Активні комунікаційні пристрої, за допомогою яких здійснюється фізична структуризація мережі

Повторювач (repeater) – покращує сигнал, дозволяє збільшити відстань між станціями

Концентратор (hub, concentrator)- багатопортовий повторювач, повторює сигнал, покращуючи його, на усіх інших портах, або на наступному порту

Концентратор Token Ring

Концентратор Ethernet

Логічна структуризація мережі – це процес розбивки мережі на сегменти з локалізованим трафіком.Для логічної структуризації мережі використовуються такі комунікаційні пристрої, як мости, комутатори, маршрутизатори і шлюзи.

№7Дайте визначення основних характеристик ліній передачі даних: амплітудно-частотної характеристики лінії зв’язку, смуги пропускання лінії зв’язку, загасання на лінії зв'язку, завадостійкості лінії зв'язку, захищеності кабелю, достовірності передачі даних та пропускної спроможності лінії зв'язку.

Визначення амплітудно-частотної характеристики лінії зв’язку.

Амплітудно-частотна характеристика показує, як затухає амплітуда синусоїди на виході лінії зв'язку в порівнянні з амплітудою на її вході для усіх можливих частот передаваного сигналу.

Загасання - відносне зменшення амплітуди або потужності сигналу при передачі через лінії сигналу певної частоти.

А = 10log₁₀(Р_вих/Р_вх), [дБ]

Р_вх і Р_вих - потужності входу і виходу);

Завадостійкість визначається потужністю шумів, що створюються в лінії зовнішнім середовищем і що виникають в самій лінії.

низька Þ добра Þ відмінна

Радіолінії

Оптоволоконні лінії

Кабельні лінії

 

Смуга пропускання - це безперервний діапазон частот, для якого відношення амплітуди вихідного сигналу до вхідного перевищує деяку заздалегідь задану межу, зазвичай 0,5. Тобто смуга пропускання визначає діапазон частот синусоїдального сигналу, при яких цей сигнал передається по лінії зв'язку без значних спотворень.

Достовірність передачі даних (Інтенсивність бітових помилок) характеризує вірогідність спотворення для кожного біта даних, що передається. Величина цього показника для каналів зв'язку без додаткових затрат на захист від помилок (наприклад, кодів, що виправляють помилки або протоколів з повторною передачею спотворених кадрів) складає, як правило, 10^-4-10^-6, в оптоволоконних лініях зв'язку - 10^-9.

Значення достовірності передачі даних, наприклад, в 10^-4 говорить про те, що в середньому з 10 000 біт спотворюється значення одного біта.

Спотворення біт відбуваються як із-за наявності перешкод на лінії, так і унаслідок спотворень форми сигналу обмеженою смугою пропускання лінії. Тому для підвищення достовірності передаваних даних треба підвищувати міру завадозахищеності лінії, знижувати рівень перехресних наведень в кабелі, а також використати більше широкосмугові лінії зв'язку.

Пропускна спроможність - характеризує максимально можливу швидкість передачі даних по лінії зв'язку;

Пропускна здатність - C(біт/с) -

максимально можливе число біт інформації, які можуть бути передані в секунду

С (біт/с) = F ´ log₂(1 + P_c/P_m)

F - смуга пропускання (Гц);

P_c – потужність сигналу (Дб);

P_m – потужність шуму (Дб);

Існує й інший підхід, який дозволяє визначити максимально можливу пропускну спроможність лінії зв'язку, але без урахування шуму на лінії:

С = 2F log₂(М),

де М - кількість станів одного елементу даних.

Вита пара (twisted pair) – вид кабелю, який складається з однією або декількох пар ізольованих провідників скручених між собою покритих пластиковою оболонкою.

Види кабелів на основі витої пари:

незахищена вита пара (UTP - Unshielded twisted pair) - відсутній захисний екран навколо окремої пари;

фольгована вита пара (FTP - Foiled twisted pair) - також відома як F/UTP, є присутнім один загальний зовнішній екран у вигляді фольги;

захищена вита пара (STP - Shielded twisted pair) - є присутнім захист у вигляді екрану для кожної пари і загальний зовнішній екран у вигляді сітки;

фольгована екранована вита пара (S/FTP - Screened Foiled twisted pair) - зовнішній екран з мідного обплетення і кожна пара у фольгованому обплетенні; незахищена екранована вита пара (SF/UTP - Screened Foiled Unshielded twisted pair) - подвійний зовнішній екран з мідного обплетення і фольги, кожна вита пара без захисту.

№8Наведіть співвідношення: а) яке виражає зв’язок між смугою пропускання лінії і її максимально можливою пропускною спроможністю не залежно від прийнятого способу фізичного кодування; б) що визначає максимально можливу пропускну спроможність лінії зв'язку без врахування шуму.

