통신 회선의 이름은 무엇입니까? 물리적 전용회선

전송 속도(정보 속도 또는 처리량, 두 영어 용어는 같은 의미로 사용됨) 네트워크를 통과하는 데이터 스트림의 실제 속도입니다. 이 속도는 네트워크의 데이터가 손상되거나 손실될 수 있으므로 제안된 로드 속도보다 낮을 수 있습니다.

대역폭이라고도 하는 통신 채널의 용량(용량), 채널에서 가능한 최대 데이터 전송 속도를 나타냅니다.

이 특성의 특이성은 물리적 전송 매체의 매개변수뿐만 아니라 이 매체를 통해 개별 정보를 전송하는 선택된 방법의 특성을 반영한다는 것입니다.

예를 들어, 통신 채널의 용량은 다음과 같습니다. 이더넷 네트워크광섬유에서 10Mbps입니다. 이 속도는 이더넷과 광섬유 기술의 조합에서 가장 빠른 속도입니다. 그러나 동일한 광섬유에 대해 데이터 코딩 방법, 클록 주파수 및 기타 매개변수가 다른 다른 데이터 전송 기술을 개발할 수 있으며, 이는 다른 용량을 갖게 됩니다. 그래서 기술 고속 이더넷동일한 광섬유를 통해 데이터 전송을 제공합니다. 최대 속도 100Mbps 및 기가비트 이더넷 1000Mbps. 통신 장치의 송신기는 채널의 대역폭과 동일한 속도로 작동해야 합니다. 이 속도는 때때로송신기의 비트 전송률이라고 합니다.

대역폭- 이 용어는 두 가지 다른 의미로 사용되기 때문에 오해의 소지가 있습니다.

먼저 , 그것의 도움으로 전송 매체를 특성화할 수 있습니다. 이 경우 회선이 연결하는 대역폭을 의미합니다.전송 물질적 왜곡 없이. 용어의 기원은 이 정의에서 분명합니다.

두 번째로 , "대역폭"이라는 용어는 "통신 채널 용량 "... 첫 번째 경우 대역폭은 헤르츠(Hz)로 측정되고 두 번째 경우에는 초당 비트 수로 측정됩니다. 이 용어의 의미를 문맥에 따라 구분할 필요가 있지만 때로는 매우 어렵습니다. 물론 특성에 따라 다른 용어를 사용하는 것이 좋겠지만, 바꾸기 어려운 전통도 있습니다. "대역폭"이라는 용어의 이러한 이중 사용은 이미 많은 표준과 책에 입력되었으므로 우리는 확립된 접근 방식을 따를 것입니다.

두 번째 의미에서 이 용어는 용량보다 훨씬 더 일반적이므로 두 동의어에서 대역폭을 사용한다는 점도 염두에 두어야 합니다.

통신 채널의 또 다른 특성 그룹은 채널을 통해 한쪽 또는 양쪽에 정보를 전송하는 기능과 관련이 있습니다.

두 대의 컴퓨터가 상호 작용할 때 일반적으로 컴퓨터 A에서 컴퓨터 B로 또는 그 반대로 양방향으로 정보를 전송해야 합니다. 이용자가 정보를 수신(예: 인터넷에서 음악파일 다운로드)하거나 전송(전송)하는 것으로 보이는 경우에도 이메일), 정보 교환은 두 가지 방향으로 진행됩니다. 사용자가 관심을 갖는 데이터의 메인 스트림과 이 데이터의 수신을 형성하는 반대 방향의 보조 스트림이 있습니다.

물리적 통신 채널은 양방향으로 정보를 전송할 수 있는지 여부에 따라 여러 유형으로 나뉩니다.

이중 채널양방향으로 정보의 동시 전송을 제공합니다. 이중 채널은 두 개의 물리적 매체로 구성될 수 있으며, 각각은 한 방향으로만 정보를 전송하는 데 사용됩니다. 하나의 매체가 카운터 스트림의 동시 전송을 제공하는 경우 변형이 가능하며, 이 경우 전체 신호에서 각 스트림을 분리하는 추가 방법이 사용됩니다.

반이중 채널또한 양방향으로 정보 전송을 제공하지만 동시에가 아니라 차례로 제공합니다. 즉, 특정 기간 동안 정보는 한 방향으로 전송되고 다음 기간에는 반대 방향으로 전송됩니다.

심플렉스 채널정보가 한 방향으로만 전송되도록 합니다. 종종 이중 링크는 두 개의 단순 링크로 구성됩니다.

통신선

네트워크를 구축할 때 다양한 물리적 매체가 사용되는 통신 회선이 사용됩니다. 공중에 매달린 전화 및 전신선, 지하 및 해저에 깔린 구리 동축 및 광섬유 케이블, 모든 현대 사무실을 얽혀, 구리 연선, 모든 투과 전파

물리적 특성과 무관한 통신 회선의 일반적인 특성을 고려하십시오.

대역폭,

처리량,

면역 및

전송의 신뢰성.

선의 너비 전송은 채널의 가능한 최대 정보 속도를 결정하기 때문에 통신 채널의 기본적인 특성입니다.채널 대역폭이라고 함.

Nyquist 공식은 이상적인 채널에 대한 이러한 종속성을 표현하고 Shannon의 공식은 실제 채널의 노이즈 존재를 고려합니다.

통신선의 분류

네트워크 노드 간에 정보를 전송하는 기술 시스템을 설명할 때 문헌에서 여러 이름을 찾을 수 있습니다.

통신선,

복합 채널,

채널,

링크.

종종 이러한 용어는 같은 의미로 사용되며 많은 경우 문제가 되지 않습니다. 동시에 사용에 특이성이 있습니다.

링크(링크) 두 개의 인접 네트워크 노드 간에 데이터 전송을 제공하는 세그먼트입니다. 즉, 링크에는 중간 스위칭 및 다중화 장치가 포함되어 있지 않습니다.

채널 대부분 스위칭 동안 독립적으로 사용되는 링크 대역폭의 일부를 나타냅니다. 예를 들어, 기본 네트워크의 링크는 각각 64Kbps의 대역폭을 갖는 30개의 채널로 구성될 수 있습니다.

회로네트워크의 두 끝 노드 사이의 경로입니다. 스플라이스 링크는 별도의 중간 링크와 스위치의 상호 연결에 의해 형성됩니다. 종종 "복합"이라는 소명이 생략되고 "채널"이라는 용어는 합성 채널과 인접한 노드 사이, 즉 링크 내 채널을 모두 나타내는 데 사용됩니다.

통신선 다른 세 가지 용어와 동의어로 사용할 수 있습니다.

용어의 혼동에 너무 엄격하지 마십시오. 이것은 특히 전통적인 전화 통신과 새로운 영역인 컴퓨터 네트워크의 용어 차이에 대해 사실입니다. 이러한 네트워크의 많은 메커니즘이 일반화되었지만 각 영역에서 몇 가지(때로는 더 많은) 이름을 유지했기 때문에 수렴 프로세스는 용어 문제를 악화시켰습니다.

또한 용어에 대한 모호한 이해에는 객관적인 이유가 있습니다. 그림에서. 8.1은 통신 회선에 대한 두 가지 옵션을 보여줍니다. 첫 번째 경우(그림 8.1, a)는 수십 미터 길이의 케이블 세그먼트로 구성되며 하나의 링크입니다.

두 번째 경우(그림 8.1, b)에서 통신 회선은 회선 교환 네트워크에 배치된 복합 채널입니다. 이러한 네트워크는 기본 네트워크 또는 전화 네트워크일 수 있습니다.

그러나 컴퓨터 네트워크의 경우 이 라인은 두 개의 인접 노드를 연결하고 모든 스위칭 중간 장비가 이 노드에 투명하기 때문에 링크입니다. 컴퓨터 전문가와 1차 네트워크 전문가 수준에서 상호 오해의 이유는 여기에서 자명하다.

기본 네트워크는 컴퓨터 및 전화 네트워크에 대한 데이터 전송 채널 서비스를 제공하기 위해 특별히 만들어졌으며 이러한 경우 기본 네트워크의 "상단에서" 작동하고 중첩된 네트워크라고 말합니다.

통신선 특성

당신과 나는 다음과 같은 개념을 이해해야 합니다: 고조파, 신호의 스펙트럼 분해(스펙트럼),신호 스펙트럼 폭, 푸리에 공식, 외부 간섭, 내부간섭 또는 간섭, 신호 감쇠, 선형 감쇠, 창
투명도, 절대 권력 수준, 상대 수준
전력, 수신기 감도 임계값, 파동 임피던스,
라인 내성, 전기 연결, 자기 연결,
유도 신호, 근단 누화, 누화
원거리 간섭, 케이블 보호, 전송 신뢰성
데이터, 비트 오류율, 대역폭, 대역폭
능력, 물리적 또는 선형, 인코딩, 반송파 신호,
반송파 주파수, 변조, 클럭, 보오.

시작하자.

통신 라인의 신호 스펙트럼 분석

통신 회선의 매개변수를 결정하는 데 중요한 역할은 이 회선을 통해 전송되는 신호의 스펙트럼 분해에 할당됩니다. 고조파 분석 이론에서 주기적인 과정은 서로 다른 주파수와 진폭의 사인파 진동의 합으로 나타낼 수 있다는 것이 알려져 있습니다(그림 8.3).

정현파의 각 성분은 고조파라고도 하며 모든 하모닉의 집합입니다.
모니크는 원래 신호의 스펙트럼 분해 또는 스펙트럼이라고 합니다.

신호 스펙트럼의 폭은 원래 신호에 합해지는 정현파 세트의 최대 주파수와 최소 주파수 사이의 차이입니다.

비주기적 신호는 주파수의 연속 스펙트럼을 갖는 정현파 신호의 적분으로 나타낼 수 있습니다. 특히 이상적인 펄스(단위 전력 및 0 지속 시간)의 스펙트럼 분해는 -oo에서 + oo까지 전체 주파수 스펙트럼의 구성 요소를 갖습니다(그림 8.4).

모든 소스 신호의 스펙트럼을 찾는 기술은 잘 알려져 있습니다. 분석적으로 설명되는 일부 신호의 경우(예: 동일한 기간 및 진폭의 직사각형 펄스 시퀀스의 경우) 스펙트럼은 다음을 기반으로 쉽게 계산됩니다.푸리에 공식.

실제로 발생하는 임의 파형의 경우 스펙트럼은 실제 신호의 스펙트럼을 측정하고 화면에 고조파 성분의 진폭을 표시하고 프린터로 인쇄하거나 처리를 위해 전송하는 스펙트럼 분석기 등 특수 장비를 사용하여 찾을 수 있습니다. 컴퓨터에 저장합니다.

전송 라인에 의한 모든 주파수의 정현파 왜곡은 궁극적으로 모든 종류의 전송 신호의 진폭과 모양의 왜곡으로 이어집니다. 왜곡은 주파수가 다른 정현파가 동일하게 왜곡되지 않을 때 발생합니다.

이것이 음성을 전송하는 아날로그 신호인 경우 배음의 왜곡 - 측 주파수로 인해 음성의 음색이 변경됩니다. 컴퓨터 네트워크에 일반적인 펄스 신호를 전송할 때 저주파 및 고주파 고조파가 왜곡되어 결과적으로 펄스 전면이 직사각형 모양을 잃고(그림 8.5) 신호가 라인의 수신단에서 제대로 인식되지 않을 수 있습니다. .

불완전한 통신 라인으로 인해 전송된 신호가 왜곡됩니다. 전송된 신호를 방해하지 않는 이상적인 전송 매체는 최소한 저항, 커패시턴스 및 인덕턴스가 0이어야 합니다. 그러나 실제로 예를 들어 구리선은 항상 길이를 따라 분포된 능동 저항, 용량성 및 유도성 부하의 조합을 나타냅니다(그림 8.6). 결과적으로 다른 주파수의 정현파는 이러한 라인에 의해 다른 방식으로 전송됩니다.

