Поняття середовища передачі даних

Середовищем передачі інформації називаються ті лінії зв'язку (або канали зв'язку), за якими проводиться обмін інформацією між комп'ютерами. Найчастіше використовуються провідні або кабельні канали зв'язку, хоча існують і бездротові мережі, які зараз знаходять все більш широке застосування, особливо в портативних комп'ютерах.
Інформація в локальних мережах найчастіше передається в послідовному коді, тобто біт за бітом. Така передача повільніше і складніше, ніж при використанні паралельного коду.

. Але всі кабелі можна розділити на три великі групи:
• електричні (мідні) кабелі на основі кручених пар проводів (twisted pair), які діляться на екрановані (shielded twisted pair, STP) і неекрановані (unshielded twisted pair, UTP);
• електричні (мідні) коаксіальні кабелі (coaxial cable);
• оптоволоконні кабелі (fibre optic). В якостi середовища передачi iнформацiї в локальних мережах найчастiше використовуються: коаксiальний кабель, витi пари провiдникiв i оптоволоконнi середовища.
є обмежені і необмежені сер.пер.даних

Необмежене середовище передачі даних

Середовище передавання може бути обмеженим (фізичний провідник сигналу – кабель) або ж необмеженим (передавання мікрохвильових та подібних їм сигналів через відкритий ефір). Вибираючи середовище передавання, беруть до уваги також такі показники: вартість (придбання, монтажу та обслуговування), пропускну здатність, безпеку передавання інформації тощо. Необмежене середовище забезпечує передавання та прийом електромагнітних сигналів без пристрою (каналу), який би містив цей сигнал у собі. Прикладами комунікаційних систем, що використовують необмежене середовище, є мікрохвильовий, лазерний, інфрачервоний та радіозв'язок.

Мікрохвильові комунікації Такі комунікації використовують для передавання на великі відстані багатьох телефонних каналів, даних, каналів телебачення для віддалених районів тощо. Наземна мікрохвильова передача використовується для налагодження зв'язку між окремими будівлями в межах локальної мережі, якщо прокладання витої пари або коаксіального кабелю пов'язане з труднощами. Мікрохвильовий спосіб зв'язку підтримує високі швидкості передавання, однак більш залежний від зовнішніх впливів (дощ, туман, сильна хмарність), що особливо характерно для великих відстаней.

Лазерні комунікації використовують промінь світла (звичайно, інфрачервоного), що модулюється імпульсами для передавання даних. Прийнятий промінь, в свою чергу, перетворюється в послідовність бітів. Найчастіше використовують два паралельні промені, що дає змогу виконувати передавання сигналів в обох напрямках. Лазерні комунікації дають змогу досягнути найвищих швидкостей передавання даних, однак обмежені відстанями та необхідністю прямої видимості.

Інфрачервоні комунікації найчастіше використовуються у приміщеннях. Прикладом інфрачервоних комунікацій є різноманітні пульти дистанційного управління. Інфрачервоні системи зв'язку дешеві, однак малий радіус дії є перешкодою їх широкого використання.

Радіозв'язком звично називають електромагнітні хвилі в частотному діапазоні від 3 до 300 МГц. Прикладом радіозв'язку є поширення радіопередач, телебачення, службові системи зв'язку з мобільними абонентами. Недоліком такого виду зв'язку є малі швидкості передавання, вплив перешкод (рельєф місцевості, будівлі тощо), вузька смуга передавання.

Обмежене середовище передачі даних

Обмежене середовище – це провід (кабель), який проводить електричний або світловий сигнал. Найбільш поширеними є багатожильні, коаксіальні та волоконно–оптичні кабелі, виті пари.

Багатожильні кабелі часто застосовуються для з'єднання як вузлів мережі, так і периферійних пристроїв (клавіатура, монітор, маніпулятор "мишка", принтер) із системним блоком комп'ютера. Різні проводи кабелю можуть використовуватись з різною метою. Багатожильні кабелі використовуються в конфігураціях мереж з двоточковими з'єднаннями (топології зірки та кільця). Недоліками такого середовища передавання є висока вартість та складність підімкнення нових вузлів.

