Сети с полносвязной топологией. Спутниковая связь

В сети с полносвязной топологией каждый компьютер сети напрямую связан с каждым компьютером этой сети (рис. 2).
Примером такой сети является сеть ячеистой (сотовой) топологии.

Рисунок 2. Сеть сотовой топологии.

Преимущества сотовых сетей:

· Высокая надежность, обусловленная избыточностью физических связей.

· простота диагностики.

Недостатки сотовых сетей:

· Необходимость наличия у каждого компьютера сети большого числа коммуникационных портов для соединения со всеми другими компьютерами.

· Необходимость выделения отдельной электрической линии связи для каждой пары компьютеров.

· Вышеперечисленное обуславливает высокую стоимость сотовой сети.

· Сложность инсталляции и реконфигурации добавления или удаления новых узлов).

Большинство сетевых топологий имеет неполносвязную структуру. К основным видам неполносвязных топологий можно отнести: шину, звезду, кольцо и смешанную топологию.

Сети шинной топологии.

В сетях с шинной топологией каждый компьютер сети подключен к одному общему кабелю (рисунок 3).

Рисунок 3. Сеть с шинной топологией

В шинной топологии отсутствуют активные схемы передачи сигнала от одного компьютера к другому. Когда одна из машин посылает сигнал, он свободно путешествует по всей длине кабеля. Достигнув конца кабеля, сигнал отражается и идет в обратном направлении (зацикливание). Для предотвращения зацикливания сигнала в сетях с шинной топологией обязательно использование терминатора на обоих концах кабеля.
Сигнал, посланный одной машиной, получают все компьютеры, подключенные к шине. Принимает же его только машина, адрес которой совпал с адресом получателя, закодированном в сообщении.
В каждый момент времени только один из компьютеров может передавать сигнал, остальные должны ждать своей очереди. Соответственно, пропускная способность сетей с шинной топологией невелика и ограничивается не только характеристиками кабеля, но и логической структурой сети.

Достоинства шинной топологии:

• Низкая стоимость.
• Простота расширения (простота подключения новых узлов и объединения двух подсетей с помощью повторителя).

Недостатки шинной топологии:

• Низкая производительность.
• Низкая надежность (частые дефекты кабелей и разъемов).
• Сложность диагностики при разрыве кабеля или отказе разъема.
• Любой дефект кабеля или разъема приводит к неработоспособности всей сети.

Из всего вышесказанного можно заключить, что шинная топология может применяться при небольшом числе узлов в сети и невысокой степени взаимодействия между ними. Вместе с тем, такая сеть отличается низкой стоимостью.

2.1.3 Звездообразная топология.

В сетях звездообразной топологии каждый узел подключается

отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором (хабом) (рисунок 4). Концентратор передает данные от одного компьютера другому или всем остальным компьютерам сети.

Рисунок 4. Сеть звездообразной топологии.

Топология звезда позволяет использовать для подключения компьютеров различные типы кабелей. Наличие концентратора чаще всего делает возможным использование нескольких типов кабелей одновременно.

Достоинства звездообразной топологии:

• Более высокая пропускная способность по сравнению с шинной топологией.
• Выход из строя одного узла или нескольких узлов не влияет на работоспособность остальной сети.
• Легкость включения в сеть новых узлов.
• Возможность использования вместо хаба коммутатора (для фильтрации трафика, а также для мониторинга сети).
• Возможность использования в одной сети нескольких типов кабелей.
• Легкость создания подсетей путем приобретения дополнительного концентратора, подсоединения к нему машин и соединения концентраторов между собой.

Недостатки звездообразной топологии:

· Ограниченная возможность увеличения числа узлов сети (ограничивается количеством портов концентратора).

· Зависимость работоспособности сети от состояния концентратора.

· Высокий расход кабеля (отдельный кабель для подключения каждого компьютера).

· Более высокая стоимость по сравнению с шинной топологией (затраты на хаб и кабель).

Таким образом, сети звездообразной топологии целесообразно прокладывать в зданиях (помещениях), в которых от каждого компьютера можно проложить кабель до концентратора. При планировании такой сети особое внимание следует уделить выбору концентратора.

Кольцевая топология.

В сетях с кольцевой топологией (рисунок 5) каждый компьютер

подключается к общему сетевому кабельному кольцу, по которому передаются данные (в одном направлении).

Рисунок 5. Сеть с кольцевой топологией.

Каждый компьютер, получив данные, сверяет адрес получателя с собственным и в случае совпадения копирует данные в свой внутренний буфер. Сами данные при этом продолжают движение по кольцу и возвращаются к отправителю. Если, получив данные, компьютер обнаружил, что его адрес не совпадает с адресом получателя, он ретранслирует данные следующему компьютеру в кольце.

В качестве среды передачи данных для построения сети кольцевой топологии чаще всего используют экранированную или неэкранированную «витую пару», а также оптоволоконный кабель.

Для решения проблемы коллизий (когда два или более компьютеров одновременно пытаются передать данные) в сетях с кольцевой топологией применяется метод маркерного доступа. Специальное короткое сообщение-маркер постоянно циркулирует по кольцу. Прежде чем передать данные, компьютер должен дождаться маркера, прикрепить данные и служебную информацию к нему и передать это сообщение в сеть.
В быстрых сетях по кольцу циркулируют несколько маркеров.

Существуют две наиболее известных технологии сетей, основанные на кольцевой топологии - технология Token Ring и технология FDDI.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения сети.

В технологии Token Ring реализован метод маркерного доступа, описанный выше.
В технологии FDDI применяется два кольца. При нормальном состоянии сети функционирует только одно из колец, второе позволяет сохранить работоспособность сети в случае отказа узла. Такая сеть обладает высоким быстродействием и чрезвычайной отказоустойчивостью.

Достоинства кольцевой топологии:

· При передачи данных не возникает потери сигнала (благодаря ретрансляции).

· Не возникает коллизий (благодаря маркерному доступу).

· Высокая отказоустойчивость (в технологии FDDI).

Недостатки кольцевой топологии:

· Отказ одного узла может привести к неработоспособности всей сети (в технологии Token Ring).

· Добавление/удаление узла вынуждает разрывать сеть.

Таким образом, кольцевая топология целесообразна для построения надежной или/и высокоскоростной сети, существенное наращивание которой не планируется или маловероятно.

Смешанная топология.

Появление смешанных топологий обусловлено, как правило, необходимостью наращивать и модернизировать сеть. Часто суммарные затраты на постепенную модернизацию оказываются существенно большими, а результаты меньшими, чем при тратах на глобальную замену морально устаревших сетей.

Сети смешанной топологии (рисунок 6) обладают достоинствами и недостатками, характерными для составляющих их топологий.

Рисунок 6. Сеть со смешанной топологией

Среда передачи данных

2. 2.1 Физическая среда передачи данных 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 зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

· проводные (воздушные);

· кабельные (медные и волоконно-оптические);

· радиоканалы наземной и спутниковой связи.

2.2.2 Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо, изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

2.2.3 Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витая пара существует в экранированном варианте (Shielded Twistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (Unshielded TwistedPair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения - для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (opticalfiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

2.2.4 Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн, называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн, для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) 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, где это условие выполняется.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости, а также простотой монтажа. С помощью витой пары обычно подключают конечных абонентов сетей на расстояниях до 100 метров от концентратора. Спутниковые каналы и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя - например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети, таким как шофер грузовика, врач, совершающий обход, и т. п.

Кабельные системы.

Кабель (cable), используемый для построения компьютерных сетей, представляет собой сложную конструкцию, состоящую, в общем случае, из проводников, изолирующих и экранирующих слоев. В современных сетях используются три типа кабеля:

Коаксиальный кабель (coaxial cable);

- "витая пара" (twisted pair);

Оптоволоконный кабель (fiber optic).

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров в сеть. Кабель данного типа (рисунок 7) состоит из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой фольгой. Этот внешний проводник обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей используются два типа кабеля - "Толстый коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля.

