Среды передачи данных, модемы

Среда передачи - это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время выделяют два основных типа физических соединений: соединения с помощью кабеля и беспроводные соединения.

В современных сетях используются три типа кабеля: коаксиальный кабель (coaxial cable); "витая пара” (twisted pair); оптоволоконный кабель (fiber optic). Каждый тип кабеля отличается от других внутренним устройством и обладает целым набором технических характеристик, влияющих на основные потребительские параметры сетей. Характеристика кабелей представлена в следующей таблице.

Коаксиальный кабель имеет два проводника с общей центральной частью. В центре этого кабеля проходит сплошной медный проводник или многожильный провод. Он заключен в пластиковый изолированный слой. Различают два типа коаксиальных кабелей: тонкий и толстый коаксиальные кабели.

Витая пара содержит две или более пар скрученных медных проводников, заключенных в одну оболочку. Различают два типа витых пар: неэкранированную витую пару (UTP) и экранированную витую пару (STP).

Волоконно-оптический кабель производится из светопроводящего стекла или пластиковых волокон. FDDI (Fiber Distributer Data Interface - распределенный волоконный интерфейс данных) - стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстояние до 200 км. Стандарт основан на протоколе Token Ring (локальной сети на кольцевой топологии). Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

Беспроводная среда передачи данных применяется в случае, когда большое расстояние или препятствия затрудняют применение другого носителя. Существует два основных типа беспроводной среды передачи данных: радиоволны и инфракрасное излучение.

В свою очередь радиоволновые системы передачи данных можно разделить на наземные микроволновые коммуникации (обычно используются параболические антенны, позволяющие передавать и получать сигнал в нижнем гигагерцевом диапазоне) и спутниковые (передают сигнал между направленными параболическими антеннами).

Основное отличие спутниковых систем состоит в том, что одна антенна находится на спутнике, висящем над землей на геостационарной орбите. Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного.

Технология WiFi (Wireless Fidelity - беспроводная передача данных) сегодня одна из самых перспективных в области радиосвязи. Технологией WiFi называют один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам.

Типичная беспроводная сеть выглядит и функционирует практически так же, как обычная, за исключением среды передачи. Беспроводной сетевой адаптер с трансивером установлен в каждом компьютере, и пользователи работают так, будто их компьютеры соединены кабелем. Трансивер, называемый иногда точкой доступа (access point), обеспечивает обмен сигналами между компьютерами с беспроводным подключением и остальной сетью. В беспроводных ЛВС используются небольшие настенные трансиверы. Они устанавливают радиоконтакт между переносными устройствами. Такую сеть нельзя назвать полностью беспроводной именно из-за использования этих трансиверов.

Все инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный сигнал, так как в противном случае значительное влияние будут оказывать другие источники, например окна. Этот способ позволяет передавать сигналы с большой скоростью, поскольку инфракрасный свет имеет широкий диапазон частот. Инфракрасные сети способны нормально функционировать на скорости 10 Мбит/с.

Хотя скорость и удобство использования инфракрасных сетей очень привлекательны, возникают трудности при передаче сигналов на расстояние более 30 м, к тому же такие сети подвержены помехам со стороны сильных источников света, которые есть в большинстве организаций.

Итак, чтобы два компьютера могли связаться между собой, необходим некоторый физический носитель информации. Это может быть, например, радиоволна, оптоволоконный или электрический кабель и т.п. Проще всего в условиях современного города использовать обычную телефонную сеть, но в этом случае нужно преобразовать цифровые сигналы, передаваемые с ЭВМ, в последовательность электрических сигналов звуковой частоты, которые можно передать по телефонным проводам.

Преобразование цифровой информации в звуки называется модуляцией, обратный процесс - демодуляцией. Прибор, который выполняет модуляцию и демодуляцию - называется модем.

Модем может быть представлен и как посылающий и как получающий конец коммуникационного канала.

Внешний модем - отдельное устройство, подсоединенное к компьютеру кабелем и к телефонному каналу с помощью стандартного телефонного провода (шнура). Преимущество внешнего модема состоит в том, что он может быть перенесен от одного компьютера к другому. Внешний модем имеет отдельный корпус и размещается рядом с компьютером, соединяясь кабелем с портом компьютера.

Внутренний модем представляет собой плату, встроенную внутри компьютера. Они обычно бывают не такими дорогими как внешние модемы, но, установленные один раз, потом трудно переместимы.

Одна из важных характеристик модема - скорость передачи данных. Скоростные модемы, использующие сжатие данных при передаче, имеют скорость 33600 бит/с.

Канал связи - это звено, через которое проходят данные при передаче от посылающего оборудования к получающему оборудованию в пределах коммуникационной системы. Он состоит из одного или нескольких средств распространения информации, включая витую пару, коаксиальный кабель, оптоволокно, микроволны и коммуникационные спутники.

Спутниковые коммуникации могут получать сигналы с земли, усиливать их и ретранслировать обратно на землю. Наземные станции - это коммуникационные средства, которые снабжены огромными блюдцеобразными антеннами для передачи и получения данных со спутников. Передача данных на спутник называется верхним каналом связи, а со спутника - нижним.

Использование спутниковой связи и каналов цифровой передачи информации повышает пропускную способность до сотен миллионов килобод. Благодаря этим каналам передачи информации оказывается возможной интеграция всех компьютерных сетей в глобальные.

В настоящее время многие модемы являются интеллектуальными устройствами, позволяющими помимо своей главной задачи преобразования передаваемых сигналов, реализовать множество других функций, предоставляя дополнительные удобства пользователям. Такие модемы называют интеллектуальными или Smart-модемами. Интеллектуальные возможности модемов реализуются благодаря наличию схемы управления, выполненной на основе того или иного микропроцессора.