데이터 전송 매체에 따라 통신 회선은 다음과 같이 나뉩니다.

• · 와이어(공기);
• · 케이블(구리 및 광섬유);
• 지상파 및 위성 통신.

통신 회선은 정보를 전송하는 데 사용하는 물리적 매체도 다릅니다.

물리적 전송 매체는 신호가 전송되는 도체 세트를 나타낼 수 있습니다. 이러한 도체를 기반으로 전선(공기) 또는 케이블 통신선이 구축됩니다(그림 2). 지구의 대기나 우주 공간도 정보 신호가 전달되는 매개체로 사용됩니다. 첫 번째 경우에 그들은 다음과 같이 이야기합니다. 유선 환경,그리고 두 번째 - 약 무선 전화.

현대 통신 시스템에서 정보는 다음을 사용하여 전송됩니다. 전류또는 전압, 무선 신호 또는 광 신호 - 이러한 모든 물리적 프로세스는 다양한 주파수의 전자기장의 진동입니다.

쌀. 2. 데이터 전송 매체의 종류

유선(오버헤드) 통신 라인 절연 또는 차폐 브레이드가 없는 와이어로, 기둥 사이에 배치되고 공중에 매달려 있습니다. 이러한 라인의 속도 및 노이즈 내성은 많이 요구됩니다. 오늘날 유선 통신 라인은 케이블 라인으로 빠르게 대체되고 있습니다. 그러나 일부 장소에서는 여전히 보존되며 다른 가능성이 없는 한 계속해서 컴퓨터 데이터를 전송하는 데 사용됩니다.

케이블 라인 다소 복잡한 디자인을 가지고 있습니다.

케이블은 전기, 전자기, 기계, 기후 등 여러 절연층으로 둘러싸인 도체로 구성됩니다. 또한 케이블에는 다양한 장비에 빠르게 연결할 수 있는 커넥터가 장착될 수 있습니다. V 컴퓨터 네트워크케이블에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블 및 차폐 꼬인 쌍(Shielded Twisted Pair. STP), 구리 동축 케이블 및 광섬유 케이블.

지상 및 위성 통신용 무선 채널전파의 송신기와 수신기에 의해 형성됩니다. 라디오 채널에는 사용 방법에 따라 다양한 유형이 있습니다. 주파수 범위및 채널 범위. 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)를 특징으로 하는 초단파(VHF) 대역과 마이크로파 대역(마이크로파)에서 작동하고 있습니다. UHF(Ulira High Frequency) 대역도 데이터 전송에 사용됩니다. 마이크로파 범위(300MHz 이상)라고도 합니다. 마이크로파 범위(4GHz 이상)에서 신호는 더 이상 지구의 전리층에 의해 반사되지 않으며 안정적인 통신을 위해서는 송신기와 수신기 사이에 가시선이 필요합니다. 따라서 이러한 주파수는 이 조건이 충족되는 위성 채널 또는 무선 중계 채널을 사용합니다.

그리고 오늘날 컴퓨터 네트워크는 거의 모든 유형의 물리적 데이터 전송 매체에 사용됩니다. 좋은 기회대역폭이 높고 간섭에 대한 민감도가 낮은 광섬유 케이블을 제공합니다. 오늘날 그들은 고속 로컬 네트워크뿐만 아니라 대규모 영토 및 도시 네트워크의 고속도로로 사용됩니다. 트위스트 페어도 인기 있는 매체로, 가격 대비 성능이 우수하고 설치가 간편합니다. 무선 채널은 케이블 통신 회선을 사용할 수 없는 경우(예: 채널이 인구 밀도가 낮은 지역을 통과할 때 또는 이동 네트워크 사용자와 통신할 때)에 가장 자주 사용됩니다.

데이터 전송 장비

그림과 같이. 1. 통신 라인은 전송 매체뿐만 아니라 장비로도 구성됩니다. 통신선이 1차 네트워크를 거치지 않고 케이블을 기반으로 하는 경우에도 데이터 전송 장비가 포함됩니다.

데이터 전송 장비(ADF또는 DCE - 데이터 회로 종단 장비) 컴퓨터 네트워크에서 컴퓨터 또는 스위치를 통신 회선에 직접 연결하므로 경계 장비입니다. 전통적으로 데이터 전송 장비는 통신 라인에 포함됩니다. DCE의 예로는 모뎀(전화선용), ISDN 네트워크의 터미널 어댑터, 연결을 위한 장치 디지털 채널기본 네트워크 DSU/CSU(데이터 서비스 장치/회로 서비스 장치).

통신회선을 통해 전송할 데이터를 생성하고 데이터 전송장치와 직접 연결되는 통신회선의 사용자장치를 총칭한다. 데이터 단말 장비(OOD 또는 DTE - 데이터 단말 장비). DTE의 예로는 컴퓨터 또는 라우터가 있습니다. 근거리 통신망... 이 장치는 통신 회선에 포함되어 있지 않습니다. DCE 장치를 DTE 장치(즉, 컴퓨터 또는 스위치/라우터)에 연결하기 위한 몇 가지 표준 인터페이스가 있습니다. 이러한 장치는 일반적으로 몇 미터의 짧은 거리에서 작동합니다.

