Физическая линия связи что это

7. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Линия связи, ( line ) (рис. 21) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи дан­ных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи являет­ся термин канал связи ( channel ).

Рис. 21. Состав линии связи

Физическая среда передачи данных ( medium ) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие (рис. 22):

· кабельные (медные и волоконно-оптические);

· радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Рис. 22. Типы линий связи

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присо­единение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коак­сиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. Спутниковые каналы и радиосвязь используются в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя — например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.

Аппаратура передачи данных ( АПД или DCE — Data Circuit terminating Equipment ) непосредственно связывает компьютеры или локальные сети и является, таким образом, пограничным оборудованием. Примерами DCE являются модемы, терминальные адаптеры сетей ISDN, оптические модемы, устройства подключения к цифровым каналам. Обычно DCE работает на физическом уровне, отвечая за передачу и прием сигнала нужной формы и мощности в физи­ческую среду.

Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая данные и подключаемая непосредственно к аппаратуре передачи данных, обобщенно носит название оконечное оборудование данных ( ООД или DTE — Data Terminal Equipment ). Примером DTE могут служить компьютеры или маршрутиза­торы локальных сетей. Эту аппаратуру не включают в состав линии связи.

Промежуточная аппаратура обычно используется на линиях связи большой протяженности и решает две основные задачи:

В глобальных сетях необходимо обеспечить качественную передачу сигналов на большие расстояния. Поэтому без усилителей сигналов, уста­новленных через определенные расстояния, построить территориальную линию связи невозможно.

Промежуточная аппаратура канала связи прозрачна для пользователя. В действительности промежуточная аппаратура образует сложную сеть, которую называют первичной сетью, так как сама по себе она никаких высокоуровневых служб не поддерживает, а только служит осно­вой для построения компьютерных, телефонных или иных сетей.

К основным характеристикам линий связи относятся:

Основными являются пропускная способность и достоверность передачи данных. Они характеризуют как линии связи, так и способ передачи данных.

Из теории гармонического анализа известно, что любой периодический процесс можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различных частот и различных амплитуд (рис. 23). Каждая синусоида называется так­же гармоникой, а набор всех гармоник называют спектральным разложением ис­ходного сигнала. Непериодические сигналы можно представить интегралом синусоид с непрерывным спектром частот (от 0 до + ∞) (рис. 24).

Рис.23. Представление периодического сигнала суммой синусоид

Рис.24. Спектральное разложение идеального импульса

Искажение передающим каналом синусоиды какой-либо частоты приводит к искажению передаваемого сигнала любой формы, особенно если синусоиды различных частот искажаются неодинаково. В результате сигналы могут плохо распознаваться.

Кроме искажений сигналов, вносимых внутренними физическими параметрами линии связи, существуют и внешние помехи. Они создаются различными электричес­кими двигателями, электронными устройствами, атмосферными явлениями и т. д.

Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается с помо­щью таких характеристик, как амплитудно-частотная характеристика и полоса про­пускания.

Амплитудно-частотная характеристика (рис. 25) показывает, как затухает ам­плитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала.

Рис. 25. Амплитудно-частотная характеристика

Знание амплитудно-частотной характеристики реальной линии позволяет определить форму выходного сигнала для любого входного сигнала.

Пропускная способность ( throughput ) линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеря­ется в битах в секунду — бит/с, а также в производных единицах, таких как килобит секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т. д.

Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как амплитудно-частотная характеристика, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком (рис. 26).

Рис. 26. Соответствие между полосой пропускания линии связи и спектром сигнала

Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на линию связи, называется физическим или линейным кодированием.

Теория информации говорит, что любое различимое и непредсказуемое измене­ние принимаемого сигнала несет в себе информацию. Так большинство способов кодирования используют изменение какого-либо параметра периодического сигнала — частоты, амплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательности импульсов. Периодический сигнал, парамет­ры которого изменяются, называют несущим сигналом или несущей частотой.

Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах ( baud ). Период времени между соседними изменениями информационного сигнала называется тактом работы передатчика. Пропускная способность линии в битах в секунду в общем случае не совпадает с числом бод, это соотношение зависит от способа кодирования.

На пропускную способность линии оказывает влияние не только физическое, но и логическое кодирование. Логическое кодирование выполняется до физического кодирования и подразумевает замену бит исходной информации новой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей дополнительными свойствами. Дру­гим примером логического кодирования может служить шифрация данных, обес­печивающая их конфиденциальность при передаче через общественные каналы связи.

