Организация функционирования вычислительных сетей

СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

ОРГАНИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Устройство, через которое осуществляется взаимодействие между подсистемами сети, называется интерфейсом. Информация, проходящая через интерфейс, должна быть представлена в виде сигналов заданной длительности, уровня, формы и т.д. Иначе отдельные элементы сети просто не поймут друг друга.

В вычислительной сети работает сразу несколько ЭВМ. Поэтому надо определить правила их взаимодействия. Например, как вести диалог через сеть, чья очередь передавать информацию, что нужно делать, если сообщение не принято и т.д.

Эти правила называются протоколами (соглашениями о связи). В соответствии с ними и преобразуется информация при ее движении по сети. В процессе этого движения информация проходит различные уровни обработки. Работа каждого уровня регламентируется соответствующими протоколами, а связь между уровнями происходит с помощью интерфейсов.

Международной организацией стандартов предложена обобщенная логическая структура вычислительной сети в виде эталонной семиуровневой логической модели открытых систем OSI (системы называются открытыми, если они могут взаимодействовать друг с другом с помощью определенных процедур, несмотря на различие их технических и логических структур).

В системе выделяются 7 функциональных уровней, указанных ниже в порядке возрастания уровня иерархии:

 

Физический (нижний уровень) - обеспечивает электрическими, механическими и функциональными характеристиками подключение к физическим каналам связи.

Канальный уровень (уровень управления каналом). На этом уровне осуществляются установление, поддержание и разъединение каналов, а также управление каналом передачи данных.

Сетевой уровень - на нем реализуются процессы маршрутизации, коммутации и    адресации сообщений, управление потоками данных.

Транспортный уровень - уровень управления передачей данных от системы-источника к системе-адресату.

Сеансовый уровень - организация и проведение сеансов связи между прикладными вычислительными процессами.

Представительный уровень - или уровень представления данных. На этом уровне проводятся интерпретация и преобразование данных, передаваемых между прикладными процессами, к виду, удобному для этих процессов.

Прикладной (верхний) уровень - выполнение прикладных программ, управление терминалами, административное управление сетью.

Первые четыре уровня образуют транспортную службу, которой соответствует транспортная сеть в логической структуре сети. Шестой и седьмой уровни соответствуют процессам представления и преобразования данных, выполнения прикладных программ, административного управления сетью. Остальные пять младших уровня в совокупности определяют сетевой метод доступа к этим процессам.

Существуют протоколы: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительный (протокол представления данных) и прикладной.

Управление взаимодействием различных объектов сети при удовлетворении запросов абонентов на представление услуг осуществляется с помощью сетевого программного обеспечения - операционной системой сети.

На верхнем уровне ОС сети располагаются программы управления планированием, использованием ресурсов сети и организации удовлетворения запросов абонентов. На нижнем уровне ОС сети размещаются программы управления передачей данных, программы реализации сетевого метода доступа. (Например, международный стандарт Х.25 охватывает физический, канальный и сетевой функциональные уровни и соответствующие им протоколы).

 

Управление логической связью

Подуровень Управления логической связью устанавливает канал связи и определяет использование логических точек интерфейса, называемых точками доступа к услугам (Service Access Points, SAP). Другие компьютеры, ссылаясь на точки доступа к услугам, могут передавать информацию с подуровня Управления логической связью на верхние уровни OSI. Эти стандарты определены в категории 802.2.

Управление доступом к среде

Как показано на рис.22.2, подуровень Управления доступом к среде — нижний из двух подуровней. Он обеспечивает совместный доступ плат сетевого адаптера к Физическо­му уровню. Подуровень Управления доступом к среде напрямую связан с платой сете­вого адаптера и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя компьютера­ми сети.

Категории 802.3, 802.4, 802.5 и 802.12 определяют стандарты как для этого под­уровня, так и для первого уровня модели OSI — Физического.

Стандарты Project 802 для подуровней

 

 

Метод доступа Ethernet.

