Реферат: Локальные сети ЭВМ. Способы связи ЭВМ между собой

Локальные сети ЭВМ. Способы связи ЭВМ между собой.


ЛВС называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации площадью до неск. кв.км. Их часто используют для объединения компьютеров или рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного доступа к ресурсам и обмена информацией.

В ЛВС часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины.

В широковещательных ЛВС могут применяться различные топологические структуры., например, шина и кольцо. В сети с общей шиной в каждый момент одна из машин является хозяином шины и имеет право на передачу. Все остальные машины в этот момент должны воздержаться от передачи. Если две машины захотят что-нибудь передать одновременно, то возникнет конфликт, для разрешения которого требуются специальные механизмы. Этот механизм может быть централизованным или распределенным ( например, IEEE802.3, называемый Ethernet).

Вторым типом широковещательных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет. Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступа к линии (стандарт IEEE 802,5 (маркерное кольцо) описывает популярную кольцевую ЛВС, работающую на скоростях 4 и 16 Мбит/с .


Сети ЭВМ. Классификация сетей.


По типу технологии передачи сети делятся на:

широковещательные

сети с передачей от узла к узлу.


Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Пакеты, посылаемые одной машиной, получают все машины. Поле адреса в пакета указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета, машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она его обрабатывает. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.

Широковещательные сети позволяют адресовать пакет с помощью специального кода в поле адреса одновременно:

всем машинам – широковещательная передача;

подмножеству машин – многоадресная передача.


^ Сети с передачей от узла к узлу состоят из большого количества соединенных пар машин. Чтобы добраться до пункта назначения необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют важную роль. Обычно, небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещат. передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу.


Другим признаком классификации сетей явл. их размер.

Расстояние между процессорами

Процессоры расположены

Пример

1 м

На одном кв. метре

Персональная сеть (предназнач. для одного человека), например соединяющая компьютер, мышь, клавиатуру и принтер

10 м

комната

ЛВС

100 м

Здание

1 км

Кампус

10 км

Город

Муниципальная сеть

100 км

Страна

Глобальная сеть

1000 км

Континент

10000 км

Планета

Интерене




^ Локальные сети ЭВМ. Физические стандарты каналов связи.


В мире сущ. большое количество производителей сетей, каждый из которых имеет свои представления о способах реализации различных функций. Без координации их действий наступила бы полная неразбериха. Единственным способом борьбы с хаосом является достижение согласия по определенным вопросам на основе сетевых стандартов

Одним из основных игроков на поле стандартизации явл. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) - крупнейшая профессиональная организация в мире. Комитет IEEE 802 выпустил ряд ключевых стандартов в области ЛВС. Реальная работа проводится внутри рабочих групп, которые перечислены в таблице.



802.1

Общее представление и архитектура ЛВС

802.2v

Управление логическим каналом

802.3*

Ethernet

802.4v

Маркерная шина

802.5

Маркерное кольцо

802.6v

Двойная двунаправленная шина

802.2v

Техническая консультативная группа по широкополосным технологиям

802.8+

Техническая консультативная группа по оптоволоконным технологиям

802.9v

Изохронные ЛВС (для приложений реального времени)

802.10v

Виртуальные ЛВС и защита информации

802.11*

Беспроводные ЛВС

802.12v

Приоритеты запросов

802.13

Счастливый номер

802.14v

Кабельные модемы

802.15*

Персональные сети (Dlooetoth)

802.16*

Широкополосные беспроводные ЛВС

802.17

Гибкая технология пакетного кольца







* - наиболее важные; v – бездействуют; + - самоликвидировались за ненадобностью


4. Локальные сети ЭВМ. Понятие о топологии сети.

5. Локальные сети ЭВМ. Шинная топологии, достоинства и недостатки.

^ 6. Локальные сети ЭВМ. Звездообразная и кольцевая топологии, достоинства и недостатки.


Топология сетей (по конспекту)

Топология – конфигурация связи между узлами сети.

Физическая топология – конфигурация физич. связей между отдельными компонентами ЛВС.

Логическая топология – конфигурация информационных потоков между различными узлами сети.

