Tytu³ pracy

Sieci komputerowe
Wykład 4: Media transmisyjne
Wykład prowadzony przez dr inż. Mirosława Hajdera dla studentów 3 roku informatyki, opracowany przez Joannę Pliś i Piotra Lasotę, 3 FD.
1
1. KABEL MIEDZIANY
Kabel miedziany jest to medium, w którym transmisja sygnałów może odbywać się na małych
odległościach. Zwykle pewne napięcie U+ reprezentuje binarną jedynkę, a U- binarne zero.
Wyróżniamy 3 rodzaje kabli:
• kabel prosty
• skrętka
• kable koncentryczne
1.1 Parametry przesyłowe charakteryzujące media miedziane
Tłumienie
Tłumienie polega na spadku amplitudy transmitowanego sygnału wraz ze wzrostem odległości.
Rys 4.1 Tłumienie
Pojemność
Pojemności pasożytnicze prowadzić mogą do zniekształcenia transmitowanego sygnału. Charakterystyczne pojemności dla kabli skrętkowych mieszczą się w zakresie od 17 do 20 pF.
Pojemności w kablach miedzianych pojawiają się z powodu pewnej grubości ochrony i
ekranu, czyli im większa grubość warstwy ochronnej tym pojemności pasożytnicze większe.
Impedancja i zniekształcenie czasowe
Impedancja jest składową rezystancji przewodu zmieniającą się wraz z częstotliwością. Wpływ
impedancji może doprowadzić do tego, że różne składowe częstotliwościowe sygnału po dotarciu do odbiornika będą wzajemnie przesunięte. To z kolei spowodować może niemożliwość poprawnego odebrania sygnału. Problem ten rozwiązać można zmniejszając długość kabla lub
zmniejszając częstotliwość sygnału.
Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Zakład Systemów Rozproszonych
Rzeszów 2002
2
Szum tła
Jest to pewien poziom szumu pochodzącego ze źródeł zewnętrznych, nadajnika lub z przyległych linii.
Rys 4.2 Szum tła
W przypadku gdy impuls ma znacznie wyższą amplitudę niż poziom szumu, sygnał jest
poprawnie odbierany i wyodrębniany z szumu. Kiedy jednak szum ma poziom porównywalny do amplitudy impulsu (ostatnie dwa impulsy na rys 4.2) sygnał nie może być odczytany poprawnie.
1.2 Metody poprawy parametrów przesyłowych
•
•
•
•
Krarupizacja – “zmniejszająca tłumienność kablowego toru przewodowego polegająca na
zwiększeniu jego indukcyjności przez pokrycie każdego przewodu warstwą materiału magnetycznego. Metoda opracowana przez Krarupa w 1900 r. i stosowana dla długodystansowych torów kablowych została wyparta przez pupinizację toru;” *
Pupinizacja – “przywraca stałą oporność falową w niejednorodnych, długodystansowych i
miedzianych kablach telekomunikacyjnych. Pupinizajca polega na włączaniu do toru w
równych odstępach cewek indukcyjnych (pupinizujących), o dokładnej obliczonej indukcyjności i przywracających równowagę między polem elektrycznym a magnetycznym. Zasady
pupinizacji opracował i opatentował w 1899 r. Michał Pupin.” *
Zwiększenie przekroju przewodów transmisyjnych;
Skręcenie skręconych par w przypadku skrętki;
1.3 Kabel prosty
Kabel prosty (straight cable) zbudowany jest z miedzianych przewodów otoczonych izolacją,
stosuje się go zazwyczaj do łączenia urządzeń peryferyjnych. W przypadku dłuższych połączeń
w kablach tego typu mogą występować przysłuchy.
1.4 Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny (coaxial cable), inaczej współosiowy zbudowany z pojedynczego centralnego przewodu miedzianego otoczonego warstwą izolacyjną. Kabel ten jest ekranowany. W celu odizolowania od zewnętrznych pól elektromagnetycznych stosuje się cienką siatkę miedzianą.
* definicja z “Vademecum teleinformatyka” str. 8
Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Zakład Systemów Rozproszonych
Rzeszów 2002
3
xxxxx
xxxxx
rdzeń miedziany
izolator
ekran
zewnętrzna powłoka
ochronna (izolator)
Rys 4.3 Budowa kabla koncentrycznego
Wyróżniamy trzy typy sieciowych kabli koncentrycznych:
• 10Base-2 zwany popularnie cienkim ethernetem lub cienkim koncentrykiem; jego grubość to
0,25 cala; impedancja 50 Ω; przepustowość 10 Mb/s; maksymalna długość jednego segmentu
sieci to 185 m, czyli dołączonych może być 30 komputerów.
• 10Base-5 zwany grubym koncentrykiem lub grubym ethernetem; grubość 0,5 cala; impedancja 75 Ω; przepustowość 10 Mb/s; maksymalna długość segmentu to 500 m, czyli 100 komputerów; promień zagięcia kabla – 30 cm; odległość między kolejnymi transsajwerami – 240
cm.
