К разделяемым средам передачи данных относятся физические среды, через которые осуществляется передача данных. Это провода, кабели, радиоволны, лазерные лучи или другие среды. Поскольку сегодня подавляющее большинство компьютерных сетей в качестве физической среды передачи использует кабели, остановимся более подробно на типологии кабельных компонентов.
Витая пара
Витая пара получила свое название оттого, что внутри такого кабеля каждая пара проводов скручена с большим шагом (причем с разным). Подобная конструкция кабеля позволяет обеспечить хорошую помехозащищенность. Стандартный кабель содержит в себе 4 витые пары (то есть 8 проводников), что соответствует количеству контактов в разъеме 8Р8С, используемом для подключения кабеля к сетевому адаптеру. Есть несколько категорий и типов кабеля типа «витая пара», отличающихся друг от друга максимальной пропускной способностью.
Кабели типа «витая пара» могут быть экранированными или неэкранированными. Лучшей помехозащищенностью обладает экранированный кабель. Чаще всего витая пара применяется при построении звездообразной топологии.
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель представляет собой кабель с медной жилой в центре в толстой изоляционной оболочке с экранирующей оплеткой. Изначально кабели такого рода были предназначены для передачи сигналов радиочастоты (таким, например, является кабель телевизионной антенны). Кабель, применяемый в компьютерных сетях, внешне напоминает телевизионный, но его технологические параметры (например, волновое сопротивление) другие, поэтому эти два вида кабеля не являются взаимозаменяемыми.
Для построения компьютерных сетей применяют два типа коаксиального кабеля: толстый и тонкий.
Толстый кабель (thick) имеет диаметр около 12 мм и является многослойным. Его составляют центральная жила, изоляция, оплетка, снова изоляция, вторая оплетка, оболочка. Недостатки толстого кабеля: он дорогостоящий, тяжелый, плохо изгибается, трудно монтируется. В качестве достоинств можно указать возможность организовать передачу данных на расстояние до 500 метров.
Тонкий кабель (thin) – имеет диаметр около 6 мм, центральную жилу, изолятор, оплетку и оболочку К его недостаткам относится то, что расстояние, на котороеможно передавать данные, меньше, чем у толстого кабеля (до 185 м). Достоинства: меньшая стоимость, легкость, гибкость, удобство в прокладке, монтаже и подключении.
Коаксиальный кабель служит в основном для организации сетей с топологией общей шины. Для подключения компьютеров к шине, образуемой коаксиальным кабелем, используются специальные разъемы (BNC-коннекторы).
Оптоволоконный кабель
Передача данных через оптоволоконный кабель происходит посредством световых импульсов. Принцип действия оптоволоконного кабеля основан на способности света распространяться в некоторых средах, практически не теряя интенсивности, если в среде отсутствует преломление, а есть только отражение (то есть нет выхода сигнала за границы среды). В зависимости от того, каким образом распространяется свет, оптоволоконные кабели разделяют на три типа:
Многомодовый кабель с постоянной плотностью – в таком кабеле свет проходит по разным путям отражения (модам) и за счет резкого излома при отражении подвергается сильному рассеянию (дисперсии) на выходе оптоволоконного канала.
Многомодовый кабель с переменной плотностью – в этом кабеле свет также отражается от внутренней поверхности и проходит разными путями, но за счет переменной плотности сердечника, чем дальше от центра идет свет, тем быстрее он распространяется, поэтому дисперсия в нем значительно меньше.
Одномодовый кабель – в этом кабеле толщина сердечника сравнима с длиной световой волны, в результате у света есть только один путь распространения и дисперсия практически отсутствует.
Отсутствие дисперсии сказывается на качестве передачи сигнала. Многомодовые кабели могут передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с на расстояние до 2000 м. Одномодовый кабель способен передать данные со скоростью свыше 10 Гбит/с на расстояние до 20 км.
Пропускная способность и помехозащищенность могли бы сделать оптоволоконную технологию самой распространенной. Однако широкое использование оптоволоконной технологии передачи данных затрудняется следующими факторами:
– трудностью монтажа;
– высокой стоимостью кабеля и монтажных приспособлений;
– высокой стоимостью преобразователей цифрового сигнала в световые импульсы и обратно.
Сетевые адаптеры
Между компьютером и кабелем с разъемом должно быть еще одно устройство, которое преобразует сигналы среды передачи в компьютерные данные. Это устройство называют сетевым адаптером, или сетевой картой. Сетевая карта – это устройство, которое вставляется в слот материнской платы компьютера и имеет разъем для подключения витой пары или коаксиального кабеля. Некоторые сетевые карты оснащены разъемами обоих типов. Современные переносные персональные компьютеры обычно имеют встроенную сетевую карту с разъемом под витую пару. Кроме того, в последнее время широкое распространение получили внешние сетевые адаптеры, подключаемые к компьютеру через высокоскоростную шину USB2.
Концентраторы
Наиболее распространенная сегодня в локальных сетях звездообразная топология реализуется при помощи устройств, называемых сетевыми концентраторами, или хабами (hubs).
Помимо хабов (концентраторов) для построения сетей применяются сходные по назначению устройства, называемые коммутаторами, или свичами (switch). Отличием коммутатора от концентратора является то, что коммутатор запоминает адреса компьютеров, подключенных к его портам, и данные отправляются не широковещательно, всем компьютерам в сети, а конкретному адресату Такой режим значительно улучшает работу сети и снижает число коллизий, когда несколько компьютеров пытаются одновременно передать свои данные.
Маршрутизаторы
В отличие от хабов, маршрутизаторы, или роутеры (router), предназначены не для объединения компьютеров локальной сети, а для соединения сетей между собой. При этом соединяемые сети могут различаться не только назначением (локальная – глобальная), но и технологиями. В задачи маршрутизатора входит корректное преобразование данных из одного формата в другой, а также отправка их в нужные сегменты сети.