통신 라인의 이상적이지 않은 물리적 매개변수로 인해 발생하는 신호 왜곡 외에도 라인 출력에서 ​​파형 왜곡에 기여하는 외부 간섭이 있습니다. 이 간섭은 다양한 전기 모터, 전자 장치, 대기현상 등. 케이블 설계자가 취한 보호 조치와 증폭 및 스위칭 장비의 존재에도 불구하고 외부 간섭의 영향을 완전히 보상하는 것은 불가능합니다. 케이블의 외부 간섭 외에도 내부 간섭도 있습니다. 이른바 한 쌍의 도체를 다른 한 쌍으로 유도하는 것입니다. 결과적으로 통신 라인의 출력 신호는왜곡된 모양을 가집니다(그림 8.5 참조).

감쇠 및 특성 임피던스

통신선에 의한 정현파 신호의 왜곡 정도는 감쇠 및 대역폭과 같은 특성으로 추정됩니다. 감쇠는 통신 라인의 출력에서 ​​기준 정현파 신호의 전력이 이 라인의 입력에서의 신호 전력과 관련하여 얼마나 감소하는지 보여줍니다. 감쇠(A)는 일반적으로 데시벨(dB)로 측정되며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 Рout은 라인 출력에서의 신호 전력이고, Рin은 라인 입력에서의 신호 전력입니다. 감쇠는 통신선로의 길이에 따라 달라지므로 통신선로의 특성으로 다음을 사용합니다.선형 감쇠라고 함, 즉, 특정 길이의 통신 회선에서 감쇠입니다. 케이블용 근거리 통신망이 길이는 많은 LAN 기술의 최대 케이블 길이이기 때문에 일반적으로 100m로 사용됩니다. 영토 통신 회선의 경우 선형 감쇠는 1km 거리에 대해 측정됩니다.

일반적으로 감쇠는 증폭기와 재생기가 없는 케이블과 단면으로 구성된 통신 라인의 수동 섹션이 특징입니다.

중간 증폭기가 없는 케이블의 출력 신호 전력은 입력 신호 전력보다 작기 때문에 케이블 감쇠는 항상 음수입니다.

정현파 신호 전력의 감쇠 정도는 정현파의 주파수에 따라 달라지며 이러한 의존성은 통신 라인을 특성화하는 데에도 사용됩니다(그림 8.7).

대부분의 경우 통신 회선의 매개 변수를 설명할 때 몇 가지 주파수에 대해서만 감쇠 값이 제공됩니다. 이는 한편으로 라인 품질을 확인할 때 측정을 단순화하려는 욕구 때문입니다. 한편, 실제로는 송신 신호의 기본 주파수, 즉 고조파의 진폭과 전력이 가장 높은 주파수를 미리 알고 있는 경우가 많다. 따라서 라인을 통해 전송되는 신호의 왜곡을 대략적으로 추정하려면 이 주파수에서의 감쇠를 아는 것으로 충분합니다.

주목

위에서 언급했듯이 감쇠는 항상 음수이지만 빼기 기호가 생략되는 경우가 많아 혼동을 일으키기도 합니다. 통신 회선의 품질이 높을수록 (기호를 고려하여) 감쇠가 더 크다는 진술은 완전히 정확합니다. 부호를 무시하면, 즉 감쇠의 절대값을 염두에 두면 더 나은 품질의 라인의 감쇠가 더 적습니다. 예를 들어 보겠습니다. 건물의 내부 배선에는 카테고리 5 트위스트 페어 케이블이 사용되며 거의 모든 LAN 기술이 작동하는이 케이블은 케이블 길이 100MHz에서 주파수 100MHz에 대해 -23.6dB 이상의 감쇠가 특징입니다. m.b는 주파수 100MHz에서 감쇠가 -20.6dB 이상입니다. 우리는 그것을 얻습니다 - 20.6> -23.6, 그러나 20.6< 23,6.

그림에서. 8.8은 범주 5 및 6 비차폐 연선 케이블에 대한 일반적인 감쇠 대 주파수를 보여줍니다.

광 케이블은 일반적으로 케이블 길이가 1000m일 때 -0.2 ~ -3dB 범위에서 상당히 낮은(절대값) 감쇠 값을 가지므로 트위스트 페어 케이블보다 품질이 더 좋습니다. 거의 모든 광섬유는 파장에 대한 감쇠의 복잡한 의존성을 가지며, 여기에는 소위 투명 창이 3개 있습니다. 그림에서. 8.9는 광섬유에 대한 감쇠의 특성 의존성을 보여줍니다. 그림에서 현대 섬유의 효과적인 사용 영역은 850nm, 1300nm, 1550nm(각각 35THz, 23THz 및 19.4THz)의 파장으로 제한되어 있음을 알 수 있습니다. 1550nm 창은 가장 낮은 손실을 제공하므로 고정된 송신기 전력 및 고정된 수신기 감도에서 최대 범위를 제공합니다.

신호 전력의 특성으로 절대 및 상대
상대 전력 수준. 절대 전력 수준은 다음에서 측정됩니다.
감쇠와 같은 상대 전력 레벨은 와트 단위로 측정됩니다.
벨라. 이 경우 전력의 기본 값으로,
신호 전력이 측정되면 1mW의 값이 취해집니다. 이런 식으로,
상대 전력 수준 p는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 P는 밀리와트 단위의 절대 신호 전력이고 dBm은 측정 단위입니다.
레늄 상대 전력 수준(mW당 데시벨). 상대적인
전력 값은 에너지 예산을 계산할 때 사용하기 편리합니다.
그 통신선.

다음과 같은 사실 때문에 계산의 극도의 단순성이 가능해졌습니다.
초기 데이터는 입력 전력의 상대 값을 사용했습니다
신호 및 출력 신호. 예제에서 사용된 값 y는
수신기 감도 임계값 및 최소 전력을 나타냅니다.
수신기의 입력에서 신호를 정확하게 찾을 수 있는
신호에 포함된 이산 정보를 알고 있습니다. 에 대한 것은 명백하다.
통신 회선의 정상적인 작동을 위해서는 최소한의 전력이 필요합니다.
통신선의 감쇠로 인해 약해진 송신기 신호도 초과
수신기 감도 임계값: x - A> y. 이 상태를 확인하는 것은
라인의 에너지 예산을 계산하는 핵심입니다.

구리 통신선의 중요한 매개변수는 특성 임피던스이며,
충족하는 총 (복소) 저항을 나타내는
하나를 따라 전파할 때 특정 주파수의 전자파
균질한 사슬. 특성 임피던스는 옴 단위로 측정되며 이에 따라 달라집니다.
능동 저항, 선형 인덕턴스와 같은 통신 라인의 매개변수
신호 자체의 주파수뿐만 아니라 선형 용량. 출력 임피던스
송신기는 라인의 특성 임피던스와 일치해야 합니다.
그렇지 않으면 신호 감쇠가 과도해질 것입니다.

내성 및 신뢰성

이름에서 알 수 있듯이 라인의 내성은 케이블 자체의 외부 환경이나 내부 도체에서 발생하는 노이즈의 영향을 견딜 수 있는 라인의 능력을 결정합니다. 회선의 내성은 사용된 물리적 매체의 유형과 회선 자체의 차폐 및 억제 수단에 따라 달라집니다. 무선 라인은 간섭에 대한 저항이 가장 낮고 케이블 라인은 안정성이 우수하고 우수합니다. 광학 라인, 외부 전자기 복사에 둔감합니다. 일반적으로 외부 전자기장의 간섭을 줄이기 위해 도체는 차폐 및/또는 꼬여 있습니다.

전기 및 자기 결합은 간섭의 결과이기도 한 구리 케이블의 매개변수입니다. 전기 연결은 영향을 받는 회로에 작용하는 전압에 대한 영향을 받는 회로의 유도 전류 비율로 정의됩니다. 자기 결합은 영향을 받는 회로의 전류에 대한 영향을 받는 회로에서 유도된 기전력의 비율입니다. 전기 및 자기 결합으로 인해 영향을 받는 회로에서 유도된 신호(픽업)가 발생합니다. 간섭에 대한 케이블의 내성을 특성화하는 여러 매개변수가 있습니다.

NEXT(Near End Cross Talk)는 영향을 받는 케이블에 연결된 것과 동일한 케이블 끝에 있는 인접한 쌍 중 하나에 연결된 송신기에서 생성된 신호로 인해 간섭이 발생할 때 케이블의 안정성을 결정합니다. 그림 8.10). 데시벨로 표시되는 NEXT 지수는 10lg Pout / Pind>와 같습니다. 여기서 Pout은 출력 신호 전력이고 Pind는 유도 신호 전력입니다.

NEXT 값이 낮을수록 케이블이 더 좋습니다. 예를 들어 카테고리 5 연선 케이블의 경우 NEXT는 100MHz에서 -27dB 미만이어야 합니다.

FEXT(Far End Cross Talk)를 사용하면 송신기와 수신기가 케이블의 다른 끝에 연결될 때 간섭에 대한 케이블의 내성을 평가할 수 있습니다. 분명히 이 표시기는 신호가 케이블의 맨 끝에 도달하고 각 쌍의 감쇠에 의해 감쇠되기 때문에 NEXT보다 낫습니다.

NEXT 및 FEXT 값은 일반적으로 여러 트위스트 페어로 구성된 케이블에 적용됩니다. 이 경우 한 쌍의 다른 쌍에 대한 상호 간섭이 중요한 값에 도달할 수 있기 때문입니다. 단일 동축 케이블(즉, 하나의 차폐 코어로 구성됨)의 경우 이 표시기가 의미가 없으며 이중 동축 케이블의 경우에도 각 코어의 높은 보호 수준으로 인해 적용되지 않습니다. 광섬유는 또한 눈에 띄는 상호 간섭을 생성하지 않습니다.

일부 신기술에서는 데이터가 여러 네트워크를 통해 동시에 전송된다는 사실 때문에 꼬인 쌍최근에는 PS NEXT 및 PS FEXT와 같이 PS 접두사(PowerSUM - 결합 픽업)가 있는 누화 표시기도 사용되기 시작했습니다. 이 표시기는 다른 모든 전송 쌍의 케이블 쌍 중 하나의 총 누화 전력에 대한 케이블의 저항을 반영합니다(그림 8.11).

또 다른 실질적으로 중요한 지표는 케이블 보호(Attenuation / Crosstalk Ratio, ACR)입니다. 보안은 원하는 신호와 간섭 수준 간의 차이로 정의됩니다. 케이블 보호 값이 높을수록 Shannon 공식에 따라 잠재적으로 더 높아집니다.

속도는 데이터를 전송할 수 있지만 이 케이블. 그림에서. 8.12는 신호 주파수에 대한 비차폐 연선 케이블의 내성 의존성의 전형적인 특성을 보여줍니다.

데이터 전송의 충실도는 전송된 각 데이터 비트의 왜곡 가능성을 특징으로 합니다. 이를 비트 오류율(BER)이라고도 합니다. 오류에 대한 추가 보호 수단이 없는 통신 회선의 BER 값(예: 왜곡된 프레임의 재전송이 있는 자체 수정 코드 또는 프로토콜)은 일반적으로 광섬유 통신 회선에서 10-4-10-6입니다. 10 ~ 9. 데이터 전송의 신뢰도 값(예: 10-4)은 평균적으로 10,000비트 중 1비트의 값이 왜곡되었음을 나타냅니다.

종종 차단 주파수는 -3dB의 감쇠에 해당하는 입력 신호와 관련하여 출력 신호 전력이 절반으로 감소하는 주파수로 간주됩니다. 나중에 살펴보겠지만 대역폭은 통신 회선을 통해 가능한 최대 데이터 전송 속도에 가장 큰 영향을 미칩니다. 대역폭은 선의 유형과 길이에 따라 다릅니다. 그림에서. 8.13은 다양한 유형의 통신 회선의 대역폭과 통신 기술에서 가장 자주 사용되는 주파수 범위를 보여줍니다.

