Дисциплина: Компютърни мрежи Упражнение 1

Дисциплина: Компютърни мрежи Упражнение 1

Цел на упражнението е да се изучат:

- видовете среди за обмен на данни, използвани в компютърните мрежи;

- видовете мрежи, изграждани със всяка среда;

- монтиране на накрайници на средите;

- характеристики и ограничения;

Коаксиалният кабел има два концентрични проводника. Най-разпространената версия на този кабел се състои от меден проводник, обвит от диелектрик, този диелектрик е обвит от друг цилиндричен проводник, който може да бъде масивен или съставен от отделни нишки (използва се за екраниране на вътрешния кабел срещу смущения от околната среда или за заземяване). Вторият проводник е обвит също с изолация (диелектрик), а всичко това е покрито със защитен слой. Въпреки, че коаксиалните кабели си приличат, те имат различни импеданси – степенуват се по RG (Radio Grade) скала. Примерно 10Base2 Ethernet варианта използва RG-58, предлагащ 50Ω импеданс на проводник с дебелина 3/8’.

Следната таблица показва различни RG групи тънки коаксиални кабели с кратко физическо описание:

Кабел	Описание
RG-58 /U	Плътен меден проводник
RG-58 A/U	Проводник с преплетени нишки
RG-58 C/U	Военна спецификация на RG-58 A/U
RG-59	Многоканален (broadband) – например за кабелна телевизия
RG-6	По-голям диаметър за по-високи честоти от RG-59, но се използва и за многоканално предаване
RG-62	ArcNet мрежи

В наименованието на различните видовете кабели се включват характеристиките им – скоростта на сигнала в Mbps плюс метода за предаване плюс максималната дължина на кабела в метри, закръглена до стотни разделена на 100, например за 10Base2 Ethernet в спецификацията на физическия слой е описано - 10Mbps (означено с цифрата “10”), метод на предаване baseband (едноканален), разстояние 185 метра (закръглено е до 200 метра разделено на 100 дава числото 2 - записано на края).

10Base5 Ethernet поддържа до 100 разклонения с по 64 устройства на всяко - математически погледнато това означава 6400 на един сегмент, но това е невъзможно понеже максималния брой за всички 802.3 спецификации е 1024.

Предимството на коаксиалния кабел е, че може да поддържа комуникация с голяма ширина на честотната лента на относително дълги разстояния без повторител. Коаксиалния кабел бе оригиналната преносна среда, специфицирана за Ethernet. От тогава до сега той бе заменян и почти напълно отхвърлен от различни спецификации базирани на усукана двойка Ethernet спецификации. Отхвърлянето на коаксиалния кабел са следствие на няколко важни недостатъка – коаксиалния кабел трудно понася груба намеса (настъпвания, огъвания и др.), всякак подобна намеса може да повреди неговата структура и да доведе до пълно спиране на комуникацията; цената и размера на коаксиалния кабел е друг негов недостатък (коаксиалния кабел е по-скъп от типа усукана двойка поради сложната му структура), а диаметъра му по-голям (следователно заема повече място в кабелните трасета). Днес използването на коаксиалните кабели се свежда главно до кабелните телевизии.
I.1.2.Кабели тип усукана двойка.

Усуканата двойка се състои от два относително тънки проводника (от 0,016 до 0,035 инча) покрити с тънък слой PVC и усукани един спрямо друг. Усукването на проводниците е превантивна мярка срещу електромагнитната интерференция която иначе би настъпила. Дебелината на проводника е директно свързана с неговата производителност. Дебелите проводници водят до потенциално по-широка честотната лента и по-големи разстояния, но по-широката лента води до по-големи затихвания, което пък намалява разстоянията – следователно е необходим баланс между ширината на честотната лента и разстоянията. Този баланс е една от основните характеристики на спецификацията на физическото ниво. Той не описва самите проводници, но дефинира дебелината им, накрайниците, максималните разстояния и ширината на честотната лента. Има голяма разновидност от кабели с усукана двойка по форма и размер – някои от тези разновидности, примерно тези със свързани по между си двойки имат за цел увеличаване на капацитета. Увеличаване на производителността може да се получи по няколко начина: увеличаване на дебелината на проводника; увеличаване на броя на усукванията; използване на различни усуквания на множество двойки; екраниране на двойките.

