1 4. Типы среды передачи данных в сетях: медный кабель, оптическое волокно, беспроводная связь

Типы физических сред передачи данных:

1. Медный кабель;
2. Оптоволоконный кабель;
3. Беспроводная связь.

Медные кабели

Медные кабели используются в сетях из-за их невысокой стоимости, простоты монтажа и низкого электрического сопротивления. Однако при передаче сигналов по медным кабелям имеются ограничения по дальности передачи и помехоустойчивости. Данные по медным кабелям передаются в виде электрических импульсов.

Виды медных кабелей:

1. Неэкранированная витая пара (UTP);
2. Экранированная витая пара (STP);
3. Коаксиальный кабель.

Медные кабели могут быть подвержены воздействиям различных помех: электромагнитным и радиочастотным, источником которых могут быть излучения от электромагнитных устройств, а также перекрестные помехи, создающиеся из-за прохождения тока через круговое магнитное поле по проводу, которое воздействует на соседний провод.

Для обеспечения защиты от электромагнитных и радиочастотных помех кабели могут быть обернуты экранирующей оболочкой, что используется в экранированной витой паре. Для защиты от перекрестных помех соседние кабели скручиваются между собой, причем все четыре пары скрученных кабелей имеют разное число витков, благодаря чему влияние излучение от других пар уменьшается. 

Неэкранированная витая пара (UTP) выглядит так:

Экранированная витая пара (STP,  FTP) выглядит так:

В кабелях витая пара используется коннектор 8P8C стандарта RJ-45:

Коаксиальный кабель выглядит так:

В данныхкоаксиальных видахкабелях кабелейиспользуются используетсяследующий коннектортип 8P8Cконнектора стандарта RJ-45:BNC:

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле витая пара:

1. Прямой кабель используется для соединение сетевой карты узла к коммутатору или коммутатора с маршрутизатором;

2. Перекрестный или кроссовый кабель используется для соединения двух однотипных устройств между собой (коммутатор с коммутатором, маршрутизатор с маршрутизатором), а также для соединения двух узлов в сети.

Обжим проводится по двум стандартам: EIA/TIA 568A и EIA/TIA 568B. Причем для прямого кабеля оба конца должны быть одинаковыми (оба или 568A, или 568B), а для перекрестного разными (один конец – 568A, другой – 568B):

Последовательность проводов для EIA/TIA 568A и 568B представлена на следующей таблице:

Так же следует отметить медный консольный кабель, который соединяет компьютер с маршрутизатором или коммутатором через консольный порт (RS232) для дальнейшей настройки устройства.

Коаксиальный кабель – электрический кабель, состоящий из центрального проводника и экрана, расположенных соосно и разделённых изоляционным материалом или воздушным промежутком. Коаксиальный кабель использовался в сети Ethernet с самого начала. В настоящее время он не столь широко распространен, хотя и обеспечивает максимальную протяженность сети с топологией типа «шина», которая так же является устаревшей.

Оптоволоконные кабели

Оптоволоконные кабели позволяют передавать данные на большие расстояния и с более высокой пропускной способностью, чем другие среды передачи.  Оно представляет собой нить, способную переносить внутри себя световой поток с помощью физического явления отражения. Строение оптоволоконного кабеля схоже со строением коаксиального кабеля, но центральное медное полотно заменено на стеклянное волокно диаметром 1–10 мкм. Внутренняя изоляция представлена стеклянной или пластиковой оболочкой, которая не пропускает свет наружу, тем самым оставляя весь его поток в стекловолокне. Такой кабель также абсолютно невосприимчив к воздействию электромагнитных и радиочастотных помех. Оптические кабели обычно используются для соединения сетевых устройств друг с другом. Для передачи по оптоволоконному кабелю биты кодируются с помощью световых импульсов.

Мода (мода оптического волокна) — это элементарная составляющая, отдельный луч, из которого состоит свет, проходящий по волокну. 

В зависимости от диаметра сердцевины оптического волокна, показателей преломления материалов сердцевины и оболочки в оптическом волокне будет распространяться только одна или несколько мод излучения. На следующем рисунке наглядно показано, что в волокно с маленьким диаметром сердцевины можно ввести только одну моду, в то время как больший диаметр позволяет вводить несколько мод:

Оптоволоконные кабели подразделяются на два основных типа:

1. Одномодовый оптоволоконный кабель. Имеет сердечник очень малого диаметра. Для передачи луча света требуется дорогостоящая лазерная технология. Широко используется для организации линий связи протяженностью несколько сот километров. Одномодовые патчкорды выглядят так:

2. Многомодовый оптоволоконный кабель. Имеет сердечник большего диаметра. Для передачи световых импульсов используются светодиодные излучатели. Такие кабели популярны в локальных сетях, поскольку позволяют использовать для работы недорогие светодиоды. Обеспечивает пропускную способность до 10 Гбит/с на расстоянии до 550 метров.
Многомодовые или мультимодовые оптические патчкорды выглядят так:

Беспроводные среды

Беспроводные среды передачи позволяют передавать двоичные данные, кодируя их в электромагнитные сигналы микроволнового и радиодиапазона.

Беспроводные технологии передачи данных хорошо работают на открытых пространствах, из-за чего подключение к беспроводной сети на относительно дальнем расстоянии будет удобнее, чем проводное соединение. Однако определенные строительные материалы внутри помещений могут ограничивать зону покрытия.

Беспроводная среда гораздо более восприимчива к помехам и может ухудшаться при работе большого количества устройств: сотовые телефоны, микроволновые печи, а также из-за большого количества соседних беспроводных коммуникаций.

Для доступа к среде беспроводного подключения не требуется подключаться к физическим кабелям. Поэтому доступ к этой среде могут получать несанкционированные пользователи и устройства. 

Отметим также, что в каждый момент времени передачу или прием может осуществлять только одно устройство. Среда передачи общая для всех беспроводных пользователей. Чем больше пользователей одновременно подключаются к беспроводной сети, тем меньшая пропускная способность приходится на каждого из них.