Коммуникационные средства вычислительных сетей

Кроме персонального компьютера, который используется в вычислительной сети как отдельное рабочее место, операционной системы вычислительной сети и сетевых адаптеров (устройств сопряжения), соединяющих центральный процессор с периферийным оборудованием и другими специальными устройствами, немаловажную роль играют кабельные системы, которые определяют не только скорость но и возможность передачи данных с минимальными потерями на определенные расстояния.

3.5.1 Линии передачи данных

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии (рис. 5). При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

- стоимость монтажа и обслуживания,

- скорость передачи информации, ограничения на величину расстояния передачи информации ( без дополнительных усилителей – повторителей (репитетов)), безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным рас­стоянием передачи данных, при котором еще обеспечива­ется требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

Двухпроводная линия

Оптоволоконный проводник

с преобразователем (дешифратором)

Рисунок 5 – Коммуникационные средства вычислительных сетей

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является ви­тое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращи­вается, однако является помехонезащищенной. Длина ка­беля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и бес­проблемная установка. Для повышения помехозащищенно­сти информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую обо­лочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличи­вает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо поехозащищен и применяется для связи на большие рассто­яния (несколько километров). Скорость передачи инфор­мации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Ско­рость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиаль­ный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet-кабель

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернати­вой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступ­ное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet — около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Cheapernet-кабель

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит/с. При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую, стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повто­рителей может составлять максимум 300 м, а общее рассто­яние для сети на Cheapernet-кабеле — около 1000 м. При­емопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и используется как для гальванической развязки между адап­терами, так и для усиления внешнего сигнала.

Используются коаксиальные кабели: "толстый" диаметром 12,5 мм и "тонкий" диаметром 6,25 мм. "Толстый" кабель имеет меньшее затухание, лучшую помехозащищенность, что обеспечивает возможность работы на больших расстояниях, но он плохо гнется, что затрудняет прокладку соединений в помещениях, и дороже "тонкого".

Существуют экранированные (STP - Shielded Twist Pair) и неэкранированные (UTP - Unshielded Twist Pair) витые пары проводов. Экранированные пары сравнительно дороги. Неэкранированные витые пары имеют несколько категорий (типов). Обычный телефонный кабель - пара категории 1. Пара категории 2 может использоваться в сетях с пропускной способностью до 4 Мбит/с. Для сетей Ethernet (точнее, для ее варианта с названием 10Base-T) разработана пара категории 3, а для сетей Token Ring - пара категории 4. Наиболее совершенной является витая пара категории 5, которая применима при частотах до 100 МГц. В паре категории 5 проводник представлен медными жилами диаметром 0,51 мм, навитыми по определенной технологии и заключенными в термостойкую изолирующую оболочку. В высокоскоростных ЛВС на UTP длины соединений обычно не превышают 100 м. Затухание на 100 МГц и при длине 100 м составляет около 24 дБ, при 10 МГЦ и 100 м - около 7 дБ.

Витые пары иногда называют сбалансированной линией в том смысле, что в двух проводах линии передаются одни и те же уровни сигнала (по отношению к земле), но разной полярности. При приеме воспринимается разность сигналов, называемая парафазным сигналом. Синфазные помехи при этом самокомпенсируются.