourier-képletek, külső zaj, belsőinterferencia, vagy interferencia, jelcsillapítás, fajlagos csillapítás, ablak
átláthatóság, abszolút teljesítményszint, relatív szint
teljesítmény, vevő érzékenységi küszöb, hullámimpedancia,
vonalzajtűrés, elektromos csatlakozás, mágneses csatlakozás,
indukált jel, közelvégi áthallás, áthallás
interferencia a túlsó végén, kábelbiztonság, átviteli megbízhatóság
adatok, bithibaarány, sávszélesség, áteresztőképesség
képesség, fizikai vagy lineáris, kódolás, vivőjel,
vivőfrekvencia, moduláció, órajel, baud.

Kezdjük el.

Kommunikációs vonalak jeleinek spektrális elemzése

A kommunikációs vonalak paramétereinek meghatározásában fontos szerepet tulajdonítanak az ezen a vonalon továbbított jel spektrális dekompozíciójának. A harmonikus elemzés elméletéből ismert, hogy bármely periodikus folyamat különböző frekvenciájú és különböző amplitúdójú szinuszos rezgések összegeként ábrázolható (8.3. ábra).

A szinusz minden egyes komponensét harmonikusnak is nevezik, és az összes harmonikus halmazának
A Monicsot az eredeti jel spektrális dekompozíciójának vagy spektrumának nevezik.

A jelspektrum szélessége az eredeti jelhez hozzáadott szinuszhalmaz maximális és minimális frekvenciája közötti különbség.

A nem periodikus jelek szinuszos jelek integráljaként ábrázolhatók folyamatos frekvenciaspektrummal. Konkrétan egy ideális impulzus (egységnyi teljesítményű és nulla időtartamú) spektrális dekompozíciója a teljes frekvenciaspektrum összetevőit tartalmazza, -oo-tól +oo-ig (8.4. ábra).

Bármely forrásjel spektrumának megtalálásának technikája jól ismert. Egyes analitikusan leírt jelek esetében (például azonos időtartamú és amplitúdójú négyszögletes impulzusok sorozata esetén) a spektrum könnyen kiszámítható Fourier-képletek.

A jelekhez szabad forma A gyakorlatban tapasztalt spektrumot speciális műszeres spektrumanalizátorokkal lehet megtalálni, amelyek egy valós jel spektrumát mérik és a harmonikus komponensek amplitúdóit a képernyőn jelenítik meg, kinyomtatják nyomtatóra vagy számítógépre továbbítják feldolgozásra és tárolásra. .

Bármilyen frekvenciájú szinuszos átviteli vonal által okozott torzítás végső soron a továbbított jel amplitúdójának és alakjának bármilyen jellegű torzulásához vezet. Alaktorzulás akkor lép fel, ha a különböző frekvenciájú szinuszokat eltérően torzítják.

Ha ez egy analóg jel, amely beszédet továbbít, akkor a hang hangszíne megváltozik a felhangok oldalfrekvenciáinak torzulása miatt. A számítógépes hálózatokra jellemző impulzusjelek továbbításakor a kis- és nagyfrekvenciás harmonikusok torzulnak, ennek következtében az impulzusfrontok elveszítik téglalap alakú alakjukat (8.5. ábra), és a vonal vevő végén rosszul felismerhetők a jelek. .

A továbbított jelek torzulnak a kommunikációs vonalak tökéletlensége miatt. Egy ideális átviteli közegnek, amely nem okoz semmilyen interferenciát az átvitt jelben, legalább nulla ellenállással, kapacitással és induktivitással kell rendelkeznie. A gyakorlatban azonban a rézhuzalok például mindig az aktív ellenállás, a kapacitív és az induktív terhelések valamilyen kombinációját képviselik, amelyek a hossz mentén eloszlanak (8.6. ábra). Ennek eredményeként a különböző frekvenciájú szinuszokat ezek a vonalak különböző módon továbbítják.

A kommunikációs vonal nem ideális fizikai paraméterei miatt fellépő jeltorzulásokon kívül vannak olyan külső zavarok is, amelyek hozzájárulnak a vonal kimenetén lévő hullámforma torzulásához. Ezeket az interferenciákat különféle villanymotorok, elektronikus eszközök, légköri okozzákjelenségek stb. A kábelfejlesztők által hozott védőintézkedések és az erősítő- és kapcsolóberendezések rendelkezésre állása ellenére a külső interferencia hatását nem lehet teljes mértékben kompenzálni. A kábelben a külső interferencia mellett belső interferencia is van, az úgynevezett interferencia az egyik vezetőpártól a másikig. Ennek eredményeként a kommunikációs vonal kimenetén lévő jelek képesektorz alakúak (a 8.5. ábra szerint).

Csillapítás és impedancia

A kommunikációs vonalak szinuszos jeleinek torzításának mértékét olyan jellemzőkkel becsülik meg, mint a csillapítás és a sávszélesség. A csillapítás megmutatja, hogy a kommunikációs vonal kimenetén lévő referencia szinuszos jel teljesítménye mennyivel csökken a vonal bemeneti jelteljesítményéhez képest. A csillapítást (A) általában decibelben (dB) mérik, és a következő képlettel számítják ki:

Itt Рout a jel teljesítménye a vonali kimeneten, Рin a jel teljesítménye a vonali bemeneten. Mivel a csillapítás a kommunikációs vonal hosszától függ, a kommunikációs vonal jellemzőjeként a következőket használjuk:lineáris csillapításnak nevezzük, azaz csillapítás egy bizonyos hosszúságú kommunikációs vonalon. A LAN-kábeleknél általában 100 m-t használnak ennek a hossznak, mivel ez az érték sok LAN-technológia maximális kábelhossza. A területi kommunikációs vonalak esetében a fajlagos csillapítást 1 km-es távolságra mérik.

Általában a csillapítás jellemzi a kommunikációs vonal passzív szakaszait, amelyek kábelekből és keresztmetszetekből állnak, erősítők és regenerátorok nélkül.

Mivel a közbenső erősítők nélküli kábel kimeneti teljesítménye kisebb, mint a bemeneti jel teljesítménye, a kábel csillapítása mindig negatív érték.

A szinuszos jel teljesítményének csillapítási foka a szinuszos frekvenciától függ, és ez a függés a kommunikációs vonal jellemzésére is szolgál (8.7. ábra).

Leggyakrabban egy kommunikációs vonal paramétereinek leírásakor a csillapítási értékeket csak néhány frekvenciára adják meg. Ez egyrészt azzal magyarázható, hogy a vonal minőségének ellenőrzése során egyszerűsíteni kívánják a méréseket. Másrészt a gyakorlatban gyakran előre ismert az átvitt jel alapfrekvenciája, vagyis az a frekvencia, amelynek harmonikusa a legnagyobb amplitúdójú és teljesítményű. Ezért elegendő ismerni a csillapítást ezen a frekvencián ahhoz, hogy megközelítőleg megbecsülhessük a vonalon keresztül továbbított jelek torzítását.

FIGYELEM

Mint fentebb említettük, a csillapítás mindig negatív, de a mínuszjelet gyakran kihagyják, ami néha zavart okoz. Teljesen helyes azt állítani, hogy minél magasabb a kommunikációs vonal minősége, annál nagyobb (az előjelet figyelembe véve) a csillapítás. Ha figyelmen kívül hagyjuk az előjelet, vagyis a csillapítás abszolút értékét tartjuk szem előtt, akkor egy jobb vonalnak kisebb a csillapítása. Vegyünk egy példát. Az épületek beltéri huzalozására 5-ös kategóriájú csavart érpárú kábelt használnak, amely gyakorlatilag az összes LAN technológiát futtatja, 100 MHz-es frekvencián legalább -23,6 dB csillapítású 100 m kábelhosszúság mellett b csillapítás 100 MHz frekvencián legalább -20,6 dB. Azt kapjuk, hogy - 20,6 > -23,6, de 20,6< 23,6.

ábrán. A 8.8. ábra az 5. és 6. kategóriájú UTP-kábelek tipikus csillapítását mutatja a frekvencia függvényében.

Az optikai kábelnek lényegesen alacsonyabb (abszolút értékben) csillapítási értéke van, általában -0,2 és -3 dB közötti tartományban 1000 m-es kábelhossz mellett, ami azt jelenti, hogy jobb minőségű, mint a sodrott érpárú kábel. Szinte minden optikai szálnak van egy komplex hullámhossz-függősége a csillapításnak, amelynek három úgynevezett átlátszósági ablaka van. ábrán. A 8.9. ábra egy optikai szál tipikus csillapítási görbéjét mutatja. Az ábráról látható, hogy a terület hatékony felhasználása a modern szálak 850 nm, 1300 nm és 1550 nm hullámhosszra korlátozódnak (35 THz, 23 THz és 19,4 THz). Az 1550 nm-es ablak biztosítja a legalacsonyabb veszteséget, és ezáltal a maximális hatótávolságot rögzített adóteljesítmény és rögzített vevőérzékenység mellett

A jelteljesítmény jellemzőjeként abszolút és relatív
relatív teljesítményszintek. Az abszolút teljesítményszintet ebben a mértékegységben mérik
wattban, a relatív teljesítményszintet a csillapításhoz hasonlóan deci-ben mérik.
belah. Ugyanakkor a hatalom alapértékeként, amelyhez képest
a jelteljesítményt mérjük, 1 mW értéket veszünk fel. És így,
a relatív p teljesítményszintet a következő képlettel számítjuk ki:

Itt P az abszolút jelteljesítmény milliwattban, a dBm pedig a mértékegység
rénium relatív teljesítményszint (decibel per 1 mW). relatív
A teljesítményértékek kényelmesek az energiaköltségvetés kiszámításakor
és kommunikációs vonalak.

A számítás rendkívüli egyszerűsége annak köszönhető, hogy as
A kezdeti adatok a bemeneti teljesítmény relatív értékeit használták
bemeneti és kimeneti jelek. A példában használt y értéket hívjuk
a vevő érzékenységi küszöbét, és a minimális teljesítményt jelenti
jelet a vevő bemenetén, amelynél képes helyesen lokalizálni
ismerje a jelben található diszkrét információt. Nyilvánvaló, hogy azért
a kommunikációs vonal normál működéséhez szükséges, hogy a minimális teljesítmény
az adó jelét, még a kommunikációs vonal csillapítása miatt is, meghaladta
vevő érzékenységi küszöb: x - A > y. Ennek a feltételnek az ellenőrzése és az
a vonal energiaköltségvetésének kiszámításának lényege.

A réz kommunikációs vonal fontos paramétere az impedanciája,
amely a teljes (komplex) ellenállás találkozik
egy bizonyos frekvenciájú elektromágneses hullám, amikor az egyik mentén terjed
natív lánc. A karakterisztikus impedanciát ohmban mérik, és attól függ
kommunikációs vonal paraméterei, például aktív ellenállás, lineáris induktivitás
és a lineáris kapacitás, valamint magának a jelnek a frekvenciáján. Kimeneti ellenállás
Az adó kimenetét a vonal impedanciájához kell igazítani,
különben a jel csillapítása túlságosan nagy lesz.

Zajállóság és megbízhatóság

A vonalzaj-tűrő képesség, ahogy a neve is sugallja, meghatározza a vonal azon képességét, hogy ellenálljon-e a külső környezetben vagy magának a kábelnek a belső vezetőin keletkező zavaró hatásoknak. A vezeték zajtűrése a használt fizikai közeg típusától, valamint magának a vonalnak az árnyékolásától és zajcsökkentő eszközétől függ. A legkevésbé zajállóak a rádiókapcsolatok, jó a stabilitásuk kábelvonalakés kiváló száloptikai vonalak, érzéketlenek a külső elektromágneses sugárzásra. A vezetőket általában árnyékolják és/vagy csavarják, hogy csökkentsék a külső elektromágneses mezők okozta interferenciát.