Рисунок 7. Устройство коаксиального кабеля

Витая Пара.

Кабель типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время (рисунок 8). Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса - "экранированная витая пара" ("Shielded twisted pair") и "неэкранированная витая пара" ("Unshielded twisted pair"). Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 10 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).

Рисунок 8. Устройство кабеля типа "витая пара"

Оптоволоконный кабель.

Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой (рисунок 9). Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.

Рисунок 9. Устройство оптоволоконного кабеля.

Сетевые технологии.

Технология Ethernet.

Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в настоящее время, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet – в 50 миллионов.

Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1970г. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт версии II построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet DIX или Ethernet II.

На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, в нем различаются уровни MAC(Media Access Control – уровень управления доступом к среде) и LLC (Logical Link Control – уровень логической передачи данных), в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в единый канальный уровень. Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают.

Для передачи информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet используется пропускная способность 10 Мбит/с.

Метод доступа CSMA/CD.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий.

Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной. Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Простота схемы подключения – это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа.

Этапы доступа к среде.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра.

Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.

Возникновение коллизии.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкиваются на общем кабеле, и происходит искажение информации – методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра.

Похожая информация.

Существует бесконечное число способов соединения компьютеров.

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:

1) Звезда;

2) Кольцо;

ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ

При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы.

Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов.

Рис.1- Шинная топология.

Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит по линии дальше. Если одна из подключённых машин не работает, это не сказывается на работе сети в целом, однако если соединения любой из подключенных машин м нарушается из-за повреждения контакта в разъёме или обрыва кабеля, неисправности терминатора, то весь сегмент сети (участок кабеля между двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования всей сети.

ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»

Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым. Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них приводит к нарушению работы всей сети.

Рис.2- Топология «Кольцо».

ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА»

Топология «Звезда» - схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором (hub).

Рис.3- Топология «Звезда».

Устанавливать сеть топологии «Звезда» легко и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора, однако имеются ограничения по числу узлов (максимум 1024). Рабочая группа, созданная по данной схеме может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.

СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

Сетевое оборудование - устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др.Можновыделить активное и пассивное сетевое оборудование.

1.Маршрутизатор- специализированный сетевой компьютер, имеющий два или болеесетевых интерфейсов и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.

Принцип работы.

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в заголовке пакета, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/расшифрование передаваемых данных и т. д.

Применение.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора. Существует несколько пакетов программного обеспечения (на основе ядра Linux, на основе операционных систем BSD) с помощью которого можно превратить ПК в высокопроизводительный и многофункциональный маршрутизатор, например, Quagga, IPFW или простой в применении PF

Устройства для дома и малого офиса.

В бытовом секторе обычно используются малопортовые маршрутизаторы/роутеры, обеспечивающие подключение домашней сети компьютеров к каналу связи провайдера интернета. Как правило, при этом роутер обеспечивает IP-адресацию устройств локальной сети по протоколу DHCP, а сам получает IP-адрес от внешнего провайдера. Обычно современный роутер имеет ряд вспомогательных функций и встроенных возможностей: точка доступа Wi-Fi для подключения мобильных устройств, файервол для защиты сети от внешних атак, резервирование интернета от нескольких провайдеров, веб-интерфейс для упрощения настройки устройства, USB-порт для подключения принтера или дискового хранилища и другие. Бытовые маршрутизаторы имеют различную сетевую пропускную способность, простые дешёвые модели могут ограничивать скорость подключения интернет на высокоскоростных тарифах.

2.Сетевой коммутатор - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).

В отличие от концентратора (1 уровень OSI), который распространяет трафик от одного подключённого устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых неизвестен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата

Принцип работы коммутатора.

Коммутатор хранит в памяти (т.н. ассоциативной памяти) таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Режимы коммутации.

Существует три способа коммутации. Каждый из них - это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.

С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него кадр.

Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.

Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный . Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (первые 64 байта кадра анализируются на наличие ошибки и при её отсутствии кадр обрабатывается в сквозном режиме).

Задержка, связанная с «принятием коммутатором решения», добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

Симметричная и асимметричная коммутация.

Свойство симметрии при коммутации позволяет дать характеристику коммутатора с точки зрения ширины полосы пропускания для каждого его порта. Симметричный коммутатор обеспечивает коммутируемые соединения между портами с одинаковой шириной полосы пропускания, например, когда все порты имеют ширину пропускания 10 Мб/с или 100 Мб/с.

Буфер памяти.

Для временного хранения фреймов и последующей их отправки по нужному адресу коммутатор может использовать буферизацию. Буферизация может быть также использована в том случае, когда порт пункта назначения занят. Буфером называется область памяти, в которой коммутатор хранит передаваемые данные.

Буфер памяти может использовать два метода хранения и отправки фреймов: буферизация по портам и буферизация с общей памятью. При буферизации по портам пакеты хранятся в очередях (queue), которые связаны с отдельными входными портами. Пакет передаётся на выходной порт только тогда, когда все фреймы, находившиеся впереди него в очереди, были успешно переданы. При этом возможна ситуация, когда один фрейм задерживает всю очередь из-за занятости порта его пункта назначения. Эта задержка может происходить даже в том случае, когда остальные фреймы могут быть переданы на открытые порты их пунктов назначения.

При буферизации в общей памяти все фреймы хранятся в общем буфере памяти, который используется всеми портами коммутатора. Количество памяти, отводимой порту, определяется требуемым ему количеством. Такой метод называется динамическим распределением буферной памяти. После этого фреймы, находившиеся в буфере, динамически распределяются выходным портам. Это позволяет получить фрейм на одном порте и отправить его с другого порта, не устанавливая его в очередь.

Коммутатор поддерживает карту портов, в которые требуется отправить фреймы. Очистка этой карты происходит только после того, как фрейм успешно отправлен.

Поскольку память буфера является общей, размер фрейма ограничивается всем размером буфера, а не долей, предназначенной для конкретного порта. Это означает, что крупные фреймы могут быть переданы с меньшими потерями, что особенно важно при асимметричной коммутации, то есть когда порт с шириной полосы пропускания 100 Мб/с должен отправлять пакеты на порт 10 Мб/с.

3.Сетевой адаптер - дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время в персональных компьютерах и ноутбуках контроллер и компоненты, выполняющие функции сетевой платы, довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства, в том числе унификации драйвера и удешевления всего компьютера в целом.

Типы

.

По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:

внутренние - отдельные платы, вставляющиеся в ISA, PCI или PCI-E слот;

внешние, подключающиеся через LPT, USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использующиеся в ноутбуках;

встроенные в материнскую плату.

На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 4 типа разъёмов:

8P8C для витой пары;

BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;

15-контактный разъём AUI трансивера для толстого коаксиального кабеля.

оптический разъём (en:10BASE-FL и другие стандарты 10 Мбит Ethernet)

Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, но в любой данный момент работает только один из них.

На 100-мегабитных платах устанавливают либо разъём для витой пары (8P8C, ошибочно называемый RJ-45), либо оптический разъем (SC, ST, MIC).

Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Одной из первых массовых сетевых карт стала серия NE1000/NE2000 фирмы Novell с разъемом BNC.

Параметры сетевого адаптера.

При конфигурировании карты сетевого адаптера могут быть доступны следующие параметры:

номер линии запроса на аппаратное прерывание IRQ

номер канала прямого доступа к памяти DMA (если поддерживается)

базовый адрес ввода-вывода

базовый адрес памяти ОЗУ (если используется)

поддержка стандартов автосогласования дуплекса/полудуплекса, скорости

поддержка тегированных пакетов VLAN (802.1q) с возможностью фильтрации пакетов заданного VLAN ID

параметры WOL (Wake-on-LAN)

функция Auto-MDI/MDI-X автоматический выбор режима работы по прямой либо перекрестной обжимке витой пары

MTU канального уровня

В зависимости от мощности и сложности сетевой карты она может реализовывать вычислительные функции (преимущественно подсчёт и генерацию контрольных сумм кадров) аппаратно либо программно (драйвером сетевой карты с использованием центрального процессора).

