Обсудим подробнее аппаратные средства связи между компьютерами.
1. Кабели (кабельные системы). Отличаются физическим устройством, а, значит, и скоростью передачи информации.
- Коаксиальный кабель – кабель, в котором в качестве проводников используются центральная жила и оплетка, разделенные слоем изоляции; в качестве сигнала используется разность потенциалов между оплеткой и жилой (напряжение выше порогового значения - 1, ниже другого порогового значения - 0, иначе - шум, который игнорируется); оплетка коаксиального кабеля, которую положено заземлять, одновременно экранирует центральную жилу от электромагнитных помех и индукционных наводок; снаружи кабель покрыт изоляционным слоем – резиной, тефлоном, пластиком. Скорость передачи данных – 10 Мбит/с (в сети Ethernet), из-за низкой скорости практически не используется;
- Витая пара – восемь изолированных проводников; реально используются, как правило, только четыре, из которых одна пара – для передачи сигнала, а вторая – для приема; в качестве сигнала передаются импульсы электрического тока (сила тока выше определенного значения -1, ниже - 0); переплетение необходимо для устранения помех от соседних пар и внешних источников. Скорость передачи данных: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с или 1 Гбит в сети Ethernet (зависит от использованного сетевого оборудования) или до 622 Мбит/с в ATM.
- Оптоволоконный (волоконно-оптический) кабель – световод (оптическое волокно, жила) или два световода; сигналами являются световые импульсы; используется для передачи больших объемов данных на высоких скоростях (100 Мбит/с ÷ более 10 Гбит/с), поскольку сигнал не искажается и не затухает (также можно осуществлять параллельную передачу данных на различных световых частотах). Оптоволокно – тонкий цилиндр из двух слоев стекла или пластика с разным коэффициентом преломления. Каждое оптоволокно передает сигналы только в одном направлении. В двухволоконном кабеле одно волокно служит для передачи, другое – для приема.
2. Телефонная сеть и модемы – для соединения удаленных ЭВМ. Модем (модулятор-демодулятор) – устройство связи двух ПК по телефонным и другим каналам аналогового типа. Является устройством сопряжения дискретных ЭВМ и аналоговых каналов связи (т.е. преобразует цифровой сигнал компьютера в аналоговый сигнал телефонной сети, и обратно). В качестве модема может использоваться мобильный телефон, но скорость модемного соединения через мобильную телефонную сеть обычно невелика – для стандарта GSM она не превышает 9,6 Кбит/с, поэтому в цифровых мобильных телефонных сетях вместо модемного соединения чаще используется протокол GPRS.
3. Сетевой адаптер (сетевая карта, интерфейсная плата) – периферийное устройство для соединения ЭВМ с кабелем сети и взаимодействия с другими устройствами сети. Передает информацию из процессора или оперативной памяти ПК в кабельную систему. Сетевые карты часто бывают встроены в материнские платы и модемы. Отличаются способом передачи информации и типом поддерживаемых кабельных систем.
Функции сетевого адаптера: организация приема (передачи) данных из (в) ПК, согласование скорости приема (передачи) информации (буферизация), формирование пакета данных, параллельно-последовательное преобразование (конвертирование), кодирование (декодирование) данных, проверка правильности передачи, установление соединения с требуемым абонентом сети, организация собственно обмена данными.
Сети в компьютерных классах чаще создаются при помощи сетевых карт и витой пары.
4. В беспроводных ЛВС используются беспроводные сетевые карты, например, стандарта Wi-Fi, и специальное оборудование – трансиверы(точки доступа, WAP – Wireless Access Point) — устройства связи беспроводных карт ПК между собой и с кабельной сетью. Существующие стандарты обеспечивают скорости передачи данных в беспроводных ЛВС до 11 Мбит/с, до 54 Мбит/с и до 108 Мбит/с. Скорости 54 Мбит/с и 108 Мбит/с достигаются, только если приемник и передатчик находятся в одном помещении и между их антеннами нет посторонних предметов. Преимущества подключения: высокая мобильность и минимальные издержки для организации сети (не нужно тянуть кабели и ставить дополнительные розетки для подключения новых устройств). Недостатки: низкая защищенность сети от взлома или подслушивания; подверженность электромагнитным помехам; сама сеть может создавать помехи для работы других устройств, например, радиотелефонов.
5. Семейство технологий xDSL (чаще используется асимметричный DSL – ADSL, где скорость приема данных в 2-10 раз выше, чем скорость передачи).Дляреализации этой технологии необходимо наличие на телефонной станции (АТС) дополнительного оборудования для цифровой связи, а у абонента – специального цифрового модема (DSL-модема). Способ позволяет использовать часть полосы пропускания телефонного провода для передачи данных, оставляя для работы обычного телефона необходимые 64 Кбит/с (определяемые европейским стандартом). В действительности телефонные провода имеют пропускную способность от 250 Кбит/с до 7 Мбит/с. Преимущество технологии DSL – использование существующих телефонных проводов для скоростной цифровой связи, недостаток – DSL-модем и телефон могут создавать друг другу помехи (от неприятного гудения в телефонной трубке до полной потери связи).
6. Мобильный телефон для передачи данных по протоколу GPRS (General Packet Radio Service). Этот режим позволяет связаться с провайдером, имеющим свою аппаратуру на базовых станциях мобильной телефонной сети, и обмениваться информацией с достаточно высокой скоростью – до 171 Кбит/с, причем устанавливать телефонное соединение (то есть набирать номер) не требуется. Преимущество способа связи – доступен везде, где работает мобильный телефон пользователя. Недостаток – высокая стоимость приема и передачи информации, особенно если абонент находится в роуминге в "неродной" телефонной сети.
7. Спутниковая связь – используется либо в режиме выделенного канала связи, либо в одностороннем режиме (т.е. абонент передает провайдеру запросы через модем, а данные в ответ приходят с более высокой скоростью через спутниковую антенну).
Иногда применяется push-технология, когда провайдер передает информацию сразу всем абонентам без их запросов и подтверждений приема. Режим не годится для приема важных сообщений.
Российская академия наук использует выделенный канал спутниковой связи с немецким центром по информационным исследованиям в Дюcсельдорфе.
8. Выделенный канал радиосвязи (использование радиопередачи в узком диапазоне – на одной частоте) – два приемопередатчика с параболическими антеннами, направленными друг на друга. Преимущество – беспроводная связь. Недостатки: необходимо более дорогое, но менее надежное оборудование; связь реализуется в пределах прямой видимости или через ретрансляторы (сигнал не проникает через металлические или железобетонные преграды). Связь относительно медленная (около 5 Мбит/с).
Биологический центр в Пущино связан с Обнинском и с Москвой радиорелейной линией.
9. Радиосвязь в рассеянном спектре. Сигналы передаются на нескольких частотах.
10. RadioEthernet. Имеется один центральный узел с мощным передатчиком и ненаправленной антенной; у клиентов – передатчики небольшой мощности с направленными антеннами для связи с центральным узлом. Преимущество – беспроводная связь. Недостатки: невозможность одновременного приема и передачи данных, а также одновременной передачи пакетов несколькими клиентами. RadioEthernet используется для подключения к Интернет отдельных пользователей и небольших локальных сетей (например, вузовских).
9. Инфракрасное и лазерное излучения.