Elektromos és mágneses csatolás ezek a rézkábel paraméterei, amelyek szintén az interferencia következményei. Az elektromos csatolás az érintett áramkörben indukált áram és a befolyásoló áramkörben ható feszültség aránya. A mágneses csatolás az érintett áramkörben indukált elektromotoros erő és az érintett áramkörben lévő áram aránya. Az elektromos és mágneses csatolás eredményeként indukált jelek (pickup) jönnek létre az érintett áramkörben. Számos különböző paraméter jellemzi a kábel hangszedőkkel szembeni ellenállását.

Az áthallás a közeli végén (Near End Cross Talk, NEXT) meghatározza a kábel stabilitását abban az esetben, ha az interferencia a szomszédos párokhoz csatlakoztatott adó által generált jel hatására jön létre. az érintett párosított vevőhöz csatlakoztatott kábel vége (8.10. ábra). A decibelben kifejezett NEXT érték 10 lg Pout/Pind>, ahol Pout a kimeneti jel teljesítménye, Pind az indukált jel teljesítménye.

Minél kisebb a NEXT érték, annál jobb a kábel. Például az 5. kategóriájú sodrott érpárnál a NEXT értékének -27 dB-nél kisebbnek kell lennie 100 MHz-en.

Az áthallás a távoli végén (Far End Cross Talk, FEXT) lehetővé teszi a kábel interferenciával szembeni ellenállásának értékelését abban az esetben, ha az adó és a vevő a kábel különböző végeihez csatlakozik. Nyilvánvalóan ennek a mutatónak jobbnak kell lennie, mint a NEXT-nek, mivel a jel minden pár csillapításával gyengülve érkezik a kábel túlsó végére.

A NEXT és FEXT jelzőket általában több csavart érpárból álló kábelre alkalmazzák, mivel ebben az esetben az egyik pár és a másik pár kölcsönös interferenciája jelentős értékeket érhet el. Egyetlen koaxiális kábel esetén (vagyis egyetlen árnyékolt magból álló) ennek a mutatónak nincs értelme, és egy kettős koaxiális kábel esetében szintén nem alkalmazható az egyes magok magas szintű védelme miatt. Az optikai szálak sem okoznak észrevehető kölcsönös interferenciát.

Tekintettel arra, hogy egyes új technológiákban az adatok egyidejű továbbítása több csavart érpáron keresztül történik, a közelmúltban használatba vették a PS (PowerSUM kombinált áthallás) előtaggal ellátott áthallásjelzőket, mint például a PS NEXT és a PS FEXT. Ezek a mutatók tükrözik a kábel ellenállását az áthallás teljes teljesítményével szemben az egyik kábelpáron az összes többi adópárból (8.11. ábra).

Egy másik, gyakorlatilag fontos mutató a kábelbiztonság (Attenuation/Crosstalk Ratio, ACR). A biztonság a hasznos jel és az interferencia szintje közötti különbség. Minél nagyobb a kábelvédelmi érték, annál magasabb a Shannon-képlet szerint, potenciálisan magasabb értékkel

speed adatátvitelre képes, de ez a kábel. ábrán. A 8.12. ábra egy árnyékolatlan csavart érpárú kábel biztonságának a jelfrekvenciától való függésének tipikus jellemzőjét mutatja.

Az adatátvitel megbízhatósága jellemzi az egyes átvitt adatbitek torzításának valószínűségét. Néha ugyanazt a mutatót bithibaaránynak (Bit Error Rate, BER) nevezik. A további hibavédelem nélküli hivatkozások BER-értéke (például önjavító kódok vagy protokollok torzított keretek újraküldésével) általában 10-4-10-6, a száloptikai kapcsolatokban 10-9. Az adatátvitel megbízhatóságának értéke, például 10-4, azt jelzi, hogy átlagosan 10 000 bitből egy bit értéke torz.

A vágási frekvenciák gyakran olyan frekvenciáknak tekinthetők, amelyeknél a kimeneti jel teljesítménye felére csökken a bemeneti jelhez képest, ami -3 dB csillapításnak felel meg. Amint az alábbiakban látni fogjuk, a sávszélesség a legnagyobb mértékben befolyásolja a kommunikációs vonalon keresztüli információátvitel lehetséges maximális sebességét. A sávszélesség a vonal típusától és hosszától függ. ábrán. 8.13 mutatja a különböző típusú kommunikációs vonalak sávszélességeit, valamint a kommunikációs technológiában leggyakrabban használt frekvenciatartományokat

Például, mivel a digitális vonalakhoz mindig egy fizikai rétegbeli protokoll van definiálva, amely az adatátvitel bitsebességét adja meg, a sávszélesség mindig ismert számukra 64 Kbps, 2 Mbps stb.

Azokban az esetekben, amikor csak azt kell kiválasztani, hogy a sok létező protokoll közül melyiket használjuk egy adott vonalon, nagyon fontosak a vonal egyéb jellemzői, mint például a sávszélesség, az áthallás, a zajtűrés stb.

A sávszélességet az adatátviteli sebességhez hasonlóan bit per másodpercben (bps), valamint származtatott egységekben, például kilobit per másodpercben (Kbps) mérik.

A kommunikációs vonalak és kommunikációs hálózati berendezések sávszélessége tra-
Hagyományosan bit per másodpercben mérik, nem bájt per másodpercben. Ez annak köszönhető, hogyA hálózatokban az adatok szekvenciálisan, azaz bitenként, és nem párhuzamosan, bájtonként kerülnek továbbításra, ahogyan ez a számítógépen belüli eszközök között történik. Ezek a mértékegységekmint a kilobit, megabit vagy gigabit, a hálózati technológiákban szigorúan a 10-es hatványoknak felelnek meg(azaz egy kilobit az 1000 bit, a megabit pedig 1 000 000 bit), ahogy az minden
a tudomány és a technológia ágai, és nem a két hatványa közel ezekhez a számokhoz, ahogy az lenni szokotta programozásban, ahol a "kilo" előtag 210 = 1024, és a "mega" 220 = 1 048 576.

Egy kommunikációs vonal áteresztőképessége nem csak a jellemzőitől függ, mint pl
mind a csillapítás, mind a sávszélesség, hanem az átvitt jelek spektrumán is.
Ha a jel szignifikáns harmonikusai (vagyis azok a harmonikusok, amelyek amplitúdója
a fő hozzájárulást a kapott jelhez) az áteresztősávba esnek
vonal, akkor az ilyen jelet jól továbbítja ez a kommunikációs vonal,
és a vevő képes lesz helyesen felismerni az általa küldött információkat
adó (8.14. ábra, a). Ha a jelentős harmonikusok túlmutatnak a
a kommunikációs vonal sávszélessége, akkor a jel jelentősen torzul -
Xia, és a vevő tévedni fog az információ felismerésében (8.14. ábra, b).

Bitek és baudok

A diszkrét információ jelek formájában történő megjelenítésére szolgáló módszer megválasztása által adott jelek formájában
a kommunikációs vonalra továbbított fizikai, vagy lineáris kódolásnak nevezzük.

A jelek spektruma a választott kódolási módszertől függ, és ennek megfelelően
vonalkapacitás.

Így egy kódolási módszerhez egy sornak lehet egy
sávszélességet, és egy másikat. Például egy csavart érpárú kábel
rii 3 10 Mbps sávszélességgel tud adatot továbbítani vitával
a fizikai réteg szabvány 10VaBe-T és 33 Mbit / s kódolása, amely képes
100Base-T4 szabványos kódolás.

Az információelmélet alapállása szerint a vett jelben bármilyen észrevehető, előre nem látható változás információt hordoz. Ebből következik tehátszinuszos, amelyben az amplitúdó, a fázis és a frekvencia változatlan marad, az információ nemhordoz, mivel a jel változása, bár bekövetkezik, abszolút előre látható. Hasonlóképpen, a számítógép órabuszának impulzusai nem hordoznak információt,hiszen változásuk időben is állandó. De az adatbusz impulzusait nem lehet előre megjósolni, ettől informatívak, információt hordoznak
a számítógép egyes blokkjai vagy eszközei között.

A legtöbb kódolási módszer magában foglalja bizonyos paraméterek megváltoztatását periodikus jel a szinusz frekvenciája, amplitúdója és fázisa vagy az impulzussorozat potenciáljának előjele. A periodikus jelet, amelynek paraméterei változhatnak, vivőjelnek, frekvenciáját, ha a jel szinuszos, vivőfrekvenciának nevezzük. A vivőjel paramétereinek a továbbított információnak megfelelően történő megváltoztatásának folyamatát modulációnak nevezzük.

Ha egy jel úgy változik, hogy csak két állapota különböztethető meg, akkor minden változás a legkisebb információegységnek - egy bitnek - felel meg. Ha a jelnek kettőnél több megkülönböztethető állapota lehet, akkor minden változás több bit információt hordoz.

A diszkrét információk továbbítása a távközlési hálózatokban órajellel történik, vagyis a jel meghatározott időközönként változik, amit tapintatnak nevezünk. Az információfogadó azt hiszi, hogy minden ciklus elején új információ érkezik a bemenetére. Ebben az esetben függetlenül attól, hogy a jel megismétli-e az előző ciklus állapotát, vagy van-e az előzőtől eltérő állapota, a vevő új információ az adóból. Például, ha a ciklus 0,3 s, és a jelnek két állapota van, és az 1-et 5 voltos potenciállal kódolják, akkor 5 voltos feszültség a jelvevő bemenetén 3 másodpercig azt jelenti, hogy a bináris jellel reprezentált információ fogad. szám: 1111111111.

A vivő periodikus jel információs paraméterének másodpercenkénti változásainak számát baudban mérjük. Egy baud egyenlő egy adatparaméter-változással másodpercenként. Például, ha az információátviteli ciklus 0,1 másodperc, akkor a jel 10 baud sebességgel változik. Így az adatátviteli sebességet teljes mértékben az óra mérete határozza meg.

Az információsebességet bit per másodpercben mérik, és általában nem egyezik az adatátviteli sebességgel. Ez lehet nagyobb vagy alacsonyabb sebesség.

a baudokban mért információs paraméter változása. Ez az arány a jelállapotok számától függ. Például, ha a jelnek kettőnél több különálló állapota van, akkor egyenlő órajel-ciklusokkal és a megfelelő kódolási módszerrel az információs sebesség bit per másodpercben magasabb lehet, mint az információs jel átviteli sebessége.

Legyen az információs paraméterek a szinusz fázisa és amplitúdója, és a fázis 4 állapota 0, 90, 180 és 270 ° -on, és a jelamplitúdó két értéke eltérő, akkor az információs jelnek 8 megkülönböztethető állapota lehet. Ez azt jelenti, hogy ennek a jelnek bármely állapota 3 bites információt hordoz. Ebben az esetben egy 2400 baudon működő modem (az információs jelet másodpercenként 2400-szor változtatja) 7200 bps sebességgel továbbítja az információt, mivel egy jelváltással 3 bit információ kerül továbbításra.

Ha a jelnek két állapota van (azaz 1 bitben hordoz információt), akkor az információsebesség általában egybeesik a baudok számával. Ennek ellenkezője is megfigyelhető, amikor az információsebesség kisebb, mint az információs jel baudban mért változási sebessége. Ez akkor fordul elő, ha a felhasználói információ vevő általi megbízható felismerése érdekében a sorozat minden bitje a vivőjel információs paraméterének többszöri változtatásával van kódolva. Például, ha egyetlen bit értéket kódol pozitív polaritású impulzussal, és nulla bit értéket negatív polaritású impulzussal fizikai jel kétszer változtatja állapotát minden egyes bittel. Ezzel a kódolással a vonalsebesség bit/sec-ben kétszer alacsonyabb, mint baudban.

Minél nagyobb a vivő periodikus jel frekvenciája, annál nagyobb lehet a modulációs frekvencia, és annál nagyobb lehet a kommunikációs kapcsolat sávszélessége.

Másrészt azonban egy periodikus vivőjel frekvenciájának növekedésével ennek a jelnek a spektrumának szélessége is megnő.