 

Это метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными, подключенными к общей шине. Но сообщение, предназначенное только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес станции отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов) (CSMA/CD - Carier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты, называемые коллизиями. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.

Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, если работает порядка 80-100 станций.

 Метод доступа Arcnet.

 

Этот метод доступа разработан фирмой Datapoint Corp. Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или TokenRing. Arcnet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.

Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.

Arc Net — гибкая сетевая архитектура, разработанная для ЛВС масштаба рабочих групп. В целом она соответствует категории IEEE 802.4, где определяются стандарты для сетей с топологией «шина». Чаще всего в ней используется коаксиальный кабель, она может работать как с активными, так и с пассивными концентраторами. В следующей таблице приводятся спецификации ар­хитектуры ArcNet.

Примечание. В таблицах отражены стандартные минимальные требования специфика­ций IEEE. (Конкретная реализация сетевой архитектуры может отличаться от требований, указанных в таблице).

 

Спецификация IEEE	ArcNet
Топология	Последовательность «звезд»
Тип кабеля	RG-62 или RG-59 (коаксиальный)
Сопротивление терминатора, W (Ом)	Не применяется
Волновое сопротивление, W (Ом)	93 - RG-62; 75 - RG-59
Максимальная длина коаксиального кабеля при топологии «звезда» (м)	610 (2000 футов)
Максимальная длина коаксиального кабеля при топологии «шина» (м)	305 (1000 футов)
Максимальная длина кабеля витой пары (м)	244 (800 футов)
Максимальная длина отрезка кабеля между компьютерами (м)	Зависит от кабеля
Максимальное число соединенных сегментов	Не поддерживает соединенные сегменты
Максимальное число компьютеров на сегмент	Зависит от используемого кабеля

Метод доступа Token-Ring.

 

Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.

Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

Следующая таблица обобщает спецификации архитектуры Token Ring.

 

Спецификация IEEE	Token Ring
Топология	Звезда-кольцо
Тип кабеля	Экранированная или неэкранированная витая пара
Сопротивление терминатора, (Ом)	Не применяется
Волновое сопротивление, (Ом)	100-120 - для UTP; 150 - для STP
Максимальная длина кабельного сегмента (м)	От 45 до 200 (от 148 до 656 футов) в зависимости от типа кабеля
Минимальная длина кабеля между компьютерами (м)	2,5 (около 8 футов)
Максимальное число соединенных сегментов	33 модуля множественного доступа (MSAU)
Максимальное число компьютеров на сегмент	Неэкранированная витая пара — 72 компьютера на концентратор; экранированная витая пара — 260 компьютеров на концентратор

 

Метод доступа AppleTalk

 

AppleTalk — сетевая архитектура, используемая в среде компьютеров Apple. Термин «LocalTalk» относится к одной физической сети. С помощью зон небольшие сети LocalTalk можно объединить в более крупные сети. AppleShare — операционная систе­ма, которая обеспечивает совместное использование файлов в сети. Сеть LocalTalk обычно имеет такие характеристики: метод доступа CSMA/CA, топологию «шина» или «дерево», кабельную систему на основе экранированной витой пары.

Архитектура EtherTalk позволяет сетевым протоколам AppleTalk работать с коак­сиальным кабелем и витой парой Ethernet.

Плата EtherTalk NB позволяет подсоединять Macintosh II к сети 802.3 Ethernet. С платой поставляется программное обеспечение EtherTalk, совместимое с AppleTalk Phase2.

Плата TokenTalk NB — это плата расширения, которая позволяет подсоединять Macintosh II к сети 802.5 Token Ring. С платой поставляется программное обеспечение TokenTalk, совместимое с AppleTalk Phase2.

