3.2Физические каналы связи
3.2.1Коаксиальный 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.
3.2.2Витая пара
Наиболее старый и наиболее распространенный сейчас физический канал в компьютерных сетях, а так же в телекоммуникационных сетях 9рис. 3.1). На ее базе функционирует первая высокоскоростная сеть абонентского доступа – ADSL.
Рис. 3.1 – 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 (табл. 3.2). В настоящее время действуют стандартные определения 7 категорий кабеля (стандарт EIA/TIA 568А).
Табл. 3.2. – 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 (STP). Экранированный кабель используется в случае прокладке в среде, подверженной существенным помехам (например, производственные цеха).
3.2.3Приземные 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. 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.