Вита пара (Twisted Pair) є парою взаємно ізольованих провідників, що скручені між собою на зразок спіралі. Скручування провідників дає змогу збільшити провідність та зменшити зовнішні електромагнітні впливи. Вита пара застосовується лише у двоточкових з'єднаннях, однак такий носій є дешевшим за багатожильні кабелі. Нові технологічні рішення дають змогу використовувати виту пару в мережах високої пропускної здатності.

Коаксіальний кабель (Coaxial Cable) містить два провідники. Назва відображає той факт, що обидва провідники мають спільну вісь. В центрі кабелю знаходиться провід, поміщений у пластиковий кожух–ізолятор. Цей кожух покритий іншим провідником, який одночасно є захисним екраном. Зверху цього провідника можуть бути ще кілька ізолюючих та екрануючих покриттів. Розрізняють "тонкий" та "товстий" коаксіальний кабель. Сьогодні тонкий коаксіальний кабель найбільш часто вживають, проектуючи локальні мережі з використанням шинної архітектури Ethernet.

Волоконно–оптичний кабель виготовляється зі скла або світлопровідних пластикових волокон, розміщених у центрі товстої захисної трубки, покритої зовнішньою оболонкою. Волоконно–оптичний кабель та обладнання для прийняття–передавання світлових сигналів складні в монтажі та значно дорожчі від інших типів обмежених середовищ передавання. Однак світлові сигнали у порівнянні з електричними майже не підлягають затуханню, їм не шкодять зовнішні електромагнітні впливи, а швидкість передавання даних – найвища. Сьогодні такі лінії передавання даних з'єднують віддалені потужні сервери в мережі Internet.

Поняття топології мережі

Під топологією (структурою) комп'ютерної мережі зазвичай розуміється фізичне розташування комп'ютерів мережі один щодо одного і спосіб з'єднання їх лініями зв'язку. Існує три базові топології мережі:
• Шина (bus) - всі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку. Інформація від кожного комп'ютера одночасно передається всім іншим комп'ютерам.
• Зірка (star) - до одного центрального комп'ютера приєднуються інші периферійні комп'ютери, причому кожний з них використовує окрему лінію зв'язку. Інформація від периферійного комп'ютера передається тільки до центрального комп'ютера, від центрального - одному або декільком периферійним.
• Кільце (ring) - комп'ютери послідовно об'єднані в кільце. Передача інформації в кільці завжди проводиться тільки в одному напрямку. Кожен з комп'ютерів передає інформацію тільки одному комп'ютеру, наступному в ланцюжку за ним, а отримує інформацію тільки від попереднього в ланцюжку комп'ютера.
Необхідно виділити деякі найважливіші фактори, що впливають на фізичну працездатність мережі і безпосередньо пов'язані з поняттям топологія.

• Справність комп'ютерів (абонентів), підключених до мережі. У деяких випадках поломка абонента може заблокувати роботу всієї мережі. Іноді несправність абонента не впливає на роботу мережі в цілому, не заважає іншим абонентам обмінюватися інформацією.
• Справність мережного устаткування, тобто технічних засобів, безпосередньо підключених до мережі (адаптери, трансівери, роз'єми і т.д.). Вихід з ладу мережного устаткування одного з абонентів може позначитися на всій мережі, але може порушити обмін тільки з однією особою.
• Цілісність кабелю мережі. При обриві кабелю мережі (наприклад, через механічних впливів) може порушитися обмін інформацією у всій мережі або в одній з її частин. Для електричних кабелів настільки ж критично коротке замикання в кабелі.
• Обмеження довжини кабелю, пов'язане із загасанням поширюється по ньому сигналу. Як відомо, в будь-якому середовищі при поширенні сигнал послабляється (загасає). І чим більшу відстань проходить сигнал, тим більше він згасає.