Функции и характеристики сетевых адаптеров .

Сетевой адаптер (Network Interface Card (или Controller), NIC) вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем (OSI) в конечном узле сети - компьютере. Более точно, в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняет только функции физического и MAC-уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров. Собственно так оно и должно быть в соответствии с моделью стека протоколов IEEE 802. Например, в ОС Windows NT уровень LLC реализуется в модуле NDIS, общем для всех драйверов сетевых адаптеров, независимо от того, какую технологию поддерживает драйвер.

Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. Передача кадра из компьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могут отсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования):

Прием кадра данных LLC через межуровневый интерфейс вместе с адресной информацией MAC-уровня. Обычно взаимодействие между протоколами внутри компьютера происходит через буферы, расположенные в оперативной памяти. Данные для передачи в сеть помещаются в эти буферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памяти либо из файлового кэша с помощью подсистемы ввода-вывода операционной системы.

Оформление кадра данных MAC-уровня, в который инкапсулируется кадр LLC (с отброшенными флагами 01111110). Заполнение адресов назначения и источника, вычисление контрольной суммы.

Формирование символов кодов при использовании избыточных кодов типа 4В/5В. Скремблирование кодов для получения более равномерного спектра сигналов. Этот этап используется не во всех протоколах - например, технология Ethernet 10 Мбит/с обходится без него.

Выдача сигналов в кабель в соответствии с принятым линейным кодом - манчестерским, NRZI, MLT-3 и т. п.

Прием кадра из кабеля в компьютер включает следующие действия:

Прием из кабеля сигналов, кодирующих битовый поток.

Выделение сигналов на фоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемы или сигнальные процессоры DSP. В результате в приемнике адаптера образуется некоторая битовая последовательность, с большой степенью вероятности совпадающая с той, которая была послана передатчиком.

Если данные перед отправкой в кабель подвергались скремблированию, то они пропускаются через дескремблер, после чего в адаптере восстанавливаются символы кода, посланные передатчиком.

Проверка контрольной суммы кадра. Если она неверна, то кадр отбрасывается, а через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC передается соответствующий код ошибки. Если контрольная сумма верна, то из MAC-кадра извлекается кадр LLC и передается через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC. Кадр LLC помещается в буфер оперативной памяти.

Распределение обязанностей между сетевым адаптером и его драйвером стандартами не определяется, поэтому каждый производитель решает этот вопрос самостоятельно. Обычно сетевые адаптеры делятся на адаптеры для клиентских компьютеров и адаптеры для серверов.

В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы перекладывается на драйвер, тем самым адаптер оказывается проще и дешевле. Недостатком такого подхода является высокая степень загрузки центрального процессора компьютера рутинными работами по передаче кадров из оперативной памяти компьютера в сеть. Центральный процессор вынужден заниматься этой работой вместо выполнения прикладных задач пользователя.

Поэтому адаптеры, предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении. Примером такого адаптера может служить сетевой адаптер SMC EtherPower со встроенным процессором Intel i960.

В зависимости от того, какой протокол реализует адаптер, адаптеры делятся на Ethernet-адаптеры, Token Ring-адаптеры, FDDI-адаптеры и т. д. Так как протокол Fast Ethernet позволяет за счет процедуры автопереговоров автоматически выбрать скорость работы сетевого адаптера в зависимости от возможностей концентратора, то многие адаптеры Ethernet сегодня поддерживают две скорости работы и имеют в своем названии приставку 10/100. Это свойство некоторые производители называют авточувствительностью.

Сетевой адаптер перед установкой в компьютер необходимо конфигурировать. При конфигурировании адаптера обычно задаются номер прерывания IRQ, используемого адаптером, номер канала прямого доступа к памяти DMA (если адаптер поддерживает режим DMA) и базовый адрес портов ввода-вывода.

Если сетевой адаптер, аппаратура компьютера и операционная система поддерживают стандарт Plug-and-Play, то конфигурирование адаптера и его драйвера осуществляется автоматически. В противном случае нужно сначала сконфигурировать сетевой адаптер, а затем повторить параметры его конфигурации для драйвера. В общем случае, детали процедуры конфигурирования сетевого адаптера и его драйвера во многом зависят от производителя адаптера, а также от возможностей шины, для которой разработан адаптер.

Если сетевой адаптер работает некорректно, может происходить флаппинг его порта.

4.Сетевой концентратор или хаб (от англ. hub - центр) - устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами.

Сетевые концентраторы также могли иметь разъёмы для подключения к существующим сетям на базе толстого или тонкого коаксиального кабеля.

Принцип работы.

Концентратор работает на первом (физическом) уровне сетевой модели OSI, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные (подключённые) порты, реализуя, таким образом, свойственную Ethernet топологию общая шина, c разделением пропускной способности сети между всеми устройствами и работой в режиме полудуплекса. Коллизии (то есть попытка двух и более устройств начать передачу одновременно) обрабатываются аналогично сети Ethernet на других носителях - устройства самостоятельно прекращают передачу и возобновляют попытку через случайный промежуток времени, говоря современным языком, концентратор объединяет устройства в одном домене коллизий.

Сетевой концентратор также обеспечивает бесперебойную работу сети при отключении устройства от одного из портов или повреждении кабеля, в отличие, например, от сети на коаксиальном кабеле, которая в таком случае прекращает работу целиком.

При поступлении числа входных блоков, больше чем концентратор способен «накопить», концентратор отбрасывает часть из них.

5. Модем (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) - устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации.

Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала при передаче данных, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).

Модемы широко применяются для связи компьютеров через телефонную сеть (телефонный модем), кабельную сеть (кабельный модем), радиоволны (en:Packet_radio, радиорелейная связь). Ранее модемы применялись также в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).

История .

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах Америки была частью SAGE (системы ПВО) в 1950-х годах. Она соединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом конце этих линий были такими же по принципу действия, как и современные модемы.

Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство Micromodem II для персонального компьютера Apple II, выпущенное в 1979 году компанией Hayes Microcomputer Products. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 бит/с.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 бит/с, система команд которого (Hayes-команды) стала стандартом де-факто в отрасли.

Виды компьютерных модемов.

По исполнению

внешние - подключаются через COM-, LPT, USB- или Ethernet-порт, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).

внутренние - дополнительно устанавливаются внутрь системного блока или ноутбука (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR/CNR).

встроенные - являются частью устройства, куда встроены (материнской платы, ноутбука или док-станции).

По принципу работы

аппаратные - все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP или микроконтроллера). Также в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

модемы без ПЗУ - работают полностью аппаратно, однако в начале работы драйвер должен загрузить микропрограмму в модем.

полупрограммные (модем с упрощённым контроллером, controller based soft-modem) - модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем. Например, модуляцией и демодуляцией занимается аппаратура модема, а поддержкой высокоуровневых протоколов - драйвер.

программные (софт-модемы, модемы без контроллера, host based soft-modem) - все операции по кодированию сигнала, контролю ошибок и управлению протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находятся только входные/выходные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), а также контроллер интерфейса (например, USB).

По типу сети и соединения

Модемы для телефонных линий:

ISDN - модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий.

DSL - используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий средствами обычной телефонной сети. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передается только до АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии для переговоров.

Кабельные модемы - используются для обмена данными по специализированным кабелям - к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

Радиомодемы - работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы:

Беспроводные модемы - работают по протоколам сотовой связи (GPRS, EDGE, 3G, LTE) или Wi-Fi. Часто имеют исполнения в виде USB-брелока. В качестве таких модемов также часто используют терминалы мобильной связи.

Спутниковые модемы - используются для организации спутникового Интернета. Принимают и обрабатывают сигнал, полученный со спутника.

