Оптоволоконные линии (10BaseFL)
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем.
Рисунок 1.6 – Оптоволокно
Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.
Передача информации в данном случае идет по двум оптоволоконным кабелям, передающим сигналы в разные стороны (как и в 10BASE-T). Иногда используются двухпроводные оптоволоконные кабели, содержащие два кабеля в общей внешней оболочке, но чаще – два одиночных кабеля. Вопреки распространенному мнению, стоимость оптоволоконного кабеля не слишком высока (она близка к стоимости тонкого коаксиального кабеля). Правда, в целом аппаратура в данном случае оказывается заметно дороже, так как требует использования дорогих оптоволоконных трансиверов.
Спецификация IEEE 802.3d FOIRL
Спецификация IEEE 802.3d Fiber Optic Inter Repeater Link (FOIRL) была предложена в 1987 году. Она была предназначена для обеспечения информационного взаимодействия репитеров, которые находятся на значительном (до 1000 м) расстоянии друг от друга. Для подключения к волоконно-оптической линии использовались соединители типа SMA и ST.
В дальнейшем, однако данная технология не получила развития, поскольку появились новые сетевые технологии семейства 10Base-F, которые также использовали волоконно-оптический кабель для передачи данных и обеспечивали лучшие информационные и эксплуатационные характеристики.
Использование волоконно-оптического кабеля для передачи данных
Основными преимуществами передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи являются:
· Высокая скорость передачи данных - предел для промышленного ВОЛС 3ГГц, в то время, как для медного кабеля это значение составляет не более 500 МГц.
· Нечувствительность к электромагнитным помехам
· Отсутствие электромагнитного излучения при передаче данных
· Обеспечение гальванической развязки между передатчиком и приемником данных
Волоконно-оптический кабель состоит из следующих компонентов: оптическое волокно, оптический экран, защитный экран.
Собственно среда передачи - оптическое волокно представляет собой стеклянную или пластмассовую жилу, толщина которой в зависимости от назначения кабеля может изменяться в пределах от единиц до сотен микрон. Диаметр центрального волокна однозначно определяет эксплуатационные характеристики используемого волоконно-оптического кабеля. Кабели с диаметром волокна 10 микрон называются одномодовыми по названию режима излучения передающего элемента - лазера. Кабели с диаметром волокна 60 и более микрон называются многомодовыми. Одномодовые волоконно-оптические кабели (Single Mode Fiber - SMF) более сложны в изготовлении и эксплуатации, однако, они способны обеспечивать большую дальность распространения информационного сигнала. Более дешевые в изготовлении и удобные в эксплуатации многомодовые (Multi Mode Fiber – MMF) кабели обеспечивают меньшую дальность распространения информационного сигнала.
Для обозначения типа волоконно-оптического кабеля используют выражение вида:
<Диаметр волокна>/<Диаметр экрана>, в микро метрах например: 62.5/125
Наибольшее распространение для передачи данных в локальных сетях в настоящее время получил многомодовый волоконно-оптический кабель, однако, для обеспечения передачи данных со скоростью свыше 1ГГц на большие расстояния может быть использован только одномодовый волоконно-оптический кабель.
Спецификации 10 Base F
Совокупность стандартов 10 Base F (IEEE 802.3j) определяет протоколы физического уровня для передачи данных по волоконно-оптическому кабелю в сетях IEEE 802.3.
Спецификация 10 Base FB
Спецификация 10 Base FB (Fiber Back Bone) определяет специальный протокол физического уровня, который предназначен для обеспечения повышения эффективности информационного взаимодействия репитеров в сетях IEEE 802.3.
Для обеспечения синхронизма тактовых генераторов в отсутствие передаваемых и принимаемых кадров передатчик и приемник обмениваются синхронизирующими последовательностями 2.5 МГц.
Протокол 10 Base FB не является универсальным и не обеспечивает, в частности, информационное взаимодействие между репитером и рабочей станцией.
Спецификация 10 Base FP
Спецификация 10 Base FP (Fiber Passive) определяет интерфейс физического уровня для обеспечения взаимодействия компонентов локальной сети с использованием принципа пассивного оптического разветвителя. При использовании технологии 10 Base FP возможно построение пассивной объединяющей структуры, которая может обеспечить взаимодействие 33 рабочих станций находящихся на удалении до 500 м.