 

КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

 

Известны три основные группы кабелей: коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель. Существует две технологии передачи данных: модулированная и немодулирован­ная. При модулированной передаче в одном кабеле одновременно организуется не­сколько независимых каналов связи, по которым передается аналоговый сигнал. При немодулированной передаче канал всего один, и по нему передается цифровой сигнал.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель подразделяется на два типа — тонкий и толстый. Оба они имеют медную жилу, окруженную металлической оплеткой, которая поглощает внеш­ние шумы и перекрестные помехи. Коаксиальный кабель удобен для передачи сигна­лов на большие расстояния. Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м (около 607 футов) без его заметного искажения, вызванного затуханием.

Тонкий коаксиальный кабель

 

Тонкий коаксиальный кабель относится к группе, которая называется семейством RG-58; его волновое сопротивление равно 50 Ом. Волновое сопротивле­ние (impedance) — это сопротивление переменному току, выраженное в омах. Основ­ная отличительная особенность семейства RG-58 — медная жила. Она может быть сплошной или состоять из нескольких переплетенных проводов.

 

 

Жила — переплетенные провода или сплошной медный провод

 

Кабель	Описание
RG-58 /U	Сплошная медная жила
RG-58 A/U	Переплетенные провода
RG-58 C/U	Военный стандарт для RG-58 A/U
RG-59	Используется для модулированной передачи (например, в кабельном     телевидении)
RG-6	Имеет больший диаметр по сравнению с RG-59, предназначен для более     высоких частот, но может применяться и для модулированной передачи
RG-6 2	Используется в сетях ArcNet®

Толстый коаксиальный кабель

 

Толстый коаксиальный кабель - относительно жесткий кабель с диаметром около 1 см (0,5 дюйма). Иногда его называют «стандартный Ethernet», поскольку он был первым типом кабеля, применяемым в Ethernet. Медная жила этого кабеля толще, чем у тонкого коаксиального кабеля.

 

 

Жила толстого коаксиального кабеля больше в сечении, чем у тонкого кабеля.

Витая пара

 

Витая пара может быть экранированной и неэкранированной. Неэкранированная витая пара (UTP) делится на пять категорий, из которых пятая — наиболее популярная в сетях. Экранированная витая пара (STP) поддерживает передачу сигналов на более высоких скоростях и на большие расстояния, чем UTP.

AWG — стандартная система измерений кабеля.

Читая физическую характеристику кабеля, Вы будете часто встречать слово «калибр» (gage) с последующей аббревиатурой AWG. AWG — это система измерений, определя­ющая толщину проводов. Чем больше толщина провода, тем меньше его AWG-номер. В качестве точки отсчета обычно используют толщину телефонного провода. Она рав­на 22 AWG. Следовательно, провод толщиной 14 AWG толще телефонного, а толщи­ной 26 AWG — тоньше.

Кабельная система UL, ANSI и EIA/ TIA

Система категорий Underwriters Labs (UL) разработана этой лабораторией совместно с корпорацией Anixter. Система включает 5 уровней (levels) кабелей. С января 1993 года приведена в соответствие с системой категорий EIA/TIA и в настоящее время для обозначения уровня кабеля используется термин «категория» (category). Стандарт EIA/TIA 568 был разработан совместными усилиями UL, ANSI и EIA/TIA. Стандарт распространяется на 100- Ом UTP, 150 – Ом STP и волоконно-оптические кабельные системы. Необходимо отметить, что соответствовать определенной категории должен не только сам кабель, но также и соединители (разъемы), розетки, кабели –удлинители, распределительные панели и др., т.е. все, что в совокупности и составляет понятие кабельная система.

Категория	Кабельная система	Сетевая среда
Категория 1	Неэкранированная витая пара (STP)	Используется для передачи голоса и низкоскоростной передачи данных (до 56 Кбит/Сек).
Категория 2	Неэкранированная витая пара до 1 МГц	Линии ISDN, Т1, а также сети со скоростью передачи данных до 1 Мбит/сек.
Категория 3	Неэкранированная витая пара до 16 МГц	10BASE-T, 4-Мбит/с TokenRing, ARCnet, 100VG-AniLAN
Категория 4	Неэкранированная витая пара до 20 МГц	16-Мбит/с TokenRing, 10BASE-T с малыми потерями
Категория 5	Неэкранированная или экранированная витая пара до 100 МГц	ATM, TP-PMD, 100BASE-TX

Кабельная система IBM

IBM разработала собственную кабельную систему, со своей нумерацией, стандарта­ми, спецификациями и назначениями. Многие из этих параметров близки к специфи­кациям других разработчиков.

