Аппаратное обеспечение сетевой технологии

Все аппаратные средства, которые используются для физической передачи данных сетью, можно разделить на две категории: среда передачи данных и устройства приема / передачи данных.

Средой передачи данных называют тип носителя, который обеспечивает прохождение сигнала от одного компьютера к другому. Устройствами приема / передачи данных называют оборудование, подключают к среде передачи данных и предназначенное для формирования сигнала в среде во время его передачи компьютером-отправителем и приема его из среды передачи компьютером-получателем.

Данные при подготовке к пересылке по сети превращаются в электрические сигналы. Эти сигналы генерируются как электромагнитные волны (аналоговый сигнал) или как пульсации напряжения (цифровой сигнал). Физический путь, которым передается сигнал, определяется средой передачи. Сегодня есть два типа сред передачи: кабельное и беспроводное.

Кабельные среды передачи данных обеспечивают передачу сигнала четко определенным путем и представлены кабелями следующих типов: твисторна (скрученная) пара (Twisted Pair cable), коаксиальный кабель (coaxial cable) и оптоволоконный (волоконно-оптический) кабель.

Твисторна пара представляет собой кабель, в состав которого входят два или более медных проводов, защищенных пластиковой изоляцией и скрученных между собой. Скрученные провода снаружи защищены еще одним слоем изоляции. Скручивание проводов уменьшает искажения полезного сигнала, связанный с передачей электрического напряжения проволокой.

Сегодня изготавливают несколько вариаций кабелей типа скрученная пара: экранированная и неэкранированная скрученная пара третьего или пятой категории. Скрученные между собой провода снаружи защищают дополнительной металлической оболочкой - экраном. Эта дополнительная оболочка обеспечивает защиту полезного сигнала, передаваемого скрученной парой от внешних электромагнитных помех. Никак экранированная скрученная пара не имеет дополнительного внешнего металлического экрана. Этот тип витой пары является более популярным благодаря своей распространенности и простоте монтажа. Для соединения кабелей на основе неэкранированной витой пары используют разъемной RJ-45. Внешне они очень похожи на разъемы для подключения телефонного кабеля. Категория кабеля определяет скорость передачи данных.

Коаксиальный кабель. Этот кабель представляет собой медный проводник, по которому передается сигнал. Проводник защищен изоляцией. Поверх изоляции нанесено медную фольгу или сетку, которая составляет экран для защиты центрального сигнального провода от внешних электромагнитных воздействий. Благодаря использованию такой конструкции экран обеспечивает высокую степень защиты полезного сигнала от внешних воздействий, позволяет без существенных потерь передавать сигнал на достаточно большие расстояния. Все коаксиальные кабели делятся на два типа: тонкий и толстый. Тонкий коаксиальный кабель внешне очень похож на кабель, используемый для подключения телевизионной антенны. Для соединения коаксиальных кабелей используют BNC-разъемы. Толстый коаксиальный кабель отличается от тонкого большим диаметром. Увеличение диаметра кабеля позволяет обеспечить его большую устойчивость к помехам и, соответственно, обеспечение возможности передачи полезного сигнала на большие расстояния. Сложный процесс монтажа толстого кабеля (плохая гнучнисть, специализированные разъемы соединения) приводит меньше его распространение.

Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers - IEEE) определил специальное техническое название для трех видов кабелей WbaseT- неэкранированная скрученная пара кабелей 10base2 - тонкий коаксиальный кабель; XOhaseS - толстый коаксиальный кабель. Число 10 означает скорость передачи данных кабелем (10 Мб / сек.). Срок base означает принцип немодулированной передачи (baseband Networks). Цифра 5 в названии определяет максимальную длину сегмента для грубого кабеля - 500 метров. Аналогично цифра 2 определяет максимальную длину сегмента для тонкого кабеля. Буква Г (twisted) расшифровывается как твисторна. Следует отметить, что сегодня в эксплуатации чаще применяют кабели с пометкой WObase, которые обеспечивают быструю передачу данных.

Сфера применения коаксиальных кабелей в компьютерных сетях постоянно сужается, в магистральных соединениях их вытесняют волоконно-оптические (оптоволоконные) кабели, которые имеют большую полосу перепуска и меньшие потери сигнала, а в локальных сетях - дешевле и проще в прокладке и эксплуатации скрученная пара.

Вяпоконно-оптический кабель используется для передачи сигнала в форме световых импульсов. Волоконно-оптический кабель обеспечивает очень низкие потери полезного сигнала и благодаря этому позволяет передавать данные на большие расстояния (до нескольких десятков километров). Проводником в таких кабелях используется стеклянное или пластиковое волокно, которое защищено снаружи изоляцией для обеспечения физической сохранности. Оптическое волокно является относительно дорогим средой передачи (по сравнению со скрученной парой и коаксиальным кабелем), сегодня его активно используют для построения высоко-скоростных и длинных линий связи.

Беспроводное среда передачи данных основано на принципах, по которым сигналы можно передавать с использованием различного рода излучений, например, радиоволны, микроволновое излучение, инфракрасное излучение и др. Атмосфера является одним из примеров таких сред передачи. В сети красный сигнал всегда передается в форме волн с использованием того или иного среды передачи. Например, при использовании кабельных сред передачи сигнал передается электромагнитными волнами определенной частоты. При использовании оптического кабеля сигнал передается световыми волнами (с точки зрения физики, это те же электромагнитные волны, но значительно большей частоты). При передаче сигналов с использованием атмосферы используются электромагнитные волны, которые передаются на частоте радиоволн, СВЧ или инфракрасного излучения.

