Понятие среды передачи данных

Под средой передачи данных следует понимать набор оборудования с помощью

Которого осуществляется взаимодействие между участниками соединения в рамках

Сеанса связи.

В самом простом случае среда передачи может быть реализована в виде кабеля

(единственного или в составе группы) и/или использовать какой либо из видов

Беспроводных технологий.

Для использовании кабеля в компьютерной сети должны быть однозначно описаны:

Тип кабельной системы и ее физические характеристики;

Формы и уровни информационного сигнала;

Способы разветвления среды передачи и подключения к ней;

Требования, выставляемые к сетевому оборудованию.

При использовании беспроводных технологий ограничений и требований еще больше,

Поскольку каждая из этих сред имеет особые способы кодирования, декодирования и

Применения сигнала в среде.

Обычно среда передачи работает в одном из следующих режимов:

Симплексная передача. Однонаправленный канал, сигналы проходят по нему всегда

Только в одном направлении.

Полудуплексная передача. Сигналы могут передаваться в обоих направлениях по

Единственному каналу связи, но в каждый момент времени сигналы передаются только

В одну сторону.

Дуплексная передача. Данный способ реализует полноценную двустороннюю связь по

Единственному каналу связи.

Свойства среды передачи определяют уровень защиты передаваемых сигналов от

Помех. Помехи бывают следующих типов:

Электромагнитные помехи представляют собой вторжение постороннего

Электромагнитного сигнала, нарушающего форму полезного сигнала. Когда в полезный

Сигнал добавляются внешние помехи, принимающий компьютер не может правильно

Интерпретировать сигнал.

Радиочастотные помехи представляют собой сигналы радиопередатчиков и других

Устройств, генерирующих сигналы на радиочастотах. К ним относятся также

Процессоры и дисплеи компьютеров. Радиочастотным считается электромагнитное

Излучение на частотах от 10 КГц до 100 ГГц. Излучение на частотах от 2 до 10 ГГц

Называется также микроволновым.

Влияние радиочастотных помех устраняется с помощью помехозащитных фильтров,

Применяемых в различных типах сетей.

Перекрестные помехи. К этому типу помех относятся сигналы проводов,

Расположенных на расстоянии нескольких миллиметров друг от друга. Протекающий по

Проводу электрический ток создает электромагнитное поле, которое генерирует

Сигналы в другом проводе, расположенном рядом. Довольно часто, разговаривая по

Телефону, можно услышать приглушенные разговоры других людей. Причиной этого

Являются перекрестные помехи.

Перекрестные помехи значительно уменьшаются, если скрутить два провода, как это

Сделано в витой паре. Чем больше витков приходится на единицу длины, тем меньше

Влияние помех.

Затухание сигналов. Проходя по кабелю, электрические и оптические сигналы

Становятся все слабее. Чем больше расстояние до источника, тем слабее сигнал.

Такое ослабление сигнала с расстоянием называется затуханием сигнала. Затухание

Является причиной того, что в спецификациях различных сетевых архитектур

Указывается ограничение на длину кабеля. Если это ограничение соблюдается, то

Эффект затухания не повлияет на нормальную работу канала связи.

Различные кабельные системы имеют различные допуски по диапазону рабочих частот

И скорости затухания сигнала (рисунок 1).

При увеличении частоты затухание увеличивается, потому что, чем выше частота

Сигнала, тем интенсивнее рассеивание его электромагнитной энергии в окружающее

Пространство. При увеличении частоты сам провод превращается из носителя сигнала

В антенну, рассеивающую его энергию в пространство.

Все стандарты относящиеся к среде передачи данных описываются на физическом

Уровне модели OSI.

В качестве сред передач данных могут выступать:

1. Медно-электрические кабеля:

- , состоит из центральной жилы, её изоляции, и всё это помещено в оплетку из тонкого медного провода либо из алюминиевой или медной фольги. Оплетка предназначена для защиты центральной жилы от наведения на нее помех и уменьшения излучения ею полезного сигнала. На концах сегментов из коаксиального кабеля устанавливаются разъёмы называемые СР-50; BNC. В компьютерных сетях используют коаксиальные кабеля имеющие в основое соединение 50 Ом. Коаксиальный кабель может быть в 2х исполнениях: Тонкий внешним диаметром 5-6 мм. и толстый диаметром 12-14; мм.

Представляет собой 8 проводов попарно завитых и ламинированных изоляцией. Витые пары маркируются по цвету по цвету: оранжевый - бело-оранжевый; синий - бело-синий; коричневый - бело-коричневый; зеленый - бело-зеленый. На концах сегментов выполненных на витой паре устанавливается разъём RJ45 . В работе локальных сетей принимают участие 2-е пары, подключенные соответственно к первому, второму и третьему, шестому контактам разъема RJ45 (если смотреть на разъем так что кабель уходит вниз, а защелка сзади разъёма). Завивка проводов делается для улучшения помехозащищенности и согласованности сетевых компонентов. Развитие проводов витой пары при монтаже допускается на длину 1 см. Провод витая пара выпускается в 2х исполнениях: UTP - неэкранированная витая пара; STP - экранированная.

2. - имеет два типа передачи:
- при многомодовой передаче используется источник света видимого спектра. Лучи хаотически отражаются от стенок световода.
- при одномодовой передаче используется лазерный луч, который двигается в доль оси более тонкого световода. Качество передачи и её дальность при одномодовой передаче гораздо выше. Световоды подключаются к устройствам, которые преобразовывают электрический сигнал в световой и наоборот (модем)

3. Инфракрасные лучи:
Главной особенностью передачи с использованием ИК лучей - это необходимость обеспечения прямой видимости и не большого расстояния между 2мя ИК модемами.

4. Радиоволны:
Особенности прохождения радиоволн заключаются в следующем:
Окружающая землю ионосфера отражает радиоволны длинного, среднего и короткого диапазона. Радиоволны УКВ(сверхвысоко частотного диапазона) прошивают ионосферу и уходят в космос, поэтому для связи со спутником используется диапазон СВЧ. Также диапазон СВЧ используется для построения компьютерных сетей по технологии WI-FI . Необходимо учитывать то, что радиоволны СВЧ диапазона не обладают способностью огибать препятствия и любое препятствие, встречающееся на их пути, их поглощает. Поэтому основное требование к WIFI сетям прямая видимость между

Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи), по которым производится обмен информацией между компьютерами. В подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных) используются проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и беспроводные сети, которые сейчас находят все более широкое применение, особенно в портативных компьютерах.

Существует 4 вида сред передачи данных:

· Кабели на основе витых пар

· Коаксиальные кабели

· Оптоволоконные кабели

· Бескабельные каналы связи

Витые пары проводов используются в дешевых и сегодня, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

Обычно в кабель входит две (рис. 4,1) или четыре витые пары.

Рис. 4,1.

Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также от подслушивания, которое может осуществляться с целью, например, промышленного шпионажа. Причем перехват передаваемой по сети информации возможен как с помощью контактного метода (например, посредством двух иголок, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Причем действие помех и величина излучения во вне увеличивается с ростом длины кабеля. Для устранения этих недостатков применяется экранирование кабелей.

В случае экранированной витой пары STP каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки). Для того чтобы экран защищал от помех, он должен быть обязательно заземлен. Естественно, экранированная витая пара заметно дороже, чем неэкранированная. Ее использование требует специальных экранированных разъемов. Поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара.

Основные достоинства неэкранированных витых пар - простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей. Например, при заданной скорости передачи затухание сигнала (уменьшение его уровня по мере прохождения по кабелю) у них больше, чем у коаксиальных кабелей. Если учесть еще низкую помехозащищенность, то понятно, почему линии связи на основе витых пар, как правило, довольно короткие (обычно в пределах 100 метров). В настоящее время витая пара используется для передачи информации на скоростях до 1000 Мбит/с, хотя технические проблемы, возникающие при таких скоростях, крайне сложны.

Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку (рис. 4,2).

Рисунок 4,2

Коаксиальный кабель до недавнего времени был очень популярен, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), более широкими, чем в случае витой пары, полосами пропускания (свыше 1ГГц), а также большими допустимыми расстояниями передачи (до километра). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он дает также заметно меньше электромагнитных излучений вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5 - 3 раза). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Сейчас его применяют реже, чем витую пару. Стандарт EIA/TIA-568 включает в себя только один тип коаксиального кабеля, применяемый в сети Ethernet.

Основное применение коаксиальный кабель находит в сетях с топологией типа шина. При этом на концах кабеля обязательно должны устанавливаться терминаторы для предотвращения внутренних отражений сигнала, причем один (и только один!) из терминаторов должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных помех и не снижает излучение передаваемой по сети информации во внешнюю среду. Но при заземлении оплетки в двух или более точках из строя может выйти не только сетевое оборудование, но и компьютеры, подключенные к сети. Терминаторы должны быть обязательно согласованы с кабелем, необходимо, чтобы их сопротивление равнялось волновому сопротивлению кабеля. Например, если используется 50-омный кабель, для него подходят только 50-омные терминаторы.

Реже коаксиальные кабели применяются в сетях с топологией звезда (например, пассивная звезда в сети Arcnet). В этом случае проблема согласования существенно упрощается, так как внешних терминаторов на свободных концах не требуется.

Существует два основных типа коаксиального кабеля:

· тонкий (thin) кабель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий;

· толстый (thick) кабель, диаметром около 1 см, значительно более жесткий. Он представляет собой классический вариант коаксиального кабеля, который уже почти полностью вытеснен современным тонким кабелем.

Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, поскольку сигнал в нем затухает сильнее. Зато с тонким кабелем гораздо удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует жесткой фиксации на стене помещения. Подключение к тонкому кабелю (с помощью разъемов BNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования. А для подключения к толстому кабелю надо использовать специальные довольно дорогие устройства, прокалывающие его оболочки и устанавливающие контакт как с центральной жилой, так и с экраном. Толстый кабель примерно вдвое дороже, чем тонкий, поэтому тонкий кабель применяется гораздо чаще.

Как и в случае витых пар, важным параметром коаксиального кабеля является тип его внешней оболочки. Точно так же в данном случае применяются как non-plenum (PVC), так и plenum кабели. Естественно, тефлоновый кабель дороже поливинилхлоридного. Обычно тип оболочки можно отличить по окраске (например, для PVC кабеля фирма Belden использует желтый цвет, а для тефлонового - оранжевый).

Типичные величины задержки распространения сигнала в коаксиальном кабеле составляют для тонкого кабеля около 5 нс/м, а для толстого - около 4,5 нс/м.

Существуют варианты коаксиального кабеля с двойным экраном (один экран расположен внутри другого и отделен от него дополнительным слоем изоляции). Такие кабели имеют лучшую помехозащищенность и защиту от прослушивания, но они немного дороже обычных.

В настоящее время считается, что коаксиальный кабель устарел, в большинстве случаев его вполне может заменить витая пара или оптоволоконный кабель. И новые стандарты на кабельные системы уже не включают его в перечень типов кабелей.

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Рисунок. 4,3.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (рис 4,3). Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 - 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае речь идет о режиме так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется. Однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, то есть 1000 ГГц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки.

Самый главный из них - высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием.

Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Оптоволоконные кабели допускают разветвление сигналов (для этого производятся специальные пассивныеразветвители (couplers) на 2--8 каналов), но, как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении между одним передатчиком и одним приемником. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети. Кроме того, в разветвителе есть и внутренние потери, так что суммарная мощность сигнала на выходе меньше входной мощности.

Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический. Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 - 20 см, при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие воздействия.

Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Кроме кабельных каналов в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки проводов (не надо делать отверстий в стенах, закреплять кабель в трубах и желобах, прокладывать его под фальшполами, над подвесными потолками или в вентиляционных шахтах, искать и устранять повреждения). К тому же компьютеры сети можно легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны.

Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому теоретически он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи достигает десятков мегабит в секунду (здесь многое зависит от выбранной длины волны и способа кодирования).

Особенность радиоканала состоит в том, что сигнал свободно излучается в эфир, он не замкнут в кабель, поэтому возникают проблемы совместимости с другими источниками радиоволн (радио- и телевещательными станциями, радарами, радиолюбительскими и профессиональными передатчиками и т.д.). В радиоканале используется передача в узком диапазоне частот и модуляция информационным сигналом сигнала несущей частоты.

Главным недостатком радиоканала является его плохая защита от прослушивания, так как радиоволны распространяются неконтролируемо. Другой большой недостаток радиоканала - слабая помехозащищенность.

Для локальных беспроводных сетей (WLAN - Wireless LAN) в настоящее время применяются подключения порадиоканалу на небольших расстояниях (обычно до 100 метров) и в пределах прямой видимости. Чаще всего используются два частотных диапазона - 2,4 ГГц и 5 ГГц. Скорость передачи - до 54 Мбит/с. Распространен вариант со скоростью 11 Мбит/с.

Сети WLAN позволяют устанавливать беспроводные сетевые соединения на ограниченной территории (обычно внутри офисного или университетского здания или в таких общественных местах, как аэропорты). Они могут использоваться во временных офисах или в других местах, где прокладка кабелей неосуществима, а также в качестве дополнения к имеющейся проводной локальной сети, призванного обеспечить пользователям возможность работать перемещаясь по зданию.

Популярная технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) позволяет организовать связь между компьютерами числом от 2 до 15 с помощью концентратора (называемого точкой доступа, Access Point, AP), или нескольких концентраторов, если компьютеров от 10 до 50. Кроме того, эта технология дает возможность связать две локальные сети на расстоянии до 25 километров с помощью мощных беспроводных мостов. Для примера на рис. 4,4 показано объединение компьютеров с помощью одной точки доступа. Важно, что многие мобильные компьютеры (ноутбуки) уже имеют встроенный контроллер Wi-Fi, что существенно упрощает их подключение к беспроводной сети.

Рисунок 4,4

Радиоканал широко применяется в глобальных сетях как для наземной, так и для спутниковой связи. В этом применении у радиоканала нет конкурентов, так как радиоволны могут дойти до любой точки земного шара.

Если говорить о возможных топологиях, то наиболее естественно все беспроводные каналы связи подходят для топологии типа шина, в которой информация передается одновременно всем абонентам. Но при использовании узконаправленной передачи и/или частотного разделения по каналам можно реализовать любые топологии (кольцо, звезда, комбинированные топологии) как на радиоканале, так и на инфракрасном канале.

Страница 27 из 27 Физические основы передачи данных (Линии связи,)

Физические основы передачи данных

Любая сетевая технология должна обеспечить надежную и быструю передачу дискретных данных по линиям связи. И хотя между технологиями имеются большие различия, они базируются на общих принципах передачи дискретных данных. Эти принципы находят свое воплощение в методах представления двоичных единиц и нулей с помощью импульсных или синусоидальных сигналов в линиях связи различной физической природы, методах обнаружения и коррекции ошибок, методах компрессии и методах коммутации.

Линии связи

Первичные сети, линии и каналы связи

При описании технической системы, которая передает информацию между узлами сети, в литературе можно встретить несколько названий: линия связи, составной канал, канал, звено. Часто эти термины используются как синонимы, и во многих случаях это не вызывает проблем. В то же время есть и специфика в их употреблении.

Звено (link) - это сегмент, обеспечивающий передачу данных между двумя соседними узлами сети. То есть звено не содержит промежуточных устройств коммутации и мультиплексирования.

Каналом (channel) чаще всего обозначают часть пропускной способности звена, используемую независимо при коммутации. Например, звено первичной сети может состоять из 30 каналов, каждый из которых обладает пропускной способностью 64 Кбит/с.

