1.3 Технічні характеристики комп’ютерних мереж

Комп’ютерні мережі характеризують за такими основними критеріями:

Класифікація за областю дії. Класифікація комунікаційних мереж за областю дії враховує географічний район, охоплений мережею та, в меншому ступені, розмір мережі. Виділяються типи:

- персональна мережа (Personal Area Networks - PAN)

- локальні мережі (Local Area Networks — LAN)

- міські мережі ( MAN, Metropolitan Area Network )

- кампусні мережі (Campus Area Networks — CAN)

- глобальн імережі (Wide Area Networks — WAN)

Локальні мережі звичайно займають обсяг одного чи декількох поряд розміщених будинків. Кількість пристроїв, що складають мережу, типово не перевищує декількох тисяч. Загальною практикою є розподілення великих локальних мереж на робочі групи. Малі локальні мережі (10-20 робочих місць) можуть утворювати єдину робочу групу.

Мережі мегаполісів з'явилися порівняно недавно. При досить великих відстанях між вузлами (десятки кілометрів) вони володіють якісними лініями зв'язку і високими швидкостями обміну, іноді навіть більш високими, ніж в класичних локальних мережах(LAN). Як і у разі локальних мереж, при побудові MAN вже існуючі лінії зв'язку не використовуються, а прокладаються наново. Мережі мегаполісів займають деяке проміжне положення між локальними та глобальними мережами і слугують для об'єднання цих мереж між собою. Вони використовують цифрові магістральні лінії зв'язку, часто оптичноволоконні, з високими швидкостями (наприклад 45 Мбіт/с).

Кампусні мережі типово об'єднають декілька локальних мереж і територіально охоплюють декілька міських кварталів, або навіть територію невеликого міста. Прикладами кампусних мереж є корпоративні мережі великих підприємств, операторів зв'язку, навчальних закладів. Кількість задіяних пристроїв може складати десятки тисяч пристроїв, або навіть більше. Загальною рисою локальних та кампусних мереж є наявність єдиної служби підтримки мережі, єдиного адміністративного керування та загальної технічної політики.Глобальні мережі розміщуються на великих географічних просторах.

Практично для глобальних мереж не існує обмежень на обсяг. Глобальні мережі об'єднують велику кількість локальних, міських, кампусних мереж. Суттєвою рисою їх є відсутність єдиної адміністративної підпорядкованості. Найкращим прикладом глобальної мережі є Internet.

В доповнення теми слід зазначити спеціальні випадки, коли вказані типи мереж можуть бути скомбіновані. Наприклад, глобальна мережа може надавати середовище для створення корпоративних мереж, що об'єднують дуже віддалені вузли. Існуючі технології віртуальних мереж (про них буде пізніше) забезпечують можливість використання принципів функціонування локальних та корпоративних для комунікацій віддалених об'єктів, з'єднаних через глобальну мережу.

Комунікаційні мережі можуть класифікуватися також за топологією з'єднання пристроїв. Базовими є такі топології:

- шинна

- кільце

- зірка

- комбінована

При використанні шинної топології пристрої мережі з'єднані таким чином, що дані, які передаються між будь-якою парою пристроїв є доступні для всіх інших пристроїв мережі. Визначення, якому саме пристрою та звідки виконується передача, забезпечується шляхом аналізу даних, що передаються всіма пристроями мережі. Надзвичайно проста, але й найменш ефективна топологія. Прикладом мережі з шинною топологією є загально відомий стандарт Ethernet.

В мережі з топологією кільця дані передаються в одному напрямку. Деякі реалізації кільцевих мереж є дещо ефективнішими за шинні мережі (наприклад, ранні реалізації стандарту Token Ring були приблизно в 1,5 рази ефективніші за Ethernet), але взагалі це топології близького рівня. В обох типах у кожен момент часу дані можуть передаватися лише між однією парою пристроїв.

Зіркоподібні мережі мають у складі обов'язковий службовий елемент — комутатор. Комутатор не приймає участі у комунікаціях безпосередньо, але

забезпечує зв'язок між будь-якою парою пристроїв, які потребують комунікації. Складність та ефективність комутатора значною мірою визначає ефективність всієї мережі.

Характерною рисою розглянутих типів є можливість їх типового застосування на обмеженій території, оскільки зростання довжини комунікаційних каналів призводить до зниження їхньої ефективності та зростання ціни. Наприклад, декілька локальних мереж робочих груп, створених згідно з шинною топологією, можуть бути з'єднані за топологією зорі, а підключення до всесвітньої мережі Internet в найпоширеніших випадках виконується за сотовою топологією.