Чем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше информации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако с увеличением частоты периодического несущего сигнала увеличивается его ширина спектра. Чем больше несоответствие между полосой пропускания линии и шириной спектра передавае­мых информационных сигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распознавании информации принимающей стороной, а значит, скорость передачи информации оказывается меньше.

Связь между полосой пропускания лин ии и ее максимально возможной пропуск­ной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования, установил Клод Шеннон:

где С – максимальная пропускная способность линии, бит/с;

F – ширина полосы пропускания линии, Гц ;

Р_С – мощность сигнала;

Из этого соотношения видно, что хотя теоретического предела пропускной спо­собности линии с фиксированной полосой пропускания не существует. Однако повышение мощности передатчика ведет к значительному уве­личению его габаритов и стоимости. Снижение уровня шума требует применения специальных кабелей с хорошими защитными экранами, что весьма дорого, а так­же снижения шума в передатчике и промежуточной аппаратуре, чего достичь весьма не просто. К тому же при достаточно типичном исходном отношении мощности сигнала к мощности шума в 100 раз повышение мощности передатчика в 2 раза даст только 15 % увеличения пропускной способ­ности линии.

Близким по сути к формуле Шеннона является соотношение, полу­ченное Найквистом, которое также определяет максимально возможную пропуск­ную способность линии связи:

где М — количество различимых состояний информационного параметра.

Хотя формула Найквиста явно не учитывает наличие шума, косвенно его влия­ние отражается в выборе количества состояний информационного сигнала. Для повышения пропускной способности канала увеличивают это количество до значительных величин, но на практике оно ограничено из-за шума на линии.

Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде, на внутренних проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми явля­ются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические линии.

Источник

Физическая выделенная линия (проводная либо оптоволоконная)

Физическая выделенная линия – это прямая проводная связь между подключаемой к Интернету машиной (компьютером либо маршрутизатором) и технической площадкой Интернет-провайдера. Могут использоваться как обычные (электропроводящие) провода, так и оптоволокно. Линия может быть непрерывной или же в неё могут быть включены усиливающие сигнал устройства, позволяющие увеличить дальность связи.

Физические линии – наиболее старый и отработанный способ передачи данных, который применялся ещё до появления самого понятия «Интернет». За это время разработано достаточно много различных устройств, позволяющих организовать канал связи. Только технический специалист, знакомый с конкретной ситуацией на месте и с возможностями близлежащих Интернет-провайдеров, может оценить основные применимые в данном случае варианты организации физической линии. Однако в любом случае требуется решить две задачи: проложить проводную линию и обеспечить передачу данных по ней.

Основные используемые варианты организации проводного канала связи – прямая прокладка кабеля, использование телефонных проводов и аренда канала.

Прямая прокладка кабеля является очень простой, если Интернет-провайдер (либо организация, уже имеющая подключение к Интернету по достаточно скоростному каналу) находится в том же здании, что и подключаемая машина. В этом случае проводится обычная локальная сеть, и скорость связи оказывается весьма высокой (от 1 Мбит/с до 100 Мбит/с и выше, в зависимости от используемого сетевого оборудования).

Между разными зданиями кабель может быть проведён как воздушная (т.е. подвесная) линия, в существующих подземных коммуникациях (например, телефонной связи) или в отдельной траншее. Выбор между этими способами – вопрос организационный и финансовый; следует учитывать, что воздушные линии могут быть подвержены ударам молнии и кражам кабеля, в существующих коммуникациях кабель может быть случайно повреждён монтёрами, а в отдельной траншее – землекопной техникой (например, при ремонте городских коммуникаций). Кроме того, любой подземный кабель может оказаться затоплен; впрочем, негативных последствий этого можно избежать, выбрав вид кабеля с надёжной водонепроницаемой изоляцией.

Для прокладки можно использовать как обычный проводной кабель (с минимум двумя витыми парами изолированных многожильных проводов), так и оптоволокно. На небольшое расстояние (100-200 м по кабелю) можно проложить кабель обычного стандарта локальной сети (например, Ethernet ) и получить всё ту же высокую скорость. Однако для воздушных линий это (как и любой другой электрический кабель) не лучшее решение, поскольку при ударах молнии может оказаться повреждён не только кабель, но и устройства, к которым он подключён. Существуют специальные приставки, обеспечивающие грозозащиту, однако они нередко оказываются неэффективны.

