Кузин А.В. Компьютерные сети
Подождите немного. Документ загружается.
3.3.
Стандарты
кабелей
71
•
затухание
имеет
предельные
зна
чения
от
0,8
дБ
(на
частоте
64
кГц)
до
22
дБ
(на
частоте
100
МГц)
;
•
активное
сопротивление
не
должно
nревышать
9,4
Ом
на
100
м;
•
емкость
кабеля
не
должна
превышатъ
5,6
нФ
на
100
м
.
Рис.
3.4.
Разъемы
RJ-45
Для
соединения
кабелей
с
оборудованием
используются
вил
ки
и
розетки
RJ-45,
представляющие
В-контактные
разъемы,
по
хожие
на
обычные
телефонные
разъемы
RJ-11
(рис.
3.4).
Кабе11м
на
основе
экранированной
витой
парь1
(Shfelded
Twfsted
Pair
-
SТР)
Экранированная
витая
пара
STP
хорошо
защищает
переда
ваемые
сигналы
от
внешних
помех,
а
также
меньше
излучает
электромаг
нитных
колебаний
вовн
е,
что
защ
ищает
,
в
свою
оче
редь,
пользователей
сетей
от
вредного
для
здоровья
излучения.
Наличие
заземл
яемого
экрана
удорожает
кабель
и
усложняет
его
прокладку
,
так
как
требует
выполнения
качественного
заземле
ния.
Экранированный
кабель
применяется
только
для
передачи
данных,
голос
по
нему
не
передают
.
Основным
стандартом,
определяющим
параметры
экраниро
ванной
витой nары,
является
фирменный
стандарт
IВМ.
В
этом
стандарте
кабели
делятся
не
на
категории,
а
на
типы:
Туре
1,
Туре
2, ... ,
Туре
9.
Основным
типом
экранированного
кабеля
является
кабель
Туре
1
стандарта
IBM.
Он
состоит из
2-х
пар
скрученных
прово
дов,
экранированных
проводящей
оплеткой,
которая
заземляет
ся.
Электрические
параметры
каб
еля
Тур
е
1
примерно
соответст
вуют
параметрам
кабеля
UTP
категории
5,
однако
волновое
со
противление
кабеля
Туре
1
равно
150
Ом.
72
Г
nава
3.
Линии
связи сетей
ЭВМ
Для
присоединения
экранированных
кабелей
к оборудова
нию
используются
разъемы
конструкции
I
BM
.
Коакс
и
альные
кабели
Существует
большое
количество
типов
коаксиальных
кабе
лей.
используемых
в
сетях
различного
тиnа
-
телефонных.
теле
визионных
и компьютерных.
Для
организации
комnьютерных
сетей
исnользуются
два
тиnа
коаксиальных
кабелей
(рис.
3.5):
•
тонкий
коаксиалъНЬIЙ
кабель
;
•
толстый
коаксиальный
кабель
.
Q
6
Изоnирующая
1\1М1Н1t8
(Foil)
Рмс
.
3.5.
Коаксиапьны
е
кабели:
а
-
тонкий
;
б-
толстый
Тонкий
коаксиальный
каб
е
ль
(табл
.
3.2) -
гибкий
кабель
диаметром
nримерно
0,5
см.
Он
сnособен
лередавать
сигнал
на
расстояние
до
185
м
без его
заметного
искажения
,
вызванного
затуханием
.
Волновое
соnротивление
кабеля
с
о
ставляет
50
Ом
.
Та
бли
ца
3.2.
Табяица
кодмровп
тонхих
коаксиUЫ~Ъ~Х
обелей
Ка
бель
Характеристики
t<абеля
RG5
8/U
С
плошн
ая
ме
дная
жила
RG5
8A/
U
Переплетенные
провода
RG58 C/U
В
ое
нный
стандарт
для
RG58
A
/U
РК
50
Оrечественный
aнano
r
3.3
.
Стандарты
кабелей
73
Для
подключения
кабеля
и
с
пользуются
специальные
р
азъ
емы
типа
BNC
(Bayonet Naval Connector)
(рис.
