2.3. Класифікація каналів і технічних пристроїв зв’язку.

Закриті фізичні канали комунікації

В якості середовища передачі інформації в локальних мережах найбільш широке призначення знаходять: коаксіальний кабель, виті пари провідників та оптоволоконні кабелі.

Коаксіальний кабель являє собою широкополосний засіб зв’язку, який позволяє передавати інформацію в достатньо великому частотному діапазоні. Він може використовуватися як для одноканальної, так і для багатоканальної передачі. В локальних комп’ютерних мережах використовуються коаксіальні кабелі з різним хвильовим опором від 50 Ом до 120 Ом, хоч перевага надається кабелю з опором 50 Ом.

Мал. 2.5. Коаксіальний кабель.

Фізично коаксіальний кабель являє собою двопровідну лінію зв’язку, в якій один провідник (центральний) знаходиться в середині другого. Діаметр центрального провідника істотно впливає на електричні параметри кабелю. Центральний і зовнішній провідники розділені між собою ізоляцією. Якість функціонування локальної комп’ютерної мережі залежить від електричних і механічних характеристик кабелю.

На теперішній час в локальних мережах знаходить застосування кабель на базі витих пар провідників. Подібне середовище передачі даних з успіхом використовується в таких локальних мережах як 10Base-T, Token Ring, 100VG-AnyLAN та інші.

Існує множина типів кабелів з витими парами проводів. Кабелі можуть містити чотири пари провідників чи являти собою джгути з 25 і більше пар неекранованих чи екранованих проводів. Неекрановані проводи, як правило мають хвильовий опір в 100 Ом, а екрановані – 150 Ом. Враховуючи широке використання кабелю на базі витих пар провідників в різних комп’ютерних мережах, розроблено ряд стандартів, які визначають електричні і монтажні параметри кабелю.

Найбільш перспективним середовищем передачі даних, яке забезпечує швидкість передачі в декілька Гбіт/с, являється оптоволоконний кабель. В якості передаючого середовища в ньому використовується оптичне волокно (світловод), яке являє собою тонку скляну нитку товщиною 50-100 мкм. Інформація по оптоволоконному кабелю передається за допомогою світлових сигналів. В якості джерел світла використовуються світлодіоди чи лазерні діоди, які можуть перемикатися з частотою в декілька тисяч МГц. Прозорість оптичного волокна на декілька порядків вище прозорості звичайного скла, що дозволяє передавати світловий сигнал на десятки кілометрів без суттєвого зниження рівня сигналу. Оптичне волокно достатньо гнучке, це дає можливість прокладати оптоволоконний кабель практично по тих самих каналах, що й коаксіальний.

Відкриті фізичні канали комунікації

Рис. 2.6. Сучасні системи мобільного радіозв’язку.

В основі будь-якої системи мобільного радіозв’язку покладена конкретна технологія множинного доступу абонентів, яка в значній мірі визначає такі експлуатаційно-технічні характеристики системи як: пропускна спроможність, швидкість передачі даних, максимальна кількість абонентів, а також вартість послуг. На сьогоднішній день в основному використовують три технології множинного доступу – FDMA, CDMA і TDMA, а також їх комбінації.

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множинний доступ з частотним поділом. З усього доступного діапазону кожному абоненту виділяється своя смуга частот, яку він може використовувати усі 100% часу. Таким чином, не часовий фактор, а лише відмінність у частоті використовується для диференціації (поділу) абонентів. Такий підхід має значну перевагу: вся інформація передається у “реальному часі” і абонент отримує можливість використовувати всю смугу пропускання з виділеного йому сегменту. Ширина смуги сегменту може змінюватись в залежності від системи зв’язку, що використовується. Стандарт FDMA широко використовується як у традиційних аналогових системах стільникового зв’язку, так і в сучасних цифрових (як правило, у поєднанні з іншими методами). Досить розповсюдженими представниками даного стандарту є УКХ радіозв’язок і транкінгові системи.

Термін "транк" походить від англійського "trunk"-"ствол"(телефонна магістраль) і передбачає наявність окремих каналів радіозв’язку, кожен з яких забезпечується парою частот (одна для прийому, інша для передачі). При використанні УКХ радіостанції поза транкінговою системою, необхідно обирати потрібний канал для зв’язку з абонентом вручну, за допомогою перемикача радіостанції. У транкінговому зв’язку вибір каналу виконує автоматика, яка сканує частотні канали, що знаходяться в її розпорядженні, та обирає вільний, по якому і здійснюється зв’язок між абонентами.