Спецификация 10BaseFL
Cпецификация 10BaseFL (Fiber Link) определяет протокол передачи данных по двум волоконно-оптическим кабелям со скоростью 10 Мбит/сек на расстояние до 2000м. Протокол физического уровня 10 Base FL обеспечивает информационное взаимодействие в различных вариантах:
- Рабочая станция – рабочая станция
- Рабочая станция - репитер
- Репитер – репитер
| Скорость передачи данных | 10 Мбит |
| Тип кабеля | 62.5/125 |
| Макс. Длина сегмента | 2000 м |
| Тип соединителей | ST |
В 10BASE-FL применяется мультимодовый кабель и свет с длиной волны 850 нанометров, однако имеется аппаратура и для использования одномодового кабеля (с предельной длиной до 5 км). Оптоволоконный трансивер называется FOMAU (Fiber Optic MAU).Он выполняет все функции обычного трансивера (MAU), но, кроме того, преобразует электрический сигнал в оптический при передаче и обратно при приеме. FOMAU также формирует и контролирует сигнал целостности линии связи, передаваемый в паузах между пакетами. Целостность линии связи, как и в случае 10BASE-T, индицируется светодиодами "Link" и определяется по наличию между передаваемыми пакетами сигнала "Idle" частотой 1 МГц. Для присоединения трансивера к адаптеру применяется стандартный AUI-кабель, такой же, как и в случае 10BASE5,но длина его не должна превышать 25 метров. Имеются также сетевые адаптеры со встроенными трансиверами FOMAU, которые имеют только внешние оптоволоконные разъемы и не нуждаются в трансиверных кабелях.
Длина оптоволоконных кабелей, соединяющих трансивер и концентратор, может достигать 2 километров без применения каких бы то ни было ретрансляторов. Таким образом, возможно объединение в локальную сеть компьютеров, находящихся в разных зданиях, разнесенных территориально.
Рисунок 1.7 – Соединение адаптера и концентратора в 10BASE-FL
Рисунок 1.8 – Объединение компьютеров в сеть по стандарту 10BASE-FL
Как и в случае 10BASE-T, несколько концентраторов могут объединяться между собой для получения древовидной топологии. Вообще, наиболее часто сегмент 10BASE-FL как раз и используется для соединения двух концентраторов. А к концентраторам подключаются компьютеры по стандарту 10BASE-T. Таким образом, удается совместить достоинства обоих сегментов – низкую стоимость 10BASE-T и большие расстояния 10BASE-FL.
Минимальный набор оборудования для соединения оптоволоконным кабелем двух компьютеров включает в себя следующие элементы:
- два сетевых адаптера с трансиверными разъемами;
- два оптоволоконных трансивера (FOMAU);
- два трансиверных кабеля;
- два оптоволоконных кабеля с ST-разъемами (или с SC или с MIC разъемами) на концах.
Сущствует множество оптических коннекторов. Основные их типы предствалены в Таб.1.1.
Таблица 1.1
Типы оптических коннекторов
| Обозначение | Внешний вид | Описание | Потери (Дб) при 1300 нм для многомода/ одномода |
| ST - Straight Tip connector |  | Первоначальный тип, на данный момент устаревший. Фиксация посредством поворота вокруг оси на 1/4 оборота. Вращение основы исключается за счет продольного паза в разъеме розетки. Требует много свободного места при монтаже/демонтаже. Оптический наконечник - керамика, диаметром 2.5 мм со скругленным торцом. | 0.25/0.3 |
| FC - Fiber-Optic Connector |  | Развитие ST-типа. Резьбовая фиксация оправы обеспечивает великолепные прочностные характеристики. | 0.2/0.6 |
| SC - Square/Subscriber Connector |  | Установка/демонтаж осуществляется только возвратно-поступательным движением, никаких вращающихся частей (преимущество). Оптический наконечник - 2.5 мм в диаметре, почти полностью скрыт корпусом. Корпус имеет защелки для фиксации в гнезде. Могут иметь приспособления для крепления парного наконечника либо выпускаться в дуплексном варианте. Цвет корпуса для одномода - голубой, для многомода - серый. | 0.2/0.25 |
| LC -Little or Local Connector |  | Малогабаритный вариант SC-коннектора. Корпус снабжен защелкой, подобной защелке на RJ-45 разъеме. Наконечник керамический, диаметр 1.25 мм. | 0.1/0.1 |
Вариант исполнения коннектора SC в формате
Double (двойной) для многомодового волокна.
Подробнее см., например, http://comsoft.kiev.ua/optovolokonnye-razemy, или
http://www.tls-group.ru/sks/vols/help/h_optcon/opticheskie_konnektory.html.
Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи данных приведены в таблице № 1.2 и 1.3.
