Български English [beta]
Здравей, гостенино. (вход, регистрация)
Екип Партньори Ресурси Статистики За контакт
Добави в любимиПредложи статияКонкурсиЗа рекламодатели
Начало
Форум
Към Кратки
Всички статии
 Литература
 Музика
 Филми и анимация
 На малкия екран
 Публицистика
 Популярни
 Кулинария
 Игри
 Спорт
 Творчество
 Други
Ключови думи
Поредици
Бюлетин

Търсене

Сивостен :: Мрежите: Транспортната среда (статия) - Компютри, Комуникации, Мрежи
Мрежите: Транспортната среда

Поредици: Мрежи

Автор: Иван Ж. Атанасов, неделя, 22 март 2009.

Публикувано в Статии :: Популярни; Предложи Гледна точка

Намали размера на шрифтаУвеличи размера на шрифта

След като разнищихме, или по-точно дадохме основата за разбирането на мрежите от гледна точка на теорията, е време да кажем нещо повече за онова, което човек може да пипне, да види и усети. А именно - материалните компоненти, които ги съставляват. Споменахме, че физическото ниво е най-ниското. Казахме, че целта му е да транспортира поредица от битове между две крайни устройства. За тази цел се използват канали, които се определят като среда за предаване. Естествено всички знаем, че има различни такива, нека видим какви са.

В схематичното представяне на слоевете, които изграждат една мрежа казахме, че физическото ниво трябва да предостави на по-горното канално такова обслужване. Как става това – ако си спомняте модемите, те се свързваха с един сериен интерфейс, а именно RS 232, по който персоналният компютър можеше да комуникира с модема. Или пък реализацията на лан-картата или... всъщност конкретното конструктивно решение е без особено значение. Важното е, че цифровата информация достига до транспортната среда и се предава като логическа последователност от нули и единици, преобразувани в аналогов сигнал.

Как става това? Благодарение на факта, че всяка частично гладка периодична функция може да се развие в ред на Фурие, или с други думи сума от синуси и косинуси, всеки цифров сигнал може да се апроксимира със сума от аналогови хармонични сигнали. Естествено тук идва следващия тънък момент – качествата на предавателната среда са от изключителна важност. Честотите над определена стойност започват да затихват много бързо и това изкривява съответните Фуриерови компоненти. Ако някога сте се чудели какво се има предвид под честотна лента – това е онзи обхват, при който нямаме изкривявания. Така че колкото е по-широка тя толкова по-точно се възпроизвежда цифровия сигнал.

Какво става обаче, ако имаме тясна честотна лента, какъвто е случаят с телефонните линии? Цифровите сигнали не могат да се предават точно, ще кажете. Вярно, това следва директно от предишния пасаж. Но все пак имаме технологии, които разчитат именно на мрежите на фиксираните телефони. Това става благодарение на модулацията. Така наричаме следния процес – въвеждане на носещ синусоиден сигнал, по който се предава информацията, чрез смяна на неговата честота (честотна модулация), амплитуда (амплитудна модулация) или пък фаза (фазова модулация). В практиката, с цел постигане на по-добри резултати, обикновено се използва комбинация от няколко от изброените техники.

Нека преминем нататък. Времето за предаване на един бит зависи от широчината на честотната лента. Но само от това ли? Естествено, че не – методът на кодиране също е от първостепенна важност за това. Броят на превключванията на стойностите на един цифров сигнал се измерва в бодове. Една линия със скорост от n бода може да предава n символа за секунда, т.е. цифровият сигнал може да се превключва n пъти за една секунда. Ако един символ е 0 волта за логическа 0 и 5 волта за логическа 1, то линията ще има скорост n bps. Обаче, ако един в символ се кодират повече битове - например, ако цифровият сигнал има 8 нива на напрежение, то с един символ се предават 3 бита информация и тогава скоростта на линията ще бъде 3n bps.

Какъв е максимумът? Според твърдението на Найкуст, при широчина на честотната лента от n херца един сигнал може да се превключва най-много 2n пъти за секунда, или с други думи скоростта на предаване не може да е по-голяма от два пъти широчината на честотната лента измерено в бодове. Или максималната скорост на един цифров сигнал при m различни нива би била 2n.log2m bps. Тази формула, която наричаме формула на Найкуст, обаче е в сила за идеални условия. По нея бихме могли да изчислим, че три килохерцов канал може да предава двоични цифрови сигнали със скорост 6000 bps, но ако погледнем едно практическо приложение бързо ще видим, че това е доста далеч от реалната максимална скорост. По-късно Клод Шенон предлага друга формула, в която се въвежда отношението между сигнал и шум.