PowerLine-модемы (стандарт HomePlug) - используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

ТИПЫ КАБЕЛЕЙ.

Витая пара.

Витая пара (англ. twisted pair) - вид кабеля связи. Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют 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 монтажа, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

Экранирование.

Для защиты от электрических помех при использовании высокочастотных сигналов, в кабелях категорий 6a-8 используется экранирование. Экранирование применяется как к отдельным витым парам, которые оборачиваются в алюминиевую фольгу (металлизированную алюминием полиэтиленовую ленту), так и к кабелю в целом в виде общего экрана из фольги и/или оплётки из медной проволоки. Экран также может быть соединён с неизолированным дренажным проводом, который служит для заземления и механически поддерживает экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

Согласно международному стандарту ISO/IEC 11801 приложение E, для обозначения конструкции экранированного кабеля используется комбинация из трех букв: U - неэкранированный, S - металлическая оплётка (только общий экран), F - металлизированная лента (алюминиевая фольга). Из этих букв формируется аббревиатура вида xx/xTP, обозначающая тип общего экрана и тип экрана для отдельных пар.

Кабель F/UTP

Кабель S/FTP

Распространены следующие типы конструкции экрана:

Неэкранированный кабель (U/UTP)

Индивидуальный экран (U/FTP)

Экранирование фольгой каждых отдельных пар. Защищает от внешних помех и от перекрёстных помех между витыми парами.

Общий экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP)

Общий экран из фольги, оплётки, или фольги с оплёткой. Защищает от внешних электромагнитных помех.

Индивидуальный и общий экран (F/FTP, S/FTP, SF/FTP)

Индивидуальные экраны из фольги для каждой витой пары, плюс общий экран из фольги, оплётки, или фольги с оплёткой. Защищает от внешних помех и от перекрёстных помех между витыми парами.

Экранированные кабели категорий 5e, 6/6A и 8/8.1 чаще всего используют конструкцию F/UTP (общий экран из фольги), тогда как экранированные кабели категорий 7/7A и 8.2 используют конструкцию S/FTP (с общей металлической оплёткой и фольгой для каждой пары).

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель (от лат. co - совместно и axis - ось, то есть соосный; разговорное коаксиал от англ. coaxial) - электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана, разделенных изоляционным материалом или воздушным промежутком. Используется для передачи радиочастотных электрических сигналов. Отличается от экранированного провода, применяемого для передачи постоянного электрического тока и низкочастотных сигналов, более однородным в направлении продольной оси сечением (форма поперечного сечения, размеры и значения электромагнитных параметров материалов нормированы) и применением более качественных материалов для электропроводников и изоляции. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом.

Устройство.

Коаксиальный кабель (см. рисунок) состоит из:

4 (A) - оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;

3 (B) - внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

2 (C) - изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.)

Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности. Весь полезный сигнал передаётся по внутреннему проводнику.

Классификация.

По назначению - для систем кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д.

По волновому сопротивлению (хотя волновое сопротивление кабеля может быть любым), стандартными являются пять значений по российским стандартам и три по международным:

50 Ом - наиболее распространённый тип, применяется в разных областях радиоэлектроники. Причиной выбора данного номинала была, прежде всего, возможность передачи радиосигналов c минимальными потерями в кабеле со сплошным полиэтиленовым диэлектриком, а также близкие к предельно достижимым показания электрической прочности и передаваемой мощности

75 Ом - распространённый тип:

в СССР и России применяется преимущественно со сплошным диэлектриком в телевизионной и видеотехнике. Его массовое применение было обусловлено приемлемым соотношением стоимости и механической прочности при протягивании, так как метраж этого кабеля значителен. При этом потери не имеют решающего значения, так как сигналы большой мощности по таким кабелям обычно не передавались.

В США используется для кабельных телевизионных сетей - со вспененным диэлектриком. Эти кабели имеют центральную жилу из омеднённой сталипоэтому их стоимость незначительно зависит от диаметра центральной жилы. Поэтому по предположению авторов, причиной выбора этого номинала в США был компромисс между потерями в кабеле и гибкостью кабеля.

Также раньше имело значение согласование такого кабеля с волновым сопротивлением наиболее распространенного[источник не указан 939 дней] типа антенн - полуволнового диполя (73 ом). Но поскольку коаксиальный кабель несимметричен, а полуволновой диполь симметричен по определению, для согласования требуется симметрирующее устройство, иначе оплётка кабеля (фидер) начинает работать как антенна.

100 Ом - применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей;

150 Ом - применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей, международными стандартами не предусмотрен;

200 Ом - применяется крайне редко, международными стандартами не предусмотрен;

Имеются и иные номиналы; кроме того, существуют коаксиальные кабели с ненормируемым[источник не указан 1793 дня] волновым сопротивлением: наибольшее распространение они получили в аналоговой звукотехнике.

По диаметру изоляции:

субминиатюрные - до 1 мм;

миниатюрные - 1,5-2,95 мм;

среднегабаритные - 3,7-11,5 мм;

крупногабаритные - более 11,5 мм.

По гибкости (стойкость к многократным перегибам и механический момент изгиба кабеля): жёсткие, полужёсткие, гибкие, особогибкие.

По степени экранирования:

со сплошным экраном

с экраном из металлической трубки

с экраном из лужёной оплётки

с обычным экраном

с однослойной оплёткой

с двух- и многослойной оплёткой и с дополнительными экранирующими слоями

излучающие кабели, имеющие намеренно низкую (и контролируемую) степень экранировки .

«Тонкий» Ethernet.

Был наиболее распространённым кабелем для построения локальных сетей. Диаметр примерно 6 мм и значительная гибкость позволяли ему быть проложенным практически в любых местах. Кабели соединялись друг с другом и с сетевой платой в компьютере при помощи T-коннектора BNC. Между собой кабели могли соединяться с помощью I-коннектора BNC (прямое соединение). На обоих концах сегмента должны быть установлены терминаторы. Поддерживает передачу данных до 10 Мбит/с на расстояние до 185 м.

«Толстый» Ethernet.

Более толстый, по сравнению с предыдущим, кабель - около 12 мм в диаметре, имел более толстый центральный проводник. Плохо гнулся и имел значительную стоимость. Кроме того, при присоединении к компьютеру были некоторые сложности - использовались трансиверы AUI (Attachment Unit Interface), присоединённые к сетевой карте с помощью ответвления, пронизывающего кабель, т. н. «вампирчики».

За счёт более толстого проводника передачу данных можно было осуществлять на расстояние до 500 м со скоростью 10 Мбит/с. Однако сложность и дороговизна установки не дали этому кабелю такого широкого распространения, как RG-58. Исторически фирменный кабель RG-8 имел жёлтую окраску, и поэтому иногда можно встретить название «Жёлтый Ethernet» (англ. Yellow Ethernet).

3. Волоконно-оптический кабель.

Волоконно-оптический кабель (англ. optic fiber cable) - кабель на основе волоконных световодов, предназначенный для передачи оптических сигналов в линиях связи.

Конструкция кабеля определяется его назначением и местом прокладки: от самой простой (оболочка, пластиковые трубки с волокнами) до многослойной (например, подводный коммуникационный кабель), содержащей упрочняющие и защитные элементы.

Волоконно-оптический кабель состоит из следующих элементов:

Несущий трос, пруток из стеклопластика или металла, покрытого полиэтиленовой оболочкой. Служит для центрирования трубок – модулей (см. ниже) и придания жёсткости кабелю, зажимается под винт для закрепления кабеля в муфте/кроссе.

Двухслойные стеклянные или пластиковые волокна, возможно, покрытые одним или двумя слоями лака. Слой лака предохраняет волокна от повреждений и служит для цветовой маркировки волокон (прозрачный или цветной).

