Основні характеристики та параметри середовища передавання даних

Фізичне середовище передавання даних (medium) може яв­ляти собою кабель, тобто набір проводів, ізоляційних і захисних оболонок і сполучних роз’ємів, а також земну атмосферу або космічний простір, якими поширюються електромагнітні хвилі [16].

Дані середовищем передавання можуть спрямовуватися у прямому та зворотному напрямках. Якщо дані комунікативним середовищем передаються лише в одному напрямку, такий режим передавання нази­ва­ється симплексним. Наприклад, радіо та телемовлення. Якщо дані середовищем передавання спрямовуються в обидва на­прям­­ки одночасно, такий режим називається дуплексним, якщо не одночасно – напів­дуплекс ­ ним.

Характеристики середовища передавання даних можна розділити на дві групи[77]:

- параметри поширення;

- параметри впливу.

Параметри поширення характеризують процес поширення даних залежно від власних фізичних параметрів середовища. Параметри впливу описують міру впливу на дані зовнішніх перешкод, оскільки всі параметри відрізняються від ідеальних.

Залежно від середовища передавання даних лінії зв’язку поділяються на [16]:

· проводові (повітряні);

· кабельні (мідні та оптоволоконні);

· радіоканали наземного і супутникового зв’язку.

Проводові (повітряні) лінії зв’язку – це проводи, що висять у повітрі без будь-яких ізолюючих або екрануючих оплетів, прокладені між стовпами. Через повітряні лінії зв’язку традиційно передаються телефонні або теле­графні сигнали, але за відсутності інших можливостей ці лінії викори­стовуються і для передавання комп’ютерних даних. Швидкісні характе­рис­тики таких ліній зв’язку є низькими. Сьогодні проводові лінії зв’язку витіс­ня­ються кабельними [16].

Кабельні лінії являють собою досить складну конструкцію. Кабель складається із провідників, які розміщуються в кількох шарах ізоляції.

Ізоляція може бути:

· електрична;

· електромагнітна;

· механічна;

· кліматична.

Крім того, кабель може бути оснащений роз’ємами, що дозволяють швидко приєднувати до нього різне устаткування.

У комп’ютерних ме­ре­жах застосовуються три основних типи ка­бе­лю: кабелі на основі кручених пар мідних проводів, коаксіальні кабелі з мідною жилою, а також оптоволоконні кабелі [16].

Скручена пара проводів називається крученою парою (twisted pair). Кручена пара існує в екранованому варіанті (shielded twisted pair, STP), коли пара мідних проводів обгортається в ізоляційний екран, і неекранованому (Unshielded Twistedpair, UTP), коли ізоляційна обгортка відсутня. Скру­чу­вання проводів знижує вплив зовнішніх перешкод на корисні сигнали, що передаються кабелем.

Коаксіальний кабель (coaxial) має несиметричну конструкцію і скла­дається із внутрішньої мідної жили і оплети, відокремленої від жили шаром ізоляції. Існує кілька типів коаксіального кабелю, що відрізняються характеристиками і областями застосування – для локальних мереж, для глобальних мереж, для кабельного телебачення і т. п.

Оптоволоконний кабель (optical fiber) складається з тонких (5-60 мікрон) волокон, якими поширюються світлові сигнали. Це найбільш якісний тип кабелю – він забезпечує передавання даних з дуже високою швидкістю (до 10 Гбіт/с і вище) і до того ж краще за інші типи переда­вального середовища забезпечує захист даних від зовнішніх перешкод [16].

Радіоканали наземного і супутникового зв’язку утворюються за до­по­могою передавача і приймача радіохвиль. Існує велика кількість різних типів радіоканалів, які відрізняються як використовуваним частотним діапазоном, так і дальністю каналу. Діапазони коротких, середніх і довгих хвиль (KХ, СХ та ДХ) або діапазони амплітудної модуляції (Amplitude Modulation, AM) за типом використовуваного в них методу модуляції сиг­налу забезпечують далекий зв’язок, але при невисокій швидкості переда­вання даних. Більш швидкісними є канали, які працюють на діапазонах ультра­коротких хвиль (УКХ), для яких характерна частотна модуляція (Frequency Modulation, FM), а також діапазонах надвисоких частот (НВЧ або microwaves). У діапазоні НВЧ (понад 4 ГГц) сигнали вже не від­би­ваються іоносферою Землі і для стійкого зв’язку потрібна наявність прямої видимості між передавачем і приймачем. Тому такі частоти викори­сто­вують або супутникові канали, або радіорелейні канали, де ця умова виконується [16].