9.Топологія шина
Топологія шина своєю структурою припускає ідентичність мережного устаткування комп'ютерів, а також рівноправність всіх абонентів по доступу до мережі. Комп'ютери в шині можуть передавати інформацію тільки по черзі, тому що лінія зв'язку в даному випадку єдина. Якщо кілька комп'ютерів будуть передавати інформацію одночасно, вона спотвориться в результаті накладення У топології шина відсутній явно виражений центральний абонент, через який передається вся інформація, це збільшує її надійність У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями.Оскільки центральний абонент відсутній, розв'язання можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережне обладнання кожного окремого абонента. У зв'язку з цим мережева апаратура при топології шина складніша, ніж при інших топологіях Важлива перевага шини полягає в тому, що при відмові будь-якого з комп'ютерів мережі, справні машини зможуть нормально продовжувати обмін.
У разі розірвання або пошкодження кабелю порушується узгодження лінії зв'язку, і припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися з'єднаними між собою. Коротке замикання в будь-якій точці кабелю шини виводить із ладу всю мережу.
Відмова мережного устаткування будь-якого абонента в шині може вивести з ладу всю мережу. До того ж таку відмову досить важко локалізувати, оскільки всі абоненти включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, неможливо.Кожен абонент може одержувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Для збільшення довжини мережі з топологією шина часто використають кілька сегментів, з'єднаних між собою за допомогою спеціальних підсилювачів і відновлювачів сигналів - репітерів або повторювачів.

 

Топологія зірка

Зірка - це єдина топологія мережі з явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти. Обмін інформацією йде винятково через центральний комп'ютер, на який лягає більше навантаження. Зрозуміло, що мережне устаткування центрального абонента повинно бути істотно більш складним, ніж устаткування периферійних абонентів. Про рівноправність всіх абонентів (як у шині) у цьому випадку говорити не доводиться. Звичайно центральний комп'ютер найпотужніший, саме на нього покладаються всі функції з управління обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією зірка в принципі неможливі, тому що керування повністю централізоване.
Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера або його мережного обладнання ніяк не відбивається на функціонуванні залишилася частини мережі, зате будь-яка відмова центрального комп'ютера робить мережу повністю непрацездатною. Обрив кабелю або коротке замикання в ньому при топології зірка порушує обмін тільки з одним комп'ютером, а всі інші комп'ютери можуть нормально продовжувати роботу.
На відміну від шини, в зірку на кожній лінії зв'язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Найчастіше для їх з'єднання використовується дві лінії зв'язку, кожна з яких передає інформацію в одному напрямку, тобто на кожній лінії зв'язку є тільки один приймач й один передавач.

Серйозний недолік топології зірка складається у жорсткому обмеженні кількості абонентів. Звичайно центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. У зірці припустиме підключення замість периферійного ще одного центрального абонента В даний час більш поширена пасивна зірка, ніж активна. В центрі мережі з даною топологією міститься не комп'ютер, а спеціальний пристрій - концентратор або, як його ще називають, хаб (hub), що виконує ту ж функцію, що й репітер, тобто відновлює надходять сигнали й пересилає їх в усі інші лінії зв'язку.

Топологія кільце

 

Кольцо — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи с двумя другими: от одного он получает информацию, а другому передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник (связь типа точка-точка). Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов. Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает, усиливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. Четко выделенного центра при кольцевой топологии нет, все компьютеры могут быть одинаковыми и равноправными. Строго говоря, компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Ведь один из них обязательно получает информацию от компьютера, ведущего передачу в данный момент, раньше, а другие — позже. Затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Если предельная длина кабеля, ограниченная затуханием, составляет Lпр, то суммарная длина кольца может достигать NLпр, где N — количество компьютеров в кольце. Сигнал в кольце проходит последовательно через все компьютеры сети, поэтому выход из строя хотя бы одного из них (или же его сетевого оборудования) нарушает работу сети в целом. Иногда сеть с топологией кольцо выполняется на основе двух параллельных кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях. Цель подобного решения — увеличение (в идеале — вдвое) скорости передачи информации по сети. К тому же при повреждении одного из кабелей сеть может работать с другим кабелем