Проводные и беспроводные технологии подключения. Организация сетей. Проводная и беспроводная передача данных. На правах заключения

Многие задаются вопросами: как воспроизвести информацию со смартфона на экране телевизора, отправить музыку с планшета на беспроводные колонки и получить доступ к файлам с любого устройства. Существует множество стандартов для соединения телефонов , телевизоров, компьютеров и ресиверов, однако не всегда самый простой выбор оказывается лучшим. Отдельные протоколы, например Miracast, MHL и Wi-Fi Direct, уже присутствуют в некоторых устройствах, но об этом не всем известно. Зачастую они могут облегчить взаимодействие между аппаратами, а в будущем и заменить популярные сегодня способы соединения. Мы расскажем об основных и новейших методах проводной и беспроводной связи и разъясним, какое подключение лучше всего подходит для конкретных целей.

Беспроводная связь

Такие соединения значительно удобнее ка беля, но очень чувствительны к помехам и зачастую работают медленнее.

WLAN и WI-FI Direct

Wi-Fi всегда применяется там, где передача данных по кабелю нежелательна или невозможна (домашняя сеть, публичные хот-споты). Прежде всего, такое подключение необходимо для смартфонов и планшетов , чтобы, к примеру, загружать большие массивы данных из Интернета или получать доступ к файлам на других устройствах той же сети. Как правило, связью между Wi-Fi-гаджетами управляет маршрутизатор, а с помощью расширения Wi-Fi Direct аппараты можно объединить напрямую, как по Bluetooth (соединение Peer-to-Peer). Данный способ является непосредственным конкурентом Bluetooth и, благодаря технологии Miracast на базе Wi-Fi (см. далее), может частично заменить проводные соединения через порты HDMI и USB.

Bluetooth 4.0 и APTX

Из-за небольшой скорости передачи данных Bluetooth используетс я преимущественно для связи компьютера и периферийных устройств. Важную роль стандарт играет при передаче аудиосигналов. С его помощью можно, например, связать смартфон с гарнитурой, а в сфере домашних развлечений Bluetooth часто используется для потокового воспроизведения музыки с телефона на Bluetooth-колонках через ресивер или напрямую. Начиная с версии 4.0, этот протокол расходует значительно меньше электроэнергии, чем раньше. В сфере High-End, как правило, используются устройства с кодеком aptX, обрабатывающие сигнал максимально точно. В связи с появлением новых технологий Wi-Fi (см.выше)Bluetooth, возможно, канет в Лету.

Miracast

Когда-то компания Apple разработала протокол AirPlay для беспроводной передачи контента с iOS-устройств на телевизоры. Miracast должна стать открытой альтернативой этой технологии. Такие производители, как NVIDIA, Qualcomm, Samsung и LG, заявили о своей поддержке и уже выпустили на рынок первые гаджеты с Miracast, среди которых смартфоны Samsung Galaxy S III и Google Nexus 4. Сертифицированные по стандарту Miracast устройства должны поддерживать Wi-Fi Direct и передавать потоки фильмов с разрешением 1080p. Поскольку скорость передачи у данной технологии слишком мала для разрешения 4K, Miracast не может полноценно заменить интерфейс HDMI. Телевизоров с поддержкой Miracast на данный момент не существует.

NFC

NFC - это беспроводная технология, базирующаяся на чипах RFID и уже используемая во многих целях - например, для безналичной оплаты кредитными картами. Однако этот способ подходит только для простой передачи данных между двумя устройствами на очень коротком расстоянии. Поскольку Google внедрила в версию Android 4.0 NFC-функцию под названием Android Beam, данный протокол широко распространен в первую очередь на устройствах с этой ОС. Тип передаваемых данных не имеет большого значения, однако из-за низкой скорости технология NFC используется преимущественно для обмена файлами и сведениями небольшого объема. Так, можно перекидывать со смартфона на смартфон приложения, веб-ссылки, координаты Google Maps и контакты.

Проводная связь

LAN

Классический LAN-кабель, также называемый Ethernet-, сетевым или RJ-45-кабелем, - это стандартное соединение для выхода в Интернет и создания домашних сетей (например, для связи роутера и компьютера ). Преимуществом этой проводной технологии, помимо большого диапазона действия, является очень высокая и стабильная скорость передачи данных. Если вам необходимо часто переносить крупные массивы информации (к примеру, из сетевого хранилища на компьютер), лучшим выбором станет кабель LAN. Помимо прочего он улучшает пропускную способность Wi-Fi-соединений, поскольку чем меньше устройств подключено к беспроводной сети, тем выше максимальная скорость передачи каждого отдельного аппарата.

USB

Начиная с версии USB 3.0 (синяя маркировка) скорости передачи данного интерфейса хватает для подключения мониторов и внешних видеока рт. USB подходит не только для обмена данными, но и для подзарядки, поэтому стал очень популярным в качестве универсального решения для мобильных устройств ( смартфонов , электронных книг), в основном с разъемом micro-USB. При этом сетевые адаптеры часто могут заменять друг друга. Беспроводной альтернативы, которая бы охватывала все области применения USB, пока не существует. Для связи двух устройств подойдет также Bluetooth и, главным образом, Wi-Fi с функцией Wi-Fi Direct, но эта беспроводная технология в настоящее время еще мало распространена.