Составной канал (circuit) - это путь между двумя конечными узлами сети. Составной канал образуется отдельными каналами промежуточных звеньев и внутренними соединениями в коммутаторах. Часто эпитет «составной» опускается и термин «канал» используется для обозначения как составного канала, так и канала между соседними узлами, то есть в пределах звена.

Линия связи может использоваться как синоним для любого из трех остальных терминов.

На рис. показаны два варианта линии связи. В первом случае (а) линия состоит из сегмента кабеля длиной несколько десятков метров и представляет собой звено. Во втором случае (б) линия связи представляет собой составной канал, развернутый в сети с коммутацией каналов. Такой сетью может быть первичная сеть или телефонная сеть.

Однако для компьютерной сети эта линия представляет собой звено, так как соединяет два соседних узла, и вся коммутационная промежуточная аппаратура является прозрачной для этих узлов. Повод для взаимного непонимания на уровне терминов компьютерных специалистов и специалистов первичных сетей здесь очевиден.

Первичные сети специально создаются для того, чтобы предоставлять услуги каналов передачи данных для компьютерных и телефонных сетей, про которые в таких случаях говорят, что они работают «поверх» первичных сетей и являются наложенными сетями.

Классификация линий связи

Линия связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Физическая среда передачи данных (физические носители информации) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В первом случае говорят о проводной среде, а во втором - о беспроводной.

В современных телекоммуникационных системах информация передается с помощью электрического тока или напряжения, радиосигналов или световых сигналов - все эти физические процессы представляют собой колебания электромагнитного поля различной частоты.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Еще в недалеком прошлом такие линии связи были основными для передачи телефонных или телеграфных сигналов. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Но кое-где они все еще сохранились и при отсутствии других возможностей продолжают использоваться и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего.

Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической и, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных (и телекоммуникационных) сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов - неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) и экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP), коаксиальные кабели с медной жилой, волоконно-оптические кабели. Первые два типа кабелей называют также медными кабелями.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны широковещательного радио (длинных, средних и коротких волн), называемые также АМ-диапазонами, или диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM), обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, использующие диапазоны очень высоких частот (Very High Frequency, VHF), для которых применяется частотная модуляция (Frequency Modulation, FM). Для передачи данных также используются диапазоны ультравысоких частот (Ultra High Frequency, UHF), называемые еще диапазонами микроволн (свыше 300 МГц). При частоте свыше 30 МГц сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, либо локальные или мобильные сети, где это условие выполняется.

В зависимости от среды передачи данных, каналы связи принято разделять на кабельные, спутниковые, оптоволоконные.

В общем случае, канал связи можно охарактеризовать следующими параметрами:

Стоимость, она складывается из стоимости материальных компонентов и стоимости эксплуатации;

Удобство подключения – определяется сложностью прокладки линий связи и сложностью применяемого для этого оборудования;

Пропускная способность – определяет объем передаваемой информации в единицу времени;

Предельная длина линий связи – характеризуется величиной затухания сигналов с увеличением расстояния;

Секретность передачи данных – характеризуется возможностью защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа.

Типовые виды линий связи:

1. Кабельный канал (витая пара, коаксиальные кабели). Он представляет собой заключенную в оболочку одну или более пару проводников.

Существует два типа этих кабельных линий: неэкранированная витая пара и экранированная витая пара.

Этот тип является самым дешевым типом.

Скорость передачи по таким каналам обычно составляет величину порядка 10 Мбит/с.

В последнее время появились разработки, где скорость передачи достигает 100 Мбит/с.

Витая пара является сравнительно помехоустойчивой; к её недостаткам относится возможность достаточно свободного несанкционированного подключения с целью подслушивания или вредительства.

Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник, окруженный слоем изолированного материала, с помощью которого этот проводник отделяется от внешнего проводящего экрана, который в свою очередь также покрыт изоляцией.