Пластиковые трубки, содержащие нити – световоды и заполненные гидрофобным гелем. Количество трубок варьируется от 1 и более, количество волокон в трубке – от 4 до 12, общее число волокон в кабеле – от 8 до 144 (часто 32, 48, 64). Для сохранения габаритных размеров кабеля при малом числе волокон вместо трубок могут вкладываться чёрные заглушки.

Оплетающая трубки плёнка, стянутая нитками и смоченная гидрофобным гелем. Обладает демпфирующими свойствами и предназначена для снижения трения внутри кабеля, дополнительной защиты от влаги, удержания гидрофобной жидкости в пространстве между модулями и др.

Слой из тонкой внутренней оболочки из полиэтилена, предназначенной для дополнительной защиты от влаги (может отсутствовать).

Слой из кевларовых нитей или брони. Броня – прямоугольный пруток или круглые проволочки, выполненные из стали (импортный кабель), гвоздевого железа (отечественный кабель) или стеклопластика (такого же, как у центрального силового элемента). Кевлар отличается малым весом и имеет допустимое растягивающее усилие 6-9 кН). Назначение кевлара – выполнение роли тросика в местах, где недопустимо возникновение наводок, например, вдоль железнодорожных путей (контактный провод, напряжение до 27.5 кВ); восприятие ветровой нагрузки. Назначение брони – защита кабеля, уложенного в грунт без защиты в виде пластиковой трубы, кабельной канализации или др.

Слой, представляющий собой полиэтиленовую плёнку и некоторое количество гидрофобного геля (может отсутствовать). Предназначен для дополнительной защиты от влаги.

Слой, представляющий собой толстую и мягкую оболочку из полиэтилена. Предназначен для защиты внутренних слоёв от воздействия окружающей среды.

Информация о расцветке волокон в кабеле, их типе и расположении в трубках не стандартизована и указывается каждым производителем в паспорте кабеля.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Спутниковая связь

Спутниковая связь обладает важнейшими достоинствами, необходимыми для построения крупномасштабных телекоммуникационных сетей. Во-первых, с ее помощью можно достаточно быстро сформировать сетевую инфраструктуру, охватывающую большую территорию и не зависящую от наличия или состояния наземных каналов связи. Во-вторых, использование современных технологий доступа к ресурсу спутниковых ретрансляторов и возможность доставки информации практически неограниченному числу потребителей одновременно значительно снижают затраты на эксплуатацию сети. Эти достоинства спутниковой связи делают ее весьма привлекательной и высокоэффективной даже в регионах с хорошо развитыми наземными телекоммуникациями. Более того, в настоящее время многие компании с территориально-распределенной структурой крайне заинтересованы в снижении затрат на оплату услуг связи и все чаще отказываются от услуг сети общего пользования, предпочитая создавать собственные более экономичные спутниковые сети связи. Современный рынок услуг и систем спутниковой связи изобилует широким спектром технологических решений для построения такого рода сетей, и выбор подходящей для вашего предприятия спутниковой технологии становится весьма трудной задачей. Как правильно подходить к ее решению? Кому доверить строительство корпоративной сети?

В первую очередь нужно четко сформулировать телекоммуникационные потребности своего предприятия -- ведь эффективность работы будущей сети во многом зависит от правильно составленного технического задания. Необходимо определить топологию сети -- схему соединений между ее узлами, которыми чаще всего являются филиалы предприятия. При этом следует учитывать, что связь через геостационарный спутник вносит ощутимую задержку при распространении сигнала, следовательно, в ряде случаев крайне нежелательно применение “двойных скачков” сигнала, удваивающих эту задержку. Кроме того, избыточные соединения часто усложняют работу сети и повышают ее стоимость.

В сетях с единым центром обработки информации, услугами которого пользуется множество удаленных филиалов, слабо взаимодействующих друг с другом, применяют топологию типа “звезда”. В такой сети связь между филиалами осуществляется через центральный узел. В тех случаях, когда обмен информацией между отдельными филиалами происходит особенно интенсивно, целесообразно реализовать смешанную сетевую топологию, где эти филиалы будут связаны напрямую. Такую топологию часто можно встретить в банковских сетях и на производствах с централизованным управлением и широкой сетью региональных филиалов, дистрибуторов или поставщиков продукции. В этих сетях нередко формируются региональные подсети со своими специфическими технологическими особенностями.

В сетях, где связь всех филиалов между собой должна осуществляться с минимальным временем задержки при передаче сигналов, следует реализовать полносвязную топологию. При этом каждый узел сети будет иметь возможность устанавливать прямое соединение с любым другим ее узлом. Эту топологию применяют в корпоративных сетях с большим и разнонаправленным телефонным трафиком, а также в системах передачи данных со случайными соединениями между своими узлами и жесткими требованиями к временным задержкам. Достоинства данной топологии неоспоримы, однако не во всех случаях ее применение экономически оправданно.

Для каждой необходимой вашему предприятию телекоммуникационной услуги (телефонной и факсимильной связи или передачи данных) очень важно определить оптимальные топологию и технологию сети спутниковой связи и попытаться реализовать поддерживающую их интегрированную систему связи.

Итак, с топологией сети мы определились. Дальше нужно оценить объемы передаваемого по ней трафика -- задача достаточно сложная, особенно для предприятий, которые в данный момент интенсивно развиваются и планируют со временем выполнить полное переоборудование своей инфраструктуры связи. В таких случаях рекомендуется использовать технологии, способные развиваться “в ногу” с ростом потребностей предприятия, однако оценить объемы изначального и перспективного трафиков все-таки необходимо. Для этого можно пойти по пути экстраполяции данных о загрузке существующих каналов связи (которые включают размеры типовых передаваемых сообщений, а также длительность и частоту телефонных разговоров за определенный период времени) с учетом запланированного роста числа пользователей сети. При расчете загруженности сети нужно использовать величину трафика в часы “пик”, когда она максимальная. Немаловажное значение имеет учет изменений объема трафика в зависимости от направления передачи данных по каждому из сетевых каналов, так как с помощью спутниковых технологий можно создавать каналы с асимметричной пропускной способностью. Зная требования к допустимым временным задержкам для всех типов сетевого трафика, можно использовать систему их приоритетов, повышающую эффективность распределения ресурсов сети.

Учитывая высокую значимость задачи прогнозирования величины трафика в сети, рекомендуется поручать ее решение специалистам с большим опытом планирования и эксплуатации подобных сетей.

Любая сеть спутниковой связи включает в себя один или несколько спутников-ретрансляторов, через которые и осуществляется взаимодействие земных станций (ЗС). В настоящее время наиболее широкое распространение получили спутники, работающие в диапазонах частот C (4/6 ГГц) и Ku (11/14 ГГц). Как правило, спутники диапазона С обслуживают довольно большую территорию, а спутники диапазона Ku -- территорию меньше, но обладают более высокой энергетикой, что дает возможность для работы с ними применять ЗС с антеннами малого диаметра и маломощными передатчиками. Спутник связи выбирают на основании двух критериев: конфигурации зоны обслуживания (она должна совпадать с географией корпоративной сети) и стоимости канала (включая стоимость необходимых для его формирования ресурса спутникового ретранслятора и ЗС). Следует обратить внимание на гарантированный срок службы выбранного спутника и статистику неисправностей схожих с ним космических аппаратов.

В состав любой ЗС входит радиочастотное и каналообразующее оборудование. Первое -- это антенна и приемопередатчик, которые должны соответствовать типу выбранного спутника и обеспечивать работу каналообразующего оборудования. Как правило, эти два компонента ЗС поставляются в комплекте.

Каналообразующее оборудование определяет принцип работы ЗС и всей сети. В настоящее время существуют четыре основные технологии для сетей спутниковой связи. Все они имеют свои достоинства и недостатки, и ни одна из них не является универсальной. Для повышения эффективности работы во многих современных сетях успешно сочетаются несколько технологий одновременно. Основное различие между ними -- способ использования ресурса спутникового ретранслятора. Рассмотрим эти технологии.