При проектировании компьютерной сети важен правильный выбор среды или нескольких сред передачи для обмена данными между всеми устройствами сети. Выбор среды передачи, как правило, определяется структурой будущей сети - наличием расположенных в одной комнате компьютеров; этажности; размещением зданий (в пределах района города чтобы в разных городах, регионах, странах). Правильный выбор среды передачи обеспечивает одно из важнейших условий успешного построения сети, в дальнейшем приводит к минимизации стоимости владения сетью и обеспечения ее нужной производительности.

Устройства приема / передачи сигнала - это устройства, которые сочетаются к среде передачи, формируют сигнал в среде, отправляют его на компьютер-получатель, принимают сигнал из среды передачи на стороне получателя. Примерами таких устройств могут быть: сетевые карты, повторяющиеся, концентраторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, радиоприемники / передатчики, приемники / передатчики инфракрасного излучения и т.

Сетевая карта (Network Adapters) - это устройство, устанавливаемое в компьютер и дает ему возможность взаимодействия с сетью. Сегодня выпускают большое количество разнообразных сетевых карт. Наиболее распространенными являются карты, которые имеют форму платы и устанавливаются в слот расширения материнской платы компьютера. Производители, как правило, монтируют сетевые карты в материнские платы. Сетевые карты разделяют также по типу среды передачи, то есть рассчитаны на подключение к твисторнои пары, коаксиального или оптоволоконного кабеля, радиоволны или инфракрасного излучения.

Сетевые карты к среде передачи данных подключается с помощью разъемов, тип которых зависит от среды передачи данных. Например, для твисторнои пары пятой категории используют разъемы Я / -45, для тонкого коаксиального кабеля - разъемы BNC.

Повторитель - это устройство, принимающее передаваемые сигналы, усиливает их и снова вводит в сеть. Повторители применяют для объединения сегментов сети как с одинаковыми, так и с различными характеристиками физической среды передачи данных. Реальность физических процессов такова, что полезный сигнал, который передается в той или иной среде, проходя от передатчика к приемнику, постепенно затухает. Это затухание сигнала происходит вследствие препятствий, которые возникают в процессе передачи данных. Для того, чтобы гарантировать успешное прохождение сигнала на большие расстояния, между передатчиком и приемником устанавливают повторители, которые усиливают сигнал до прежнего уровня и отправляют его дальше средой передачи.

Концентратор - это устройство, обеспечивающее радиальное подключение сетевых узлов и анализ потоков информации, направляя их к различным сетевым узлам.

Мосты - аппаратно-программные блоки, которые позволяют совмещать локальные сети с различными средами передачи и протоколами. Главная функция моста - фильтрования кадров между присоединенными сегментами и, как следствие, уменьшение их загруженности. Различают внутренние и внешние мосты. Внутренний городов - это установленные в одном сервере несколько адаптеры их плат различных локальных сетей (до четырех). Такая конструкция позволяет совместить несколько локальных сетей с различными или одинаковыми средами и протоколами. Для такого моста требуется специальное программное обеспечение. Внешний мост - это мост, реализованный в специальной машине.

Маршрутизаторы - аппаратно-программные устройства, позволяющие объединять локальные сети и выполнять функцию маршрутизации. Маршрутизатор обрабатывает сетевой адрес и на основании разработанной адреса и внутренних таблиц маршрутизатора направляет пакет данных в пункт назначения по оптимальному маршруту.

Шлюзы - это специальные устройства, с помощью которых локальные сети подключают к глобальным компьютерным сетям. Локальные и глобальные сети используют различные протоколы передачи данных, поэтому основной функцией шлюзов является согласование соответствующих протоколов. Шлюзы выполняют также функции маршрутизаторов и мостов. Шлюзы можно использовать и для подключения отдельных рабочих станций к глобальным сетям.

Модемы используют для преобразования цифровых сигналов в аналоговые и наоборот - аналоговых в цифровые. Срок модем возник от объединения двух терминов, описывающих процесс преобразования сигнала из цифрового вида в аналоговый, - модуляция, и обратный процесс - демодуляции. Модемы часто используют для организации передачи данных между компьютерами с помощью телефонной линии связи.

Микроволновые приемопередатчики (Microwave Transmitters) чаще называют приемопередатчиками спутниковой связи. Такие средства связи предназначены для передачи данных на большие расстояния между компьютерами в разных географических регионах или странах. Микроволновые приемопередатчики используют атмосферу в качестве среды передачи данных. Передатчик передает направленный поток микроволн в атмосферу, а приемник принимает его и передает следующему в цепи приемопередатчику или превращает полученный сигнал в другой вид для передачи другой средой передачи данных. Такие преобразования осуществляются до тех пор, пока сигнал не достигнет точки назначения.

Сегодня спутниковая связь достаточно дорогой, поэтому используется чаще всего для передачи данных на большие расстояние Спутниковая связь является прототипом менее дорогого сотовой связи, активно набирает обороты использование в нашей стране.

Приемопередатчики инфракрасного и лазерного излучения по принципу работы подобны микроволновых систем - они используют атмосферу в качестве среды передачи данных. Но поскольку данные передаются в форме световых сигналов, а не радиоволн, то для успешной передачи данных необходимо обеспечить отсутствие каких-либо препятствий на пути движения сигнала (передатчик и приемник должны быть в зоне прямой видимости друг друга). Приемопередатчики инфракрасного и лазерного излучения, как правило, используют для передачи сигналов на короткие расстояния и там, где ограничена возможность использования кабелей. Одним из самых популярных сегодня видов использования приемопередатчиков инфракрасного и лазерного излучения является подключение рабочих мест пользователей в офисах и обеспечения взаимодействия между периферийными устройствами (клавиатура, мышь, принтер) и компьютером.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >