Физические среды передачи данных

Под физической средой передачи данных понимается та, по которой проходит закодированная информация, прежде чем достигнуть адресата. Это может быть воздух, сетевые кабели, космическое пространство. Информация передается за счет изменения во времени какой-либо величиной f(t), например сила тока или напряжения. В качестве носителя информации выступает электромагнитное поле, материальным источником которого может служить электричество, свет, лазер, радиоволны. В начале 19 века Жан Батист Фурье вывел то, что любая периодическая функция может быть представлена в виде суммы синусов и косинусов. С помощью этого вычисляется каким должно быть напряжение, необходимое для того, чтобы закодировать ту или иную последовательности символов. Каждый сигнал обладает своей электромагнитной энергией. И ни один канал связи не может передавать сигналы без потери мощности. Проходя по каналам связи гармоники ряда Фурье уменьшаются в разной степени, а это приводит к искажениям данных. Этот диапозон частот называют полосой пропускания. Максимальная скорость передачи данных через канал тоже ограничена = 2Н*log(V,2) - где V - количество дискретных уровней (у нас их 2), а H - полоса пропускания. Это для идеальных каналов. Если обозначить за S - мощность сигнала, а за N-мощность шума, то максимальная скорость передачи данных = H*log(1+S/N,2).

Теперь о том с помощью чего мы можем передавать информацию:

1. Витая пара (twisted pair) – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Виды витых пар

- неэкранированная (без защитного экрана) - UTP
- экранированная (защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде медной сетки) - STP

- фольгированная (один общий внешний экран в виде фольги) - FTP

- фольгированная экранированная витая пара – S/FTP

Перекрёстный кабель (crossover cable): используется для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако некоторые сетевые карты способны автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него.

2. Коаксиальный кабель – электрический кабель, состоящий из двух, расположенных соосно центральных проводников, разделенных диэлектриком и экрана, который служит для передачи высокочастотных сигналов.

Оптоволоконные кабели.

Оптоволоконная система состоит из 3 основных компонентов: источник света, носителя и приемника сигнала. В общем случае оптоволоконный кабель состоит из футляра, в котором расположены оптоволоконные жилы. Оптоволоконная жила состоит из кожуха (пластик), оболочки (стекло) и сердечника (стекло). Сердечник очень-очень тонкий и имеет толщину с человеческий волос. Сердечник покрыт слоем стекла с более низким коэффициентом преломления, чем у оболочки. Это способствует предотвращению выхода света за пределы сердечника. Оптоволоконные жилы формируются в пучки, защищенные внешней оболочкой. Для передачи сигнала могут использоваться два типа источника света: светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры. Между источником и кабелем устанавливаются интерферометры, которые регулируют длину волны. Приемный конец оптического кабеля представляет собой фотодиод, генерирующий электрический импульс, когда на него падает свет. Различают одномодовое и многомодовое оптоволокно. Одномодовое оптоволокно значительно дороже.