중간 장치

• · 신호 품질의 개선;

V아날로그 라인

디지털 통신 라인에서 전송된 신호는 유한한 수의 상태를 갖습니다. 일반적으로 기본 신호, 즉 송신 장비의 한 주기의 동작으로 전송되는 신호는 2, 3 또는 4 상태를 가지며 펄스 또는 직사각형 전위에 의해 통신 라인에서 재생됩니다. 이러한 신호의 도움으로 컴퓨터 데이터와 디지털화된 음성 및 이미지가 모두 전송됩니다(현대 컴퓨터, 전화 및 텔레비전 네트워크에서 정보를 제공하는 동일한 방식 덕분에 공통 기본 네트워크의 출현이 가능해졌습니다). 디지털 통신 라인에서는 펄스의 모양을 개선하고 반복 기간을 복원하는 특수 중간 장비인 재생기가 사용됩니다. 기본 네트워크의 다중화 및 스위칭을 위한 중간 장비는 TDM(시분할 다중화) 원리에 따라 작동합니다. 통신 장비 코딩 신호

통신선 특성

특성의 유형 및 정의 방법

통신 회선의 주요 특성은 다음과 같습니다.

• · 진폭-주파수 특성;
• · 대역폭;
• 감쇠;
• · 노이즈 내성;
• · 라인의 거의 끝에서 누화;
• · 대역폭;
• · 데이터 전송의 신뢰성;
• · 단가.

통신 회선 구성. DCE 장치를 DTE 장치(즉, 컴퓨터 또는 스위치/라우터)에 연결하기 위한 몇 가지 표준 인터페이스가 있습니다. 이러한 장치는 일반적으로 몇 미터의 짧은 거리에서 작동합니다.

중간 장치일반적으로 장거리 통신 회선에서 사용됩니다. 중간 장비는 두 가지 주요 작업을 해결합니다.

• · 신호 품질의 개선;
• · 두 네트워크 가입자 간의 영구적인 복합 통신 채널 생성.

로컬 네트워크에서 물리적 매체(케이블 또는 무선 무선)의 길이로 인해 한 네트워크 어댑터가 중간 증폭 없이 다른 네트워크 어댑터에서 직접 신호를 수신할 수 있는 경우 중간 장비를 전혀 사용하지 않을 수 있습니다. 그렇지 않으면 중계기와 같은 장치가 사용됩니다.

글로벌 네트워크에서는 수백, 수천 킬로미터의 거리에서 고품질 신호 전송을 보장해야 합니다. 따라서 일정한 거리에 설치되는 증폭기(신호의 위력 증가)와 재생기(장거리 전송 중에 왜곡된 펄스 신호의 모양을 복원하는 위력 증가) 없이는 영토 통신선을 구축하는 것이 불가능합니다. 트렁크 장거리 케이블에 직접 연결된 글로벌 네트워크, 지리적으로 분산된 네트워크의 장비를 멀티플렉서 - 디멀티플렉서(MUX)라고 합니다. 아날로그 및 디지털 연결 회로를 제공하는 이러한 네트워크를 1차 네트워크라고 하고, 그 소비자를 2차 네트워크라고 합니다. 여기에는 컴퓨터 네트워크와 자동 전화 교환의 전화 교환을 기반으로 하는 일반 도시 전화 네트워크가 모두 포함됩니다.

멀티플렉서 - 디멀티플렉서(MUX)를 사용하면 하나의 트렁크 케이블에서 많은 수(수 천 개)의 저속 전화 채널을 전송할 수 있습니다.

V아날로그 라인 중간 장비는 아날로그 신호, 즉 연속적인 값 범위를 갖는 신호를 증폭하도록 설계되었습니다. 아날로그 방식은 일반적으로 주파수 다중화 기술을 사용합니다. 주파수 분할- (주파수 분할 다중화, FDM).

디지털 통신 라인에서 전송된 신호는 유한한 수의 상태를 갖습니다. 일반적으로 기본 신호, 즉 송신 장비의 한 주기의 동작으로 전송되는 신호는 2, 3 또는 4 상태를 가지며 펄스 또는 직사각형 전위에 의해 통신 라인에서 재생됩니다. 이러한 신호의 도움으로 컴퓨터 데이터와 디지털화된 음성 및 이미지가 모두 전송됩니다(현대 컴퓨터, 전화 및 텔레비전 네트워크에서 정보를 제공하는 동일한 방식 덕분에 공통 기본 네트워크의 출현이 가능해졌습니다). 디지털 통신 라인에서는 펄스의 모양을 개선하고 반복 기간을 복원하는 특수 중간 장비인 재생기가 사용됩니다. 기본 네트워크의 다중화 및 스위칭을 위한 중간 장비는 TDM(시분할 다중화) 원리에 따라 작동합니다.

통신 라인의 신호 스펙트럼 분석

고조파 분석 이론에서 주기적인 프로세스는 서로 다른 주파수와 진폭의 사인파 진동의 합으로 나타낼 수 있다는 것이 알려져 있습니다. (그림 3).

쌀. 삼. 정현파의 합으로 주기 신호 표시

정현파의 각 성분을 고조파라고도 하며 모든 고조파의 집합을 원래 신호의 스펙트럼 분해라고 합니다. 비주기적 신호는 주파수의 연속 스펙트럼을 갖는 정현파 신호의 적분으로 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 이상적인 펄스의 스펙트럼 분해(단위 전력 및 0 지속 시간)에는 -? +로 (그림 4).

쌀. 4. 이상적인 펄스의 스펙트럼 분해

모든 소스 신호의 스펙트럼을 찾는 기술은 잘 알려져 있습니다. 분석적으로 잘 설명된 일부 신호(예: 동일한 기간 및 진폭의 직사각형 펄스 시퀀스)의 경우 스펙트럼은 푸리에 공식을 기반으로 쉽게 계산됩니다. 실제로 발생하는 임의 파형의 경우 스펙트럼은 실제 신호의 스펙트럼을 측정하고 화면에 고조파 성분의 진폭을 표시하거나 프린터에서 인쇄하는 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. 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 잃습니다. (그림 5).결과적으로 라인 수신단의 신호를 쉽게 인식하지 못할 수 있습니다.