Nazwa koncentryków Xbase-Y składa się z trzech segmentów, które oznaczają:
X – szybkość transmisji X Mb/s
base – pasmo podstawowe
Y – maksymalna długość segmentu
Ze względu na własności falowe kabli, transceivery mogą być podłączone tylko w miejscach strzałki fali, tj. co około 240 cm. Miejsca te oznakowane są obwódką na przewodzie.
30 cm
Rys 4.4 Promień zagięcia kabla
•
Arcnet – impedancja 93 Ω; 0,33 cala grubości; maksymalna długość segmentu to 300 m;
Zalety kabla koncentrycznego:
• jest mało wrażliwy na szumy i zakłócenia;
• nadaje się do sieci z przesyłaniem szerokopasmowym;
Wady:
• łatwo ulega uszkodzeniom
• trudny w wykorzystaniu
• charakteryzuje się trudnością w lokalizacji usterki
Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji dostosowane do impedancji falowej kabla).
Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Zakład Systemów Rozproszonych
Rzeszów 2002
4
1.5 Kabel skrętkowy
Skrętka (twisted pair cable) zwana też w zależności od przepustowości 10Base-T, 100Base-T
bądź 1000Base-T jest wykonana ze skręconych nieekranowanych przewodów. Kabel skrętkowy
w przeciwieństwie do koncentryka tworzy linię zrównoważoną (symetryczną).
powłoka zewnętrzna
a)
żyła izolowana
b)
taśma estrofolowa
żyła uziemiająca
Rys 4.5 Budowa kabla skrętkowego: a) nieekranowanego; b) foliowanego;
Skręcenie przewodów ze splotem jeden zwój na 6 do 10 cm chroni transmisję przed oddziaływaniem otoczenia.
Wyróżniamy następujące rodzaje skrętek:
STP (shielded twisted paar) – skrętka ekranowana, wykonana z 2 skręconych przewodów wraz z
ekranem w postaci oplotu.
FTP (folied twisted paar) – skrętka foliowana, czyli skrętka miedziana ekranowana za pomocą
foli wraz z przewodem uziemiającym.
UTP (unshielded twisted paar) – skrętka nieekranowana.
Dla większości zastosowań nieekranowane okablowanie UTP jest wystarczające, wyjątki stanowią:
• środowisko z dosyć dużym poziomem zakłóceń elektromagnetycznych
• środowisko wrażliwe na zakłócenia pochodzące od skrętki (stosuje się wtedy STP).
Parametry skrętki:
- źródło transmisji – elektryczne
- współpracujące technologie – medium do transmisji 10Mb, 100Mb, gigabitowych, ATM
- maksymalna długość kabla – 100m
- maksymalna liczba stacji na segment – 1024 (łączy w sposób point to point)
Dużą wadą skrętki jest spora nadmiarowość kabla.
Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Zakład Systemów Rozproszonych
Rzeszów 2002
5
Kategorie i klasy skrętek:
Amerykańska norma EIA/TIA 568
Europejska norma EN50-171
1 kategoria
tradycyjna, nieekranowana skrętka telefoniczna
przystosowana do przesyłania głosu, nieprzystosowana do pracy w sieci komputerowej
2 kategoria
nieekranowana skrętka, szybkość transmisji do
1 MHz, kabel ma zwykle 2 pary skręconych
przewodów
3 kategoria
skrętka o szybkości transmisji do 10 MHz, kabel zawiera zwykle do 4 par skręconych przewodów
4 kategoria
szybkość transmisji do 16 MHz, kabel jest zbudowany z 4 par przewodów
5 kategoria
skrętka z dopasowaniem rezystanyjnym 100 Ω,
pozwala na transmisję danych z szybkością 100
MHz na odległość do 100 m
6 kategoria
umożliwia transmisję z szybkością do 250
MHz
7 kategoria
szybkość do 600 MHz
klasa A
realizacja usług telefonicznych z pasmem częstotliwościowym do 100 kHz
klasa B
okablowanie do aplikacji głosowych i usług
terminalowych z pasmem częstotliwościowym
do 1 MHz
klasa C
obejmuje typowe technologie sieci LAN, wykorzystuje pasmo częstotliwości do 16 MHz
klasa D
dla szybkich sieci lokalnych, obejmuje aplikacje wykorzystujące pasmo częstotliwościowe
do 100 MHz
klasa E
stanowi najnowsze (’99) okablowanie, parametry jej określone są do częstotliwości 250 MHz
klasa F
możliwa jest realizacja aplikacji wykorzystującyhc pasmo do 600 MHz, różni się ono od poprzednich klas stosowaniem kabli typu STP
Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje połączeń:
• połączenia zgodne – stosowane przy łączeniu stacji roboczej z koncentratorem
• połączenia krzyżowe – stosuje się przy bezpośrednim łączeniu dwóch komputerów
Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Zakład Systemów Rozproszonych
Rzeszów 2002
6
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
“Vademecum teleinformatyka” IDG Poland S.A. 2000 r.
L. Petersen, B. Davie “Sieci komputerowe – podejście systemowe” Nakom 2000 r.
Tom Sheldon, “Wielka encyklopedia sieci komputerowych” Robomatic 1999 r.
Deo Narsingh “Teoria grafów i jej zastosowania w technice i informatyce” PWN, 1980 r.
Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
Zakład Systemów Rozproszonych
Rzeszów 2002