Почему в качестве каналов связи в компьютерных сетях часто используются телефонные линии кратко
Обновлено: 02.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Дисциплина: ТЕХНОЛОГИИ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Кабельные линии связи компьютерных сетей
1. Виды каналов связи.
2. Соединение по последовательным и параллельным портам
3. Соединение по последовательным шинам USB и FireWire
4. Соединение по технологии HomePlug PowerLine
5. Соединение по технологии HomePNA
6. Соединение через сетевые платы
7. Соединение через модемы
Виды каналов связи.
Каналы связи могут использовать кабели или быть или быть беспроводными. У
каждого канала связи имеются свои достоинства и недостатки, которые будут
рассмотрены ниже. Общим недостатком для кабельных соединений является
необходимость прокладки самого кабеля. Общим недостатком для беспроводных сетей —
слабая защищенность передаваемой информации и, как следствие, возможность
несанкционированного доступа к ней.
По режиму работы кабельные и беспроводные соединения можно разделить на две
соединенных напрямую, без участия дополнительного сетевого оборудования (сетевых
концентраторов, точек доступа и т.д.);
специального сетевого оборудования (сетевых концентраторов, точек доступа и т.д.).
Соединение по последовательным и параллельным портам
До недавнего времени соединение по последовательным и параллельным портам
являлось наиболее распространенным способом объединения двух компьютеров в
Для такого соединения используется нуль-модемный кабель. Максимальная длина
кабеля ограничена расстоянием 15 м. Для передачи данных на обоих компьютерах
необходимо запустить специальное ПО.
Пример . Для ОС DOS обычно используется Norton Commander; для ОС Windows
— входящая в состав ОС программа прямое кабельное соединение (англ. Direct Cable
Для современных ОС такое соединение выглядит полноценным сегментом сети.
Скорость передачи данных через последовательный порт ограничена 115 Кбит/с,
параллельный порт — 1200 Кбит/с.
Пример. Рассчитайте минимальное время, необходимое для передачи 600
Кбайт данных через параллельный порт.
Т.к. в 1 байте содержится 8 бит, то необходимо переслать 600 * 8 = 4800 Кбит
данных. Т.к. максимальная скорость передачи данных по параллельному порту составляет
1200 Кбит/с, то минимальное время передачи составляет: Тмин = 4800 / 1200 = 4 с.
Ответ: Тмин = 4 с.
Достоинствами соединения по последовательным и параллельным портам
являются малая цена, относительно большая длина кабеля, недостатком — малая
скорость передачи данных.
Соединение по последовательным шинам USB и FireWire
Шины передачи данных USB (англ. Universal Serial Bus — универсальная
последовательная шина) и IEEE 1394, известная также под названием Fire Wire (англ.
огненный провод), спроектированные для работы с периферийным оборудованием,
применяются и для организации компьютерных сетей.
Для USB максимальная длина соединительного кабеля равна 5 м. Максимальная
скорость передачи данных:
• для стандарта USB 1.0 — 1,5 Мбит/с;
• для стандарта USB 1.1 — 12 Мбит/с;
• для стандарта USB 2.0 — 480 Мбит/с.
При работе с FireWire максимальная длина кабеля — 4.5 м. Максимальная скорость
• для стандарта IEEE 1394a — 400 Мбит/с;
• для стандарта IEEE 1394b — 800 Мбит/с.
Для обеих шин применяются схожие построения сетевой структуры: используется
специфичный для шин транспортный протокол, поверх которого работают обычные
прикладные сетевые протоколы. Поэтому компьютер, который помимо сети на базе
FireWire или USB подключен к Ethernet-сети, необходимо настраивать как шлюз между
физически различающимися сегментами.
Для удлинения сегментов можно использовать аппаратные репитеры или специальный оптический кабель длиной до 100 м.
Достоинством соединений на базе FireWire и USB является большая пропускная
способность каналов, недостатком — небольшая длина соединения.