· ·SCPC (Single Channel Per Carrier) активно применяют для построения небольших сетей с интенсивным трафиком. Каждая ЗС, реализующая SCPC, имеет выделенный постоянный сегмент емкости спутникового ретранслятора и поддерживает постоянное соединение. Основное достоинство данной технологии состоит в том, что она гарантирует необходимую пропускную способность канала спутниковой связи, а основной недостаток -- отсутствие в ней возможности динамического перераспределения ресурса ретранслятора между узлами сети.

· DAMA (Demand Assigned Multiple Access) предоставляет ресурс спутникового ретранслятора по требованию. В сетях с технологией DAMA канал связи выделяется пользователю только на время проведения сеанса связи, что значительно экономит ресурсы спутникового ретранслятора. Структура канала в этой сети аналогична структуре канала SCPC. В некоторых реализациях технологии DAMA предусмотрена возможность установления соединений с разной пропускной способностью для разных сеансов связи. DAMA оптимальна для создания телефонных сетей с полносвязной топологией. Ресурс ретранслятора распределяется центральной станцией сети, что можно считать основным недостатком технологии, так как функционирование всей сети зависит от состояния одной этой станции.

· TDMA (Time Division Multiple Access) предоставляет множеству станций динамический доступ к общему каналу с временныўм разделением. В отличие от технологии DAMA с ее достаточно большим временем установления соединения такой доступ предоставляется значительно быстрее. Однако ЗС сети TDMA стоят довольно дорого, поскольку любая из этих станций -- даже с самым минимальным трафиком -- должна передавать данные со скоростью, равной общей пропускной способности разделяемого по времени канала. В сетях TDMA центральная управляющая станция, как правило, отсутствует.

· TDM/TDMA (Time Division Multiplexing/Time Division Multiple Access) -- комбинированная технология сетей с топологией типа “звезда”. В сети TDM/TDMA центральная ЗС связывается со станциями пользователей при помощи одного или нескольких закрепленных каналов TDM (с временныўм мультиплексированием), а станции пользователей осуществляют доступ к центральной ЗС через каналы TDMA. Поскольку все станции пользователей напрямую взаимодействуют только с центральной ЗС, появляется возможность применять довольно маломощные станции, скомпенсировав недостаток их энергетики использованием антенны большого диаметра и мощного передатчика на центральной ЗС. За счет такого дисбаланса параметров станций удается существенно снизить стоимость проектов с большим числом станций пользователей. Обязательное наличие центральной ЗС (которая выполняет функцию концентратора сети) обусловливает высокие требования к ее готовности -- ведь от состояния этой станции зависит функционирование всей сети.

В сети TDM/TDMA данные, передаваемые между двумя любыми станциями пользователей, дважды проходят через спутник-ретранслятор (“двойной скачок”). При этом возникает существенная (1--2 с) задержка сигнала, которая делает данную сеть малопригодной для использования телекоммуникационных приложений, чувствительных к таким задержкам.

Поддержка рассмотренных выше основных технологий реализована во многих современных аппаратных средствах спутниковой связи. Очень часто имеет смысл применять в одной сети несколько технологий одновременно. Так, например, для построения крупномасштабной корпоративной телекоммуникационной инфраструктуры можно рекомендовать сочетание технологий TDM/TDMA и DAMA. Последняя из них обеспечит телефонную и факсимильную связь, сделает возможной организацию аудио- и видеоконференций, в то время как с помощью подсети TDM/TDMA можно будет осуществлять передачу данных.

Обычно, чтобы разработать оптимальное сетевое решение, выполняют расчет стоимости нескольких вариантов построения сети (на базе одной или нескольких технологий) при различных режимах ее загрузки. Если планируется развитие сети, то для правильного выбора технологии (разумеется, из числа подходящих для обеспечения необходимых предприятию телекоммуникационных услуг), помимо стоимости реализации первоначального варианта сети, следует оценить общую стоимость владения одной пользовательской станцией и изменение этого показателя при увеличении их числа. При построении представленных на рисунке графиков предполагалось, что пользовательские станции оборудованы одним портом для передачи данных с трафиком 10 Мбайт в месяц и одним телефонным портом с трафиком 1000 мин в месяц, а сеть имеет топологию типа “звезда”. Как видно на рисунке, в сети, имеющей 10 станций пользователей, в случае применения технологии TDM/TDMA общая стоимость владения одной такой станцией в течение трех лет составит довольно большую цифру -- примерно 110 000 долл., но с ростом сети она станет очень быстро уменьшаться. В небольших сетях значительно дешевле использовать терминалы SCPC или TDMA, однако, когда число таких терминалов становится больше 50, они обходятся дороже пользовательских станций TDM/TDMA. Следует отметить, что на общую стоимость владения станцией очень сильно влияет ее загрузка.

Хочется дать несколько общих советов относительно оптимального выбора оборудования и его производителей. Во-первых, стоит проанализировать опыт работы других компаний, которые уже эксплуатируют интересующее вас оборудование, как минимум, один год. Во-вторых, соберите как можно больше информации о самом производителе оборудования, включая стаж его работы на рынке, текущее финансовое положение, качество оказываемой поддержки при планировании и эксплуатации сети. Обратите внимание на возможность предоставления различных услуг связи в рамках единой аппаратной платформы того или иного производителя, степень ее интеграции с другими платформами того же производителя и наличие у нее сертификатов соответствия российским и международным стандартам. Отсутствие этих сертификатов может привести к полному провалу в ходе реализации проекта сети.

Многие предприятия идут по пути создания своих собственных телекоммуникационных подразделений, возлагая на плечи их сотрудников разработку, строительство и дальнейшую эксплуатацию корпоративной сети. При этом они получают полный контроль над своими сетями и экономят на оплате услуг сторонних организаций. Однако не всегда у предприятий имеется возможность нанять высококвалифицированный персонал со знанием технологий, которые предполагается использовать в будущей сети, а дополнительные затраты на подготовку такого персонала и решение сложных проблем, нередко возникающих в ходе реализации проекта, могут значительно превысить сэкономленные суммы.

В то же время для эксплуатации сети потребуется получение различных разрешительных документов, а это достаточно трудоемкая, дорогостоящая и продолжительная по времени процедура. Проще, а нередко и дешевле, воспользоваться услугами известного оператора, имеющего опыт реализации аналогичных проектов и необходимые лицензии. Если предприятие хочет самостоятельно контролировать и обслуживать свою сеть, т.е. быть ее оператором, внешнего оператора можно использовать только на этапах разработки и реализации проекта сети. За это время собственные специалисты предприятия смогут получить необходимую подготовку, чтобы затем взять на себя администрирование и обслуживание всей сети.

Впрочем, предприятию совсем не обязательно строить собственную сеть, поскольку все необходимые ему услуги связи (со сдачей в аренду станций пользователей) может предоставить оператор, который уже эксплуатирует подобную инфраструктуру. Это позволит предприятию избежать финансового риска, связанного с крупными инвестициями в проектирование и строительство своей сети. Если же владение сетью имеет для него принципиальное значение, то со временем можно выкупить станции и, когда сеть достигнет значительных масштабов, а примененная в ней спутниковая технология докажет свою эффективность в плане удовлетворения телекоммуникационных потребностей пользователей, арендовать ресурс спутникового ретранслятора, построить собственную центральную ЗС и переключить на нее станции пользователей.

Итак, сеть построена и запущена в эксплуатацию. Однако для успешной работы ее необходимо квалифицированно обслуживать. Дело в том, что даже самая надежная техника иногда ломается. По статистике максимум неисправностей приходится на первый год ее эксплуатации. Естественно, производители обеспечивают гарантийный ремонт своего оборудования, однако это процесс длительный -- от месяца и более. В связи с этим предприятию необходимо иметь собственный склад запасных частей для всех видов электронного оборудования сети, а для этого нужно выделить помещение и нанять людей, которые будут отпускать эти запчасти, складировать, транспортировать их и пр. Кроме того, потребуются квалифицированные специалисты, готовые в кратчайшие сроки выехать на место установки неисправного оборудования с запасными частями и измерительными приборами. Следует отметить, что приобретение измерительного оборудования и поддержание его в рабочем состоянии требуют значительных затрат.