От выбора топологии зависят многие характеристики сети (надежность, простота присоединения новых узлов и т.д.).

Различают полносвязные и неполносвязные топологии.


Полносвязная

Каждый узел сети имеет связь с каждым узлом напрямую.



«+»: - простота установлений связи

« - » : - очень дорогостоящая. Каждый компьютер должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети.


Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.


1 Звезда

Есть один мощный центральный узел, который имеет способность к расширению и все узлы сети имеют связь через это звено. Надежность работы сети зависит от центрального звена.




«+»: - быстрота связей (через один узел)

« - » : -возможности по наращиванию количества узлов ограничены количеством портов центрального узла.


2 Кольцо


Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Иногда кольца дублируются для повышения надежности.

Большая территориальная протяженность, скорости передачи достаточно большие. Каждый узел ретранслятор сигнала.




«+»: - организация обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу источнику. Поэтому отправитель может контролировать процесс доставки данных адресату.

« - » : - Выход из строя одного узла влечет за собой выход из строя всей сети


^ 3 Общая шина


В качестве центрального элемента выступает пассивный кабель. Передаваемая информация доступна одновременно всем компьютерам, подсоединенным к этому кабелю.



«+»: -дешевизна и простота наращивания

« - » : -невысокая производительность. В каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети

-низкая надежность. Любой дефект кабеля парализует всю сеть.


^ 4 Иерархическая топология


Узлы соединены между собой в виде дерева. Часто применяется в управленческих структурах.




^ 7. WINDOWS XP - современное средство построения одноранговых ЛВС

(Источник – Р.Коварт, Б.Книттель. Использование Microsoft Windows XP Professional, стр. 131, 162-...)

Одноранговые сети Windows.

Для одноранговых сетей компьютер под управлением Windows XP Professional представляет собой большую рабочую станцию; совместно используемые папки создаются с помощью нескольких щелчков мыши. Windows XP Professional хорошо работает в одноранговых сетях с Windows 9x, Windows NT и Windows 2000, а также может работать с Novell NetWare и серверами Banyan VINES, если они подключены к сети.

В одноранговой сети каждая рабочая станция Windows сама управляет формированием собственной базы имен и паролей. Поскольку централизованный контроль за пользователями отсутствует, доступ к совместно используемым папкам и принтерам в локальной сети не только обладает преимуществами, но и не лишен недостатков. Одноранговые сети не оптимизированы для разделения ресурсов. Обращение нескольких пользователей к ресурсу на компьютере в такой сети снижает его производительность. Пользователь часто открывает доступ к папкам для всех желающих, и это очень рискованно с точки зрения безопасности, особенно при подключении к Internet через модем.

Чтобы определить местонахождение ресурсов в одноранговых сетях, не затрачивая времени на поиски, необходимо знать имя компьютера, ресурсы которого вы хотите использовать, или искать их в окне «Сетевое окружение» (My Network Places). В небольших сетях найти необходимые ресурсы довольно легко. Задача поиска усложняется в больших сетях с несколькими десятками компьютеров.

Администрирование компьютеров одноранговой сети предполагает управление индивидуальными базами пользователей. Каждый компьютер имеет собственную учетную запись администратора, с помощью которой можно установить доступ к ресурсам на основе пароля. Предотвратить несанкционированный доступ в одноранговых сетях сложно, хотя и возможно. Для это необходимо защитить доступ к ресурсу с помощью пароля.

В случае одноранговой сети компьютеры объединяются в рабочую группу.


^ Конфигурирование одноранговой сети.

Есть два варианта настройки программного обеспечения:

Использовать Мастер настройки сети

Задать все необходимые параметры вручную.
^ Использование Мастера настройки сети
В состав Windows XP входит специальный мастер настройки сети (Network Setup Wizard), который настроит параметры работы в сети для каждого компьютера. Мастер позволит выбрать несколько вариантов, побеспокоившись о настройке многих важных параметров.

Мастер настройки сети позволяет настроить подключение к Интернету. Пользователь должен указать имя компьютера в сети и имя рабочей группы, в которую входят те компьютеры, с которыми пользователь намерен работать.