Соединение по технологии HomePlug PowerLine
Технология HomePlug PowerLine (англ. соединение по домашней
электропроводке) позволяет соединять компьютеры, используя в качестве канала связи
существующую электропроводку. Эта технология используется, когда прокладка нового
кабеля или использование беспроводных сетей невозможны или нецелесообразны.
Линии электросетей для передачи данных применяются уже давно.
Низкоскоростная технология PLC (англ. PowerLine Communication — передача по
силовым линиям) использовалась для передачи данных в энергосистемах и на железных
При создании высокоскоростной технологии необходимо было решить ряд
1. Достичь приемлемого уровня помехоустойчивости;
2. Адаптировать протокол к коммуникационным параметрам (затухание сигнала,
частотные и фазовые искажения и др.);
3. Увеличить дальность передачи данных для установленных стандартов
напряженности поля в электросети;
4. Обеспечить электромагнитную совместимость приборов в частотном диапазоне
1.6-30 МГц, используемом для передачи данных по электросети и радиолюбительскими
В 2000г. некоммерческая организация HomePlug Powerline Alliance, объединявшая
в то время 13 компаний, приступила к разработке стандарта, взяв за его основу
технологию PowerPacket. В 2001 г . HomePlug Powerline Alliance представил
спецификацию HomePlug 1.0, описывающую технологию и протокол организации
высокоскоростной передачи данных по электросети. Стандарт предусматривает
использование метода OFDM (англ. Orthogonal Frequency Division Multiplexing —
ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием). Производится
частотное разделение канала на 84 полосы в диапазоне от 4.3 до 20.9 МГц. Для модуляции
применяется относительная квадратурная фазовая модуляция со сдвигом (англ.
DQPSK). В качестве протокола доступа к среде используется коллективный доступ с
обнаружением несущей и избежанием столкновений (англ. CSMA/CA).
скорость передачи данных по электросети в соответствии со спецификацией HomePlug
1.0 и более поздней HomePlug 1.0.1 составляет 14 Мбит/с, а максимальная длина сегмента
между двумя устройствами — 300 м.
В разрабатываемой версии HomePlug AV скорость передачи данных возрастет до
100 Мбит/с, что откроет возможность их использования для передачи сигнала
телевидения высокой четкости HDTV и VoIP.
Пример. Адаптеры HomePlug выпускаются с интерфейсом подключения USB
(напр. EDIMAX НР-1001) или разъемом RJ-45 (напр. EDIMAX HP-1002, работающим по
сетевому протоколу lOBase-T/100Base-TX).
Адаптеры HomePlug подключаются к электропроводу с одной фазой, иначе
приходится использовать специальные коммутаторы. Образуемая сеть имеет топологию
адаптер, которому они адресованы. Работоспособность сети HomePlug и скорость
передачи данных практически не зависят от скачков нагрузки электросети (включения или
выключения нагревательных приборов, холодильников, стиральных машин и т.п.).
Достоинство технологии: никаких новых проводов, мобильность в зоне
проложенной электропроводки. Недостаток этой технологии — возможность
Соединение по технологии HomePNA
HomePNA ( англ . Но m е Phoneline Networking Alliance - альянс сетей на базе
домашних телефонных линий) является еще одной сетевой технологией, использующей
существующую физическую структуру. С ее помощью по телефонной проводке можно
обеспечить связь между компьютерами на расстоянии до 1 км (технология Long Distance
(англ. Большое расстояние) спецификации HomePNA 1.0). Компьютер через
специальный адаптер подключается к телефонной розетке. Там, где сходятся все
телефонные линии, ставится многопортовый коммутатор HomePNA.
Технология HomePNA использует для передачи данных высокочастотную
модуляцию сигнала. В настоящее время имеется оборудование, работающее по
спецификациям 1.0 (скорость передачи данных 1 Мбит/с), 2.0 (10 Мбит/с) и 3.0 (100
Мбит/с). Технология HomePNA часто используется для удлинения локальных сетей на
Основным недостатком данного соединения является возможность лёгкого несанкционированного доступа.
Соединение через сетевые платы
Сетевые платы или сетевые адаптеры (англ. Network Interface Card, NIC)
выполняются в виде плат расширения, устанавливаемых в разъемы материнских плат
(ISA, PCI, PCMCIA, USB), и соединяются кабелем.