예를 들어, 물리 계층 프로토콜은 데이터 전송의 비트 전송률을 설정하는 디지털 라인에 대해 항상 정의되므로 해당 대역폭은 항상 64Kbit/s, 2Mbit/s 등으로 알려져 있습니다.

이러한 경우 주어진 라인에서 사용할 기존의 많은 프로토콜 중 어느 것을 선택해야 하는 경우 대역폭, 누화, 노이즈 내성 등과 같은 라인의 다른 특성이 매우 중요합니다.

처리량은 데이터 속도와 마찬가지로 초당 비트 수(bps)로 측정되며, 초당 킬로비트(Kbps) 등과 같은 파생 단위로도 측정됩니다.

통신 회선 및 통신 네트워크 장비의 처리량은
초당 바이트가 아닌 초당 비트로 측정됩니다. 이는네트워크의 데이터는 컴퓨터 내부의 장치 간에 발생하므로 병렬이 아닌 비트 단위로 순차적으로 전송됩니다. 이러한 측정 단위,네트워크 기술에서 킬로비트, 메가비트 또는 기가비트는 엄격하게 10의 거듭제곱에 해당합니다.(즉, 킬로비트는 1000비트, 메가비트는 1 000 000비트)
과학과 기술의 한 분야이며 관습적으로 이 숫자에 가까운 2의 거듭제곱이 아닙니다.프로그래밍에서 접두사 "킬로"는 210 = 1024이고 "메가"는 220 = 1,048,576입니다.

통신 회선의 처리량은 다음과 같은 특성뿐만 아니라
감쇠와 대역폭뿐만 아니라 전송된 신호의 스펙트럼에서도 발생합니다.
중요한 신호 고조파(즉, 진폭이 다음과 같은 고조파
결과 신호에 주요 기여를 함) 통과 대역에 속함
회선, 그런 신호는 이 통신 회선에 의해 잘 전송될 것입니다,
수신자는 보낸 정보를 올바르게 인식할 수 있습니다.
송신기 (그림 8.14, a). 상당한 고조파가
통신 라인의 대역폭, 신호는 크게 왜곡됩니다
Xia와 수신자는 정보를 인식할 때 실수를 범합니다(그림 8.14, b).

비트 및 전송 속도

신호의 형태로 이산 정보를 표시하는 방법의 선택,
통신 회선을 통해 전송되는 데이터를 물리적 또는 선형 코딩이라고 합니다.

신호의 스펙트럼은 선택한 코딩 방법에 따라 다르므로,
라인 용량.

따라서 하나의 코딩 방법에 대해 한 줄은
처리량, 그리고 또 다른 - 또 다른. 예를 들어, 꼬인 쌍범주
Rii 3는 10Mbps의 대역폭으로 데이터를 전송할 수 있습니다.
방법으로 물리 계층 표준 10ВаБе-Т 및 33 Mbit/s의 sobe 코딩
소베 코딩 표준 100Ваse-Т4.

정보 이론의 주요 가정에 따르면 수신된 신호에서 식별할 수 있는 예측할 수 없는 변경은 정보를 전달합니다. 따라서 다음이 따른다.진폭, 위상 및 주파수가 변하지 않은 정현파, 정보는신호의 변화가 발생하더라도 절대적으로 예측할 수 있기 때문입니다. 마찬가지로 컴퓨터 클록 버스의 펄스는 정보를 전달하지 않습니다.그들의 변화도 시간이 지남에 따라 일정하기 때문입니다. 그러나 데이터 버스의 임펄스는 미리 예측할 수 없으므로 정보를 제공하고 정보를 전달합니다.
컴퓨터의 개별 블록 또는 장치 사이.

대부분의 코딩 방법에서는 주기적인 신호의 모든 매개변수(정현파의 주파수, 진폭 및 위상 또는 펄스 시퀀스의 전위 부호)의 변경이 사용됩니다. 매개변수가 변경될 수 있는 주기적인 신호를 반송파 신호라고 하며 신호가 정현파인 경우 해당 주파수를 반송파 주파수라고 합니다. 전송된 정보에 따라 반송파 신호의 매개변수를 변경하는 과정을 변조라고 합니다.

신호가 상태 중 두 가지만 구별할 수 있는 방식으로 변경되면 신호의 모든 변경은 정보의 가장 작은 단위인 비트에 해당합니다. 신호가 2개 이상의 구별 가능한 상태를 가질 수 있는 경우 신호가 변경되면 여러 비트의 정보가 전달됩니다.

통신 네트워크에서 개별 정보의 전송은 시간이 지정됩니다. 즉, 신호는 주기라고 하는 고정된 시간 간격으로 변경됩니다. 정보 수신자는 각 주기가 시작될 때 새로운 정보가 입력에 도달한다고 간주합니다. 이 경우 신호가 이전 주기의 상태를 반복하는지 여부와 관계없이 이전 주기와 다른 상태를 가지더라도 수신기는 송신기로부터 새로운 정보를 수신합니다. 예를 들어, 클록 주기가 0.3초이고 신호가 두 가지 상태를 갖고 1이 5볼트의 전위로 인코딩된 경우 수신기 입력에 3초 동안 5볼트 신호가 존재한다는 것은 다음과 같은 정보를 수신한다는 의미입니다. 이진수 1111111111.

초당 반송파 주기 신호의 정보 매개변수 변경 수는 보 단위로 측정됩니다. 하나의 보오(baud)는 초당 정보 매개변수의 한 변경과 같습니다. 예를 들어 정보 전송 주기가 0.1초인 경우 신호는 10baud의 속도로 변경됩니다. 따라서 전송 속도는 전적으로 사이클의 크기에 의해 결정됩니다.

정보 속도는 초당 비트 수로 측정되며 일반적으로 전송 속도와 동일하지 않습니다. 속도보다 높거나 낮을 수 있습니다.

baud로 측정된 정보 매개변수의 변화. 이 관계는 신호 상태의 수에 따라 다릅니다. 예를 들어, 신호가 2개 이상의 구별 가능한 상태를 갖고 있는 경우 동일한 클록 주기와 해당 코딩 방법을 사용하면 초당 비트 수의 정보 속도가 정보 신호의 전송 속도보다 높을 수 있습니다.

정보 매개변수를 정현파의 위상과 진폭이라고 하고 0, 90, 180 및 270°에 4개의 위상 상태가 있고 신호 진폭의 두 값이 있으면 정보 신호는 8개의 구별 가능한 상태를 가질 수 있습니다. 이것은 이 신호의 모든 상태가 3비트로 정보를 전달한다는 것을 의미합니다. 이 경우 2400 baud의 속도로 작동하는 모뎀(정보 신호를 초당 2400번 변경)은 7200 bps의 속도로 정보를 전송합니다. 신호가 한 번 변경되면 3비트의 정보가 전송되기 때문입니다.

신호에 두 가지 상태가 있는 경우(즉, 1비트로 정보를 전달) 정보 속도는 일반적으로 전송 속도와 일치합니다. 그러나 정보 속도가 정보 신호의 baud 변화 속도보다 낮을 때 반대의 그림도 관찰할 수 있습니다. 이것은 수신기에서 사용자 정보를 안정적으로 인식하기 위해 시퀀스의 각 비트가 반송파 신호의 정보 매개변수에서 여러 변경으로 인코딩될 때 발생합니다. 예를 들어, 단일 비트 값을 양극성 펄스로 인코딩하고 비트의 0 값을 음극성 펄스로 인코딩할 때 물리적 신호각 비트를 전송할 때 상태를 두 번 변경합니다. 이 인코딩을 사용하면 초당 비트 수의 회선 속도가 전송 속도의 절반입니다.

반송파 주기 신호의 주파수가 높을수록 변조 주파수가 높을 수 있고 통신 회선의 대역폭이 높을 수 있습니다.

그러나 반면에 주기적인 반송파 신호의 주파수가 증가함에 따라 이 신호의 스펙트럼 폭도 증가합니다.

이 라인은 대역폭에 의해 결정되는 왜곡과 함께 이 정현파 스펙트럼을 전송합니다. 라인의 대역폭과 전송되는 정보 신호의 스펙트럼 폭 사이의 불일치가 클수록 신호가 더 많이 왜곡되고 수신 측에서 정보 인식 오류가 발생할 가능성이 높아져 정보 전송 속도가 빨라질 수 있음을 의미합니다. 더 낮은 것으로 밝혀졌습니다.

대역폭 대 대역폭 비율

채택된 물리적 코딩 방법에 관계없이 회선의 대역폭과 대역폭 간의 관계는 Claude Shannon에 의해 설정되었습니다.

C = F log 2 (1 + Pc / Psh) -

여기서 C는 초당 비트 수의 라인 대역폭, F는 헤르츠의 라인 대역폭, Pc는 신호 전력, Psh는 잡음 전력입니다.

이 관계에서 고정 대역폭 라인에 대한 이론적 대역폭 제한이 없음을 알 수 있습니다. 그러나 실제로는 그러한 한계가 있습니다. 실제로, 송신기 전력을 증가시키거나 통신 라인의 잡음(간섭) 전력을 감소시켜 라인 용량을 증가시키는 것이 가능하다. 이 두 구성 요소 모두 변경하기가 매우 어렵습니다. 송신기 전력이 증가하면 크기와 비용이 크게 증가합니다. 소음 수준을 줄이기 위해서는 우수한 품질의 특수 케이블을 사용해야 합니다. 보호 스크린, 매우 비싸고 달성하기 쉽지 않은 송신기 및 중간 장비의 노이즈 감소. 또한, 처리량에 대한 유용한 신호 및 노이즈의 전력 효과는 정비례보다 훨씬 덜 빠르게 증가하는 대수 종속성에 의해 제한됩니다. 따라서 상당히 일반적인 초기 신호 대 잡음 전력 비율에서 송신기 전력이 100배 증가하면 라인 처리량이 15%만 증가합니다.

본질적으로 Shannon의 공식에 가까운 것은 Nyquist에서 얻은 또 다른 비율로, 통신 회선의 가능한 최대 대역폭도 결정하지만 회선의 잡음은 고려하지 않습니다.

C = 2Flog2 M.

여기서 M은 정보 매개변수의 구별 가능한 상태의 수입니다.

신호에 두 가지 구별 가능한 상태가 있는 경우 대역폭은 통신 회선 대역폭의 두 배와 같습니다(그림 8.15, a). 송신기가 데이터를 인코딩하기 위해 2개 이상의 안정적인 신호 상태를 사용하는 경우, 한 번의 작동 주기에서 송신기가 원래 데이터의 여러 비트(예: 4개의 구별 가능한 신호 상태가 있는 경우 2비트)를 전송하기 때문에 라인 용량이 증가합니다. 그림 8.15, b).

Nyquist 공식은 노이즈의 존재를 명시적으로 고려하지 않지만 간접적으로
그 영향은 정보 신호의 상태 수 선택에 반영됩니다.
날라. 통신 회선의 처리량을 높이려면 상태 수를 늘려야 하지만 실제로는 회선의 잡음으로 인해 이를 방지합니다. 예를 들어, 신호가 그림 3에 표시된 라인의 대역폭입니다. 8.15, b는 4가 아닌 16레벨을 사용하여 데이터를 인코딩하여 두 배가 될 수 있습니다. 그러나 때때로 노이즈의 진폭이 인접 레벨 간의 차이를 초과하면 수신기는 전송된 데이터를 안정적으로 인식할 수 없습니다. 따라서 가능한 신호 상태의 수는 실제로 신호 전력 대 노이즈의 비율에 의해 제한되며 Nyquist 공식은 안정적인 인식 능력을 고려하여 상태의 수를 이미 선택한 경우 최대 데이터 전송 속도를 결정합니다. 수신기에 의해.

