ВС и системы телекоммуникаций (стр. 3 из 5)
Основное преимущество циклического кольца - высокая скорость передачи данных. Однако следует иметь в виду, что время передачи информации по кольцу зависит не только от скорости работы канала, но и числа систем включенных в сеть. Это связанно с тем, что около каждой системы конверт должен сделать остановку. Основным недостатком циклического кольца является его высокая стоимость и сложность включения систем.
Тема 3. Технические средства реализации физическогои канального уровней локальной сети
1 вопрос.
Комитет по стандартизации ЛВС IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) уточнил структуру уровней 1 и 2 взаимодействия открытых систем, утвержденную Международной организацией стандартов (рис.3.1).
Канальный уровень делится на два подуровня:
Управление логическим каналом LLC (Logical Link Control). На этом уровне осуществляется передача кадров между станциями, включая исправление ошибок.
Управление доступом к передающей среде MAC (Medium Access Control). Этот уровень определяет технологию работы сети, которая была описана в разделе 2.
Физический уровень делится на три подуровня:
Передача физических сигналов PS (Physical Signaling).
Интерфейс с устройством доступа AUI (Access-Unit Interface). Интерфейс представляет собой кабель, позволяющий размещать устройства PS на некотором расстоянии от носителя информации.
Подключение к физической среде PMA (Physical Medium Attachment).
Рис.3.1. Эталонная модель IEEE.
2 вопрос.
В качестве физической среды передачи наиболее часто используются: витая пара проводов (рис.3.2), коаксиальный кабель (рис.3.3), оптоволоконные линии (рис.3.4).
Рис.3.2 Двухпроводная линия (витая пара проводов).
Рис.3.3Коаксиальный кабель.
Рис.3.4Оптоволоконный проводник
с преобразователем (дешифратором).
Двухпроводная линия TP ( Twisted Pair) является наиболее дешевым носителем данных, ранее применяемых дляобеспечения телефонных коммуникаций.
Основные достоинства:
Низкая стоимость.
Простота монтажных работ по подключению абонента к ЛВС.
Недостатки:
Обязательно требуется hub (концентратор) при построении сети.
Плохая защищенность от электрических помех (без экранирования). Возможно экранирование (экранирование - металлическая оплетка вокруг отдельно скрученных проводов), но от этого увеличивается стоимость.
Простота несанкционированного подключения.
Жесткие ограничения на дальность (до 100 м между хабом и ПК, реально всего 23 м ) и скорость передачи (до 10 Мбит/с).
Витая пара может быть использована только в звездообразных ЛВС.
Коаксиальный кабель (Coaxial cable, обозначение: 10base2 - тонкий, 10base5-толстый) имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния. В ЛВС применяются два основных вида коаксиального кабеля:
Широкополосный толстый (10base5 - протяженность 500 м).
Широкополосный тонкий (10base2 - протяженность 200 м).
В любом случае коаксиальный кабель состоит из четырех частей (рис.3.3):
Внутренний проводник.
Слой изолирующего покрытия.
Экран.
Наружное пластиковое покрытие.
Оптоволоконные линии передают световые сигналы или сигналы в инфракрасном диапазоне. Кабель состоит из светопроводящего наполнителя на кремниевой или пластмассовой основе, заключенного в материал с низким коэффициентом преломления. Благодаря этому световые лучи отражаются от внутренней поверхности кабеля, и потери световой энергии сокращаются до минимума.
Для обмена информацией по оптоволоконному кабелю необходимо преобразовывать электрические сигналы в световые при передачи информации и, наоборот - световые в электрические при приеме. В первом случае используются светодиоды, во втором случае - фотодиоды.
Достоинство:
Небольшая масса.
Скорость передачи больше 1Гбит/с.
Невосприимчивость к электрическим помехам.
Полностью пожаро- и взрывобезопасны.
Дальность передачи более 50 км.
Обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений очень сложна.
Недостатки:
высокая стоимость;
сигнал может передаваться только в одном направлении.
Применяется там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача данных на очень большие расстояния без использования повторителей. Оптоволоконные линии используются при организации сети типа кольцо.
Каждый из указанных носителей отличается по ряду показателей, сравнительная характеристика значений которых представлена в табл. 3.1
Таблица 3.1
Сводная характеристика передающих сред
| Среда передачи информации | |||
| Показатели | витая пара | коаксиальный кабель | оптоволоконный кабель |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Цена | невысокая | относительно высокая | высокая |
| Наращивание | очень простое | проблематично | простое |
| Защита от прослушивания | незначительная | хорошая, однако легко ответвляется | высокая |
| Скорость передачи | до 10 Мбит/с | до 10 Мбит/с | несколько Гбит/с |
| Восприимчивость к помехам | существует | существует | отсутствует |
| Расстояние передачи | 100 | 500 м200 м | 50000 м |
| Влияние расстояния на скорость передачи данных | есть | нет | нет |
| Дуплексная передача | есть | есть | нет |
| Широко-полосность | нет | есть | есть |
3 вопрос.
Принцип передачи сигналов в ЛВС во многом определяется физической средой. Одним из важных моментов процесса передачи является кодирование информации. Пример кодирования представлен на рис.3.5.
0 1 1 0 1 1 0 
интервал времени для передачи сигнала
Рис.3.5. Дифференциальное манчестерское кодирование.
При манчестерском кодировании смена уровня сигнала производится по одному разу для каждого бита в середине интервала времени, отведенного для передачи:
для "1" - "вверх";
для "0" - "вниз".
В процессе передачи сигналов, а также их приема на физическом уровне решаются вопросы синхронизации работы передатчика и приемника сигналов. Передача может происходить синхронным и асинхронным способом.
Синхронный способ имеет следующие характеристики. Допустим, что некоторая система передает информацию с постоянной скоростью. Для второй системы это будет сумма фиксированного числа единиц и нулей в секунду. В такой системе в приемном терминале должны знать скорость передачи для того чтобы зафиксировать входящие биты. Описанный режим передачи, при котором информация принимается все время с постоянной скоростью, назван синхронным.
Реально во многих ситуациях не требуется, чтобы информация передавалась постоянно. В таких случаях, на передающем конце аппаратура периодически не работает. Такой режим передачи называется асинхронным. Имеются два способа управления таким режимом:
В течение периода, когда не передается значимой информации постоянно посылаются заранее определенные символы или комбинации нулей и единиц. В этом случае приемник должен иметь возможность обнаруживать и распознавать эти не несущие информацию символы и исключить их. Постоянная скорость должна поддерживаться несмотря на то, что информация передается асинхронно. Этот способ позволяет удовлетворить требования асинхронной передачи информации синхронной передачей.