1.5.2. Перешкоди, шуми, спотворення.

Під час розповсюдження сигналу у фізичному середовищі на нього впливають як різні зовнішні фактори, так і внутрішні, спричинені фізичною природою середовища.

Жоден сигнал, незалежно від середовища передачі, не розповсюджується миттєво; рух від відправника до отримувача займає певний час. Числовою характеристикою цього часу є параметр RTT (Round-trip time, час подвійного обходу). Цей параметр визначає час, який проходить від початку передачі повідомлення відправником до прийому його отримувачем і повторного приходу повідомлення назад до відправника. Таким чином, , де - відстань між відправником та отримувачем, а - швидкість розповсюдження сигналу у фізичному середовищі. Величину називають часом розповсюдження сигналу (propagation time). При проектуванні нової мережі або підключення нових сегментів до існуючої необхідно обов’язково враховувати час розповсюдження сигналу: надто великий, він може спричинити зменшення продуктивності роботи мережі через значні затримки, а малий час розповсюдження вимагає наявності буфера на приймачі, якщо останній не встигає обробляти вхідні сигнали в темпі їх надходження.

У процесі проходження фізичним середовищем сигнал поступово затухає – втрачає амплітуду. Особливо значним є затухання, якщо відстань між пристроями перевищує максимально дозволену. Звичайно, повністю уникнути його неможливо через наявність електричного опору середовища, але можна зменшити, якщо оптимальним чином підібрати фізичні характеристики кабелю (форму, переріз) та довжину сегменту. Для сигналу основна загроза затухання полягає в тому, що зникає різниця між рівнем 0 і 1.

Відбиття (reflection) виникає через наявність неоднорідностей матеріалу. Наприклад, у середовищі на мідній основі, якщо опір кабелю не співпадає з опором конектора, частина електричного сигналу відбивається від межі розділу середовищ, накладається на наступний вхідний сигнал, таким чином спотворюючи його. Тому матеріали для кабелів, конекторів та контактів роз’ємів у мережевих розетках та адаптерах підбираються таким чином, щоб уникнути відбивання. Крім того, при термінуванні (обжимці) кабелю необхідно дотримуватися всіх стандартів та рекомендацій.

Шум – це небажаний додатковий сигнал, який накладається на електричні, оптичні або електромагнітні сигнали у середовищі, таким чином спотворюючи їх. Уникнути шумів на 100 % також неможливо, але важливо при передачі інформації досягти якомога вищого співвідношення сигнал/шум.

Термальний (білий) шум виникає внаслідок хаотичного руху електронів у середовищі. Уникнути його неможливо, але його інтенсивність досить мала, щоб спричинити значний вплив на корисний сигнал у середовищі.

Перехресні наводки (NEXT, near-end crosstalk) виникають у середовищі на мідній основі через вплив сигналу, що проходить у проводі, на сусідній. Вплив перехресних наводок особливо значний на кінцях кабелю при неправильному або неакуратному його термінуванні. Для зменшення впливу перехресних наводок використовується скручення пар проводів, а також ефект взаємокомпенсації – пропускання струму у сусідніх проводах у різних напрямках. При цьому напруженість електромагнітних полів, які виникають у проводах при проходженні електричного струму, теж має різні напрямки, і поля компенсують одне одного.

Е лектромагнітні та радіочастотні наводки (EMI/RFI, electromagnetic and radio frequency interference) виникають внаслідок впливу зовнішніх електричних пристроїв – електричного освітлення, електричних моторів та радіосистем. Особливо сприйнятливими до такого впливу є довгі мідні кабелі, які у випадку проходження поруч із джерелами наводок починають діяти як антени, підсилюючи наведений сигнал і тим самим ще більше спотворюючи корисний. Для захисту від шкідливого впливу EMI/RFI використовується екранування кабелів.

Рис. 1.5.3. Використання ефекту взаємокомпенсації

При передачі інформації сучасними засобами швидкість передачі досягає десятків мільйонів біт за секунду. При цьому питання надійної синхронізації стає критичним, а отже, і уникнення ситуацій, в яких синхронізація порушується.

Дисперсія („завалювання фронту”) означає розповзання сигналу у часі. Це призводить до накладання заваленого фронту на фронт наступного біта, що порушує синхронізацію сигналу і спотворює його, а також унеможливлює розпізнавання 0 і 1.

Розсинхронізація („,биття сигналу”, jitter) означає, що біт прибуває до отримувача дещо пізніше або раніше розрахункового часу. Через це він може накладатися на попередній або наступний біт і спотворювати його.

Затримка вноситься як самим середовищем за рахунок опору, так і різними проміжними мережевими пристроями у процесі обробки ними сигналу, і теж може негативно впливати на синхронізацію.

При одночасній передачі кількома вузлами інформації виникає колізія – накладання і спотворення сигналів. Механізм уникнення та відновлення роботи мережі після колізій залежить від конкретної мережевої технології.

9