Сравнительные характеристики стандартных физических интерфейсов
| Тип | Разрядность, бит | Скорость обмена | Дальность, м | Назначение |
| Параллельные интерфейсы | ||||
| IEEE 1284 (LPT-порт) | 2 Мбайт/с | до 10 | Подключение принтеров, плоттеров, сканеров | |
| SCSI | 10...320 Мбайт/с | до 25 | Подключение внешних устройств | |
| ISA | 8, 16 | 8...16 Мбайт/с | - | Подключение внутренних устройств |
| PCI | 32, 64 | 66...533 Мбайт/с | - | Подключение внутренних устройств |
| PCI-X | 533...4256 Мбайт/с | - | Подключение внутренних устройств | |
| Последовательные интерфейсы | ||||
| RS-232C (СОМ-порт) | - | 38,4 Кбит/с | Подключение внешних устройств | |
| RS-422/485 | - | 10 Мбит/с | Подключение внешних устройств | |
| USB 1.0-1.1 | - | 1,5...12.Мбит/с | Подключение внешних устройств | |
| USB 2.0 | - | До 480 Мбит/с | Подключение внешних устройств | |
| Serial SCSI | - | 3 Гбит/с | Подключение внутренних и внешних устройств | |
| Fibre Channel | - | 2 Гбит/с | 10 км | Подключение внешних устройств |
Параллельный системный интерфейс малых компьютеров SCSI: интерфейс связи внутренних и внешних устройств (жесткого диска, CD-ROM, принтеров, сканеров и др. коммуникационных устройств).
Физическая реализация каналов передачи данных. Кабели
Физическая среда (кабели, каналы) сетевого обмена:
| 1) телефонный, 2) коаксиальный, 3) витая пара, | 4) оптоволокно, 5) радиоканал, 6) ИК-канал. |
Телефонный канал:
1) занимает полосу частот от 380 до 3480 Гц,
2) полоса делится на частотные каналы для передачи (1, 2, 6, 8, 13 и 26 каналов),
3) скорость передачи данных от 600 до 1200 бод,
4) максимальная скорость передачи данных - 9600 бод.
Коаксиальный кабель.
|
| "Тонкий" (thin) коаксиальный кабель |
 |
| "Толстый" (thick) коаксиальный кабель |
Преимущество коаксиального кабеля: сравнительно большое расстояние передачи информации (до 10 км).
Недостаток: сложность монтажа и высокая стоимость.
Витая пара.
Рис.11.6.Схема использования витой пары
Наиболее популярная физическая среда для построения современных сетей: недорогой и универсальный кабель для создания локальных коммуникаций практически любого уровня сложности.
Состоит из изолированных проводников, попарно свитых между собой некоторое число раз на определенном отрезке длины (не менее 13 витков на 1м длины), что уменьшает перекрестные наводки между проводниками.
Идеальны для создания симметричных цепей, в которых используется балансный принцип передачи информации:
1) приемник и передатчик гальванически развязаны друг от друга согласующими трансформаторами,
2) во вторичные обмотки (сетевые адаптеры) подается только разность потенциалов первичной обмотки (непосредственно протяженной линии) и токи в любой точке идеальной витой пары равны по значению и противоположны по направлению (векторы напряженности электромагнитного поля каждого из проводников противоположно направлены и суммарная индукция отсутствует),
Недостаток: невозможность передачи постоянной составляющей.
Преимущество: значительная защищенность от внешних электрических воздействий (по сравнению, например, с несимметричным RS-232).
Примечание: под идеальной витой парой понимается линия, в которой проводники бесконечно плотно прилегают друг к другу, имеют бесконечно малы диаметр, и ток, протекающий через них, стремится к нулю.
Конструкция кабеля на базе витой пары:
Как правило, кабель имеет 4 пары в одной оболочке (реже встречаются 2-парные варианты, которые можно применять с ограниченным числом сетевых протоколов).
Проводники изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,5-0,65 мм. Толщина изоляции - около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории - полипропилен (РР), полиэтилен (РЕ). Особенно высококлассные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, которые обеспечивают низкие диэлектрические потери, или тефлона, который обеспечивает уникальный рабочий диапазон температур.
Разрывная нить (обычно капрон) используется для облегчения разделки внешней оболочки - при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников.
Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость, что необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого начинают применяться "молодые полимеры", которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогенов.
Цвет. Самый распространенный цвет оболочки - серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки, который позволяет прокладывать линии в закрытых областях. В общем случае цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации с разным функциональным назначением как при монтаже, так и обслуживании.
Маркировка. Кроме данных о производителе и типе кабеля, обязательно содержит метровые или футовые метки.
Конструкция кабельного сердечника достаточно разнообразна:
v в недорогих кабелях пары уложены в оболочке "как попало",
v в более качественных кабелях используется парная (по две пары между собой) или четверочная скрутка (все четыре пары вместе) (уменьшается толщина сердечника и достигаются лучшие электрические характеристики).