HDMI

HDMI - интерфейс, который можно встретить, как правило, в мультимедийных устройствах. При этом HDMI не только заменил многие устаревшие соединения, но и стал необходимым стандартом в некоторых сферах. В проигрывателях Blu-ray, к примеру, применяется защита от копирования HDCP, которая поддерживается лишь несколькими интерфейсами, включая HDMI. При воспроизведении видео формата 4K (UHD) возникают проблемы: при разрешении 3840x2160 пикселей могут передаваться лишь 30 кадров/с. Потоковое воспроизведение таких фильмов без задержек сумеет осуществлять лишь будущая версия HDMI 2.0 (18 Гбит/с). Беспроводной альтернативой считается Miracast, однако этот стандарт работает только с разрешением до 1080p.

MHL

Интерфейс MHL считается альтернативой стандарту HDMI и используется п реимущественно в телефонах для экономии места, поскольку не требует отдельного разъема. Соединение осуществляется между портом мобильного устройства и совместимым с MHL входом HDMI телевизора. Так как почти ни один телевизор не поддерживает MHL, необходим адаптер (см. рис.) с дополнительной подачей питания. При этом не каждый адаптер способен работать с любым телефоном из-за различного размещения штырьковых выводов (5- и 11-контактные USB-порты). Помимо MHL существует SlimPort-HDMI со сходной конструкцией, который, однако, мало распространен и не играет никакой роли при построении домашней сети.

Источник

Существует немало интересной литературы, которая касается теории и практики беспроводных компьютерных сетей. Часть литературы, из этого интересного списка, вы сможете найти в конце нашей статьи. Но я думаю, вам будет полезно и интересно ознакомиться и с тем, о чём поведу беседу я лично с вами. Советую запастись парой минут свободного времени. Что ж, поехали!

Предназначением компьютерных сетей было и остается возможность осуществления передачи данных между разными типами компьютерных устройств. Это возможно, независимо от вида технологии передачи данных: проводное или беспроводное соединение.

Проводные компьютерные сети появились раньше и имеют очень высокую скорость и согласованность соединения. Они гораздо надежнее и быстрее, чем беспроводные сети. Но в последнее время всё больше и больше устройств оснащается беспроводными модулями передачи данных, так как они позволяют свободно перемещаться в пределах определенной территории. С устройством, использующим беспроводную передачу данных вы можете свободно перемещаться: по комнате или квартире (в случае локальной сети); по всему городу или стране (в случае глобальной сети).

Понятное дело, интерес тех людей, которые не сидят на одном месте, а активно перемещаются, потребность в использовании беспроводных средств связи будет весьма высок. Особым спросом беспроводные сети пользуются у молодого подрастающего поколения.

Что такое беспроводная сеть?

В зарубежной литературе принято обозначать беспроводную сеть, как Wireless Area Network. Для сети с небольшим радиусом действия, например в пределах одного помещения, используют обозначение (Wireless LAN).

Это вид вычислительных сетей, который использует для связи и передачи данных между узлами и компонентами высокочастотные радиоволны.

Как организовать беспроводную сеть?

Для этого производят установку базовых станций (точек доступа, хот-спотов) и производят настройку адаптеров на компьютерных устройствах.

Построение беспроводной сети во многих случаях оказывается дешевле прокладки оптоволоконного кабеля.

На самом деле беспроводную сеть чаще всего применяют совместно с участками LAN проводного типа. Для многих квартир и домов беспроводная сеть является "последней милей" подключения к Интернет.

Направления применения WAN

1) Организация локальной сети. Здесь используются передатчики со всенаправленными антеннами.
2) связь двух удаленных друг от друга сегментов сети. Тут используют станции с направленными антеннами. Это дает возможность увеличения дальности связи до 20 километров (при использовании усилителей и достаточной высоты размещения антенн - до 50 километров).

Топология беспроводных сетей

По топологии схемы для объединения локальных сетей принято разделять на «точку-точку» и «звезду».

С помощью топологии «точка-точка» (режим Ad-hoc) соединяют два удаленных сегмента сети.

В топологии «звезда», одна из станций - центральная, которая взаимодействует со всеми прочими удаленными станциями, находящимися в зоне действия сети. Центральная станция оснащена всенаправленной антенной, а остальные удаленные станции имеют однонаправленные антенны.

Использование в центральной станции всенаправленной антенны определяет дальность связи между станциями расстоянием примерно 7 километров. Поэтому, если нужно соединить между собой сегменты локальной сети, которые удалены друг от друга на расстояние свыше 7 километров, используют топологию «точка-точка». При этом создается беспроводная сеть с кольцевой или другой, более усложненной топологией сети.

Излучаемая мощность передатчиком точки доступа или клиентской станцией, работающей по стандарту IEEE 802.11, обычно не достигает предела 0,1 Ватт, но большинство производителей беспроводных точек доступа вводят такое ограничением мощности лишь программно, и написав специальный драйвер можно поднять мощность до 0,5 Ватт. Для сравнения - мощность, пиковых сигналов мобильного телефона на порядок выше (в момент приема звонка - до 2 Ватт).

Так как, в отличие от сотового телефона, активные элементы сети располагаются на большем удалении от головы человека, можно сказать, что беспроводные компьютерные сети более безопасны с точки зрения здоровья, чем сотовые телефоны.

В том случае, когда беспроводную сеть используют для объединения сегментов локальной сети, разделенных большими расстояниями, антенны устройств, зачастую, размещают на открытом пространстве и на большой высоте.

Классификация беспроводных сетей

Исходя из технологий и передающих сред, можно выделить следующие разновидности беспроводных сетей:/p>

• сеть на радиомодеме;
• сеть на сотовом модеме;
• инфракрасные системы;
• система VSAT;
• система с использованием низкоорбитальных спутников;
• система с технологией SST;
• радиорелейные системы;
• системы лазерной связи.

