Беспроводные носители

Беспроводные средства сетевой коммуникации становятся все более популярными. По сравнению с кабелями пропускная способность беспроводных носителей намного меньше, однако, во многих случаях они обладают значительными преимуществами. Базовые понятия беспроводных носителей в глобальных сетях относятся также и к локальным сетям.

Следует отметить, что "беспроводная" сеть практически никогда не обходится без кабелей. Напротив, беспроводные средства связи, как правило, встроены в традиционные кабельные сети. Для обмена сигналами между беспроводными и традиционными сетевыми устройствами используются трансиверы (рис. 7.6). Другое название трансиверов — точки доступа.

В беспроводных соединениях локальных сетей используются следующие носители сигналов:

• лазерные лучи;

• инфракрасные лучи;

• радиоволны.

Лазеры

Слово лазер представляет собой сокращение от light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света путем возбуждения эмиссии излучения. Лазер излучает мощный когерентный луч света, все волны которого имеют строго одинаковую частоту и согласованы по фазе. Фаза — это положение электромагнитной волны на оси времени. Если две волны одинаковой частоты совпадают, значит, они согласованы по фазе (находятся в фазе). Если одну из них сдвинуть на половину цикла, то их интенсивность в каждый момент времени будет иметь противоположный знак. В этом случае говорят, что волны находятся в противофазе. Компоненты лазерного луча всегда строго согласованы по фазе.

Различные типы лазеров генерируют световые лучи с разной длиной волны, т.е. разного цвета.

Многие представляют себе лазерный луч как "красную точку". Однако существуют лазеры, генерирующие лучи самых разных цветов. Например, аргоновый лазер (назван так потому, что его рабочей средой является газ аргон) испускает голубые или зеленые лучи. Криптоновый лазер испускает красные лучи. В некоторых лазерах рабочей средой служит смесь газов .Тогда испускаемый луч состоит из нескольких монохроматических лучей, в результате чего его цвет может быть белым или самых разных оттенков.

Лазеры используются в разнообразнейших устройствах — в школьных лазерных указках, в прицелах, в системах наведения ракет, в принтерах, в электронных играх, в средствах удаленного контроля, в хирургических инструментах, в том числе и в средствах сетевой коммуникации.

В лазерных сетях сигналы данных представлены импульсами света. Большим недостатком лазерных средств коммуникации является необходимость обеспечения прямой видимости между передатчиком и приемником. Если между ними находится здание, дерево или облако, то связь, естественно, невозможна.

Инфракрасные лучи

Многим людям инфракрасные средства связи знакомы благодаря устройствам дистанционного управления телевизором. В беспроводных средствах коммуникации на основе инфракрасных лучей сигналы данных передаются лучом или конусом инфракрасного излучения. Длина волны инфракрасного излучения немного превышает длину волны видимого света.

Разработкой стандартов на оборудование и программное обеспечение средств коммуникации на основе инфракрасного излучения занимается организация IrDA (Infrared Data Association — Ассоциация методов передачи данных в инфракрасном диапазоне). Устройства, отвечающие стандартам IrDA, разрабатываются таким образом, что, когда пользователь прерывает инфракрасное соединение, оно автоматически восстанавливается при повторном помещении приемника в область действия передатчика.

В инфракрасных средствах коммуникации трансиверы используются на обоих концах линии. Иногда применяется синхронизация сигналов с помощью специального программного обеспечения. Некоторые операционные системы содержат встроенные средства поддержки коммуникации в инфракрасном диапазоне. Пропускная способность инфракрасных средств коммуникации изменяется от 4 до 16 Мбит/с.

Как и лазерные, инфракрасные лучи обычно переносят сигналы в пределах прямой видимости. Однако в некоторых реализациях приемники могут принимать рассеянный или отраженный инфракрасный сигнал. Но даже в этом случае инфракрасные лучи не могут проникать сквозь непрозрачные предметы, например стены.

К недостаткам инфракрасных методов коммуникации относятся следующие.