3.6).
~т~
~~,=.===~~===.~,
-
Рис.
3.6.
Разъемы
BN
C
Кабель
RG58
позволяет
реализовать
топологии
шина
и
коль
цо
и
был
до
последнего
времени
самым
распространенным
при
построении
сетей.
Толстый
коаксиальный
кабель
-
относительно
:жестюrй
ка
бель
диаметром
около
1
см.
Медная
жила
кабеля
толще,
чем
у
тонкого
коаксиального
кабеля
и,
следовательно,
сопротивление
меньше
.
Поэтому
толстый
коаксиальный
кабель
передает
сигна
лы
дальше,
чем
тонкий,
до
500
м.
Для
подключения
к
толстому
коаксиальному
кабелю
приме
няют
специальное
устройство
-
трансивер.
Трапсивер
снабжен
специальным
коннектором
,
который
«
прокусываеn
изоляцион
ный
слой
и
осуществляет
контакт
с
проводящей
.жилой.
Волокон
н
о-оmические
кабели
Волоконно-оптические
линии
предназначены
для
персмеще
ния
больших
объемов
данных
на
высоких
скоростях.
Оптоволо
конный
кабель
состоит
из
центрального
стеклянного
или
пла
стикового
проводника
,
окруженного другим
слоем
стеклянного
или
пластикового
покрытия,
и
внешней
защитной
оболочки
(рис.
3.7).
Данные
передаются
по
кабелю
с
помощью
лазерного
(Jaser
transmitter)
или
светодиоднога
(LED, light-emitting diode trans-
mitter)
передатчика,
который
лосьтает
однонаправленные
свето
вые
импульсы
через
центральное
стеклянное
волокно.
Стеклян
ное
покрытие
помога
ет
поддерживать
фокусировку
света
во
внутреннем
проводнике.
Сигнал
принимается
на
другом
конце
фотодиодным
приемником
(photodiode receiver),
преобразующим
74
Глава
3.
Линии
связи
сетей
ЭВМ
защитное
Рис.
3. 7.
Конструкция
оптоволоконного
кабеля
световые
импульсы
в
электрический
сигнал,
который сможет
ис
пользовать
nолучающий
комnьютер.
Конструкций
световодов
и
оптических
волокон
очень
мноrо,
но
основных
типов
два:
•
мноrомодовый;
•
ОДНОМОДОВЫЙ.
Диаметр
сердцевины
у
мноrомодовых
волокон
в
десятки
раз
nревышает
длину
волны
nередаваемого
излучения,
из-за
чеrо
по
волокну
распространяется
несколько
типов
волн
(мод)
.
Стан
дартные
диаметры
сердцевины
мноrомодовых
волокон
-
50
и
62,5
мкм.
У
одномодовоrо
волокна диаметр
сердцевины
находится
обычно
в
пределах
5-10
мкм.
Диаметр
кварцевой
оболочки
све
товода
тоже
стандартизован
и
составляет
125
мкм.
Скорость
передачи
данных
для
оптоволоконных
сетей
нахо
дится
в
диапазоне
от
100
Мбит
jс
до
2
Гбит
j
с
,
а
данные
могут
быть
надежно
переданы
на
расстояние
до
2
километров
без
по
вторителя.
Оптоволоконный
кабель
может
поддерживать
переда
чу
видео
и
голосовой
информации
так
же,
как
и
nередачу
дан
ных.
Поскольку
световые
импульсы
nолностью
закрыты
в
преде
лах
внешней
оболочки
,
оптоволоконный
носитель
фактически
невосприимчив
к
внешней
интерференции
и
подслушиванию
.
Эти
качества
делают
оптоволоконный
кабель
nривлекательным
выбором
для
защищенных
сетей
или
сетей,
которые
требуют
очень
быстрой
передачи
на
большие
расстояния
.
Поскольку
световые
импульсы
могут
двигаться
только
в
од
ном
наnрав
л
ении,
системы
на
базе
оптоволоконных
кабелей
3.4.