Федеральной комиссией по электросвязи США (FCC) были определены следующие категории PCS (Personal Communication Services) и соответствующие полосы частот:

• сотовая связь;
• цифровая передачи речи и данных;
• узкополосные PCS (диапазон 900-901, 930-931, 940-941 МГц) для скоростных пейджерных сетей, двунаправленного передачи сообщений, передача сообщений вещания;
• широкополосные PCS (120, 1850-2200 МГц);
• нелицензированные PCS (40 МГц, от 1890 до 1930 МГц) обеспечивают передачу данных со скоростью до 10 Мбит/с.;
• беспроводные ЛМ и АТС организаций в ближайшем радиусе действия;
• в пределах одного здания или группы зданий.

Стандарты беспроводных сетей

В настоящее время существует несколько общепринятых стандартов связи, которые используют одну и ту же (стандарт разработанный IEEE, начинается с «802.11») или разные технологии передачи данных. Для построения локальных беспроводных сетей преимущественно используют Wi-Fi и WiMAX. Остальные стандарты вы можете посмотреть в таблице.

Стандартом IEEE 802.11 определяется 2 режима работы >беспроводных сети - Ad-hoc и клиент-сервер.

Режим Ad-hoc («точка-точка») - это сеть, связь в которой между клиентскими станциями устанавливается напрямую, без использования дополнительной точки доступа.

Режим беспроводной сети "клиент-сервер" состоит из нескольких точек доступа, подключенных к проводной сети, и набора беспроводных станций (клиентов). В связи с тем, что с помощью сетей обеспечивается доступ к файловому серверу, серверу базы данных, принтеру и другим устройствам, чаще всего применятся именно этот режим.

Wi-Fi

Данное слово слышал хотя бы один раз в жизни почти каждый человек на Земле. Полноценное обозначение Wi-Fi, пишется как «wireless fidelity», то есть «беспроводная безукоризненность».

Система Wi-Fi использует не требующие лицензирования диапазоны частот для обеспечения доступа к сети и её стоимость существенно ниже, чем WiMAX. К тому же установка и настройка Wi-Fi достаточно проста. Этим и объясняется её популярность среди обычных пользователей.

Во многих кафе, торговых центрах, вокзалах и аэропортах есть зоны, где можно найти бесплатную точку доступа Wi-Fi.

Единственным минусом, который присущ сети Wi-Fi можно назвать её короткий радиус действия. Обычно он составляет десятки метров в пределах видимости.

Рынок компьютерных гаджетов тоже не стоит на месте и предлагает всё новые и новые модели. Поэтому большинство портативных устройств (ноутбук, КПК, смартфон) уже имеют встроенное средство для работы с беспроводными сетями.

Если же в компьютер или ноутбук не встроена специальная плата для соединения с беспроводной сетью, то её можно отдельно приобрести и установить. Для ноутбука чаще покупают Wi-Fi-карточки, которые устанавливают в разъем PCMCIA, или они выполнены в виде внешнего USB-адаптера. Для настольного персонального компьютера промышленность изготавливает PCI-карты, а для КПК или смартфона это Wi-Fi SDIO карта.

Особенности распространения радиосигналов

В проводных сетях направление распространения сигнала совпадает с жилами кабеля, а протяженность сети - его длинной, беспроводной сигнал менее предсказуем.

На качество и путь распространения радиосигнала влияют такие факторы:

• дифракция
• отражение
• многолучевая интерференция
• поглощение
• преломление
• рассеяние

Без подключения внешней дополнительной антенны устойчивая связь для оборудования стандарта IEEE 802.11b достигается примерно на расстоянии:

• в открытом пространстве - 500 метров,
• комнате, разделенной перегородками из кирпича или гипсокартона - 100 метров,
• офисе из нескольких комнат - 30 метров.

Следует учитывать, что через стены железобетонных конструкций (несущие стены многоквартирных домов) радиоволны частотой 2,4 ГГц могут вообще не проходить, поэтому по комнатам, разделенных подобным препятствием необходимо расставлять несколько точек доступа.

Передача информации между компьютерами.

Проводная и беспроводная связь.

Передача информации - физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Записали информацию на диск и перенесли в другую комнату. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:

• Источник информации.
• Приёмник информации (получатель сигнала).
• Носитель информации.
• Среда передачи.

Передача информации - заблаговременно организованное техническое мероприятие, результатом которого становится воспроизведение информации, имеющейся в одном месте, условно называемом "источником информации", в другом месте, условно называемом "приёмником информации". Данное мероприятие предполагает предсказуемый срок получения указанного результата.

Для осуществления передачи информации необходимо наличие, с одной стороны, так называемого "запоминающего устройства", или " носителя " , обладающего возможностью перемещения в пространстве и времени между "источником " и "приёмником ". С другой стороны, необходимы заранее известные "источнику" и "приемнику" правила и способы нанесения и снятия информации с "носителя". С третьей стороны, "носитель" должен продолжать существовать как таковой к моменту прибытия в пункт назначения. (к моменту окончания снятия с него информации "приёмником")

В качестве "носителей" на современном этапе развития техники используются как вещественно-предметные, так и волново- полевые объекты физической природы. Носителями могут быть при определённых условиях и сами передаваемые "информационные" "объекты" (виртуальные носители).

Передача информации в повседневной практике осуществляется по описанной схеме как "вручную", так и с помощью различных автоматов. Современная вычислительная машина, или попросту говоря компьютер, способен открыть все свои безграничные возможности только в том случае, если он подключен к локальной компьютерной сети, которая связывает каналом обмена данными все компьютеры той или иной организации.

Проводные локальные сети являются фундаментальной основой любой компьютерной сети и способны превратить компьютер в чрезвычайно гибкий и универсальный инструмент, без которого попросту невозможен никакой современный бизнес.

