Оптоволоконный кабель

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это надежный способ передачи данных, так как электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные.

Рис.5.5. Внешний вид и устройство оптоволоконного кабеля.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля. Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 – 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна.

Оптоволоконные линии предназначены для передачи больших объемов данных на большие расстояния с высокой скоростью, так как сигнал практически не затухает и не искажается. Оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами: одно – для передачи, другое – для приема. Скорость передачи теоретически может достигать до 200 Гбит/сек. Сейчас скорость передачи колеблется: от 100 Мбит/сек. до 1 Гбит/сек. Кабель не подвержен электрическим помехам. Существенным недостатком оптоволокна является его дороговизна и сложность в установке и подключении.

Типичная оптическая сеть состоит из лазерного передатчика света, мультиплексора/демультиплексора для объединения оптических сигналов с разными длинами волн, усилителей оптических сигналов, демультиплексоров и приемников, преобразующих оптический сигнал обратно в электрический. Все эти компоненты обычно собираются вручную. Таким образом, устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи, называется мультиплексором.

Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии: немодулированную и модулированную передачу.

Немодулированные системы передают данные в виде цифровых сигналов, которые представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля (полоса пропускания – разница между максимальной и минимальной частотой, которую можно передать по кабелю). В таких системах данные передаются в обоих направлениях. Для того чтобы избежать затухания и искажения сигналов используют репитеры (повторители), которые усиливают и ретранслируют сигнал.

Модулированные системы передают данные в виде аналогового сигнала (электрического или светового), занимающего некоторую полосу пропускания. Если полосы пропускания достаточно, то один кабель могут использовать одновременно несколько систем (например, транслировать передачи кабельного телевидения и передавать данные). Для восстановления сигнала используются специальные усилители. Передача сигналов идет только в одном направлении, поэтому в модулированной системе устройства имеют раздельные тракты для приема и передачи данных. Полоса пропускания делится на два канала, работающие на разных частотах, чтобы устройство могло одновременно и передавать, и принимать данные.

5.6. Беспроводная среда .

Идея цифровой беспроводной связи не нова. Уже в 1901 году итальянский физик Маркони (Guglielmo Marconi) продемонстрировал телеграфную связь между кораблем и берегом при помощи азбуки Морзе, состоящей из точек и тире, что весьма похоже на двоичный код. Сегодняшние цифровые радиосистемы обладают более высокой производительностью, однако в их основе лежит та же идея.

Беспроводные сети используются там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или просто невозможна. Например, в исторических зданиях, промышленных помещениях с металлическим или железобетонным полом, в офисах, полученных в краткосрочную аренду, на складах, выставках, конференциях и т.п.

В этих случаях сеть реализуется при помощи сетевых радио-адаптеров, снабжённых всенаправленными антеннами и использующих в качестве среды передачи информации радиоволны. Такая сеть реализуется топологией “ Все-Со-Всеми ”

Топология беспроводной сети «Все со всеми».

Для связи между беспроводной и кабельной частями сети используется специальное устройство, называемое точкой входа (или радиомостом). Можно использовать и обычный компьютер, в котором установлены два сетевых адаптера — беспроводной и кабельный.

Топология беспроводной сети «Точка входа».

Другой важной областью применения беспроводных сетей является организация связи между удалёнными сегментами локальных сетей при отсутствии инфраструктуры передачи данных (кабельных сетей общего доступа, высококачественных телефонных линий и др.), что типично для нашей страны. В этом случае для наведения беспроводных мостов между двумя удалёнными сегментами используются радиомосты с антенной направленного типа.

Топология типа "звезда"

Словосочетание беспроводная среда не означает полное отсутствие проводов в сети. Беспроводные компоненты обычно взаимодействуют с сетью, в которой в качестве среды передачи используется кабель. Такие сети называют гибкими.

Беспроводная среда обеспечивает временное подключение к существующей кабельной сети, гарантирует определенный уровень мобильности и снижает ограничения на протяженность сети. Применяется в служебных помещениях, где у сотрудников нет постоянного рабочего места, в изолированных помещениях и зданиях, в строениях, где прокладка кабеля запрещена.

В первом приближении беспроводные сети можно разбить на следующие три категории: взаимодействующие системы; беспроводные ЛВС (LAN); беспроводные глобальные сети (WAN).