Кабели для сетевых плат можно разделить на три большие группы:
1. Коаксиальные кабели (англ. coaxial cable), которые подразделяются на толстые
(англ. thick), имеющие диаметр около 1 см и тонкие (англ. thin) с диаметром около 0.5 см;
2. Кабели на основе витых пар проводов (англ. twisted pair), которые
подразделяются на экранированные (англ. shielded twisted pair, STP) и неэкранированные
( англ . unshielded twisted pair, UTP);
3. Оптоволоконные кабели (англ. fiber optic).
передачи данных 10, 100, 1000 Мбит/с, стандартами передачи данных (Ethernet, Fast
Ethernet, Gigabit Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDD, 100VG AnyLAN).
При использовании коаксиального кабеля максимальная длина между двумя
компьютерами составляет 500 м, витой пары — 150 м, оптоволоконного кабеля —
Соединение через сетевые платы — наиболее распространенный метод
организации сети. Недостатками использования сетевых плат является необходимость
установки специального сетевого ПО и конфигурирования сети. Достоинствами —
надежность, быстродействие и хорошо проработанная защита информации.
Соединение через модемы
Модем (МОдулятор — ДЕМодулятор) — устройство прямого (модулятор) и
обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования
Модемы делятся на два больших класса: аналоговые и цифровые.
В аналоговых модемах происходит модуляция (демодуляция) непрерывного
В результате модуляции образуются колебания, параметры которых (амплитуда,
фаза, частота, длительность и т.д.) изменяются во времени.
В настоящее время обычно применяют три вида модуляции:
1. Частотная (англ. frequency shift keying, FSK), при которой в соответствии с
модулирующим сигналом изменяется частота исходного сигнала при
неизменной амплитуде. Этот вид модуляции помехоустойчив, т.к. при
передаче обычно искажается лишь амплитуда сигнала;
2. Фазовая (англ. phase shift keying, PSK), при которой модулируемым
параметром является фаза сигнала при неизменных частоте и амплитуде.
Этот вид модуляции также хорошо помехоустойчив;
3. Квадратурная амплитудная (англ. Quadrature amplitude modulation, QAM),
при которой одновременно изменяются и фаза и амплитуда сигнала. Этот
вид модуляции помехоустойчив, особенно по сравнению с чистой
Совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их
передачи в канале связи, определяются протоколом передачи данных (V.21, V.22, V.22bis,
V.32, V.32bis, V.34, V.34bis, V.90, V.92).
Скорость передачи данных у аналоговых модемов не превышает 56 Кбит/с, что
является пределом для передачи данных по аналоговому каналу.
Конструктивно модемы бывают:
1. Внут ренние, представляющие собой плату, вставляемую в разъем
материнской платы (ISA, PCI, AMR, CNR) и имеющие разъем типа RJ-11
для подключения телефонной сети;
2. Внешние, в виде устройства, подключаемого к компьютеру через
последовательный порт RS-232 (обычно с блоком питания) или USB-порт
(обычно без блока питания) и имеющие разъем типа RJ-11 для подключения
Цифровые модемы, также как и аналоговые могут использовать существующие
телефонные кабели для соединения. Здесь нет как в аналоговых модемах модуляции-демодуляции, т.к. входные и выходные сигналы — импульсные. Для цифровых модемов
общепринятых стандартов работы еще не существует.
Цифровые модемы выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях
(ISDN, HDSL, ADSL, SDSL, VDSL и др.)
Скорость передачи данных для ISDN-модемов составляет около 128 Кбит/с, ADSL-модемы — до 8 Мбит/с на приеме и до 768 Кбит/с при передаче, VDSL-модемы — до 51.8
Мбит/с на приеме и до 2.3 Мбит/с при передаче.