Локальная сеть позволяет осуществлять сверхбыстрый обмен данными между вычислительными машинами, реализовать работу с любыми базами данных , осуществлять коллективный выход во всемирную сеть Интернет, работать с электронной почтой, проводить распечатку информации на бумажный носитель, используя при этом всего один единый принт-сервер и многое другое, что оптимизирует рабочий процесс, а значит и увеличивает эффективность бизнеса .

Высокие технологии и технический прогресс современности позволил дополнить локальные компьютерные сети «беспроводными» технологиями. Другими словами, беспроводные сети , функционирующие на обмене радиоволнами определенной фиксированной частоты способны стать прекрасным дополняющим элементом к любым проводным локальным сетям. Их основная особенность заключается в том, что в тех местах, где архитектурные особенности того или иного помещения или здания, где находится фирма или организация, не предоставляют возможности прокладки кабеля локальной сети, с задачей помогут справиться радиоволны.

Однако беспроводные сети являются лишь дополнительным элементом локальной компьютерной сети, где основную работу выполняют магистральные кабели обмена данных. Основной причиной этого является феноменальная надежность проводных локальных сетей, которые используют все современные фирмы и организации, вне зависимости от их размеров и области занятости.

Сетевая топология

Сетевая тополо́гия (от греч. τόπος , - место) - способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

Сетевая топология может быть:

• физической - описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
• логической - описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.
• информационной - описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.
• управления обменом - это принцип передачи права на пользование сетью.

Существует множество способов соединения сетевых устройств. Выделяют следующие базовых топологии:

• Шина
• Линия
• Кольцо
• Звезда
  • Полносвязная
• Дерево

И дополнительные (производные):

• Двойное кольцо
• Ячеистая топология
• Решётка
• Fat Tree

Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

Шина (топология компьютерной сети)

Топология типа общая ши́на , представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Работа в сети

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое какой-либо рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет, кому адресовано сообщение, - если сообщение адресовано ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» «МАРКЕР» остальным компьютерам такой сети.

Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, - последовательно - потому что линия связи единственная. В противном случае пакеты передаваемой информации будут искажаться в результате взаимного наложения (т. е. произойдет конфликт, коллизия). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно (т. е. последовательно, а не параллельно )).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает надежность «шины». (При отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая им система). Добавление новых абонентов в «шину» достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании «шины» нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходят два кабеля, что не всегда удобно.

«Шине» не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети продолжат нормально обмениваться информацией. Но так как используется только один общий кабель, - в случае его обрыва нарушается работа всей сети. Тем не менее может показаться, что «шине» обрыв кабеля не страшен, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособные «шины». Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств - терминаторов.

Без включения терминаторов в «шину» сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом, при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались физически соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля «шины» выводит из строя всю сеть. Хотя в целом надежность «шины» все же сравнительно высока, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом, поиск, тем не менее, неисправности в «шине» затруднен. В частности: любой отказ сетевого оборудования в «шине» очень трудно локализовать, потому что все сетевые адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину линии связи между узлами, - в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами - повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Достоинства

• Небольшое время установки сети;
• Дешевизна (требуется кабель меньшей длины и меньше сетевых устройств);
• Простота настройки;
• Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети.

Недостатки

• Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля или выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
• Затрудненность выявления неисправностей;
• С добавлением новых рабочих станций падает общая производительность сети.

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство (например, рабочая станция или сервер) независимо подключается к общему кабелю-шине с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.

Преимущества и недостатки шинной топологии

Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Примеры

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10BASE5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10BASE2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем). Сегмент компьютерной сети, использующей коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.

Кольцо (топология компьютерной сети)

Кольцо́ - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие - позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.

Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии « шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков - пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Сравнение с другими топологиями

Достоинства

• Простота установки;
• Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки

• Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
• Сложность конфигурирования и настройки;
• Сложность поиска неисправностей.
• Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

Применение

Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.

Звезда (топология компьютерной сети)

Звезда́ - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети . Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

Работа в сети

Рабочая станция, с которой необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня - коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт - получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько - зависит от коммутатора.

Активная звезда

В центре сети содержится компьютер, который выступает в роли сервера.

Пассивная звезда

В центре сети с данной топологией содержится не компьютер, а концентратор, или коммутатор, что выполняет ту же функцию, что и повторитель. Он возобновляет сигналы, которые поступают, и пересылает их в другие линии связи. Все пользователи в сети равноправны.

Сравнение с другими типами сетей

Достоинства

• выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
• хорошая масштабируемость сети;
• лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
• высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
• гибкие возможности администрирования.

Недостатки

• выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
• для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
• конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Применение

Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.

Дерево (топология компьютерной сети)

Топология типа общая Древовидная топология , представляет собой топологию Звезда . Если представить как растут ветки у дерева то мы получим топологию "Звезда ", изначально топология называлась именно "древовидная", с течением времени начали в скобках указывать - (звезда). В современной топологии указывается только "звезда". Долгое время базовой топологией считалась именно древовидная, но ее постепенно начали заменять. Выбор звезда или дерево зависит только от личных предпочтений. Различия только в том что в "древовидной" топологии, как правило, схема более строгая и иерархичная в ней легче отслеживать сетевые связи, и эта схема часто использует элементы "шинной" архитектуры. Сеть fat tree (утолщенное дерево) - топология компьютерной сети, является дешевой и эффективной для суперкомпьютеров. В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева.