Под взаимодействующими системами понимается, прежде всего, связывание между собой компонентов компьютера с использованием радиоволн малого радиуса действия.

Следующим шагом в развитии этого направления стали беспроводные ЛВС. В них каждый компьютер оборудован радиомодемом и антенной, с их помощью он может обмениваться данными с другими компьютерами. Иногда есть общая антенна, расположенная на потолке, и передача данных происходит через нее, но если рабочие станции сети расположены достаточно близко, то обычно используют одноранговую конфигурацию. Беспроводные сети все шире используются в бизнесе и для домашних целей, где прокладывать Ethernet нет никакого смысла.

Третий тип беспроводных сетей используется в глобальных сетях. Примером может служить система сотовой связи. Выделяют уже целых три поколения сотовой связи. Первые сотовые сети были аналоговыми и предназначались только для передачи речи. Второе поколение было уже цифровым, но ничего, кроме речи, передавать по-прежнему было нельзя. Наконец, нынешнее, третье поколение — цифровое, причем появилась возможность передавать как голоса, так и другие данные. Если обычные беспроводные сети могут работать со скоростью до 50 Мбит/с на расстоянии десятков метров, то сотовые системы передают данные на скорости 1 Мбит/с, но расстояние от базовой станции до компьютера или телефона исчисляется километрами, а не метрами.

Почти все беспроводные сети в каком-то месте имеют шлюз (устройство, соединяющее разные сети), обеспечивающий связь с обычными компьютерными сетями, иначе просто невозможно было бы организовать, допустим, доступ в Интернет. Такие комбинации могут использоваться в самых разных видах и ситуациях.

Скажем, на рис. 16.а изображен самолет, в котором несколько человек используют модемы и телефоны, установленные на спинках сидений, для связи с офисом. Каждый звонок производится независимо. Однако значительно эффективнее использовать летающую локальную сеть (рис. 16.б). В этом случае каждое кресло оборудуется розеткой Ethernet, к которой пассажир может подключить свой компьютер. Радиосвязь осуществляется единым маршрутизатором самолета, который связывается с одним из маршрутизаторов, находящихся на земле. Последние сменяют друг друга по мере перемещения самолета. Конфигурация представляет собой обычную локальную сеть, с той разницей, что связь с внешним миром осуществляется не по кабелю, а по радио.

Рис. 5.6. Индивидуальные переносные компьютеры (а); летающая ЛВС (б)

Работа беспроводных ЛВС основана на четырех способах передачи данных: инфракрасном излучении, лазере, радиопередаче в узком диапазоне (одночастотной передаче), радиопередаче в рассеянном спектре.

Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «высокая точность беспроводной передачи данных») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

В сетях может использоваться также передатчик для беспроводного сопряжения на коротких дистанциях (IrDA) между периферийными устройствами: телефонами, компьютерами и другими.

GPRS — это пакетная передача данных по радиоканалу. Главный вопрос – как телефон умудряется, помимо разговора, передавать еще и данные? Дело в том, что система GPRS разработана таким образом, что она не занимает полностью ни один канал связи. Пакеты передаются сразу по нескольким каналам, но только в промежутках между передачей речи. Голосовой трафик будет иметь приоритет перед данными, поэтому скорость соединения будет зависеть не только от качества оборудования, но и от загруженности сотового оператора.

5.7. Периферийное оборудование.

К файловому серверу подключается периферийное оборудование (например, лазерное устройство печати, графопостроитель и другие).

5.8. Операционная система вычислительной сети.

Как любая вычислительная система нуждается в операционной системе, так и локальная сеть нуждается в собственной операционной системе. На файл-сервере необходимо установить специальную программу-драйвер для управления сетью. При загрузке сети драйвер сети должен включаться первым. Драйвер сети следует установить и на всех остальных компьютерах сети, но на сервере он устанавливается в полной форме, там же задаются все параметры сети. Из наиболее популярных сетевых программ следует отметить программы (и соответствующие им сети) фирмы Novell, Microsoft - Windows/NT, а также отечественное изобретение — сеть Iola. Сетевая операционная система дает возможность использовать сетевые ресурсы и предоставлять ресурсы собственного компьютера для использования клиентами сети.

Дата добавления: 2014-01-06