Media Transmisyjne PDF

Media transmisyjne mgr inż. Krzysztof Szałajko Wersja 1.1 2 / 60  Media miedziane Wersja 1.1 3 / 60  Pojęcia Napięcie – stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami (V) Natężenie – s...

Media transmisyjne mgr inż. Krzysztof Szałajko Wersja 1.1 2 / 60  Media miedziane Wersja 1.1 3 / 60  Pojęcia Napięcie – stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami (V) Natężenie – stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku (A) Oporność – wielkość charakteryzująca reakcję ośrodka na przepływ prądu elektrycznego (Ω) Tłumienność – Wielkość tłumienia określa spadek mocy sygnału przepływającego przez łącze transmisyjne Wersja 1.1 4 / 60  Specyfikacja kabla 10 BASE-T Szybkość sieci LAN Typ kabla lub maksymalny zasięg 10 Mb/s BASE – pasmo podstawowe (baseband) Broad - szerokopasmowe Wersja 1.1 5 / 60 Specyfikacja kabla – oczekiwania wydajności Szybkość transmisji Rodzaj transmisji – Cyfrowa (w paśmie podstawowym) – Analogowa (szerokopasmowa) Odległość, jaką może pokonać sygnał, po której będzie możliwa jego prawidłowa interpretacja Wersja 1.1 6 / 60  Specyfikacja kabla (10BASE5) Standard z 1980 r. 10 – 10 Mb/s BASE – pasmo podstawowe 5 – możliwość przesyłania danych na odległość około 500 metrów Gruby kabel koncentryczny (thicknet) Wampirki Wersja 1.1 7 / 60  Specyfikacja kabla (10BASE2) Standard z 1980 r. 10 – 10 Mb/s BASE – pasmo podstawowe 2 – możliwość przesyłania danych na odległość 185 metrów kabel koncentryczny trójniki Wersja 1.1 8 / 60  Specyfikacja kabla (10BASE-T) Standard z 1990 r. 10 – 10 Mb/s BASE – pasmo podstawowe T – skrętka wtyki 8P8C („RJ45”) Wykorzystywana 2 i 3 para kabli (pomarańczowa i zielona) Wersja 1.1 9 / 60  Kabel koncentryczny Izolacja zewnętrzna (koszulka) Plastikowa izolacja wewnętrzna Spleciony ekran miedziany Przewodnik Wersja 1.1 10 / 60  Kabel koncentryczny Przewód elektryczny najczęściej miedziany lub aluminiowy, zdarzają się linki stalowe Izolacja wewnętrzna (dielektryk) od jej wymiarów oraz od stałej dielektrycznej zależy impedancja falowa kabla Wersja 1.1 11 / 60  Kabel koncentryczny Ekran drugi, niezbędny element przewodzący, chroni sygnał przed zakłóceniami elektromagnetycznymi z otoczenia Izolacja zewnętrzna chroni kabel przed uszkodzeniami mechanicznymi, wilgocią, itp. Wersja 1.1 12 / 60  Kabel koncentryczny Kable koncentryczne dzielimy według ich impedancji falowej: 50 Ω (np.: H1500, H1000, H1001, H500, 9913, RG214, RG213, H155, RG58, RG316, TRILAN2, TRILAN4, RG178, RG174) 75 Ω (np.:RG59, TRISET113, RG6U, CB100F) inne impedancje stosowane raczej w aplikacjach specjalistycznych Wersja 1.1 13 / 60 Kabel UTP (U/UTP) – skrętka nieekranowana Skrętka Koszulka Wersja 1.1 14 / 60  Kabel UTP – skrętka nieekranowana 4 pary skręconych ze sobą przewodów Każdy przewód pokryty materiałem izolacyjnym Skręcenie przewodów powoduje zmniejszenie oddziaływania zakłóceń RFI i EMI Liczba skręceń poszczególnych par jest różna – zmniejszenie przesłuchu pomiędzy parami Wersja 1.1 15 / 60  Kabel UTP – skrętka nieekranowana Przesłuch Szum elektryczny w kablu pochodzący z sygnałów z innych przewodów. Jeżeli dwa przewody znajdują się blisko siebie, i nie są skręcone, energia z jednego może się przenieść na sąsiedni przewód. Wersja 1.1 16 / 60  Kabel UTP – skrętka nieekranowana EMI (electromagnetic interference) zakłócenia elektromagnetyczne RFI (radio frequency interfenrence) zakłócenia wywołane falami radiowymi Każdy przewód w kablu może absorbować elektryczne sygnały z innych przewodów oraz źródeł elektrycznych. Jeżeli wynikowy szum elektryczny osiągnie wystarczająco wysoki poziom sygnał ulegnie zniekształceniu. Wersja 1.1 17 / 60  Kabel UTP – skrętka nieekranowana Zalety Łatwość instalacji