До основних переваг цього виду зв’язку треба віднести:

- значну область обслуговування (радіус кожної зони може сягати 30-50 км.);

- можливість поступового нарощування ємності системи і розширення зони обслуговування;

- малі (порівняно із стільниковими системами) витрати на розгортання системи.

Основним недоліком транкінгового зв’язку є його недостатня якість.

TDMA (Time Division Multiple Access) - множинний доступ з часовим поділом. На відміну від систем з частотним поділом, у TDMA усі абоненти працюють в одному й тому ж діапазоні частот, але при цьому мають часові обмеження у доступі. Кожному абоненту виділяється часовий проміжок (кадр), на протязі якого йому дозволяється “віщати”. Після того, як один абонент перестає віщати, дозвіл передається другому, потім третьому і т.д. Після того, як були обслуговані усі абоненти, процес починається знову. З точки зору абонента його активність має пульсуючий характер. Чим більше абонентів, тим рідше кожному з них надається можливість передавати свої дані, тим, відповідно, менше даних він зможе передати. Якщо обмежити потреби (можливості) абонента деякою величиною, можна оцінити кількість користувачів, яких зможе обслуговувати система з таким способом поділу. Часовий поділ, як правило, накладається на частотний поділ і передача кожного абонента ведеться обмежений час у виділеній смузі частот. Прикладом такої системи є мережа GSM, яка набула широкого використання у всьому світі.

GSM розшифровується як Global System for Mobile Сommunications - глобальна система мобільного зв’язку - панєвропейський цифровий стандарт с діапазоном частот 890-960 МГц. До особливостей цього стандарту можна віднести наступні характеристики:

• відносно висока ємність мережі;

• максимальний захист від прослуховування і нелегального використовування номера (захист вище лише у GSM-1800);

• зв’язок на відстані не більше 35 км від найближчої станції стільника;

• низький рівень індустріальних завад у даному частотному діапазоні;

• невеликі розміри і вага телефонних апаратів.

Передача інформації у мережі GSM може здійснюватись за допомогою декількох сервісів:

1) Модемне з’єднання (dial-up). Основні особливості:

- невелика швидкість передачі даних (9,6 Кб/сек.);

- плата за з’єднання (у більшості операторів);

- плата за тривалість з’єднання.

2) SMS (Short message service – сервіс коротких повідомлень) має такі різновиди:

- SMS PTP (point-to-point – точка в точку) – відправлення повідомлень з телефону одного абонента на телефон іншого;

- SMS via e-mail - відправлення повідомлень з телефону одного абонента на адресу електронної пошти іншого абонента чи навпаки;

- SMS via Web - відправлення повідомлень з телефону одного абонента на Інтернет сторінку іншого абонента або навпаки.

Основними недоліками SMS є: ідносно велика вартість сервісу, обмежена місткість повідомлень (160 символів на одне повідомлення) і неоперативність їх доставки (ов’язана із затримками й проміжним збереженням повідомлень на серверах операторів)

3) GPRS (General Packet Radio Service – загальний радіосервіс пакетної передачі даних) має наступні переваги:

- відсутність плати за з’єднання і за його тривалість (з’єднання є постійним);

- помірна плата за обсяг фактично переданої інформації;

- висока швидкість передачі даних ( 48-115 Кб/сек.);

- висока оперативність передачі даних.

CDMA (Code Division Multiple Access) – множинний доступ з кодовим поділом. Канали трафіку при такому способі поділу середи передачі радіосигналів створюються призначенням кожному абоненту окремого коду, який поширюється по всій ширині радіосмуги. Отже всі абоненти системи одночасно використовують не виділені їм смуги, а усю ширину каналу. Їх передачі накладаються одна на одну, але оскільки їх коди відрізняються, то абонентів можна легко диференціювати. Поступовий розвиток даної технології та її значні переваги призвели до виникнення самостійної однойменної системи мобільного радіозв’язку.

До особливостей системи CDMA відноситься:

• висока пропускна здатність (в 10-20 разів вище, ніж в аналогових систем AMPS і щонайменш в тричі порівняно з іншими технологіями цифрового зв’язку, такими як TDMA і GSM);

• висока швидкість передачі даних;

• висока якість зв’язку;

• більша зона обслуговування, ніж у систем AMPS, TDMA і GSM;

• низька вихідна потужність і відповідно енергоспоживання телефонного апарату (2 мВт – значно менше ніж середня вихідна потужність телефону GSM – 125 мВт)

• низькі тарифи (на рівні міського телефонного зв’язку);