Полносвязная топология

Полносвязная топология - топология компьютерной сети , в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

Недостатки

• Сложное расширение сети (при добавлении одного узла необходимо соединить его со всеми остальными).
• Огромное количество соединений при большом количестве узлов

Беспроводные компьютерные сети - это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Применение

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей:

• Работа в замкнутом объеме (офис, выставочный зал и т. п.);
• Соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).

Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики с всенаправленными антеннами. Стандарт I EEE 802.1 1 определяет два режима работы сети - Ad-hoc и клиент-сервер. Режим Ad-hoc (иначе называемый «точка-точка») - это простая сеть, в которой связь между станциями (клиентами) устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент-сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к файловым серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент-сервер. Без подключения дополнительной антенны устойчивая связь для оборудования IEEE 802.11b достигается в среднем на следующих расстояниях: открытое пространство - 500 м, комната, разделенная перегородками из неметаллического материала - 100 м, офис из нескольких комнат - 30 м. Следует иметь в виду, что через стены с большим содержанием металлической арматуры (в железобетонных зданиях таковыми являются несущие стены) радиоволны диапазона 2,4 ГГц иногда могут вообще не проходить, поэтому в комнатах, разделенных подобной стеной, придется ставить свои точки доступа.

Для соединения удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн - до 50 км). Причем в качестве подобного оборудования могут выступать и устройства Wi-Fi, нужно лишь добавить к ним специальные антенны (конечно, если это допускается конструкцией). Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. При этом центральная станция имеет всенаправленную антенну, а другие удаленные станции - однонаправленные антенны. Применение всенаправленной антенны в центральной станции ограничивает дальность связи дистанцией примерно 7 км. Поэтому, если требуется соединить между собой сегменты локальной сети, удаленные друг от друга на расстояние более 7 км, приходится соединять их по принципу «точка-точка». При этом организуется беспроводная сеть с кольцевой или иной, более сложной топологией.

Мощность, излучаемая передатчиком точки доступа или же клиентской станции, не превышает 0,1 Вт, но многие производители беспроводных точек доступа ограничивают мощность лишь программным путем, и достаточно просто поднять мощность до 0,2-0,5 Вт. Для сравнения - мощность, излучаемая мобильным телефоном, на порядок больше (в момент звонка - до 2 Вт). Поскольку, в отличие от мобильного телефона, элементы сети расположены далеко от головы, в целом можно считать, что беспроводные компьютерные сети более безопасны с точки зрения здоровья, чем мобильные телефоны.

Если беспроводная сеть используется для объединения сегментов локальной сети, удаленных на большие расстояния, антенны, как правило, размещаются за пределами помещения и на большой высоте.

Еще одно преимущество беспроводной сети связано с тем, что физические характеристики сети делают ее локализованной. В результате дальность действия сети ограничивается лишь определенной зоной покрытия. Для подслушивания потенциальный злоумышленник должен будет находиться в непосредственной физической близости, а значит, привлекать к себе внимание. В этом преимущество беспроводных сетей с точки зрения безопасности. Беспроводные сети имеют также уникальную особенность: их можно отключить или модифицировать их параметры, если безопасность зоны вызывает сомнения.

Несанкционированное вторжение в сеть. Для вторжения в сеть необходимо к ней подключиться. В случае проводной сети требуется электрическое соединение, беспроводной - достаточно оказаться в зоне радиовидимости сети с оборудованием того же типа, на котором построена сеть.

В беспроводных сетях для снижения вероятности несанкционированного доступа предусмотрен контроль доступа по MAC-адресам устройств и тот же самый WEP. Поскольку контроль доступа реализуется с помощью точки доступа, он возможен только при инфраструктурной топологии сети. Механизм контроля подразумевает заблаговременное составление таблицы MAC-адресов разрешенных пользователей в точке доступа и обеспечивает передачу только между зарегистрированными беспроводными адаптерами. При топологии «ad-hoc» (каждый с каждым) контроль доступа на уровне радиосети не предусмотрен.

Для проникновения в беспроводную сеть злоумышленник должен:

• Иметь оборудование для беспроводных сетей, совместимое с используемым в сети;
• При использовании в оборудовании FHSS нестандартных последовательностей скачков частоты узнать их;
• Знать идентификатор сети, закрывающий инфраструктуру и единый для всей логической сети (SSID);
• Знать, на какой из 14 возможных частот работает сеть, или включить режим автосканирования;
• Быть занесенным в таблицу разрешенных MAC-адресов в точке доступа при инфраструктурной топологии сети;
• Знать 40-разрядный ключ шифра WEP в случае, если в беспроводной сети ведется шифрованная передача.

Решить все это практически невозможно, поэтому вероятность несанкционированного вхождения в беспроводную сеть, в которой приняты предусмотренные стандартом меры безопасности, можно считать очень низкой.

Radio Ethernet

Беспроводная связь, или связь по радиоканалу, сегодня используется и для построения магистралей (радиорелейные линии), и для создания локальных сетей, и для подключения удаленных абонентов к сетям и магистралям разного типа. Весьма динамично развивается в последние годы стандарт беспроводной связи Radio Ethernet. Изначально он предназначался для построения локальных беспроводных сетей, но сегодня все активнее используется для подключения удаленных абонентов к магистралям. Radio Ethernet сейчас обеспечивает пропускную способность до 54 Мбит/с и позволяет создавать защищенные беспроводные каналы для передачи мультимедийной информации.