쌀. 5.

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 광 전파를 방지하는 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 생성됩니다. 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.

정보 전송 매체는 컴퓨터 간에 정보가 교환되는 통신 회선(또는 통신 채널)입니다. 압도적인 대다수의 컴퓨터 네트워크(특히 로컬 네트워크)는 유선 또는 케이블 통신 채널을 사용하지만 특히 랩톱 컴퓨터에서 점점 더 많이 사용되는 무선 네트워크가 있습니다.

데이터 전송 매체에는 4가지 유형이 있습니다.

케이블 기반 꼬인 쌍

동축 케이블

광섬유 케이블

· 무선 통신 채널

꼬인 전선은 오늘날 가장 저렴하고 아마도 가장 인기 있는 케이블에 사용됩니다. 트위스트 페어 케이블은 단일 유전체(플라스틱) 외피에 여러 쌍의 트위스트 페어 방식 절연 구리 와이어로 구성됩니다. 그것은 매우 유연하고 놓기 쉽습니다. 와이어를 비틀면 케이블 간의 유도 혼선이 최소화되고 과도 현상의 영향이 줄어듭니다.

일반적으로 케이블에는 2개(그림 4.1) 또는 4개의 꼬인 쌍이 포함됩니다.

쌀. 4 ,1.

차폐되지 않은 연선은 산업 스파이와 같은 목적으로 수행될 수 있는 도청뿐만 아니라 외부 전자기 간섭에 대한 내성이 약한 것이 특징입니다. 또한, 네트워크를 통해 전송되는 정보의 가로채기는 접촉 방식(예: 두 개의 바늘을 케이블에 꽂음)을 사용하는 것과 비접촉 방식을 사용하는 모두 가능합니다. 케이블. 또한 케이블 길이가 증가함에 따라 간섭 효과와 외부 복사량이 증가합니다. 이러한 단점을 없애기 위해 케이블 차폐가 사용됩니다.

STP 차폐 트위스트 페어의 경우 각 트위스트 페어는 금속 편조 차폐에 배치되어 케이블 복사를 줄이고 외부 전자기 간섭으로부터 보호하며 서로에 대한 전선 쌍의 상호 영향(누화 - 누화)을 줄입니다. . 차폐가 간섭으로부터 보호하려면 접지해야 합니다. 당연히 차폐 연선은 차폐되지 않은 것보다 훨씬 비쌉니다. 이를 사용하려면 특수 차폐 커넥터가 필요합니다. 따라서 차폐되지 않은 연선보다 훨씬 덜 자주 발견됩니다.

비차폐 트위스트 페어의 주요 장점은 다른 유형의 케이블에 비해 손상을 수리할 뿐만 아니라 케이블 끝에 커넥터를 쉽게 설치할 수 있다는 것입니다. 다른 모든 특성은 다른 케이블의 특성보다 나쁩니다. 예를 들어, 주어진 전송 속도에서 신호 감쇠(케이블을 통과할 때 레벨 감소)는 동축 케이블보다 신호 감쇠가 더 큽니다. 여전히 낮은 노이즈 내성을 고려하면 트위스트 페어 기반 통신 라인이 일반적으로 다소 짧은 이유(보통 100미터 이내)를 이해할 수 있습니다. 현재 트위스트 페어는 최대 1000Mbit/s의 속도로 정보를 전송하는 데 사용되지만 기술적 문제이러한 속도로 발생하는 것은 매우 복잡합니다.

동축 케이블은 중앙 구리선과 금속 편조(스크린)로 구성된 전기 케이블로, 유전체 층(내부 절연)으로 분리되고 공통 외부 피복에 배치됩니다(그림 4.2).

그림 4.2

최근까지 동축 케이블은 높은 노이즈 내성(메탈 브레이드 덕분), 트위스트 페어 케이블의 경우보다 넓은 대역폭(1GHz 이상) 및 허용 가능한 전송 거리(최대 1km)로 인해 큰 인기를 얻었습니다. . 네트워크에서 무단 도청을 위해 기계적으로 연결하는 것이 더 어렵고 외부의 전자기 복사도 눈에 띄게 줄어듭니다. 그러나 동축 케이블의 설치 및 수리는 트위스트 페어 케이블보다 훨씬 어렵고 비용이 높습니다(약 1.5~3배 비쌉니다). 또한 케이블 끝에 커넥터를 설치하는 것이 더 어렵습니다. 이제 트위스트 페어보다 덜 자주 사용됩니다. EIA/TIA-568 표준에는 이더넷에서 사용되는 한 가지 유형의 동축 케이블만 포함됩니다.

동축 케이블의 주요 응용 프로그램은 버스 토폴로지가 있는 네트워크에 있습니다. 이 경우 내부 신호 반사를 방지하기 위해 케이블 끝에 터미네이터를 설치해야 하며 터미네이터 중 하나(그리고 하나만!)를 접지해야 합니다. 접지가 없으면 금속 편조는 외부 전자기 간섭으로부터 네트워크를 보호하지 않으며 네트워크를 통해 외부 환경으로 전송되는 정보의 복사를 줄이지 않습니다. 그러나 브레이드가 두 개 이상의 지점에 접지되면 네트워크 장비뿐만 아니라 네트워크에 연결된 컴퓨터도 고장날 수 있습니다. 터미네이터는 케이블과 일치해야 하며 저항이 동일해야 합니다. 파도 저항케이블. 예를 들어, 50옴 케이블을 사용하는 경우 50옴 터미네이터만 적합합니다.