Необходимо запустить мастер на всех компьютерах локальной сети. Если на всех компьютерах сети установлена ОС Windows XP, то необходимо просто завершить работу Мастера. В противном случае необходимо создание дискеты с настройкой сети (Create a Network Setup Disk), которая будет использована при конфигурации сети для компьютеров с другими ОС.
^ Конфигурирование сети вручную
При первом обнаружении сетевого адаптера Windows XP автоматически устанавливает все необходимое программное обеспечение. Это происходит или при первоначальной установке Windows XP, или при последующем добавлении сетевой платы.

После установки сетевого адаптера и соответствующих драйверов Windows знает о существовании сетевого адаптера, но не знает, какое программное обеспечение необходимо использовать вместе с ним.

Для настройки подключения к локальной сети необходимо сконфигурировать следующие компоненты:

Клиент для сетей Microsoft (Client for Microsoft Networks)

Служба доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft (File and Printer Sharing for Microsoft Networks)

Планировщик пакетов QoS (QoS Packet Scheduler)

Протокол Интернета (TCP/IP) (Internet Protocol (TCP/IP))

Этих компонентов достаточно для большинства домашних и малых сетей.

^ Клиент для сетей Microsoft

Этот компонент позволяет компьютерам использовать файлы и принтеры, к которым разрешен доступ на других компьютерах.

Служба доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft

Этот компонент позволяет компьютерам предоставлять общий доступ к файлам и принтерам другим компьютерам сети.

^ Планировщик пакетов QoS

Этот компонент используется в некоторых сетях для назначения различных свойств определенным видам сетевого трафика.

Протокол Интернета (TCP/IP)

Это основной сетевой протокол, используемый всеми службами Internet, а также обычно и службой доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft.

Для взаимодействия с серверами Novell NetWare в ОС Windows XP есть компонент Клиент для сетей NetWare (Client Service for NetWare), используется протокол NWLink IPX/SPX и аналоги.

В ОС Windows XP для управления и наблюдения используется протокол SNMP (используется в больших сетях для контроля за конфигурацией компьютеров и маршрутизаторов). Существуют специальные сетевые службы, такие как RIP Listener (позволяет Windows настраивать таблицы маршрутизации TCP/IP для обеспечения доступности маршрутизатора по протоколу RIP), универсальный Plug and Play (позволяет компьютеру автоматически обнаруживать сетевые устройства и настраивать взаимодействие с ними).


Для настройки TCP/IP в случае статической адресации компьютеров в сети необходимо задать IP-адрес компьютера, маску подсети, шлюз по умолчанию, имя DNS, предпочитаемые DNS-серверы.

При использовании службы DHCP настройки не требуются, так как при начальной загрузке компьютера сервер DHCP присваивает компьютеру временные параметры.


^ 8. Основные протоколы логического уровня в современных сетевых ОС

Этот вопрос вытащил Манухин Сергей (И312) и рассказал об LLC, Яшин не возражал, сказал только, что мало.

(Олифер, Олифер, Компьютерные сети, с. 188-189)

^ Протокол LLC уровня управления логическим каналом (802.2)

LLC обеспечивает для технологий локальных сетей нужное качество услуг транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров. Протокол LLC занимает уровень между сетевыми протоколами и протоколами уровня MAC. LLC и MAC являются подуровнями канального уровня. Протоколы сетевого уровня передают через межуровневый интерфейс данные для протокола LLC – свой пакет (например, пакет IP, IPX или NetBEUI), адресную информацию об узле назначения, а также требования к качеству транспортных услуг, которое протокол LLC должен обеспечить. Протокол LLC помещает пакет протокола верхнего уровня в свой кадр вместе с адресной информацией об узле назначения соответствующему протоколу уровня MAC, который упаковывает кадр LLC в свой кадр (например, кадр Ethernet).

^ Три типа процедур уровня LLC

В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:

- LLC1 – процедура без установления соединения и без подтверждения;

- LLC2 – процедура с установлением соединения и подтверждением;

- LLC3 – процедура без установления соединения, но с подтверждением.