За LAN обикновено 4 двойки усукани двойки се свързват с обща обвивка. Тази обвивка е или от PVC или от тефлон. Тефлона е по-скъп и по-твърд от PVC, но не отделя токсични вещества при горене. Двата основни вида кабели тип усукани двойки (4 двойки) се разделят на два вида – неекранирани (Unshielded Twist Pair - UTP) и екранирани (Shielded Twist Pair - STP).

Има и разновидности на тези основни два типа кабели като SFTP (Shielded Foil Twisted Pair) и FTP (Foil Twisted Pair) известен още като хибриден вариант между UTP и STP (ScTP - Screened Twist Pair). FTP или ScTP е по-близък по структура до STP – разликата между тях е само в това, че при STP са екранирани и самите двойки.

Неекранираната усукана двойка има няколко различни форми и размери. Размера се отнася за повече свързани помежду си двойки. Стандартния за LAN кабел е с 4 двойки. Всяка двойка се състои от положителен и отрицателен проводник. Всеки проводник се нарича и “захранващ”. Захранващите проводници се използват по двойки. Примерно една такава двойка проводници поддържа само предаване, а друга само приемане. Останалите проводници обикновено не се използват, въпреки че LANs със скорост 100Mbps и повече използват и четирите двойки.

Кабелите тип усукана двойка са масов продукт и независимо от производителя може да се очаква определена производителност. Това с дължи на степента на стандартизация в телекомуникационната индустрия. Тука за дефинирането и поддържане на стандарти се грижат съвместно ANSI, FCC, EIA и много други организации.

Колкото и да е странно, съществуващите спецификации не дефинират усуканата двойка. Въпреки, че някои стандарти задават насоки за кабелите и/или кабелните компоненти, усуканата двойка се дефинира по категории производителност. Категориите се дефинират по техните функции, а не по някакъв физически стандарт. С други думи, това което един производител трябва да направи за да докаже съвместимост е да демонстрира производителност независимо от начина на направа, дебелината или материала на използваните от него проводници.

В началото имаше 5 серии за доказване на производителност за кабели от тип усукана двойка. Те бяха номерирани от 1 до 5, а съвместимия кабел се дефинираше като категория x, където x е номера на успешно положения тест.

Категориите и описанието им са в следната таблица:

Категория 1	Традиционни UTP телефонни кабели, които могат да пренасят глас но не и данни.
Категория 2	UTP кабели състоящи се от 4 усукани двойки, които могат да предават данни със скорост 4Mbps.
Категория 3	UTP кабели състоящи се от 4 усукани двойки (с по три усуквания на всеки фут – или приблизително 9 на метър), които могат да предават данни със скорост 10Mbps.
Категория 4	UTP кабели състоящи се от 4 усукани двойки, които предават данни със скорост 16Mbps.
Категория 5	UTP кабели състоящи се от 4 усукани двойки от медни проводници, които предават данни със скорост 100Mbps.

След време пазара се концентрира върху две от достигнатите нива на производителност – Категория 3 и Категория 5. Категория 1 и 2 бяха официално обявени за архаични през 1995 г. поради наложилите се изисквания за производителност. Категория 4 предлага нещо средно между Категория 3 и 5, но се използва рядко. Категория 3 UTP предлага ширина на честотната лента 16MHz, което означава скорост от 10 Mbps на разстояние от 100 метра – Категория 4 предлага 20 MHz, а Категория 5 100MHz – за това Категория 4 не успя да се наложи на пазара. В зависимост от ограниченията за разстоянията на избраната LAN архитектура, Категория 5 може да осигури 100Mbps, 155Mbps и дори 256Mbps. Очевидно при увеличаване на скоростта намалява максимално допустимото разстояние. Бяха добавени и Категории 6 и 7, но поради тяхната висока цена те все още рядко се използват.