Wi-Fi

Wi-Fi - торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «высокая точность беспроводной передачи данных») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Wi-Fi был создан в 1991 году в Ньивегейн, Нидерланды. Термин «Wi-Fi» изначально был придуман как игра слов для привлечения внимания потребителя «намёком» на Hi-Fi (англ. High Fidelity - высокая точность). Вначале скорость передачи данных была от 1 до 2 Мбит/с. 29 июля 2011 года IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) выпустил официальную версию стандарта IEEE 802.22. Это есть Super Wi-Fi. Системы и устройства, поддерживающие этот стандарт, позволят передавать данные на скорости до 22 Мб/с в радиусе 100 км от ближайшего передатчика.

Принцип работы. Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID (англ. )) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с - наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа.

По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

• Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)
• Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)
• Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)

По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

• Со статическими настройками радиоканалов
• С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов
• Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов

Преимущества Wi-Fi

• Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.
• Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.
• Коммерческий доступ к сервисам на основе Wi-Fi предоставляется в таких местах, как Интернет-кафе, аэропорты и кафе по всему миру (обычно эти места называют Wi-Fi-кафе).
• Мобильность. Вы больше не привязаны к одному месту и можете пользоваться Интернетом в комфортной для вас обстановке.
• В пределах Wi-Fi зоны в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с компьютеров, ноутбуков, телефонов и т. д.
• Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на два порядка (в 100 раз) меньше, чем у сотового телефона.

Недостатки Wi-Fi

• Bluetooth, и др, и даже микроволновые печи, что ухудшает электромагнитную совместимость.
  • Реальная скорость передачи данных в Wi-Fi сети всегда ниже максимальной скорости, заявляемой производителями Wi-Fi оборудования. Реальная скорость зависит от многих факторов: наличия между устройствами физических преград (мебель, стены), наличия помех от других беспроводных устройств или электронной аппаратуры, расположения устройств относительно друг друга и т. п.
  • Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.
  • Как было упомянуто выше - в России точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с ЭИИМ, превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат обязательной регистрации.
  • Стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных

Wi-Fi и телефоны сотовой связи

Некоторые считают, что Wi-Fi и подобные ему технологии со временем могут заменить сотовые сети, такие как GSM. Препятствиями для такого развития событий в ближайшем будущем являются отсутствие роуминга и возможностей аутентификации, ограниченность частотного диапазона и сильно ограниченный радиус действия Wi-Fi. Более правильным выглядит сравнение Wi-Fi с другими стандартами сотовых сетей.

Тем не менее, Wi-Fi пригоден для использования в среде SOHO. Первые образцы оборудования появились уже в начале 2000-х, однако на рынок они вышли только в 2005 году. Тогда компании представили на рынок VoIP Wi-Fi-телефоны по «разумным» ценам. Когда звонки с помощью VoIP стали очень дешёвыми, а зачастую вообще бесплатными, провайдеры, способные предоставлять услуги VoIP, получили возможность открыть новый рынок - услуг VoIP.

В настоящий момент непосредственное сравнение Wi-Fi и сотовых сетей нецелесообразно. Телефоны, использующие только Wi-Fi, имеют очень ограниченный радиус действия, поэтому развёртывание таких сетей обходится очень дорого. Тем не менее, развёртывание таких сетей может быть наилучшим решением для локального использования, например, в корпоративных сетях.

WiMAX (англ. W orldwideI nteroperability for M icrowave A ccess )- телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальнойбеспроводной связина больших расстояниях для широкого спектра устройств (отрабочих станцийипортативных компьютеров домобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называютWireless MAN(WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован). Максимальная скорость - до 1Гбит/секна ячейку.

Область использования

WiMAX подходит для решения следующих задач:

• Соединения точек доступа Wi-Fiдруг с другом и другими сегментами Интернета.
• Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы
• Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.
• Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.
• Создания систем удалённого мониторинга (monitoring системы), как это имеет место в системе

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернетна высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем уWi-Fi-сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а такжелокальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках городов.

Фиксированный и мобильный вариант WiMAX

Набор преимуществ присущ всему семейству WiMAX, однако его версии существенно отличаются друг от друга. Разработчики стандарта искали оптимальные решения как для фиксированного, так и для мобильного применения, но совместить все требования в рамках одного стандарта не удалось. Хотя ряд базовых требований совпадает, нацеленность технологий на разные рыночные ниши привела к созданию двух отдельных версий стандарта (вернее, их можно считать двумя разными стандартами). Каждая из спецификаций WiMAX определяет свои рабочие диапазоны частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала, принципы повторного использования радиочастот и прочие показатели.

Основное различие двух технологий состоит в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 150 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.

Широкополосный доступ

Многие телекоммуникационные компании делают большие ставки на использование WiMAX для предоставления услуг высокоскоростной связи. И тому есть несколько причин.

Во-первых, технологии позволят экономически более эффективно (по сравнению с проводными технологиями) не только предоставлять доступ в сеть новым клиентам, но и расширять спектр услуг и охватывать новые труднодоступные территории.

Во-вторых, беспроводные технологии многим более просты в использовании, чем традиционные проводные каналы. WiMAX и Wi-Fi сети просты в развёртывании и по мере необходимости легко масштабируемы. Этот фактор оказывается очень полезным, когда необходимо развернуть большую сеть в кратчайшие сроки. К примеру, WiMAX был использован для того чтобы предоставить доступ в Сеть выжившим после цунами, произошедшего в декабре 2004 года в Индонезии (Aceh). Вся коммуникационная инфраструктура области была выведена из строя и требовалось оперативное восстановление услуг связи для всего региона.

В сумме все эти преимущества позволят снизить цены на предоставление услуг высокоскоростного доступа в Интернет как для бизнес структур, так и для частных лиц.

• Wi-Fiэто система более короткого действия, обычно покрывающая десятки метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. ОбычноWi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, тоWi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.

Телекоммуникационная система.