A vonal a szinuszoknak ezt a spektrumát a sávszélessége által meghatározott torzításokkal továbbítja. Minél nagyobb az eltérés a vonal sávszélessége és a továbbított információs jelek sávszélessége között, annál inkább torzulnak a jelek, és annál valószínűbb a hiba a fogadó fél információfelismerésében, ami azt jelenti, hogy a lehetséges információátviteli sebesség kisebb. .

Sávszélesség vs áteresztőképesség arány

A vonal sávszélessége és a sávszélessége közötti kapcsolatot, függetlenül a fizikai kódolás elfogadott módszerétől, Claude Shannon állapította meg:

C \u003d F log 2 (1 + Rs / Rsh) -

Itt C a vonal sávszélessége bit per másodpercben, F a vonal sávszélessége hertzben, Pc a jel teljesítménye, Psh a zajteljesítmény.

Ebből az összefüggésből az következik, hogy a rögzített sávszélességű kapcsolat áteresztőképességének nincs elméleti korlátja. A gyakorlatban azonban van egy ilyen határ. Valójában lehetséges a vonalkapacitás növelése az adóteljesítmény növelésével vagy a kommunikációs vonal zaj- (interferencia) teljesítményének csökkentésével. Mindkét összetevőt nagyon nehéz megváltoztatni. Az adó teljesítményének növelése jelentősen megnöveli annak méretét és költségét. A zajcsökkentéshez speciális kábelek használata szükséges védőképernyők, ami nagyon drága, valamint zajcsökkentés az adóban és a köztes berendezésekben, amit nem könnyű elérni. Ezenkívül a hasznos jel- és zajteljesítmények hatását az áteresztőképességre korlátozza egy logaritmikus függés, amely távolról sem nő olyan gyorsan, mint az egyenes arányos. Így a jelteljesítmény/zajteljesítmény meglehetősen tipikus kezdeti, 100-szoros aránya esetén az adóteljesítmény megkétszerezése csak 15%-os vonalkapacitásnövekedést eredményez.

Lényegében közel áll a Shannon-képlethez egy másik Nyquist által kapott összefüggés, amely szintén meghatározza a kommunikációs vonal maximális lehetséges áteresztőképességét, de nem veszi figyelembe a vonal zaját:

C = 2Flog2M.

Itt M az információs paraméter megkülönböztethető állapotainak száma.

Ha a jelnek két megkülönböztethető állapota van, akkor a sávszélesség a kommunikációs vonal sávszélességének kétszerese (8.15. ábra, a). Ha az adó kettőnél több stabil jelállapotot használ az adatok kódolására, akkor a vonal kapacitása megnő, mivel egy működési ciklusban az adó több bitet továbbít az eredeti adatból, például 2 bitet négy megkülönböztethető jelállapot jelenlétében ( 8.15. ábra, b).

A Nyquist-képlet ugyan nem veszi kifejezetten figyelembe a zaj jelenlétét, de közvetve
hatása az információs jel állapotszámának megválasztásában tükröződik
készpénz. A kommunikációs vonal áteresztőképességének növeléséhez az állapotok számának növelésére lenne szükség, de a gyakorlatban ezt a vonalon lévő zaj akadályozza meg. Például annak a vonalnak a sávszélessége, amelynek jelét az ábra mutatja. 8.15, b, ismét megduplázható, ha nem 4, hanem 16 szintet használunk az adatok kódolására. Ha azonban a zaj amplitúdója időről időre meghaladja a szomszédos szintek közötti különbséget, akkor a vevő nem lesz képes stabilan felismerni a továbbított adatokat. Ezért a lehetséges jelállapotok számát valójában a jelteljesítmény és a zaj aránya korlátozza, és a Nyquist-képlet határozza meg a maximális adatsebességet abban az esetben, ha az állapotok számát már kiválasztottuk, figyelembe véve a stabil felismerési képességeket. a fogadó.

Árnyékolt és árnyékolatlan csavart érpár

csavart érpár csavart érpárnak nevezik. Ez a fajta átviteli közeg nagyon népszerű, és számos belső és külső kábel alapját képezi. Egy kábel több csavart érpárból is állhat (a kültéri kábelek néha akár több tucat ilyen érpárt is tartalmazhatnak).

A vezetékek csavarása csökkenti a külső és kölcsönös interferencia hatását a kábelen továbbított hasznos jelekre.

A kábelkialakítás főbb jellemzőit sematikusan az 1. ábra mutatja. 8.16.

A sodrott érpárú kábelek szimmetrikus , azaz két szerkezetileg azonos vezetőből állnak. A kiegyensúlyozott, csavart érpárú kábel bármelyik lehetárnyékolt, és árnyékolatlan.

Különbséget kell tenni az elektromos vezetőképes magok szigetelése, amely bármely kábelben jelen van, -tólelektromágneseselkülönítés. Az első egy nem vezető dielektromos réteg papírból vagy polimerből, például polivinil-kloridból vagy polisztirolból áll. A második esetben az elektromos szigetelés mellett a vezetőképes magokat is az elektromágneses árnyékolás belsejébe helyezik, amelyet leggyakrabban vezetőképes rézfonatként használnak.

Kábel alapúárnyékolatlan csavart érpár,vezetékezéshez használják

Az épület belsejében nemzetközi szabványok szerint osztva kategóriák (1-től 7-ig).

1-es kategóriájú kábelek ott használják, ahol az átviteli sebességre vonatkozó követelmények érvényesek
minimális. Általában ez egy kábel digitális és analóg hangátvitelhez.
és kis sebességű (akár 20 Kbps) adatátvitel. 1983-ig ez volt a
Új típusú kábel telefonkábelekhez.

2-es kategóriájú kábelek Az IBM használta először az építkezés során
saját kábelrendszer. Az ebbe a kategóriába tartozó kábelekkel szemben támasztott fő követelmény az
rii az 1 MHz-ig terjedő spektrumú jelek továbbításának képessége.

3-as kategóriájú kábelek 1991-ben szabványosították. EIA-568 szabvány
meghatározott elektromos jellemzők-ig terjedő frekvenciákhoz használható kábelek
16 MHz. A 3. kategóriás kábelek mind adatátvitelre, mind
és a hangátvitelhez ma már számos kábelrendszer alapját képezik
épületek.

4-es kategóriájú kábelek egy kicsit javított változata
3-as kategóriájú kábelek. A 4-es kategóriájú kábeleknek egy órán keresztül ki kell bírniuk a teszteket -
20 MHz jelátviteli képességgel rendelkezik, és fokozott zajvédelemmel rendelkezik
vost és alacsony jelveszteség. A gyakorlatban ritkán használják őket.

5-ös kategóriájú kábelek kifejezetten magas támogatásra lettek kialakítva
sebességprotokollok. Jellemzőiket a ig terjedő tartományban határozzák meg
100 MHz. A legtöbb nagy sebességű technológia (FDDI, Fast Ethernet,
ATM-et és Gigabit Ethernetet) csavart érpárú kábel vezérli
5. Az 5. kategóriás kábel a 3. kategóriás kábelt váltotta fel, és ma
a nagy épületek minden új kábelrendszere erre a típusra épül
kábel (száloptikával kombinálva).

A kábelek különleges helyet foglalnak el kategória 6 és 7, amelyet az ipar viszonylag nemrégiben kezdett el gyártani. A 6-os kategóriájú kábeleknél a jellemzők 250 MHz-ig, a 7-es kategóriájú kábeleknél pedig 600 MHz-ig vannak meghatározva. A 7-es kategóriájú kábeleket árnyékolni kell, mind az egyes párokat, mind a teljes kábelt. A 6-os kategóriájú kábel lehet árnyékolt vagy árnyékolatlan. Ezeknek a kábeleknek a fő célja a nagy sebességű protokollok támogatása az 5-ös kategóriájú UTP-kábelnél hosszabb kábeleken.

Minden UTP-kábel, kategóriájától függetlenül, 4 páros konfigurációban kapható. Mind a négy kábelpárnak saját színe és csavarodási emelkedése van. Általában két pár adatátvitelre, kettő pedig hangátvitelre szolgál.

Optikai kábel

Optikai kábelvékony (5-60 mikron) rugalmas üvegszálakból (szálas fényvezetőkből) áll, amelyeken keresztül a fényjelek terjednek. Ez a legjobb minőségű kábeltípus, amely nagyon nagy sebességű adatátvitelt biztosít (akár 10 Gb / s és nagyobb), ráadásul más típusú átviteli közegeknél jobban védelmet nyújt a külső interferencia ellen (a fényterjedés jellege miatt az ilyen jelek könnyen árnyékolhatók).

Mindegyik fényvezető egy központi fényvezetőből (mag) üvegszálból és egy üvegburkolatból áll, amelynek törésmutatója alacsonyabb, mint a magé. A magon keresztül terjedve a fénysugarak nem lépik túl annak határait, visszaverődnek a héj fedőrétegéről. A törésmutató eloszlásától és a magátmérő méretétől függően a következők vannak:

többmódusú szál lépcsős törésmutatóval (8.17. ábra, A)\

multimódusú szál sima változás törésmutató (8.17. ábra, b) \

egymódusú szál (8.17. ábra, V).

Az "üzemmód" fogalma a fénysugarak terjedési módját írja le a kábel magjában.

Egymódusú kábellel(Single Mode Fiber, SMF) egy nagyon kis átmérőjű központi vezetőt használ, amely arányos a fény hullámhosszával 5-10 mikron között. Ebben az esetben szinte minden fénysugár a szál optikai tengelye mentén terjed anélkül, hogy a külső vezetőről visszaverődne. Átkészítés

BAN BEN többmódusú kábelek(Multi Mode Fiber, MMF) szélesebb belső magokat használ, amelyek technológiailag könnyebben gyárthatók. A többmódusú kábeleknél a belső vezetőben egyszerre több fénysugár van, amelyek különböző szögekben verődnek vissza a külső vezetőről. A sugár visszaverődési szögét ún divat gerenda. A törésmutató sima változásával rendelkező többmódusú kábelekben a sugarak visszaverődési módja összetett jellegű. A keletkező interferencia rontja az átvitt jel minőségét, ami a továbbított impulzusok torzulásához vezet a többmódusú optikai szálban. Emiatt specifikációk a többmódusú kábelek rosszabbak, mint az egymódusú kábelek.

Ennek eredményeként a többmódusú kábeleket főleg 1 Gb/s-nál kisebb sebességű adatátvitelre használják. rövid távolságok(300-2000 m-ig), és egymódusú adatátvitel ultranagy, több tíz gigabit/másodperc sebességgel (DWDM technológia használata esetén pedig akár több terabit/másodperc) akár több tíz, sőt több száz távolságra is. kilométer (távolsági kommunikáció).

Fényforrásként az optikai kábelekben használják:

LED-ek vagy fénykibocsátó diódák (Light Emitted Diode, LED);

félvezető lézerek vagy lézerdiódák.

Az egymódusú kábeleknél csak lézerdiódákat használnak, mivel ilyen kis átmérőjű optikai szál mellett a LED által keltett fényáram nagy veszteség nélkül nem irányítható a szálba, túl széles a sugárzási mintája, míg a lézer a dióda keskeny. Az olcsóbb LED-sugárzók csak többmódusú kábelekhez használhatók.

Az optikai kábelek költsége nem sokkal magasabb, mint a sodrott érpárú kábelek költsége, de a száloptikával végzett szerelési munkák a műveletek bonyolultsága és a felhasznált szerelőberendezések magas költsége miatt sokkal drágábbak.

következtetéseket

A közbenső berendezés típusától függően az összes kommunikációs vonal analógra és digitálisra van felosztva. Analóg vonalakban a közbenső berendezéseket az analóg jelek erősítésére tervezték. Az analóg vonalak frekvencia multiplexelést használnak.

