Физические среды передачи данных

1.

Физические среды передачи данных

2.

При построении сетей применяются линии связи, в которых используются различные
физические среды
Линии связи
информации
отличаются
физической
средой,
используемой
для
передачи
На основе таких проводников строятся проводные (воздушные) или кабельные линии
связи

3.

4.

В
современных
телекоммуникационных
системах
информация передается с помощью электрического тока
или напряжения, радиосигналов или световых сигналов —
все эти физические процессы представляют собой
колебания электромагнитного поля различной частоты

5.

Проводные (воздушные) линии
Провода без каких-либо изолирующих или экранирующих
оплеток, проложенные между столбами и висящие в
воздухе.

6.

Кабельные линии
Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев
изоляции: электрической, электромагнитной, механической и,
возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть
оснащен
разъемами,
позволяющими
быстро
выполнять
присоединение к нему различного оборудования

7.

Радиоканалы
наземной и спутниковой связи образуются с помощью
передатчика и приемника радиоволн. Существует большое
разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как
используемым частотным диапазоном, так и дальностью
канала

8.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все
описанные типы физических сред передачи данных. Хорошие
возможности предоставляют волоконно-оптические кабели,
обладающие широкой полосой пропускания и низкой
чувствительностью к помехам
Популярной средой является также витая пара, которая
характеризуется отличным отношением качества к стоимости, а
также простотой монтажа.
Беспроводные каналы используются чаще всего в тех случаях,
когда кабельные линии связи применить нельзя, например при
прохождении канала через малонаселенную местность или же для
связи с мобильными пользователями сети.

9.

Аппаратура передачи данных
Линии связи состоят не только из среды передачи, но и
аппаратуры. Даже в том случае, когда линия связи не
проходит через первичную сеть, а основана на кабеле, в ее
состав входит аппаратура передачи данных

10.

Аппаратура передачи данных(Data Circuit Equipment, DCE)
Непосредственно
присоединяет
компьютеры
или
коммутаторы к линиям связи и является, таким образом,
пограничным оборудованием и включается в состав линий
связи
АПД (DCE) работает на физическом уровне, отвечая за
передачу информации в физическую среду (в линию) и
прием из нее сигналов нужной формы, мощности и
частоты.

11.

Оконечное оборудование данных(Data Terminal Equipment, DTE).
Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая
данные для передачи по линии связи и подключаемая
непосредственно к аппаратуре передачи данных, носит
обобщенное название оконечное оборудование данных
Примером DTE могут служить компьютеры, коммутаторы
и маршрутизаторы. Эту аппаратуру не включают в состав
линии связи

12.

Промежуточная аппаратура
Используется на линиях связи большой протяженности. Она решает две
основные задачи:
1) улучшение качества сигнала;
2) создание постоянного составного канала связи между двумя
абонентами сети.
В локальных сетях промежуточная аппаратура может совсем не
использоваться, если протяженность физической среды — кабелей
или радиоэфира — позволяет одному сетевому адаптеру принимать
сигналы непосредственно от другого сетевого адаптера без
дополнительного усиления. В противном случае применяется
промежуточная аппаратура, роль которой здесь играют устройства
типа повторителей и концентраторов.

13.

Повторитель
Сетевое оборудование, предназначенное для увеличения
расстояния сетевого соединения и его расширения за
пределы одного сегмента или для организации двух
ветвей, путём повторения электрического сигнала «один в
один».
Бывают
однопортовые
повторители
и
многопортовые

14.

Концентратор
Устройство, используемых для организации сети,
служит для объединения компьютеров и серверов в
единую локальную сеть. Причем количество
подключаемых к сети устройств напрямую зависит
от
количества
портов

15.

В глобальных сетях необходимо обеспечить качественную
передачу сигналов на расстояния в сотни и тысячи
километров. Поэтому без усилителей(повышающих
мощность
сигналов)
и
регенераторов(наряду
с
повышением мощности восстанавливающих форму
импульсных сигналов, исказившихся при передаче на
большое расстояние), установленных через определенные
расстояния

16.

