Основные среды передачи информации

Средой передачи информации называется канал связи, установленный между сетевыми компьютерами. Различают кабельные и беспроводные каналы связи. В настоящее время наиболее распространены именно кабельные системы, что связано с относительной дешевизной этого технологического решения (особенно в случае применения традиционных медных кабелей).

Как правило, данные в локальных сетях передаются последовательно (поразрядно). Это решение способствует уменьшению стоимости самого кабеля, поскольку с ростом числа каналов связи неизбежно увеличивается количество проводящих жил в самом кабеле. Использование достаточно длинных кабелей неизбежно ведет к удорожанию сети, причем порой стоимость кабеля сопоставима со стоимостью остальных аппаратных компонентов сети. Существуют также и другие негативные моменты, связанные с параллельной передачей сигналов по кабелю.

Все кабели, применяемые в локальных сетях, можно отнести к одной из трех категорий:

- кабели на основе витых пар (twisted pair), которые, в свою очередь, бывают экранированными (shielded twisted pair, STP), а также неэкранированными (unshielded twisted pair, UTP);

- коаксиальные кабели (coaxial cable);

- оптоволоконные кабели (fiber cable).

Невозможно однозначно сказать, какой кабель лучше, а какой хуже. Все определяется конкретной решаемой задачей (сетевая архитектура и топология, величина бюджетных средств, наличие требований относительно расширяемости сети в будущем и т.д.). При наличии специфических требований к развертываемой локальной сети может оказаться приемлемым беспроводное решение. В этом случае информация передается по радиоканалу или с помощью инфракрасных лучей. Теперь подробно рассмотрим среды передачи данных.

Кабели витых пар

Этот вид кабеля применяется для монтажа простейших и наименее затратных локальных сетей, причем расстояние между соседними компьютерами в данном случае редко превышает 100 м. Кабель этого вида обычно включает две (или четыре) пары витых проводов (рис. 6). В кабеле экранированной витой пары каждая пара витых проводов заключается в металлический экран. Благодаря этому уменьшается влияние внешних помех, а также исключаются внутренние наводки, возникающие в процессе передачи сигналов в локальной сети. Естественно, что такой кабель стоит дороже. Помимо этого усложняется конструкция разъемов, соединяющих STP-кабель с сетевым адаптером. В силу изложенных причин наибольшее распространение получили UTP-кабели. Несмотря на некоторые недостатки, связанные с их применением (длина кабельного сегмента редко превышает 100 м, а скорость передачи данных ограничена значением 100 Мбит/c), именно в этом случае возможно быстро и легко построить локальную сеть. В соответствии с общепринятыми стандартами, выделяют пять категорий UTPкабелей.

Рисунок 6 – Кабель витой пары

Категория 1. Обычный телефонный кабель (отсутствует скрутка между проводами), пригодный лишь для передачи речи, а не компьютерных данных. Кабелю такого рода присуща нестабильность параметров (волновое сопротивление, полоса пропускания, не нормируется уровень перекрестных помех).

Категория 2. Витые пары, предназначенные для передачи сигналов, частота которых не превышает 1 МГц. Для кабелей этих типов уровень перекрестных помех не нормируется. В настоящее время данный тип кабеля практически не используется.

Категория 3. Этот кабель предназначается для передачи сигналов, полоса частот которых не превышает 16 МГц. Витые пары, образующие этот кабель, состоят из девяти витков провода из расчета на метр длины. Для кабеля нормированы все параметры, а волновое сопротивление равно 100 Ом. Именно этот кабель является наиболее дешевым и широко применяемым для прокладки локальных сетей.

Категория 4. Кабель предназначен для передачи сигналов в диапазоне частот до 20 МГц. Применяется сравнительно редко, поскольку не намного лучше изделий из третьей категории, а стоит существенно дороже. При изготовлении кабелей этого типа производится тестирование всех электрических параметров, а волновое сопротивление равно 100 Ом. Данный тип кабеля в свое время был разработан в соответствии со стандартом IEEE 802.5.

Категория 5. Этот кабель в настоящее время является наилучшим по совокупности всех электрических параметров и может применяться для передачи сигналов, максимальная частота которых не превышает 100 МГц. Витые пары образуют 27 витков на метр длины. Для кабеля нормированы все электрические параметры, а волновое сопротивление составляет 100 Ом. Именно этот тип кабеля рекомендуется применять в современных высокоскоростных сетях типа FastEthernet. Его стоимость примерно в 1,5 раза превышает стоимость кабеля, относящегося к категории 3. В настоящее время разработаны типы кабелей, которые можно отнести к категории 6 и 7. Они предназначаются для передачи сигналов в диапазонах до 200 и 600 МГц, соответственно. В стандарте EIA/TIA 568 определяется полное волновое сопротивление кабелей, относящихся к категориям 3–5. Эта величина составляет 100 Ом (причем допускается разброс до 15 % в ту или иную сторону). Волновое сопротивление для кабеля экранированной витой пары определяется равным 150 Ом, причем величина разброса будет такой же. Если величины волнового сопротивления кабелей и прочего сетевого оборудования не совпадают, применяются согласующие трансформаторы. Стандартом также определяются такие параметры кабеля, как максимальное затухание сигнала разных частот на 1000 футов (305 метров), величина перекрестной наводки, а также допустимое значение рабочей емкости. Так, например, затухание сигнала частотой 16 МГц для кабеля категории 3 составляет 40 дБ, а для кабеля категории 5 – 25 дБ. Как видите, разница достаточно серьезная. Для подсоединения кабеля к сетевому адаптеру применяются разъемы типа RJ-45 (напоминают всем известные телефонные разъемы европейского образца RJ-11). По типу оболочки различают кабели в поливинилхлоридной изоляции (ПВХ) и в тефлоновой изоляции. Естественно, что второй тип кабеля лучше (более прочен и негорюч), но его стоимость существенно выше.