Настройка сетей Microsoft дома и в офисе. Учебный курс
Шрифт:
В локальных вычислительных сетях используются цифровые сигналы, изменяющиеся по дискретному закону (0 или 1). Благодаря «цифровой» природе подобные сигналы мало чувствительны к помехам, а также могут легко преобразовываться при помощи простой аппаратуры, реализованной на основе специализированных микросхем.
ПРИМЕЧАНИЕ
Более подробно кабели, применяемые в локальных вычислительных сетях, будут рассмотрены несколько позже.
Структура локальной вычислительной сети
Структура типичной локальной вычислительной сети показана на рис. 3.6. Легко заметить,
Рис. 3.6. Структура обобщенной вычислительной сети
Канал связи, который также называется линией связи, состоит из аппаратных средств, осуществляющих усиление и преобразование электрических сигналов, а также физической среды, переносящей информацию. В качестве среды передачи данных применяется электрический кабель (традиционная среда) или электромагнитные волны (инфракрасный и радиодиапазон). В последнем случае говорят о беспроводной локальной сети, которая будет рассматриваться в следующих разделах главы.
Наибольшее распространение в наше время получили кабельные линии связи. Это связано с целым рядом причин, среди которых чаще всего отмечаются относительная дешевизна электрических кабелей, а также их высокая помехозащищенность и пропускная способность (до 10 Гбит/с).
ПРИМЕЧАНИЕ
Подробнее высокоскоростные кабельные сети рассматриваются в следующих разделах этой главы.
Кабели
В современных локальных сетях применяются медные и волоконно-оптические кабели. Названия кабелей показывают, какой материал применяется в качестве проводника, передающего данные. Конечно, помимо данных кабели неизбежно будут передавать так называемый шум (или электромагнитные помехи). На самом деле современные кабели достаточно неплохо защищены от влияния помех, а волоконно-оптические кабели вообще не подвержены влиянию подобных помех.
Любой сетевой кабель характеризуется целым набором электрических параметров, наиболее важные из которых приводятся в следующем перечне.
– Активное сопротивление. В данном случае рассматривается сопротивление постоянному току, присущее любой проводящей среде. Этот вид сопротивления определяется материалом кабеля, а также его геометрическими размерами (длина и диаметр). Активное сопротивление не зависит от характеристик передаваемого сигнала.
– Емкостное (волновое) сопротивление. Этот вид сопротивления зависит от частоты передаваемого сигнала. С ростом частоты увеличивается емкостная составляющая сопротивления. Этот параметр зависит от такой важной характеристики кабеля, как собственная емкость.
– Импеданс. Эта величина рассчитывается как сумма активного и пассивного сопротивлений. При не слишком больших значениях частоты (менее 100 МГц) величина импеданса является относительно постоянной и зависит исключительно от применяемого кабеля. Так, для коаксиальных кабелей величина импеданса составляет около 50 Ом. Для сравнения стоит отметить, что величина импеданса для телевизионного кабеля равна 75 Ом. Поэтому, несмотря на внешнюю схожесть, телевизионный кабель и коаксиальный кабель, применяемый в сетях Ethernet, не являются
– Затухание. Под затуханием понимается ослабление сигнала в процессе его передачи по кабелю. Величина затухания оценивается в децибелах на метр (дБ/м).
– Перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT, Near End Cross Talk). Этот показатель может варьироваться в зависимости от частоты передаваемого сигнала и измеряется в децибелах.
Медные сетевые кабели бывают коаксиальными (рис. 3.7) и основанными на витой паре (рис. 3.8).
Рис. 3.7. Коаксиальный кабель в разрезе
Рис. 3.8. Структура кабеля витой пары
Коаксиальные кабели применяются для распространения телевизионных сигналов, а также в устаревших разновидностях сетей Ethernet (10BASE-2, 10BASE-5). Недостатки подобных сетей связаны, прежде всего, с достаточно большим весом кабелей и совершенно недостаточной по современным меркам пропускной способностью.
В следующем списке приводятся основные типы применяемых на сегодняшний день коаксиальных кабелей.
– «Толстый» коаксиальный кабель (10BASE-5). Альтернативное обозначение – RG-8, RG-11. Импеданс кабелей этого типа равен 50 Ом, диаметр составляет около 0,5 дюйма. Благодаря достаточно большому диаметру токопроводящих жил этот кабель обладает очень небольшим затуханием (не более 18 дБ/км на частоте 100 МГц). Основной недостаток этого кабеля заключается в трудности монтажа из-за его повышенной жесткости.
– «Тонкий» коаксиальный кабель (10BASE-2). Альтернативное обозначение – RG-58/U, RG-58 A/U и RG-58 C/U. Несомненным преимуществом кабелей этого типа является простота монтажа, а также повышенная гибкость, облегчающая его прокладку в труднодоступных местах. По сравнению с «толстым» кабелем он обладает большим импедансом, из-за чего максимальная длина сегментов составляет всего 185 метров. А у предыдущей разновидности кабеля длина сегмента может достигать 500 метров. Именно этот тип кабеля получил наибольшее распространение в сетях Ethernet, применяющих коаксиальный кабель.
– Кабель для сетей ARCNet с импедансом 93 Ом (альтернативное обозначение – RG-62). Этот кабель практически не применяется, поскольку область распространения сетей ARCNet в настоящее время очень мала.
Следующим шагом вперед явилось появление кабелей витой пары, которые представляют собой скрученную специальным образом пару проводов (с внешним экраном или без него). Благодаря скрутке практически устраняется эффект влияния внешних электромагнитных помех. Все кабели неэкранированных витых пар делятся на категории в зависимости от пропускной способности.
– Первая категория. Применяется в телефонных сетях общего применения (ТСОП) исключительно для передачи речи. В настоящее время даже для этих целей используются кабели с лучшими частотными характеристиками. Его можно применять для передачи данных, но предельная пропускная способность в этом случае не превысит 20 Кбит/с.
– Вторая категория. Эти кабели обеспечивают скорость передачи данных, не превышающую 4 Мбит/с. Они были разработаны фирмой IBM и применялись в ее собственных сетях.