В целом оптоволоконный кабель дороже обычного, устройства для его использования также дороже, он менее подвержен повреждению от ударов молний и обеспечивает более высокую скорость на относительно больших расстояниях (до 2 км, со специальным оборудованием возможно и больше), однако его может оказаться сложнее ремонтировать при обрыве. Однако, если планируется прокладка кабеля, выбор вида кабеля и устройств для организации канала связи по нему должен производить технический специалист.

Использование существующих телефонных проводов – второй распространённый способ организации прямого физического канала. Простейший вариант такого соединения реализуется, если и от подключаемой точки, и от технической площадки Интернет-провайдера имеются телефонные кабели до одного и того же телефонного узла. При этом одна или две пары телефонных проводов из этих кабелей соединяются друг с другом напрямую, минуя коммутационное оборудование. (Использование двух пар позволяет получить более высокую скорость и надёжность связи).

Если кабели от провайдера и о подключаемой точки приходят на разные телефонные узлы, также нередко имеется возможность организовать выделенную линию, установов постоянное соединение между этими кабелями через кабели, проложенные от одного телефонного узла к другому. Однако качество такой линии (и, следовательно, обеспечиваемая скорость передачи данных) может оказаться даже хуже, чем при обычной модемной связи через телефонную линию.

В отличие от прокладки кабеля, при данном варианте качество проводных каналов оказывается неконтролируемым – провода являются частью обычных телефонных кабелей, нередко относительно старых. Соответственно, возможная скорость передачи может оказаться ниже. Зато получение такой услуги от телефонного узла нередко существенно дешевле, чем прокладка.

Аренда физического канала возможна, если у какой-либо компании есть готовый канал связи между подключаемой точкой и технической площадкой провайдера (например, свободные пары в кабеле, линия специальной связи и т.п.) Однако специалисты должны оценить пригодность канала для высокоскоростной передачи данных. В частности, следует учитывать, что некоторые виды усиливающего оборудования, рассчитанные на работу с голосом, резко ограничивают возможную скорость связи.

Скорость передачи данных по физической выделенной линии зависит от используемого оборудования, вида кабеля (как электрические, так и оптоволоконные кабели бывают разных видов) и длины кабельного соединения. Она может составлять от 9600 бит/с до тысяч Кбит/с.

Даже при использовании телефонных кабелей эта скорость может заметно превышать скорость обычного модема, поскольку отсутствуют частотные ограничения и специфические искажения сигнала, связанные с тем, что телефонная сеть предназначена для передачи голоса.

Если используется достаточно качественный кабель и надёжное оборудование для связи, гарантированная скорость передачи данных по физический выделенной линии оказывается практически равна максимальной. (Это, конечно, не означает, что информация из Интернета будет обязательно поступать с этой же скоростью – каналы связи Интернет-провайдера с остальным Интернетом также имеют ограниченную скорость и могут быть загружены данными для многих пользователей). Задержки при передаче данных по физической выделенной линии – минимально возможные, и также могут увеличиваться лишь из-за некачественного кабельного канала или оборудования связи.

Таким образом, качественная физическая выделенная линия с достаточной скоростью является наилучшим возможным способом Интернет-подключения. Однако не всегда имеется возможность выбрать этот способ. Так, во многих случаях организация отдельного проводного канала связи до Интернет-провайдера оказывается ощутимо дорогой, а иногда и вовсе невозможной – либо из-за организационных сложностей, либо из-за географической удалённости ближайшего провайдера. Кроме того, даже если возможно прямое соединение с провайдером через телефонные кабели, скорость может оказаться слишком низкой из-за плохого качества или слишком большой длины проводного канала.

Поэтому использование иных способов подключения, описанных в последующих пунктах главы 2, может оказаться более целесообразным.

Первоначальная оплата подключения по физической выделенной линии включает в себя тариф Интернет-провайдера на подключение, а также стоимость прокладки проводного канала. Заметим, что при прокладке проводного канала может быть необходима оплата услуг нескольких разных организаций (особенно если проводится установка отдельного кабеля). Кроме того, нередко требуется приобрести оборудование; впрочем, Интернет-провайдер может предоставить его в аренду или лизинг, либо же дотировать его приобретение (компенсируя это за счёт более высокой цены услуг).