BAN BEN digitális vonalak a kommunikáció által továbbított jeleknek véges számú állapotuk van. Az ilyen vonalakban speciális közbenső berendezéseket használnak - regenerátorokat, amelyek javítják az impulzusok alakját és biztosítják azok újraszinkronizálását, azaz visszaállítják az ismétlési periódusukat. Az elsődleges hálózatok multiplexelésére és kapcsolására szolgáló közbenső berendezés a csatornák időmultiplexelésének elvén működik, amikor minden kis sebességű csatornához egy nagy sebességű csatorna idő egy bizonyos hányadát (időrés vagy kvantum) foglalják le.

A sávszélesség határozza meg azon frekvenciák tartományát, amelyeket a kapcsolat elfogadható csillapítással továbbít.

A kommunikációs vonal átviteli sebessége a belső paramétereitől függ, különösen a sávszélességtől, külső paraméterek az interferencia mértéke és az interferenciacsökkentés mértéke, valamint a diszkrét adatok kódolásának elfogadott módja.

A Shannon-képlet meghatározza a kommunikációs vonal maximális lehetséges áteresztőképességét a vonal sávszélességének és a jelteljesítmény-zaj aránynak a rögzített értékeihez.

A Nyquist-képlet a kommunikációs vonal maximális lehetséges áteresztőképességét fejezi ki a sávszélességen és az információs jel állapotainak számán keresztül.

A sodrott érpárú kábelek árnyékolatlan (UTP) és árnyékolt (STP) kábelekre oszthatók. Az UTP-kábelek gyártása és telepítése egyszerűbb, de az STP-kábelek magasabb szintű biztonságot nyújtanak.

Az optikai kábelek kiváló elektromágneses és mechanikai jellemzőkkel rendelkeznek, hátrányuk a szerelési munkák bonyolultsága és magas költsége.

  1. Miben különbözik egy link az összetett kommunikációs csatornától?
    1. Összetett csatorna állhat linkekből? És fordítva?
    2. Tud digitális csatorna analóg adatokat továbbítani?
    3. Milyen típusú kommunikációs vonalak jellemzői: zajszint, sávszélesség, lineáris kapacitás?
    4. Milyen intézkedésekkel növelhető a link információs sebessége:

o Csökkentse a kábel hosszát;

o kisebb ellenállású kábelt válasszon;

o válasszon szélesebb sávszélességű kábelt;

o Szűkebb spektrumú kódolási módszer alkalmazása.

  1. Miért nem mindig lehetséges a csatorna kapacitásának növelése az információs jelállapotok számának növelésével?
    1. Milyen mechanizmust használnak a kábelek interferenciájának elnyomására? UTP?
    2. Melyik kábel továbbítja jobban a jeleket nagyobb paraméterérték mellett KÖVETKEZŐ vagy kevesebbel?
    3. Mekkora az ideális impulzus spektrumszélessége?
    4. Nevezze meg az optikai kábel típusait!
    5. Mi történik, ha kábelt cserél egy működő hálózatban UTP kábel STP ? Válaszlehetőségek:

О a hálózatban csökken a torzított képkockák aránya, mivel a külső interferencia hatékonyabban szűnik meg;

Ó, semmi sem fog változni;

O a hálózatban megnő a torzított keretek aránya, mivel az adók kimeneti impedanciája nem egyezik a kábel impedanciájával.

  1. Miért problémás az optikai kábel használata vízszintes alrendszerben?
    1. Az ismert mennyiségek:

A minimális adóteljesítményről P out (dBm);

О az A kábel felzárkózási csillapítása (dB/km);

A vevő érzékenységi küszöbéről Pin (dBm).

Meg kell találni a kommunikációs vonal maximális lehetséges hosszát, amelyen a jelek normál módon továbbításra kerülnek.

  1. Mi lenne az adatátviteli sebesség bit/másodpercben kifejezett elméleti határa egy 20 kHz-es sávszélességű kapcsolaton, ha az adó teljesítménye 0,01 mW és a kapcsolat zajteljesítménye 0,0001 mW?
    1. Határozza meg egy duplex kapcsolat kapacitását minden irányban, ha a sávszélessége 600 kHz, és a kódolási módszer 10 jelállapotot használ.
    2. Számítsa ki a jelterjedési késleltetést és az adatátviteli késleltetést 128 bájtos csomagátvitel esetén (tegyük fel, hogy a jel terjedési sebessége megegyezik a fény sebességével 300 000 km/s vákuumban):

O 100 m-es sodrott érpáron keresztül 100 Mbps átviteli sebességgel;

O 2 km hosszú koaxiális kábelen 10 Mbps átviteli sebességgel;

O 72 000 km hosszú műholdas csatornán keresztül, 128 Kbps átviteli sebességgel.

  1. Számítsa ki a kapcsolati sebességet, ha tudja, hogy az adó órajelének frekvenciája 125 MHz, és a jelnek 5 állapota van.
    1. Vevő és adó hálózati adapter szomszédos kábelpárokhoz csatlakozik UTP. Mekkora az indukált interferencia teljesítménye a vevő bemenetén, ha az adó teljesítménye 30 dBm, és a kitevő KÖVETKEZŐ A kábel -20 dB?
    2. Tudatosítsuk, hogy a modem duplex módban 33,6 Kbps sebességgel továbbítja az adatokat. Hány állapotú a jele, ha a kommunikációs vonal sávszélessége 3,43 kHz?

20. oldal

Egyéb kapcsolódó munkák, amelyek érdekelhetik.vshm>
6695. Adatbázis architektúra. Fizikai és logikai függetlenség 106,36 KB
Az adatbázis-adatbázis és a DBMS alábbi definícióit tartalmazza: A BnD-adatbank szoftveres szaknyelvi szervezési és módszertani eszközök speciálisan szervezett adatbázisainak rendszere, amely az adatok központosított felhalmozását és kollektív többcélú felhasználását hivatott biztosítani. Az adatbázis adatbázis egy elnevezett adatgyűjtemény, amely tükrözi az objektumok állapotát és kapcsolataikat a vizsgált témakörben. Az adatbázis-kezelő rendszer, a DBMS egy nyelvi és ...
18223. "Személyzeti számvitel" adatbázis a "Kommunikációs technológia" LLP vállalati példáján 3,34 MB
Ebben a sorozatban különleges helyet foglalnak el a számítógépek és egyéb elektronikus berendezések, amelyek a vezetői munka ésszerűsítésének eszközeként használhatók. Az elmúlt néhány évben a DBMS adatbázis-kezelő rendszerek fogyasztói minősége nőtt: számos támogatott funkció, felhasználóbarát felület, szoftvertermékekkel, különösen más DBMS-ekkel való interfész, hálózati képességek stb. jelentős tervezési tapasztalat halmozódott fel...
6283. Kémiai kötés. A kémiai kötés jellemzői: energia, hossz, kötésszög. A kémiai kötések típusai. Kommunikációs polaritás 2,44 MB
Atompályák hibridizációja. A molekulapályák módszerének fogalma. Bináris homonukleáris molekulák molekulapályáinak kialakulásának energiadiagramjai. Kémiai kötés kialakulásakor a kölcsönhatásban lévő atomok tulajdonságai megváltoznak, elsősorban külső pályájuk energiája és elfoglaltsága.
10714. CSATLAKOZÁSI CSATORNÁK. KOMMUNIKÁCIÓS CSATORNÁK HÁLÓZATAI 67,79 KB
A kommunikációs vonal minden kommunikációs csatorna nélkülözhetetlen része, amelyen keresztül a kaland megvalósul elektromágneses rezgések az adási ponttól a vételi pontig (általános esetben a csatorna több vonalat is tartalmazhat, de gyakrabban ugyanaz a vonal több csatorna része).
13240. Eufemizmusok továbbítása orosz nyelvre 1,44 MB
Az eufemizmus, mint nyelvi kulturális jelenség különös érdeklődésre tart számot, hiszen az utóbbi évtizedekben az eufemizmusok kialakulásának folyamata egyre intenzitással nőtt, és a beszédtevékenység különböző területein egyre szélesebb körben elterjed. A különböző nyelvek eufemizmusainak tanulmányozása lehetővé teszi, hogy hozzájáruljon a nyelvi kép nemzeti identitásának vizsgálatához
8010. Jelzés állati sejtekben 10,89 KB
Az első lépés mindig a t ligandum megkötése, amelyek különböző körülmények között szabályozzák a sejtnövekedést, különösen az embriogenezis, a sejtérés vagy a sejtproliferáció során, ami az immunválasz részét képezi. Általában maga a receptor a célpont, de autofoszforiláció történik, de erre vonatkozó adatok. Az alegységek egyike sem transzmembrán fehérje.
8008. Sejtfelület: receptorok, jelátvitel 10,75 KB
A baktériumok növényi és állati sejtek plazmamembránjai számos speciális receptormolekulát tartalmaznak, amelyek kölcsönhatásba lépnek az extracelluláris komponensekkel, és specifikus sejtválaszokat váltanak ki. Egyes receptorok tápanyagokat vagy metabolitokat kötnek meg; mások hormonok vagy neurotranszmitterek; mások az intercelluláris felismerésben és a sejtek adhéziójában vagy az extracelluláris környezet oldhatatlan komponenseihez való kötődésében vesznek részt. A legtöbb receptorrendszer munkája a következő szakaszokból áll: 1 ligandum megkötése vagy ...
7176. ADATBÁZISSZERVEZÉS ÉS ADATBÁZISKEZELŐ RENDSZEREK 116,07 KB
Például mint tájékoztatási rendszer figyelembe veheti a vonat menetrendjét vagy a rendelési adatok nyilvántartási könyvét. Egy bizonyos adathordozón rögzített attribútumot adatelemnek, adatmezőnek vagy egyszerűen mezőnek nevezzük. Az adatok feldolgozása során gyakran találkozunk azonos típusú, azonos tulajdonságokkal rendelkező objektumokkal.
13407. Információk észlelése, gyűjtése, továbbítása, feldolgozása és felhalmozása 8,46 KB
Az információ érzékelése a bejövő adatok átalakításának folyamata műszaki rendszer vagy élő szervezetet a külvilágból további felhasználásra alkalmas formába. Az információ észlelésének köszönhetően biztosított a rendszer kapcsolata a külső környezettel, amely lehet személy, megfigyelt tárgy, jelenség vagy folyamat stb. Az információ észlelése minden információs rendszerhez szükséges.
1956. Ferde fogazatú kerekekből álló hengeres fogaskerék 859,59 KB
A homlokkerekes fogaskerekek a homlokkerekekhez hasonlóan bejáratási módszerrel készülnek, lásd a 14. előadást, amely a gép bekapcsolási folyamatán alapul. Innen pedig egy nagyon fontos következtetés következik: a homlokkerekes homlokkerekes fogasléces fogasléccel való gépi kapcsolására vonatkozó összes alapvető rendelkezés, lásd a 14. előadást, érvényes a spirális fogaskerék spirális előállítósínnel történő gépi kapcsolására is. Ezért a csavarkerekes fogaskerekek gyártásában a gépek bekapcsolásának sajátossága az, hogy a szerszám ferde felszerelése miatt ...

A kommunikációs vonal egy fizikai közeg és egy hardverkészlet, amellyel jeleket továbbítanak az adóról a vevőre. Vezetékes kommunikációs rendszerekben ez elsősorban kábel vagy hullámvezető, a rádiókommunikációs rendszerekben ez egy olyan térrész, amelyben az elektromágneses hullámok az adóról a vevőre terjednek. Ha a csatornán keresztül továbbítják, a jel torzulhat, és interferencia befolyásolhatja. A fogadó készülék feldolgozza a vett jelet , amely a bejövő torz jel és az interferencia összege, és visszaállít belőle egy üzenetet, amely némi hibával jeleníti meg a továbbított üzenetet. Más szóval, a vevőnek jelanalízis alapján meg kell határoznia, hogy a lehetséges üzenetek közül melyiket küldték el. Ezért a vevőkészülék az elektromos kommunikációs rendszer egyik legkritikusabb és legösszetettebb eleme.