• Ограниченное расстояние. Расстояние передачи сигналов с помощью инфракрасных лучей в принципе может быть более одного километра, однако в настоящее время реализованы лишь устройства с максимальным расстоянием до 30 метров.

• Чувствительность к помехам. Помехами может стать тепловое излучение окружающих предметов.

Радиоволны

Как известно, телефонные линии первоначально были разработаны для передачи голоса, однако по ним можно передавать и цифровые данные. Это же справедливо и для радиоволн — вплоть до последнего времени радиоволны использовались только для передачи звуковых сигналов, однако с их помощью можно передавать и сигналы данных.

Методы передачи и приема радиосигналов можно разделить на две категории:

• узкополосные;

• широкополосные.

Узкополосная радиосвязь

С этим методом радиосвязи хорошо знаком каждый из нас. Передатчик посылает сигналы на определенной частоте, а приемник, настроенный на эту частоту, принимает сигналы. Так работают традиционные системы радиовещания и средства мобильной двусторонней связи.

Однако если по узкополосному каналу передаются данные, то их легко может перехватить кто угодно. Поэтому для повышения безопасности данных интенсивно разрабатываются широкополосные методы радиосвязи.

Широкополосная радиосвязь

В этом методе сигналы передаются не на одной частоте, а в некоторой заранее определенной полосе частот. Что касается загрузки эфира, то широкополосные методы менее эффективны, так как занимают более широкую полосу частот, в которой могло бы разместиться много узкополосных каналов связи. Однако безопасность широкополосных методов существенно выше, чем узкополосных. Методы широкополосной радиосвязи можно разделить на две категории.

• Скачкообразное переключение частот (FHSS). В этом методе передатчик быстро переключается с одной частоты на другую. На принимающей стороне нужно знать последовательность и время переключений, поэтому перехватить такой сигнал очень сложно.

• Непосредственное расширение спектра (DSSS). Используется специальная техника кодирования (ращепление), в которой для каждого бита передаваемых данных создаются избыточные фрагменты на других частотах.

Сетевые соединительные устройства

Термин соединительное устройство означает любое устройство, соединяющее различные части сети. К соединительному устройству подключены два кабеля (в некоторых случаях больше).

Простые соединительные устройства

Простое соединительное устройство — это всего лишь точка соединения. В нем сигнал не усиливается и не изменяется каким-либо иным образом.

Разъемы BNC

В сетях 10Ваsе2 для подключения сетевого адаптера к тонкому коаксиальному ка-белю используется разъем BNC. Это небольшое устройство цилиндрической или Т-образной формы, в котором контактный штырек припаян к сердечнику кабеля. Разъем укрепляется на гнезде путем вращения внешнего кольца.

Существует два типа разъемов BNC.

• Т-разъем BNC. Разъем имеет Т-образную форму. К сетевому адаптеру подключается нижняя ножка, а две боковые подключаются к двум кабелям. Если нужно подключить только один кабель, то к другому концу Т-разъема подключается терминатор.

• Цилиндрический разъем BNC. Представляет собой цилиндрическое устройство, к каждому концу которого подключается по кабелю. С его помощью можно нарастить общую длину кабеля.

Использование цилиндрических разъемов для наращивания кабеля нужно свести к минимуму, потому что в каждом из них происходят потери сигнала.

Терминатор BNC — это 50-омное оконечное устройство, которое устанавливают на каждом конце коаксиальной магистрали. Если на конце магистрали не поставить терминатор, то сигналы будут отражаться от "висящего" конца кабеля, внося помехи в другие сигналы. Терминаторы должны быть установлены на каждом конце. Кроме того, один из концов должен быть заземлен, т.е. подключен к проводу с нулевым электрическим потенциалом. Термин "заземление" используется потому, что во многих случаях проводником с нулевым потенциалом служит именно земля или металлические конструкции, имеющие с ней надежный контакт — батареи отопления, арматура зданий и т.д.