Телекоммуникационное обеспечение

       -оптоволоконный кабель (fiber optic).

       Витые пары проводов используются в самых дешевых и на сегодняшний день самых популярных кабелях.

Рисунок 1.1- Кабель витая пара

       Кабель на основе витых пар представляет собой  несколько пар скрученных изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки.

       Обычно в кабель входят две или четыре витые пары. Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех,а также слабой защищенностью от подслушивания.

       Перехват передаваемой информации возможен как с помощью контактного метода (посредством двух иголочек, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется экранирование.

       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). Естественно, экранированная витая пара гораздо дороже, чем неэкранированная, а при ее использовании необходимо применять и специальные экранированные разъемы, поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара.

       Основные достоинства  неэкранированных витых пар - простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также простота ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей.

       Согласно стандарту EIA/TIA 568 существуют пять категорий кабелей на основе неэкранированной витой пары (UTP).

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

       Рисунок 1.2- Коаксиальный кабель

       Коаксиальный кабель до недавнего времени был распространен  наиболее широко, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), а также более высокими, чем в случае витой пары, допустимыми скоростями передачи данных (до 500 Мбит/с) и большими допустимыми расстояниями передачи (до 1 км и выше).

       К нему труднее механически  подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он также дает 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 по сравнению с кабелем на основе витых пар). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Поэтому его сейчас применяют реже, чем витую пару.

       Основное применение коаксиальный кабель находит в сетях  с топологией типа "шина".

       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, то есть их сопротивление должно быть равно волновому сопротивлению кабеля.

       Например, если используется 50-омный кабель, для него подходят только 50-омные терминаторы.

       Существует два  основных типа коаксиального кабеля:

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

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

       Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, так как в нем сигнал 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.

       Тонкий коаксиальный кабель имеет более низкую цену в  расчете на рабочую станцию. Можно приобрести эти кабели с уже подключенными разъемами.

       Проложить такие  кабели сможет любой - они просто соединяются  цепочкой от компьютера к компьютеру.

       Ограничения по расстоянию. Общая длина шины на тонком коаксиальном кабеле ограничена 185 м. Толстый коаксиальный кабель имеет общее ограничение в 500 м (в структурах без повторителей).

       Оптоволоконный (он же - волоконно-оптический) кабель - это  принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля.

       Рисунок 1.3- Оптоволоконный кабель 

       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.

       Структура оптоволоконного  кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна.

       Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации.

       Никакие внешние  электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений.

       Подключиться к  этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как это требует нарушения целостности кабеля.

       Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 10 ГГц, что несравнимо выше, чем у любых электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается.

       Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км. Самый главный из них - высокая сложность монтажа.

       Хотя оптоволоконные кабели и допускают разветвление сигналов (для этого выпускаются  специальные разветвители на 2-8 каналов), как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении, между одним передатчиком и одним приемником.

       Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, т.е. увеличивается затухание сигнала. Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) - так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

       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.

       Существуют два  различных типа оптоволоконных кабелей:

       -многомодовый (или  мультимодовый) кабель - более дешевый,  но менее качественный;

       -одномодовый кабель - более дорогой, но имеющий  лучшие характеристики.

       Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна  около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм).

       В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки - 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм.

       Допустимая длина  кабеля достигает 2-5 км.

       Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет 4-5 нс/м.

       В Ethernet 10Base-FL расстояние многомодового волоконно-оптического  кабеля ограничивается 2000 м, а при  использовании Fast Ethernet 100Base-F - 400 м.

       Оба ограничения  связаны с временными характеристиками Ethernet, а не со свойствами самого кабеля.

       Предел пропускной способности для современных  волоконно-оптических кабелей составляет 622 Мбит/с на расстоянии 1000 м. При  каждом сокращении длины кабеля вдвое  его полоса пропускания удваивается.

       Радиоканал использует передачу информации с использованием радиоволн, поэтому он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров.

       Скорость передачи может достигать десятков мегабит  в секунду (здесь многое зависит  от выбранной длины волны и  способа кодирования). Однако в локальных сетях радиоканал не получил широкого распространения из-за довольно высокой стоимости передающих и приемных устройств, низкой помехозащищенности, полного отсутствия секретности передаваемой информации и низкой надежности связи.

       А вот для глобальных сетей радиоканал часто является единственно возможным решением, так как позволяет с помощью спутников-ретрансляторов сравнительно просто обеспечить связь со всем миром. Используют радиоканал и для связи двух и более локальных сетей, находящихся далеко друг от друга, в единую сеть.

       Инфракрасный канал  также не требует соединительных проводов, так как использует для  связи инфракрасное излучение (подобно  пульту дистанционного управления домашнего телевизора).

       Главное его преимущество по сравнению с радиоканалом - нечувствительность к электромагнитным помехам, что позволяет применять его, например, в производственных условиях.

       В данном случае требуется  довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха.

       Предельные скорости передачи информации по инфракрасному  каналу не превышают 5-10 Мбит/с.

       Инфракрасные каналы делятся на две группы:

       -Каналы прямой  видимости, в которых связь осуществляется на лучах, идущих непосредственно от передатчика к приемнику. При этом связь возможна только при отсутствии препятствий между компьютерами сети. Протяженность канала прямой видимости может достигать нескольких километров.