Периодическая оплата чаще всего состоит из абонентской платы и оплаты входящего трафика (см. п. 1.3). Изредка предлагаются варианты с фиксированной помесячной оплатой и безлимитным трафиком, однако в таких случаях обычно либо скорость передачи данных по линии мала (до 64 Кбит/ c ), либо цена весьма велика, либо (самый неприятный случай) провайдер соединён с Интернетом достаточно низкоскоростным каналом, и поэтому значительная часть возможностей линии просто не будет использоваться.

Источник

kpet-ks.ru

Компьютерные сети. г.Котово

Классификация и характеристики линий связи

Тема: Первичные сети, линии и каналы связи. Физическая среда передачи данных. Аппаратура передачи данных

Список ключевых слов:

Линия связи, физическая среда передачи данных, проводная (воздушная) линия связи, кабельная линия связи, неэкранированная витая пара, экранированная витая пара, медный кабель, радиоканал, радио, диапазон очень высоких частот, диапазон ультравысоких частот, диапазон микроволн, аппаратура передачи данных, модем, терминальный адаптер сетей ISDN, устройства для подключения к цифровым каналам, оконечное оборудование данных, промежуточная аппаратура, повторитель, концентратор, усилитель, регенератор, мультиплексор, демультиплексор, коммутатор, аналоговая линия связи, цифровая линия связи.

Состав линии связи

Под каналом связи в общем случае понимается совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигналов с определенными свойствами от одного пункта к другому.

Линия связи является непременной составной частью каждого канала связи, по которой осуществляется похождение электромагнитных колебаний от передающего пункта к приемному (в общем случае канал может содержать несколько линий, но чаще одна и та же линия входит в состав нескольких каналов).

Кроме линий связи, в состав канала входит оборудование, установленное на промежуточных и оконечных пунктах. В зависимости от рассматриваемой задачи одни и те же оконечные устройства могут быть отнесены либо к каналу связи (если они заданы), либо к передатчику или приемнику (если они должны быть выбраны в процессе разработки).

Физический уровень Линии связи

При построении сетей применяются линии связи, в которых используются различные физиче­ские среды: подвешенные в воздухе телефонные и телеграфные провода, проложенные под землей и по дну океана медные коаксиальные и волоконно-оптические кабели, опутывающие все современные офисы медные витые пары, все проникающие радиоволны.

Первичные сети, линии и каналы связи

При описании технической системы, которая передает информацию между узлами сети, в литературе можно встретить несколько названий: линия связи, составной канал, канал, звено. Часто эти термины используются как синонимы, и во многих случаях это не вызывает проблем. В то же время есть и специфика в их употреблении.

Не стоит относиться к путанице в терминологии очень строго. Особенно это относится к различиям в терминологии традиционной телефонии и более новой области — компьютерных сетей. Процесс конвергенции только усугубил проблему терминологии, так как многие механизмы этих сетей стали общими, но сохра­нили за собой по паре (иногда и больше) названий, пришедших из каждой об­ласти.

Кроме того, существуют объективные причины для неоднозначного понима­ния терминов. На рис. 1 показаны два варианта линии связи. В первом случае линия состоит из сегмента кабеля длиной несколько десятков метров и представляет собой звено. Во втором случае линия связи представляет собой составной канал, развернутый в сети с коммутацией каналов. Такой сетью может быть первичная сеть или телефонная сеть.

Однако для компьютерной сети эта линия представляет собой звено, так как соединяет два соседних узла, и вся коммутационная промежуточная аппаратура является прозрачной для этих узлов. Повод для взаимного непонимания на уровне терминов компьютерных специалистов и специалистов первичных сетей здесь очевиден.

Первичные сети специально создаются для того, чтобы предоставлять услуги ка­налов передачи данных для компьютерных и телефонных сетей, про которые в таких случаях говорят, что они работают «поверх» первичных сетей и являются наложенными сетями.

Физическая среда передачи данных

Линии связи отличаются также физической средой, которую они используют для передачи информации.

Физическая среда передачи данных может представлять набор проводников, по которым передаются сигналы. На основе таких проводников строятся проводные (воздушные) или кабельные линии связи (рис. 2). В качестве среды также используется земная атмосфера или космическое пространство, через которое распространяются информационные сигналы. В первом случае говорят о проводной среде, а во втором — о беспроводной.

