Файл: Учебнометодический комплекс по учебной дисциплине компьютерные системы и сети для специальности 1 40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий.pdf

27 4) Кольцевая топология - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.
Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.
Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.
Достоинства:
• Простота установки;
• Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.
Недостатки:
• Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
• Сложность конфигурирования и настройки;
• Сложность поиска неисправностей.
• Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

28
Рисунок 2.7. – Топология кольцо.
5) Древовидная (Иерархическая Звезда или снежинка) - топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Топология требует меньшей длины кабеля, чем "звезда", но больше элементов.
Рисунок 2.8. – Древовидная топология.
Достоинства:
• Простота в добавлении большего количества узлов в сеть;
• Простота в поиске ошибок и устранения неполадок.
Недостатки:
• Зависимость от сбоя корневого узла;
• Сложность в управлении сетью;
• Большое количество необходимых кабелей.
Топология сети, которая реализуется для предприятия, должна основываться на требованиях к использованию. Количество узлов в сети будет определять, возможно ли сделать это с помощью топологии шины или понадобится развернуть более сложную сеть или гибридную установку.

29
2.3. Среда передачи: проводная и беспроводная. Коаксиальный
кабель, витая пара, оптоволокно. Радиоволны, микроволны,
инфракрасное излучение
При построении сети необходимо, прежде всего, определить, при помощи какого носителя следует передавать связные сигналы, которые принято называть слаботочными.
Под средой передачи данных понимают физическую субстанцию, по которой происходит передача электрических сигналов, использующихся для переноса той или иной информации, представленной в цифровой форме.
Классификация по типу среды передачи:
1) проводные сети, то есть сети, каналы связи которых построены с использованием медных или оптических кабелей;
2) беспроводные сети, то есть сети, в которых для связи используются беспроводные каналы связи, например, радио, СВЧ, инфракрасные или лазерные каналы.
Кабельные среды передачи данных обеспечивают передачу сигнала по строго определенному пути. Наиболее широко используемые в настоящее время кабельные среды передачи данных представлены кабелями следующих типов: коаксиальный кабель, витая пара и оптический кабель.
Коаксиальный кабель. Этот кабель представляет собой медный проводник, по которому передается полезный сигнал. Проводник окружен изоляцией, поверх которой укладывается медная фольга или сетка, представляющая собой экран, защищающий центральный сигнальный провод от внешних электромагнитных помех (рис 2.9). Благодаря использованию такой конструкции экран обеспечивает высокую степень защиты полезного сигнала от внешних помех, что позволяет без существенных потерь осуществлять передачу сигнала на достаточно большие расстояния.
Существующие коаксиальные кабели подразделяют на два типа: тонкий и толстый.
Рисунок 2.9. – Коаксиальный кабель
Тонкий коаксиальный кабель внешне очень похож на современные кабели, используемые для подключения телевизионных антенн. Такой кабель

30 не настолько гибок и удобен при монтаже, как неэкранированная витая пара, но тоже достаточно часто используется для построения локальных сетей.
Разъемы, используемые для подключения тонкого коаксиального кабеля, называются ВМС-разъемами.
Толстый коаксиальный кабель очень похож на тонкий, но только он большего диаметра. Увеличение диаметра кабеля позволяет обеспечить его большую помехоустойчивость и соответственно гарантирует возможность передачи полезного сигнала на большие расстояния, чем тонкий коаксиальный кабель. Из-за более сложного процесса монтажа толстого кабеля (плохо гнется и требует специализированных разъемов) он распространен гораздо меньше.

