ответы по сетям 1-37


СОДЕРЖАНИЕ TOC \o "1-3" \h \z \u 1 Модель OSI PAGEREF _Toc514943110 \h 22 Физический уровень модели OSI PAGEREF _Toc514943111 \h 43 Понятие линии канала связи PAGEREF _Toc514943112 \h 44 Основные характеристики канала связи PAGEREF _Toc514943113 \h 55 Полоса пропускания PAGEREF _Toc514943114 \h 66. Затухание PAGEREF _Toc514943115 \h 67. Помехоустойчивость PAGEREF _Toc514943116 \h 78. Пропускная способность PAGEREF _Toc514943117 \h 99. Достоверность передачи данных PAGEREF _Toc514943118 \h 1110 Методы совместного использования среды передачи PAGEREF _Toc514943119 \h 1211 Мультиплексирование с разделением по времени PAGEREF _Toc514943120 \h 1312 Мультиплексирование с разделением по частоте PAGEREF _Toc514943121 \h 1413 Мультиплексирование с разделением по длине волны PAGEREF _Toc514943122 \h 1414 Мультиплексирование с кодовым разделением PAGEREF _Toc514943123 \h 1615 Мультиплексирование и методы множественного доступа PAGEREF _Toc514943124 \h 1816 модуляция и кодирование сигналов PAGEREF _Toc514943125 \h 2117 методы аналоговой модуляции PAGEREF _Toc514943126 \h 2318 методы цифровой модуляции PAGEREF _Toc514943127 \h 2419 Физическое кодирование PAGEREF _Toc514943128 \h 2520 Логическое кодирование PAGEREF _Toc514943129 \h 2821 Стандарты кабелей PAGEREF _Toc514943130 \h 3022 Методы импульсной модуляции PAGEREF _Toc514943131 \h 3323.Стандарты кабелей PAGEREF _Toc514943132 \h 3525. Коаксиальный кабель PAGEREF _Toc514943133 \h 3727 Физический уровень технологии Gigabit Ethernet PAGEREF _Toc514943134 \h 3928 Волоконно-оптический (оптоволоконный) кабель PAGEREF _Toc514943135 \h 4029 Кабельные системы PAGEREF _Toc514943136 \h 4230 Структурированные кабельные системы PAGEREF _Toc514943137 \h 4231 Медиаконверторы PAGEREF _Toc514943138 \h 4432 Электрическая проводка PAGEREF _Toc514943139 \h 4533 Беспроводная среда передачи PAGEREF _Toc514943140 \h 4634 Характеристика антенн PAGEREF _Toc514943141 \h 4935 Диаграммы направленности PAGEREF _Toc514943142 \h 5036 Распространение сигналов в беспроводных средах передачи PAGEREF _Toc514943143 \h 5237 Технологии MIMO, OFDM PAGEREF _Toc514943144 \h 53
1 Модель OSI3959860113347500left875665Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии.
Протокол прикладного уровня — протокол верхнего (7-го) уровня сетевой модели OSI, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя иметь доступ к сетевым службам, таким, как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления.
Уровень представления — шестой уровень сетевой модели OSI.
Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом важном уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
Сеансовый уровень — 5-й уровень сетевой модели OSI, отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
Транспортный уровень — 4-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для доставки данных. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть, он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размеры которых зависят от протокола: короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP, SCTP.
Сетевой уровень — 3-й уровень сетевой модели OSI, предназначается для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
В пределах семантики иерархического представления модели OSI Сетевой уровень отвечает на запросы обслуживания от Транспортного уровня и направляет запросы обслуживания на Канальный уровень.
Канальный уровень — предназначенный для передачи данных узлам, находящимся в том же сегменте локальной сети. Также может использоваться для обнаружения и, возможно, исправления ошибок, возникших на физическом уровне. Примерами протоколов, работающих на канальном уровне, являются: Ethernet для локальных сетей, Point-to-Point Protocol (PPP), HDLC и ADCCP для подключений точка-точка (двухузловой).
Канальный уровень отвечает за доставку кадров между устройствами, подключенными к одному сетевому сегменту. Кадры канального уровня не пересекают границ сетевого сегмента.
Физический уровень — Это нижний уровень модели OSI — физическая и электрическая среда для передачи данных. Физический уровень описывает способы передачи бит (а не пакетов данных) через физические среды линий связи, соединяющие сетевые устройства. На этом уровне описываются параметры сигналов, такие как амплитуда, частота, фаза, используемая модуляция, манипуляция. Решаются вопросы, связанные с синхронизацией, избавлением от помех, скорости передачи данных.
2 Физический уровень модели OSIФизический уровень — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Составлением таких методов занимаются разные организации, в том числе: Институт инженеров по электротехнике и электронике, Альянс электронной промышленности, Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие. Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.
На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.
Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т.п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъёмы AUI и BNC.
При разработке стеков протоколов на этом уровне решаются задачи синхронизации и линейного кодирования. К таким способам кодирования относится код NRZ, код RZ, MLT-3, PAM5, Манчестер II.
Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi,
3 Понятие линии канала связиКанал связи — система технических средств и среда распространения сигналов для односторонней передачи данных (информации) от отправителя (источника) к получателю (приёмнику). В случае использования проводной линии связи, средой распространения сигнала может являться оптическое волокно или витая пара. Канал связи является составной частью канала передачи данных.

Существует множество видов каналов связи, среди которых наиболее часто выделяют каналы проводной связи (воздушные, кабельные, световодные и др.) и каналы радиосвязи (тропосферные, спутниковые и др.). Такие каналы в свою очередь принято квалифицировать на основе характеристик входного и выходного сигналов, а также по изменению характеристик сигналов в зависимости от таких явлений, происходящих в канале, как замирания и затухание сигналов.
По типу среды распространения каналы связи делятся на проводные, акустические, оптические, инфракрасные и радиоканалы.
Каналы связи также классифицируют на:
непрерывные (на входе и выходе канала — непрерывные сигналы),
дискретные или цифровые (на входе и выходе канала — дискретные сигналы),
непрерывно-дискретные (на входе канала — непрерывные сигналы, а на выходе — дискретные сигналы),
дискретно-непрерывные (на входе канала — дискретные сигналы, а на выходе — непрерывные сигналы).
Каналы могут быть линейными и нелинейными, временными и пространственно-временными. Возможна классификация каналов связи по диапазону частот.
4 Основные характеристики канала связиИспользуют следующие характеристики канала:
Эффективно передаваемая полоса частот:
Диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы;
Динамический диапазон:
Характеристика устройства или системы, предназначенной для преобразования, передачи или хранения некой величины (мощности, силы, напряжения, звукового давления и т. д.), представляющая логарифм отношения максимального и минимального возможных значений величины входного параметра устройства (системы). Минимальное значение обычно определяется уровнем собственных шумов или внешних помех в устройстве, а максимальное — перегрузочной способностью устройства;
Волновое сопротивлении
Пропускная способность
Помехозащищённость
5 Полоса пропусканияПолоса пропускания — это непрерывный диапазон частот, для которого затухание не превышает некоторый заранее заданный предел. То есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений. Иногда используют термин «эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ)».
Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.
Ширина полосы пропускания - полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной.
Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ
Пропускная способность линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных, которая может быть достигнута на этой линии. Особенностью пропускной способности является то, что, с одной стороны, эта характеристика зависит от параметров физической среды, а с другой — определяется способом передачи данных. Следовательно, нельзя говорить о пропускной способности линии связи до того, как для нее определен протокол физического уровня.
Например, поскольку для цифровых линий всегда определен протокол физического уровня, задающий битовую скорость передачи данных, то для них всегда известна и пропускная способность — 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и т. п.
Пропускная способность, как и скорость передачи данных, измеряется в битах в секунду (бит/с), а также в производных единицах, таких как килобиты в секунду (Кбит/с) и т. д.
6. ЗатуханиеПервая проблема, характерная для электрического тока — необходимость поддерживать нужный уровень сигнала. Сигнал, проходящий по передающей среде, постепенно затухает.
Затухание характерно как для аналоговых, так и для цифровых сигналов. Существует конечное значение для расстояния, которое может пройти сигнал без усиления или восстановления. Затухание растет с увеличением частоты сигнала и удлинением кабеля передающей среды. Тип кабеля в данном случае также имеет значение. Например, если частота сигнала остается неизменной, в ответвительном кабеле (drop cable) с диаметром сечения 22 затухание будет меньшим, чем в ответвительном кабеле той же длины с диаметром сечения 26. Чем меньше диаметр сечения кабеля, тем надежнее кабель.
Затухание — это величина, характеризующая потери амплитуды, измеряется в децибелах (дБ). Величина потерь сигнала выражается отрицательными5 значениями, соответственно, значению -2 дБ соответствует более сильный сигнал, чем значению -4 дБ. Для каждых 6 децибел величина сигнала уменьшается в два раза. Иными словами, сигнал затуханием -8 дБ в два раза меньше, чем сигнал с затуханием в -2 дБ. Об этом важно помнить при сравнении характеристик различных ответвительных кабелей.
Если затухание не контролировать, уровень сигнала понизится так, что принимающая сторона не сможет обработать передаваемую информацию. Чем выше частота потока сигнала, тем сильнее он подвержен затуханию. С увеличением частоты уровень сигнала быстрее понижается в контрольных точках по направлению к пункту назначения. Именно по этой причине приемникам высокоскоростного оборудования значительно сложнее распознать исходный сигнал. Еще один аспект, отличающий аналоговые сигналы от цифровых — способ коррекции затухания.