В современных телекоммуникационных системах информация передается с по­мощью электрического тока или напряжения, радиосигналов или световых сиг­налов — все эти физические процессы представляют собой колебания электро­магнитного поля различной частоты.

Классификация линий связи

Воздушные линии связи Подводные линии связи

Радиоканалы наземной и спутниковой связи Кабельные линии связи кабельные линии связи

Рисунок 2. Типы сред передачи данных

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Еще в недалеком прошлом такие линии связи были основ­ными для передачи телефонных или телеграфных сигналов. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Но кое-где они все еще сохрани­лись и при отсутствии других возможностей продолжают использоваться и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего.

Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электро­магнитной, механической и, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных (и телекоммуникационных) сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар мед­ных проводов —неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) и экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP),коаксиальные кабеели с медной жилой, волоконно-оптические кабели. Первые два типа кабелей на­зывают также медными кабелями.

Скрученная пара проводов называется витой парой (twistedpair).

витая пара

Витая пара существует в экранированном варианте (ShieldedTwistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран,

Экранированная витая пара

и неэкранированном (UnshieldedTwistedpair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует.

Неэкранированная витая пара

Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения – для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (opticalfiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля – он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью ка­нала. Диапазоны широковещательного радио (длинных, средних и коротких волн), называемые также АМ-диапазонами, или диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM), обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, использующие диапазоны очень высоких частот (Very High Frequency, VHF), для которых при­меняется частотная модуляция (Frequency Modulation, FM). Для передачи данных также используются диапазоны ультравысоких частот (Ultra High Frequency, UHF), называемые еще диапазонами микроволн (свыше 300 МГц). При частоте свыше 30 МГц сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устой­чивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и при­емником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, либо локальные или мобильные сети, где это условие выполняется.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных. Хорошие возможности предоставляют волоконно-оптические кабели, обладающие широкой полосой пропускания и низкой чувствительностью к помехам. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных и городских сетей, так и высокоскоростные локальные сети. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отлич­ным отношением качества к стоимости, а также простотой монтажа. Беспроводные каналы используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные линии связи применить нельзя — например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильными пользователями сети. Обеспечение мобильности затронуло в первую очередь телефонные сети, компьютерные сети в этом отношении пока отстают. Тем не менее построение компьютерных сетей на основе беспроводных технологий, например, Radio Ethernet, считаются сегодня одним из самых перспективных направлений телекоммуникаций.

Первичные сети специально создаются для того, чтобы предоставлять услуги ка­налов передачи данных для компьютерных и телефонных сетей, про которые в таких случаях говорят, что они работают «поверх» первичных сетей и являются наложенными сетями.

Аппаратура передачи данных

Как показано на рис. 1 линии связи состоят не только из среды передачи, но и аппаратуры. Даже в том случае, когда линия связи не проходит через первичную сеть, а основана на кабеле, в ее состав входит аппаратура передачи данных.

Аппаратура передачи данных (Data Circuit Equipment, DCE) в компьютерных сетях непосредственно присоединяет компьютеры или коммутаторы к линиям связи и является, таким образом, пограничным оборудованием. Традиционно ап­паратуру передачи данных включают в состав линии связи. Примерами DCE яв­ляются модемы (для телефонных линий), терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства для подключения к цифровым каналам первичных сетей DSU/CSU (Data Service Unit/Circuit Service Unit).

DCE работает на физическом уровне модели OSI, отвечая за передачу информации в физическую среду (в линию) и прием из нее сигналов нужной формы, мощности и частоты. Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая данные для пе­редачи по линии связи и подключаемая непосредственно к аппаратуре передачи данных, носит обобщенное название оконечное оборудование данных (Data Ter­minal Equipment, DTE). Примером DTE могут служить компьютеры, коммутаторы и маршрутизаторы. Эту аппаратуру не включают в состав линии связи.

ПРИМЕЧАНИЕ

Разделение оборудования на DCE и DTE в локальных сетях является достаточно ус­ловным. Например, адаптер локальной сети можно считать как принадлежностью ком­пьютера, то есть оборудованием DTE, так и составной частью канала связи, то есть аппаратурой DCE. Точнее, одна часть сетевого адаптера выполняет функции DTE, а его другая, оконечная его часть, непосредственно принимающая и передающая сигна­лы, относится к DCE.

