1.2. Типы линий связи

В зависимости от выбора физической среды передачи линии связи можно разделить на следующие типы:

• проводные либо же воздушные, т.к. представляют из себя проволоку без какой-либо дополнительной изоляции;

• кабельные; бывают разные – медные, алюминиевые, волоконно-оптические. Т.е. физический проводник изолирован от окружающей среды;

• радиоканалы наземной и спутниковой связи, в которых средой является атмосфера планеты или же космическое пространство.

Рисунок 1.2.2 Типы линий связи

1 .2.1. Проводные

Традиционно по таким линиям (провода натянутые между столбами) передаются телефонные и телеграфные сигналы, но иногда, за неимением других линий, используют и для передачи компьютерных данных (DSL).

Т.к. они ничем не защищены, то обладают всем спектром возможных внешних шумов: электромагнитные наводки и паразитные связи от радиоволн, космического излучения, что приводит к искажению первичного сигнала и возможному некорректному прочтению.

Также между протянутыми рядом проводами возникают паразитные ёмкости (т.к. по сути два провода идущих рядом – это воздушный конденсатор), которые также искажают сигнал.

1.2.2. Кабельные

В сравнение с проводной этот тип линии связи уже представляет более сложную конструкцию, обеспечивающую хорошую помехозащищённость.

Рисунок 1.2.2.1 Различные форматы кабелей

К абели представляют из себя также проводники из различных металлов и композитных материалов, расположенных в несколько слоёв, которые выполняют различные функции по борьбе от наводок (по сути проблемы остаются те же самые, что и у проводного типа, но применена защита).

В современных системах связи чаще всего применяются следующие типы кабелей:

Рисунок 1.2.2.2 Витая пара

• в итая пара – скрученные пары медных изолированных проводников;

Один из самых популярных методов коммутации электронных устройств между собой. Скрученные между собой провода – это контур, по которому передаются данные, таких пар может быть очень много.

Рисунок 1.2.2.3 Различные витые пары

В зависимости от задачи коммутации: подключение оконечных устройств либо же соединение узлов на большие расстояния, различают следующие типы витой пары: многожильная и одножильная, т.к. кабель, выполненный из множества скрученных между собой проводов, на большом расстоянии будет представлять из себя довольно внушительной ёмкости конденсатор, что снизит максимальную частоту передачи данных.

• коаксиальный кабель;

В прошлом – основной способ объединения вычислительных машин в общую сеть. Представляет собой также обычный контур, только выполненный более хитрым образом – общий провод / «земля» - параллельно служит экраном, но об этом позже.

Коаксиал постепенно вытесняется витой парой в силу более низких характеристик и дороговизны производства. Но до сих пор применяется для коммутации аудио и видео в музыкальных центрах и домашних кинотеатрах, т.к. может работать на очень высоких частотах вплоть до 2ГГц, а витая пара всего до 0.7ГГц (но т.к. витая пара дешёвая и компактная – возможно использовать сразу несколько таких пар, что позволяет повысить пропускную способность в десятки и сотни раз).

Рисунок 1.2.2.4 Строение коаксиального кабеля

• в олоконно-оптический кабель.

Рисунок 1.2.2.5 Принцип работы оптоволоконного кабеля

Е сли же во всех предыдущих типах для передачи сигналов использовалась среда из проводника, содержащего свободные электрические заряды, то здесь в роли носителя информации выступает оптическое излучение (свет), а как известно, свет через проводники не проникает – нужна новая среда доступа.

Принцип работы оптоволоконного кабеля основан на эффекте «полного отражения», при котором световой сигнал не затухает практически на любые расстояния, при соблюдении определённых условий.

Т.е. сердцевина кабеля выполнена из оптически более плотного материала, а оболочка – из менее плотного. При таком раскладе, если свет не достигнет какого-то критического значения угла падения, то он полностью отразится и пойдёт дальше.

Рисунок 1.2.2.6 Возможный формат оптоволоконного кабеля

К акие же здесь присутствуют помехи, раз нет проводника, который бы смог принять наводки?

Во-первых, всё те же шумы источника сигнала, они никуда не делись, к тому же преобразование сигнала из электрического в световой также вносит собственные коррективы в полезный сигнал, но зато здесь отсутствует тепловое движение носителей зарядов.

А, во-вторых, это уже особенности реальных кабелей: сигнал всё равно затухает и искажается при передаче на длинные расстояния, а всё потому, что происходит рассеивание пучка света из-за микроскопических дефектов волокна, что «ломает» эффект полного отражения для части светового потока. Также из-за неоднородности материала возможно некоторое поглощение энергии, из-за чего теряется яркость. И ещё один фактор – дисперсия или «расползание» светового импульса и искажение его фронтов.

Рисунок 1.2.2.7 Влияние дисперсии на форму сигнала

Н о, всё-таки при совершенствовании технологий изготовления оптических кабелей эта технология вырывается вперёд по скорости передачи данных, т.к. её не нужно защищать от электромагнитных излучений, которыми наш современный мир плотно наполнен.