Физическая среда передачи данных в ЛВС

Канал связи – это физическая среда передачи информации – важнейшая компонента сети. Основная характеристика канала связи – пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. Измеряется в бит/с.

Физическая среда может быть представлена следующими основными вариантами:

§ Витой парой;

§ Коаксиальным кабелем;

§ Многожильным кабелем;

§ Оптическим волокном;

§ Силовым кабелем;

§ Радиоизлучением (радиоканалы образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн);

§ Инфракрасным излучением.

Наибольшее распространение среди них в ЛВС имеют: витая пара, коаксиальный кабель, оптическое волокно.

Витая пара. Кабель типа «витая пара» бывает двух видов: экранированная витая пара и неэкранированная витая пара. Оба типа кабеля состоят из пары медных проводов, скрученных по особой технологии. Кабель типа «неэкранированная витая пара» стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и «шумам» в линии. Кабели «витая пара» бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель. Для них характерны также жесткие ограничения на длительность и скорость передачи. Скорость от 10 до 155 Мбит/с. Максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные этим кабелем, достигает 300 м. Используется в сети типа CamBridgeRing.

Коаксиальный кабель. Прост по конструкции, это кабель с центральной металлической проводящей жилой, вокруг которой находится слой изоляции, оплетенный вторым металлическим проводником, которая в свою очередь покрыта оболочкой. Имеет небольшую массу и умеренную стоимость. Обладает хорошей изоляцией (хорошо помехозащищен), допускает работу на довольно больших расстояниях и высоких скоростях (L= до 2000 м, V=2-50 Мбит/с). Используется в ЛВС типа «Ethernet». Подходит для осуществления широкополосных услуг[1].

Оптоволоконные кабели (стекловолоконный). Состоит из тонких, гибких стеклянных волокон или волокон другого прозрачного материала диаметром 5 – 60 мкм. Имеют небольшую массу. Наиболее дорогостоящее и перспективное соединение для локальных сетей. Скорость распространения информации до 10 Гбит/с, расстояние до 50000 м. Данные передаются по волокну посредством множественного внутреннего отражения в виде световых импульсов. По световодам нельзя передавать электрическую энергию (требуются преобразователи). Сигнал передается по кабелю в одном направлении. Невосприимчив к электрическим помехам, пожаро- и взрывобезопасны, но сложны для подключения. Подключение к кабелю ответвлений вызывает значительное ослабление сигнала, что ограничивает построение последовательных конфигураций из световодов. Обладает противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна.

Применяется там, где возникают электромагнитные помехи или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей (магистрали крупных городских сетей и высокоскоростные линии локальных сетей).

Сетевые адаптеры (сетевые интерфейсные платы). Используются для подключения компьютеров к кабелю. Функцией адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля.

Повторитель (repeater) – устройство для соединения сегментов одной сети. С целью увеличения общей длины сети и количества подключенных узлов. Обеспечивает промежуточное усиление и формирование сигналов.

Концентратор (хаб, hub) – устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии «физическая звезда». Другое определение данного устройства. Концентратор - устройство физического подключения нескольких сегментов или лучей, обычно с возможностью соединения сетей различных архитектур.

Его функция – объединение пользователей в один сетевой сегмент. При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, пришедший по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет. При увеличении числа пользователей начинается конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик сети.

Коммутатор (switch) – многопортовое устройство, обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами. В отличие от концентратора, коммутаторы передают пакеты только целевому устройству (адресату), так как знают физический адрес каждого подключенного устройства. В результате понижается трафик и повышается общая пропускная способность.

Маршрутизатор (router) – средство обеспечения связи между узлами различных сетей, использует сетевые адреса. Перемещают данные, выявляя оптимальный маршрут от отправителя к получателю.

Шлюз (gateway) – средство соединения существенно разнородных сетей (нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам). Выполняет преобразование форматов и размеров пакетов, преобразование протоколов. Аппаратное обеспечение шлюза открывает «конверт» каждого пакета, извлекает его компоненты и помещает их в новый конверт, адресуя его соответствующим образом для перемещения по следующему участку сети. Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовый сервер), а может быть компьютерная программа. В последнем случае компьютер может выполнять не только функцию шлюза, но и функции типичные для рабочей станции.