덜 일반적으로 동축 케이블은 스타 토폴로지가 있는 네트워크에서 사용됩니다(예: Arcnet 네트워크의 패시브 스타). 이 경우 자유단에 외부 터미네이터가 필요하지 않기 때문에 일치 문제가 크게 단순화됩니다.

동축 케이블에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

· 직경이 약 0.5cm인 얇은(얇은) 케이블, 더 유연합니다.

· 직경이 약 1cm인 두꺼운(두꺼운) 케이블은 훨씬 더 단단합니다. 그것은 현대의 얇은 케이블로 거의 완전히 대체 된 동축 케이블의 고전적인 버전입니다.

얇은 케이블은 신호가 더 많이 감쇠되기 때문에 두꺼운 케이블보다 짧은 거리의 전송에 사용됩니다. 그러나 얇은 케이블을 사용하면 작업하기가 훨씬 더 편리합니다. 각 컴퓨터에 빠르게 놓을 수 있고 두꺼운 케이블은 방의 벽에 단단히 고정해야 합니다. 가는 케이블(BNC BNC 커넥터 사용)에 연결하는 것이 더 쉽고 추가 하드웨어가 필요하지 않습니다. 그리고 두꺼운 케이블에 연결하려면 쉘을 관통하고 중앙 코어와 화면 모두에 접촉을 설정하는 다소 비싼 특수 장치를 사용해야 합니다. 두꺼운 케이블은 가는 케이블보다 약 2배 비싸므로 가는 케이블이 훨씬 더 자주 사용됩니다.

연선의 경우와 마찬가지로 외피의 유형은 동축 케이블의 중요한 매개변수입니다. 마찬가지로 이 경우에는 비플레넘(PVC) 케이블과 플레넘 케이블이 모두 사용됩니다. 당연히 테프론 케이블은 PVC 케이블보다 비쌉니다. 일반적으로 외피 유형은 색상으로 구분할 수 있습니다(예: Belden은 PVC에 노란색을 사용하고 Teflon에 주황색을 사용함).

동축 케이블의 일반적인 전파 지연은 얇은 케이블의 경우 약 5ns/m이고 두꺼운 케이블의 경우 약 4.5ns/m입니다.

이중 실드가 있는 동축 케이블의 변형이 있습니다(한 실드는 다른 실드 내부에 있고 추가 절연 층에 의해 분리됨). 이 케이블은 노이즈 내성과 도청 보호 기능이 더 우수하지만 기존 케이블보다 약간 비쌉니다.

오늘날 동축 케이블은 구식으로 간주되며 대부분의 경우 연선 또는 광섬유 케이블로 쉽게 교체할 수 있습니다. 그리고 케이블 시스템에 대한 새로운 표준은 더 이상 케이블 유형 목록에 포함하지 않습니다.

광섬유(광섬유라고도 함) 케이블은 고려되는 두 가지 유형의 전기 또는 구리 케이블과 비교하여 근본적으로 다른 유형의 케이블입니다. 그것에 대한 정보는 전기 신호가 아니라 광 신호로 전송됩니다. 주요 요소는 투명 유리 섬유로 빛은 거의 감쇠되지 않고 엄청난 거리(최대 수십 킬로미터)를 이동합니다.

그림. 4.3.

광섬유 케이블의 구조는 매우 간단하며 동축 전기 케이블의 구조와 유사합니다(그림 4.3). 중앙 구리선 대신 얇은(직경 1~10마이크론) 유리섬유만을 사용하고, 내부절연 대신 유리나 플라스틱 외피를 사용하여 빛이 유리섬유를 빠져나가는 것을 방지합니다. 이 경우 굴절률이 다른 두 물질의 경계면에서 발생하는 소위 내부 전반사 빛에 대해 이야기하고 있습니다(유리 껍질의 굴절률은 중심 섬유의 굴절률보다 훨씬 낮음). 외부 전자기 간섭으로부터 차폐할 필요가 없기 때문에 일반적으로 케이블의 금속 피복은 없습니다. 그러나 때로는 환경으로부터 기계적 보호를 위해 여전히 사용됩니다(이러한 케이블을 외장이라고도 함, 하나의 외피 아래에 여러 광섬유 케이블을 결합할 수 있음).

광섬유 케이블은 노이즈 내성과 전송 정보의 비밀성 측면에서 탁월한 특성을 가지고 있습니다. 원칙적으로 외부 전자기 간섭은 광 신호를 왜곡할 수 없으며 신호 자체는 외부 전자기 복사를 생성하지 않습니다. 네트워크에서 무단 도청을 위해 이러한 유형의 케이블에 연결하는 것은 케이블의 무결성을 위반하므로 거의 불가능합니다. 이러한 케이블의 이론적으로 가능한 대역폭은 1012Hz, 즉 1000GHz에 이르며 이는 전기 케이블과 비교할 수 없을 정도로 높습니다. 광섬유 케이블의 비용은 꾸준히 감소하고 있으며 현재 얇은 동축 케이블의 비용과 거의 동일합니다.

그러나 광섬유 케이블에도 몇 가지 단점이 있습니다.