Телекоммуникационная система – это совокупность аппаратно и программно совместимого оборудования, соединенного в единую систему с целью передачи данных из одного места в другое. Телекоммуникационная система способна передавать текстовую, графическую, голосовую или видеоинформацию.

Ниже перечислены основные компоненты телекоммуникационной системы:

1. Серверы, хранящие и обрабатывающие информацию.

2. Рабочие станции и пользовательские ПК, служащие для ввода запросов к базам данных, получения и обработки результатов запросов и выполнения других задач конечных пользователей информационных систем.

3. Коммуникационные каналы – линии связи, по которым данные передаются между отправителем и получателем информации. Коммуникационные каналы используют различные типысреды передачи данных: телефонные линии, волоконно-оптический кабель, коаксиальный кабель, беспроводные и другие каналы связи.

4. Активное оборудование – модемы, сетевые адаптеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и проч. Эти устройства необходимы для передачи и приема данных.

5. Сетевое программное обеспечение, управляющее процессом передачи и приема данных и контролирующее работу отдельных частей коммуникационной системы.

Функции телекоммуникационной системы

Чтобы передать информацию из одного пункта и получить ее в другом, телекоммуникационной системе нужно выполнить некоторые операции, которые главным образом скрыты от пользователей. Прежде, чем телекоммуникационная система передаст информацию, ей необходимо установить соединение между передающей (sender) и принимающей (receiver) сторонами, рассчитать оптимальный маршрут передачи данных, выполнить первичную обработку передаваемой информации (например, необходимо проверить, что ваше сообщение передается именно тому, кому вы его отослали) и преобразовать скорость передачи компьютера в скорость, поддерживаемую линией связи. Наконец, телекоммуникационная система управляет потоком передаваемой информации (трафиком).

Виды аналоговой модуляции.

§ Амплитудная модуляция (АМ) - вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда.

§ Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (SSB - однополосная АМ)

§ Балансная амплитудная модуляция (БАМ) - АМ с подавлением несущей

§ Квадратурная модуляция (QAM)

§ Угловая модуляция - вид модуляции, при котором передаваемый сигнал изменяет либо частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию. Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла.

§ Частотная модуляция (ЧМ) - вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания.

§ Линейная частотная модуляция (ЛЧМ)

§ Фазовая модуляция (ФМ) - один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом.

§ Сигнально-кодовая модуляция (СКМ), в англоязычном варианте Signal Code Modulation (SCM)

§ Сигма-дельта модуляция (∑Δ)

Линии связи и физическая среда передачи данных.

Каналы связи (communications channels) – это линии связи, по которым одно сетевое устройство передает данные другому. Канал связи может использовать различные виды среды передачи данных: витую пару, коаксиальный кабель, волоконную оптику, радио- и инфракрасные волны, спутниковые линии связи. Каждый из типов каналов связи имеет свои преимущества и недостатки. Обычно высокоскоростные каналы боле дороги, зато по ним можно быстро передавать большие объемы данных (что снижает значение показателя цена/бит).

Проводные и беспроводные линии связи.

Кабельные линии связи.

Кабельные линии связи изначально использовались для организации компьютерных сетей. Исторически первыми были компьютерные сети на основе обычного кабеля – невитой пары. Затем стали использоваться витые пары, которые постепенно вытеснялись коаксиальными кабелями. Однако с улучшением характеристик витых пар начался обратный процесс – замена сетей на основе коаксиального кабеля сетями на основе витых пар. В последнее время все шире используются оптоволоконные кабели.

Невитая пара

Невитая пара – наиболее простая среда передачи данных. Представляет собой пару параллельных медных проводов, разделенных диэлектрической оболочкой (обычный старый телефонный провод)

Витая пара

Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвит вокруг другого. Вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния между соседними витыми парами. Кабель с витой парой бывает экранированный (shielded twisted pair, STP) и неэкранированный (unshielded twisted pair, UTP). Экранированный кабель, помимо проводников, включает дополнительные экраны для каждой пары проводников (медная оплетка или фольга), ослабляющие их взаимное влияние и влияние внешних электрических полей.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель широко использовался в первых стандартах ЛВС. Существует две его разновидности – толстый и тонкий. Центральный медный проводник коаксиального кабеля окружен изолирующим слоем, снаружи которого находится экран, представляющий собой стальную или медную оплетку. Весь кабель помещен во внешнюю оболочку из изоляционного материала.

Оптоволоконный кабель

Волоконно-оптические кабели предназначены для передачи больших объемов данных на высоких скоростях на большие расстояния. Данные передаются по кабелю с помощью лазерного или светодиодного передатчика, который посылает однонаправленные световые импульсы через центральное стеклянное волокно. Сигнал принимается на другом конце фотодиодным приемником, преобразующим световые импульсы в электрический сигнал.

Каждый оптоволоконный проводник передает сигналы только в одном направлении. Поэтому в компьютерных сетях для организации обмена данными в обоих направлениях необходимо использовать два независимо подключенных оптоволоконных кабеля с отдельными коннекторами.

Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, выполненного из прозрачного оптоволокна, который окружен отражающим стекловолокном. Стекловолокно с сердечником покрыто защитным пластиком. Кроме того, в центре кабеля размещен стальной трос, который используется при прокладке линий связи. Сердечник оптоволоконного одноканального кабеля имеет толщину от 8 до 10 мкм, а в многоканальном – около 50 мкм.

Скорость передачи данных для оптоволоконного кабеля – от 100 Мбит/с до 2Гбит/с, а данные могут быть переданы без искажений на расстояние до двух километров. Оптоволоконный кабель обладает очень высокой помехозащищенностью. К тому же он невосприимчив к прослушиванию, что делает его особенно привлекательным для создания защищенных сетей. Недостатком является высокая стоимость, а также сложность в прокладке и установке. Он требует специальных соединителей и очень тщательного подключения к узлу сети.