Процедура без установления соединения и без подтверждения LLC1 дает пользователю средства для передачи данных с минимумом издержек. Это дейтаграммный режим работы. Обычно этот вид процедуры используется, когда такие функции, как восстановление данных после ошибок и упорядочивание данных, выполняются протоколами вышележащих уровней, поэтому нет нужды дублировать их на уровне LLC.

Процедура с установлением соединения и подтверждением LLC2 дает пользователю возможность установить логическое соединение перед началом передачи любого блока данных и, если это требуется, выполнить процедуры восстановления после ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках установленного соединения.

В некоторых случаях (например, при использовании сетей в системах реального времени, управляющих промышленными объектами), когда временные издержки установления логического соединения перед отправкой данных неприемлемы, а подтверждение о корректности приема переданных данных необходимы, базовая процедура без установления соединения и без подтверждения не подходит. Для таких случаев предусмотрена дополнительная процедура, называемая процедурой без установления соединения, но с подтверждением LLC3.


9. Кабельные системы сетей ЭВМ. Коаксиальные кабели и витая пара.

Кабель - это достаточно сложное изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию. Кроме этого, для обеспечения быстрой перекоммутации кабелей и оборудования используются различные электромеханические устройства, называемые кроссовыми секциями, кроссовыми коробками или шкафами.

В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей. Сегодня наиболее употребительными стандартами в мировой практике являются следующие.

Американский стандарт EIA/TIA-568A, который был разработан совместными усилиями нескольких организаций: ANSI, EIA/TIA и лабораторией Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA/TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A).

Международный стандарт ISO/IEC 11801.

Европейский стандарт EN50173.

Эти стандарты близки между собой и по многим позициям предъявляют к кабелям идентичные требования. Однако есть и различия между этими стандартами, например, в международный стандарт 11801 и европейский EN50173 вошли некоторые типы кабелей, которые отсутствуют в стандарте EIA/TAI-568A.

До появления стандарта EIA/TIA большую роль играл американский стандарт системы категорий кабелей Underwriters Labs, разработанный совместно с компанией Anixter. Позже этот стандарт вошел в стандарт EIA/TIA-568.

Кроме этих открытых стандартов, многие компании в свое время разработали свои фирменные стандарты, из которых до сих пор имеет практическое значение только один - стандарт компании IBM.

При стандартизации кабелей принят протокольно-независимый подход. Это означает, что в стандарте отовариваются электрические, оптические и механические характеристики, которым должен удовлетворять тот или иной тип кабеля или соединительного изделия - разъема, кроссовой коробки и т. п. Однако для какого протокола предназначен данный кабель, стандарт не оговаривает. Поэтому нельзя приобрести кабель для протокола Ethernet или FDDI, нужно просто знать, какие типы стандартных кабелей поддерживают протоколы Ethernet и FDDI.

В ранних версиях стандартов определялись только характеристики кабелей, без соединителей. В последних версиях стандартов появились требования к соединительным элементам (документы TSB-36 и TSB-40A, вошедшие затем в стандарт 568А), а также к линиям (каналам), представляющим типовую сборку элементов кабельной системы, состоящую из шнура от рабочей станции до розетки, самой розетки, основного кабеля (длиной до 90 м для витой пары), точки перехода (например, еще одной розетки или жесткого кроссового соединения) и шнура до активного оборудования, например концентратора или коммутатора.

Мы остановимся только на основных требованиях к самим кабелям, не рассматривая характеристик соединительных элементов и собранных линий.

В стандартах кабелей оговаривается достаточно много характеристик, из которых наиболее важные перечислены ниже (первые две из них уже были достаточно детально рассмотрены).

^ Затухание (Attenuation). Затухание измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.

Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT). Измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала.

^ Импеданс (волновое сопротивление) - это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (например, для коаксиальных кабелей, используемых в стандартах Ethernet, импеданс кабеля должен составлять 50 Ом). Для неэкранированной витой пары наиболее часто используемые значения импеданса - 100 и 120 Ом. В области высоких частот (100-200 МГц) импеданс зависит от частоты.

^ Активное сопротивление - это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.

Емкость - это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»). Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.