Бесnр
оводные
каналы
св
я
зи
75
должны
иметь
входящий
кабель
и
исходящий
кабель
для каждо
го
сегмента
,
который
будет
посылать
и
получать
данные.
Воло
конный
кабель
также
жёсток и
сложен
в
установке
,
что
делает
его
самым
дорогим
типом
сетевого
носителя
.
В
олоконный
носи
тель
требует
специальных
соединителей
-
коннекторов
и
высо
коквалифицированной
установки.
Эти
факторы
в
дальнейшем
nриведут
к высокой
стоимости
внедрения
.
Одн
им
сnособом
сни
жения
расходов
является
ограничение
исnользования
волокон
ного кабеля
сетевыми
магистралями
или
теми
областями,
где
имеет
значение
влияние
электром
агнитного
наложения
,
возго
раемость
или
другие
воnросы
окружения.
При
nроектировании
или
расширении
сетей
нужно
nрини
мать
во
внимание
факторы
,
перечисленные
в
табл.
3.3.
Таблица
3.3.
CpuниreJ~~~иwe
харumриСПШt
uбe.llel
С
корость
Дn
и
на
Просrота
уста
-
Подвержен
-
Тип
кабеля
передачи,
n
ереда
-
Стои
мость
Мбкт
/с
ковки
кость
ломехам
ЧИ
,
М
Не
э
краНИJЮ-
100 100
Прост
в
уста-
П
одве
ржен
Самыйдеше-
ванная
витая
новк
е
nомехам
вы:А
napa
Тонкий
коак-
10
18
5
Прост
в
уста-
Хорошая
за
-
Дороже
витой
скальный
новке
щита
ОТ
ПО
·
nары
м
ех
Т
олсты
й
ко-
10
500
n
рост в
уста-
Хорошая
за-
Дороже
тон
-
аксиальный
новке
щита
от
по-
кого
коахси-
мех
апьного
кабе-
ля
О
n
товоло-
100-2000
2000
Труден
в
ус-
Не
nодвер-
СамыА
доро
-
конный
тановке
жен
nомехам
ГОЙ
3.4.
Беспроводные
каналы
связи
В
дополнение
к
традиционным
фи
з
ическим
носителям
мето
ды
беспроводной
nередачи
данных
могут
являться
уд
обной,
а
иногда
и неи
з
бежной
альтернативой
кабельным
сое
д
инениям
.
Беспроводные
технологии
различаются
по
тиnам
сигнала,
часто
те
(бОльШая
частота
означает
большую
скорость
nередачи)
и
рас
стоянию
передачи.
Тремя
г
л
авными
типами
бесnроводной
·
nере
д
ачи
данных
являются
ради
освязь,
свя
зь
в
микроволновом
диа
па
з
он
е
и
инфракрасная
связь.
76
Глава
3.
Линии
связи сетей
ЭВМ
Радио
с
вязь
Технолоmи
радиосвязи
(Radio
Waves)
перссылают
данные
на
радиQчастотах
и
практически
не
и~еют
ограничений
по
дально
сти.
Она
ис
п
ользуется
для
соединения
локальных
сетей
на
боль
ших
географических
расстояниях
.
Радиопередача
в
целом
имеет
высокую
стоимость.
подлежит
государственному
регулированию
и
крайне
чувствительна
к
электронному
и
атмосферному
нало
жению.
Она
таюке
подвержена
перехвату.
поэтому
требует
шиф
рования
или
другой
модификации
при
передаче.
чтобы
обеспе
чить
разумный
уровень
безопасности.
Свя
з
ь в
микроволновом
диапазоне
Передача
данных
в
микроволновом
диапазоне
(Microwaves)
использует
высокие
частоты
и
применяется
как
на
коротких
рас
стояниях.
так
и
в
глобальных
коммуникациях.
Их
главное
огра
ничение
заключается
в
том.
что
передатчик
и
приемник
должны
быть
в
зоне
прямой
видимости
друг
друга.
Передача
данных
в
микроволновом
диапазоне
обычно
используется
для
соединения
локальных
сетей
в
отдельных
зданиях.
