Широкополосный коаксиальный кабель
Тема 19. ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
1. Компьютерные сети назначения, классификация.
2. Локальные вычислительные сети. Топология ЛВС.
3. Процесс передачи данных. Аппаратная реализация передачи данных.
Вопрос 1. Компьютерные сети назначения, классификация.
В настоящее время большинство компьютеров используется не изолированно от других компьютеров, а постоянно или время от времени подключаются к компьютерным сетям для получения той или иной информации, посылки и получения сообщений и т. д.
Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимается любое множество ЭВМ, связанных между собой каналами связи для обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных.
Основным назначением сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями сети. С помощью сетей эти проблемы решаются независимо от территориального расположения пользователей.
Для передачи цифровой информации по каналам связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие - преобразовать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство - модем. Модем - это устройство выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.
|
|
|
Компьютерные сети классифицируются по различным признакам.
По типу организации передачи данных различают сети: с коммутацией каналов, с коммутацией сообщений и с коммутацией пакетов. Имеются сети, использующие смешанные системы передачи данных.
Метод коммутации каналов требует предварительного установления прямого физического соединения между источником и получателем сообщения на все время передачи сообщения, что является недостатком данного метода. Первый из пакетов, приходя в каждый узел, сообщает адрес назначения следующей за ним последовательности пакетов. Узел отвечает за предоставление очередного канала передачи. По существу, этот метод аналогичен автоматической междугородной телефонной связи: паре ЭВМ предоставляется выделенная линия на протяжении сеанса передачи информации. Описанный метод имеет ряд существенных недостатков:
1) время организации линии связи может быть достаточно большим, так как необходимо дождаться наличия свободных каналов по всему маршруту передачи сообщения;
|
|
|
2) каналы связи во время сеанса загружены неравномерно,
смежные с линией связи каналы простаивают;
3) пакеты не проверяются в промежуточных узлах, что приводит к возникновению ошибок в сообщении.
Для преодоления этих недостатков создан метод коммутации пакетов. Метод коммутации пакетов предполагает разбиение сообщения на части - пакеты - фиксированной длины, снабжаемые адресом получателя. После прихода на место назначения из пакетов формируется сообщение. Достоинством этого метода является то, что разные пакеты могут передаваться между узлами разными каналами связи (если это позволяет топология сети). Это приводит к сокращению общего времени передачи всего сообщения.
В нем каждый пакет имеет адрес назначения и передается по сети независимо от других. В очередном узле каждый пакет проверяется на наличие ошибок и передается по одному из свободных каналов. Таким образом обеспечивается высокая достоверность информации и скорость передачи. Ни одна пара абонентов сети не занимает каналы монопольно, коллективное использование каналов связи обеспечивает их высокую загрузку и снижает стоимость передачи сообщений.
|
|
|
Метод коммутации сообщений требует последовательное физическое соединение лишь между двумя соседними узлами.
По характеру реализуемых функций сети подразделяют на:
-вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации;
-информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей;
-смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.
В зависимости от степени территориальной распределённости компьютерные сети разделяются на глобальные, корпоративные, региональные и локальные.
Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему свету, и часто используют спутниковые каналы связи, позволяющие соединять узлы сети связи и ПК, находящиеся на расстоянии 10-15 тыс. км друг от друга.
Корпоративные сети объединяют пользователей организаций.
Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве узлов связи чаще всего используются телефонные линии. Расстояние между узлами связи 10 - 1000 км.
Локальные сети ЭВМ связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий одного предприятия, учреждения. Локальные сети получили широкое распространение.
|
|
|
Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных. Единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных - главная отличительная особенность локальных сетей.
Существуют и другие классификационные признаки компьютерных сетей. Так, например:
- по сфере функционирования сети могут быть разделены на банковские, научных учреждений, университетские;
- по форме функционирования можно выделить коммерческие и бесплатные сети;
Расстояние между ПК в локальной сети до 10 км. При использовании радиоканалов связи - до 20 км.
Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды (канала связи). Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:
• аналоговые телефонные каналы общего пользования;
• цифровые каналы;
• витая пара
• узкополосные и широкополосные кабельные каналы;
• радиоканалы и спутниковые каналы связи;
• оптоволоконные каналы связи.
Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные сети общего пользования. Передача данных по аналоговым каналам может выполняться двумя способами. При первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют два устройства, реализующие коммуникационные функции с подключенными к ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями или непосредственными соединениями. Второй способ - это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий).
Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше и соединение постоянное. Кроме того, для каждого выделенного канала необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.
Параллельно с использованием аналоговых телефонных сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в дискретной (цифровой) форме по ненагруженным телефонным каналам (к которым не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети) - цифровым каналам.
Следует отметить, что наряду с дискретными данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговые информацию (голосовую, видео, факсимильную и т. д.), преобразованную в цифровую форму.
Наиболее высокие скорости на небольших расстояниях могут быть получены при использовании особым образом скрученной пары проводов (для того, чтобы избежать взаимодействия между соседними проводами), так называемой витой паре (ТР - 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 бес проблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель
Кабельные каналы, или коаксиальные пары, представляют собой два цилиндрических проводника на одной оси, разделенных диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом), используется главным образом для передачи узкополосных цифровых сигналов, другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) - для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационные оборудования, позволяют обмениваться данными на высоких скоростях Коаксиальный кабель хорошо помехозащитен 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).
Оптоволоконные линии
В оптоволоконных каналах связи используется известное из физики явления полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеля на большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускающие диоды (LED - lightemitting diode) или лазерные диоды, а в качестве приемников - фотоэлементы.
Оптоволоконные каналы связи, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с другими видами связи, получают все большее распространение, причем не только для связи на небольшие расстояния, но и на внутригородских и междугородных участках.
Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.
Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице.
| Показатели | Среда передачи данных | ||
| Двух жильный кабель - витая пара | Коаксиальный кабель | Оптоволоконный кабель | |
| Цена | Невысокая | Относительно высокая | Высокая |
| Наращивание | Очень простое | Проблематично | Простое |
| Защита от прослушивания | Незначительная | Хорошая | Высокая |
| Восприимчивость к помехам | Существует | Существует | Отсутствует |
Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными, подвижными или временно используемыми объектами.
Обмен данными по радиоканалам может вестись как с помощью аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, т. к. позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефонов или специальных устройств обмена данными.
Помимо обмена данными в радиодиапазоне последнее время для связи на небольшие расстояния (обычно в пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение.
Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяют создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - объединяются в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 38; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!