Az elektromos kommunikációs rendszeren műszaki eszközök és elosztóközeg összessége értendő. A kommunikációs rendszer fogalma magában foglalja az üzenetek forrását és fogyasztóját.

A továbbított üzenetek típusa szerint a következő elektromos kommunikációs rendszereket különböztetjük meg: hangátviteli rendszerek (telefónia); szövegátviteli rendszerek (távíró); állóképátviteli rendszerek (fénykép-távírás); mozgóképátviteli rendszerek (televízió), telemetriai, távvezérlő és adatátviteli rendszerek. A telefonos és televíziós rendszereket megbeszélés szerint sugárzókra osztják, amelyekre az üzenetek magas fokú művészi reprodukálása jellemző, és professzionális, speciális alkalmazási területre (hivatalos kommunikáció, ipari televízió stb.). A telemetriai rendszerben a fizikai mennyiségeket (hőmérséklet, nyomás, sebesség stb.) szenzorok segítségével alakítják át az adóba betáplált elsődleges elektromos jellé. A vevő oldalon a továbbított fizikai mennyiséget vagy annak változásait kivonják a jelből, és vezérlésre használják fel. A távirányító rendszerben parancsokat küldenek bizonyos műveletek automatikus végrehajtására. Ezek a parancsok gyakran automatikusan generálódnak a telemetriai rendszer által továbbított mérési eredmények alapján.

A nagy teljesítményű számítógépek bevezetése olyan adatátviteli rendszerek gyors fejlesztésének szükségességét eredményezte, amelyek biztosítják az információcserét a számítástechnikai létesítmények és az automatizált vezérlőrendszerek objektumai között. Ez a fajta kommunikáció más magas igények az információátadás sebességére és hűségére.

A földrajzilag szétszórt felhasználó (előfizető) közötti üzenetváltáshoz kommunikációs hálózatokat hoznak létre, amelyek biztosítják az üzenetek továbbítását és elosztását a megadott címekre. rendelkezésre álló időés bevált minőséggel).

A kommunikációs hálózat kommunikációs vonalak és kapcsoló csomópontok összessége.

A csatornák és kommunikációs vonalak osztályozása:

a bemeneti és kimeneti jelek jellege szerint (folyamatos, diszkrét, diszkrét-folytonos);

üzenetek típusa szerint (telefon, távíró, adatátvitel, televízió, fax stb.);

a terjedési közeg típusa szerint (vezeték, rádió, optikai szál stb.);

a használt frekvenciatartomány szerint (alacsony frekvencia (LF), nagyfrekvenciás (HF), szupermagas frekvencia (SHF) stb.);

az adó-vevők felépítésével (egycsatornás, többcsatornás).

Jelenleg annak érdekében teljes jellemzői csatornák és kommunikációs vonalak, egyéb besorolási jellemzők használhatók (rádióhullám-terjedés módja, csatornák összevonásának, szétválasztásának módja, műszaki eszközök elhelyezése, működési cél, stb.)

A számítógépes hálózatok telefon, távíró, televízió, műholdas kommunikációs hálózatokat használnak. Kommunikációs vonalként vezetékes (légi), kábeles, rádiós földi és műholdas kommunikációs csatornákat használnak. A köztük lévő különbséget az adatátviteli közeg határozza meg. A fizikai átviteli közeg lehet kábel, valamint a föld légköre vagy a világűr, amelyen keresztül az elektromágneses hullámok terjednek.

Vezetékes (felső) kommunikációs vonalak- ezek szigetelő vagy árnyékoló fonat nélküli, oszlopok közé fektetett és a levegőben lógó vezetékek. Hagyományosan telefon- és távírójelek továbbítására szolgálnak, de egyéb lehetőség hiányában számítógépes adatok továbbítására szolgálnak. A vezetékes kommunikációs vonalakat alacsony sávszélesség és alacsony zajtűrés jellemzi, ezért gyorsan kicserélik őket kábeles vonalakra.

kábelvonalak tartalmaz egy kábelt, amely több rétegben szigetelt vezetőkből áll - elektromos, elektromágneses, mechanikus és csatlakozók a különféle berendezések csatlakoztatásához. A CS-ben alapvetően háromféle kábelt használnak: sodrott rézvezetékpáron alapuló kábelt (ez egy sodrott érpár árnyékolt változatban, amikor egy pár rézvezetéket szigetelő árnyékolóba csomagolnak, és árnyékolatlant, ha nincs szigetelőfólia), koaxiális kábel (belső rézmagból és a magtól szigetelőréteggel elválasztott fonatból áll) és egy optikai kábel (vékony - 5-60 mikronos szálakból áll, amelyeken keresztül a fényjelek terjednek).

A kábeles kommunikációs vonalak közül a fényvezetők a legjobb teljesítményt nyújtják. Főbb előnyeik: nagy áteresztőképesség (akár 10 Gbit/s és nagyobb) az elektromágneses hullámok optikai tartományban történő használatának köszönhetően; érzéketlenség a külső elektromágneses mezőkre és saját elektromágneses sugárzásuk hiánya, az optikai kábel lefektetésének alacsony munkaintenzitása; szikra-, robbanás- és tűzbiztonság; fokozott ellenállás az agresszív környezettel szemben; alacsony fajsúly ​​(a lineáris tömeg és a sávszélesség aránya); széles körű alkalmazási területek (kollektív hozzáférésű autópályák, kommunikációs rendszerek létrehozása számítógépekhez helyi hálózatok perifériás eszközeivel, mikroprocesszoros technológiában stb.).

A FOCL hátrányai: a fényvezetőhöz további számítógépek csatlakoztatása jelentősen gyengíti a jelet, a fényvezetőkhöz szükséges nagysebességű modemek továbbra is drágák, a számítógépeket összekötő fényvezetőket elektromos jelek fényre átalakítóival kell ellátni és fordítva.

Földfelszíni és műholdas kommunikáció rádiócsatornái rádióhullámok adója és vevője által generált. A különböző típusú rádiócsatornák az alkalmazott frekvenciatartományban és az információátvitel tartományában különböznek. A rövid, közepes és hosszú hullámok tartományában (HF, MW, LW) működő rádiócsatornák nagy távolságú kommunikációt biztosítanak, de alacsony adatsebességgel. Ezek olyan rádiócsatornák, ahol a jelek amplitúdómodulációját használják. Az ultrarövidhullámú (VHF) sávokon működő csatornák gyorsabbak, jellemük a jelek frekvenciamodulációja. Az ultra-nagy sebességű csatornák azok, amelyek az ultra-nagy frekvenciasávban (SHF), azaz 4 GHz felett működnek. A mikrohullámú tartományban a jeleket nem veri vissza a Föld ionoszférája, ezért a stabil kapcsolathoz közvetlen rálátás szükséges az adó és a vevő között. Emiatt a mikrohullámú jeleket vagy a műholdas csatornákon, vagy a rádiórelé csatornákon használják, ha ez a feltétel teljesül.



A kommunikációs vonal jellemzői. A kommunikációs vonalak főbb jellemzői a következők: frekvencia válasz, sávszélesség, csillapítás, áteresztőképesség, zajtűrés, áthallás a vonal közeli végén, adatátvitel megbízhatósága, egységköltség.

A kommunikációs vonal jellemzőit gyakran úgy határozzák meg, hogy elemezzük néhány referenciahatásra adott válaszait, amelyeket különböző frekvenciájú szinuszos rezgésekként használnak, mivel a technikában gyakran találkozhatunk velük, és az idő bármely függvényének ábrázolására használhatók. A kommunikációs vonal szinuszos jeleinek torzítási fokát az amplitúdó-frekvencia karakterisztika, a sávszélesség és a csillapítás egy bizonyos frekvenciánál becsülik meg.

Frekvenciaválasz(AFC) ad a legteljesebb képet a kommunikációs vonalról, megmutatja, hogy a vonal kimenetén a szinusz amplitúdója hogyan csökken a bemenetén lévő amplitúdóhoz képest az átvitt jel összes lehetséges frekvenciájára (jelamplitúdó helyett, erejét gyakran használják). Ezért a frekvenciamenet lehetővé teszi, hogy meghatározza a kimeneti jel alakját bármely bemeneti jelhez. A valódi kommunikációs vonal frekvenciaválaszát azonban nagyon nehéz megszerezni, ezért a gyakorlatban más, egyszerűsített jellemzőket használnak helyette - a sávszélességet és a csillapítást.

Link sávszélesség olyan folytonos frekvenciatartományt jelöl, amelyben a kimenő jel amplitúdójának a bemeneti jelhez viszonyított aránya meghalad egy előre meghatározott határt (tipikusan 0,5). Ezért a sávszélesség határozza meg a szinuszos jel azon frekvenciatartományát, amelyen ez a jel jelentős torzítás nélkül továbbítódik a kommunikációs vonalon. Az a sávszélesség, amely a legnagyobb hatással van a kommunikációs vonalon keresztüli lehetséges maximális információátviteli sebességre, az adott sávszélességen belüli szinuszos jel maximális és minimális frekvenciája közötti különbség. A sávszélesség a vonal típusától és hosszától függ.

Különbséget kell tenni a sávszélesség és a spektrum szélesség továbbított információs jeleket. Az átvitt jelek sávszélessége a jel maximális és minimális szignifikáns harmonikusa közötti különbség, vagyis azon harmonikusok között, amelyek főként hozzájárulnak a keletkező jelhez. Ha a jel jelentős harmonikusai a vonal sávszélességébe esnek, akkor az ilyen jelet torzítás nélkül továbbítja és veszi a vevő. Ellenkező esetben a jel torzul, a vevő hibákat követ el az információfelismerés során, és ezért adott sávszélességen nem lehet információt továbbítani.


csillapítás- ez a jel amplitúdójának vagy teljesítményének relatív csökkenése, amikor egy bizonyos frekvenciájú jelet továbbítanak a vonalon.

Az A csillapítást decibelben (dB, dB) mérik, és a következő képlettel számítják ki:

ahol Pout, Pin a jel teljesítménye a vonal kimenetén, illetve bemenetén.

A vonalon átvitt jelek torzításának hozzávetőleges értékeléséhez elegendő ismerni az alapfrekvencia jeleinek csillapítását, vagyis azt a frekvenciát, amelynek harmonikusa a legnagyobb amplitúdójú és teljesítményű. Pontosabb becslés akkor lehetséges, ha több, a főhöz közeli frekvencián ismert a csillapítás.

Kommunikációs vonal kapacitása- ez a karakterisztikája, amely meghatározza (valamint a sávszélességet is) a vonalon keresztül lehetséges maximális adatátviteli sebességet. Mérése bit per másodpercben (bps), valamint származtatott egységekben (Kbps, Mbps, Gbps) történik.

A kommunikációs vonal áteresztőképessége a jellemzőitől (frekvencia-válasz, sávszélesség, csillapítás) és az átvitt jelek spektrumától függ, ami viszont a választott fizikai vagy lineáris kódolási módszertől (azaz a diszkrét ábrázolás módjától) függ. információ jelek formájában). Az egyik kódolási módszer esetében a vonalnak egy kapacitása lehet, a másik esetében pedig egy másik.

Kódoláskor általában egy periodikus jel paraméterének változását (például szinuszos rezgések) használják - a szinusz frekvenciáját, amplitúdóját és fázisát, vagy az impulzussorozat potenciáljának jelét. Az olyan periodikus jelet, amelynek paraméterei változnak, vivőjelnek vagy vivőfrekvenciának nevezzük, ha szinuszos jelet használunk ilyen jelként. Ha a vett szinusz nem változtatja meg egyik paraméterét sem (amplitúdó, frekvencia vagy fázis), akkor nem hordoz információt.

A periodikus vivőjel információs paraméterének másodpercenkénti változásainak számát (szinuszosnál ez az amplitúdó, frekvencia vagy fázis változásainak száma) baudban mérjük. Az adó órajele az információs jel szomszédos változásai közötti időtartam.