차폐 및 비차폐 연선

트위스트 페어 꼬인 전선이라고 합니다. 이러한 유형의 데이터 전송 매체는 매우 대중적이며 수많은 내부 및 외부 케이블의 기초를 형성합니다. 케이블은 여러 개의 트위스트 페어로 구성될 수 있습니다(외부 케이블에는 때때로 이러한 페어가 수십 개까지 포함됨).

와이어를 비틀면 케이블을 통해 전송되는 원하는 신호에 대한 외부 및 상호 간섭의 영향이 줄어듭니다.

케이블 설계의 주요 특징은 그림 1에 개략적으로 나와 있습니다. 8.16.

트위스트 페어 케이블은대칭 즉, 구조적으로 동일한 두 개의 도체로 구성됩니다. 균형 트위스트 페어 케이블은 다음 중 하나일 수 있습니다.차폐 및 비차폐.

전기와 구별할 필요가 있다. 모든 케이블에서 사용할 수 있는 전도성 코어의 절연전자기격리. 첫 번째는 비전도성 유전층(종이 또는 폴리염화비닐 또는 폴리스티렌과 같은 폴리머)으로 구성됩니다. 두 번째 경우에는 전기 절연 외에도 전도성 코어가 전도성 구리 브레이드로 가장 많이 사용되는 전자기 차폐 내부에 배치됩니다.

케이블 기반비차폐 연선,배선에 사용

건물 내부, 국제 표준으로 구분카테고리(1에서 7까지).

카테고리 1 케이블 속도 요구 사항이 있는 곳에 적용
최소입니다. 이것은 일반적으로 디지털 및 아날로그 음성 전송용 케이블입니다.
및 저속(최대 20Kbps) 데이터 전송. 1983년까지만 해도
전화 배선을 위한 새로운 유형의 케이블.

카테고리 2 케이블 IBM에서 처음 사용하여 빌드
자체 케이블 시스템. 이 범주의 케이블에 대한 주요 요구 사항은 다음과 같습니다.
Rii - 최대 1MHz의 스펙트럼으로 신호를 전송하는 기능.

카테고리 3 케이블 1991년에 표준화되었습니다. EIA-568 표준
최대 범위의 주파수에 대한 케이블의 전기적 특성을 결정했습니다.
16MHz. 데이터 전송 및
음성 전송을 위해 이제 많은 케이블 시스템의 기초를 형성합니다.
건물.

카테고리 4 케이블 약간 개선된 버전을 나타냅니다.
카테고리 3의 흰색. 카테고리 4의 케이블은 1시간 동안의 테스트를 견뎌야 합니다.
20MHz의 신호 전송과 향상된 노이즈 내성 제공
고속 및 낮은 신호 손실. 실제로는 거의 사용되지 않습니다.

카테고리 5 케이블 높은 지원을 위해 특별히 설계되었습니다
고속 프로토콜. 그들의 특성은 최대 범위에서 결정됩니다.
100MHz. 대부분의 고속 기술(FDDI, Fast Ethernet,
ATM 및 기가비트 이더넷)은 트위스트 페어 케이블 사용에 중점을 둡니다.
5. 카테고리 5 케이블은 카테고리 3 케이블을 대체했으며 오늘날
대형 건물의 모든 새로운 케이블 시스템은 이 유형에 구축됩니다.
케이블(광섬유와 결합).

케이블은 특별한 위치를 차지합니다.카테고리 6 및 7, 업계에서 비교적 최근에 생산하기 시작했습니다. 카테고리 6 케이블의 경우 최대 250MHz, 카테고리 7 케이블의 경우 최대 600MHz의 사양이 지정됩니다. 카테고리 7 케이블은 각 쌍과 전체 케이블 모두에서 차폐되어야 합니다. 카테고리 6 케이블은 차폐되거나 차폐되지 않을 수 있습니다. 이 케이블의 주요 목적은 카테고리 5 UTP 케이블보다 긴 케이블 길이에서 고속 프로토콜을 지원하는 것입니다.

카테고리에 관계없이 모든 UTP 케이블은 4쌍 설계로 제공됩니다. 4개의 케이블 쌍 각각에는 특정 색상과 피치가 있습니다. 일반적으로 2쌍은 데이터 전송용이고 2쌍은 음성 전송용입니다.

광케이블

광케이블얇은(5-60 미크론) 유연한 유리 섬유(광 섬유)로 구성되어 빛 신호가 전달됩니다. 이것은 최고 품질의 케이블 유형입니다. 매우 빠른 속도(최대 10Gbit/s 이상)로 데이터 전송을 제공하며, 또한 다른 유형의 전송 매체보다 우수하여 외부 간섭으로부터 데이터를 보호합니다. 빛 전파의 특성으로 인해 이러한 신호는 쉽게 차폐됩니다.

각 광 가이드는 중심 광 전도체(코어) - 유리 섬유 및 코어보다 낮은 굴절률을 갖는 유리 클래딩으로 구성됩니다. 코어를 따라 퍼지는 광선은 껍질의 덮개 층에서 반사되어 한계를 넘지 않습니다. 굴절률 분포와 코어 직경의 크기에 따라 다음이 있습니다.

굴절률의 단계적 변화가 있는 다중 모드 섬유(그림 8.17,ㅏ)\

굴절률이 부드럽게 변화하는 다중 모드 섬유 (그림 8.17, b) \

단일 모드 광섬유(그림 8.17, V).

"모드"라는 용어는 케이블 코어에서 광선이 전파되는 모드를 나타냅니다.

단일 모드 케이블에서(Single Mode Fiber, SMF)는 5~10미크론의 빛 파장에 상응하는 매우 작은 직경의 중심 도체를 사용합니다. 이 경우 실질적으로 모든 광선은 외부 도체에서 반사되지 않고 광섬유의 광축을 따라 전파됩니다. 제조 이상

V 다중 모드 케이블(Multi Mode Fiber, MMF)는 제조하기 쉬운 더 넓은 내부 코어를 사용합니다. 다중 모드 케이블에서 여러 광선이 내부 도체에 동시에 존재하여 다른 각도에서 외부 도체를 반사합니다. 빔의 반사 각도를패션 레이. 굴절률이 점진적으로 변하는 다중 모드 케이블에서 광선의 반사 모드는 복잡합니다. 결과적인 간섭은 전송된 신호의 품질을 저하시켜 다중 모드 광섬유에서 전송된 펄스의 왜곡을 초래합니다. 이러한 이유로 명세서다중 모드 케이블은 단일 모드 케이블보다 나쁩니다.

그 결과 근거리(최대 300~2000m)에서 1Gbit/s 이하의 속도로 데이터를 전송하는 데 멀티모드 케이블이 주로 사용되고 초고속 데이터 전송에는 싱글모드 케이블이 사용된다. 최대 수십, 수백 킬로미터(장거리 통신)의 거리에서 초당 수십 기가비트(DWDM 기술을 사용할 때 - 초당 최대 수 테라비트).

다음은 광섬유 케이블의 광원으로 사용됩니다.

LED 또는 발광 다이오드(Light Emitted Diode, LED);

반도체 레이저 또는 레이저 다이오드.

단일 모드 케이블의 경우 광섬유의 직경이 작기 때문에 LED에 의해 생성된 광속이 큰 손실 없이 광섬유로 향할 수 없기 때문에 레이저 다이오드만 사용됩니다. 방사 패턴이 지나치게 넓은 반면 레이저 다이오드가 좁습니다. 저렴한 LED 이미 터는 다중 모드 케이블에만 사용됩니다.

광섬유 케이블의 비용은 트위스트 페어 케이블의 비용보다 훨씬 높지 않지만 광섬유를 사용한 설치 작업은 작업의 번거로움과 사용한 설치 장비의 높은 비용으로 인해 훨씬 ​​더 비쌉니다.

결론

중간 장비의 종류에 따라 모든 통신 라인은 아날로그와 디지털로 나뉩니다. 아날로그 라인에서 중간 장비는 아날로그 신호를 증폭하도록 설계되었습니다. 아날로그 라인은 주파수 다중화를 사용합니다.

디지털 통신 라인에서 전송된 신호는 유한한 수의 상태를 갖습니다. 이러한 라인에서는 펄스의 모양을 개선하고 재동기화를 보장하는 재생기, 즉 반복 기간을 복원하는 특수 중간 장비가 사용됩니다. 기본 네트워크를 다중화 및 전환하는 중간 장비는 각 저속 채널에 고속 채널의 시간(시간 슬롯 또는 양자)의 특정 부분이 할당될 때 채널의 시간 다중화 원칙에 따라 작동합니다.

대역폭은 허용 가능한 감쇠로 링크에서 전송되는 주파수 범위를 정의합니다.

통신 회선의 처리량은 내부 매개변수, 특히 대역폭, 외부 매개변수, 간섭 수준 및 간섭 감쇠 정도, 채택된 개별 데이터 인코딩 방법에 따라 달라집니다.

Shannon의 공식은 회선 대역폭 및 신호 대 잡음 전력 비율의 고정 값에서 통신 회선의 가능한 최대 대역폭을 정의합니다.

Nyquist 공식은 정보 신호의 대역폭과 상태 수로 통신 회선의 가능한 최대 대역폭을 나타냅니다.

트위스트 페어 케이블은 비차폐(UTP) 케이블과 차폐(STP) 케이블로 나뉩니다. UTP 케이블은 제조 및 설치가 더 쉽지만 STP 케이블은 더 높은 수준의 보안을 제공합니다.

광섬유 케이블은 전자기 및 기계적 특성이 우수하며 설치 작업이 복잡하고 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다.

1. 링크는 복합 통신 채널과 어떻게 다릅니까?
   1. 복합 채널이 링크로 구성될 수 있습니까? 그 반대?
   2. 할 수있다 디지털 채널아날로그 데이터를 전송?
   3. 통신 회선 특성의 유형은 노이즈 레벨, 대역폭, 선형 용량입니까?
   4. 링크의 정보 속도를 높이기 위해 취할 수 있는 조치:

O 케이블 길이를 줄이십시오.

O 저항이 적은 케이블을 선택하십시오.

O 대역폭이 더 넓은 케이블을 선택하십시오.

더 좁은 스펙트럼의 코딩 방법을 적용합니다.

1. 정보 신호의 상태 수를 늘려 채널 용량을 늘이는 것이 불가능한 이유는 무엇입니까?
   1. 케이블의 간섭을 억제하기 위해 사용되는 메커니즘 UTP?
   2. 더 높은 매개변수 값으로 더 높은 품질의 신호를 전송하는 케이블다음 또는 그 이하?
   3. 이상적인 펄스의 스펙트럼 폭은 얼마입니까?
   4. 광케이블의 종류를 말해보세요.
   5. 작동 중인 네트워크에서 케이블을 교체하면 어떻게 됩니까? STP 케이블이 있는 UTP? 답변 옵션:

외부 간섭이 보다 효율적으로 억제되므로 네트워크에서 왜곡된 프레임의 비율이 감소합니다.

오, 아무것도 변하지 않을 것입니다.

송신기의 출력 임피던스가 케이블의 임피던스와 일치하지 않기 때문에 네트워크에서 왜곡된 프레임의 비율이 증가합니다.

1. 수평 서브시스템에서 광섬유 케이블을 사용하는 것이 문제가 되는 이유는 무엇입니까?
   1. 알려진 수량은 다음과 같습니다.

최소 송신기 전력 P 출력(dBm);

O 케이블 A의 캐치업 감쇠(dB/km);

수신기 감도 임계값 P in(dBm).

신호가 정상적으로 전송되는 통신선의 최대 가능한 길이를 찾는 것이 필요합니다.