Кабельная система IBM была представлена в 1984 году. Она определила следую­щие компоненты:

- соединители кабелей;

- лицевые щиты;

- распределительные панели;

- типы кабелей.

Уникальным компонентом стал соединитель. Он отличается от стандартного ВNС-коннектора и других соединителей тем, что является не «папой», не «мамой», а «гермафродитом»: любые два можно соединить друг с другом. Эти соединители требу­ют использования лицевых щитов и распределительных панелей специальной конст­рукции.

Кабельная система IBM классифицирует кабели по типам. Например, кабель ка­тегории 3 (речевая UTP) представляет собой тип 3.

Классификация кабелей IBM

Тип	Стандартное наименование	Описание
Тип 1	Экранированная витая пара (STP)	Состоит из двух пар проводов 22 AWG, покрытых плетеным экраном — для компьютеров и модулей множественного доступа (MAU)
Тип 2	Кабель для передачи речи и данных	Экранированный кабель для передачи речи и данных. Состоит из двух витых пар проводов 22 AWG, заключенных в экранирующую оплетку, — для передачи        данных; из четырех витых пар проводов        26 AWG — для передачи речи
Тип 3	Кабель для передачи речи	Неэкранированный кабель для передачи речи. Состоит из четырех витых пар проводов 22 или 24 AWG со сплошной жилой
Тип 4	Еще не определен
Тип 5	Оптоволоконный кабель	Два 62,5/125-микронных оптоволокна, промышленный стандарт
Тип 6	Коммутационный кабель	Состоит из двух витых пар проводов 26 AWG с двойным слоем фольги и оплеткой
Тип 7	Еще не определен
Тип 8	Ковровый кабель	Имеет плоский соединитель для прокладки под ковром. Состоит из двух витых пар проводов 26 AWG. Длина кабеля не превышает половину длины кабеля типа 1
Тип 9	Пленумный	Огнеупорный. Состоит из двух экранированных витых пар проводов

Некоторые соображения

При выборе сетевого кабеля необходимо учитывать ряд его характеристик, в их числе:

- Простота монтажа.

Насколько прост кабель в монтаже? В небольших сетях, с небольшими расстояниями, где проблема защита данных не самая главная, прокладывать толстый, жесткий и до­рогой кабель, вероятно, нецелесообразно.

- Экранирование.

Экранирование кабеля приводит к его удорожанию, несмотря на это, практически любая сеть использует одну из форм экранированного кабеля. Чем больше помех в месте прокладки кабеля, тем большее экранирование требуется. Прокладка пленумного кабеля существенно увеличивает стоимость проекта.

- Перекрестные помехи.

Перекрестные помехи и внешние шумы могут вызвать серьезные проблемы в больших сетях, где критическим вопросом является вопрос защиты данных. Недорогие кабели слабо защищены от внешних электрических полей, генерируемых электропроводкой, двигателями, реле и радиопередатчиками.

- Скорость передачи (часть пропускной способности).

Скорость передачи измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с). Для медных кабелей сегодня самым распространенным значением является 10 Мбит/с, хотя последние стандарты позволяют передавать данные со скоростью 100 Мбит/с и выше. Толстый коаксиальный кабель передает сигналы на большие расстояния, чем тонкий. Но с ним сложнее работать. По оптоволоконному кабелю данные передаются со скоростью более 1 Гбит/с, но для его монтажа нужны специальные навыки, к тому же он сравнительно дорог.

- Стоимость.

Стоимость кабелей, которые обеспечивают высокую степень защиты, передавая дан­ные на большие расстояния, гораздо выше стоимости тонкого коаксиального кабеля, простого в монтаже и эксплуатации.