31
Рисунок 2.11. – Rj45 разъем Cat5e
Витая пара является одной из самых распространенных видов кабеля в сфере телекоммуникаций, остановимся на ее рассмотрении поподробнее.
Ее высокая популярность обусловлена:
• невысокой стоимостью,
• универсальностью,
• высокой стабильностью передачи сигнала.
Можно классифицировать кабель по типу жил:
Одножильный – каждый провод состоит всего из одной медной жилы толщиной 0,3-0,6 мм. Главный недостаток – низкая износостойкость. При периодическом изгибании в одном и том же месте медные проводники быстро ломаются.
Многожильный – каждая жила состоит из множества тончайших проволочек и не ломается при сгибании и скручивании, однако из-за небольшого сечения проводников сигнал в них затухает быстрее, поэтому общая длина кабеля не может быть больше 100 м.
Скручивание жил уменьшает наводки, но полностью не устраняет их, поэтому еще одно отличие кабеля витая пара заключается в наличии одного или нескольких металлических экранов. Об этом свидетельствует маркировка
(рис 2.12):
• UTP – самый простой и дешевый тип без дополнительного экранирования. Именно он, в основном, используется интернет-провайдерами при проведении интернета в квартиры.
• FTP (он же F/UTP) – кабель с общим экраном из фольги.
• STP (S/UTP) – с общим экраном из металлической оплетки.
• S/FTP – с двойным экраном из фольги и оплетки.
• U/FTP – с фольгированием каждой пары, но без общего экрана.
• S/FTP – с фольгированием каждой пары и общей оплеткой.
• F/FTP – с фольгированием пар и общим экраном из фольги.

32
• SF/FTP – с фольгированием пар и двойным общим экраном из фольги и оплетки.
Рисунок 2.12. – Типы витой пары
Экранированные типы, в частности FTP, обычно используются для создания патч-кордов (соединительных шнуров) в локальных сетях с высокой пропускной способностью или монтаже линий с высокой плотностью кабелей.
Помимо различных видов она также делится на категории с цифро- буквенной маркировкой (рис 2.13). Всего их 10, и чем выше номер, тем выше надежность и пропускная способность.
• UTP Cat.1 – две жилы без скрутки и экранирования. Устарела, не используется.
• UTP Cat.2 – 4 жилы. Устарела из-за малой полосы пропускания.
• UTP Cat.3 – 8 жил, скрученных попарно. Обеспечивает пропускную способность до 100 Мбит/с. Максимальная длина линии – 100 м. Сейчас, в основном, применяется для прокладки телефонных линий.
• UTP Cat.4 – 8 жил. Пропускная способность – до 16 Мбит/с. Устарела, не используется.
• UTP Cat.5 – 4 скрутки. Максимальная скорость – до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1 Гбит/с – при 4.
• UTP Cat.5E – улучшенная «версия» предыдущей категории. Более тонкий и дешевый кабель, но не менее надежный. Самый популярный в настоящий момент.
• UTP Cat.6E – 4 скрутки без экрана. Пропускная способность – до 10
Гбит/с на линии длиной до 55 м. Вторая по популярности категория.

33
• UTP Cat.6А – 4 скрутки, S/FTP или F/FTP. Пропускная способность та же, но допустимая длина увеличена до 100 м.
• UTP Cat.7 – аналог прошлой категории с измененной частотной полосой.
• UTP Cat.7A – 4 скрутки, S/FTP или F/FTP. Максимальная скорость – 40
Гбит/с по линии до 50 м и 100 Гбит/с – по линии до 15 м.
•
Рисунок 2.13. – категории витой пары
Оптический кабель. Он используется для передачи сигнала в виде световых импульсов. Оптический кабель обеспечивает очень низкие потери полезного сигнала и за счет этого позволяет передавать данные на очень большие расстояния (в настоящее время до нескольких десятков километров).
В дополнение к этому благодаря использованию света в качестве сигнала обеспечивается полная защищенность от внешних электромагнитных помех.
На рис. 2.14 представлена конструкция оптического кабеля ОК-М.
Рисунок 2.14. – Оптический кабель
В качестве проводника в таких кабелях используется стеклянное или пластиковое волокно, защищенное снаружи изоляцией для обеспечения физической сохранности. Оптическое волокно является относительно дорогой средой передачи (по сравнению с витой парой и коаксиальным кабелем), но в настоящее время активно используется для построения высокоскоростных и протяженных линий связи.
Принцип системы оптической связи заключается в передаче сигнала через оптоволокно к удаленному приёмнику. Электрический сигнал