Коаксиальный кабель относится к числу наиболее распространенных средств передачи данных.

Если такой кабель, кроме металлической обмотки, имеет слой фольги, то он называется кабелем двойной экранизации.

Стоимость коаксиальных кабелей в несколько раз выше витой пары и требует более сложного монтажа. Однако наличие экрана существенно повышает помехоустойчивость этого устройства и снижает собственное излучение энергии в пространстве.

Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю в принципе возможно, но сложнее, чем к витой паре.

Пропускная способность порядка 50-100Мбит/с, допустимая длина линии связи порядка нескольких километров, затухание сигналов на частоте 10 МГц составляет 0,1-1 ДБ/м.

2. Оптоволоконный канал. Он формируется на основе использования оптоволоконных кабелей. Оптоволоконный кабель представляется собой светопроводящий наполнитель на кремневой основе, заключенный в оболочку из материала с низким коэффициентом преломления света. Посредством оптоволоконного кабеля осуществляется передача электромагнитных сигналов оптического или инфракрасного диапазона. Так как оптическое волокно передает сигнал только в одном направлении, то кабель выполняется из двух оптических волокон. При использовании оптоволоконных каналов в системах передачи данных, на передающем конце канала необходимо производить преобразование сигнала в оптический, а на приемной стороне канала требуется производить обратное преобразование. Главным достоинством оптоволоконных каналов является их высокая помехоустойчивость и практическое отсутствие потерь энергии на излучение в окружающее пространство. Поэтому несанкционированное подключение к оптоволоконным каналам представляет значительные трудности. Скорость передачи данных по таким каналам составляет величину, порядка нескольких гигабит в секунду. При этом затухание сигнала практически отсутствует. Главным недостатком оптоволоконного кабеля является сложность его монтажа, так как при соединении кабеля требуется микронная точность. Поэтому при монтаже в оптоволоконных каналах обычно используют готовые отрезки кабеля с разъемами, установленными в заводских условиях. Другим недостатком оптоволоконного кабеля является его сравнительно низкая механическая прочность, а также чувствительность к возможным ионизирующим излучениям; долговечность этого кабеля ниже, чем у электрического кабеля.

3. Беспроводные (радиоканалы, спутниковые каналы, ИК-и лазерные каналы)

В настоящее время радиоканалы, то есть системы передачи данных с использованием открытого пространства, образуется, на основе использования элементов спутниковой связи. Радиоканалы включают в себя передающие и принимающие устройства, и используют, как правило, специальные спутники, движущиеся по специально выбранной траектории. В этом случае спутник связи как бы зависает над определенной точкой земной поверхности и антенны наземных станций слежения за спутником находятся в фиксированном положении. В ряде случаев используют системы космической связи, на основе трех спутников, разнесенных относительно друг друга на 120в пределах общей орбиты. Такое расположение спутников позволяет охватывать одновременно всю территорию Земного шара. В спутниковых системах используются устройства СВЧ диапазона.

Основное преимущество данного вида каналов заключается в возможности обеспечения связи между станциями, расположенными на значительном расстоянии, а также возможность связи абонентов, расположенных в самых труднодоступных районах. Кнедостаткам такого вида связи относится, в первую очередь, его высокая стоимость. Однако в ряде случаев такой вид связи оказывается единственно возможным. Еще одним серьезным недостатком данного канала в связи является низкая помехоустойчивость. На качество радиосвязи могут оказывать воздействия, такие как естественные природные факторы в виде гроз и т.д., а также искусственные помехи, создаваемые как работой различных технических устройств, так и от внутренних соседних радиоканалов, работающих на близких участках. Обеспечение конфиденциальности передаваемой информации в радиоканалах может быть достигнуто посредством специального кодирования или же с использованием специального сжатия информации, что требует дополнительных материальных и технических затрат.

К беспроводным каналам связи относят также информационный канал, в котором данные передаются при помощи инфракрасного излучения, а также наземные каналы, в которых информация переносится с помощью модулируемого лазерного луча.