Для предприятия обслуживание сети собственными силами экономически оправданно только при большом (более 100) числе станций. Именно поэтому многие корпоративные клиенты во всем мире, в том числе и в России, предпочитают, чтобы это делали операторы, которые уже обслуживают большое число сетей и имеют штат высококвалифицированных сервисных специалистов, склад запчастей и необходимую измерительную технику. спутниковый связь телекоммуникация телефонный

В заключение хочется дать еще один совет: попытайтесь при выборе спутниковой технологии для вашего предприятия выработать единую концепцию применения средств для связи внутри офисов, базового сетевого программного обеспечения и инфраструктуры для информационного обмена между филиалами. Такой подход позволит вам подобрать оптимальное сочетание коммуникационных технологий и обеспечит гибкое функционирование вашей инфраструктуры связи на многие годы вперед.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Обмен радиовещательных и телевизионных программ. Размещение наземных ретрансляторов. Идея размещения ретранслятора на космическом аппарате. Особенности системы спутниковой связи (ССС), ее преимущества и ограничения. Космический и наземный сегменты.

реферат , добавлен 29.12.2010


Передача цифровых данных по спутниковому каналу связи. Принципы построения спутниковых систем связи. Применение спутниковой ретрансляции для телевизионного вещания. Обзор системы множественного доступа. Схема цифрового тракта преобразования ТВ сигнала.

реферат , добавлен 23.10.2013


Вопросы построения межгосударственной корпоративной системы спутниковой связи и ее показатели. Разработка сети связи от Алматы до прямых международных каналов связи через Лондон. Параметры спутниковой линии, радиорелейной линии, зоны обслуживания IRT.

дипломная работа , добавлен 22.02.2008


История развития телекоммуникаций и его основные направления. Волоконно-оптические системы связи. Перспективы развития цифрового телевидения. Текущее состояние и перспективы развития кабельных систем. Спутниковая и сотовая связь в Российской Федерации.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012


История развития спутниковой связи. Абонентские VSAT терминалы. Орбиты спутниковых ретрансляторов. Расчет затрат по запуску спутника и установке необходимого оборудования. Центральная управляющая станция. Глобальная спутниковая система связи Globalstar.

курсовая работа , добавлен 23.03.2015


Изучение функционирования систем связи, которые можно разделить на: радиорелейные, тропосферные, спутниковые, волоконно-оптические. Изучение истории возникновения, сфер применения систем связи. Спутниковые ретрансляторы, магистральная спутниковая связь.

реферат , добавлен 09.06.2010


Особенности построения спутниковой линии связи, методы коммутации и передачи данных. Описание и технические параметры космических аппаратов, их расположение на геостационарных орбитах. Расчет энергетического баланса информационного спутникового канала.

дипломная работа , добавлен 04.10.2013


Связь как отрасль хозяйства, обеспечивающая прием и передачу информации. Особенности и устройство телефонной связи. Услуги спутниковой связи. Сотовая связь как один из видов мобильной радиосвязи. Передача сигнала и соединение с помощью базовой станции.

презентация , добавлен 22.05.2012


Принципы работы спутниковой зеркальной антенны. Достоинства прямофокусного принимающего прибора. Офсетное устройство как наиболее распространенное в сфере приема спутникового телевидения. Тороидальная параболическая антенна. Спутники, орбиты и диапазоны.

реферат , добавлен 19.12.2012


Волоконно-оптические линии связи с использованием аналоговой модуляции, их применение в сетях кабельного телевидения. Выбор топологии сети кабельного телевидения и оптического кабеля. Суммарное затухание на линии связи. Расчет энергетического бюджета.

Наряду со ставшими уже общедоступными средствами подвижной связи (персонального радиовызова и сотовыми), в последние годы в России все более активно внедряются современные системы персональной спутниковой связи. Сегодня и в обозримом будущем они призваны развить и дополнить существующие системы сотовой связи там, где она невозможна или недостаточно эффективна:

– при передаче информации в глобальном масштабе;

– в акваториях Мирового океана;

– в районах с малой плотностью населения;

– в местах разрывов наземной инфраструктуры и т.д.

Системы подвижной спутниковой связи рассчитаны на предоставление услуг следующим группам пользователей: абонентам сотовых сетей, которым необходим роуминг в масштабе всей страны (частным лицам, представителям бизнеса); абонентам, по роду своей деятельности нуждающимся в постоянной связи на всей территории (руководители верхнего звена, представители администрации).

В зависимости от вида предоставляемых услуг спутниковые системы связи можно разделить на 3 основных класса:

1. Системы пакетной передачи данных (доставка циркулярных сообщений, автоматизированный сбор данных о состоянии различных объектов, в т.ч. транспортных средств и т.д.)

2. Системы речевой (радиотелефонной) связи

3. Системы для определения местоположения (координат) потребителей

системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных данных и т.д.).

При радиотелефонной связи в спутниковых системах используют цифровую передачу сообщений, при этом обязательно должны выполняться общепринятые международные стандарты.

УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СПУТНИКОВЫМИ СИСТЕМАМИ СВЯЗИ:

– Передача речи (телефонная связь);

– Передача факсимильных сообщений;

– Передача данных;

– Персональный радиовызов (пейджинг);

– Определение местоположения абонента;

– Глобальный роуминг.

КЛАССИФИКАЦИЯ ССС

1. По статусу системы

2. По типу орбит ИСС

3. По принадлежности системы к определенной радиослужбе

В зависимости от статуса ССС можно разделить на международные (глобальные, региональные), национальные и ведомственные.

По типу используемых орбит различают системы ИСС на геостационарной орбите (GEO) и на негеостационарной орбите:

– эллиптические (HEO);

– низкоорбитальные (LEO);

– средневысотные (MEO).

В соответствии с регламентом радиосвязи спутниковые системы связи могут принадлежать к одной из 3-х служб:

– фиксированная спутниковая служба;

– подвижная спутниковая служба;

– радиовещательная спутниковая служба.

СТРУКТУРА СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Система спутниковой связи состоит из двух базисных компонентов – космического и наземного сегментов.

Космический сегмент включает искусственные спутники связи (ИСС), выведенные на определенные орбиты (их еще называют космическими аппаратами – КА).

В наземный сегмент входит центр управления системой связи, Земные станции (ЗС), региональные станции (размещенные в регионах) и абонентские терминалы.

Рисунок 39 – Структурная схема спутниковой сети связи

Космический сегмент.

Включает в себя несколько спутников-ретрансляторов, которые размещаются на определенных орбитах и образуют космическую группировку.

Чтобы обеспечить связью абонентов не только в зоне видимости одного КА, но и на всей территории Земли, соседние спутники должны связываться между собой и передавать информацию по цепочке, пока она не дойдет до адресата. Эту задачу выполняют наземные шлюзовые станции, которые транслируют информацию с одного КА на другой.

Наземный сегмент.

Центр управления системой – осуществляет слежение за КА, расчет их координат, сверку и коррекцию времени, передачу служебной информации и т.д.

Центр запуска КА – определяет программу запуска, осуществляет сборку ракеты-носителя, ее проверку, а также установку полезной нагрузки (КА) и проведение предстартовых проверок и испытаний.

Центр управления связью – планирует исполнение ресурса спутника, координируя эту операцию с центром управления системой. Осуществляет через национальные шлюзовые станции анализ и контроль связи, а также управление.

Шлюзовые станции – состоят из нескольких приемо-передающих комплексов (³3), в каждом из которых имеется следящая параболическая антенна. Шлюзовые станции в своем составе имеют коммутационное оборудование (интерфейсы связи) для соединения с различными наземными системами связи. Основная задача шлюзовой станции – обеспечение дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных больших объемов.