Форма внешней оболочки. Может быть различной:
1) чаще других применяется круглая, а для 2-парных кабелей – овальная,
2) для прокладки под половым покрытием используется плоский кабель.
Кабели для наружной прокладки. Имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможны заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем и бронирование с помощью гофрированной ленты.
Экранирование. Типы кабелей:
1) UTP (незащищенная витая пара): витые пары не имеют индивидуального экранирования,
2) FTP (фольгированная витая пара): имеет общий экран из фольги,
3) STP (защищенная витая пара): каждая пара имеет экран,
4) ScTP (экранированный кабель): может иметь и не иметь защиту отдельных пар.
Экран выполняется либо плетеным из медной проволоки (хорошо защищает от низкочастотных наводок), либо из токопроводящей фольги (пленки), которая блокирует высокочастотное электромагнитное излучение. Также на практике часто используют двойные экраны (HIGHT Screen), в которых используются оба способа.
Кабель типа UTP (неэкранированный медный) имеет 5 категорий:
1) Категория 1 (стандарт EIA/TIA-568): скорость передачи до 20 Кбит/с; используется в телефонии.
2) Категория 2 (стандарт EIA/TIA-568): используется в диапазоне частот до 1 МГц.
3) Категория 3 (стандарт EIA-568A): используется в диапазоне частот до 16 МГц для передачи голоса и данных.
4) Категория 4 (стандарт EIA-568A): используется в диапазоне частот до 20 МГц , обладает высокой помехоустойчивостью и низкими потерями.
5) Категория 5 (физический стандарт TP-PMD): используется в диапазоне частот до 100 МГц для высокоскоростной связи. Скорость передачи до 100 Мбит/с (протокол FDDI), до 155 Мбит/с (протокол ATM) или до 1000 Мбит/с (протокол Gigabit Ethernet). Волновое сопротивление составляет 100 Ом.
6) Категория 6 : используется в диапазоне частот до 200 МГц.
7) Категория 7 : используется в диапазоне частот до 600 МГц.
Все кабели UTP выпускаются в 4-х парном исполнении (2 пары - для передачи данных и 2 пары - для передачи голоса).
Кабели категории 6 и 7 применяются для высокоскоростной передачи при большой длине кабеля.
Кабель типа STP (с экранированной витой парой) имеет 6 типов:
1) Тип 1 (стандарт EIA-568A). Состоит из 2-х пар скрученных проводов (до 12 витков на 1 м), экранированных оплеткой. Электрические параметры соответствуют кабелю UTP 5-й категории, но .волновое сопротивление равно 150 Ом. Применяется в сетях Fast Ethernet.
2) Tип 2. Состоит из 2-х пар экранированных проводов для передачи данных (STP) и 2-х пар неэкранированных проводов для передачи голосовых сообщений (UTP).
3) Тип 3. Состоит из 2-х, 3-х или 4-х пар неэкранированных проводов UTP (телефонный кабель).
4) Тип 5. Оптоволоконный кабель (ВОК).
5) Тип 6. 2 пары экранированных проводов (STP).
Оптоволоконный кабель. Реализует волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).
Преимущества:
1) нечувствительность к внешним магнитным полям, колебаниям температуры и влажности,
2) высокая пропускная способность (> 30 Гбит/с),
3) малое затухание в полосе частот (до 0,2 дБ/км),
4) отсутствие коротких замыканий,
5) малые габариты и масса.
Недостатки : более высокая стоимость волоконно-оптического кабеля (ВОК), различной коммутационной аппаратуры (оптические коннекторы, соединительные розетки, аттенюаторы, адаптеры, разветвители и др.).
Формирование светового потока на передающем конце ВОК осуществляется полупроводниковым лазером (для больших расстояний) или светодиодом, на приемном конце - фотоприемник. При эффективной длине волны λ = 0,8-0,9 мкм используются кремниевые фотодиоды, при λ = 1,3 - 1,5 мкм - германиевые фотодиоды.
Основой световода является оболочка из плавленого кремнезема (SiO2) и сердцевина из кварцевого стекла, легированного оксидами (SiCl4,GeCl4,PoCl3).
В зависимости от распределения показателя преломления и диаметра световода различают 3 типа волоконных световодов:
1) многомодовый световод со ступенчатым изменением показателя преломления (ПП);
2) многомодовый световод с плавным изменением ПП;
3) одномодовый световод.
В многомодовых световодах MMF стандарт определяет 2 типа кабелей:
1) с диаметром сердцевины 62,5 мкм и 50 мкм и
2) диаметром оболочки 125 мкм.
Полоса пропускания многомодовых световодов - от 500 МГц/км и более, 1-модовых- до десятков и сотен ГГц/км.
Основная характеристика световода - показатель степени затухания (логарифм отношения интенсивностей сигналов на входе и выходе) в дБ. Современные технологии производства ВОЛС переходят с длины волны λ = 0,85 мкм. и λ = 1,3 мкм на длину волны λ = 1,55мкм.