Пример. МТУ-Интел совместно с МГТС предоставляет физическим лицам в
Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) по
обычному телефонному проводу. Для этого с двух сторон телефонного провода
подключаются сплиттеры (англ. splitter — разделитель частоты). Вся полоса пропускания
разбита на два диапазона:
1. низкочастотный (первые 4 кГц) используется для телефонной связи;
2. высокочастотный (от 4 кГц до 1 МГц) делится на 247 каналов, часть из
которых служит для приема входящего потока, часть — для исходящего
Система управления потоками отслеживает состояние каждого канала и использует
те, которые обладают наилучшими характеристиками.
Ассиметричность ADSL-технологии заключается в увеличении скорости передачи в одном направлении за счет снижения скорости в другом. В результате частотного разделения образуется три виртуальных канала:
1. быстрый канал передачи данных абоненту;
2. менее быстрый канал передачи от абонента в сеть:
3. обычный телефонный канал связи.
К двум выходам сплиттера на АТС подключается телефонная станция и
коммутатор доступа в Интернет. К двум выходам сплиттера у абонента подключается
соответственно телефон и ADSL-модем. В результате у пользователя одновременно
осуществляется работа телефона и доступ в Интернет.
В ближайшем будущем МТУ-Интел планирует перейти на стандарт ADSL2+, который использует полосу пропускания до 2.2 ГГц. В результате для трафика в высокочастотном диапазоне можно будет использовать 512 каналов, что позволит повысить скорость передачи данных до 16 Мбит/с.
Основными недостатками использования аналоговых модемов для соединения
компьютеров является малая скорость передачи данных, а цифровых модемов —
отсутствие общепринятых стандартов.
Вопросы и задания
1 Перечислите возможные кабельные и беспроводные соединения, используемые
для организации компьютерной сети.
2 Какие кабельные соединения обеспечивают пропускную способность канала не
Учебник по Информатике 8 класс Семакин
of your page -->
Задание 1. Что входит в технические средства компьютерных сетей?
Задание 2. Почему в качестве каналов связи в компьютерных сетях часто используются телефонные линии?
Телефонные линии используются часще всего, потому что оно удобно и дёшево, так как система телефонной связи уже давно организована, налажена и охватывает почти всю Землю.
Задание 3. Что такое модем? Каково его назначение в сети?
Модем – аналогово-цифровой преобразователь сигналов.
Модем преобразует данные из дискретной цифровой формы в аналоговую при передаче информации в сеть (модуляция) и обратное аналого-цифровое преобразование при приёме информации (демодуляция).
Задание 4. Какие виды радиосвязи используются в компьютерных сетях?
Виды радиосвязи: 1) Спутниковые радиоканалы; 2) Технология Wi-Fi (Wireless Fidelity, беспроводная точность воспроизведения).
Задание 5. Сколько символов текста можно передать за 5 секунд, используя телефонный канал, работающий со скоростью 56 Кбит/с?
Вес одного символа – 8 бит или 1 байт.
Найдём информационный объем, воспользовавшись формулой V = U*t, где U – скорость передачи данных, а t – время.
V = 56*1024*5 = 286 720 (бит) = 35840 (байт), то есть можно передать 35840 символов текста.
Ответ: 35840 символов
Задание 6. Что такое протокол сети?
Задание 8. Какую работу выполняет сервер-программа электронной почты?
Сервер-программа электронной почты организует рассылку по сети корреспонденции, передаваемой пользователем, а также при-ем в почтовый ящик поступающей информации.
Задание 9. Перечислите режимы работы клиент-программы электронной почты. Подготовьте презентацию.
Режимы работы клиент-программы электронной почты:
• Настройка
• Просмотр почты
• Подготовка/редактирование писем
• Отправка электронной корреспонденции
Презентация на примере клиент-программы Microsoft Outlook.
1. Почему в качестве линий связи в компьютерных сетях чаще всего используются телефонные линии? 2. Что такое модем? Каково его назначение в сети? 3.Какие виды радиосвязи используются в компьютерных сетях?