Таблица 1.2
Основные показатели средств коммуникации
| Показатели | Средства коммуникаций для передачи данных | ||
| Двухжильная витая пара | Коаксиальный кабель | Оптоволоконный кабель | |
| Цена | Невысокая | Относительно высокая | Высокая |
| Наращивание | Очень простое | Проблематично | Простое |
| Защита от прослушивания | Незначительная | Хорошая | Высокая |
| Проблемы с заземлением | Нет | Возможны | Нет |
| Восприимчивость к помехам | Существует | Существует | Отсутствует |
Таблица 1.3
Сравнительные характеристики сетевых проводников
| Тип Кабеля (10 Мбит/с = около 1 Мб в сек) | Скорость передачи данных (мегабит в секунду) | Макс официальная длина сегмента, м | Макс неофициальная длина сегмента, м | Возможность восстановления при повреждении / Наращивание длины | Подвержен-ность помехам | Стоимость |
| Витая пара | ||||||
| Неэкранированная Витая пара | 100/10/1000 Мбит/с | 100/100/100 м | 150/300/100 м | Хорошая | Средняя | Низкая |
| Экранированная витая пара | 100/10/1000 Мбит/с | 100/100/100 м | 150/300/100 м | Хорошая | Низкая | Средняя |
| Кабель полевой П-296 | 100/10 Мбит/с | ------ | 300(500)/800 м | Хорошая | Низкая | Высокая |
| Четырехжильный телефонный кабель | 30/10 Мбит/с | ------ | Не более 30 м | Хорошая | Высокая | Очень низкая |
| Коаксиальный кабель | ||||||
| Тонкий коаксиальный кабель | 10 Мбит/с | 185 м | 250(300) м | Плохая Требуется пайка | Высокая | Низкая |
| Толстый Коаксиальный кабель | 10 Мбит/с | 500 м | 600(700) | Плохая Требуется пайка | Высокая | Средняя |
| Оптоволокно | ||||||
| Одномодовое оптоволокно | 100-1000 Мбит | До 100 км | ---- | Требуется спец оборудование | Отсутствует | 1-3$ за метр |
| Многомодовое оптоволокно | 1-2 Гбит | До 550 м | ---- | Требуется спец оборудование | Отсутствует | 1-3$ за метр |
Таблица 1.4
Справочные данные. Дальность и скорость.
| # | Технология | Скорость передачи, Мбит/c | Среда передачи | Длина волны (для оптоволокна) | Максимальная длина сегмента, м | Диаметр сети (при использовании повторителей) | Максимальное число повторителей между любыми станциями сети | Возможность дуплексного соединения |
| 10BASE5 | Толстый коаксиальный кабель RG-8 или RG-11 | Нет | ||||||
| 10BASE2 | Тонкий коаксиальный кабель RG-58 | Нет | ||||||
| 10BASE-T | Неэкранированная витая пара категорий 3,4,5. Две пары. | Да | ||||||
| 10BASE-FL | Многомодовый волоконно-оптический кабель. Два волокна. | 2500 (2740 для 10BASE-FB) | 4 (5 для 10BASE-FB) | Да | ||||
| 100BASE-TX | Неэкранированная витая пара категории 5 UTP или экранированная витая пара типа 1 STP. Используются 2 пары. | Да | ||||||
| 100BASE-T4 | Неэкранированная витая пара категорий 3 и выше (используются все 4-е пары). | Да | ||||||
| 100BASE-T2 | Неэкранированная витая пара категорий 3 и выше. Используются 2 пары | ? | Да | |||||
| 100BASE-FX | Многомодовый волоконно-оптический кабель. Два волокна. | 412 (полудуплекс), 2000 (дуплекс) | Да | |||||
| 1000BASE-T | Неэкранированная витая пара категории 5+ UTP (При соединении близком к максимуму 80-100 м - рекомендуется категория 6) | Да | ||||||
| 1000BASE-CX | Экранированная витая пара категории 7 | Да | ||||||
| 1000BASE-SX | Многомодовый волоконно-оптический кабель | Да | ||||||
| 1000BASE-LX | Многомодовый и одномодовый волоконно-оптический кабель. Два волокна. | 500 (многомодовый) | Да | |||||
| 1000BASE-LH | Одномодовый волоконно-оптический кабель. Два волокна. | 10 000 | Да | |||||
| 1000BASE-ZX | Одномодовый волоконно-оптический кабель. Два волокна. | 70 000 (100 000 при идеальных условиях) | Да | |||||
| 1000BASE-BX | Одномодовый волоконно-оптический кабель. Одно волокно. | 10 000 | Да | |||||
| 10GBASE-SR | от 33 до 300 | Да | ||||||
| 10GBASE-LX4 | 300(многомодовое) 10000(одномодовое) | Да | ||||||
| 10GBASE-CX4 | Да | |||||||
| 10GBASE-LR | Да | |||||||
| 10GBASE-ER | Да | |||||||
| 10GBASE-SW | от 33 до 300 | Да | ||||||
| 10GBASE-LW | Да | |||||||
| 10GBASE-EW | Да | |||||||
| 10GBASE-T | витая пара (используется 4-е пары) | Да | ||||||
| 10GBASE-LRM | Да | |||||||
| # | Технология | Скорость передачи, Мбит/c | Среда передачи | Длина волны (для оптоволокна) | Максимальная длина сегмента, м | Диаметр сети (при использовании повторителей) | Максимальное число повторителей между любыми станциями сети | Возможность дуплексного соединения |
Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.