Для взаємодії пристроїв в будь-якій комунікаційній мережі використовуються набори правил, обов'язкові для дотримання всіма пристроями в мережі. Такі набори правил називаються протоколами. Протоколи, які регламентують порядок передачі найменших одиниць інформації між пристроями в мережі, мають назву транспортних протоколів.

Прикладами транспортних протоколів є такі:

- TCP/IP

- NetBEUI

- IPX/SPX

- AppleTalk

Протокол TCP/IP на сьогодні є найбільш поширеним транспортним

протоколом. Це базовий протокол мережі Internet. NetBEUI — протокол, який використовується в однорангових мережах невеликих робочих груп. Це імплементація досить давно розробленого стандарту NetBIOS, впроваджена фірмою Microsoft та реалізована в сімействі операційних систем Windows. Як іншу варіацію стандарту NetBIOS можна розглядати протокол NetBIOS поверх TCP/IP, який є більш функціональним, ніж NetBEUI, але, строго кажучи, це є частим випадком TCP/IP.

IPX/SPX — транспортний протокол, який був дуже поширений у середині 90-х років минулого сторіччя, головним чином завдяки популярності операційної системи NetWare фірми Novell. По функціональності IPX/SPX наближається до TCP/IP, зокрема він містить засоби для комунікацій в глобальних мережах. На сьогодні IPX/SPX поступово витісняється протоколом TCP/IP. Навіть останні версії операційної системи NetWare вже використовують у якості основного протоколу TCP/IP.

AppleTalk — у багатьох аспектах нагадує IPX/SPX. Розроблений для комунікацій комп'ютерів серії Macintosh фірми Apple, цей протокол використовується в мережах робочих груп, поступово звільняючи місце для використання протоколу TCP/IP.

2 Спеціальний розділ

2.1 Постановка задачі

Метою даного дипломного проекту є розроблення методики пошуку та усунення несправностей медіаконвертера. Для того, щоб виконати це завдання необхідно визначити засоби для пошуку та усунення пошкоджень, також визначити характерні несправності притаманні даному пристрою. Їх можна віднайти в інструкції користувача. Також необхідно визначити засоби профілактичного обслуговування. Потім розрахувати ряд економічних показників, розрахувавши які ми дізнаємося технічну собівартість пошуку та усунення несправності. А також нам необхідно визначитися з умовами техніки безпеки.

2.2 Принцип роботи блоку

Медіаконвертер підтримує швидкості передавання інформації в каналі від 125 до 2400 Мбіт/с, що дозволяє працювати з широким спектром обладнання: від FastEthernet та STM-1 до GigabitEthernet та STM-16. Швидкість роботи кожного з каналів не залежить від решти і настроюється автоматично.

Рисунок 2.1- Загальний вигляд медіа конвертера NF-W02P з кришкоюкорпусу та без неї

Таблиця 2.1- Призначення індикаторів

Індикатор	Опис
FX F/H	Ввімкнений при работі порта 10/100Base-ТХ в дуплексному режимі.
FX L/A	Ввімкнений при наявності з’єднання на оптичному порті. Мигає при передачі даних.
FX SD	Ввімкнений при наявності з’єднання на оптичному порті.
FX FEF	Індикатор помилки віддаленого пристрою
TX F/H	Ввімкнений при работі порта 10/100Base-ТХ в дуплексному режимі..
TX L/A	Ввімкнений при наявності з’єднання на порті ТР. Мигає при передачі даних.
TX 10/100	Ввімкнений при работі порта 10/100Base-ТХ в режиме 100 Мбіт/с.
PWR	Ввімкнений при наявності напруги живлення

Кожен з каналів медіаконвертера складається з двох SFP-сокетів, в які інсталюють відповідні SFP-трансівери, схеми відновлення сигналу типу 2R (відновлення амплітуди та форми імпульсів), джерела живлення і схеми трансляції сигналу аварії LLCF. СокетиAіBрівнозначні міжсобою. Сигнал прийнятий трансівером в сокетіA передаєтся на вихід трансівера в сокетіBта навпаки.

Рисунок 2.2 - Вигляд та місце знаходження DIP перемикачів для налаштування медіа конвертера

DIP-перемикачі розташовані на друкованій платі пристрою. Для доступу до перемикачів необхідно відкрутити гвинти на нижній стінці конвертера і зняти кришку.

Таблиця 2.2 - Положення DIP-перемикачів та значення в даних положеннях.

SW1	Функция обнаружения потери связи
on	Функція виявлення втрати зв'язку ввімкнена. Функція виявлення втрати зв'язку дозволяє відключати передавачі мідного або оптичного порту медіаконвертера при втраті зв'язку на іншому порту пристрою. Функція дозволяє сповіщати обладнання, підключене до конвертера, про втрату зв'язку, а так же зменшує витрату електроенергії.