Általánosságban elmondható, hogy a vonal átviteli sebessége bit per másodpercben nem egyezik meg a baudok számával. A kódolási módszertől függően lehet magasabb, egyenlő vagy kisebb, mint a baud szám. Ha például mikor ez a módszer A kódolásnál a bit egységértékét egy pozitív polaritású impulzus, a nulla értéket pedig egy negatív polaritású impulzus képviseli, majd felváltva változó bitek átvitelekor (nincs azonos nevű bitsorozat), a fizikai jel minden bit átvitele során kétszer változtatja állapotát. Ezért ezzel a kódolással a vonal átviteli sebessége kétszer kisebb, mint a vonalon átvitt baudok száma.

A vonal áteresztőképességét nemcsak a fizikai, hanem az ún logikus kódolás, amelyet a fizikai kódolás előtt hajtanak végre, és amely abból áll, hogy az információ eredeti bitsorozatát egy új bitszekvenciára cserélik, amely ugyanazt az információt hordozza, de rendelkezik további tulajdonságok(például a fogadó oldal azon képessége, hogy a kapott adatokban hibákat észleljen, vagy titkosítással biztosítsa a továbbított adatok titkosságát). A logikai kódolást általában az eredeti bitsorozat hosszabb szekvenciával való helyettesítése kíséri, ami negatívan befolyásolja a hasznos információ átviteli idejét.

Van egy bizonyos kapcsolat egy vonal kapacitása és sávszélessége között. Rögzített fizikai kódolási módszerrel a vonal kapacitása növekszik a vivő periodikus jel frekvenciájának növekedésével, mivel ez a növekedés az időegység alatt továbbított információ növekedésével jár együtt. De ennek a jelnek a frekvenciájának növekedésével a spektrum szélessége is növekszik, amelyet a vonal sávszélessége által meghatározott torzításokkal továbbítanak. Minél nagyobb az eltérés a vonal sávszélessége és az átvitt információs jelek sávszélessége között, annál jobban torzulnak a jelek, és annál valószínűbb, hogy a vevő az információ felismerésében hibázik. Ennek eredményeként az információátvitel sebessége kisebb, mint azt várnánk.

Claude Shannon kapcsolatot hozott létre egy vonal sávszélessége és a maximális lehetséges sávszélesség között, függetlenül a fizikai kódolás elfogadott módszerétől:

Ahol VAL VEL– maximális vonalkapacitás (bit/s);

F– vonal sávszélessége (Hz);

a hasznos jel teljesítménye;

– zaj (interferencia) teljesítmény.

Amint ebből az összefüggésből következik, a rögzített sávszélességű kapcsolat átviteli teljesítményének nincs elméleti korlátja. A gyakorlatban azonban meglehetősen nehéz és költséges a vonalkapacitás növelése az adóteljesítmény jelentős növelésével vagy a vonal zajteljesítményének csökkentésével. Ezen túlmenően ezeknek a kapacitásoknak az áteresztőképességre gyakorolt ​​hatását nem egyenesen arányos, hanem logaritmikus függés korlátozza.

A Nyquist által talált összefüggés gyakorlatiasabb alkalmazást nyert:

Ahol M– a továbbított jel információs paraméterének különböző állapotainak száma.

A Nyquist-arány, amelyet egy kommunikációs vonal maximális lehetséges áteresztőképességének meghatározására is használnak, nem veszi kifejezetten figyelembe a vonalon a zaj jelenlétét. Befolyása azonban közvetve az információs jel állapotainak megválasztásában is megmutatkozik. Például a vonal átviteli sebességének növelésére az adatok kódolásakor nem 2 vagy 4 szintet, hanem 16-ot lehetett használni. De ha a zaj amplitúdója meghaladja a szomszédos 16 szint közötti különbséget, akkor a vevő nem lesz képes stabilan felismeri a továbbított adatokat. Ezért a lehetséges jelállapotok számát valójában a jel teljesítmény/zaj viszonya korlátozza.

A Nyquist-képlet szerint a csatornakapacitás határértékét arra az esetre határozzuk meg, amikor az információs jel állapotainak száma már ki van választva, figyelembe véve azok vevő általi stabil felismerésének lehetőségeit.

A kommunikációs vonal zajvédelme- ez a képessége, hogy csökkentse a külső környezetben a belső vezetőkön keletkező interferencia szintjét. Ez függ a használt fizikai közeg típusától, valamint a vonal eszközétől, az árnyékolástól és az interferencia elnyomásától. A legzajállóbbak, érzéketlenek a külső elektromágneses sugárzásra, a száloptikai vonalak, a legkevésbé zajállóak - a rádióvonalak, kábelvonalak közbenső helyet foglalnak el. A külső elektromágneses sugárzás okozta interferencia csökkentése a vezetők árnyékolásával és csavarásával érhető el.

2.1. A kommunikációs vonalak típusai

A kommunikációs vonal általában egy fizikai közegből, amelyen keresztül elektromos információs jeleket továbbít, adatátviteli berendezésből és közbenső berendezésből áll. A kifejezés szinonimája kommunikációs vonal (vonal) a kifejezés kommunikációs csatorna.

Rizs. 1.1. A kommunikációs vonal összetétele

Fizikai média

Fizikai átviteli közeg (közepes) lehet kábel, azaz vezetékek, szigetelő és védőburkolatok és csatlakozók halmaza, valamint a föld légköre vagy a világűr, amelyen keresztül az elektromágneses hullámok terjednek.

Az adatátviteli közegtől függően a kommunikációs vonalak a következőkre oszthatók:

Vezetékes (levegő);

kábel (réz és száloptikai);

kábelvonalak meglehetősen összetett szerkezetek. A kábel több rétegű szigetelésbe zárt vezetőkből áll: elektromos, elektromágneses, mechanikus és esetleg klimatikus. Ezenkívül a kábel felszerelhető csatlakozókkal, amelyek lehetővé teszik a különféle berendezések gyors csatlakoztatását. A számítógépes hálózatokban három fő kábeltípust használnak: sodrott rézvezetékpáron alapuló kábeleket, rézmagos koaxiális kábeleket és száloptikai kábeleket.

Sodrott érpárt hívnak csavart érpár. A csavart érpár árnyékolt változatban is létezik (árnyékolt csavart érpár, STP), amikor egy pár rézvezetéket szigetelő árnyékolóba csomagolnak, és árnyékolatlanok (árnyékolatlan csavart érpár, UTP) amikor nincs szigetelő fólia. A vezetékek csavarása csökkenti a külső interferencia hatását a kábelen továbbított hasznos jelekre. Száloptikai kábel (optikai szál) vékony (5-60 mikron) szálakból áll, amelyeken keresztül a fényjelek terjednek. Ez a legjobb minőségű kábel - nagyon nagy sebességű adatátvitelt biztosít (akár 10 Gb / s és nagyobb), ráadásul más típusú átviteli közegeknél jobb adatvédelmet biztosít a külső interferencia ellen.

Földfelszíni és műholdas kommunikáció rádiócsatornái rádióhullámok adója és vevője által generált. Nagyon sok különböző típusú rádiócsatorna létezik, amelyek mind a használt frekvenciatartományban, mind a csatornatartományban különböznek. A rövid, közepes és hosszú hullámok tartományai (KB, SV és LW), más néven amplitúdómodulációs tartományok (Amplitude Modulation, AM) a bennük alkalmazott jelmodulációs módszer típusa szerint, nagy távolságú kommunikációt biztosítanak, de alacsony szinten. adatsebesség. Gyorsabbak az ultrarövid hullámsávon (VHF) működő csatornák, amelyeket frekvenciamoduláció (Frequency Modulation, FM), valamint az ultramagas frekvenciasávok (mikrohullámú vagy mikrohullámú) jellemeznek.

A számítógépes hálózatokban manapság szinte az összes leírt fizikai adatátviteli adathordozót használják, de a legígéretesebbek az optikai médiák. Népszerű közeg a csavart érpár is, amelyet a minőség és a költség kiváló aránya, valamint a könnyű beszerelés jellemez. A műholdas csatornákat és a rádiókommunikációt leggyakrabban olyan esetekben használják, amikor a kábeles kommunikáció nem alkalmazható.

2.2. A kommunikációs vonal jellemzői

A kommunikációs vonalak főbb jellemzői a következők:

amplitúdó-frekvencia karakterisztika;

· sávszélesség;

csillapítás

· zajvédelem;

áthallás a vonal közeli végén;

áteresztőképesség;

Az adatátvitel megbízhatósága;

darabköltség.

Mindenekelőtt a számítógépes hálózat fejlesztője az adatátvitel átviteli sebességében és megbízhatóságában érdekelt, mivel ezek a jellemzők közvetlenül befolyásolják a teljesítményt és a megbízhatóságot. létrehozott hálózat. Az áteresztőképesség és a megbízhatóság mind a kommunikációs kapcsolat, mind az adatátviteli mód jellemzői. Ezért ha az átviteli mód (protokoll) már definiált, akkor ezek a jellemzők is ismertek. Azonban nem beszélhetünk a kommunikációs vonal áteresztőképességéről, mielőtt fizikai rétegbeli protokollt definiálnak hozzá. Ilyen esetekben, amikor még meg kell határozni a létező protokollok közül a legmegfelelőbbet, a vonal egyéb jellemzői, mint például a sávszélesség, az áthallás, a zajtűrés és egyéb jellemzők válnak fontossá. Egy kommunikációs vonal jellemzőinek meghatározásához gyakran használják annak egyes referenciahatásokra adott reakcióinak elemzését.

Kommunikációs vonalak jeleinek spektrális elemzése

A harmonikusanalízis elméletéből ismeretes, hogy bármely periodikus folyamat végtelen számú szinuszos komponensként ábrázolható, ezeket harmonikusoknak nevezzük, és az összes harmonikus halmazát az eredeti jel spektrális dekompozíciójának nevezzük. A nem periodikus jelek folyamatos frekvenciaspektrumú szinuszos jelek integráljaként ábrázolhatók.

Bármely forrásjel spektrumának megtalálásának technikája jól ismert. Egyes, analitikailag jól leírt jelek spektruma könnyen kiszámítható a Fourier-képletek alapján. A gyakorlatban előforduló tetszőleges hullámformák esetében a spektrum speciális műszerekkel - spektrumanalizátorokkal - megkereshető, amelyek egy valós jel spektrumát mérik, és megjelenítik a harmonikus komponensek amplitúdóit. Egy tetszőleges frekvenciájú szinusz átviteli csatornája által okozott torzítás végső soron az átvitt jel bármilyen alakú torzulásához vezet, különösen, ha a különböző frekvenciájú szinuszokat eltérően torzítják. A számítógépes hálózatokra jellemző impulzusjelek továbbításakor a kis- és nagyfrekvenciás harmonikusok torzulnak, ennek következtében az impulzusfrontok elvesztik négyszögletes alakjukat. Ennek eredményeként a jeleket rosszul lehet felismerni a vonal vevő végén.

A kommunikációs vonal torzítja a továbbított jeleket, mivel fizikai paraméterei eltérnek az ideálisaktól. Így például a rézhuzalok mindig az aktív ellenállás, a kapacitív és az induktív terhelés valamilyen kombinációját képviselik a hosszon elosztva. Ennek eredményeként a különböző frekvenciájú szinuszoidok esetében a vonal eltérő impedanciájú lesz, ami azt jelenti, hogy különböző módon továbbítják őket. Az optikai kábelnek is vannak olyan eltérései, amelyek megakadályozzák az ideális fényterjedést. Ha a kommunikációs vonal közbenső berendezéseket tartalmaz, akkor további torzításokat is bevezethet, mivel lehetetlen olyan eszközöket létrehozni, amelyek egyformán jól közvetítik a szinuszok teljes spektrumát, nullától a végtelenig.