Но нека не навлизаме в чак толкова интимни подробности, които интересуват основно специалистите. Да кажем нещо повече за използваните среди за предаване. Най-старата и все още най-разпространена е усуканата двойка. Два изолирани медни проводника с дебелина около милиметър се усукват на един около друг с една единствена цел – да се намали взаимното влияние на шума, който генерират в общия кабел. Най-разпространеното им приложение естествено е за свързване на фиксиран телефон към централата. Могат да предават на разстояние няколко километра, а за по-големи дистанции се използват повторители.

Широчината на честотната им лента зависи от дебелината на проводниците, както и тяхната дължина. При неголеми разстояния може да се постигнат доста високи скорости. Съществуват няколко разновидности. Например, неекранирани – UTP и екранирани – STP. Разликата е, че вторите включват специален защитен екран от алуминиево фолио, което намалява външните влияния. Друга категоризация е по гъстотата на усукване. UTP cat 3 и UTP cat 5, например, се различават именно по това, че при вторите тя е по-голяма, което повишава качеството на сигнала и позволява скорости от десет пъти над тези при първите, които могат да достигнат до 10 Mb/s.

Друга, макар и не толкова разпространена среда за предаване е коаксиалният кабел. Има по-надеждна защита от усуканите двойки и позволява предаване на по-големи разстояния. Състои се от меден проводник, обвит с диелектричен материал. Който пък от своя страна е покрит с медна оплетка, която изпълнява ролята на екран. Така външните електромагнитни смущения са практически елиминирани. Върху медната оплетка пък обикновено е нанесен допълнителен изолиращ слой.

С коаксиален кабел може да се организира местна високоскоростна връзка, при която данните се предават директно в първичния си вид като правоъгълни импулси. Позволяват да се осъществи и широколентово предаване, при което наличната честотна лента се разделя на определен брой подканали. Тази техника се нарича мултиплексиране с разделяне на честотата. Основно приложение намират при кабелните телевизии.

Разбира се, най-добрата транспортна страна си остава оптичното влакно. Една оптична система за предаване на дигитален сигнал включва три компонента - източник на светлина, предавателна среда и детектор. Светлинния импулс представлява логическата единица, а отсъствието му - нула. За източник могат да се използват както светодиод, така и лазер. Естествено, източниците на кохерентна светлина са за предпочитане. Самата предавателна среда представлява много тънко влакно от изключително чисто стъкло. В краищата освен източник на светлина има и фотодиод, който при попадане на светлина генерира електрически импулс.

Светлинните импулси преминават през влакното чрез пълно вътрешно отражение. Оптичният кабел се състои от сърцевина, оптична обвивка и защитно покритие. Сърцевината е именно онова влакно, за което говорим и през което преминава светлината. Оптичната обвивка пък е компонентът, който помага да се осъществява пълното вътрешно отражение. Защитното покритие пък, както подсказва и името му, предпазва кабела от повреди. Така имаме предаване, транспорт, имаме и приемане и преобразуване отново в електричество. С неизбежните бонуси като пълната липса на шум и възможността да предаваме десетки терабита в секунда, поне на теория. Естествено, технологично максимумът лежи някъде около десетките гигабита, като тясното място за технологията е преобразуването на електрическите сигнали в светлина.

Остана още една среда, която е навсякъде около нас и успешно се използва от доста време за пренос на глас и картина - безжичната комуникация. Тя е възможна, благодарение на това, че електромагнитни вълни имат чудното свойство да се разпространяват в пространството. Така че, система от антени позволява електромагнитните вълни могат да се предават, пътуват и приемат. А това, че радиовълните, микровълните, инфрачервените лъчи и дори видимата светлина могат да се използват за предаване на информация е очевидно. Защото тяхната амплитуда, честота или фаза би могла да се модулира.

Въпреки това безжичната комуникация има своите недостатъци, така че предимствата на влакнестата оптика я превръщат в предпочитан вариант за високотехнологично решение при предаването на информация. Факт е, че спадът на цената резултира дори в предлагане на интернет по изцяло базирана на тази технология наземна мрежа, така че едва ли технологията ще се обърне назад към миналото и ще направи завой към другите транспортни среди.






Допадна ли ви този материал? (7) (0) 3252 прочит(а)

 Добави коментар 
Ако сте регистрирани във форума можете да коментирате и тук

Име:
Текст:
Код:        

 Покажи/скрий коментарите (6) 



AdSense
Нови Кратки @ Сивостен


Реклама


Подобни статии

Случаен избор


Сивостен, v.5.3.0b
© Сивостен, 2003-2011, Всички права запазени
Препечатването на материали е нежелателно. Ако имате интерес към някои от материалите,
собственост на сп. "Сивостен" и неговите автори, моля, свържете се с редакционната колегия.