그 중 가장 중요한 것은 설치가 매우 복잡하다는 것입니다(커넥터를 설치할 때 미크론 정확도가 필요하며 커넥터의 감쇠는 유리 섬유 분열의 정확도와 연마 정도에 따라 크게 달라집니다). 커넥터를 설치하기 위해 유리 섬유와 동일한 굴절률을 갖는 특수 젤을 사용하여 용접 또는 접착이 사용됩니다. 어떤 경우에도 이를 위해서는 고도의 자격을 갖춘 인력과 특수 도구가 필요합니다. 따라서 대부분의 경우 광섬유 케이블은 길이가 다른 미리 절단 된 조각 형태로 판매되며 양쪽 끝에 필요한 유형의 커넥터가 이미 설치되어 있습니다. 커넥터를 잘못 설치하면 감쇠에 의해 결정되는 허용 케이블 길이가 크게 줄어듭니다.

또한 광섬유 케이블을 사용하려면 광 신호를 전기 신호로 또는 그 반대로 변환하는 특수 광 수신기 및 송신기가 필요하며, 이는 때때로 전체 네트워크 비용을 크게 증가시킵니다.

광섬유 케이블을 사용하면 신호 분할이 가능하지만(이 목적을 위해 특수 수동 커플러가 2-8개 채널에 대해 생성됨) 일반적으로 하나의 송신기와 하나의 수신기 간에 한 방향으로만 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 결국 모든 분기는 필연적으로 광 신호를 크게 약화시키고 분기가 많으면 빛이 단순히 네트워크의 끝에 도달하지 않을 수 있습니다. 또한 스플리터에 내부 손실이 있으므로 출력의 총 신호 전력은 입력 전력보다 적습니다.

광섬유 케이블은 전기 케이블보다 내구성과 유연성이 떨어집니다. 일반적인 굽힘 반경은 약 10 - 20cm이며 더 작은 굽힘 반경에서는 중심 섬유가 끊어질 수 있습니다. 케이블 및 기계적 스트레칭 및 분쇄 효과를 잘 견디지 못합니다.

광섬유 케이블은 또한 유리 섬유의 투명도가 감소하여 신호 감쇠가 증가하는 이온화 방사선에 민감합니다. 급격한 온도 변화도 부정적인 영향을 미치며 유리 섬유가 깨질 수 있습니다.

스타 및 링 토폴로지가 있는 네트워크에서만 광섬유 케이블을 사용하십시오. 이 경우 정합 및 접지에는 문제가 없습니다. 케이블은 네트워크 컴퓨터의 완벽한 갈바닉 절연을 제공합니다. 미래에 이러한 유형의 케이블은 전기 케이블을 대체하거나 최소한 강력하게 억제할 것입니다. 지구상의 구리 매장량이 고갈되고 있으며 유리 생산을 위한 충분한 원료가 있습니다.

뿐만 아니라 케이블 채널무선 채널은 때때로 컴퓨터 네트워크에서도 사용됩니다. 주요 장점은 배선이 필요 없다는 것입니다(벽에 구멍을 뚫고, 파이프와 홈통에 케이블을 고정하고, 이중 바닥 아래, 가천장 위 또는 환기 샤프트에 놓고, 손상을 찾아 수리할 필요가 없음). 또한 네트워크에 연결된 컴퓨터는 어떤 것과도 연결되지 않기 때문에 방이나 건물 내에서 쉽게 이동할 수 있습니다.

무선 채널은 전파를 통한 정보 전송을 사용하므로 이론적으로 수십, 수백, 수천 킬로미터의 통신을 제공할 수 있습니다. 전송 속도는 초당 수십 메가비트에 이릅니다(여기서는 선택한 파장과 인코딩 방법에 따라 많이 다름).

라디오 채널의 특징은 신호가 자유롭게 공중에 방송되고 케이블에 갇히지 않아 다른 전파 소스 (라디오 및 텔레비전 방송국, 레이더, 라디오 아마추어 및 전문가)와의 호환성 문제가 있다는 것입니다. 송신기 등). 무선 채널은 좁은 주파수 범위에서의 전송과 캐리어 주파수 신호의 정보 신호에 의한 변조를 이용한다.

무선 채널의 주요 단점은 전파가 제어할 수 없이 전파되기 때문에 도청에 대한 보호가 열악하다는 것입니다. 무선 채널의 또 다른 큰 단점은 약한 노이즈 내성입니다.

지역 무선 네트워크(WLAN - 무선 LAN)은 현재 짧은 거리(보통 최대 100미터)와 가시선 내에서 무선 채널 연결을 사용합니다. 가장 일반적으로 사용되는 주파수 대역은 2.4GHz 및 5GHz입니다. 전송 속도는 최대 54Mbps입니다. 11 Mbit / s의 속도를 가진 광범위한 버전.

WLAN을 사용하면 무선을 설정할 수 있습니다. 네트워크 연결제한된 공간(일반적으로 사무실이나 대학 건물 내부 또는 공항과 같은 공공 장소). 임시 사무실이나 케이블 연결이 불가능한 기타 위치에서 사용하거나 사용자가 건물 주변을 이동하면서 작업할 수 있도록 기존 유선 LAN에 추가 기능으로 사용할 수 있습니다.

인기있는 와이파이 기술(Wireless Fidelity)는 허브(액세스 포인트, AP라고 함)를 사용하여 2대에서 15대까지의 컴퓨터 간 통신을 구성하거나 10~50대의 컴퓨터가 있는 경우 여러 허브를 사용하여 구성할 수 있습니다. 강력한 무선 브리지로 최대 25km 떨어진 근거리 ​​통신망. 예를 들어 그림에서 4.4는 하나의 액세스 포인트를 사용하는 컴퓨터의 조합을 보여줍니다. 중요한 것은 많은 모바일 컴퓨터(노트북)에는 이미 내장 Wi-Fi 컨트롤러가 있어 무선 네트워크에 대한 연결을 크게 단순화합니다.