Продовження таблиці 2.2

off	Функція виявлення втрати зв'язку вимкнена.
SW2	SW3	Режим работи пристрою
off	off	Режим Store and forward. Медіаконвертер передає кадри тільки після того, як вони повністю отримані і перевірена їх цілісність.
off	on	Режим Modified cut-through. Медіаконвертер починає передачу кадру через протилежний порт після того, як отримані перші 64 байта кадру. При цьому порт LAN повинен бути примусово встановлений в режим 100 Мбіт / с.

on	off	Режим Pure Converter. Вхідні кадри не буферизуються конвертером для досягнення мінімальної затримки проходження кадрів через пристрій. Порт LAN повинен бути примусово встановлений в режим 100 Мбіт / с.
on	on	Режим Pure Converter з автоматичною зміною режиму буферизації кадрів. Вхідні кадри не буферизуються конвертером, якщо порт LAN працює в режимі 100 Мбіт / с. Якщо порт LAN працює в режимі 10 Мбіт / с, кадри буферизуються повністю.
SW4	SW5	SW6	Обмеження режимів роботи портів пристрою
off	off	off	10/100 мбит/с, Half/Full Duplex з автовизначенням параметрів
off	off	on	10/100 мбит/с, Half Duplex з автовизначенням параметрів
off	on	off	10 мбит/с, Half/Full Duplex з автовизначенням параметрів
off	on	on	10 мбит/с, Half Duplex

Продовження таблиці 2.2

on	off	off	100 мбит/с, Full Duplex
on	off	on	100 мбит/с, Halfl Duplex
on	on	off	10 мбит/с, Full Duplex
on	on	on	10 мбит/с, Half Duplex

Цифрові волоконно-оптичні системи зв'язку призначені для передачіцифрових сигналів,несучих інформацію, від передавальної інформаційної системи до інформаційної системи приймача (абонента).  Як передає інформацію інформаційна система , так і приймаюча інформацію інформаційна система працюють з цифровими електричними сигналами. У той же час сам процес передачі інформаційних сигналів здійснюється оптичними імпульсами, що поширюються вздовж волоконно-оптичної лінії зв'язку.

Послідовність електричних сигналів (повідомлення), що формується передавальною інформаційною системою, перетвориться оптичним передавачем в послідовність оптичних сигналів , що вводяться в оптичне волокно і поширюються в ньому до приймальної частини. У приймальній частини волоконно-оптичної лінії зв’язку оптичні сигнали знову перетворюються в електричні. Перетворення оптичних сигналів в електричні відбувається в приймачах оптичного випромінювання. 

Приймачі оптичного випромінювання цифрових волоконнооптичних систем зв'язку. Приймачі оптичного випромінювання (фотоприймачі) в цифрових системах зв'язку представляють собою складні пристрої, які здійснюють перетворення світлових сигналів в електричні.Для цього світлове випромінювання перетвориться велектричний струм, посилюється, а потім відбувається відновлення переданого повідомлення і формування відповідного цьому повідомленню електричного сигналу.