Екранираната усукана двойка има допълнителен слой фолио или оплетка, покриваща усуканите двойки. Целта на това е да се позволи на усуканите двойки да работят в среда, защитена от електромагнитна и/или радиочестотна интерференция. На практика това пречи на нормалното функциониране на усуканите двойки.

Кабелите с усукани двойки използват механизми за корекция на грешките, който може да отхвърли индуктирания шум – при коаксиалните кабели е обратното, вместо да отхвърлят индуктирания шум се използва екран за недопускането му до пътя на сигнала. Слоевете диелектрик между двата проводника минимизират излъчването на собствените сигнали.

К

Кабелите с оптични влакна имат три явни константи:

* Централната ос на кабела е заета от оптична среда, способна надеждно да пренася светлинни сигнали на големи разстояния;

* Липсата на електричен сигнал или меден проводник означава, че оптично базираните преноси са относително сигурни понеже виртуално са защитени от подслушване. Но при натиск стъклото се счупва и това довежда до спиране на сигнала;

* Оптичната среда, наречена влакно е обвита от концентричен защитен слой пластмаса.

Извън тези базови компоненти съществуват най-различни кабели с оптични влакна. Оптичната среда винаги е стъкло (може да бъде и пластмаса с достатъчно добри оптични качества) – влакното е с диаметър от 5 микрона до размери, видими с просто око. Влакната идват, поддържайки най-различни честоти, не всички подходящи за LAN. Типични за LAN кабели са с диаметър на оптичния проводник 62,5 микрона – той поддържа,многоточкови комуникации, управлявани от светодиод (LED). Влакната обикновено се описват с двойка числа. Примерно, най-често използвания LAN кабел има влакна 62,5/125 микрона – първото число е диаметър на влакното, а второто диаметър на неговата обвивка. Кабелите с оптични влакна се използват по двойки – един за предаване и един за поемане.

Кабелите с оптично влакно могат да предават информация на километри разстояния на различни скорости (10Mbps, 100Mbps, 1Gbps дори иповече).

Светлинния сигнал също може да отслабва. Дори насочената светлина има своята дисперсия, което означава, че оптичните кабели също имат своите ограничения.

Има два типа оптичен пренос:

- многолъчев (multi mode);

- еднолъчев (single mode).
I.2.1.Многолъчева комуникация.

Многолъчевата комуникация се извършва с светлинни диоди (LEDs). Светлинният диод не е много концентриран източник на светлина, следователно той изисква относително широк път за предаване. Светлинните диоди работят с относително ниска честота (светлинна), така че тяхната потенциална ширина на честотната лента също е относително ограничена. Главната характеристика на светодиодите е тяхната дисперсия – разсейването на светлината след излъчването и. Нивото на разсейване определя максималното ефективно разстояние на използване на кабелите с оптични влакна, работещи със светодиод.

Изброените до тук ограничения на многолъчевите кабели се компенсират с тяхната цена. Обикновено кабела и хардуера, който ги използва са много по-евтини в сравнение с еднолъчевите системи.

Еднолъчевата комуникация се извършва с инжекционни лазерни диоди (ILDs).

Лазерните лъчи са много концентрирани. Те също се разпръскват, но за LAN разстоянията това разпръскване е пренебрежимо малко – разпръскването е толкова малко, че дори не достига до стените на проводника. Следователно излъчения поток данни пристига в същия вид на местоназначението си.

Този тип кабели обикновено има между 5 и 10 микрона с 125 микронна обвивка. Цената на кабела и лазерния хардуер, заедно с много широката честотна лента, правят тази технология подходяща по-скоро за инфраструктури, отколкото за LAN.

Сравнете различните среди за обмен на данни по следните параметри: максимално разстояние, максимална скорост на обмен, защитеност от външни влияния, цена.

Изберете оптимална конфигурация за компютърната мрежа в лаборатотия 3405.

1. Каква е максималната дължина на кабелното трасе при следните видове кабели: тънък коаксиален, дебел коаксиален, усукана двойка?