그림 4.4

무선 채널은 지상 및 위성 통신을 위한 글로벌 네트워크에서 널리 사용됩니다. 이 응용 프로그램에서는 전파가 전 세계 어디에서나 도달 할 수 있기 때문에 무선 채널에는 경쟁자가 없습니다.

가능한 토폴로지에 대해 이야기하면 가장 자연스럽게 모든 무선 통신 채널이 모든 가입자에게 동시에 정보가 전송되는 버스 토폴로지에 적합합니다. 그러나 협빔 전송 및/또는 채널별 주파수 분할을 사용할 때 모든 토폴로지(링, 스타, 결합 토폴로지)는 무선 채널과 적외선 채널 모두에서 구현할 수 있습니다.

페이지 27 ~에서 27 데이터 전송의 물리적 기초(통신선,)

데이터 전송의 물리적 기초

모든 네트워크 기술은 신뢰할 수 있고 빠른 전송통신 회선을 통한 개별 데이터. 그리고 기술 간에는 큰 차이가 있지만 개별 데이터를 전송하는 일반적인 원칙을 기반으로 합니다. 이러한 원리는 다양한 물리적 특성의 통신 라인에서 펄스 또는 정현파 신호를 사용하여 이진 1과 0을 나타내는 방법, 오류 감지 및 수정 방법, 압축 방법 및 전환 방법으로 구현됩니다.

윤곽사이

기본 네트워크, 회선 및 통신 채널

설명할 때 기술 시스템, 네트워크 노드 간에 정보를 전송하는 문헌에서 여러 이름을 찾을 수 있습니다. 통신 회선, 복합 채널, 채널, 링크.종종 이러한 용어는 같은 의미로 사용되며 많은 경우 문제가 되지 않습니다. 동시에 사용에 특이성이 있습니다.

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

채널(채널)은 스위칭 중에 독립적으로 사용되는 링크 대역폭의 부분을 가장 자주 나타냅니다. 예를 들어, 기본 네트워크의 링크는 각각 64Kbps의 대역폭을 갖는 30개의 채널로 구성될 수 있습니다.

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

통신선다른 세 가지 용어와 동의어로 사용할 수 있습니다.

그림에서. 두 가지 버전의 통신 회선이 표시됩니다. 첫 번째 경우( ㅏ) 라인은 수십 미터 길이의 케이블 세그먼트로 구성되며 링크입니다. 두 번째 경우(b)에서 통신 링크는 회선 교환 네트워크에 배포된 연결된 채널입니다. 그러한 네트워크는 기본 네트워크또는 전화 네트워크.

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 컴퓨터에 대한 데이터 전송 채널의 서비스를 제공하기 위해 특별히 생성됩니다. 전화망, 이러한 경우 기본 네트워크의 "상단에서" 작동하며 중첩된 네트워크.

통신선의 분류

통신선 일반적으로 전기적 정보 신호를 전송하는 물리적 매체와 데이터 전송 장비, 중간 장비로 구성된다. 데이터 전송의 물리적 매체(물리적 매체)는 케이블, 즉 전선 세트, 절연 및 보호 쉘 및 커넥터뿐만 아니라 전자기파가 전파되는 지구의 대기 또는 우주 공간이 될 수 있습니다.

첫 번째 경우에 그들은 다음과 같이 이야기합니다. 유선 환경,그리고 두 번째 - 약 무선 전화.

현대 통신 시스템에서 정보는 다음을 사용하여 전송됩니다. 전류 또는 전압, 무선 신호 또는 광 신호- 이 모든 물리적 과정은 다양한 주파수의 전자기장의 진동입니다.

와이어(오버헤드) 라인타이는 절연 또는 차폐 브레이드가 없는 전선으로 기둥 사이에 놓고 공중에 매달려 있습니다. 최근에도 이러한 통신선은 전화나 전신 신호의 전송을 위한 주요 회선이었습니다. 오늘날 유선 통신 라인은 케이블 라인으로 빠르게 대체되고 있습니다. 그러나 일부 장소에서는 여전히 보존되며 다른 가능성이 없는 한 계속해서 컴퓨터 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 이 라인의 속도와 노이즈 내성은 많이 부족합니다.

케이블 라인다소 복잡한 디자인을 가지고 있습니다. 케이블은 전기, 전자기, 기계, 기후 등 여러 절연층으로 둘러싸인 도체로 구성됩니다. 또한 케이블에는 다양한 장비에 빠르게 연결할 수 있는 커넥터가 장착될 수 있습니다. 컴퓨터 (및 통신) 네트워크에서는 세 가지 주요 유형의 케이블이 사용됩니다. 구리선의 꼬인 쌍을 기반으로 한 케이블 - 비차폐 트위스트 페어(비차폐 연선, UTP) 및 차폐 연선(차폐 연선, STP), 동축 케이블구리, 광섬유 케이블. 처음 두 가지 유형의 케이블은 구리 케이블.

