Физическая среда передачи сигналов

В зависимости от природы среды распространения сигналов различают проводные и беспроводные линии связи. Исходя из масштаба компьютерной сети среда передачи сигналов может быть разнородной либо однородной. В крупномасштабных она разнородная (например, используются телефонные линии, линии электропередач, линии спутниковой связи, радиорелейная связь), в локальных сетях более однородна и представлена разными типами кабелей. Кабели служат составной частью пассивного коммуникационного оборудования, именуемого структурированными кабельными системами.

Проводные среды передачи данных большинства сетей формируются из следующих типов кабелей:

- коаксиальный кабель (в настоящее время считается устаревшим);

- витая пара (twisted pair), неэкранированная (unshielded) и экранированная (shielded);

- оптоволоконный кабель.

Коаксиальный кабель до недавнего времени был самым распространенным. Недорогой, легкий, гибкий, удобный, безопасный и простой в установке. Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий (спецификация 10Base2) и толстый (спецификация 10Base5). Тонкий – гибкий, диаметр 0,64 см (0,25"). Прост в применении и подходит практически для любого типа сети. Подключается непосредственно к плате сетевого адаптера. Передает сигнал на 185 м практически без затухания. Волновое сопротивление – 50 Ом. Толстый – жесткий, диаметр 1,27 см (0,5"). Его иногда называют стандартный Ethernet (первый кабель в популярной сетевой архитектуре). Жила толще, затухание меньше. Передает сигнал без затухания на 500 м. Используют в качестве магистрали, соединяющей несколько небольших сетей.

Витая пара (скрученная с заданным шагом пара проводов, соединяемая с сетевым адаптером чаще всего посредством 8-контактных модульных соединителей) в неэкранированном исполнении - для расстояний до 125–185 м, и экранированном исполнении – для расстояний не более 100 м. Преимущества витой пары – дешевизна, простота при подключении. Недостатки – нельзя использовать при передаче данных на большие расстояния с высокой скоростью.

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это надежный способ передачи, так как электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные. Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них 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 данных в настоящее время составляет от 100 Мбит/с. Между тем получает все большее распространение скорость 1 Гбит/с, теоретически – до 200 Гбит/с. Расстояние – многие километры. Кабель не подвержен электрическим помехам. Существенным недостатком этой технологии является дороговизна и сложность в установке и подключении.

Там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или невозможна, используют беспроводные сети. 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.

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

В настоящее время наблюдается рост интереса к использованию беспроводных компьютерных сетей, которые в ближайшем обозримом будущем могут стать альтернативой проводным сетям. К возможным причинам их применения относятся:

1) необходимость частых перестроек (организационных, структурных), сопряженных с изменением конфигураций кабельного хозяйства компьютерных сетей;

2) потребность во временном создании сетей (например, при проведении выставок и семинаров) либо в объединении мобильных пользователей в пределах здания;

3) трудности в организации прокладки кабелей;

4) низкое качество связи по выделенным каналам.

Чаще всего беспроводные каналы могут объединять в единую компьютерную сеть:

- интеллектуальную бытовую технику;

- сетевые узлы в пределах комнаты либо этажа здания;

- сетевые узлы в пределах здания с коммуникационным узлом, подключённым к сегменту проводной сети;

- узлы и/или сегменты проводной сети, размещённые в различных зданиях, расстояние между которыми может быть значительным.

Организация беспроводных сетей или сегментов сети предполагает встраивание в узлы приёмопередающих средств с направленными либо ненаправленными антеннами. При этом беспроводные сетевые комплексы могут строиться по негибкой двухточечной (point-to-point) либо многоточечной (point-to-multipoint) схеме. В первом случае образуется беспроводный мост между двумя удалёнными узлами, а во втором - организуется беспроводная связь между несколькими узлами.

В радиоканальных локальных сетях применяются в основном радиочастотные, инфракрасные и микроволновые радиостанции на дальности прямой видимости в основном по технологии Radio Ethernet.

Беспроводные сети, построенные на базе стандарта 802.11, известные также как сети Wi-Fi (Wireless Fidelity), получили достаточно широкое распространение.

Существует несколько различных стандартов беспроводных соединений. На сегодняшний день основные из них такие: 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11i. Отличаются эти стандарты как максимально возможной скоростью передачи данных, так и радиусом действия. В соответствии с этими стандартами выбирается и тип оборудования. В России на данный момент в подавляющем большинстве используются только два из них – это 802.11b и 802.11g. Помимо этого разрабатывается новый стандарт 802.11n, который, возможно, в скором времени станет основным.

Так называемые «g»-устройства имеют теоретический максимум пропускной способности 54 Мбит/с, однако их реальное быстродействие достигает не более половины от заявленной величины, а этого совершенно недостаточно для передачи видео. Стандарт 802.11g всё меньше соответствует более сложным и требовательным к пропускной способности приложениям.

Ситуацию со временем должен значительно улучшить стандарт 802.11n, который обещает куда более высокие скорость и дальность связи.