Сетевые технологии и устройства

Тема 2.5. Состав линии связи. Среды передачи

План занятия

Источники: Семёнов А. Б. и др. «СКС»; Ковшик В. А. и др., табл. 1.1; Сквирский В. Д., табл. 1.3; ПГУТИ, с. 32; «Линия связи» (Википедия)

1. Линия связи

Среда, аппаратура, промежуточное оборудование

2. Медь

Витая пара: UTP, экраны, категории; коаксиал

3. Оптика

Одномод и многомод, дальности Ethernet

4. Радио

IEEE 802.11

5. Сравнение

Как выбрать среду

Состав линии связи

«Линия связи», Википедия; примеры — учебное толкование

Компьютер

Аппаратура передачи данных: адаптер, трансивер

Физическая среда

Промежуточная аппаратура: повторитель, регенератор

Аппаратура передачи данных

СКС допускает только витую пару (100, 120, 150 Ом) и оптику (Семёнов, с. 26).

  • Линия связи в узком смысле — физическая среда; в широком — совокупность цепей и линейных трактов с общими сооружениями и одной средой распространения («Линия связи», Википедия).
  • По среде: радиолинии и направляющие линии — проводные (кабельные, воздушные) и волоконно-оптические.
  • Коаксиал исключён из стандартов СКС: низкая надёжность сетей на нём, невысокая технологичность, более высокая стоимость (Семёнов, с. 26–27).

Витая пара

Семёнов, с. 26, 86–88, 92

UTP

• Дешевле, проще монтаж

• Легче, меньше радиус изгиба

• Нет особых требований к заземлению

• Основной кабель горизонтали

Экранированные (F, S, STP)

• Лучше защита от наводок

• Защита от перехвата

• Дороже, критичны к монтажу

• Плёнка — ВЧ-помехи, оплётка — НЧ

  • Горизонтальный кабель — четыре витые пары, каждая скручена со своим шагом (с. 92).
  • Конструкции: UTP, STP (экран каждой пары), S/UTP, S/STP (Семёнов, рис. 39).

Категории витой пары

Семёнов, с. 28–29, 73

Категория

Частота

Пример

3

16 МГц

10Base-T, телефония

5 / 5е

100 МГц

Fast / Gigabit Ethernet

6

250 МГц

Gigabit с запасом

7

600 МГц

экранированные пары

  • Категории 6 и 7 в 1999 году только разрабатывались; сегодня они стандартизованы в ISO/IEC 11801 (учебное толкование).
  • Коаксиал в классическом Ethernet: «толстый» RG-8 / RG-11 — 10Base-5, до 500 м, до 100 станций; «тонкий» RG-58 — 10Base-2, до 185 м, до 30 станций (Сквирский, табл. 1.3).

ЗакреплениеКатегории витой пары

Семёнов, с. 28–29, 73. Разложите частоты и примеры по категориям

16 МГц10Base-T, телефония 100 МГцFast / Gigabit Ethernet 250 МГцGigabit с запасом 600 МГцЭкранированные пары
Кат. 3
Кат. 5 / 5е
Кат. 6
Кат. 7

Оптическое волокно

Семёнов, с. 27, 167–169

Одномодовое

Сердцевина 9,3 мкм, оболочка 125 мкм; длинные трассы

Многомодовое

50/125 или 62,5/125; внутренние магистрали

Норма СКС

62,5/125, 1300 нм: ≤ 1 дБ/км, ≥ 500 МГц·км

Виды кабелей

Внешней, внутренней прокладки, для шнуров

  • Световод — сердцевина и оболочка из кварцевого стекла; наружный диаметр оболочки у всех волокон 125 мкм (с. 168).
  • Стекло непрочно, поэтому остальные элементы кабеля защищают волокно от механических воздействий и влаги.

Среды Ethernet и дальность

Ковшик, табл. 1.1

Стандарт

Среда

Дальность, м

1000Base-T

витая пара кат. 5–7

100

1000Base-SX

многомод 62,5 / 50

220 / 550

1000Base-LX

многомод / одномод

550 / 5000

10GBase-SR

многомод

300

10GBase-LR / ER

одномод

10 000 / 40 000

Коаксиал: 10Base-5 — 500 м, 10Base-2 — 185 м (Сквирский, табл. 1.3).

  • Ещё из табл. 1.1: 100Base-FX — 412 м (полудуплекс) и 2000 м (дуплекс); 1000Base-ZX — 80 км; 10GBase-ZR — 70 км.

ПодборКакая среда дотянется?

Ковшик, табл. 1.1. Задайте расстояние и скорость — таблица покажет подходящие стандарты

Скорость

Беспроводная среда IEEE 802.11

ПГУТИ, с. 32

Стандарт

Диапазон

Скорость

802.11a

5 ГГц

6–54 Мбит/с

802.11b

2,4 ГГц

до 11 Мбит/с

802.11g

2,4 ГГц

до 54 Мбит/с

802.11n

2,4 и 5 ГГц

до 600 Мбит/с

Эфир — разделяемая среда: реальная скорость ниже номинальной.

  • Стандарты 802.11 описывают физический уровень и подуровень MAC; методы: 802.11a и g — OFDM, 802.11b — DSSS; 802.11n принят в 2009 году.
  • Дальность и скорость зависят от стен и помех; беспроводной сегмент подключают к проводной сети через точку доступа (учебное толкование).

Сравнение сред

Учебное толкование

Свойство

Витая пара

Оптика

Wi-Fi

Дальность

100 м

до десятков км

десятки м

Помехи

средне

не подвержена

сильно

Перехват

средне

трудно

легко

Монтаж

просто

сложно

без кабеля

  • Скорость: витая пара — до 1–10 Гбит/с, оптика — 10 Гбит/с и выше, Wi-Fi — до сотен Мбит/с на точку.
  • Где в СКС: витая пара — горизонталь и внутренние магистрали; оптика — магистрали, иногда горизонталь; радио в СКС не входит.
  • Монтаж оптики — сварка и чистота разъёмов; для Wi-Fi нужна шифрация.

ПроверкаТри вопроса по средам

Щёлкните вариант

1. Какие среды допускает СКС?
Семёнов, с. 26.
2. Почему реальная скорость Wi-Fi ниже номинальной?
Все клиенты точки делят один радиоканал.
3. Плёночный экран защищает от …, оплётка — от …
Семёнов, с. 86–88.

Учебный расчёт: два корпуса, 350 м, 1 Гбит/с

По табл. 1.1 Ковшика

Витая пара — 100 м: нет

1000Base-SX 62,5/125 — 220 м: нет

1000Base-SX 50/125, LX — 550 м: да

Запас на 10 Гбит/с → одномод

Итог

Следующая лекция — структурированная кабельная система

Линия

Среда + аппаратура + промежуточное оборудование

Медь

Витая пара кат. 3–7, 100 м

Оптика

Многомод — магистрали, одномод — дальние трассы

Радио

IEEE 802.11, 2,4 и 5 ГГц

Конец занятия