1. 송신기 전력이 0.01mW이고 링크의 잡음 전력이 0.0001mW인 경우 20kHz 링크 대역폭에서 초당 비트 수로 데이터 속도에 대한 이론적 한계는 얼마입니까?
   1. 양방향 통신 회선의 대역폭이 600kHz이고 코딩 방법이 10개의 신호 상태를 사용하는 경우 각 방향에 대한 양방향 통신 회선의 대역폭을 결정합니다.
   2. 128바이트 패킷 전송의 경우 신호 전파 지연 및 데이터 전송 지연을 계산합니다(신호 전파 속도를 300,000km/s의 진공에서 빛의 속도와 동일하게 고려).

О 100Mbit / s의 전송 속도로 100m 길이의 꼬인 쌍선 케이블을 통해;

О 10Mbps의 전송 속도로 2km 길이의 동축 케이블을 통해;

128Kbps의 전송 속도로 72,000km 길이의 위성 채널을 통해 O.

1. 송신기의 클럭 주파수가 125MHz이고 신호가 5가지 상태를 갖는다는 것을 알고 있다면 통신 회선의 속도를 계산하십시오.
   1. 수신기 및 송신기 네트워크 어댑터인접한 케이블 쌍에 연결 UTP. 송신기의 전력이 30dBm이고 표시기가 있는 경우 수신기의 입력에서 전도 간섭의 전력은 얼마입니까?다음 케이블이 -20dB입니까?
   2. 모뎀은 33.6kbps의 속도로 전이중 모드로 데이터를 전송한다는 것을 알 수 있습니다. 통신 라인의 대역폭이 3.43kHz인 경우 신호는 몇 개의 상태를 갖습니까?

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통신 회선의 주요 유형은 유선과 무선으로 구분됩니다. 유선 통신 라인에서 신호가 전파되는 물리적 매체는 수신기와 송신기 사이에 기계적 링크를 형성합니다. 무선 통신 라인은 송신기와 수신기 사이에 기계적 연결이 없는 것이 특징이며 정보 캐리어는 환경에서 전파되는 전자파입니다.

유선 통신 라인

설계 기능에 따라 와이어 라인은 다음과 같이 나뉩니다.

절연 또는 차폐 외피가 없는 전선으로 극 사이에 놓여 공중에 매달려 있는 공기 전선;
일반적으로 여러 층의 절연체로 둘러싸인 도체로 구성된 케이블.

오버헤드 통신 회선은 전통적으로 전화 또는 전신 신호를 전달하지만 다른 기능이 없는 경우 이러한 회선을 사용하여 컴퓨터 데이터를 전송합니다. 이 라인의 속도 특성과 노이즈 내성은 많이 부족합니다. 유선 통신 회선은 케이블 회선으로 빠르게 대체되고 있습니다.

케이블 전기 통신 라인은 구리선의 꼬인 쌍을 기반으로 한 케이블, 구리 코어가 있는 동축 케이블 및 광섬유 케이블의 세 가지 주요 유형으로 나뉩니다.

꼬인 쌍의 전선을 꼬인 쌍이라고 합니다. 전선 사이의 상호 영향을 제거하기 위해 꼬임 전류지휘자에서. 트위스트 페어는 한 쌍의 구리 와이어가 절연 쉴드에 싸여 있는 차폐 버전에 존재하고 절연 시스가 없을 때는 차폐되지 않습니다. 하나 이상의 트위스트 페어가 보호 피복이 있는 케이블로 묶입니다.

비차폐 연선은 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 전화 및 컴퓨터 네트워크 모두에서 사용됩니다. 현재 UTP 케이블은 단거리(약 100미터)의 정보를 전송하는 대중적인 매체로, 트위스트 페어 케이블은 전기적, 기계적 특성에 따라 5가지로 분류됩니다. 컴퓨터 네트워크에서는 미국 표준 EIA / TIA-568A에 설명된 3 및 5 범주의 케이블이 널리 사용됩니다.

카테고리 3 케이블은 저속 데이터 전송을 위해 설계되었습니다. 이를 위해 감쇠는 16MHz의 주파수에서 결정되며 100미터의 케이블 길이에서 최소 13.1dB이어야 합니다. 카테고리 5 트위스트 페어 케이블은 100m 이하의 케이블 길이에서 100MHz의 주파수에 대해 최소 22dB의 감쇠가 특징입니다. 이 범주 케이블은 약 100MHz의 주파수에서 상당한 고조파 신호를 갖는 고속 데이터 전송을 위해 설계되었기 때문에 100MHz의 주파수가 선택되었습니다.

카테고리에 관계없이 모든 UTP 케이블은 4쌍 설계로 제공됩니다. 네 쌍의 각각에는 특정 색상과 피치가 있습니다. UTP 케이블의 장점은 다음과 같습니다.

케이블의 유연성으로 인해 통신 라인의 설치가 단순화됩니다.
충분히 높은 대역폭[최대 1Gbps]의 저렴한 비용.

비차폐 연선 케이블의 단점은 다음과 같습니다.

저잡음 내성;
케이블 길이에 대한 엄격한 제한.

차폐 트위스트 페어 STP는 전송된 신호를 간섭으로부터 잘 보호하고 외부에서 더 적은 전자파를 방출합니다. 그러나 접지 실드가 있으면 고품질 접지가 필요하기 때문에 케이블 비용이 증가하고 배치가 복잡합니다. STP 케이블은 주로 이산 정보의 전송에 사용되며 음성은 전송되지 않습니다.

STP 매개변수를 정의하는 주요 표준은 IBM 독점 표준입니다. 이 표준에서 케이블은 범주가 아니라 유형으로 나뉩니다. 유형 1은 UTP 카테고리 5와 대략 일치합니다. 이것은 접지된 전도성 브레이드로 차폐된 2쌍의 연선으로 구성됩니다. IBM Type 2 케이블은 2쌍의 비차폐 음성선이 추가된 Type 1 케이블입니다. 모든 유형의 IBM 표준이 STP인 것은 아닙니다.

동축 케이블은 서로 격리된 2개의 동심 도체로 구성되며 이 도체 중 외부는 튜브 모양입니다. 이 설계로 인해 동축 케이블은 외부 전자기 영향에 덜 민감하므로 더 높은 데이터 전송 속도에서 사용할 수 있습니다. 또한 상대적으로 두꺼운 중앙 코어로 인해 이러한 케이블은 전기 신호의 감쇠가 최소화되어 정보가 충분히 먼 거리에 전송될 수 있다는 특징이 있습니다. 동축 케이블 대역폭은 1GHz/km보다 클 수 있고 감쇠는 1GHz에서 20dB/km 미만일 수 있습니다.

전화, 텔레비전 및 컴퓨터와 같은 다양한 유형의 네트워크에 사용되는 많은 유형의 동축 케이블이 있습니다. 근거리 통신망에 사용되는 케이블에는 얇은 동축 케이블과 두꺼운 동축 케이블의 두 가지 유형이 있습니다.

가는 동축 케이블의 외경은 약 5mm이고 중심 동선의 지름은 0.89mm입니다. 이 케이블은 최대 185미터 거리에서 최대 10MHz 스펙트럼의 신호를 전송하도록 설계되었습니다.

두꺼운 동축 케이블의 외경은 약 10mm이고 중심 구리선의 지름은 2.17mm입니다. 이 케이블은 500미터 거리에서 최대 10MHz의 스펙트럼으로 신호를 전송하도록 설계되었습니다.

얇은 동축 케이블은 두꺼운 동축 케이블에 비해 기계적 및 전기적 특성이 열등하지만 유연성으로 인해 설치가 더 편리합니다.

동축 케이블은 트위스트 페어 케이블보다 몇 배나 비싸고 특성면에서 특히 광섬유 케이블보다 열등하므로 컴퓨터 네트워크 용 통신 시스템을 구축 할 때 점점 덜 사용됩니다.

광섬유 케이블은 빛의 중심 도체 [코어] - 다른 유리 층으로 둘러싸인 유리 섬유 - 코어보다 굴절률이 낮은 클래딩으로 구성됩니다. 코어를 따라 퍼지는 빛의 광선은 껍질에서 반사되어 한계를 넘지 않습니다. 각 유리 섬유는 한 방향으로만 신호를 전송합니다.

굴절률 분포와 코어 직경의 크기에 따라 다음이 있습니다.

계단형 굴절률을 갖는 다중 모드 섬유;
부드러운 굴절률을 가진 다중 모드 섬유;
단일 모드 광섬유.

단일 모드 케이블은 5~10미크론의 빛 파장에 상응하는 매우 작은 직경의 중심 도체를 사용합니다. 이 경우 실질적으로 모든 광선은 클래딩에서 반사되지 않고 코어의 광축을 따라 전파됩니다. 단일 모드 케이블의 대역폭은 킬로미터당 최대 수백 기가헤르츠로 매우 넓습니다. 단일 모드 케이블용 얇은 고품질 섬유를 제조하는 것은 복잡한 기술 프로세스로 케이블을 상당히 비싸게 만듭니다.

다중 모드 케이블은 제조하기 쉬운 더 넓은 내부 코어를 사용합니다. 표준은 가장 일반적인 다중 모드 케이블 중 2개를 정의합니다. 62.5/125 µm 및 50/125 µm, 62.5 µm 또는 50 µm은 중심 도체의 직경이고 125 µm는 외부 도체의 직경입니다.

다중 모드 케이블에서는 내부 도체에 동시에 여러 개의 광선이 외부 도체에서 반사됩니다. 도체의 반사 각도를 빔 모드라고 합니다. 다중 모드 케이블의 대역폭은 500~800MHz/km입니다. 대역이 좁아지는 것은 반사 중 빛 에너지의 손실과 다른 모드의 빔 간섭으로 인해 발생합니다.

다음은 광섬유 케이블의 발광원으로 사용됩니다.

LED;
레이저.

LED는 0.85 및 1.3 미크론 파장의 빛을 방출할 수 있습니다. 레이저 방출기는 1.3 및 1.55미크론의 파장에서 작동합니다. 최신 레이저의 속도는 10GHz 이상의 주파수에서 광속을 변조할 수 있습니다.

광섬유 케이블은 전자기 및 기계적 특성이 우수하며 설치 작업이 복잡하고 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다.

무선 통신 라인

이 표는 무선 통신 채널에서 사용되는 전자기 주파수 범위에 대한 정보를 제공합니다.

지상파 및 위성 통신전파의 송신기와 수신기에 의해 형성됩니다. 전파는 주파수 f가 6000GHz 미만[파장 l이 100미크론 이상]인 전자기 진동입니다. 파장과 주파수 사이의 관계는 다음과 같이 주어진다.

f = c / 람다 여기서 c = 3 * 10 8 m / s는 진공에서 빛의 속도입니다.

정보 전송을 위해 무선 통신은 주로 케이블 통신이 불가능한 경우에 사용됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

채널이 인구 밀도가 낮거나 접근하기 어려운 지역을 통과할 때;
택시 기사, 구급차 의사 등 모바일 가입자와의 통신을 위해

무선 통신의 주요 단점은 약한 노이즈 내성입니다. 이것은 주로 저주파 전파 범위에 적용됩니다. 동작 주파수가 높을수록 통신 시스템의 용량[채널 수]은 커지지만 두 지점 간의 직접 전송이 가능한 거리 제한은 짧아집니다. 첫 번째 이유는 새로운 더 높은 주파수 범위를 마스터하려는 경향을 야기합니다. 그러나 주파수가 30GHz를 초과하는 전파는 대기에서 전파를 흡수하므로 5km 이하의 거리에서 작동할 수 있습니다.

장거리 전송의 경우 최대 40km의 거리에서 서로 분리된 일련의 무선 중계[릴레이] 스테이션이 사용됩니다. 각 스테이션에는 전파의 수신기와 송신기가있는 타워가 있으며 신호를 수신하고 증폭하여 다음 스테이션으로 전송합니다. 지향성 안테나는 신호 전력을 증가시키고 간섭의 영향을 줄이는 데 사용됩니다.

