Sieci komputerowe Rola warstwy fizycznej Media transmisyjne

Sieci komputerowe
Rola warstwy fizycznej
Określa rodzaj medium transmisyjnego (np.
światłowód lub skrętka)
Określa sposób kodowania bitów (np. zakres
napięć odpowiadających wartości logicznej 1)
Definiuje złącza (rodzaj uŜytych złącz, ilość
pinów itd.)
Wykład 2
Warstwa fizyczna, Ethernet
1
Media transmisyjne
Propagacja sygnału w liniach miedzianych
Okablowanie miedziane
Przekazywany sygnał podlega zjawiskom
falowym i jest naraŜony na:
linie transmisyjne są to zwykle tzw. linie długie
Tłumienie
rodzaje linii transmisyjnych
●
●
2
●
symetryczne (np. skrętka)
współosiowe (np. kabel koncentryczny)
●
w liniach transmisyjnych występują zjawiska falowe
Światłowody
Jest związane z parametrami konstrukcyjnymi kabla, np.
rezystancją (opornością), upływnością dielektryka
Tłumienie rośnie wraz z częstotliwością, np. wskutek
zjawiska naskórkowości
Dyspersja, opóźnienie
●
wielomodowe (MM)
jednomodowe (SM)
Składowe sygnału o róŜnych częstotliwościach rozchodzą
się w linii długiej z róŜną prędkością, powoduje to
zniekształcenie sygnału
Odbicia
Zakłócenia
3
4
Sygnał cyfrowy
Sygnał cyfrowy - harmoniczne
Do kodowania bitów najczęściej uŜywany jest
sygnał cyfrowy
Sygnał cyfrowy okresowy moŜna rozłoŜyć na
sumę sygnałów harmonicznych
V to wartości napięć oznaczające wartości
logiczne 0 i 1
5
Tłumienie
6
Dyspersja
Tłumienie powoduje spadek amplitudy sygnału,
jest związane z m. in. z opornością przewodu
oraz jakością uŜytego do budowy przewodu
dielektryka
7
Składowe sygnału o róŜnych częstotliwościach
rozchodzą się z róŜną prędkością, powoduje to
„rozciągnięcie” sygnału w czasie
8
Kodowanie
Sieć Ethernet
Kodowanie to przypisanie bitom np. wartości
napięć lub wydarzenia związanego ze zmianą
napięcia
Ethernet to zbiór reguł budowy sieci lokalnych
publikowany przez IEEE jako standardy
oznaczane numerem: 802.3, np. 802.3u
Manchester był stosowany w sieciach 10Mb
Standard Ethernet określa własności warstw
fizycznej oraz łącza danych
MLT3
9
Warstwa fizyczna sieci Ethernet
10
Okablowanie – skrętka miedziana
Okablowanie
skrętki UTP (Unshielded Twisted Pair) i STP
(Shielded Twisted Pair)
światłowody wielomodowe (multimode - MM) i
jednomodowe (singlemode - SM)
Złącza
RJ45 (dla skrętki)
SC, LC i starszy ST (dla światłowodów)
UTP (ang. Unshielded Twisted Pair) - na
rysunku - nieekranowana
Przepustowości
10Mb, 100Mb, 1Gb, 10Gb
STP (ekranowane pary)
11
FTP (ang. Foiled Twisted Pair) - ekranowana
całość
12
Kabel, kolory, połączenia między
urządzeniami
Złącze RJ-45
Końcówki kabla naleŜy zaciskać wg jednego z
poniŜszych sposobów:
PIN
1
2
3
4
5
6
7
8
T568A
j. zielony
zielony
j. pomarańczowy
niebieski
j. niebieski
pomarańczowy
j. brązowy
brązowy
T568B
j. pomarańczowy
pomarańczowy
j. zielony
niebieski
j. niebieski
zielony
j. brązowy
brązowy
kabel
crossover
13
14
PoE
Kabel crossover
Aby wykonać kabel crossover, naleŜy zacisnąć
końcówki:
PoE (ang. Power over Ethernet)
umoŜliwia zasilanie urządzeń za pomocą skrętki
jedną wg T568A
●
bardzo wygodne np. dla urządzeń AP WIFI
j. niebieski oraz niebieski +
drugą wg T568B
Dla Gigabit Ethernetu (1000BaseT) uŜywane są 4 pary,
kabel crossover musi być więc inny (jaki?)
