Способы реализации физического уровня

Физический уровень состоит из кабелей и соединительных разъемов. Наиболее дешевым и, пожалуй, самым распространенным сегодня кабелем является неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP). Такой кабель состоит из четырех пар одножильных изолированных проводов, заключенных в оболочку из гибкого пластика. Провода каждой пары свиты между собой для повышения помехоустойчивости. С целью снижения взаимных наводок шаг скрутки у всех пар разный. Провода пар различаются цветом изоляции (оранжевый, зеленый, коричневый, голубой), причем один из них окрашен целиком, а другой - белого цвета, с нанесенной полоской цвета пары. Достаточно часто наносятся поперечные колечки, но при работе с кабелем они менее удобны (колечко пришлось обкусить, а следующее спрятано под оболочкой) и, кроме того, легко стираются. Цвета, шаг скрутки и диаметр проводов жестко нормированы. Для соединения применяются разъем RJ-45 похожий на телефонный, но с восемью контактами. (Рис. 1.5).

Рис. 1.5 Контейнер RJ45

Кабель разделывается соответствующим образом и вставляется в разъем, который обжимается специальными щипцами. Надежный контакт достигается за счет того, что позолоченные контактные пластины врезаются в медные жилы проводов. Механическая прочность обеспечивается тем, что оболочка кабеля тоже обжимается. В большинству случаев, а именно в сетях, реализованных по стандартам 10Base-T, 100Base-TX b 1000Base-T, используются только две пары из четырех – одна пара для приема и одна для передачи. Тем не менее для обеспечения совместимости рекомендуется разводить все четыре пары, то есть полностью выполнять все требования категории 5 (Рис. 1.6).

Рис.1.6. Кабель категории 5

Поскольку тип разъема во всех сетях, использующих кабель с витой парой, одинаков, при замене оборудования не понадобиться проводить наиболее трудоемкую операцию - замену кабельной системы.

Кроме того, встречается и другой тип кабеля – так называемый тонкий коаксиальный кабель (Thin Coaxial Cable), показанный на рис. 1.7. Почему его называют тонким? Да просто потому, что тот кабель, с которого начиналась история Ethernet, был гораздо толще, весьма неудобен при прокладке, стоил дороже, требовал специальных адаптеров для присоединения к плате, но позволял иметь большую длину сегмента. В настоящее время подобный кабель (толстый, Thick Ethernet) не используется. Так что в дальнейшем речь будет идти только о тонком кабеле, соответствующем спецификации RG58 A/U (это именно спецификация, определяющая волновое сопротивление, затухание и другие параметры, а не тип кабеля).

Рис.1.7 Тонкий кабель Ethernet

Волновое сопротивление кабеля (параметр, показывающий отношение между амплитудами падающих волн напряжения и тока, определяется конструктивными характеристиками) составляет 50 Ом, что исключает его использование для присоединения домашнего телевизора к антенне. Вполне допустимо применение кабеля РК50 российского производства. Для соединения отрезков кабеля между собой используются BNC – разъемы, центральный контакт которых позолочен. Использование разъемов типа СР75 российского производства не рекомендуется, так как у них центральный контакт покрыт слоем серебра, которое имеет свойство со временем покрываться прочной черной пленкой сульфида серебра. Для присоединения к сетевым платам и другим устройствам используются Т - коннекторы. Во избежание возникновения стоячих волн к обоим концам каждого из сегментов присоединяется терминатор, представляющий собой BNC – разъем, не имеющий отверстия для подключения кабеля и с помещенным внутри резистором сопротивлением 50 Ом. Для соединения отдельных отрезков кабеля между собой с целью удлинения без соединения с сетевым оборудованием используются специальные соединители, напоминающие Т - коннекторы, но без гнезда для подключения к сетевой плате.

Рис.1.9 Т - коннектор

Рис.1.9 Подключение пользователь-пользователь

Следующим важным и активно развивающимся типом среды передачи является оптоволокно. При этой технологии передача информации происходит посредством световых импульсов. Для обеспечения приемлемой дальности при разумной мощности сигнала свет излучается внутрь световода, который направляет его к точке доставки. Световод изготовляется из оптически прозрачного материала (пластик, стекло, кварц) и представляет собой тонкое волокно, у которого коэффициент преломления изменяется по диаметру таким образом, чтобы отклонившийся к краю луч возвращался обратно к центру. Достоинства: большая дальность (до 40 км.), устойчивость к электромагнитным помехам. Недостатки: высокая стоимость и сложность монтажа, особенно соединения кабеля. Для достижения приемлемых потерь размеры оптических разъемов выдерживаются с прецизионной точностью, а для сращивания кабеля используется специальная, также прецизионная аппаратура. Широкое применение оптоволоконные технологии нашли в коммуникационной сфере. Другие типы кабеля в России применяются редко, так как в основном используются в сетях IBM Token Ring и FDDI, не получивших в России широкого распространения.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.