^ Уровень внешнего электромагнитного излучения или электрический шум. Электрический шум - это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает двух типов: фоновый и импульсный. Электрический шум можно также разделить на низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума в диапазоне до 150 кГц являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 кГц до 20 МГц - компьютеры, принтеры, ксероксы; в диапазоне от 20 МГц до 1 ГГц - телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импуль-сного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.

^ Диаметр или площадь сечения проводника. Для медных проводников достаточно употребительной является американская система AWG (American Wire Gauge), которая вводит некоторые условные типы проводников, например 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG. Чем больше номер типа проводника, тем меньше его диаметр. В вычислительных сетях наиболее употребительными являются типы проводников, приведенные выше в качестве примеров. В европейских и международных стандартах диаметр проводника указывается в миллиметрах. Естественно, приведенный перечень характеристик далеко не полон, причем в нем представлены только электромагнитные характеристики и его нужно дополнить механическими и конструктивными характеристиками, определяющими тип изоляции, конструкцию разъема и т. п. Помимо универсальных характеристик, таких, например, как затухание, которые применимы для всех типов кабелей, существуют характеристики, которые применимы только к определенному типу кабеля. Например, параметр шаг скрутки проводов используется только для характеристики витой пары, а параметр NEXT применим только к многопарным кабелям на основе витой пары.

Основное внимание в современных стандартах уделяется кабелям на основе витой пары и волоконно-оптическим кабелям.
^ Кабели на основе неэкранированной витой пары
Медный неэкранированный кабель UTP в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий (Category 1 - Category 5). Кабели категорий 1 и 2 были определены в стандарте EIA/TIA-568, но в стандарт 568А уже не вошли, как устаревшие.

Кабели категории 1 применяются там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабель для цифровой и аналоговой передачи голоса и низкоскоростной (до 20 Кбит/с) передачи данных. До 1983 года это был основной тип кабеля для телефонной разводки.

Кабели категории 2 были впервые применены фирмой IBM при построении собственной кабельной системы. Главное требование к кабелям этой категории - способность передавать сигналы со спектром до 1 МГц.

Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году, когда был разработан Стандарт телекоммуникационных кабельных систем для коммерческих зданий (EIA-568), на основе которого затем был создан действующий стандарт EIA-568A. Стандарт EIA-568 определил электрические характеристики кабелей категории 3 для частот в диапазоне до 16 МГц, поддерживающих, таким образом, высокоскоростные сетевые приложения. Кабель категории 3 предназначен как для передачи данных, так и для передачи голоса. Шаг скрутки проводов равен примерно 3 витка на 1 фут (30,5 см). Кабели категории 3 сейчас составляют основу многих кабельных систем зданий, в которых они используются для передачи и голоса, и данных.

Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3. Кабели категории 4 обязаны выдерживать тесты на частоте передачи сигнала 20 МГц и обеспечивать повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. Кабели категории 4 хорошо подходят для применения в системах с увеличенными расстояниями (до 135 метров) и в сетях Token Ring с пропускной способностью 16 Мбит/с. На практике используются редко.

Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. Большинство новых высокоскоростных стандартов ориентируются на использование витой пары 5 категории. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - FDDI (с физическим стандартом TP-PMD), Fast Ethernet, l00VG-AnyLAN, а также более скоростные протоколы - АТМ на скорости 155 Мбит/с, и Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с (вариант Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 стал стандартом в июне 1999 г.). Кабель категории 5 пришел на замену кабелю категории 3, и сегодня все новые кабельные системы крупных зданий строятся именно на этом типе кабеля (в сочетании с волоконно-оптическим).

Наиболее важные электромагнитные характеристики кабеля категории 5 имеют следующие значения:

полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);

величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;

затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);

активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;

емкость кабеля не должна превышать 5,6 нф на 100 м.

Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две - для передачи голоса.

Для соединения кабелей с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45, представляющие 8-контактные разъемы, похожие на обычные телефонные разъемы. RJ-11.

Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом. Кабель категории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5. Некоторые специалисты сомневаются в необходимости применения кабелей категории 7, так как стоимость кабельной системы при их использовании получается соизмеримой по стоимости сети с использованием волоконно-оптических кабелей, а характеристики кабелей на основе оптических волокон выше.
^ Кабели на основе экранированной витой пары
Экранированная витая пара STP хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что защищает, в свою очередь, пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку, так как требует выполнения качественного заземления. Экранированный кабель применяется только для передачи данных, а голос по нему не передают.