У комп’ютерних мережах сьогодні застосовуються практично всі описані типи фізичних середовищ передавання даних, але найбільш перс­пективними є оптоволоконні. На них сьогодні будуються як магістралі великих територіальних мереж, так і високошвидкісні лінії зв’язку локаль­них мереж. Популярним середовищем є також кручена пара, яка характери­зується відмінним співвідношенням якості до вартості, а також простотою монтажу. За допомогою крученої пари зазвичай підключають кінцевих або­нентів мереж на відстанях до 100 метрів від концентратора. Супутникові канали і радіозв’язок використовуються найчастіше в тих випадках, коли кабельні зв’язки застосувати не можна, наприклад, при проходженні кана­лу через малозаселену місцевість або ж для зв’язку з мобільним користу­вачем мережі, таким як шофер вантажівки, лікар, який здійснює обхід, і т. п. [16]

У KM також розрізняють штучні і природні середовища передавання даних.

Штучні середовища спеціально виготовлені для використання як сере­довище передавання даних. Наприклад, кабелі, радіохвилеводи. Радіо­хвилевод являє собою порожню металеву трубку, усередині якої поши­рюється радіосигнал. Потрібно відзначити, що діаметр трубки повинен відповідати довжині хвилі переданого сигналу.

Природне середовище – це існуюче в природі середовище, напри­к­лад, атмосфера Землі. Можливо також використання інших середовищ – безповітряного простору, води, ґрунту і т. п.

Різні сигнали поширюються в атмосфері по-різному. Найбільшого поширення як носії даних в атмосфері отримали електромагнітні хвилі. Тут слід зауважити, що від довжини хвилі залежить характер поширення електро­магнітних хвиль в атмосфері. Спектр електромагнітного випро­мі­ню­вання поділяється на радіовипромінювання, інфрачервоне випромі­ню­ван­ня, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське ви­про­мінювання, гамма-випромінювання. У даний час у зв’язку з технічними труднощами ультрафіолетове, рентгенівське і гамма-випромінювання не використовуються як середовище передавання даних. Використання радіо­хвилі залежить від довжини хвилі. Хвилі поділяються на: наддовгі (дека­кі­ло­метрові), довгі (кілометрові), середні (гектаметрові), короткі (дека­мет­рові), метрові, дециметрові, сантиметрові, міліметрові, субміліметрові. Останні п’ять діапазонів також називаються ультракороткими хвилями (УКХ) [78].

У комп’ютерних мережах передавання даних знайшли застосування радіохвиліУКХ діапазону, які поширюються прямолінійно і не від­бива­ються іоносферою. Зв’язок у таких мережах передавання даних здійсню­ється на відстані до 40 км. Для подолання цього обмеження зазвичай вико­ри­стовують ретранслятори. Але тут виникають юридичні проблеми, ос­кі­ль­­ки будь-яка радіостанція, що перевищує обмеження на вихідну потуж­ність, підлягає ліцензуванню. Є частоти, які не підлягають ліцензуванню, однак у цьому випадку на передавальний пристрій накладається обме­ження за потужністю.

При використанні радіохвиль з міліметровими довжинами хвилі і менше доведеться зіткнутися з тим, що якість радіозв’язку буде залежати від стану атмосфери (туман, дим і т. п.).

Різновидом радіозв’язку можна вважати супутниковий зв’язок, від­мінністю від наземного радіозв’язку є лише те, що замість наземного ретранслятора використовується супутник-ретранслятор, що знаходиться на геостаціонарній орбіті. При використанні супутника-ретранслятора знімається обмеження відстані, але виникають затримки між прийомом і передаванням сигналу – затримки поширення, які можуть скласти до 5 с.

Джерелом інфрачервоного випромінювання можуть слугувати лазер або фотодіод. На відміну від радіовипромінювання, інфрачервоне випро­мінювання не може проникати крізь стіни. Крім того, при організації зв’язку поза приміщенням на якість каналу буде впливати стан атмосфери. Зв’язок відбудеться лише в межах прямої оптичної видимості. Інфра­чер­воні мережі передавання даних можуть використовувати пряме або роз­сі­яне інфрачервоне випромінювання.

Використання в мережах передавання даних джерела видимого світла – лазера може завдати травми людині, наприклад опік очей. Тому при організації мереж, що використовують видиме світло, слід також вирішувати проблеми виключення випадкової травми користувача мережі, обслуговуючого персоналу чи випадкових людей.

Середовища, в яких передавання даних відбувається без викори­с­тання кабелів, називаються ефірними. Сьогодні, з бурхливим розвитком комп’ютерних мереж і телекомунікацій, значення ефірних середовищ передавання даних зростає.

Дата добавления: 2014-01-20