Типи ліній зв’язку локальних мереж

Середовищем передачі інформації називаються ті лінії зв’язку (або канали зв’язку), по яких виконується обмін інформацією між комп’ютерами. У переважній більшості комп’ютерних мереж (особливо локальних) використовуються провідні або кабельні канали зв’язку, хоча існують і бездротові мережі, які зараз знаходять усе більш широке застосування, особливо в портативних комп’ютерах.

Інформація в локальних мережах найчастіше передається в послідовному коді, тобто біт за бітом. Така передача повільніше й складніше, ніж при використанні паралельного коду. Однак треба враховувати те, що при більш швидкій паралельній передачі (по декількох кабелях одночасно) збільшується кількість сполучних кабелів у кількість разів, рівну кількості розрядів паралельного коду (наприклад, в 8 разів при 8-розрядному коді). Це зовсім не дріб’язок, як може здатися на перший погляд. При значних відстанях між абонентами мережі вартість кабелю цілком порівнянна з вартістю комп’ютерів і навіть може перевершувати її. До того ж прокласти один кабель набагато простіше, ніж 8, 16 або 32. Значно дешевше обійдеться також пошук ушкоджень і ремонт кабелю.

Але це ще не все. Передача на великі відстані при будь-якому типі кабелю вимагає складної передавальної й прийомної апаратур, тому що при цьому необхідно формувати потужний сигнал на передавальному кінці й детектувати слабкий сигнал на прийомному кінці. При послідовній передачі для цього потрібно всього один передавач й один приймач. При паралельній же кількість необхідних передавачів і приймачів зростає пропорційно розрядності використовуваного паралельного коду. У зв’язку із цим, навіть якщо розробляється мережа незначної довжини (порядку десятка метрів) найчастіше вибирають послідовну передачу.

До того ж при паралельній передачі надзвичайно важливо, щоб довжини окремих кабелів були точно рівні один одному. Інакше в результаті проходження по кабелях різної довжини між сигналами на прийомному кінці утвориться часове зрушення, що може привести до збоїв у роботі або навіть до повної непрацездатності мережі. Наприклад, при швидкості передачі 100 Мбіт/с і тривалості біта 10 нс це часове зрушення не повинно перевищувати 5-10 нс. Таку величину зрушення дає різниця в довжинах кабелів в 1-2 метри. При довжині кабелю 1000 метрів це становить 0,1-0,2%.

Треба відзначити, що в деяких високошвидкісних локальних мережах все-таки використовують паралельну передачу по 2-4 кабелям, що дозволяє при заданій швидкості передачі застосовувати більш дешеві кабелі з меншою смугою пропущення. Але припустима довжина кабелів при цьому не перевищує сотні метрів. Прикладом може служити сегмент 100BASE-T4 мережі Fast Ethernet.

Промисловістю випускається величезна кількість типів кабелів, наприклад, тільки одна найбільша кабельна компанія Belden пропонує більше 2000 їхніх найменувань. Але всі кабелі можна розділити на три великі групи:

• електричні (мідні) кабелі на основі кручених пар проводів (twisted pair), які діляться на екрановані (shielded twisted pair, STP) і неекрановані (unshielded twisted pair, UTP);
• електричні (мідні) коаксіальні кабелі (coaxial cable);
• оптоволоконні кабелі (fibre optic).

Кожен тип кабелю має свої переваги й недоліки, так що при виборі треба враховувати як особливості розв’язуваного завдання, так й особливості конкретної мережі, у тому числі й топології.

Можна виділити наступні основні параметри кабелів, принципово важливі для використання в локальних мережах:

• Смуга пропущення кабелю (частотний діапазон сигналів, що пропускає кабель) і загасання сигналу в кабелі. Два цих параметри тісно зв’язані між собою, тому що з ростом частоти сигналу росте загасання сигналу. Треба вибирати кабель, що на заданій частоті сигналу має прийнятне загасання. Або ж треба вибирати частоту сигналу, на якій загасання ще прийнятне. Загасання виміряється в децибелах і пропорційно довжині кабелю.
• Перешкодозахищеність кабелю й забезпечувана їм таємність передачі інформації. Ці два взаємозалежних параметри показують, як кабель взаємодіє з навколишнім середовищем, тобто, як він реагує на зовнішні перешкоди, і наскільки просто прослухати інформацію, передану по кабелю.
• Швидкість поширення сигналу по кабелю або, зворотний параметр – затримка сигналу на метр довжини кабелю. Цей параметр має принципове значення при виборі довжини мережі. Типові величини швидкості поширення сигналу – від 0,6 до 0,8 від швидкості поширення світла у вакуумі. Відповідно типові величини затримок – від 4 до 5 нс/м.
• Для електричних кабелів дуже важлива величина хвильового опору кабелю. Хвильовий опір важливо враховувати при узгодженні кабелю для запобігання відбиття сигналу від кінців кабелю. Хвильовий опір залежить від форми й взаєморозташування провідників, від технології виготовлення й матеріалу діелектрика кабелю. Типові значення хвильового опору – від 50 до 150 Ом.

У цей час діють наступні стандарти на кабелі:

• EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) – американський;
• ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling for customer premises) – міжнародний;
• CENELEC EN 50173 (Generic cabling systems) – європейський.

Ці стандарти описують практично однакові кабельні системи, але відрізняються термінологією й нормами на параметри.