В первичных сетях помимо упомянутого оборудования,
обеспечивающего качественную передачу сигналов,
необходима промежуточная коммутационная аппаратура

17.

Мультиплексор
Позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход;
при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей
соответствующей комбинации управляющих сигналов.

18.

Демультиплексоры
Логическое устройство, предназначенное для
переключения сигнала с одного информационного
входа на один из информационных выходов. Таким
образом, демультиплексор в функциональном
отношении противоположен мультиплексору

19.

Коммутаторы
Устройство, предназначенное для соединения
нескольких узлов компьютерной сети в пределах
одного или нескольких сегментов сети

20.

В зависимости от типа промежуточной аппаратуры все
линии связи делятся на аналоговые и цифровые

21.

• В аналоговых линиях промежуточная аппаратура предназначена
для усиления аналоговых сигналов, то есть сигналов, которые
имеют непрерывный диапазон значений

22.

В цифровых линиях связи передаваемые сигналы имеют конечное
число состояний. Как правило, элементарный сигнал, то есть
сигнал, передаваемый за один такт работы передающей
аппаратуры, имеет 2,3 или 4 состояния, которые в линиях связи
воспроизводятся импульсами или потенциалами прямоугольной
формы

23.

Сигнал
Средство передачи информации из одного пункта в другой
сигнал должен кем-либо создаваться (генерироваться)
сигнал должен для кого предназначаться
кто-то должен принять этот сигнал и сделать для себя
какие-либо выводы, то есть правильно трактовать сигнал

24.

25.

26.

К основным характеристикам линий связи относятся:
амплитудно-частотная характеристика;
полоса пропускания;
затухание;
помехоустойчивость;
перекрестные наводки на ближнем конце линии;
пропускная способность;
достоверность передачи данных;
удельная стоимость.

27.

Пропускная способность и достоверность передачи
данных эти характеристики прямо влияют на
производительность и надежность создаваемой сети
Пропускная способность и достоверность - это
характеристики как линии связи, так и способа передачи
данных. Поэтому если способ передачи (протокол) уже
определен, то известны и эти характеристики

28.

Для определения характеристик линии связи часто
используют анализ ее реакций на некоторые эталонные
воздействия. Такой подход позволяет достаточно просто и
однотипно определять характеристики линий связи любой
природы, не прибегая к сложным теоретическим
исследованиям. Чаще всего в качестве эталонных сигналов
для исследования реакций линий связи используются
синусоидальные сигналы различных частот

29.

Амплитудно-частотная характеристика
Показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии
связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных
частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды в этой
характеристике часто используют также такой параметр сигнала,
как его мощность

30.

Полоса пропускания
Непрерывный диапазон частот, для которого отношение
амплитуды выходного сигнала ко входному превышает некоторый
заранее заданный предел, обычно 0,5. Определяет диапазон частот
синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по
линии связи без значительных искажений

31.

Затухание
Относительное уменьшение амплитуды или мощности
сигнала при передаче по линии сигнала определенной
частоты. Таким образом, затухание представляет собой
одну точку из амплитудно-частотной характеристики
линии
Затухание D обычно измеряется в децибелах
D = 10 log10 (Рвых /Рвх )
D = 10 lg (Рвых /Рвх )

32.

Амплитудно-частотная
характеристика,
полоса
пропускания и затухание являются универсальными
характеристиками, и их знание позволяет сделать вывод о
том, как через линию связи будут передаваться сигналы
любой формы

33.

Помехоустойчивость
Определяет ее способность уменьшать уровень помех,
создаваемых во внешней среде, на внутренних
проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от типа
используемой
физической
среды,
а
также
от
экранирующих и подавляющих помехи средств самой
линии

34.

Достоверность передачи данных
Характеризует вероятность искажения для каждого
передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель
называют интенсивностью битовых ошибок
Искажения бит происходят как из-за наличия помех на
линии, так и по причине искажений формы сигнала
ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для
повышения достоверности передаваемых данных нужно
повышать степень помехозащищенности линии, а также
использовать более широкополосные линии связи