A kommunikációs vonal belső fizikai paraméterei által bevezetett jeltorzulásokon kívül olyan külső interferenciák is előfordulnak, amelyek hozzájárulnak a vonal kimenetén lévő hullámforma torzulásához. Ezeket az interferenciákat különféle villanymotorok keltik, elektronikus eszközök, légköri jelenségek stb. A kábelek és erősítő-kapcsoló berendezések fejlesztői által hozott védelmi intézkedések ellenére a külső interferencia hatását nem lehet teljes mértékben kompenzálni. Ezért a kommunikációs vonal kimenetén lévő jelek általában összetett alakúak, így néha nehéz megérteni, hogy milyen diszkrét információt tápláltak a vonal bemenetére.

A kommunikációs vonalak szinuszos jeleinek torzításának mértékét olyan jellemzők alapján becsülik meg, mint az amplitúdó-frekvencia válasz, a sávszélesség és a csillapítás egy bizonyos frekvencián.

Frekvenciaválasz

Frekvenciaválasz megmutatja, hogyan csökken a kommunikációs vonal kimenetén lévő szinusz amplitúdója a bemenetén lévő amplitúdóhoz képest az átvitt jel összes lehetséges frekvenciájánál. Ez a jellemző az amplitúdó helyett gyakran egy ilyen jelparamétert is használ teljesítményként. A valós vonal frekvencia-válaszának ismerete lehetővé teszi a kimeneti jel alakjának meghatározását szinte bármilyen bemeneti jel esetén. Ehhez meg kell találni a bemeneti jel spektrumát, az azt alkotó harmonikusok amplitúdóját az amplitúdó-frekvencia karakterisztika szerint konvertálni, majd az átalakított felharmonikusok összeadásával meg kell találni a kimenő jel alakját.

Annak ellenére, hogy a frekvenciaválasz által a kommunikációs vonalra vonatkozó információk teljesek, használatát nehezíti, hogy nagyon nehéz megszerezni. Ezért a gyakorlatban az amplitúdó-frekvencia karakterisztika helyett más, egyszerűsített jellemzőket használnak - a sávszélességet és a csillapítást.

Sávszélesség

Sávszélesség Olyan folytonos frekvenciatartomány, amelynél a kimenő jel amplitúdójának a bemeneti jelhez viszonyított aránya meghalad valamilyen előre meghatározott határt, általában 0,5-öt. Vagyis a sávszélesség határozza meg a szinuszos jel azon frekvenciatartományát, amelyen ez a jel jelentős torzítás nélkül továbbítódik a kommunikációs vonalon. A sávszélesség ismerete lehetővé teszi, hogy bizonyos fokú közelítéssel ugyanazt az eredményt kapjuk, mint az amplitúdó-frekvencia karakterisztika ismerete. Szélesség a sávszélesség a legnagyobb mértékben befolyásolja a kommunikációs vonalon keresztüli információátvitel maximális lehetséges sebességét.

csillapítás

Csillapítás A definíció szerint a jel amplitúdójának vagy teljesítményének relatív csökkenése, amikor egy adott frekvenciájú jelet továbbítanak egy jelvonalon. Így a csillapítás egy pont a vonal frekvenciamenetétől. Az A csillapítást általában decibelben (dB, decibel - dB) mérik, és a következő képlettel számítják ki:

A \u003d 10 log10 Pout / Pin,

ahol Pout a jel teljesítménye a vonal kimenetén,
Рin - jel teljesítmény a vonal bemeneten.

Mivel a közbenső erősítők nélküli kábel kimeneti teljesítménye mindig kisebb, mint a bemeneti jel teljesítménye, a kábel csillapítása mindig negatív érték.

Abszolút erőszint decibelben is mérve. Ebben az esetben a jelteljesítmény alapértékeként 1 mW értéket veszünk, amelyhez viszonyítva az aktuális teljesítményt mérjük. Így a p teljesítményszintet a következő képlettel számítjuk ki:

p = 10 log10 R/1mW [dBm],

ahol P a jelteljesítmény milliwattban,
dBm (dBm) a teljesítményszint mértékegysége (decibel per 1 mW).

A frekvenciamenet, a sávszélesség és a csillapítás tehát univerzális jellemzők, ismereteik alapján arra következtethetünk, hogy a kommunikációs vonalon milyen formájú jeleket továbbítanak.

A sávszélesség a vonal típusától és hosszától függ. ábrán. Az 1.1 mutatja a különböző típusú kommunikációs vonalak sávszélességeit, valamint a kommunikációs technológiában leggyakrabban használt frekvenciatartományokat.

Rizs. 1.1. Kommunikációs sávszélességek és népszerű frekvenciasávok

Vonalkapacitás

áteresztőképesség vonal jellemzi a maximális lehetséges adatátviteli sebességet a kommunikációs vonalon keresztül. A sávszélességet bit per másodpercben (bps), valamint származtatott egységekben mérik, például kilobit per másodperc (Kbps), megabit per másodperc (Mbps), gigabit per másodperc (Gbps) stb.

Egy kommunikációs vonal áteresztőképessége nemcsak a jellemzőitől, például az amplitúdó-frekvencia karakterisztika függvénye, hanem az átvitt jelek spektrumától is. Ha a jel jelentős harmonikusai a vonal sávszélességébe esnek, akkor az ilyen jelet ez a kommunikációs vonal jól továbbítja, és a vevő képes lesz helyesen felismerni az adó által a vonalon keresztül küldött információkat (1.2a ábra). . Ha jelentős harmonikusok lépnek túl a kommunikációs vonal sávszélességén, akkor a jel jelentősen torzul, a vevő hibákat követ el az információ felismerésekor, ami azt jelenti, hogy adott sávszélességgel nem lehet információt továbbítani (1.2b. ábra). .

Rizs. 1.2. A kommunikációs vonal sávszélessége és a jel spektruma közötti megfelelés

A kommunikációs vonalra adott jelek formájában diszkrét információ megjelenítésére szolgáló módszer megválasztását nevezzük fizikai vagy vonalkódolás. A jelek spektruma és ennek megfelelően a vonal sávszélessége a választott kódolási módszertől függ. Így az egyik kódolási módszer esetében a vonalnak egy kapacitása lehet, egy másik esetében pedig egy másik.

A legtöbb kódolási módszer egy periodikus jel valamely paraméterének megváltoztatását alkalmazza - a szinusz frekvenciáját, amplitúdóját és fázisát, vagy az impulzussorozat potenciáljának előjelét. Olyan periodikus jelet hívunk, amelynek paraméterei változnak vivőjel vagy vivőfrekvencia, ha szinuszoidot használnak ilyen jelként.

A vivő periodikus jel információs paraméterének másodpercenkénti változásainak számát mérjük baud. Az információs jel szomszédos változásai közötti időtartamot az adó órajelének nevezzük. A vonal sávszélessége bit per másodpercben általában nem egyezik meg az baudok számával. Ez lehet nagyobb vagy alacsonyabb, mint az átviteli sebesség, és ez az arány a kódolási módszertől függ.

Ha a jelnek kettőnél több különálló állapota van, akkor a bit/sec átviteli sebesség nagyobb lesz, mint az átviteli sebesség. Például, ha az információs paraméterek egy szinusz fázisa és amplitúdója, és 4 fázisállapot 0,90, 180 és 270 fok, és két jelamplitúdó érték különbözik, akkor az információs jelnek 8 megkülönböztethető állapota lehet. Ebben az esetben egy 2400 baudon (2400 Hz órajelen) működő modem 7200 bps sebességgel továbbítja az információt, mivel egy jelváltással 3 bit információ kerül továbbításra.

A vonal sávszélességét nem csak a fizikai, hanem a logikai kódolás is befolyásolja. Logikai kódolás fizikai kódolás előtt hajtják végre, és magában foglalja az eredeti információ bitjeinek helyettesítését egy új bitszekvenciával, amely ugyanazt az információt hordozza, de további tulajdonságokkal rendelkezik, mint például a fogadó oldal azon képessége, hogy észlelje a kapott adatok hibáit. A logikai kódolásban leggyakrabban az eredeti bitsorozatot hosszabb sorozatra cserélik, így a csatorna hasznos információhoz viszonyított áteresztőképessége csökken.

A vonal kapacitása és a sávszélessége közötti kapcsolat

Minél nagyobb a vivő periodikus jel frekvenciája, annál több információ kerül továbbításra egységnyi idő alatt a vonalon, és annál nagyobb a vonal kapacitása rögzített fizikai kódolási módszerrel. De a periodikus vivőjel frekvenciájának növekedésével ennek a jelnek a spektrumának szélessége is növekszik, ami összességében megadja a fizikai kódoláshoz kiválasztott jelsorozatot. A vonal a szinuszoknak ezt a spektrumát a sávszélessége által meghatározott torzításokkal továbbítja. Minél nagyobb az eltérés a vonal sávszélessége és a továbbított információs jelek sávszélessége között, annál jobban torzulnak a jelek, és annál valószínűbb, hogy a fogadó fél információfelismerési hibákat okoz, ami azt jelenti, hogy az információátviteli sebesség valóban megfordul. kevesebb lesz a vártnál.

Egy vonal sávszélessége és a vonal sávszélessége közötti kapcsolat maximális lehetséges áteresztőképesség, függetlenül a fizikai kódolás elfogadott módszerétől, Claude Shannon megállapította:

С = F log2 (1 + Рс/Рsh),

ahol C a maximális vonal átviteli sebesség bit per másodpercben,
F - vonal sávszélessége hertzben,
Рс - jel teljesítmény,
Rsh - zajteljesítmény.

A vonalkapacitás növelése az adóteljesítmény növelésével vagy a kommunikációs vonalon lévő zaj (interferencia) erejének csökkentésével lehetséges. Mindkét összetevőt nagyon nehéz megváltoztatni. Az adó teljesítményének növelése jelentősen megnöveli annak méretét és költségét. A zajszint csökkentése speciális, jó védőárnyékolású kábelek alkalmazását igényli, ami igen költséges, valamint zajcsökkentést igényel az adóban és a köztes berendezésekben, amit nem könnyű elérni. Ezenkívül a hasznos jel- és zajteljesítmények hatását az áteresztőképességre korlátozza egy logaritmikus függés, amely távolról sem nő olyan gyorsan, mint az egyenes arányos.

Lényegében közel áll a Shannon-képlethez a következő Nyquist által kapott összefüggés, amely meghatározza a kommunikációs vonal maximális lehetséges áteresztőképességét is, de nem veszi figyelembe a vonal zaját:

C = 2F log2 M,

ahol M az információs paraméter megkülönböztethető állapotainak száma.

Bár a Nyquist-képlet kifejezetten nem veszi figyelembe a zaj jelenlétét, hatása közvetve megjelenik az információs jel állapotszámának megválasztásában. A lehetséges jelállapotok számát valójában a jelteljesítmény és a zaj aránya korlátozza, és a Nyquist-képlet határozza meg a maximális adatsebességet abban az esetben, ha az állapotok számát már kiválasztottuk, figyelembe véve a vevő stabil felismerési képességét. .

A megadott arányok a vezetékkapacitás határértékét adják, és ennek a határértékhez való közelítésének mértéke az alábbiakban tárgyalt konkrét fizikai kódolási módszerektől függ.

Vonalzaj immunitás

Vonalzaj immunitás meghatározza, hogy képes-e csökkenteni a külső környezetben a belső vezetőkön keltett interferencia mértékét. A vezeték zajtűrése a használt fizikai közeg típusától, valamint magának a vonalnak az árnyékolásától és zajcsökkentő eszközétől függ.

Áthallás a közeli végén (Near End Cross Talk – NEXT) meghatározza a kábel belső zavarforrásokkal szembeni zajtűrő képességét, amikor az adó kimenete által az egyik vezetőpáron keresztül továbbított jel elektromágneses tere zavarjelet indukál egy másik vezetőpáron. Ha egy vevő csatlakozik a második párhoz, akkor az indukált belső zajt hasznos jelnek tekintheti. A NEXT mutató decibelben kifejezve 10 log Pout/Pnav, ahol Pout a kimeneti jel teljesítménye, Pnav pedig az indukált jel teljesítménye. Minél kisebb a NEXT érték, annál jobb a kábel.