Промежуточная аппаратура обычно используется на линиях связи большой про­тяженности. Она решает две основные задачи:

В локальных сетях промежуточная аппаратура может совсем не использоваться, если протяженность физической среды — кабелей или радиоэфира — позволяет одному сетевому адаптеру принимать сигналы непосредственно от другого сете­вого адаптера без дополнительного усиления. В противном случае применяется промежуточная аппаратура, роль которой здесь играют устройства типа повто­рителей и концентраторов.

В глобальных сетях необходимо обеспечить качественную передачу сигналов на расстояния в сотни и тысячи километров. Поэтому без усилителей (повышаю­щих мощность сигналов) и регенераторов (наряду с повышением мощности вос­станавливающих форму импульсных сигналов, исказившихся при передаче на большое расстояние), установленных через определенные расстояния, построить территориальную линию связи невозможно.

В первичных сетях помимо рассмотренного выше оборудования, обеспечиваю­щего качественную передачу сигналов, необходима промежуточная коммутаци­онная аппаратура — мультиплексоры (MUX), демультиплексоры и коммутаторы. Эта аппаратура создает между двумя абонентами сети постоянный составной канал из отрезков физической среды — кабелей с усилителями.

Мультиплексоры и демультиплексоры относятся к классу комбинационных устройств, которые предназначены для коммутации потоков данных в линиях связи по заданным адресам. Большая часть данных в цифровых системах передается непосредственно по проводам и проводникам печатных плат. Часто возникает необходимость в передаче информационных двоичных сигналов (или аналоговых в аналого-цифровых системах) от источника сигналов к потребителям. В некоторых случаях нужно передавать данные на большие расстояния по телефонным линиям, коаксиальным и оптическим кабелям. Если бы все данные передавались одновременно по параллельным линиям связи, общая длина таких кабелей была бы слишком велика и они были бы слишком дороги. Вместо этого данные передаются по одному проводу в последовательной форме и группируются в параллельные данные на приемном конце этой единственной линии связи. Устройства, используемые для подключения одного из источников данных с заданным номером (адресом) к линии связи, называются мультиплексорами. Устройства, используемые для подключения линии связи к одному из приемников информации с указанным адресом, называются демультиплексорами. Параллельные данные одного из цифровых устройств с помощью мультиплексора могут быть преобразованы в последовательные информационные сигналы, которые передаются по одному проводу. На выходах демультиплексора эти последовательные входные сигналы могут быть снова сгруппированы в параллельные данные.

В зависимости от типа промежуточной аппаратуры все линии связи делятся на ана­логовые и цифровые. В аналоговых линиях промежуточная аппаратура предназна­чена для усиления аналоговых сигналов, то есть сигналов, которые имеют непре­рывный диапазон значений. Такие линии связи традиционно применялись в те­лефонных сетях для связи телефонных коммутаторов между собой. Для создания высокоскоростных каналов, которые мультиплексируют несколько низкоскоростных аналоговых абонентских каналов, при аналоговом подходе обычно использует­ся техника частотного мультиплексирования (Frequency Division Multiplexing, FDM).

В цифровых линиях связи передаваемые сигналы имеют конечное число состояний. Как правило, элементарный сигнал, то есть сигнал, передаваемый за один такт работы передающей аппаратуры, имеет 2, 3 или 4 состояния, которые в ли­ниях связи воспроизводятся импульсами или потенциалами прямоугольной формы. С помощью таких сигналов передаются как компьютерные данные, так и оциф­рованные речь и изображение (именно благодаря одинаковому способу представ­ления информации современными компьютерными, телефонными и телевизионными сетями стало возможным появление общих для всех первичных сетей). В цифровых линиях связи используется специальная промежуточная аппара­тура — регенераторы, которые улучшают форму импульсов и восстанавливают период их следования. Промежуточная аппаратура мультиплексирования и ком­мутации первичных сетей работает по принципу временного мультиплексирова­ния каналов (Time Division Multiplexing, TDM).

1 Интерфейсы DTE-DCE описываются стандартами серии V CCITT, а также стандартами EIA серии RS (Recommended Standards— рекомендуемые стандарты). Две линии стан­дартов во многом дублируют друг друга. Наиболее популярными стандартами являются RS-232, RS-530, V.35 и HSSI.

Вопросы и задания

Источник