где
использование
физи
..
ч
еского
носителя
затруднено
или
непрактично.
Связь
в
микро
волновом
диапазоне
также
широко
используется в
глобальной
Сетм с
межсnутниковыми
канаnа
м
и
и
борто1ымм
кс
м
мутвторами
Рис.
3.8.
Сх
е
ма
спуrннковой
связи
3.4.
Беспроводные
каналы
связи
77
nередаче
с
помощью
спуrников
и
наземных
спуrниковых
ан
тенн,
обеспечивающих
выnолнение
требования
прямой
видимо
сти
(рис.
3.8).
Слугники
в
системах
связи
могут
находиться
на
rеостационарных
(высота
36
тысяч
км)
или
низких
орбитах.
При
rеостационарных
орбитах
заметны
задержки
на
прохождение
сиrнапов
(туда
и
обратно
около
520
мс).
Возможно
покрытие
по
верхности
всего
земного
шара
с
помощью
четырех
слугников.
В
низкоорбитальных
системах
обслуживание
конкретно
го
поль
зователя
происходит
попеременно
разными
слуrниками.
Чем
ниже
орбита,
тем
меньше
площадь
локрытия
и,
следовательно,
нужно
или больше
наземных
станций,
или
требуется
межспут
никовая
связь,
что естественно
уrяжеляет
спутник.
Число
спут
ников
таюке
значительно
больше
(обычно
цесколько
десятков).
Например,
глобальная
спутниковая
сеть
lridium,
имеющая
и
российский
сегмент,
включает
66
низкоорбитальных
спутников,
диапазон
частот
1610-1626,5
МГц.
ИнфракраСНIJI
CIJIЭit
Инфракрасные
технологии
(infrared transmissions),
функцио
нирующие
на
очень
высоких
частотах,
лриб
люкающихся
к
час
тотам
видимого
света,
могут
быть
использованы
для
установле
ния
двусторонней
или
широковещательщ>й
передачи
на
близких
расстояниях.
Они
обычно
используют
светодиоды
(LED,
light-emitting diode)
для
лередачи
инфракрасных
волн
лриемни
ку.
Поскольку
они
могут
быть
физически
заблокированы
и
ис
пытывать
интерференцию
с
ярким
светом,
инфракрасная
пере
дача
ограничена
малыми
расстояниями
в
зоне
прямой
видимо
сти
.
Инфракрасная
передача
обычно
используется
в
складских
или
офисных
зданиях,
иногда
для
связи
двух
зданий.
Другим
по
nулярным
использованием
инфракрасной
связи
является
бес
проводная
лередача
данных
в
портативных
компьютерах.
TexнonorмJI
Bluetooth
Bluetooth (
лереводится
как
•синий
зуб•)
-
лроизводственная
спецификация
беспроводных лерсональных
сетей
(от
ан
гл.
Wireless personal area
network-
WPAN).
Bluetooth
обеспечивает
обмен
информацией
между
такими
устройствами
как
карманные
и
обычные
лерсонаnьные
компью
теры,
мобильные
телефоны,
ноуrбуки,
лринтеры,
цифровые
фо-
78
Глава
3.
Линии
связи
сетей
ЭВМ
тоаnпараты,
мышки,
клавиатуры,
джойстики,
наушники,
гарни
туры
на
надежной
,
недороrой,
повсеместно
доступной
радИочас
тоте
для
ближней
связи.
Bluetooth
позволяет
этим
устройствам
сообщаться,
когда
они
находятся
в
радИусе
до
10
-
100
метров
друг
от
друга
(дальность
очень
сильно
зависит от преград
и
помех),
даже
в
разных
поме
щениях.
Радиосвязь
Bluetooth
осуществляется
в
ISМ-диапазоне
(от
англ.
lndustry, Science and Medicine),
который
используется
в
раз
личных
бытовых
приборах
и
беспроводных
сетях
(свободный
от
лицензирования
диапазон
2,4-2,4835
ГГц).