Cena Średnica kabla Wady Podatność na zakłócenia Mniejsza odległość między wzmacniaczami sygnału niż w przypadku kabli koncentrycznych i światłowodowych Wersja 1.1 18 / 60  Kabel STP – skrętka ekranowana Koszulka Skrętka Ekran z metalowej plecionki Ekran foliowy Wersja 1.1 19 / 60  Kabel STP – skrętka ekranowana Łączy techniki – Ekranowania – Znoszenia – Skręcania przewodów Redukuje przesłuch i sprzęganie pomiędzy parami żył Chroni przed zakłóceniami zewnętrznymi Wersja 1.1 20 / 60  Kabel STP – skrętka ekranowana Wymaga uziemienia na obu końcach kabla Jeśli będzie ono niewłaściwie wykonane kabel stanie się bardzo podatny na wszelkie zakłócenia z zewnątrz Większe rozmiary, waga, koszt kabla Trudniejszy w montażu Wersja 1.1 21 / 60  Kabel ScTP (FTP, F/UTP) – skrętka Koszulka Ekran ekranowana folią Skrętka Wersja 1.1 22 / 60  Kabel ScTP (FTP) – skrętka ekranowana Hybryda kabla STP i UTP Możliwe nazewnictwo: ekranowany kabel UTP Możliwe nazewnictwo: skrętka foliowana Wersja 1.1 23 / 60  T568a kabel prosty Wersja 1.1 24 / 60  T568a kabel skrosowany Wersja 1.1 25 / 60  T568b kabel prosty Wersja 1.1 26 / 60  T568b kabel skrosowany Wersja 1.1 27 / 60  Rodzaje skrętki U – nieekranowane (ang. unshielded) F – ekranowane folią (ang. foiled) S – ekranowane siatką (ang. shielded) SF – ekranowane folią i siatką Spotykane konstrukcje kabli: U/UTP (dawniej UTP) – skrętka nieekranowana F/UTP (dawniej FTP) – skrętka foliowana U/FTP – skrętka z każdą parą w osobnym ekranie z folii. F/FTP – skrętka z każdą parą w osobnym ekranie z folii dodatkowo w ekranie z folii SF/UTP (dawniej STP) – skrętka ekranowana folią i siatką S/FTP (dawniej SFTP) – skrętka z każdą parą foliowaną dodatkowo w ekranie z siatki SF/FTP (dawniej S-STP) – skrętka z każdą parą foliowaną dodatkowo w ekranie z folii i siatki Wersja 1.1 28 / 60  Klasa skrętki Klasy skrętki wg europejskiej normy EN 50173: klasa A – realizacja usług telefonicznych z pasmem częstotliwości do 100 kHz; klasa B – okablowanie dla aplikacji głosowych i usług terminalowych z pasmem częstotliwości do 4 MHz; klasa C (kategoria 3) – obejmuje typowe techniki sieci LAN wykorzystujące pasmo częstotliwości do 16 MHz klasa D (kategoria 5) – dla szybkich sieci lokalnych, obejmuje aplikacje wykorzystujące pasmo częstotliwości do 100 MHz; klasa E (kategoria 6) – rozszerzenie ISO/IEC 11801/TlA wprowadzone w 1999, obejmuje okablowanie, którego wymagania pasma są do częstotliwości 250 MHz (przepustowość rzędu 200 Mb/s). Przewiduje ono implementację Gigabit Ethernetu (4x 250 MHz = 1 GHz) i transmisji ATM 622 Mb/s; klasa EA (kategoria 6A) – wprowadzona wraz z klasą FA przez ISO/IEC 11801 2002:2 Poprawka 1. Obejmuje pasmo do częstotliwości 500 MHz; klasa F (kategoria 7) – opisana w ISO/IEC 11801 2002:2. Możliwa jest realizacja aplikacji wykorzystujących pasmo do 600 MHz. Różni się ona od poprzednich klas stosowaniem kabli typu S/FTP (każda para w ekranie plus ekran obejmujący cztery pary) łączonych ekranowanymi złączami. Dla tej klasy okablowania jest możliwa realizacja systemów transmisji danych z prędkościami przekraczającymi 1 Gb/s; klasa FA (kategoria 7A) – wprowadzona przez ISO/IEC 11801 2002:2 Poprawka 1. Obejmuje pasmo do częstotliwości 1000 MHz; Wersja 1.1 29 / 60  Patchcord Gotowy kabel sieciowy o znormalizowanej długości. Wersja 1.1 30 / 60  Media optyczne Wersja 1.1 31 / 60  Światłowody Światło wykorzystywane w światłowodach stanowi jeden z rodzajów energii elektromagnetycznej. Energia ta w postaci fal przemieszcza się przez próżnię, powietrze, szkło czy inne materiały. Długość fali odróżnia poszczególne rodzaje energii elektromagnetycznej. Wersja 1.1 32 / 60  Długość fali Okres fali - czas, po jakim fala znajduje się w tej samej fazie. Okres