34 преобразуется в оптический и в таком виде передаётся на расстояние. В приёмном устройстве он обратно переходит в исходную электрическую форму. У волоконно-оптической связи есть множество преимуществ перед другими типами передачи информации, такими как медные жилы и системы радиосвязи.
• Сигнал может быть передан без регенерации на большое расстояние
(200 км).
• Оптоволоконная передача не чувствительна к электромагнитным помехам. Кроме того, волокно не проводит электричество и фактически нечувствительно к радиочастотной интерференции.
• Оптические системы обеспечивают большее количество каналов чем физические цепи.
• Оптический кабель намного легче и тоньше чем кабель с металлическими жилами и волокна занимают в нём небольшой объём.
Например, один оптоволоконный кабель может содержать 144 волокна.
• Оптическое волокно очень надёжно.
• У оптического волокна срок эксплуатации больше 25-и лет (по сравнению с 10 годами систем спутниковой связи).
• Рабочие температуры для оптического волокна изменяются, но они обычно они лежат в диапазоне от -40° до +80°C
Группа факторов ухудшают пропускание света в оптической системе связи:
1. Затухание: Поскольку световой сигнал перемещается через волокно, он теряет мощность из-за поглощения, рассеивания, и других потерь. С некоторым расстоянием мощность сигнала может уменьшиться до уровня собственных шумов приёмника.
2. Пропускная способность: Оптоволокно имеет ограниченный частотную полосу пропускания и если световой сигнал использует несколько частот, то это явление уменьшает информационную пропускную способность.
3. Дисперсия: Импульсы света распространяющиеся в волокне расширяются и тем ограничивают информационную пропускную способность на высоких скоростях передачи или укорачивается её расстояние.
Для сетей оптической линии связи используется два типа оптического волокна: одномодовое и многомодовое.
Одномод (SingleModeFiber - SMF) передает только один несущий световой сигнал или одну моду. Из-за малого диаметра сердечника световой сигнал способен проходить через одномодовое оптическое волокно только по одному пути («моде»).

35
Многомод (MultiModeFiber MMF) передает несколько независимых световых сигналов (мод) с разными длинами волн и фазами. В многомодовом оптическом волокне диаметр сердечника гораздо больше, чем в одномодовом, поэтому один и тот же световой сигнал проходит по нескольким разным путям
(«модам»).
Рисунок 2.15. – Типы оптического волокна
Основное отличие в конструкции одномода и многомода – диаметр сердечника. У одномодового оптоволокна d сердечника не превышает 10 мкм, у многомодового d равен 50 мкм и 62,5 мкм (рис 2.12).
Рассмотрим ряд современных беспроводных технологий, используемых при создании передачи данных и организации сети.
Радиосеть - беспроводная сеть с радиоканалами, в которой передача данных осуществляется с помощью волн, электромагнитный спектр которых охватывает область от нескольких герц до сотен и тысяч Гц.
Передача происходит следующим образом: на передающей стороне (в
радиопередатчике - устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению) формируются высокочастотные колебания
(несущий сигнал - сигнал, один или несколько параметров которого подлежат изменению в процессе модуляции.) определенной частоты. На него накладывается сигнал, который нужно передать (звуки, изображения и т. д.)
— происходит модуляция (процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала) несущей полезным сигналом. Сформированный таким образом высокочастотный сигнал излучается антенной в пространство в виде радиоволн. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в приемной антенне, он поступает в радиоприёмник. Здесь система фильтров выделяет из множества наведенных в антенне токов от разных передатчиков сигнал с нужной несущей частотой, а детектор (электронный узел устройств, отделяющий полезный (модулирующий) сигнал от несущей