В
Bluetooth
применя
ется
метод
расширения
спектра
со
скачкообразной
перестройкой
частоты
(от
англ.
Frequency Hopping Spread
Spectrum-
FHSS).
Метод
FHSS
прост
в
реализации,
обеспечивает устойчивость
к
широкополосным
помехам,
а
оборудование
стоит
недорого
.
Согласно
алгоритму
FHSS,
в
Bluetooth
несущая
частота
сиг
нала
скачкообразно
меняется
1600
раз
в
секунду
(всего
выделяет
ся
79
рабочих
частот
шириной
в
1
МГц,
а
в
Японии,
Франции
и
Испании
полоса
Уже
-
23
частотных
канала)
.
После
дователь
ность
переключения
между
частотами
для
каждого
соединения
является
псевдослучайной
и
известна
только
передатчику
и
при
емнику
,
которые
каждые
625
мкс
(один
временной
слот)
син
хронно
перестраиваются
с
одной
несущей
частоты
на
друrую.
Та
ким
образом,
если
рядом
работают
несколько
пар
приемник-пе
редатчик,
то
они
не
мешают
друг
другу.
Этот
алгоритм
является
также
составной
частью
системы
защиты
конфиденциальности
передаваемой
информации
:
переход
происходит
по
nсевдослу
чайному
алгоритму
и
оnределяется
отдельно
для
каждого
соеди
нения.
При
передаче
цифровых
данных
и
аудиосиrнала
(64
кбит/с
в
обоих
направnениях)
используются
различные
схемы
кодирования:
зудиосигнал
не
повторяется
(как
правило),
а
циф
ровые
данные
в
случае
утери
пакета
информации
бУдУТ
переданы
повторно.
Без
помехоустойчивого
кодирования
это
обесnечивает
передачу
данных
со
скоростями
723,2
кбит/с,
с
обратным
кана
лом
57,6
кбит
/с
или
433
,9
кбит/с в
обоих
н
аnравлениях.
Бесnроводные
сети
Wi-Fi
Wi
-Fi
(от
англ.
Wirele
ss
Fidelity -
•беспроводная
точ
ность.)
-
беспроводная
сеть,
а
также
стандарт
на
оборудование
беспроводных
сетей
Wireless l.AN.
Разработан
консорциумом
3.4.
Бесnроводные
каналы
связи
79
Wi-Fi Alliance
на
базе
стандартов
IEEE 802.
11
,
«Wi-Fi•-
торго
вая
марка
•Wi-Fi Alliance•.
Технологию
назвали
Wireless-Fidelity
по
аналоmи
с
Hi-Fi.
Установка
Wireless
lAN
рекомендовалась
там,
где
развертыва
ние
кабельной
сисrем:ы
было
невозможно
или
экономически
неце
лесообразно.
В
нынешнее
время
во
мноrих
организациях
исполь
зуется
Wi-Fi,
так как
при
определенных
условиях
скорость
работы
cem
уже
превышает
100
Мбит/с.
Пользователи
мoryr
перемешать
ся
между
точками
дОС'I)'Па
по
территории
покрытия
сети
Wi-Fi.
Мобильные
устройства
(КПК,
смартфоны
,
PSP
и
ноуrбуки),
оснащенные
клиентскими
Wi-Fi
приемо-передающими
устрой
ствами,
мoryr
подключаться
к
локальной
сети
и
получать
доступ
в
lntemet
через
точки
доступа
или
хот-споты.
Обычно
схема
Wi-Fi
сети
содержит
не
менее
одной
точки
дос
тупа
и
не
менее
одного
клиента.
Также
возможно
nодключение
двух
клиентов
в
режиме
точка
-
точка,
когда
точка
доступа
не
ис
пользуется,
а
клиенты
соединяются
посредством
сетевых
адапте
ров
•напрямую•.
Точка
доступа
передает
свой
идентификатор
сети
(Service Set identifier - SSID)
с
помощью
специальных
сиг
нальных
пакетов
на
скорости
0,1
Мбит/с
каждые
100
мс.
Поэтому
О,
1
Мбит/с-
наименьшая
скорость
передачи
данных
для
Wi-Fi.