mierzymy w jednostkach czasu. Długość fali - droga jaką przebędzie fala w ciągu trwania okresu. Długość fali mierzymy w jednostkach długości. Częstotliwość fali jest to ilość okresów w ciągu sekundy. Częstotliwość mierzymy w Hertzach. Wersja 1.1 33 / 60  Widmo elektromagnetyczne Wszystkie typy fal elektromagnetycznych ułożone w kolejności od największej do najmniejszej długości fali. Wersja 1.1 34 / 60  Fala elektromagnetyczna Wszystkie fale elektromagnetyczne poruszają się w próżni z tą samą prędkością ok. 300 000 km/s Ludzkie oko dostrzega fale elektromagnetyczne w zakresie 700 – 400 nm (nanometrów) Wersja 1.1 35 / 60  Fala elektromagnetyczna Przez światłowód przesyłane jest światło podczerwone (o niewiele dłuższej fali od światła widzialnego – czerwonego, stąd nazwa) Światło podczerwone używane jest również m.in. w Twoim pilocie od telewizora W światłowodzie używane są fale o długościach: 850nm, 1310nm, 1550nm. Wersja 1.1 36 / 60  Promień światła Fala elektromagnetyczna, która wyszła ze źródła porusza się po linii prostej zwanej promieniem. Apertura numeryczna światłowodu – apertura numeryczna rdzenia to zakres kątów padania, pod którymi promienie światła mogą wejść w światłowód, aby zostać całkowicie odbite. Mody – ścieżki, którymi promień światła może się poruszać podczas przechodzenia przez światłowód. Wersja 1.1 37 / 60  Budowa światłowodu 5 4 3 2 1 1 – rdzeń 2 – płaszcz 3 – separator 4 – przędza poliamidowa 5 – koszulka Wersja 1.1 38 / 60  Budowa światłowodu Każdy kabel światłowodowy w sieciach komputerowych składa się z dwóch szklanych światłowodów umieszczonych w oddzielnych osłonach Przesyłają one informacje w przeciwnych kierunkach Wersja 1.1 39 / 60  Budowa światłowodu Płaszcz – Jest wykonany z tlenków krzemu – Ma mniejszy współczynnik załamania światła niż rdzeń – Promienie ulegają całkowitemu odbiciu wewnętrznemu na granicy rdzenia i płaszcza Wersja 1.1 40 / 60  Budowa światłowodu Separator (bufor) – Zazwyczaj plastikowy – Chroni rdzeń i płaszcz przed uszkodzeniem Element wzmacniający – Zapobiega rozciąganiu światłowodu podczas instalacji Koszulka zewnętrzna – Chroni przed wytarciem Wersja 1.1 41 / 60  Źródło światła Podczerwone diody LED – Nieznacznie tańsze – Wymagają zachowania mniejszego bezpieczeństwa Lasery VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) – Przesyłają dane na większe odległości Wersja 1.1 42 / 60  Światłowód jednomodowy Światło przesyłane jest tylko jednym modem Koszulka zazwyczaj jest koloru żółtego Rdzeń ma średnicę od 8 – 10 mikrometrów Oznaczenie 9/125 wskazuje, że rdzeń ma 9 mikrometrów, a płaszcz 125mikrometrów Źródło światła – laser w podczerwieni dostający się do rdzenia pod kątem 90 stopni Wersja 1.1 43 / 60  Światłowód jednomodowy Stosowane w światłowodzie jednomodowym laserowe źródło światła o fali większej niż długość światła widzialnego może spowodować poważne uszkodzenie oczu. Nigdy nie należy patrzeć na końcówkę światłowodu, którego drugi koniec podłączony jest do urządzenia. Należy również pamiętać o zakładaniu zaślepek ochronnych na końcówki światłowodu oraz na nieużywane porty w przełącznikach bądź routerach. Wersja 1.1 44 / 60  Światłowód wielomodowy Światło przesyłane jest pewną skończoną ilością modów Rdzeń standardowo ma średnicę 62,5 lub 50 mikrometrów Promień światła wejdzie w światłowód, jeśli pada pod kątem mieszczącym się w zakresie jego apertury numerycznej Wersja 1.1 45 / 60  Urządzenia transmisyjne - nadajnik Dioda LED – wytwarza światło podczerwone o długości fali równej 850 nm lub 1310 nm – wykorzystywane w światłowodach wielomodowych – do skupienia światła na końcu światłowodu stosowana jest soczewka Wersja 1.1 46 / 60  Urządzenia transmisyjne - nadajnik Laser – wytwarza