- Затух ание сигнала.

Затухание сигнала — причина, которая ограничивает максимальную длину кабеля, так как значительно ослабленный сигнал может быть не распознан принимающим компь­ютером. Кабели разных типов имеют разную максимальную длину. Большинство сетей использует системы проверки ошибок: при искажении принятого сигнала они требуют его повторной передачи. Однако на это уходит дополнительное время, что снижает общую пропускную способность сети.

Сравнение кабелей

 

Характеристика	Тонкий коаксиальный кабель (10BASE-2)	Толстый коаксиальный кабель (10BASE-5)	Витая пара (10BASE-T)	Оптоволоконный кабель
Стоимость пары	Дороже витой	Дороже тонкого коаксиального кабеля	Самый дешевый	Самый дорогой
Эффективная длина	185 м (около 607 футов)	500 м (около 1640 футов)	100 м (около 328 футов)	2 км (6562 фута)
Скорость передачи	10 Мбит/с	10 Мбит/с	4-100 Мбит/с	100 Мбит/с и выше (более 1Гбит/с)
Гибкость	Довольно гибкий	Менее гибкий	Самый гибкий	Не гибкий
Простота монтажа	Прост в монтаже	Прост в монтаже	Очень прост в монтаже (может быть проложен при строитель.)	Прост в монтаже
Подвержен- ность помехам	Хорошая защита от помех	Хорошая защита от помех	Подвержен помехам	Не подвержен помехам
Особые свойства	Электронные компоненты дешевле, чем у витой пары	Электронные компоненты дешевле, чем у витой пары	Тот же телефонный провод; часто проложен во время строительства	Передает речь, видео и данные
Рекомендуемое применение	Средние или большие сети с высокими требованиями к защите данных.	Средние или большие сети с высокими требованиями к защите данных	UTP- небольшие дешевые сети; STP – TokenRing любого размера	Сети любого размера с высокими требованиями к скорости передачи, уровню защиты и целостности данных.

 

Оптический кабель

В оптических (оптоволоконных) кабелях, в отличие от кабелей с медными или алюминиевыми жилами, в качестве среды для передачи сигнала используется прозрачный волоконный световод. Сигнал здесь передается не с помощью электрического тока, а с помощью света,Как и силовые, оптоволоконные провода чрезвычайно разнообразны по конструкции, типам исполнения, сфере использования и прочим критериям.

. Устройство оптоволоконного кабеля

 

Оптоволоконный кабель имеет достаточно простое устройство. В центре кабеля расположен световод из стекловолокна (его диаметр не превышает 10 мкм) облаченный в защитную пластиковую или стеклянную оболочку, обеспечивающую полное внутреннее отражение света за счет разности коэффициентов преломления на границе двух сред.

Получается что свет, на всем своем пути от передатчика к приемнику, не может выйти из центральной жилы. К тому же свету не страшны электромагнитные помехи, поэтому такой кабель не нуждается в электромагнитном экранировании, а нуждается лишь в упрочнении.

Для придания оптоволоконному кабелю механической прочности, применяют особые меры — делают кабель бронированным, тем более когда речь заходит о многожильных оптических кабелях, несущих сразу несколько отдельных световодов. Кабели для подвесного монтажа требуют особого упрочнения металлом и кевларом.

Самая простая конструкция оптоволоконного кабеля — стеклянное волокно в пластиковой оболочке. Более сложная конструкция — многослойный кабель с упрочняющими элементами, например для прокладки под водой, под землей или для подвесного монтажа.

 

В многослойном броневом кабеле несущий упрочняющий трос изготовлен из заключенного в полиэтиленовую оболочку металла. Вокруг него располагаются светонесущие пластиковые или стеклянные волокна. Каждое отдельное волокно покрыто слоем цветного лака в качестве цветовой маркировки и для защиты от механических повреждений. Пучки волокон облачены в пластиковые трубки, заполненные гидрофобным гелем.