А) Визначемо коефіцієнт використання смуги пропущення як відношення реального трафіку на позначеній ділянці до трафіку, що здатен пропустити мультиплексор. Коефіцієнт використання смуги пропущення r визначає ефективність використання магістрального каналу або корисну частину пропускної здатності каналу (завантаження каналу), що використовується при передачі корисного навантаження. По величині r визначається розмір вхідного буфера.

r=114/155=0,74.

 

 

Рис. 5.1. – залежність розміру буфера мультиплексора типу від коефіцієнта завантаження.

За рис 5.1 визначаємо розмір буфера мультиплексора рівним 2.

 

Визначемо залежноіть часу затримки мультиплексора від коефіцієнта завантаження за рис.5.2.

Рис. 5.2 – залежності часу затримки мультиплексора від коефіцієнта завантаження для різних швидкостей передачі: 1 - 34 Мбіт/с, 2-155 Мбіт/с, 3 - 622 Мбіт/с.

В нашому випадку швидкість передачі 155 Мбіт/с. Час затримки визначаємо рівним 0,6.

З аналізу залежностей видно, що при збільшенні коефіцієнта використання смуги пропущення (завантаження каналу) (мультиплексированої лінії до значень, близьких до 0,8...0,9, різко зростає потреба в буферній пам'яті, зростають затримки пакетів і можлива їхня втрата. Це веде, в остаточному підсумку, до зниження якості обслуговування і надалі до деградації мережі. Утрата пакетів у свою чергу викликає необхідність повторних передач, веде до зростання часу доставки і різкому зниженню якості обслуговування.

Для оцінки корисної смуги пропущення технології SDH використовується також коефіцієнт використання смуги пропущення транспортної мережі SDH.

F - смуга пропущення мультиплексируємого каналу;

F_use - корисна смуга пропущення мультиплексируємого каналу;

P - число байт у кадрі;

P_use - число байт із корисним навантаженням у кадрі.

Таким чином, в нашому випадку коефіцієнт використання смуги пропущення = 0,74, тобто менше, ніж 0,8, що задовольняє вимогам щодо буферній пам'яті, затримки пакетів і можливості їх втрати.

Б) Пропускна спроможність лінії (throughput) характеризує максимально можливу швидкість передачі даних по лінії зв'язку. Пропускна спроможність вимірюється в бітах в секунду - бит/с, а також в похідних одиницях, таких як кілобіт в секунду (Кбіт/с), мегабіт в секунду (Мбіт/с), гигабит в секунду (Гбіт/с) і так далі.

Пропускна спроможність лінії зв'язку залежить не тільки від її характеристик, таких як амплітудно-частотна характеристика, але і від спектру пересланих сигналів. Якщо значущі гармоніки сигналу (тобто ті гармоніки, амплітуди яких вносять основний внесок до результуючого сигналу) потрапляють в смугу пропускання лінії, то такий сигнал добре передаватиметься даною лінією зв'язки і приймач зможе правильно розпізнати інформацію, відправлену по лінії передавачем. Якщо ж значущі гармоніки виходять за межі смуги пропускання лінії зв'язку, то сигнал значно спотворюватиметься, приймач помилятиметься при розпізнаванні інформації, а значить, інформація не зможе передаватися із заданою пропускною спроможністю

співвідношення, отримане Найквістом, яке також визначає максимально можливу пропускну спроможність лінії зв'язку, але без урахування шуму на лінії:

 

,

 

де - кількість помітних станів інформаційного параметра.

Якщо сигнал має 2 помітних стани, то пропускна спроможність дорівнює подвоєному значенню ширини смуги пропускання лінії зв'язку (рис. 5, а). Якщо ж передавач використовує більш ніж 2 стійких стани сигналу для кодування даних, то пропускна спроможність лінії підвищується, оскільки за один такт роботи передавач передає декілька біт початкових даних, наприклад 2 бита за наявності чотирьох помітних станів сигналу (рис. 5, б).

Хоча формула Найквіста явно не враховує наявність шуму, побічно її вплив відбивається у виборі кількості станів інформаційного сигналу. Для підвищення пропускної спроможності каналу хотілося б збільшити цю кількість до значних величин, але на практиці ми не можемо цього зробити із-за шуму на лінії. Наприклад, для прикладу, приведеного на рис. 5, можна збільшити пропускну спроможність лінії в два рази, використавши для кодування даних не 4, а 16 рівнів. Проте якщо амплітуда шуму часто перевищує різницю між сусідніми 16-ю рівнями, то приймач не зможе стійко розпізнавати передавані дані. Тому кількість можливих станів сигналу фактично обмежується співвідношенням потужності сигналу і шуму, а формула Найквіста визначає граничну швидкість передачі даних у тому випадку, коли кількість станів вже вибрана з урахуванням можливостей стійкого розпізнавання приймачем.

№9Наведіть основні типи коаксіальних кабелів, їх значення хвильового опору та застосування.