światło podczerwone o długości fali równej 1310 nm lub 1550 nm – wykorzystywane w światłowodach jednomodowych na dużych dystansach – konieczne jest zastosowanie szczególnej ostrożności Wersja 1.1 47 / 60  Urządzenia transmisyjne - odbiornik Fotodioda PIN – wrażliwe na światło o częstotliwościach 850 nm, 1310 nm, 1550 nm – gdy padnie na nią światło o odpowiedniej częstotliwości zaczyna wytwarzać prąd Wersja 1.1 48 / 60  Urządzenia transmisyjne - złącza SC (Subscriber Connector) – Najczęściej stosowane w światłowodach wielomodowych – Złącze samozatrzaskowe – Dostępne w wersji simplex i duplex Wersja 1.1 49 / 60  Urządzenia transmisyjne - złącza ST (Straight Tip) – najczęściej stosowane w światłowodach jednomodowych, dostępna wersja dla światłowodów wielomodowych – zatrzask obrotowy Wersja 1.1 50 / 60  Urządzenia transmisyjne - złącza LC (Lucent Connector / Little Connector / Local Connector) – blokada zatrzaskowa zapobiegająca przypadkowemu wypięciu się kabla Wersja 1.1 51 / 60  Tłumienie sygnału Rozpraszanie – Mikroskopijne zniekształcenia struktury rdzenia odbijają i rozpraszają część energii świetlnej Pochłanianie – Kiedy promień trafia na pewne typy zanieczyszczeń chemicznych traci swoją energię Wersja 1.1 52 / 60  Tłumienie sygnału Chropowatości występujące między rdzeniem, a płaszczem, powstałe podczas produkcji Wersja 1.1 53 / 60  Instalacja światłowodu Głównym powodem zbyt dużej tłumienności sygnału jest niewłaściwa instalacja Zbyt duże wygięcie światłowodu może powodować mikroskopijne uszkodzenia – Aby temu zapobiec instalacja następuje poprzez wykorzystanie tzw. rury przelotowej. Po położeniu kabla, końcówki należy odpowiednio przyciąć i wypolerować Wersja 1.1 54 / 60  Instalacja światłowodu Instalacja złączy na końcach światłowodu Utrzymanie światłowodu w czystości Końcówki czyścić pozbawioną włókien szmatką i alkoholem izopropylowym Przeprowadzenie testów światłowodu – miernik utraty mocy optycznej – reflektometr optyczny Wersja 1.1 55 / 60 Media bezprzewodowe Wersja 1.1 56 / 60  802.11 to grupa standardów IEEE dotyczących sieci bezprzewodowych Pasmo Nazwa Szybkości (Mb/s) częstotliwości Uwagi (GHz) 802.11 1, 2 2,4 Pierwszy standard czasami określany jako 802.1y 802.11a 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 5 Publikacja 1999, urządzenia w 2001 Rozszerzenie 802.1y do pracy z prędkością 5.5 oraz 11 802.11b 1, 2, 5.5, 11 2,4 Mb/s , 1999 1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 802.11g 2,4 Zgodny wstecz z 802.11b, 2003 36, 48, 54 Wyższe wymagania co do prędkości na rynku od 2006, 802.11n 100, 150, 300, 450, 600 2,4 lub 5 max. 4 jednoczesne kanały w trybie MIMO Wyższe wymagania co do prędkości na rynku od 2012, 802.11ac 433, 867, 1300, 1733,..., 6928 2,4 lub 5 max. 8 jednoczesnych kanałów w trybie MIMO * MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) - zwielokrotnienie anten wyjściowych i wejściowych, zwielokrotnienie wysyłanych i odbieranych sygnałów radiowych Wersja 1.1 57 / 60  Nawiązanie połączenia Klient zaczyna nasłuchiwać zgodnego urządzenia (skanowanie aktywne lub pasywne) – Skanowanie aktywne Wysłanie ramki próbkującej z węzła do sieci (zawiera SSID) Gdy odnaleziony zostanie AP o danym SSID punkt ten wyśle ramkę z odpowiedzią – Skanowanie pasywne Węzeł nasłuchuje ramek zarządzających Po odebraniu ramki z SSID sieci, z którą miał się połączyć samoczynnie, następuje próba połączenia Wersja 1.1 58 / 60  Komunikacja Trzy typy ramek: sterująca, zarządzająca i danych Ramka sieci bezprzewodowej może mieć 2346 bajtów, jednak w praktyce, poprzez ograniczenia spowodowane do podłączenia infrastruktury bezprzewodowej do Ethernetu wynosi ona 1518 bajtów Potwierdzenia ACK Kolizje Wersja 1.1 59 / 60 Wersja 1.1 60 / 60