Занятие №4 Кабельные линии связи
1. Введение
2. Соединение по последовательным и параллельным портам
3. Соединение по последовательным шинам USB и FireWire
4. Соединение по технологии HomePlug PowerLine
5. Соединение по технологии HomePNA
6. Соединение через сетевые платы
7. Соединение через модемы
Введение
Каналы связи могут использовать кабели или быть или быть беспроводными. У каждого канала связи имеются свои достоинства и недостатки, которые будут рассмотрены ниже. Общим недостатком для кабельных соединений является необходимость прокладки самого кабеля. Общим недостатком для беспроводных сетей — слабая защищенность передаваемой информации и, как следствие, возможность несанкционированного доступа к ней.
Рис. 1. Каналы связи в простейших вычислительных сетях
По режиму работы кабельные и беспроводные соединения можно разделить на две группы:
1. «точка - точка» (англ. ad-hoc)—сеть состоит только из двух компьютеров,соединенных напрямую, без участия дополнительного сетевого оборудования (сетевых концентраторов, точек доступа и т.д.);
2. «инфраструктура» (англ. infrastructure)—сеть организуется с использованием
ТФУПД Занятие №4. Кабельные линии связи
специального сетевого оборудования (сетевых концентраторов, точек доступа и т.д.). Большинство соединений, отнесенных на рис.1 к категории «инфраструктура»,
также могут образовывать соединения в режиме «точка» - «точка».
Соединение по последовательным и параллельным портам
До недавнего времени соединение по последовательным и параллельным портам являлось наиболее распространенным способом объединения двух компьютеров в вычислительную сеть в режиме «точка» - «точка».
Для такого соединения используется нуль-модемный кабель. Максимальная длина кабеля ограничена расстоянием 15 м. Для передачи данных на обоих компьютерах необходимо запустить специальное ПО.
Пример. Для ОСDOSобычно используется Norton Commander; для ОСWindows
— входящая в состав ОС программа прямое кабельное соединение (англ. Direct Cable
Connection, DCC).
Для современных ОС такое соединение выглядит полноценным сегментом сети. Скорость передачи данных через последовательный порт ограничена 115 Кбит/с, параллельный порт — 1200 Кбит/с.
Пример. Рассчитайте минимальное время, необходимое для передачи 600 Кбайт данных через параллельный порт.
Решение:
Т.к. в 1 байте содержится 8 бит, то необходимо переслать 600 * 8 = 4800 Кбит данных. Т.к. максимальная скорость передачи данных по параллельному порту составляет 1200 Кбит/с,то минимальное время передачи составляет: Тмин = 4800 / 1200 = 4 с. Ответ:
Тмин = 4 с.
Достоинствами соединения по последовательным и параллельным портамявляются малая цена, относительно большая длина кабеля, недостатком — малая скорость передачи данных.
Соединение по последовательным шинам USB и FireWire
Шины передачи данных USB (англ. Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) и IEEE 1394, известная также под названием Fire Wire (англ. огненный провод), спроектированные для работы с периферийным оборудованием,применяются и для организации компьютерных сетей.
Для USB максимальная длина соединительного кабеля равна 5 м. Максимальная скорость передачи данных:
• для стандарта USB 1.0 — 1,5 Мбит/с;
• для стандарта USB 1.1 — 12 Мбит/с;
• для стандарта USB 2.0 — 480 Мбит/с.
При работе с FireWire максимальная длина кабеля — 4.5 м. Максимальная скорость передачи данных:
• для стандарта IEEE 1394a — 400 Мбит/с;
• для стандарта IEEE 1394b — 800 Мбит/с.
Для обеих шин применяются схожие построения сетевой структуры: используется специфичный для шин транспортный протокол, поверх которого работают обычные прикладные сетевые протоколы. Поэтому компьютер, который помимо сети на базе FireWire или USB подключен к Ethernet-сети, необходимо настраивать как шлюз между физически различающимися сегментами. Для удлинения сегментов можно использовать аппаратные репитеры или специальный оптический кабель длиной до 100 м.
Достоинством соединений на базеFireWireиUSBявляется большая пропускнаяспособность каналов, недостатком — небольшая длина соединения.
ТФУПД Занятие №4. Кабельные линии связи
Соединение по технологии HomePlug PowerLine
Технология HomePlug PowerLine (англ. соединение по домашней электропроводке)позволяет соединять компьютеры,используя в качестве канала связисуществующую электропроводку. Эта технология используется, когда прокладка нового кабеля или использование беспроводных сетей невозможны или нецелесообразны.
Линии электросетей для передачи данных применяются уже давно. Низкоскоростная технология PLC (англ. PowerLine Communication — передача по силовым линиям) использовалась для передачи данных в энергосистемах и на железных дорогах.
При создании высокоскоростной технологии необходимо было решить ряд проблем:
1. Достичь приемлемого уровня помехоустойчивости;
2. Адаптировать протокол к коммуникационным параметрам (затухание сигнала, частотные и фазовые искажения и др.);
3. Увеличить дальность передачи данных для установленных стандартов напряженности поля в электросети;
4. Обеспечить электромагнитную совместимость приборов в частотном диапазоне 1.6-30 МГц, используемом для передачи данных по электросети и радиолюбительскими службами.
В 2000г. некоммерческая организация HomePlug Powerline Alliance, объединявшая
в то время 13 компаний, приступила к разработке стандарта, взяв за его основу технологию PowerPacket. В 2001 г. HomePlug Powerline Alliance представил спецификацию HomePlug 1.0, описывающую технологию и протокол организации высокоскоростной передачи данных по электросети. Стандарт предусматривает использование метода OFDM (англ. Orthogonal Frequency Division Multiplexing —
ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием). Производится частотное разделение канала на 84 полосы в диапазоне от 4.3 до 20.9 МГц. Для модуляции применяется относительная квадратурная фазовая модуляция со сдвигом (англ.
DQPSK ). В качестве протокола доступа к среде используется коллективный доступ с обнаружением несущей и избежанием столкновений (англ. CSMA/CA).
Помехоустойчивость соединения обеспечивается контролем коэффициента «сигнал/шум» на каждой из несущих частот и исключением «шумящих» каналов. Максимальная скорость передачи данных по электросети в соответствии со спецификацией HomePlug1.0 и более поздней HomePlug 1.0.1 составляет14Мбит/с,а максимальная длина сегментамежду двумя устройствами — 300 м.
В разрабатываемой версии HomePlug AV скорость передачи данных возрастет до 100 Мбит/с, что откроет возможность их использования для передачи сигнала телевидения высокой четкости HDTV и VoIP.
Пример. АдаптерыHomePlugвыпускаются с интерфейсом подключенияUSB(напр. EDIMAX НР-1001) или разъемом RJ-45 (напр. EDIMAX HP-1002, работающим по сетевому протоколу lOBase-T/100Base-TX).
Адаптеры HomePlug подключаются к электропроводу с одной фазой, иначе приходится использовать специальные коммутаторы. Образуемая сеть имеет топологию «шина». Пересылаемые данные поступают на все адаптеры, но принимает их только тот адаптер, которому они адресованы. Работоспособность сети HomePlug и скорость передачи данных практически не зависят от скачков нагрузки электросети (включения или выключения нагревательных приборов, холодильников, стиральных машин и т.п.).
Достоинство технологии:никаких новых проводов,мобильность в зонепроложенной электропроводки. Недостаток этой технологии — возможность несанкционированного доступа.
ТФУПД Занятие №4. Кабельные линии связи