1) потому, что они имеют наиболее широкое распространение и есть почти в каждой квартире или офисе - экономия, Нет необходимости тратить время и деньги на покупку и прокладку дополнительных линий связи. модем преобразует цифровой сигнал на выходе компьютера в тональный (0,3-3,4кГц) для передачи по телефонной линии связи 3)дуплекс и полудуплекс
Все существующие компьютерные сети основываются именно на этом простом принципе. Причем, характер обмена информацией (совместное использование программного обеспечения, обмен данными и т. д.) и разновидность канала передачи данных (телефонная линия, коаксиальный или симметричный кабель, радиоканал и т. д.) значения не имеют. Компьютерные сети могут быть реализованы в самых разнообразных вариантах назначения и взаимного соединения.
Первоначально рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью в совместном использовании данных. Компьютер – отличный инструмент для создания документов, таблиц, точного вычерчивания диаграмм, обработки графических и звуковых материалов, но сам по себе он не предназначен для передачи информации. В случае отсутствия сети приходится распечатывать документы на бумагу в нужном количестве экземпляров или копировать их на дискеты. При редактировании одного документа несколькими пользователями трудно собрать все изменения в одном окончательном варианте документа.
При наличии компьютерной (вычислительной) сети все обстоит значительно проще. Компьютеры, входящие в состав сети могут совместно использовать:
Понятие канала связи, разновидности каналов связи
Одним из главных компонентов вычислительной сети является физическая среда передачи данных, т. е. канал связи между отдельными ЭВМ. Канал связи – это любая физическая среда, пригодная для использования с целью передачи информации от одного компьютера к другому. Качество канала связи оценивается по множеству параметров и характеристик, среди которых наиважнейшими являются скорость передачи информации и максимально допустимая протяженность канала связи. Рассмотрим подробнее некоторые из применяемых в настоящее время каналов передачи данных.
Витой кабель
Витой кабель называют также витой парой. Такой кабель представляет собой два свитых друг c другом изолированных медных провода, помещенных в защитную оболочку. Иногда в оболочку помещают сразу несколько витых пар. Завивка проводов в паре необходима для защиты от взаимных влияний за счет электромагнитных излучений и от помех, создаваемых работой других электрических и электронных приборов. Максимальная длина канала связи на основе витого кабеля составляет около 100 м, скорость передачи данных – от нескольких мегабит/сек (традиционный телефонный кабель) до нескольких сотен мегабит/сек (кабель, состоящий из четырех витых пар медного провода).
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель – кабель, состоящий из медной жилы, окружающей ее изоляции, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. Примером коаксиального кабеля может служить обычный антенный кабель телевизора. Еще недавно этот тип кабеля был самым распространенным при прокладке каналов связи в локальных компьютерных сетях. Он считался простым в монтаже, надежным и относительно недорогим. Коаксиальный кабель весьма помехоустойчив, т. к. внешняя металлическая оплетка экранирует электромагнитные помехи, не давая им влиять на передаваемую по жиле информацию. Коаксиальный кабель может быть тонким (диаметром около 0,5 см) и толстым (диаметром около 1 см). Разумеется, тонкий кабель способен передавать информацию без серьезных искажений на меньшее расстояние, чем толстый. Конкретные значения расстояний, на которые можно передавать информацию по коаксиальному кабелю зависят от множества факторов, например – от типа сетевого протокола передачи информации. Скорость передачи информации по коаксиальному кабелю достигает 25 Мбит/cек.
Оптоволоконный кабель
Оптоволокно – тонкая стеклянная жила, покрытая слоем стекла с иным, чем у нее коэффициентом преломления света. Разумеется, по оптоволокну электрический ток течь не может, информация здесь передается в виде световых импульсов. Оптоволоконные линии считаются хорошо защищенными от помех, т. к. не содержат токоведущих частей. Они характерны также очень малым затуханием сигнала и искажениями. Скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю также очень высока – до нескольких гигабит в секунду. Световой импульс распространяется без искажений на многие километры.