Основным стандартом, определяющим параметры экранированной витой пары, является фирменный стандарт IBM. В этом стандарте кабели делятся не на категории, а на типы: Type I, Type 2,..., Type 9.

Основным типом экранированного кабеля является кабель Type 1 стандарта IBM. Он состоит из 2-х пар скрученных проводов, экранированных проводящей оплеткой, которая заземляется. Электрические параметры кабеля Type 1 примерно соответствуют параметрам кабеля UTP категории 5. Однако волновое сопротивление кабеля Type 1 равно 150 Ом (UTP категории 5 имеет волновое сопротивление 100 Ом), поэтому простое «улучшение» кабельной проводки сети путем замены неэкранированной пары UTP на STP Type 1 невозможно. Трансиверы, рассчитанные на работу с кабелем, имеющим волновое сопротивление 100 Ом, будут плохо работать на волновое сопротивление 150 Ом. Поэтому при использовании STP Type 1 необходимы соответствующие трансиверы. Такие трансиверы имеются в сетевых адаптерах Token Ring, так как эти сети разрабатывались для работы на экранированной витой паре. Некоторые другие стандарты также поддерживают кабель STP Type I - например, l00VG-AnyLAN, а также Fast Ethernet (хотя основным типом кабеля для Fast Ethernet является UTP категории 5). В случае если технология может использовать UTP и STP, нужно убедиться, на какой тип кабеля рассчитаны приобретаемые трансиверы. Сегодня кабель STP Type 1 включен в стандарты EIA/TIA-568A, ISO 11801 и EN50173, то есть приобрел международный статус.

Экранированные витые пары используются также в кабеле IBM Type 2, который представляет кабель Type 1 с добавленными 2 парами неэкранированного провода для передачи голоса.

Для присоединения экранированных кабелей к оборудованию используются разъемы конструкции IBM.

Не все типы кабелей стандарта IBM относятся к экранированным кабелям - некоторые определяют характеристики неэкранированного телефонного кабеля (Type 3) и оптоволоконного кабеля (Type 5).
^ Коаксиальные кабели
Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. Ниже приводятся основные типы и характеристики этих кабелей.

RG-8 и RG-11 - «толстый» коаксиальный кабель, разработанный для сетей Ethernet l0Base-5. Имеет волновое сопротивление 50 Ом и внешний диаметр 0,5 дюйма (около 12 мм). Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17 мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики (затухание на частоте 10 МГц - не хуже 18 дБ/км). Зато этот кабель сложно монтировать - он плохо гнется.

RG-58/U, RG-58 A/U и RG-58 C/U - разновидности «тонкого» коаксиального кабеля для сетей Ethernet l0Base-2. Кабель RG-58/U имеет сплошной внутренний проводник, а кабель RG-58 A/U - многожильный. Кабель RG-58 C/U проходит «военную приемку». Все эти разновидности кабеля имеют волновое сопротивление 50 Ом, но обладают худшими механическими и электрическими характеристиками по сравнению с «толстым» коаксиальным кабелем. Тонкий внутренний проводник 0,89 мм не так прочен, зато обладает гораздо большей гибкостью, удобной при монтаже. Затухание в этом типе кабеля выше, чем в «толстом» коаксиальном кабеле, что приводит к необходимости уменьшать длину кабеля для получения одинакового затухания в сегменте. Для соединения кабелей с оборудованием используется разъем типа BNC.

RG-59 - телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Широко применяется в кабельном телевидении.

RG-62 - кабель с волновым сопротивлением 93 Ома, использовался в сетях ArcNet, оборудование которых сегодня практически не выпускается. Коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом (то есть «тонкий» и «толстый») описаны в стандарте EIA/TIA-568. Новый стандарт EIA/TIA-568A коаксиальные кабели не описывает, как морально устаревшие.