위성 통신은 인공 지구 위성이 중계기 역할을 한다는 점에서 무선 중계와 다릅니다. 이러한 유형의 통신은 정보 전송 경로를 따라 더 적은 수의 중간 노드가 필요하므로 전송된 정보의 품질이 더 높습니다. 위성과 무선 중계 통신의 ​​조합이 자주 사용됩니다.

적외선 및 밀리미터파 방사는 원격 제어 장치에서 근거리에서 사용됩니다. 이 범위에서 방사선의 주요 단점은 장애물을 통과하지 못한다는 것입니다. 이 단점은 동시에 한 방의 방사선이 다른 방의 방사선을 방해하지 않을 때 장점입니다. 이 주파수에 대한 허가를 받을 필요가 없습니다. 실내 사용을 위한 우수한 통신 채널입니다.

가시 범위는 전송에도 사용됩니다. 일반적으로 광원은 레이저입니다. 일관된 방사선은 쉽게 집중됩니다. 그러나 비나 안개는 문제를 망칩니다. 더운 날에 발생하는 지붕의 대류도 전송을 망칠 수 있습니다.

통신 회선(그림 3.7)은 일반적으로 전기 정보 신호가 전송되는 물리적 매체, 데이터 전송 장비 및 중간 장비로 구성됩니다. "통신 회선"이라는 용어의 동의어는 "통신 채널"이라는 용어입니다.

쌀. 3.7. 통신선 구성

데이터 전송의 물리적 매체는 케이블, 즉 전선 세트, 절연 및 보호 쉘 및 커넥터뿐만 아니라 전자기파가 전파되는 지구의 대기 또는 우주 공간입니다.

데이터 전송 매체에 따라 통신 회선(그림 3.8)은 다음과 같이 나뉩니다.

유선(공중);

케이블(구리 및 광섬유);

지상파 및 위성 통신용 라디오 채널.

쌀. 3.8. 통신 회선의 종류

와이어(오버헤드) 통신 라인은 절연 또는 차폐 브레이드가 없는 와이어로 기둥 사이에 놓여 공중에 매달려 있습니다. 이러한 통신 회선은 전통적으로 전화 또는 전신 신호를 전달하지만 다른 가능성이 없는 경우 이러한 회선은 컴퓨터 데이터를 전송하는 데에도 사용됩니다. 이 라인의 속도와 노이즈 내성은 많이 부족합니다. 오늘날 유선 통신 라인은 케이블 라인으로 빠르게 대체되고 있습니다.

케이블 라인은 다소 복잡한 구조입니다. 케이블은 전기, 전자기, 기계, 기후 등 여러 절연층으로 둘러싸인 도체로 구성됩니다. 또한 케이블에는 다양한 장비에 빠르게 연결할 수 있는 커넥터가 장착될 수 있습니다. 컴퓨터 네트워크에 사용되는 케이블의 세 가지 주요 유형은 연선 구리 케이블, 동축 구리 케이블 및 광섬유 케이블입니다.

꼬인 쌍의 전선을 꼬인 쌍이라고 합니다. 트위스트 페어는 한 쌍의 구리 와이어를 절연 쉴드로 감싸는 쉴드 형태(STP)와 절연 랩이 없을 때 비차폐(UTP) 형태로 존재합니다. 와이어를 비틀면 케이블을 통해 전송되는 원하는 신호에 대한 외부 노이즈의 영향이 줄어듭니다. 동축 케이블은 불균형 구조를 가지며 내부 구리 도체와 절연층에 의해 도체와 분리된 브레이드로 구성됩니다. 특성 및 적용 영역이 다른 여러 유형의 동축 케이블이 있습니다. 로컬 네트워크용, 글로벌 네트워크용, 케이블 TV... 광섬유 케이블은 광 신호가 전달되는 얇은(5-60미크론) 광섬유로 구성됩니다. 이것은 더 나은 유형의 케이블입니다. 매우 빠른 속도(최대 10Gbit / s 이상)로 데이터 전송을 제공하며, 또한 다른 유형의 전송 매체보다 우수하여 외부 간섭으로부터 데이터를 보호합니다.

지상파 및 위성 통신을 위한 무선 채널은 전파의 송신기와 수신기를 사용하여 형성됩니다. 사용되는 주파수 범위와 채널 범위가 모두 다른 다양한 유형의 라디오 채널이 있습니다. 신호 변조 유형에 따라 AM(진폭 변조) 대역이라고도 하는 단파장, 중파장 및 장파장 대역(KB, CB 및 LW)은 장거리 통신을 제공하지만 데이터 전송률은 낮습니다. 더 빠른 속도는 주파수 변조(FM)가 특징인 초단파(VHF) 대역과 마이크로파 대역에서 작동하는 채널입니다. 마이크로파 범위(4GHz 이상)에서 신호는 더 이상 지구의 전리층에 의해 반사되지 않습니다. 안정적인 연결을 위해서는 송신기와 수신기 사이의 가시선이 필요합니다. 따라서 이러한 주파수는 이 조건이 충족되는 위성 채널 또는 무선 중계 채널을 사용합니다.

컴퓨터 네트워크에서 설명된 거의 모든 유형의 물리적 데이터 전송 매체가 오늘날 사용되지만 가장 유망한 것은 광섬유입니다. 오늘날 그들은 지역 네트워크의 고속 통신 회선뿐만 아니라 대규모 영토 네트워크의 고속도로 건설의 기초로 사용됩니다. 트위스트 페어는 우수한 품질 대 비용 비율과 설치 용이성을 특징으로 하는 인기 있는 매체이기도 합니다. 트위스트 페어 케이블은 일반적으로 허브에서 최대 100미터 거리에 있는 네트워크의 최종 사용자를 연결하는 데 사용됩니다. 위성 채널 및 무선 통신은 케이블 통신을 사용할 수 없는 경우에 가장 자주 사용됩니다. 예를 들어 인구가 희박한 지역을 통해 채널을 통과하거나 트럭 운전사, 순회하는 의사와 같은 모바일 네트워크 사용자와 통신할 때 .

2.1. 통신 회선의 종류

통신선로는 일반적으로 전기적 정보신호가 전송되는 물리적 매체, 데이터 전송장비, 중간장비로 구성된다. 용어와 동의어 통신선는 용어 커뮤니케이션 채널.

쌀. 1.1.통신선 구성

물리적 전송 매체

물리적 전송 매체(매체)케이블, 즉 전선 세트, 절연 및 보호 재킷 및 커넥터뿐만 아니라 전자기파가 전파되는 지구의 대기 또는 우주 공간이 될 수 있습니다.

데이터 전송 매체에 따라 통신 회선은 다음과 같이 나뉩니다.

· 와이어(공기);

· 케이블(구리 및 광섬유);

케이블 라인다소 복잡한 디자인을 나타냅니다. 케이블은 전기, 전자기, 기계, 기후 등 여러 절연층으로 둘러싸인 도체로 구성됩니다. 또한 케이블에는 다양한 장비에 빠르게 연결할 수 있는 커넥터가 장착될 수 있습니다. 컴퓨터 네트워크에 사용되는 케이블의 세 가지 주요 유형은 연선 구리 케이블, 동축 구리 케이블 및 광섬유 케이블입니다.

꼬인 전선을 쌍이라고합니다. 꼬인 쌍... 차폐 버전에서 사용 가능한 트위스트 페어 (차폐 트위스트 페어, STP),한 쌍의 구리 와이어가 절연 차폐로 싸여 있고 차폐되지 않은 경우 (비차폐 연선, UTP)절연 랩이 없을 때. 와이어를 비틀면 케이블을 통해 전송되는 원하는 신호에 대한 외부 노이즈의 영향이 줄어듭니다. 광섬유빛 신호가 전달되는 얇은(5-60미크론) 섬유로 구성됩니다. 이것은 최고 품질의 케이블 유형입니다. 매우 빠른 속도(최대 10Gbit/s 이상)로 데이터 전송을 제공하며, 또한 다른 유형의 전송 매체보다 우수하여 외부 간섭으로부터 데이터를 보호합니다.

지상파 및 위성 통신용 라디오 채널전파의 송신기와 수신기에 의해 형성됩니다. 사용되는 주파수 범위와 채널 범위가 모두 다른 다양한 유형의 라디오 채널이 있습니다. 사용하는 신호 변조 방식을 따라 AM(진폭 변조) 범위라고도 하는 단파장, 중파장 및 장파장 범위(KB, MW 및 LW)는 장거리 통신을 제공하지만 데이터 전송률은 낮습니다. 더 많은 고속 채널이 주파수 변조(Frequency Modulation, FM)와 마이크로파 대역(마이크로파 또는 마이크로파)을 특징으로 하는 초단파(VHF) 대역에서 작동하고 있습니다.

컴퓨터 네트워크에서 설명된 거의 모든 유형의 물리적 데이터 전송 매체가 오늘날 사용되지만 가장 유망한 것은 광섬유입니다. 트위스트 페어는 우수한 품질 대 비용 비율과 설치 용이성을 특징으로 하는 인기 있는 매체이기도 합니다. 위성 채널과 무선 통신은 케이블 통신을 사용할 수 없는 경우에 가장 자주 사용됩니다.

2.2. 통신선 특성

통신 회선의 주요 특성은 다음과 같습니다.

· 진폭-주파수 특성;

· 대역폭;

감쇠;

· 노이즈 내성;

· 라인의 거의 끝에서 누화;

· 대역폭;

· 데이터 전송의 신뢰성;

· 단가.

우선, 컴퓨터 네트워크 설계자는 데이터 전송의 처리량과 안정성에 관심이 있습니다. 이러한 특성은 성능과 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 생성 중인 네트워크... 대역폭과 충실도는 통신 링크와 데이터 전송 방식의 특성입니다. 따라서 전송 방식(프로토콜)이 이미 정의되어 있으면 이러한 특성도 알려져 있습니다. 그러나 물리적 계층 프로토콜이 정의되기 전에는 통신 회선의 대역폭에 대해 말할 수 없습니다. 이러한 경우 기존의 프로토콜 중 가장 적절한 것을 결정해야 하는 경우 대역폭, 누화, 잡음 내성 및 기타 특성과 같은 회선의 나머지 특성이 중요해집니다. 통신 링크의 특성을 결정하기 위해 일부 참조 영향에 대한 반응 분석이 종종 사용됩니다.

통신 라인의 신호 스펙트럼 분석

고조파 분석 이론에서 모든 주기적인 프로세스는 고조파라고 하는 무한한 수의 정현파 성분으로 나타낼 수 있으며 모든 고조파 집합을 원래 신호의 스펙트럼 분해라고 합니다. 비주기적 신호는 주파수의 연속 스펙트럼을 갖는 정현파 신호의 적분으로 나타낼 수 있습니다.

모든 소스 신호의 스펙트럼을 찾는 기술은 잘 알려져 있습니다. 분석적으로 잘 설명된 일부 신호의 경우 스펙트럼은 푸리에 공식을 기반으로 쉽게 계산됩니다. 실제로 발생하는 임의 파형의 경우 스펙트럼은 실제 신호의 스펙트럼을 측정하고 구성 요소 고조파의 진폭을 표시하는 특수 장비인 스펙트럼 분석기를 사용하여 찾을 수 있습니다. 전송 채널에 의한 임의의 주파수의 정현파 왜곡은 특히 다른 주파수의 정현파가 동일하게 왜곡되지 않은 경우 궁극적으로 모든 형태의 전송된 신호의 왜곡을 초래합니다. 컴퓨터 네트워크에 일반적인 임펄스 신호를 전송할 때 저주파 및 고주파 고조파가 왜곡되어 결과적으로 펄스 전면이 직사각형 모양을 잃습니다. 결과적으로 라인 수신단의 신호를 쉽게 인식하지 못할 수 있습니다.