Беспроводные компьютерные сети
Кроме компьютерных сетей, построенных на основе проводных линий связи, существуют также т. н. беспроводные сети, в которых в качестве среды передачи информации используется радиоканал, инфракрасное излучение, лазер. Беспроводная сеть может быть применена тогда, когда у пользователей нет постоянного рабочего места, компьютер работает в изолированном помещении или в помещении, где прокладка кабеля запрещена (памятники архитектуры и истории).[13]
Как следует из названия, средой передачи данных здесь служат электромагнитные волны (радиоволны). Для работы в радиосети к компьютеру необходимо подключить трансивер – приемопередающее устройство. В настоящее время существует множество видов радиосетей, различающихся уровнем помехозащищенности, скоростью передачи данных, протяженностью канала связи .
Первые радиосети обеспечивали весьма низкую скорость передачи информации, имели очень ограниченную дальность связи, т. е. не оправдывали себя. В настоящее же время беспроводные решения становятся все более популярными в связи с совершенствованием стандартов и аппаратных средств их поддержки.
Из нескольких стандартов компьютерных радиосетей наиболее популярным сейчас является стандарт IEEE 802.11, имеющий версии a и b, различающиеся скоростью передачи информации по радиоканалу. В стандарте IEEE 802.11a она не превышает 54 Мбит/сек., а в IEEE 802.11b – 11 Мбит/сек [29].
Такая скорость конечно невелика, однако ее вполне достаточно для решения следующих задач:
· совместное использование периферийных устройств (принтеров, сканеров, дисководов CD-ROM и др.);
· передача рабочих файлов (документов, таблиц, графиков, диаграмм, фотографий и т. д.) от одного компьютера к другому;
· обеспечение общего доступа к архивам драйверов, дистрибутивам программ, справочной информации;
· обеспечение высокоскоростного доступа в сеть Internet (если сервер ЛВС имеет подключение к Internet по высокоскоростному каналу).
Оборудование беспроводных локальных сетей состоит из двух компонентов: адаптеров для подключения непосредственно персонального компьютера к ЛВС (рис. 4.1) и узлов доступа – устройств, устанавливающих связь между беспроводными адаптерами и проводной ЛВС.
 |
| Рис. 4.1. Адаптер радиосети Proxim 802.11a PC Cards |
Как и любому другому способу объединения компьютеров в сеть, радиосетям присущи достоинства и недостатки.
Достоинства радиосетей по сравнению с проводными:
· отсутствие сетевых кабелей, свобода перемещения пользователя в пределах радиуса действия адаптера;
· отсутствие необходимости содержания и технического обслуживания каналов связи;
· простота установки и настройки адаптеров радиосети;
· незаменимость в случае необходимости быстрого развертывания сети или невозможности прокладки проводной сети (в зданиях, являющихся памятниками архитектуры, на выставках и презентациях и т. д.).
Недостатки радиосетей:
· малый радиус действия адаптеров радиосети;
· зависимость от электромагнитных помех;
· относительно низкая скорость передачи информации;
· сложность и высокая стоимость оборудования радиосетей.
Очевидно, что беспроводные устройства имеют серьезные недостатки, существенно ограничивающие область их применения. Тем не менее, обзоры в сети Internet, вопросы пользователей и дискуссии в конференциях Internet и Fidonet говорят об увеличении интереса к беспроводным технологиям соединения компьютеров в сети и о доступности данного оборудования для обычного пользователя ПК.
Инфракрасные беспроводные сети
В таких сетях для передачи информации используют инфракрасное (ИК) излучение. Инфракрасные сети не бывают слишком протяженными, т. к. помехи вносят осветительные лампы накаливания, солнечные лучи и многие другие источники света. Инфракрасным каналом можно соединить между собой, например, настольный компьютер (или сервер) и мобильный компьютер. Соединяемые ИК-каналом устройства должны находиться рядом друг с другом, т. е. в одном помещении на расстоянии не более 30 м и желательно в прямой видимости. Скорость передачи информации по ИК-каналу достигает 10 Мбит/сек.
Беспроводные сети с использованием лазеров
Лазерная технология весьма похожа на инфракрасную. В частности, она требует наличия прямой видимости между устройствами, объединяемыми в сеть. Однако лазерный канал передачи данных более защищен от воздействия помех за счет свойств, присущих лазерному излучению (постоянная длина волны излучения, малая степень рассеивания и т. д.).
Читайте также: