НОУ ІНТУІТ, Лекція, Типи ліній зв’язку локальних мереж

Середовищем передачі називаються лінії зв'язку (чи канали зв'язку), якими виробляється обмін інформацією між комп'ютерами. У переважній більшості комп'ютерних мереж (особливо локальних) використовуються провідні або кабельні канали зв'язку, хоча існують і бездротові мережі, які зараз знаходять все ширше застосування, особливо в портативних комп'ютерах.

Інформація у локальних мережах найчастіше передається у послідовному коді, тобто біт за бітом. Така передача повільніша і складніша, ніж при використанні паралельного коду. Однак треба враховувати те, що при більш швидкій паралельній передачі (за кількома кабелями одночасно) збільшується кількість з'єднувальних кабелів у число разів, що дорівнює кількості розрядів паралельного коду (наприклад, у 8 разів при 8-розрядному коді). Це зовсім не дрібниця, як може здатися на перший погляд. При значних відстанях між абонентами мережі вартість кабелю цілком можна порівняти з вартістю комп'ютерів і навіть може перевершувати її. До того ж прокласти один кабель (рідше два різноспрямовані) набагато простіше, ніж 8, 16 або 32. Значно дешевше обійдеться також пошук пошкоджень та ремонт кабелю.

Але це ще не все. Передача на великі відстані при будь-якому типі кабелю вимагає складної передавальної та приймальної апаратури, так як при цьому необхідно формувати потужний сигнал на кінці і детектувати слабкий сигнал на приймальному кінці. При послідовній передачі для цього потрібно лише один передавач і один приймач. При паралельній кількості необхідних передавачів і приймачів зростає пропорційно розрядності використовуваного паралельного коду. У зв'язку з цим, навіть якщо розробляється мережа незначної довжини (близько десяткаметрів) найчастіше обирають послідовну передачу.

До того ж при паралельній передачі надзвичайно важливо, щоб довжини окремих кабелів дорівнювали один одному. Інакше в результаті проходження кабелями різної довжини між сигналами на приймальному кінці утворюється тимчасовий зсув, який може призвести до збоїв у роботі або навіть до повної непрацездатності мережі. Наприклад, при швидкості передачі 100 Мбіт/с і тривалості біту 10 нс цей тимчасовий зсув не повинен перевищувати 5-10 нс. Таку величину зсуву дає різниця в довжинах кабелів 1-2 метри. При довжині кабелю 1000 метрів це 0,1—0,2%.

Слід зазначити, що у деяких високошвидкісних локальних мережах таки використовують паралельну передачу по 2—4 кабелям, що дозволяє за заданої швидкості передачі застосовувати дешевші кабелі з меншою смугою пропускання . Але допустима довжина кабелів у своїй не перевищує сотні метрів. Прикладом може бути сегмент 100BASE-T4 мережі Fast Ethernet.

Промисловістю випускається величезна кількість типів кабелів, наприклад, лише одна найбільша кабельна компанія Belden пропонує понад 2000 найменувань. Але всі кабелі можна поділити 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 (fiber optic).

Кожен тип кабелю має свої переваги і недоліки, так що при виборі треба враховувати як особливості задачі, що вирішується, так і особливості конкретної мережі, в тому числі і використовувану топологію.

Можна виділити такі основні параметри кабелів,Важливі для використання в локальних мережах:

Смуга пропускання кабелю (частотний діапазон сигналів, що пропускаються кабелем) та згасання сигналу в кабелі. Два цих параметри тісно пов'язані між собою, оскільки зі зростанням частоти сигналу зростає згасання сигналу. Треба вибирати кабель, який на заданій частоті має прийнятне згасання . Або ж треба вибирати частоту сигналу, на якій загасання ще прийнятне. Згасання вимірюється в децибелах і пропорційно до довжини кабелю.
Перешкодакабелю та забезпечувана нимсекретністьпередачі інформації. Ці два взаємопов'язані параметри показують, як кабель взаємодіє з навколишнім середовищем, тобто як він реагує на зовнішні перешкоди, і наскільки просто прослухати інформацію, що передається кабелем.
Швидкість розповсюдження сигналупо кабелю або зворотний параметр - затримка сигналу на метр довжини кабелю. Цей параметр має важливе значення при виборі довжини мережі. Типові величини швидкості поширення сигналу – від 0,6 до 0,8 швидкості поширення світла у вакуумі. Відповідно, типові величини затримок – від 4 до 5 нс/м.
Для електричних кабелів дуже важлива величина хвильового опору кабелю. Хвильовий опір важливо враховувати при узгодженні кабелю задля унеможливлення відображення сигналу від кінців кабелю. Хвильовий опір залежить від форми та взаєморозташування провідників, від технології виготовлення та матеріалу діелектрика кабелю. Типові значення хвильового опору – від 50 до 150 Ом.

В даний час діють такі стандарти на кабелі:

EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) – американський;
ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling forcustomer premises) – міжнародний;
CENELEC EN 50173 (Generic cabling systems) – європейський.

Ці стандарти описують практично однакові кабельні системи, але відрізняються термінологією та нормами на параметри. В даному курсі пропонується дотримуватись термінології стандарту EIA/TIA 568.