통신 라인은 물리적 매개변수가 이상적인 것과 다르기 때문에 전송된 신호를 왜곡합니다. 예를 들어, 구리선은 항상 길이를 따라 분포된 능동 저항, 용량성 및 유도성 부하의 조합을 나타냅니다. 결과적으로 주파수가 다른 정현파의 경우 라인의 임피던스가 다르므로 서로 다른 방식으로 전송됩니다. 광섬유 케이블에는 완벽한 빛의 전파를 방해하는 바이어스도 있습니다. 통신 회선에 중간 장비가 포함되어 있으면 0에서 무한대까지 전체 정현파 스펙트럼을 동등하게 잘 전송하는 장치를 만드는 것이 불가능하기 때문에 추가 왜곡이 발생할 수도 있습니다.

통신 라인의 내부 물리적 매개변수에 의해 발생하는 신호 왜곡 외에도 라인 출력에서 ​​신호 모양의 왜곡에 기여하는 외부 간섭도 있습니다. 이 간섭은 다양한 전기 모터, 전자 장치, 대기 현상 등에 의해 발생합니다. 케이블 및 증폭 스위칭 장비 설계자가 보호 조치를 취했음에도 불구하고 외부 간섭의 영향을 완전히 보상하는 것은 불가능합니다. 따라서 통신 라인의 출력 신호는 일반적으로 복잡한 형태를 가지므로 라인 입력에 어떤 이산 정보가 제공되었는지 이해하기 어려운 경우가 있습니다.

통신 회선에 의한 정현파 신호의 왜곡 정도는 특정 주파수에서 주파수 응답, 대역폭 및 감쇠와 같은 특성을 사용하여 추정됩니다.

주파수 응답

주파수 응답전송 신호의 모든 가능한 주파수에 대한 입력의 진폭과 비교하여 통신 라인의 출력에서 ​​사인파의 진폭이 어떻게 감쇠되는지 보여줍니다. 이 특성의 진폭 대신 전력과 같은 신호 매개변수가 자주 사용됩니다. 실제 라인의 주파수 응답을 알면 거의 모든 입력 신호에 대한 출력 신호의 모양을 결정할 수 있습니다. 이를 위해서는 입력 신호의 스펙트럼을 찾고 진폭-주파수 특성에 따라 구성 고조파의 진폭을 변환한 다음 변환된 고조파를 더하여 출력 신호의 모양을 찾아야 합니다.

통신선로에 대한 진폭-주파수 특성에 의해 제공되는 정보의 완전성에도 불구하고, 그 정보를 얻기가 매우 어렵다는 점에서 그 사용이 복잡하다. 따라서 실제로 진폭 - 주파수 특성 대신 대역폭 및 감쇠와 같은 다른 단순화 된 특성이 사용됩니다.

대역폭

대역폭입력 신호에 대한 출력 신호의 진폭 비율이 미리 결정된 한계(보통 0.5)를 초과하는 연속 주파수 범위입니다. 즉, 대역폭은 이 신호가 심각한 왜곡 없이 통신 라인을 통해 전송되는 사인파 신호의 주파수 범위를 결정합니다. 대역폭을 알면 어느 정도 근사치로 주파수 응답을 아는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 너비대역폭은 통신 회선을 통한 정보의 가능한 최대 전송 속도에 가장 큰 영향을 미칩니다.

감쇠

감쇠특정 주파수의 신호가 신호선을 통해 전송될 때 신호의 진폭이나 전력이 상대적으로 감소하는 것으로 정의됩니다. 따라서 감쇠는 라인의 주파수 응답에서 한 지점입니다. 감쇠 A는 일반적으로 데시벨(dB, 데시벨 - dB)로 측정되며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

A = 10 log10 출력/핀,

여기서 Pout은 라인 출력에서의 신호 전력이고,
Рвх - 라인 입력의 신호 전력.

중간 증폭기가 없는 케이블의 출력 신호 전력은 항상 입력 신호 전력보다 작기 때문에 케이블 감쇠는 항상 음수입니다.

순수한 파워 레벨데시벨로도 측정됩니다. 이 경우 1mW의 값을 현재 전력이 측정되는 상대적인 신호 전력의 기준값으로 취한다. 따라서 전력 수준 p는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

p = 10 log10 P / 1mW [dBm],

여기서 P는 밀리와트 단위의 신호 전력이고,
dBm(dBm)은 전력 수준(1mW당 데시벨)의 측정 단위입니다.

따라서 주파수 응답, 대역폭 및 감쇠는 보편적인 특성이며 이에 대한 지식을 통해 모든 형태의 신호가 통신 회선을 통해 전송되는 방식을 결정할 수 있습니다.

대역폭은 선의 유형과 길이에 따라 다릅니다. 그림에서. 1.1은 다양한 형태의 통신 회선의 대역폭과 통신 기술에서 가장 자주 사용되는 주파수 범위를 보여줍니다.

쌀. 1.1.통신 대역폭 및 인기 주파수 대역

라인 용량

처리량회선은 통신 회선을 통해 가능한 최대 데이터 전송 속도를 나타냅니다. 처리량은 초당 비트 수 - bps 및 초당 킬로비트(Kbps), 초당 메가비트(Mbps), 초당 기가비트(Gbps) 등과 같은 파생 단위로 측정됩니다.

통신 회선의 처리량은 주파수 응답과 같은 특성뿐만 아니라 전송된 신호의 스펙트럼에 따라 달라집니다. 상당한 신호 고조파가 회선의 대역폭에 떨어지면 이러한 신호는 이 통신 회선을 통해 잘 전송되고 수신기는 송신기에서 회선을 따라 보낸 정보를 올바르게 인식할 수 있습니다(그림 1.2a). 상당한 고조파가 통신 회선의 대역폭을 넘어서면 신호가 크게 왜곡되고 수신기는 정보를 인식할 때 실수를 하므로 정보를 주어진 대역폭으로 전송할 수 없습니다(그림 1.2b). .

쌀. 1.2.통신선의 대역폭과 신호 스펙트럼의 대응

통신 회선에 공급되는 신호의 형태로 이산 정보를 나타내는 방법의 선택을 호출합니다. 물리적 인또는 라인 코딩... 신호의 스펙트럼과 그에 따른 라인의 대역폭은 선택한 코딩 방법에 따라 다릅니다. 따라서, 한 코딩 방법에 대해 라인은 하나의 대역폭을 가질 수 있고 다른 하나에는 다른 대역폭을 가질 수 있습니다.

대부분의 코딩 방법은 주기적인 신호의 일부 매개변수(정현파의 주파수, 진폭 및 위상 또는 펄스 시퀀스의 전위 부호)의 변경을 사용합니다. 매개변수가 변하는 주기적인 신호를 호출합니다. 반송파 신호또는 캐리어 주파수정현파가 그러한 신호로 사용되는 경우.

초당 반송파 주기 신호의 정보 매개변수의 변화 수는 다음에서 측정됩니다. 보오드... 정보 신호의 인접한 변경 사이의 시간 주기를 송신기 주기라고 합니다. 초당 비트 수의 라인 대역폭은 일반적으로 보드와 동일하지 않습니다. 보드 수보다 높거나 낮을 수 있으며 이 비율은 인코딩 방법에 따라 다릅니다.

신호에 2개 이상의 개별 상태가 있는 경우 초당 비트 수의 처리량이 전송 속도보다 높습니다. 예를 들어 정보 매개변수가 정현파의 위상과 진폭이고 0.90, 180 및 270도에서 4개의 위상 상태와 신호 진폭의 두 값이 있는 경우 정보 신호는 8개의 구별 가능한 상태를 가질 수 있습니다. 이 경우 2400 baud(클럭 속도 2400 Hz) 속도로 동작하는 모뎀은 7200 bps 속도로 정보를 전송하는데, 한 번의 신호 변화로 3비트의 정보가 전송되기 때문입니다.

라인 처리량은 물리적인 것뿐만 아니라 논리적인 코딩의 영향도 받습니다. 논리적 코딩물리적 코딩 전에 수행되며 원래 정보의 비트를 동일한 정보를 전달하지만 수신 측에서 수신 데이터의 오류를 감지하는 기능과 같은 추가 속성을 갖는 새로운 비트 시퀀스로 교체하는 것을 의미합니다. 논리적 코딩을 사용하면 대부분의 경우 원래 비트 시퀀스가 ​​더 긴 시퀀스로 대체되므로 채널 대역폭과 관련하여 유용한 정보동시에 감소합니다.

회선의 대역폭과 대역폭 간의 관계

반송파 주기 신호의 주파수가 높을수록 단위 시간당 더 많은 정보가 회선을 통해 전송되고 고정된 물리적 코딩 방법으로 회선 용량이 ​​높아집니다. 그러나 주기적 반송파 신호의 주파수가 증가함에 따라 이 신호의 스펙트럼 폭도 증가하여 전체적으로 물리적 코딩을 위해 선택된 신호 시퀀스를 제공합니다. 이 라인은 대역폭에 의해 결정되는 왜곡과 함께 이 정현파 스펙트럼을 전송합니다. 라인의 대역폭과 전송되는 정보 신호의 대역폭 사이의 불일치가 클수록 신호가 더 많이 왜곡되고 수신 측에서 정보 인식 오류가 발생할 가능성이 높아져 정보 전송 속도가 실제로 더 낮다는 것을 의미합니다 예상보다.

회선의 대역폭과 그 회선의 관계 가능한 최대 대역폭, 허용된 물리적 코딩 방법에 관계없이 Claude Shannon은 다음을 설정했습니다.

C = F log2(1 + PC/Psh),

여기서 C는 초당 비트 단위의 최대 라인 처리량,
F는 헤르츠 단위의 라인 대역폭,
Рс - 신호 강도,
Psh는 노이즈 전력입니다.

송신기 전력을 높이거나 통신 라인의 노이즈(간섭) 전력을 줄임으로써 라인 용량을 늘릴 수 있습니다. 이 두 구성 요소 모두 변경하기가 매우 어렵습니다. 송신기 전력이 증가하면 크기와 비용이 크게 증가합니다. 노이즈 레벨을 낮추기 위해서는 차폐가 좋은 특수 케이블을 사용해야 하며 이는 매우 고가일 뿐만 아니라 달성하기 쉽지 않은 송신기 및 중간 장비의 노이즈 감소입니다. 또한, 처리량에 대한 유용한 신호 및 노이즈의 전력 효과는 정비례보다 훨씬 덜 빠르게 증가하는 대수 종속성에 의해 제한됩니다.

본질적으로 Shannon의 공식에 가깝습니다. Nyquist에서 얻은 다음 비율은 통신 회선의 가능한 최대 대역폭도 결정하지만 회선의 노이즈는 고려하지 않습니다.

C = 2F log2M,

여기서 M은 정보 매개변수의 구별 가능한 상태의 수입니다.

Nyquist 공식은 노이즈의 존재를 명시적으로 고려하지 않지만 그 영향은 정보 신호의 상태 수 선택에 간접적으로 반영됩니다. 가능한 신호 상태의 수는 실제로 신호 전력 대 노이즈의 비율에 의해 제한되며 Nyquist 공식은 시스템에서 안정적으로 인식할 수 있는 기능을 고려하여 상태 수가 이미 선택된 경우 최대 데이터 전송 속도를 결정합니다. 수화기.

위의 비율은 라인 용량에 대한 한계 값을 제공하며 이 한계에 도달하는 정도는 아래에서 논의되는 특정 물리적 코딩 방법에 따라 다릅니다.

라인 내성

라인 내성내부 도체에서 외부 환경에서 생성되는 간섭 수준을 줄이는 능력을 결정합니다. 회선의 내성은 사용된 물리적 매체의 유형과 회선 자체의 차폐 및 억제 수단에 따라 달라집니다.

니어 엔드 크로스 토크(NEXT)케이블의 노이즈 내성 결정 내부 소스간섭, 한 쌍의 도체를 따라 송신기의 출력에 의해 전송된 신호의 전자기장이 다른 도체 쌍에 간섭 신호를 유도할 때. 수신기가 두 번째 쌍에 연결되면 유도된 내부 간섭을 유용한 신호로 받아들일 수 있습니다. 데시벨로 표시되는 NEXT 인덱스는 10 log Pout/Pnav와 같습니다. 여기서 Pout은 출력 신호의 전력이고 Pnav는 유도된 신호의 전력입니다. NEXT 값이 낮을수록 케이블이 더 좋습니다.

