Особенности физических сред передачи данных

В качестве физической среды передачи могут выступать кабели со скрученными парами проводов (витые пары), коаксиальные кабели, волоконно-оптические кабели, радио-, инфракрасные ИК-и СВЧ-каналы.

 

В перечень параметров среды передачи сетей связи входят полоса перепуска и скорость передачи, способность к двухточечной, многоточечной и (или) широковещательной передачи (т.е. допустимые применения), максимальная длина и число таких, подключаемых оконечных систем, топологическая гибкость и трудоемкость прокладки, устойчивость к помехам и стоимость. Средой, соединяющей передатчик и приемник, информация передается в виде сигналов, которые могут быть аналоговыми или дискретными (цифровыми).

 

Полоса перепуска - область частот гармонических колебаний, проходящих средой передачи. Ширина полосы перепуска среды должна быть достаточной для прохождения существенных амплитуд частотного спектра сигналов. При превышении спектром сигналов полосы перепуска, например, за счет увеличения частоты смены сигналов, среда не успевает менять свой энергетическое состояние, что приводит к искажениям сигналов. Полоса перепуска измеряется в герцах, а скорость передачи средой - в битах в секунду. Скорость зависит не только от полосы перепуска, но и от способов модуляции и кодирования. Различные среды передачи имеют разную полосу перепуска и, соответственно, скорости передачи.

 

Важной характеристикой среды передачи является способность к широковещание, зависит от ее конструкции и реализации. Например, витая пара более пригодна для связи точка в точку, а грубый коаксиальный кабель - для широковещания.

 

Сигнал в ходе распространения средой теряет свою мощность из-за рассеяния или излучения. Затухание сигнала определяет максимально допустимую длину среды. Для увеличения длины среды обычно применяются усилители и повторители, восстанавливают уровень мощности сигналов.

 

Чем толще кабель, тем труднее его прокладывать через большой радиус закругления. С другой стороны, грубый кабель (вернее, его центральная жила) имеет меньше затухание и допускает большую максимальную длину без усилителей сигналов.

 

Помехоустойчивость среды определяется отношением мощности сигнала к мощности шума (измеряется в децибелах). Чем больше это отношение, тем выше помехоустойчивость.

 

Стоимость среды передачи состоит из стоимости собственно ее оборудования, стоимости планирования прокладки и развертывания среды, стоимости ее эксплуатации.

 

Основным преимуществом витых пар является низкая стоимость. Однако они обеспечивают относительно невысокие скорости передачи данных (обычно не более 1 Мбит / с), поэтому их применяют, как правило, для построения сетей персональных ЭВМ автоматизированных учрежденческие информационных систем. Витые пары подвергаются электромагнитным наводкам, поэтому они мало пригодны для применения в цехах промышленных предприятий. Кабельная система фирмы IBM для ЛВС персональных ЭВМ есть специальный вариант ленточной витой пары. Она обладает достаточной гибкостью и легко прокладывается, как и любая витая пара. Но она позволяет передавать данные с большей скоростью и может иметь большую длину, чем простая витая пара (например, со скоростью до 10 Мбит / с на расстояние до 1 км).

 

Коаксиальные кабели обладают более высокой, чем витые пары, помехоустойчивостью. Существуют тонкие узкополосные коаксиальные кабели, позволяющие передавать информацию на расстояние до 10 км со скоростью до 50 Мбит / с, и толстые широкополосные кабели, обеспечивающие передачу информации со скоростью до 300-500 Мбит / с на расстояние до 50 км. Коаксиальные кабели дороже витых пар, но они имеют лучшие параметры.

 

Волоконно-оптические кабели применяются для передачи оптических сигналов видимого и инфракрасного (ИК) диапазонов с очень высокой скоростью (до нескольких Гбит / с) и небольших потерь (до 2 дБ / км) на расстояние до 5 км. Волоконно-оптические кабели дороже обычных металлических и гораздо менее удобны при монтаже. Кроме того, для серийного производства не отработана технология разветвления таких кабелей, что заставляет применять их пока только для двухточечных соединений. Однако в тех случаях, когда необходимо обеспечить помехоустойчивого связь и (или) передачу гибридного трафика, состоящий из речи, данных и изображений, преимущества таких кабелей являются бесспорными.