В одной пластиковой трубке может находиться от 4 до 12 таких волокон, в то время как общее количество волокон в одном таком кабеле может доходить до 288 штук. Трубки оплетены нитью, стягивающей пленку, смоченную гидрофобным гелем — для большего демпфирования механических воздействий. Трубки и центральный кабель заключены в полиэтилен. Далее идут кевларовые нити, практически и обеспечивающие многожильному кабелю броню. Потом снова полиэтилен для защиты от влаги, и наконец внешняя оболочка.

 

Если кратко, то оптический кабель обязательно имеет в своей конструкции такие элементы:

 

· оптоволокна или стекловолоконные нити из высококачественного кварцевого стекла, которые скручены по продуманной схеме и представляют собой заключенную в оболочку сердцевину. По ней за счет последовательных и полных отражений распространяется свет. При этом сердцевина имеет высочайший уровень преломления, а оболочка – низкий,

· оптический модуль – это центральная полимерная или металлическая трубка, в которой заключены хрупкие оптические волокна,

· центральный силовой элемент из стеклопластика, стального каната, проволоки или стренги присутствует в многомодульных магистральных марках кабеля,

· наружная защитная оболочка.

 

Конструкция оптического кабеля

 

 

Два основных типа оптоволоконных кабелей

 

В зависимости от диаметра сердцевины стекловолокна выделяют моно- и мультимодовый тип оптоволоконных кабельных изделий. Чем меньше значение данного показателя (8-10 и 50 микрон соответственно), тем «скромнее» модовая дисперсия (расплывание светового импульса), и тем дальше можно передать сигнал.

 

Одномодовый кабель обеспечивает лучам, проходящим по световоду, практически один и тот же путь без существенных взаимных отклонений, в итоге на приемник все лучи приходят одновременно и без искажений формы сигнала. Диаметр световода в одномодовом кабеле составляет около 1,3 мкм, и свет именно с такой длиной волны следует по нему передавать.

 

 

По этой причине в качестве передатчика используется источник лазерного излучения с монохроматическим светом строго требуемой длины волны. Именно кабели данного типа (одномодовые) рассматриваются сегодня как наиболее перспективные для коммуникаций на значительные расстояния в будущем, но пока они дороги и недолговечны.

Многомодовый кабель менее «точен», чем одномодовый. Лучи от передатчика идут в нем с разбросом, и на стороне приемника имеется некоторое искажение формы передаваемого сигнала. Диаметр световодного волокна в многомодовом кабеле составляет 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки 125 мкм.

 

 

Здесь используется обычный (а не лазерный) светодиод на стороне передатчика (с длиной волны 0,85 мкм), и оборудование получается не таким дорогим как с лазерным источником света, да и срок службы у нынешних многомодовых кабелей дольше. Кабели данного типа не превышают по длине 5 км. Типовое время задержки сигнала при передаче составляет порядка 5 нс/м.

 

Оптические кабеля классифицируются по материалу, из которого изготовлены оптоволокна:

 

· GOF -стекловолокно, glass optic fiber,

· POF - полимерное волокно, plastic optic fiber,

· PCF – стеклянно-кристаллическое волокно с защитным покрытием из полимера (plastic crystal fiber).

По способу монтажа различают оптические кабеля для наружной и внутренней прокладки.

По сфере применения и дальности передачи информации оптические кабеля разделяют на следующие типы:

магистральный, который используют для создания многоканальных линий связи большой протяженности. Обеспечить минимальные показатели дисперсии и затухания сигнала способно только мономодовое волокно с примерными размерами оболочки и сердцевины 8-125 мкм на волнах длиной 1.3-1.55 мкм. К магистральным относят кабеля под марками ОКГМ, ОКГЦ, ОККМ, ОККЦ, ОКСМ, ОКСД,

зоновый кабель необходим для организации многополосных линий между, например, областью и отдаленными районами (до 250 км). Кабельная продукция группы содержит градиентные волокна, примеры марок: ОМЗКГМ, ОМЗКГЦ, ОК, ОЗКГ,