일부 신기술에서는 데이터 전송이 여러 트위스트 페어를 통해 동시에 사용되기 때문에 표시기가 최근에 사용되기 시작했습니다. 파워섬, NEXT 표시기의 수정입니다. 이 수치는 케이블의 모든 전송 쌍에서 발생하는 누화의 총 전력을 반영합니다.

데이터 전송의 신뢰성

데이터 전송의 신뢰성전송된 각 데이터 비트에 대한 왜곡 확률을 특성화합니다. 때때로 동일한 지표가 호출됩니다. 비트 오류율(BER)... 오류에 대한 추가 보호 수단이 없는 통신 채널의 BER 값은 일반적으로 광섬유 통신 회선에서 1-10-9입니다. 예를 들어 10-4에서 데이터 전송의 신뢰도 값은 평균 10,000비트 중 1비트 값이 왜곡되었음을 나타냅니다.

비트 왜곡은 라인의 노이즈 존재와 라인의 제한된 대역폭으로 인한 파형 왜곡으로 인해 발생합니다. 따라서 전송 데이터의 신뢰성을 높이려면 회선의 노이즈 내성 수준을 높이고 케이블의 누화 수준을 낮추며 더 많은 광대역 통신 회선을 사용해야 합니다.

2.3. 네트워크 케이블 표준

케이블은 도체, 차폐층 및 절연체로 구성된 다소 복잡한 제품입니다. 어떤 경우에는 케이블에 케이블을 장비에 연결하는 커넥터가 포함되어 있습니다. 또한 케이블 및 장비의 빠른 전환을 보장하기 위해 단면, 크로스 박스 또는 캐비닛이라는 다양한 전기 기계 장치가 사용됩니다. 컴퓨터 네트워크에서는 특정 표준을 충족하는 케이블이 사용되므로 다양한 제조업체의 케이블 및 연결 장치로 케이블링 네트워크를 구축할 수 있습니다. 케이블 표준화를 위해 프로토콜 독립적인 접근 방식이 채택되었습니다. 즉, 규격은 특정 유형의 케이블이나 연결 제품이 충족해야 하는 전기적, 광학적, 기계적 특성만을 규정하고 있습니다.

케이블 표준에는 많은 특성이 규정되어 있으며 그 중 가장 중요한 특성은 다음과 같습니다.

· 감쇠... 감쇠는 신호의 특정 주파수 또는 주파수 범위에 대해 미터당 데시벨로 측정됩니다.

· 니어 엔드 크로스 토크(NEXT)... 특정 신호 주파수에 대해 데시벨로 측정됩니다.

· 임피던스(특성 임피던스)전기 회로의 총(능동 및 반응성) 저항입니다. 임피던스는 옴 단위로 측정되며 케이블 시스템에서 비교적 일정합니다.

· 활성 저항전기 회로의 직류에 대한 저항입니다. 임피던스와 달리 저항은 주파수와 무관하며 케이블 길이에 따라 증가합니다.

· 용량에너지를 저장하는 금속 도체의 특성입니다. 유전체로 분리된 케이블의 두 전기 전도체는 전하를 저장할 수 있는 커패시터입니다. 용량이 바람직하지 않습니다.

· 외부 전자기 복사 또는 전기 노이즈... 전기 노이즈는 도체의 원치 않는 AC 전압입니다. 전기적 잡음에는 배경 잡음과 임펄스 잡음의 두 가지 유형이 있습니다. 전기 노이즈는 밀리볼트 단위로 측정됩니다.

· 도체 직경 또는 단면적... 구리 도체의 경우 미국 AWG(American Wire Gauge) 시스템이 매우 일반적이며 일부 기존 유형의 도체(예: 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG)를 도입합니다. 와이어 유형 번호가 클수록 지름이 작아집니다.

현재 표준의 초점은 트위스트 페어 및 광섬유 케이블에 있습니다.

비차폐 연선 케이블

UTP 구리 비차폐 케이블은 전기적, 기계적 특성에 따라 5가지로 분류됩니다(카테고리 1 - 카테고리 5). 가장 일반적으로 사용되는 범주는 아래에 설명되어 있습니다.

케이블 카테고리 1전송 속도에 대한 요구 사항이 최소인 경우에 사용됩니다. 일반적으로 이것은 디지털 및 아날로그 음성 및 저속(최대 20Kbps) 데이터 전송을 위한 케이블입니다. 1983년까지 전화 배선용 케이블의 주요 유형이었습니다.

케이블 카테고리 3 1991년에 표준화되었다. 상업용 건물에 대한 통신 케이블 연결 표준(EIA-568), 고속 네트워크 애플리케이션을 지원하는 최대 16MHz 주파수에 대한 카테고리 3 케이블의 전기적 특성을 정의했습니다. 카테고리 3 케이블은 데이터 전송과 음성 전송 모두를 위해 설계되었습니다. 와이어 피치는 피트당 약 3회(30.5cm)입니다.

케이블 카테고리 5고속 프로토콜을 지원하도록 특별히 설계되었습니다. 특성은 최대 100MHz 범위에서 결정됩니다. 이 케이블은 데이터 전송 속도가 100Mbit/s인 프로토콜을 실행합니다. - FDDI(물리적 표준 TP-PMD 사용), 고속 이더넷, l00VG-AnyLAN 및 더 빠른 프로토콜(155Mbit/s 속도의 ATM) 1000Mbps 속도의 기가비트 이더넷.

카테고리에 관계없이 모든 UTP 케이블은 4쌍 설계로 제공됩니다. 4개의 케이블 쌍 각각에는 특정 색상과 피치가 있습니다. 일반적으로 2쌍은 데이터 전송용이고 2쌍은 음성 전송용입니다.

RJ-45 플러그 및 소켓은 일반 RJ-11 전화 커넥터와 유사한 8핀 커넥터인 장비에 케이블을 연결하는 데 사용됩니다.

차폐 연선 케이블

차폐 트위스트 페어 STP는 전송된 신호를 외부 간섭으로부터 잘 보호하고 외부에서 더 적은 전자파를 방출합니다. 접지된 실드가 있으면 케이블 비용이 증가하고 설치가 복잡해집니다. 차폐 케이블은 데이터 전송에만 사용됩니다.

차폐 연선의 매개변수를 정의하는 주요 표준은 독점 IBM 표준입니다. 이 표준에서 케이블은 범주로 분류되지 않고 유형 I, 유형 2, ..., 유형 9로 나뉩니다.

차폐 케이블의 주요 유형은 IBM 유형 1 케이블입니다. 그것은 접지 된 전도성 브레이드로 차폐 된 2 쌍의 꼬인 전선으로 구성됩니다. 전기 매개변수 케이블 유형 1은 Category 5 UTP 케이블과 거의 동일하지만 Type 1 케이블의 특성 임피던스는 150옴입니다.

모든 IBM 표준 케이블 유형이 차폐 케이블은 아닙니다. 일부는 차폐되지 않은 전화 케이블(유형 3) 및 광섬유 케이블(유형 5)의 특성을 정의합니다.

광섬유 케이블

광섬유 케이블은 빛의 중심 도체(코어) - 다른 유리 층으로 둘러싸인 유리 섬유 - 코어보다 굴절률이 낮은 클래딩으로 구성됩니다. 코어를 따라 퍼지는 광선은 껍질의 덮개 층에서 반사되어 한계를 넘지 않습니다. 굴절률 분포와 코어 직경의 크기에 따라 다음이 있습니다.

· 굴절률의 단계적 변화가 있는 다중 모드 섬유(그림 1.3a);

· 굴절률의 부드러운 변화가 있는 다중 모드 섬유(그림 1.36);

· 단일 모드 광섬유(그림 1.3c).

"모드"라는 용어는 케이블의 내부 코어에서 광선이 전파되는 모드를 나타냅니다. 단일 모드 광섬유(SMF) 5 ~ 10 미크론의 빛 파장에 상응하는 매우 작은 직경의 중심 도체가 사용됩니다. 이 경우 실질적으로 모든 광선은 외부 도체에서 반사되지 않고 광섬유의 광축을 따라 전파됩니다. 단일 모드 케이블의 대역폭은 킬로미터당 최대 수백 기가헤르츠로 매우 넓습니다. 단일 모드 케이블용 얇은 고품질 섬유를 제조하는 것은 복잡한 기술 프로세스로 단일 모드 케이블을 상당히 비싸게 만듭니다. 또한 에너지의 상당 부분을 잃지 않고 광선을 작은 직경의 섬유로 향하게 하는 것은 매우 어렵습니다.

쌀. 하나.3 . 광케이블 종류

V 다중 모드 케이블(Multi Mode Fiber, MMF)기술적으로 제조하기 쉬운 더 넓은 내부 코어가 사용됩니다. 이 표준은 62.5/125µm 및 50/125µm의 가장 일반적인 다중 모드 케이블을 정의합니다. 여기서 62.5µm 또는 50µm는 중심 도체의 직경이고 125µm는 외부 도체의 직경입니다.

다중 모드 케이블에서 여러 광선이 내부 도체에 동시에 존재하여 다른 각도에서 외부 도체를 반사합니다. 빔의 반사 각도를 빔 모드라고 합니다. 굴절률이 부드럽게 변하는 다중 모드 케이블에서 각 모드의 전파 모드는 더 복잡합니다.

다중 모드 케이블의 대역폭은 500~800MHz/km입니다. 대역이 좁아지는 것은 반사 중 빛 에너지의 손실과 다른 모드의 빔 간섭으로 인해 발생합니다.

다음은 광섬유 케이블의 발광원으로 사용됩니다.

· LED;

· 반도체 레이저.

단일 모드 케이블의 경우 광섬유의 직경이 작기 때문에 LED에 의해 생성된 광속이 큰 손실 없이 광섬유로 향할 수 없기 때문에 반도체 레이저만 사용됩니다. 다중 모드 케이블의 경우 더 저렴한 LED 이미 터가 사용됩니다.

정보 전송을 위해 1550nm(1.55미크론), 1300nm(1.3미크론) 및 850nm(0.85미크론) 파장의 빛이 사용됩니다. LED는 850nm와 1300nm의 파장을 가진 빛을 방출할 수 있습니다. 850nm 파장의 이미터는 1300nm 파장의 이미터보다 훨씬 저렴하지만 850nm의 케이블 대역폭은 더 좁습니다(예: 500MHz/km 대신 200MHz/km).

레이저 방출기는 1300 및 1550 nm 파장에서 작동합니다. 최신 레이저의 속도는 10GHz 이상의 주파수에서 광속을 변조할 수 있습니다. 레이저 에미터는 간섭성 광속을 생성하므로 간섭성 LED 플럭스를 사용할 때보다 광섬유의 손실이 줄어듭니다.

광섬유에서 정보를 전송하기 위해 몇 개의 파장만 사용하는 것은 진폭-주파수 특성의 특성과 관련이 있습니다. 신호 전력 전송의 현저한 최대값이 관찰되는 것은 이러한 불연속 파장에 대한 것이며, 다른 파동의 경우 섬유의 감쇠가 훨씬 더 높습니다.

광섬유 케이블은 MIC, ST 및 SC 커넥터로 장비에 연결됩니다.

광섬유 케이블은 전자기, 기계적 등 모든 유형의 우수한 특성을 갖지만 케이블 길이를 늘려야 하는 경우 커넥터와 광섬유를 연결하고 서로 연결하는 복잡성이라는 심각한 단점이 있습니다. 커넥터에 광섬유를 장착하려면 광섬유 축에 엄밀히 수직인 평면에서 광섬유를 고정밀도로 절단해야 하며 복잡한 접착 작업으로 연결해야 합니다.