тонкий (thin) кабель, що має діаметр близько 0,5 см, більше гнучкий;товстий (thick) кабель, діаметром близько 1 см, значно твердіший. Він являє собою класичний варіант коаксіального кабелю, що уже майже повністю витиснутий сучасним тонким кабелем.

Тонкий кабель використовується для передачі на менші відстані, ніж товстий, оскільки сигнал у ньому загасає сильніше. Зате з тонким кабелем набагато зручніше працювати: його можна оперативно прокласти до кожного комп’ютера, а товстий вимагає твердої фіксації на стіні приміщення.

Підключення до тонкого кабелю (за допомогою рознімів BNC байонетного типу) простіше й не вимагає додаткового устаткування. А для підключення до товстого кабелю треба використовувати спеціальні досить дорогі пристрої, що проколюють його оболонки й установлюють контакт як із центральною жилою, так і з екраном. Товстий кабель приблизно вдвічі дорожче, ніж тонкий, тому тонкий кабель застосовується набагато частіше.

Як і у випадку звитих пар, важливим параметром коаксіального кабелю є тип його зовнішня оболонка. У цьому випадку застосовуються як non-plenum (PVC), так і plenum кабелі. Природно, тефлоновий кабель дорожчий полівінілхлоридного. Тип оболонки можна відрізнити за фарбуванням (наприклад, для PVC кабелю фірма Belden використовує жовтий колір, а для тефлонового — жовтогарячий).

Типові величини затримки поширення сигналу в коаксіальному кабелі становлять для тонкого кабелю близько 5 нс/м, а для товстого — близько 4,5 нс/м.

Існують варіанти коаксіального кабелю з подвійним екраном (один екран розташований усередині іншого й відділений від нього додатковим шаром ізоляції). Такі кабелі мають кращу перешкодозахищеність і захист від прослуховування, але вони небагато дорожчі звичайних.

Застосування

Основне призначення коаксіального кабелю — передача сигналу в різних областях техніки:

§ Системи зв’язку;

§ Мовленнєві мережі;

§ Комп’ютерні мережі;

§ Антенно-фідерні системи;

§ АСУ та інші виробничі та науково-дослідні технічні системи;

§ Системи дистанційного управління, вимірювання та контролю;

§ Системи сигналізації і автоматики;

§ Системи об’єктивного контролю та відеоспостереження;

§ Канали зв’язку різних радіоелектронних пристроїв мобільних об’єктів (суден, літальних апаратів тощо);

§ Внутрішньоблокові і міжблочні зв’язку в складі радіоелектронної апаратури;

§ Канали зв’язку у побутовій та аматорської техніці;

§ Військова техніка та інші області спеціального застосування.

Крім каналізації сигналу, відрізки кабелю можуть використовуватися і для інших цілей:

§ Кабельні лінії затримки;

§ Чвертьхвильові трансформатори;

§ Симетрувальні і согласующие пристрої;

§ Фільтри і формувачі імпульсу.

 

Тип і застосування кабелів
RG-6	має більший діаметр в порівнянні з кабелем категорії RG-59, призначений для вищих частот, але може застосовуватися для широкосмугового передавання
RG-11	практично незамінний в тому випадку, коли потрібні передача даних на великі відстані (до 600 метрів). Застосовується для передачі цифрового і аналогового сигналу. Механічні, температурні та електричні характеристики дозволяють використовувати коаксіальний кабель RG-11 в кабельних трасах з несприятливими умовами експлуатації (підземні траси, повітряні лінії). Основною перевагою RG-11 є низький рівень загасання сигналу по кабелю. Цей тип коаксіального кабелю 75 Ом застосовується як розподільного кабелю у внутрішніх системах абонентського і кабельного телебачення, як кабель зв’язку в системах супутникових антен, для передачі високочастотних сигналів в різної електронної апаратури, трансмітер і ресиверах, комп’ютерах, радіо і телевізійних передавачах.
RG-59	для широкосмугового передавання, для передавання сигналу в системах відеоспостереження

Принцип дії

Електромагнітне поле коаксіального кабелю зосереджене в просторі міжпровідниками струму, тобто зовнішнього поля немає, і тому втрати на випромінювання в навколишній до коаксіального кабеля простір практично відсутні. Оскільки зовнішній провідник одночасно служить електромагнітним екраном, що захищає електричне коло струму від впливів ззовні, коаксіальний кабель має високий завадозахист і має відносно малі втрати енергії сигналів, які передаються. Для радіоприйому використовується, як правило, кабель, що має хвильовий опір 50 0 м.

№10 Наведіть класифікацію кабелів на витій парі по категоріях та їх типове мережеве застосування.

Вита пара (twisted pair) - вид кабелю, який складається з однією або декількох пар ізольованих провідників скручених між собою (з невеликим числом витків на одиницю довжини), покритих пластиковою оболонкою.