городской оптический интернет-кабель (ОКСТМ, ОКСТЦ, ОККТМ), как правило, прокладывается в трубах и коллекторах. Он предназначен для создания сравнительно коротких магистралей (до 10 км), но также должен обладать отличной дата-пропускной способностью, т.е. быть поликанальным. По техпараметрам класс городских кабелей близок к зоновым,

полевой марки (ОК-ПН) предназначены для строительства линий в полевых условиях, в т.ч. подземным, подводным и подвесным способом, поэтому рассчитаны на многократные прокладки и снятия, не распространяют горение, стойки к воздействию растягивающих усилий, влаги, бензина и дизтоплива, грызунам. Полевой кабель обычно содержит 1-12 оптоволокон,

подводный оптический кабель (СПС, ОА2, ДАС) может быть грузонесущим, отличается высокой разрывной и растягивающей устойчивостью, не пропускает влагу, в т.ч. молекулярную, имеет низкий уровень дисперсионности и значительные длины регенерационных участков.,

объектовый (стационарный), служит для пропускания внутренних информационных потоков, к примеру, в бортовых системах кораблей и самолетов, видеотелефонии в учреждениях, кабельном ТВ непосредственно в здании. В конструкции объектовых кабелей не предусмотрены гидрофобные заполнители, что упрощает их монтаж и повышает степень пожарной безопасности. Примеры марок: ИКВ–Т2, ИКВА–П, ОТЦ,

монтажный оптический кабель (ОК-МС с разным номером разработки) имеет форму плоских лент или жгутов. Он применяется для создания внутри- и межблоковых соединений в аппаратуре локальных инфо-систем. Монтажные кабельные изделия сконструированы на основе мультимодовых градиентных оптоволокон.

 

 

Достоинства оптоволоконных кабелей

 

Так или иначе, оптоволоконный кабель принципиально отличается от обычных электрических кабелей исключительной помехозащищенностью, что обеспечивает максимальную сохранность как целостности, так и конфиденциальности передаваемой по нему информации.

Электромагнитная помеха, направленная на оптоволоконный кабель, не способна исказить световой поток, да и сами фотоны не порождают внешнего электромагнитного излучения. Без нарушения целостности кабеля невозможно перехватить передаваемую по нему информацию.

Полоса пропускания оптоволоконного кабеля теоретически составляет 10^12 Гц, что не идет ни в какое сравнение с токонесущими кабелями любой сложности. Можно легко передавать информацию со скоростью до 10 Гбит/с на километры.

Сам по себе оптоволоконный кабель стоит не дорого, почти так же, как тонкий коаксиальный кабель. Но основная доля удорожания готовой сети все же приходится на передающее и приемное оборудование, задача которого - преобразовать электрический сигнал в свет и обратно.

Затухание светового сигнала при прохождении через оптоволоконный кабель локальной сети не превышает 5 дБ на 1 километр, то есть почти такое же как у электрического сигнала низкой частоты. При том, чем выше частота — тем выраженное оказывается преимущество оптической среды перед традиционными электрическими проводниками — затухание растет незначительно. А на частотах выше 0,2 ГГц оптоволоконный кабель однозначно оказывается вне конкуренции. Практически возможно довести расстояние передачи до 800 км.

Оптоволоконные кабели применимы в сетях с топологиями «кольцо» или «звезда», при этом полностью отсутствуют проблемы заземления и согласования с нагрузкой, вечно актуальные для электрических кабелей.

Идеальная гальваническая развязка, наряду с вышеперечисленными достоинствами, позволяет аналитикам прогнозировать, что в сетевых коммуникациях оптоволоконные кабеля вскоре полностью вытеснят токонесущие, тем более с учетом растущего дефицита меди на планете.