Зная
SSID
сети,
клиент
может
выяснить,
возможно
ли
подключе
ние
к
данной
точке
доступа
.
При
попадании
в
зону
действия
двух
точек
доступа
с
идентичными
SSID
приемник
может
выбирать
между
ними
на
основании
данных
об
уровне
сигнала
.
Преимущества
Wi
-Fi:
•
по
зволяет
развернуть
сеть
без
прокладки
кабеля,
что
может
уменьшить
стоимость
развертывания
и/или
расширения
сети.
Места,
где
нельзя
проложить
кабель,
например,
вне
помещений
и
в
зданиях,
имеющих
историческую
ценность,
мoryr
обслуживаться
беспроводными
сетями;
•
позволяет
иметь
доступ
к
сети
мобильным
устройствам;
•
Wi-Fi
-
устройства
широко
распространены
на
рынке
.
Уст
ройства
разных
производителей
могут
взаимодействовать
на
базовом
уровне
сервисов
;
•
Wi-Fi-
это
набор
глобальных
стандартов.
В
отличие
от
со
товых
телефонов,
Wi-Fi-оборудование
может
работать
в
разных
странах
по
всему
миру.
Недостатки
Wi-Fi:
•
частотный
диапазон
и эксплуатационные о
граничения
в
различных
странах
неодинаковы
.
Во
многих
евро
пейских
80
Глава
3.
Линии
связи
сетей
ЭВМ
странах
разрешены
два
дополнительных
канала
,
которые
запрещены
в
США
;
В
Японии
есть
еще
один
канал
в
верх
ней
части
диапазона,
а
другие
страны,
например
Испания
,
запрещают
использование
низкочастотных
каналов.
Более
того,
некоторые
страны,
например
Россия,
Белоруссия
и
Италия,
требуют
регистрации
всех
сетей
Wi-Fi,
работающих
вне
помещений,
или
требуют
регистрации
W
i
-Fi-oпepaтopa;
•
высокое
по
сравнению
с
другими
стандартами
потребление
энергии,
что
уменьшает
время
жизни
батарей
и
повышает
температуру
устройства;
• Wi-Fi
имеют
ограниченный
радиус
действия.
Типичный
домашний
маршрутизатор
Wi-Fi
стандарта
802.llb
или
802.1lg
имеет
радиус действия
45
м
в
помещении
и
450
м
снаружи;
•
наложение
сигналов
закрытой
или
использующей
шифро
вание
точки
доступа
и
открытой
точки
доступа,
работаю
щих
на
одном
или
соседних
каналах,
может
помешать
дос
тупу
к
открытой
точке
доступа.
Эта
проблема
может
воз
никнуть
при
большой
плоnюсти
точек
доступа,
например,
в
больших
многоквартирных
домах,
где
многие
жильцы
ставят
свои
точки
доступа
Wi
-Fi;
•
неполная
совместимость
между
устройствами
разных
про
изводителей
или
н
е
полное
соответствие
стандарту
может
привести
к
ограничению
во
зможностей
соединения
или
уменьшению
скорости
;
•
уменьшение
производительности
сети
во
время
дождя.
Те
х
нопоr
и
я
WiM
AX
WiМAX
(от
англ.
Worldwide lnteroperabllity for Microwave
Access) -
телекоммуникационная
технология,
разработанная
с
целью
предоставления
универсальной
беспроводной
связи
на
больших
расстояниях
для
широкого
спектра
устройств
(от
рабо
чих
станций
и
портативных
компьютеров
до
мобильных
телефо
нов)
.
Основана
на
стандарте
IEEE 802.16,
который
также
назы
вают
Wireless MAN (Wireless Metropolitan Area Networks -
бес
проводные
сети
масштаба
города)
.
В
общем
виде
WiМАХ
-
сети
состоят
из
следующих
основных
частей:
базовых
и
абонентских
станций,
а
также
оборудования
,
связывающего
базовые
станции
между
собой,
с
поставщиком
сервисов
и
с
Internet.