Персональный пользовательский сегмент.

Для организации спутниковой связи применяются переносные персональные спутниковые терминалы и мобильные терминалы. Они устанавливают связь между абонентами за 2с, как и в системе сотовой связи.

Существуют следующие типы спутниковых терминалов:

– портативные терминалы (спутниковые телефоны);

– переносные персональные терминалы;

– мобильные терминалы для автотранспортных, авиа- и морских средств;

– малогабаритные пейджинговые терминалы;

– терминалы для коллективного пользования.

Персональные спутниковые терминалы подвижной связи работают в диапазонах частот 137-900 и 1970-2520 МГц, которые практически не отличаются от диапазона частот сотовой связи (450-1800) МГц.

Контрольные вопросы по теме 4.3:

1. Что такое «мобильность»?

2. Что называется мобильной связью?

3. Как классифицируются системы связи с подвижными объектами?

4. Какова область применения транкинговых систем?

5. Каковы принципы организации транкинговой связи?

6. По каким признакам классифицируются транкинговые системы радиосвязи?

7. Что такое «пейджинг»?

8. Охарактеризуйте стандарты пейджинговой связи POCSAG, ERMES, FLEX.

9. Что такое «система сотовой связи»?

10. Что включает в себя система сотовой связи?

11. Поясните организацию эстафетной передачи.

12. Что называется роумингом? Виды роуминга.

13. Каковы особенности стандартов сотовой связи NMT-450 и AMPS?

14. Сравните цифровые стандарты сотовой связи D-AMPS и GSM-900/1800.

15. Что называется бесшнуровой телефонией?

17. Назначение и услуги систем спутниковой связи.

18. Как классифицируются спутниковые системы связи?

19. Что входит в состав спутниковой системы связи?

Тема 4.4 Информационные сети связи

Информационно-вычислительная сеть (возможное название - вычислительные сети) представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) – обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

Информационные системы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следующих задач:

– хранение данных;

– обработка данных;

– организация доступа пользователей к данным

– передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Виды информационно-вычислительных сетей

Информационно-вычислительные сети (ИВС), в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на:

– локальные (ЛВС или LAN – Local Area Network);

– региональные (РВС или MAN – Metropolitan Area Network);

– глобальные (ГВС или WAN – Wide Area Network).

Локальная ИВС – это сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещениях, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет (intranet).

Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки – сотни километров.

Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи.

Топология – это способ организации физических связей при построении компьютерной сети. Под физическими связями понимается электрическое соединение компьютеров между собой.

По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть:

– шинные (линейные, bus);

– кольцевые (петлевые, ring);

– радиальные (звездообразные, star);

– распределенные радиальные (сотовые, cellular);

– иерархические (древовидные, hierarchy);

– полносвязные (сетка, mesh);

– смешанные (гибридные).

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает ее только тот, которому оно адресовано.

Шинная топология – одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Сеть шинной топологии применяет широко известная сеть Ethernet. Пример шинной топологии показан на рисунке 40.

	Рабочая станция С		Сервер

Рисунок 40 – Сеть с шинной топологией

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу, и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеется своя интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Ввиду своей гибкости и надежности работы сети с кольцевой топологией также получили широкое распространение на практике (например, сеть Token Ring). Условная структура такой сети показана на рисунке 41.

Рисунок 41 – Сеть с кольцевой топологией

Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет специальный компьютер – сервер, к которому присоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.

В качестве недостатков такой сети можно отметить:

– большую загруженность центральной аппаратуры;

– полную потерю работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры;

– большую протяженность линий связи;

– отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.

Последовательные радиальные сети используются в офисах с явно выраженным централизованным управлением.

Условная структура радиальной сети показана на рисунке 42.

Рисунок 42 – Сеть с радиальной топологией

В структуре сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети.

Коммуникационная подсеть является ядром вычислительной сети, связывающим рабочие станции и серверы друг с другом. Звенья коммуникационной подсети (в данном случае – узлы коммутации) связаны между собой магистральными каналам связи, обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть часто называют сетью передачи данных.

Звенья абонентской подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи – обычно это среднескоростные телефонные каналы связи.

В зависимости от используемой коммуникационной среды сети делятся на сети с моноканалом; иерархические, полносвязные сети и сети со смешанной топологией.

В сетях с моноканалом данные могут следовать по одному и тому же пути; в них доступ абонентов к информации осуществляется на основе селекции (выбора) передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних. Все пакеты доступны всем пользователям сети, но «вскрыть» пакет может только тот абонент, чей адрес в пакете указан. Такие сети иногда называют сетями с селекцией информации.

Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией в процессе передачи данных требуют маршрутизации последней, то есть выбора в каждом узле пути дальнейшего движения информации. Такие сети называются сетями с маршрутизацией информации.

МЕТОДЫ ДОСТУПА

Существует два метода доступа к каналам в ЛКС: CSMA/CD и маркерный.

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (коллизий) получил название CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Этот стандарт базируется на локальной сети Ethernet , разработанной фирмой Xerox, а имена Ethernet и CSMA/CD часто рассматриваются как синонимы. Впрочем, хотя между ними много общего, но все же они не в точности одинаковы

CSMA/CD-сети используют шинную топологию и так называемое манчестерское кодирование. Физическая среда передачи таких сетей строится по следующим стандартам:

· 10Base-5 – «толстый» коаксиальный кабель с линейной скоростью 10 Мбит/с. Это оригинальная версия Ethernet с максимальной длиной сегмента 500 м;

· 10Base-2 – «тонкий» коаксиальный кабель с линейной скоростью 10 Мбит/с. Такую сеть часто называют Cheapernet. Она имеет максимальную длину сегмента 185 м;

· 1Base-5 – витая пара с линейной скоростью 1 Мбит/с и топологией физической звезды, но логически она действует как шина;

· 10Base-T – витая пара с линейной скоростью 10 Мбит/с и топологией физической звезды;

· 10Base-F – оптоволокно с линейной скоростью 10 Мбит/с и звездной топологией.

В сетях с маркерным методом доступа для того, чтобы обеспечить доступ станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения – маркер. Передачу данных станция всегда осуществляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных. Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции.

Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передаче своих данных.

Такой алгоритм доступа применяется в сетях Token Ring со скоростью работы 4 Мбит/с. Маркерный метод доступа применяется также в сетях FDDI, Arc Net, MAP.

Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Вы также можете услышать другие названия – структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину ”, “кольцо ” и “звезду ”.

Топология “шина”

Топология шина (или, как ее еще часто называют общая шина или магистраль ) предполагает использование одного кабеля, к которому подсоединены все рабочие станции. Общий кабель используется всеми станциями по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными рабочими станциями, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Из этого потока каждая рабочая станция отбирает адресованные только ей сообщения.

Достоинства топологии “шина”:

• простота настройки;
• относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
• выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.

Недостатки топологии “шина”:

• неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
• сложность поиска неисправностей;
• низкая производительность – в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть, с увеличением числа рабочих станций производительность сети падает;
• плохая масштабируемость – для добавления новых рабочих станций необходимо заменять участки существующей шины.

Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле . В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте. Вот как это выглядело:Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях.

Топология “кольцо”

Кольцо – это топология локальной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера – он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.

Достоинства кольцевой топологии:

• простота установки;
• практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.

Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:

• каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
• подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
• сложность конфигурирования и настройки;
• сложность поиска неисправностей.

Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

Топология “звезда”

Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” – в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией. Древовидная топология распространена в крупных компаниях. Мы не будем ее подробно рассматривать в данной статье.

Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:

• выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
• отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
• легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
• высокая производительность;
• простота настройки и администрирования;
• в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.

Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:

• выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;
• дополнительные затраты на сетевое оборудование – устройство, к которому будут подключены все компьютеры сети (коммутатор);
• число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном коммутаторе.

Звезда – самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.