10. Кабельные системы сетей ЭВМ. Волоконно-оптические кабели и спутниковая связь
^ Волоконно-оптические кабели (Таненбаум стр. 122-124 + конспект)
По волоконнооптическим кабелям передаются не электрические сигналы, а световые волны. Полоса пропускания сигнала очень широка, частота более 1 МГц, в связи с чем скорость передачи достигает Гб/с.

Для оконцовки волоконнооптического кабеля используются специальные оптические разъемы. Оборудование для оконцевания выпускают всего 3 компании в мире.

Оптоволоконная система передачи данных состоит из трех основных компонентов: источника света, носителя, по которому распространяется световой сигнал, и приемника сигнала, или детектора. Световой импульс принимают за единицу, а отсутствие импульса – за ноль. Свет распространяется в сверхтонком стеклянном волокне. При попадании на него света детектор генерирует электрический импульс. Присоединив к одному концу волокна источник света, а к другому – детектор, мы получим однонаправленную систему передачи данных. Система принимает электрические сигналы и преобразует их в световые импульсы, передающиеся по волокну. На другой стороне происходит обратное преобразование в электрические сигналы.

Такая передающая система была бы бесполезна, если бы свет по дороге рассеивался и терял свою мощность. Однако здесь используется интересный закон физики. Когда луч света переходит из одной среды в другую, луч отклоняется на границе сред. Соотношение углов падения и отражения зависит от свойств смежных сред (в частности, от их коэффициентов преломления). Если угол падения превосходит некоторую критическую величину, луч света целиком отражается обратно в стекло, а в смежную среду ничего не проходит. Таким образом, луч света, падающий на границу сред под углом, превышающим критический, оказывается запертым внутри волокна и может быть передан на большое расстояние почти без потерь.

Поскольку любой луч с углом падения, превышающим критический, будет отражаться от стенок волокна, то и множество лучей будет одновременно отражаться под различными углами. Про каждый луч говорят, что он обладает некоторой модой, а оптическое волокно, обладающее свойством передавать сразу несколько лучей, называют многомодовым.

Однако если уменьшить диаметр волокна до нескольких длин волн света, то волокно начинает действовать подобно волноводу, и свет может двигаться только по прямой линии, без отражений от стенок волокна. Такое волокно называется одномодовым.



Одномодовые кабели сделаны из более качественного материала, используются на магистральных линиях связи. Длина волны – 850-1150нм. Скорость передачи по одномодовому кабелю достигает на сегодняшний день до 50 Гбит/с на расстоянии до 100 км. В лабораториях были достигнуты и большие скорости, правда, на меньших дистанциях.

Многомодовые кабели: скорость меньше за счет того, что передаются несколько волн одновременно. Расстояние – до 1,5 км. Дешевле, легче оконцовывать. Используются для локальных соединений.

Состоят из кристаллов двуокиси кремния.

^ Спутниковая связь (конспект лекций)

Используют для передачи также радиочастотные сигналы (1,5 ГГц – 20 ГГц). Выделяются отдельно по своему построению, но по своему принципу аналогичны радиочастотному соединению.

Работает тот спутник, который находится в данный момент над соответствующей точкой Земли.

Спутники движутся с той же скоростью, что и Земля – геостационарная орбита.

Спутники связаны между собой и находятся в одном и том же положении по отношению к Земле.




^ Билет№11 Кабельные системы сетей ЭВМ. Радиорелейные и инфракрасные каналы.

Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров.
   До недавнего времени РРЛ использовали диапазоны частот от 2 до 8 ГГц и представляли собой монументальные дорогостоящие структуры. Применялись сложные и дорогие антенные опоры: мачты или башни. Громоздкая аппаратура располагалась на станциях в специальных зданиях с собственной электростанцией и жилыми помещениями для обслуживающего персонала. Такие структуры существуют и строятся в настоящее время при организации магистральных систем связи. В 1993 г. введена в строй магистральная цифровая РРЛ Санкт-Петербург - Москва, а в 1997 г. - Москва - Хабаровск. Запланировано строительство еще нескольких магистральных систем.
   Однако, в последние годы, новейшие технологии и освоение диапазонов частот выше 10 ГГц, коренным образом изменили структуры и оборудование радиорел