 

Недостатки оптоволоконных кабелей

 

Справедливости ради, нельзя не упомянуть и о недостатках волоконно-оптических систем передачи информации, главный из которых — сложность монтажа систем и высокие требования к точности установки разъемов. Микронное отклонения при монтаже разъема способно привести к увеличению затухания в нем. Здесь необходима высокоточная сварка или специальный клеевой гель, коэффициент преломления света в котором аналогичен стекловолокну монтируемого кабеля. По этой причине требуется высокая квалификация персонала, необходимы специальные инструменты и высокое мастерство владения ими.

Чаще всего прибегают к использованию готовых кусков кабеля, на концах которых уже установлены готовые разъемы требуемого типа. Для разветвления сигнала от оптоволокна, применяют специализированные разветвители на несколько каналов (от 2 до 8), но при разветвлении неизбежно происходит ослабление света.

Конечно, оптоволокно является менее прочным и менее гибким материалом нежели та же медь, и изгибать оптоволокно на радиус менее чем 10 см небезопасно для его сохранности.

Ионизирующие излучения снижают прозрачность оптоволокна, усиливают затухание передаваемого светового сигнала. Оптоволоконные кабели стойкие к радиации стоят дороже обычных оптоволоконных кабелей.

Резкий перепад температуры может привести к образованию трещины в световоде.

Безусловно, оптоволокно уязвимо и к механическим воздействиям, к ударам, к ультразвуку; для защиты от этих факторов применяются специальные мягкие звукопоглощающие материалы оболочек кабелей.

 

ЦИФРОВАЯ СВЯЗЬ

 

В некоторых случаях аналоговые линии обеспечивают приемлемое качество, связи. Однако, если обмен данными достаточно интенсивен, временные затраты на их передачу становятся столь большими, что аналоговая связь выглядит неэффективной и чересчур дорогой.

Клиенты, которым необходим более быстрый и надежный по сравнению с аналоговыми линиями метод передачи данных, могут обратиться к линиям цифро­вой службы передачи данных (DDS). Цифровые каналы «точка-точка» это выделенные линии, которые предоставляются телекоммуникацион­ными компаниями, которые гарантируют полнодуплексную по­лосу пропускания при постоянном соединении двух точек.

Основная причина популярности цифровых линий в том, что они обеспечивают практически безошибочную (на 99 процентов) передачу данных. Цифровые линии доступны в различных формах, включая DDS, Т1, ТЗ, Т4 и Switched 56.

Так как служба DDS использует цифровую связь, она не нуждается в модемах. Данные от моста или маршрутизатора DDS передает через устройство, которое назы­вается устройством обслуживания канала/устройством обработки данных (CSU/DSU). Оно преобразует стандартные цифровые сигналы, генерируемые компьютером, в би­полярные цифровые сигналы, применяемые для синхронной связи. Это устройство содержит также электронные схемы для защиты сети поставщика услуг DDS.

Т1

Т1, вероятно, самый распространенный тип цифровой линии, применяемой для высо­коскоростной связи. Чтобы осуществлять полнодуплексную передачу данных на ско­рости 1,544 Мбит/с, эта технология использует две пары проводов (одна пара — для передачи, другая — для приема). Т1 позволяет передавать оцифрованную речь, данные и видеосигналы.  Абоненты, которым не нужна полная полоса пропускания линии Т1, могут работать с одним или несколькими каналами Т1 со скоростью 64 Кбит/с, известными как Fractional T-1 (FT-1).

В некоторых случаях вместо линии Т1 предлагают­ся линии E1. E1 очень похожа на Т1, однако работает на скорости 2,048 Мбит/с.

 

Мультиплексирование

 

Т1, разработанная Bell Labs, использует технологию мультиплексирования (multi­plexing) (уплотнения каналов). Несколько сигналов от различных источников накап­ливаются в устройстве, которое называется мультиплексор (multiplexor), и передаются по одному кабелю. На принимающей стороне происходит демультиплексирование (demultiplexing) данных в начальную форму. Этот метод был призван увеличить про­пускную способность телефонных кабелей, которые изнач