Переважна більшість діючих оптичних систем передачі інформації використовують двійковий (бінарний) код і найпростішу амплітудну модуляцію з двома значеннями амплітуди сигналу. Приймачі оптичного випромінювання для таких систем і будуть розглянуті в даній статті, тим більше що вони мають найбільш просту структуру. Останнім часом у наукових лабораторіях інтенсивно досліджуються різні нові формати модуляції, під яким розуміється процес перетворення первинного сигналу полягає в зміні одного або кількох параметрів несучого коливання за законом зміни первинного сигналу, тобто в наділенні несучого коливання ознаками первинного сигналу. Звичайно як переносників використовують гармонійне коливання високої частоти несе коливання . Приймачі для таких систем мають більш складну структуру, але в них присутні приймачі бінарних амплітудно-модульованих сигналів. Цифровий фотоприймач (приймач цифрової волоконно-оптичної системи зв'язку з амплітудною модуляцією і прямим детектуванням) конструктивно складається з чотирьох блоків. У першому блоці відбувається послідовне перетворення оптичних сигналів в електричний струм (оптоелектронні перетворення). У другому блоці здійснюється лінійне посилення електричного струму, у третьому блоці відбувається відновлення даних, а в четвертому - створення вихідного електричного сигналу. Перетворення модульованого світлового випромінювання (світлового сигналу) в модульований електричний струм відбувається в фотодіоді. Струм фотодіода (фотострум) посилюється малошумливим трансімпедансним підсилювачем. Виходять з нього електричні імпульси струму посилюються лінійним підсилювачем з автоматичним  регулюванням посилення, фільтруються і потрапляють в блок відновлення даних. У блоці відновлення даних посилений електричний імпульс ділиться на три частини. Одна частина імпульсу використовується для формування тактовою частоти в блоці синхронізації. Друга частина електричного імпульсу використовується для формування постійного порогового струму, використовуваного в якості рівня порівняння з імпульсами струму інформаційного сигналу. Третя частина сигналу подається на схему порівняння, де вона порівнюється з граничним значенням струму для прийняття рішення про те, який символ, 1 або 0, переданий. Порівнювати значення імпульсу струму з граничним значенням необхідно у точно визначені моменти часу, щовідповідають середині тактових періодів. Інтервали часу, в які відбувається порівняння порогового значення струму з величиною струму фотодіода, задає генератор тактової частоти. Для оптимальної роботи фотоприймача величина середнього значення посиленої струму повинна приблизно збігатися з пороговим значенням. Виконання цієї умови забезпечує блок автоматичного регулювання підсилення. Схема порівняння управляє роботою формувача електричних сигналів, що залежно від результатів порівняння створює електричний сигнал, відповідний логічній одиниці або логічному нулю. Чутливість приймачів оптичного випромінювання  є найважливішою характеристикою діючої системи передачі інформації, що визначає якість зв'язку, є коефіцієнт помилок. Його значення дорівнює відношенню числа помилково інтерпретованих символів до загальної кількості переданих символів. Причина виникнення помилок - наявність шумів. 

Для нормальної роботи цифрової системи зв'язку потрібно, щоб шум не перевищував деякого заданого значення. При фіксованій швидкості передачі інформації та нехтуванні шумами самого світлового сигналу шуми фотоприймача можна вважати постійними і не залежать від потужності світла. Очевидно, що в цьому випадку зменьшается при збільшенні амплітуди корисного сигналу і збільшується при його зменшенні. Мінімальне значення середньої потужності оптичного випромінювання, необхідний для передачі сигналів із заданим коефіцієнтом помилок, називається чутливістю оптичного приймача. У цифрових системах голосового зв'язку максимально допустиме значення коефіцієнта помилок звичайно приймається рівним 10. Чутливість може виражатися в лінійних одиницях, похідних від вата (НВТ, мкВт) або в логарифмічних - децибелах по відношенню до мілліват (дБм). Реальна чутливість приймачів визначається багатьма факторами: нормованим значенням коефіцієнта помилок, формою імпульсу, швидкістю передачі інформації, шириною смуги приймача і шумами оптичного випромінювання. Тому практично у специфікаціях чутливість приймача задається тільки для цілком певного передавача, швидкості передачі двійкових сигналів та їх форми. Зі збільшенням швидкості передачі інформації чутливість погіршується (тобто зростає) в лінійних одиницях приблизно пропорційно швидкості в бітах за секунду. Чутливість сучасних цифрових високошвидкісних приймачів на основі in-фотодіодів визначається тепловими шумами трансімпедансного підсилювача. У відсутності шумів чутливість фотоприймача визначається квантовими властивостями світлового випромінювання і називається квантовою межею чутливості. 

Отже, була розглянута загальна схема передачі повідомлень. Отримані на виході пристроїв перетворення повідомлення в сигнали первинні сигнали повинні бути передані системою електрозв'язку, тобто сигнал є об'єкт транспортування, а техніка зв'язку є по суті техніка транспортування (передачі) сигналу. Для передачі сигналу в якості фізичного середовища передачі даних використовується оптоволоконний кабель так як він має досить високу пропускну здатність та швидкість передачі. Тобто у пункті передачі первинний сигнал необхідно перетворити в сигнал, зручний для його, передачі по відповідному середовищі поширення, але наділений у той же час ознаками первинного сигналу, тобто перед передаванням потрібно перетворити сигнал з електричного (який можна передавати по кабелеві вита пара) в оптичний який передається по оптичному волокну за допомогою світлодіода. Коли сигнал (інформація ) дійшла до пункту призначення його необхідно перетворити з оптичного в електричний який є більш прийнятним для отримувача, але завадою є:

• Досить низька швидкість передачі

• Низька пропускна здатність

• Незначна відстань на яку можна передавати інформацію без втрат по даному кабелю.[3]

Отже можна зробити висновок що оптичне волокно володіє більш кращими характеристиками ніж будь який інший тип кабелю і являється на сьогоднішній день найкращим середовищем для передавання інформації на великі відстані.