Tekintettel arra, hogy egyes új technológiák egyidejűleg több csavart érpáron keresztül is adatátvitelt használnak, a mutatót a közelmúltban alkalmazzák. PowerSUM, amely a NEXT jelző módosítása. Ez a mutató a kábel összes adópárjából származó áthallás teljes teljesítményét tükrözi.

Az adatátvitel megbízhatósága

Az adatátvitel megbízhatósága jellemzi a torzítás valószínűségét minden egyes átvitt adatbit esetében. Néha ezt a mutatót hívják bithibaarány (Bit Error Rate, BER). A további hibavédelem nélküli kommunikációs csatornák BER-értéke általában 1, az optikai kommunikációs vonalakban - 10-9. Például 10-4 közötti adatátviteli megbízhatósági érték azt jelzi, hogy átlagosan 10 000 bitből egy bit értéke torz.

A bittorzulás mind a vonalon jelenlévő zaj, mind a hullámforma vonal korlátozott sávszélessége miatti torzulása miatt következik be. Ezért a továbbított adatok megbízhatóságának növelése érdekében növelni kell a vonal zajvédelmét, csökkenteni kell a kábel áthallás szintjét, és több szélessávú kommunikációs vonalat kell használni.

2.3. Hálózati kábelezési szabványok

A kábel meglehetősen összetett termék, amely vezetőkből, árnyékoló rétegekből és szigetelésből áll. Egyes esetekben a kábel olyan csatlakozókat tartalmaz, amelyekkel a kábelek a berendezéshez csatlakoznak. Ezenkívül a kábelek és berendezések gyors kapcsolása érdekében különféle elektromechanikus eszközöket használnak, amelyeket keresztmetszeteknek, keresztdobozoknak vagy szekrényeknek neveznek. A számítógépes hálózatok bizonyos szabványoknak megfelelő kábeleket használnak, ami lehetővé teszi a hálózati kábelrendszer kiépítését különböző gyártók kábeleiből és csatlakozó eszközeiből. A kábelszabványosítás protokollfüggetlen megközelítést alkalmaz. Vagyis a szabvány csak azokat az elektromos, optikai és mechanikai jellemzőket határozza meg, amelyeknek egy adott típusú kábelnek vagy csatlakozó terméknek meg kell felelnie.

A kábelszabványok jó néhány jellemzőt határoznak meg, amelyek közül a legfontosabbakat az alábbiakban soroljuk fel.

· Csillapítás. A csillapítást decibelben mérik méterenként a jel egy adott frekvenciájához vagy frekvenciatartományához.

· Áthallás a közeli végén (Near End Cross Talk, NEXT). Decibelben mérve egy adott jelfrekvenciához.

· Impedancia (hullámimpedancia)- ez a teljes (aktív és reaktív) ellenállás az elektromos áramkörben. Az impedanciát ohmban mérik, és viszonylag állandó érték a kábelrendszereknél.

· Aktív ellenállás az ellenállás egyenáram elektromos áramkörben. Az impedanciával ellentétben az ellenállás független a frekvenciától, és a kábel hosszával nő.

· Kapacitás a fémes vezetők energiatároló tulajdonsága. A kábelben lévő két, dielektrikummal elválasztott elektromos vezető egy töltés tárolására képes kondenzátor. A kapacitás nem kívánatos érték.

· A külső elektromágneses sugárzás vagy elektromos zaj szintje. Az elektromos zaj nem kívánt váltakozó feszültség a vezetőben. Kétféle elektromos zaj létezik: háttérzaj és impulzuszaj. Az elektromos zajt millivoltban mérik.

· A vezeték átmérője vagy keresztmetszeti területe. A rézvezetőknél meglehetősen gyakori, hogy amerikai rendszer AWG (American Wire Gauge), amely bevezet néhány feltételes vezetéktípust, például 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG. Minél nagyobb a vezeték típusszáma, annál kisebb az átmérője.

A jelenlegi szabványok középpontjában a csavart érpárú és az optikai kábelek állnak.

Árnyékolatlan csavart érpárú kábelek

Az árnyékolatlan réz UTP-kábel elektromos és mechanikai jellemzőitől függően 5 kategóriába sorolható (1. kategória - 5. kategória). Az alábbiakban felsoroljuk a leggyakrabban használt kategóriákat.

Kábelek kategória 1 ott használják, ahol az átviteli sebességre vonatkozó követelmények minimálisak. Általában digitális és analóg hangátvitelre és alacsony sebességű (20 Kbps-ig) adatátvitelre szolgáló kábel. 1983-ig ez volt a telefonkábelezés fő kábeltípusa.

Kábelek kategória 3 1991-ben szabványosították, amikor kifejlesztették Távközlési kábelezési szabvány kereskedelmi épületekhez(EIA-568), amely meghatározta a 16 MHz-ig terjedő frekvenciájú, nagy sebességű hálózati alkalmazásokat támogató, 3. kategóriájú kábelek elektromos jellemzőit. A 3-as kategóriájú kábel adat- és hangátvitelre egyaránt alkalmas. A huzal osztása körülbelül 3 fordulat lábonként (30,5 cm).

Kábelek kategória 5 kifejezetten a nagy sebességű protokollok támogatására tervezték. Jellemzőiket 100 MHz-ig terjedő tartományban határozzák meg. Ez a kábel támogatja a 100 Mb/s-os protokollokat - FDDI (TP-PMD fizikai szabvánnyal), Fast Ethernet, l00VG-AnyLAN, valamint gyorsabb protokollokat - ATM 155 Mbps és Gigabit Ethernet 1000 Mbps.

Minden UTP-kábel, kategóriájától függetlenül, 4 páros konfigurációban kapható. Mind a négy kábelpárnak saját színe és csavarodási emelkedése van. Általában két pár adatátvitelre, kettő pedig hangátvitelre szolgál.

A kábelek RJ-45 dugókkal és aljzatokkal csatlakoznak a berendezésekhez, amelyek a hagyományos RJ-11 telefonaljzatokhoz hasonló 8 tűs csatlakozók.

Árnyékolt, csavart érpárú kábelek

Árnyékolt, csavart érpárú STP kábel jól védi a továbbított jeleket a külső interferencia ellen, emellett kevesebb elektromágneses hullámot sugároz kifelé. A földelt árnyékolás megnöveli a kábel költségét és bonyolítja a fektetését. Az árnyékolt kábel csak adatátvitelre használható.

Az árnyékolt, csavart érpárú kábelek paramétereit meghatározó fő szabvány az IBM szabadalmaztatott szabványa. Ebben a szabványban a kábeleket nem kategóriákra, hanem típusokra osztják: I. típus, 2. típus, ..., 9. típus.

Az árnyékolt kábel fő típusa az IBM Type 1 kábel. 2 pár sodrott vezetékből áll, amelyek földelt vezető zsinórral vannak árnyékolva. Elektromos paraméterek Kábel típusa Az 1 nagyjából megfelel az 5-ös kategóriájú UTP kábelnek, azonban az 1-es típusú kábel jellemző impedanciája 150 ohm.

Nem minden IBM szabványos kábeltípus árnyékolt kábel – némelyik az árnyékolatlan telefonkábel (3. típus) és a száloptikai kábel (5. típus) jellemzőit határozza meg.

Száloptikai kábelek

Az optikai kábelek egy központi fényvezetőből (magból) állnak - egy üvegszálból, amelyet egy másik üvegréteg vesz körül - egy hüvelyből, amelynek törésmutatója alacsonyabb, mint a magé. A magon keresztül terjedve a fénysugarak nem lépik túl annak határait, visszaverődnek a héj fedőrétegéről. A törésmutató eloszlásától és a mag átmérőjének nagyságától függően:

többmódusú szál a törésmutató fokozatos változásával (1.3a. ábra);

többmódusú szál a törésmutató sima változásával (1.36. ábra);

egymódusú szál (1.3c. ábra).

Az "üzemmód" fogalma a fénysugarak terjedési módját írja le a kábel belső magjában. Egymódusú kábelben (Single Mode Fiber, SMF) nagyon kis átmérőjű központi vezetőt használnak, amely arányos a fény hullámhosszával - 5-10 mikron. Ebben az esetben szinte minden fénysugár a szál optikai tengelye mentén terjed anélkül, hogy a külső vezetőről visszaverődne. Az egymódusú kábel sávszélessége nagyon széles - akár több száz gigahertz kilométerenként. A finom minőségű szálak előállítása egymódusú kábelekhez nehéz feladat. technológiai folyamat, ami meglehetősen drágává teszi az egymódusú kábelt. Ezenkívül meglehetősen nehéz egy ilyen kis átmérőjű szálba fénysugarat irányítani anélkül, hogy energiájának jelentős részét elveszítené.

Rizs. 1.3 . Az optikai kábel típusai

BAN BEN többmódusú kábelek (Multi Mode Fiber, MMF) szélesebb belső magokat alkalmaznak, amelyek technológiailag könnyebben gyárthatók. A szabványok a két leggyakoribb többmódusú kábelt határozzák meg: 62,5/125 µm és 50/125 µm, ahol 62,5 µm vagy 50 µm a középső vezeték átmérője, és 125 µm a külső vezeték átmérője.

A többmódusú kábeleknél a belső vezetőben egyszerre több fénysugár van, amelyek különböző szögekben verődnek vissza a külső vezetőről. A sugár visszaverődési szögét a sugár módusának nevezzük. A törésmutató sima változásával rendelkező többmódusú kábeleknél az egyes módok terjedési módja bonyolultabb.

A többmódusú kábelek sávszélessége szűkebb - 500-800 MHz/km. A sáv szűkülése a visszaverődés során fellépő fényenergia-veszteség, valamint a különböző módusú sugarak interferenciája miatt következik be.

Az optikai kábelek fénykibocsátásának forrásaként a következőket használják:

· LED-ek;

félvezető lézerek.

Az egymódusú kábeleknél csak félvezető lézert használnak, mivel ilyen kis átmérőjű optikai szál mellett a LED által keltett fényáram nagy veszteség nélkül nem irányítható a szálba. A többmódusú kábelekhez olcsóbb LED-sugárzókat használnak.

Az információ továbbítására 1550 nm (1,55 mikron), 1300 nm (1,3 mikron) és 850 nm (0,85 mikron) hullámhosszú fényt használnak. A LED-ek 850 nm és 1300 nm hullámhosszú fényt tudnak kibocsátani. A 850 nm-es emitterek lényegesen olcsóbbak, mint az 1300 nm-esek, de a kábel sávszélessége 850 nm-en szűkebb, pl. 200 MHz/km 500 MHz helyett.

A lézersugárzók 1300 és 1550 nm hullámhosszon működnek. A modern lézerek sebessége lehetővé teszi a fényáram 10 GHz-es és magasabb frekvenciákon történő modulálását. A lézersugárzók koherens fénysugarat hoznak létre, aminek következtében az optikai szálak veszteségei kisebbek, mint a LED-ek inkoherens sugara esetén.

Az, hogy az optikai szálakban csak néhány hullámhosszt használnak információátvitelre, ezek amplitúdó-frekvencia jellemzőinek sajátosságaihoz kapcsolódik. Ezeknél a diszkrét hullámhosszoknál figyelhető meg a jelteljesítmény-átvitel kifejezett maximuma, míg más hullámhosszoknál a szálak csillapítása sokkal nagyobb.

Az optikai kábelek MIC, ST és SC csatlakozókkal csatlakoznak a berendezéshez.

A száloptikai kábelek kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek minden típusra: elektromágneses, mechanikus, de van egy komoly hátrányuk - a szálak csatlakozási nehézsége a csatlakozókkal és egymással, ha meg kell növelni a kábel hosszát. Az optikai szál csatlakozóhoz való rögzítése a szál nagy pontosságú vágását igényli a szál tengelyére szigorúan merőleges síkban, valamint a csatlakozást összetett ragasztási művelettel.

© Copyright 2023, Mastering PC - Internet. Skype. Közösségi média. Windows oktatóanyagok