1.2Физические каналы связи

1.2.1Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель - электрический кабель состоящий из цилиндрического экрана и центрального проводника, расположенных соосно и разделённых диэлектриком. Предназначен для передачи высокочастотных сигналов между устройствами. Частотный диапазон простирается до нескольких сот МГц. Выпускаются коаксиальные кабели двух типов:

• с 50-омным волновым сопротивлением (компьютерные сети);

• с 75-омным волновым сопротивлением (телевещание).

Наиболее широкое применение нашел как средство доставки слабого сигнала в телевещании (от антенны к телевизионному приемнику). Использовался в первых локальных сетях с шинной топологией.

1.2.2Витая пара

Наиболее старый и наиболее распространенный сейчас физический канал в компьютерных сетях, а так же в телекоммуникационных сетях. На ее базе функционирует первая высокоскоростная сеть абонентского доступа – ADSL.

Рис. 2.1 – Витая пара

Представляет собой два изолированных провода, скрученных между собой. Характеризуется диаметром проводников и шагом скрутки. В настоящее время кабели на витой паре имеют полосу пропускания 100 МГц, но разработаны и стандарты на кабели с полосой до 600 МГц.

Категория витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно (Таблица 1.2). В настоящее время действуют стандартные определения 7 категорий кабеля (стандарт EIA/TIA 568А).

Таблица 1.2. – Актуальные категории витой пары

Категория кабеля	Класс кабельной системы	Скорость передачи данных
1 (лапша)	Класс С	до 0,1 МГц
5е	Класс D	до 125 МГц
6	Класс E	до 250 МГц
6А	Класс EA	до 500 МГц
7	Класс F	600 - 1200 МГц

Витая пара может быть как неэкранированной (UTP), так и экранирован­ной (FTP). Экранированный кабель используется в случае прокладке в среде, подверженной существенным помехам (например, производственные цеха).

1.2.3Приземные радиоволны

Радиоволны, распространяющиеся в непосредственной близости (в масштабе длины волны) от поверхности Земли, называют приземными радиоволнами. Посредством их осуществляется связь всех наземных объектов.

Благодаря эффектам дифракции (огибания) и отражения, возможна связь между точками, не имеющими прямой видимости.

Распространение радиоволн от источника к приёмнику вследствие отражения может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучевым. Из-за изменений параметров среды и вследствие многократного отражения возникают замирания - изменение уровня принимаемого сигнала во времени. Причиной замирания может быть и интерференция (наложение нескольких, задержанных по времени) радиоволн, то есть в точке приёма сигнал может динамично меняться по уровню от нулевого до в несколько раз превышающий сигнал, прошедший по прямой видимости.

В зависимости от длины рабочей волны влияние среды (атмосферы) проявляется в большей или меньшей степени. В связи с этим для удобства выбора модели трассы электромагнитные волны делят на диапазоны (Таблица 1.3). Волны каждого из диапазонов имеют свои особенности распространения.

Таблица 1.3 - Распределение электромагнитных волн по диапазонам

Диапазон	Длина волны	Частота	Область применения
Сверх длинные волны, СДВ	10-100 км	3-30 кГц	Радионавигация, радиотелеграфная связь, метеослужба
Длинные волны, ДВ	1-10 км	30-300 кГц	Радиотелефонная связь, радиовещание,  радионавигация
Средние волны, СВ	100-1000 м	300-3000 кГц
Короткие волны, КВ	10-100 м	3 – 30 МГц	Радиотелефонная связь, радиовещание, радиолюбительская связь
Ультракороткие волны(метровые),УКВ	1-10 м	30-300 МГц	Радиовещание,  телевидение, радиолокация, космическая радиосвязь, радиолюбительская связь
Высокие частоты (дециметровые), ВЧ	1-10 дм	300-3000 МГц	Телевидение, радиолокация, РРЛ, сотовая связь, космическая радиосвязь
Крайне высокие частоты (сантиметровые), КВЧ	1-10 см	3-30 ГГц	Радиолокация, РРЛ, сотовая связь, космическая радиосвязь
Гипервысокие частоты (миллиметровые), ГВЧ	1-10 мм	30 – 300 ГГц	Радионавигация и т.д.
Волны оптического диапазона: инфракрасные видимые световые ультрафиолетовые	1e-3 - 7,5e-7 7,5e-7 - 4e-7 4e-7 - 20e-10	3e5-4e8 4e8-7,5e8 7,5e8-15e10	Квантовая радиоэлектроника, пассивная и активная радиолокация

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

• ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая планету. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.

• СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.

• КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т. н. зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью — более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши́е расстояния при малой мощности передатчика.

• УКВ распространяются прямолинейно и, как правило, не отражаются ионосферой. Легко огибают препятствия и имеют высокую проникающую способность.

• ВЧ не огибают препятствия, распространяются в пределах прямой видимости. Используются в WiFi, сотовой связи и т. д.

• КВЧ не огибают препятствия, отражаются большинством препятствий, распространяются в пределах прямой видимости. Используются для спутниковой связи.

• Гипервысокие частоты не огибают препятствия, отражаются подобно свету, распространяются в пределах прямой видимости. Использование ограничено.

Затухание миллиметровых волн в атмосфере значительно выше, чем метровых и дециметровых, и сильно зависит от климатических воздействий. Еще одной особенностью волн этого диапазона является прямолинейность их распространения. Они не способны огибать даже небольшие препятствия, а напротив - отражаются от них практически без искажений. Практика показала, что на частоте 40 ГГц удовлетворительно принимаются сигналы, прошедшие 4-кратное отражение. Это свойство может использоваться при проектировании высокочастотных систем раздачи сигнала.

Для ТС радиоволны диапазонов СДВ, ДВ, СВ и КВ не представляют большого интереса, поскольку пропускная способность каналов связи на этих диапазонах достаточно низка.