라디오 채널지상파 및 위성 통신은 전파의 송신기와 수신기를 사용하여 형성됩니다. 사용되는 주파수 범위와 채널 범위가 모두 다른 다양한 유형의 라디오 채널이 있습니다. 방송 라디오 밴드(장파, 중파, 단파)라고도 함 AM 밴드,또는 진폭 변조(Amplitude Modulation, AM) 범위로 장거리 통신을 제공하지만 데이터 전송률은 낮습니다. 더 빠른 채널은 다음을 사용하는 채널입니다. 매우 높은 주파수 대역(Very High Frequency, VHF), 주파수 변조(Frequency Modulation, FM)가 적용됩니다. 데이터 전송에도 사용 초고주파 대역(초고주파, UHF)라고도 함 전자레인지(300MHz 이상). 30MHz 이상에서는 신호가 더 이상 지구의 전리층에 의해 반사되지 않으며 안정적인 통신을 위해 송신기와 수신기 사이의 가시선이 필요합니다. 따라서 이러한 주파수는 위성 채널, 무선 중계 채널 또는 로컬 또는 모바일 네트워크이 조건이 충족되는 곳.

질문의 진화 컴퓨팅 시스템

1) 일괄 처리 시스템:

1950년대 - 최초의 컴퓨터가 등장합니다.

일괄 처리 시스템은 강력하고 안정적인 범용 컴퓨터인 메인프레임을 기반으로 구축되었습니다. 사용자는 데이터와 프로그램 명령이 포함된 펀칭 카드를 가지고 있었고 운영자는 이 카드를 컴퓨터에 입력했으며 인쇄된 결과는 다음 날 받았습니다.

컴퓨팅 파워의 효율성 극대화

이용자의 이익 무시

2)다중 터미널 시스템

분산 데이터 입출력.

중앙 집중식 처리.

1960년대 다중 터미널 시분할 시스템의 등장.

랜 프로토타입.

컴퓨터는 한 번에 여러 사용자의 처분에 배치되었으며 각각 터미널이 있으므로 항공기의 응답 시간은 매우 짧습니다.

컴퓨팅 네트워크

BC는 통신선(케이블, 네트워크 어댑터, 통신 장비).

영역별 네트워크 분류

LAN - 사람 - WAN

글로벌 네트워크- WAN(광역 네트워크).

수백 수천 킬로미터에 걸친 데이터 전송

연대순으로 가장 먼저 등장(50~60대)

전화망에서 진화

처음에는 느리고 신뢰할 수 없음

오늘날 WAN:

링 또는 백본

주 속도 2.5Gbit/s

10-Gbit/s, 40-Gbit/s 솔루션이 널리 보급됨

복잡한 데이터 관리 및 복구 절차 적용

근거리 통신망 - 근거리 통신망(LAN).

1-2km의 영토에 집중되어 있습니다.

최대 10Gbps의 속도

다양한 서비스

개발의 가장 중요한 단계는 이더넷, 토큰 링, FDDI와 같은 표준 LAN 기술의 형성입니다.

수도권 네트워크(MAN)

수십 킬로미터의 거리

WAN보다 저렴

연결 속도 1-40Gbit/s

기존 LAN을 결합하고 WAN에 연결하는 데 사용

현대 경향

글로벌 네트워크는 품질면에서 로컬 네트워크와 밀접하게 일치합니다.

2) LAN은 스위치, 라우터, 게이트웨이를 사용하기 시작했습니다 => 복잡한 네트워크를 구축하는 능력

의문. 7단계 OSI 모델.

물리적 계층

물리적 계층은 전기적, 기계적, 절차적 및

최종 시스템 간의 물리적 채널 활성화, 유지 관리 및 비활성화의 기능적 특성. 물리 계층 사양은 전압 레벨, 전압 변경 타이밍, 물리적 정보 전송 속도, 최대 통신 거리, 물리적 커넥터 및 기타 유사한 특성과 같은 특성을 정의합니다. 데이터 단위:비트(비트)

링크 레이어

데이터 링크 계층은 물리적 채널을 통해 안정적인 데이터 전송을 제공합니다. 이 임무를 수행함에 있어, 링크 레이어물리적 주소 지정, 네트워크 토폴로지, 선형 규칙(최종 시스템이 네트워크 채널을 사용하는 방법), 오류 알림, 데이터 블록 및 정보 흐름 제어의 질서 있는 전달 문제를 해결합니다. 데이터 단위:액자

네트워크 계층

네트워크 계층은 서로 다른 지리적 위치에 있을 수 있는 서로 다른 "서브넷"에 연결된 두 종단 시스템 간의 연결 및 경로 선택을 제공하는 복잡한 계층입니다.

이 경우 "서브넷"은 본질적으로 독립적입니다. 네트워크 케이블(때때로 세그먼트라고 함).

왜냐하면 통신을 원하는 두 종단 시스템은 상당한 지리적 거리와 많은 서브넷으로 분리될 수 있으며, 네트워크 계층은 라우팅 도메인입니다. 라우팅 프로토콜은 일련의 상호 연결된 서브넷을 통해 최적의 경로를 선택합니다. 기존의 네트워크 계층 프로토콜은 다음을 따라 정보를 전송합니다.

경로. 데이터 단위:패킷

수송층

전송 계층은 인터네트워크를 통한 데이터의 안정적인 전송 수행과 같은 문제와 관련이 있습니다. 신뢰할 수 있는 서비스를 제공함으로써 전송 계층은 가상 회로, 전송 문제 해결 시스템 및 트래픽 관리(시스템이 다른 시스템의 데이터 범람을 방지하기 위해)를 설정, 유지 관리 및 순서대로 종료하기 위한 메커니즘을 제공합니다. 데이터 단위:데이터그램/데이터 블록(datagramm)

세션 수준

이름에서 알 수 있듯이 세션 계층은 응용 프로그램 간의 통신 세션을 설정, 관리 및 종료합니다. 세션은 둘 이상의 프레젠테이션 개체 간의 대화로 구성됩니다. 세션 계층은 대표 수준의 개체 간의 대화를 동기화하고 개체 간의 정보 교환을 관리합니다. 세션 계층은 세션, 프록시 및 응용 프로그램 계층 문제에 대한 정보, 서비스 클래스 및 예외 알림을 보내는 수단을 제공합니다. 데이터 단위:메세지

대표급

프레젠테이션 계층은 한 시스템의 응용 프로그램 계층에서 보낸 정보를 다른 시스템의 응용 프로그램 계층에서 읽을 수 있도록 하는 역할을 합니다. 필요한 경우, 대표 계층은 공통 정보 표시 형식을 사용하여 복수의 정보 표시 형식 간에 변환합니다.

데이터 단위:메세지

응용 수준

응용 계층은 사용자에게 가장 가까운 OSI 계층입니다. 다른 OSI 계층에 서비스를 제공하지 않는다는 점에서 다른 계층과 다릅니다. 그러나 OSI 모델 범위를 벗어나는 응용 프로그램 프로세스에 대해 제공합니다. 이러한 응용 프로세스의 예로는 대규모 테이블 처리 프로그램, 단어 처리 프로그램, 은행 단말기 프로그램 등이 있습니다.

데이터 단위:메세지

데이터 패킷이 위에서 아래로 이동함에 따라 각각의 새로운 레벨은 헤더 형태로 패킷에 고유한 서비스 정보를 추가하고 가능하면 트레일러(메시지 끝에 배치되는 정보)의 형태로 패킷에 추가합니다. 이 작업은 캡슐화저수준 패키지의 최상위 데이터

의문. 데이터 전송 매체의 분류.

아래에 데이터 전송 매체그들은 디지털 형식으로 제공된 하나 또는 다른 정보를 전송하는 데 사용되는 전기 신호의 전송을 통해 물리적 물질을 이해합니다.

자연 환경은 자연에 존재하는 환경입니다 - 자연이 아닙니다. - 특별히 설계된 (케이블 등)

자연 환경

- 대기전자기파는 대기에서 데이터 캐리어로 가장 널리 사용됩니다.

- 전파 -주파수가 6000GHz 미만(파장 100미크론 이상)인 전자기파.

- 적외선 및 가시광선(레이저)

인공 환경케이블의 주요 유형은 광섬유(광섬유), 동축(동축) 및 연선(연선)입니다. 이 경우 동축 및 트위스트 페어는 모두 금속 도체를 사용하여 신호를 전송하고 광섬유 케이블은 유리 또는 플라스틱으로 만든 도광체를 사용합니다.

동축 케이블

중요한 장점은 동시에 여러 신호를 전송할 수 있다는 것입니다. 이러한 각 신호를 채널이라고 합니다. 모든 채널은 서로 다른 주파수로 구성되어 서로 간섭하지 않습니다. 대역폭이 넓습니다. 이는 고속 트래픽 전송을 구성할 수 있음을 의미합니다. 또한 전자기 간섭에 영향을 받지 않으며 장거리 신호를 전송할 수 있습니다.

트위스트 페어

절연된 한 쌍의 도체를 단위 길이당 몇 바퀴 꼬아 만든 케이블입니다. 비틀림은 외부 간섭을 줄이기 위해 수행됩니다.

장점: 더 얇고 유연하며 설치가 쉽고 저렴합니다.

단점: 외부 전자파 간섭의 강한 영향, 정보 누출 가능성,

강한 신호 감쇠.

비차폐 연선(UTP)

CAT5(100MHz 주파수 대역) - 4쌍, 2쌍 사용 시 최대 100Mbps, 4쌍 사용 시 최대 1000Mbps는 지금까지 컴퓨터 네트워크에서 사용되는 가장 일반적인 네트워크 미디어입니다.

차폐 연선(STP)

포일 트위스트 페어(FTP)

포일 차폐 연선(SFTP)

비슷한 정보입니다.

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

물리적 인데이터 전송 매체 (중간)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);

지상 및 위성 통신을 위한 무선 채널.

유선(오버헤드) 통신 라인절연 또는 차폐 브레이드가 없는 전선으로 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 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 연선, 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. 동축 케이블비대칭 구조를 가지며 내부 구리 코어와 절연층에 의해 코어와 분리된 브레이드로 구성됩니다. 특성 및 적용 영역이 다른 여러 유형의 동축 케이블이 있습니다. 로컬 네트워크용, 글로벌 네트워크용, 케이블 TV등. 광섬유빛 신호가 전달되는 얇은(5-60미크론) 섬유로 구성됩니다. 이것은 최고 품질의 케이블 유형입니다. 매우 빠른 속도로(최대 10Gbps 이상) 데이터 전송을 제공하며, 또한 다른 유형의 전송 매체보다 우수하여 외부 간섭으로부터 데이터를 보호합니다.

지상 및 위성 통신용 무선 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)를 특징으로 하는 초단파(VHF) 대역과 마이크로파 대역(마이크로파)에서 작동하고 있습니다. 마이크로파 범위(4GHz 이상)에서 신호는 더 이상 지구의 전리층에 의해 반사되지 않으며 안정적인 통신을 위해서는 송신기와 수신기 사이에 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 대규모 영토 네트워크의 고속도로 건설과 지역 네트워크의 고속 통신 회선 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 , 등.