Kabel crossover słuŜy do łączenia dwóch kart
sieciowych Ethernet, lub dwóch przełączników Ethernet
Niektóre przełączniki i karty sieciowe obsługują tzw.
auto MDIX – moŜna stosować dowolny typ kabla
j. brązowy oraz brązowy 48V, 350mA
●
●
15
w wyniku wykorzystania dość wysokiego napięcia (granica
bezpieczeństwa dla napięć stałych) moŜna uzyskać sporą
moc
konieczność zastosowania wysokiej wartości napięcia
wynika z małego przekroju Ŝyły miedzianej w skrętce
UTP/STP/FTP
16
Kategorie skrętek
Kategoria
Częstotliwość
5
100MHz
5e
125MHz
Przepustowość
100Mb
1Gb
6
250MHz
>1Gb
500MHz
6a
(augmented)
10GB
Przewody koncentryczne
Opis
Fast Ethernet
Fast Ethernet,
Gigabit Ethernet
Fast Ethernet,
Gigabit Ethernet
Ethernet 10G
Standardów Ethernet opartych o przewody
koncentryczne obecnie się nie stosuje, choć takie
instalacje czasem jeszcze moŜna spotkać
Podział na kategorie został zaproponowany w
celu łatwego określania przydatności
okablowania telekomunikacyjnego dla danego
typu transmisji
17
Światłowody - budowa
18
Światłowody wielo- i jednomodowe
WaŜnymi parametremi są średnice rdzenia i
płaszcza:
Wielomodowe:
występuje dyspersja międzymodowa oraz
chromatyczna
9/125 µm (SM)
Jednomodowe (stosowane przy duŜych
odległościach)
62,5/125 µm (MM)
50/125 µm (MM)
19
występuje tylko dyspersja chromatyczna
20
Złącze światłowodowe SC
Zalety i wady światłowodów
Zalety:
Są niewraŜliwe na zakłócenia EMI
Nie powodują zakłóceń EMI
MoŜna uzyskać ogromne przepustowości i odległości
transmisji
Bezpieczeństwo transmisji
Wady:
Drogie urządzenia (szczególnie SM)
Trudny i kosztowny montaŜ złącz i osprzętu
Mała odporność na uszkodzenia mechaniczne
21
Standardy Ethernetu
Ethernet 802.3
Standard
10BASE5
10BASE2
10BASET
Ethernet 802.3u
Standard
100BASE-FX
100BASE-TX
Okablowanie
Kabel współosiowy gruby 500m
(RG-213)
Kabel współosiowy cienki 185m
(RG-58)
Skrętka UTP, od kat. 3 w 100m
górę
Okablowanie
Światłowód MM
Skrętka UTP, od kat. 5 w
górę
22
Standardy Ethernet c.d.
Ethernet 802.3z (optyczny), 802.3ab (elektryczny)
Standard
Okablowanie
1000BASE-SX
Światłowód MM
1000BASE-LX
Światłowód MM lub SM
1000BASE-LH
Światłowód SM
1000BASE-T
Skrętka UTP od kat. 5e w
górę (4 pary)
Odległość
Odległość
550m
3km lub 10km
100km
100m
802.3ae (optyczny), 802.3ak (elektryczny), 802.3an (elektryczny)
Standard
Okablowanie
Odległość
10GBASE-SR
Światłowód MM
300m
10GBASE-LR
Światłowód SM
10km
10GBASE-ER
Światłowód SM
40km
10GBASE-CX4
Przewód miedziany CX4 15m
10GBASE-T (wymaga
Skrętka UTP cat 6, 6a
55, 100m odpowiednio
500Mhz)
Odległość
400m
100m
23
24
Autonegocjacja
Okablowanie strukturalne LAN, osprzęt
Ethernet uŜywa technologii tzw. autonegocjacji,
aby zapewnić moŜliwość współpracy urządzeń
róŜnych standardów.
Współczesne przełączniki (switche) i karty
sieciowe (NIC) zwykle są w stanie pracować w
którymś z trybów 10/100/1000
Nie wszystkie jednak urządzenia będą
współpracować
X – krosownice (panele krosowe, ang. patch panele)
np. 1000BASE-SX z 100BASE-FX
Autonegocjacja jest realizowana w warstwie
fizycznej
CD, BD, FD – punkty dystrybucyjne: kampusu,
budynku, piętra
25
Osprzęt sieci LAN
26
Osprzęt sieciowy LAN c.d.
Patch panel, przełączniki Ethernet:
Patch panel światłowodowy
27
28
Osprzęt sieciowy LAN c.d.
Połączenia (spawy):
29