В настоящее время оптоволоконные кабели используются в основном для территориально-распределенных сетей.

Беспроводные линии связи.

В качестве передающей среды могут использоваться:

· Радиоканалы. Недостатком является то, что радиоволны частично поглощаются атмосферой, особенно при высокой влажности. Эти каналы сильно подвержены влиянию помех, в том числе грозовых разрядов и солнечного излучения.

· Спутниковые каналы. Частоты от 4 до 20 ГГц. Обеспечивается скорость передачи данных около 50 Мбит/с.

В качестве передающей среды, как и в случае радиоканалов, используются радиоволны. Но сигнал передается не от одной наземной антенны к другой, а на спутник, и с него – на наземную антенну. Спутник должен находиться “в поле зрения антенны”. Используются либо геостационарные спутники, либо низколетящие спутники с сильно вытянутыми орбитами.

 Геостационарные находятся над экватором на высоте 36 тыс.км. Период обращения 24 часа, то есть спутник находится постоянно над одной и той же земной поверхности. Для обеспечения связи между любыми двумя точками достаточно 3-4 спутников. Недостатки: неудобно использовать в высоких широтах; не хватает места в космосе, так как спутники, обеспечивающие связь на одной частоте, должны быть разнесены не менее чем на 2 градуса.

 Низколетящие спутники находятся на высоте около 1,5 тыс.км., период обращения 1-2 часа. В течение суток спутник проходит практически над всеми точками земной поверхности. Спутники работают в режиме “запомнить и передать”, т.е. принятая информация передается либо на земную антенну в тот момент, когда она находится “в поле зрения спутника”, либо на другой спутник.

1)Проводные сети - Основа всего: кабели

Во всех сетевых стандартах определены необходимые условия и характеристики используемого кабеля, такие как полоса пропускания, волновое сопротивление (импеданс), удельное затухание сигнала, помехозащищенность и другие.

Существуют два принципиально разных вида сетевых кабелей: медные и оптоволоконные.

Кабели на основе медных проводов, в свою очередь, делятся на коаксиальные и некоаксиальные. Обычно используемая витая пара

Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник, окруженный слоем диэлектрика (изолятора) и экраном из металлической оплетки, выполняющим также роль второго контакта в кабеле.

Витая пара представляет собой несколько (обычно 8) пар скрученных проводников. Скручивание применяется для уменьшения помех как самой пары, так и внешних, влияющих на нее. У скрученной определенным образом пары появляется такая характеристика, как волновое сопротивление.

Оптоволоконный кабель состоит из одного или нескольких волокон, заключенных в оболочки, и бывает двух типов: одномодовый и многомодовый. Их различие в том, как свет распространяется в волокне в одномодовом кабеле все лучи (посланные в один момент времени) проходят одинаковое расстояние и достигают приемника одновременно, а в многомодовом сигнал может размазаться.

2)Беспроводные локальные сети становятся все более популярными среди пользователей. В течение нескольких лет они были усовершенствованы, была увеличена скорость, цены стали более доступными.

Существуют два варианта конфигурации устройств беспроводного доступа 802.11: BSS и IBSS .

Режим BSS является наиболее часто используемым. Режим BSS также называют режимом инфраструктуры. В этом режиме несколько точек доступа беспроводной сети подключаются к проводной сети передачи данных. Каждое беспроводная сеть имеет собственное имя. Это имя является идентификатором SSID сети.

Режим IBSS , также называемый ad -hoc , предназначен для соединений точка-точка. На самом деле существуют два типа режима ad -hoc . Один из них является режимом IBSS , называемый также режимом ad -hoc или IEEE ad -hoc . Этот режим определён стандартами IEEE 802.11. Второй режим называется демонстрационным режимом ad -hoc , или Lucent ad -hoc (или, иногда неправильно, режимом ad -hoc ). Это старый, существовавший до появления 802.11, режим ad -hoc , и он должен использоваться только для старых сетей. В дальнейшем мы не будем рассматривать ни один из режимов ad -hoc .

Точки доступа представляют собой беспроводные сетевые устройства, позволяющие одному или большему количеству клиентов беспроводной сети использовать эти устройства в качестве центрального сетевого концентратора. При использовании точки доступа все клиенты работают через неё.

Сегодня беспроводные сети позволяют пользователям обеспечивать подключение там, где затруднено кабельное подключение или требуется полная мобильность. В то же время беспроводные сети взаимодействуют с проводными сетями. В настоящее время должны быть приняты во внимание беспроводные решения при проектировании любых сетей - от малого офиса до предприятия.

"закрытая" среда передачи данных

не подверженный влиянию из вне,обычно применяется проводная система. Имеет строгий учёт пользователей и иерархическую систему.

Открытая среда передачи данных - не имеет четких физических границ,не «лежит» в пределах контролируемой зоны. Базовый протокол шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy ) стандарта 802.11 имеет ряд недостатков: Отсутствие функций разграничения прав пользователей; Отсутствие возможности генерации ключей для каждого пользователя; Известен алгоритм смены ключей; Уязвимости реализации поточного шифра RC -4; Ограничения на применяемые криптоалгоритмы (не поддерживает ГОСТ). Пример:WLAN Радио-среда 802.11

Преимущества беспроводной над проводной тем, что рельеф не важен,комуникабельна,обхватывает большие расстояния. Требует меньше ресурсов. А преимущества проводной в том что она более защищена, т.к канал связи защишен физически.