Цифровые сигналы состоят из дискретных значений, поэтому их легко обнаружить и регенерировать. Цифровой повторитель полностью регенерирует сигнал, позволяя увеличить расстояние, на которые могут быть переданы данные. После того как ослабленный сигнал поступает в повторитель, он восстанавливается и передается дальше, имея уровень исходного сигнала.
Аналоговые сигналы не регенерируются. Потоки аналоговых сигналов должны усиливаться из-за постоянного изменения их амплитуды. Когда сигнал затухает, его амплитуда в физической передающей среде должна быть увеличена.
Аналоговые сигналы восприимчивы к затуханию и шумам в линии, связанным с использованием медных проводников в качестве материала передающей среды.
На физическую среду передачи данных влияют такие факторы, как затухание, шумы и перекрестные наводки.
7. ПомехоустойчивостьПомехоустойчивость линии — способность линии уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде и на внутренних проводниках. Эта способность целиком и полностью зависит от:
характеристик используемой физической среды
средств линии, предназначенных для экранирования и подавления помех самой линии
Наименьшим является показатель помехоустойчивости у радиолиний, гораздо большей устойчивостью обладают кабельные линии и наилучшей —волоконно-оптические линии, малочувствительные ко внешнему электромагнитному излучению. Стандартными способами уменьшения помех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, являются методы экранирования и/или скручивания проводников.
Перекрёстные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk — NEXT) определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех. Внутренними называются помехи, возникающие при передаче электромагнитного сигнала по паре проводников, которые наводят на другую пару проводников сигнал помехи. В случае, когда ко второй паре подключен приёмник, то наведенная помеха может быть принята за полезный сигнал.
Показатель NEXT рассчитывается следующим образом:
NEXT = 10 log Рвых/Рнав,
где Рвых — мощность выходного сигнала, Рнав — мощность наведенного сигнала. Выражается в децибелах
Интерпретация показателя NEXT
Чем меньше значение NEXT, тем лучше кабель. Например, для витой пары категории 5 значение NEXT должно быть не более −27 дБ при частоте 100 МГц.
Показатель NEXT обычно используется применительно к кабелю, состоящему из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин. Для коаксиального кабеля, с одной экранированной жилой, этот показатель не рассчитывается, также как и для двойного, в силу высокой защищённости каждого из элементов в составе кабеля. Оптические волокна обладают высокой степенью защиты и практически не создают помех друг для друга.
PowerSUM
В Современных технологиях используется передача данных по нескольким витым парам единовременно. Ввиду этих тенденций, для определения помехоустойчивости стал применяться показатель PowerSUM. Этот показатель — модификация NEXT. Он отражает суммарную мощность перекрёстных наводок от всех передающих пар в кабеле.
Оптические волокна тоже не создают сколько-нибудь заметных взаимных помех. В связи с тем, что в некоторых новых технологиях данные передаются одновременно по нескольким витым парам, в последнее время стали применяться также показатели перекрестных наводок с приставкой PS (PowerSUM — объединенная наводка), такие как PS NEXT и PS FEXT. Эти показатели отражают устойчивость кабеля к суммарной мощности перекрестных наводок на одну из пар кабеля от всех остальных передающих пар.
Еще одним практически важным показателем является защищенность кабеля (Attenuation/Crosstalk Ratio, ACR). Защищенность определяется как разность между уровнями полезного сигнала и помех. Чем больше значение защищенности кабеля, тем в соответствии с формулой Шеннона данные можно передавать по этому кабелю с потенциально более высокой скоростью.
Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Еггог Rate, BER). Величина BER для линий связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторнойпередачей искаженных кадров) составляет, как правило, 10-4-10-6, в оптоволоконных линиях связи — 10-9. Например, значение достоверности передачи данных в 10-4 говорит о том, что в среднем из 10 000 бит искажается значение одного бита.
8. Пропускная способностьПропускная способность канала — максимальная скорость передачи информации по каналу связи в единицу времени.
Пропускная способность канала равна количеству информации, которое может передаваться по нему в единицу времени.
Объем переданной информации V вычисляется по формуле:
V=q⋅t
где q — пропускная способность канала (в битах в секунду или подобных единицах), а t— время передачи.
Однако иногда в качестве единицы используется байт в секунду (байт/с) и кратные ему единицы Кбайт/си Мбайт/с.
Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.
Номинальная скорость — битовая скорость передачи данных без различия служебных и пользовательских данных.
Эффективная скорость — скорость передачи пользовательских данных (нагрузки). Этот параметр зависит от соотношения накладных расходов и полезных данных.
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 (то есть те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажаться, приемник будет ошибаться при распознавании информации, а значит, информация не сможет передаваться с заданной пропускной способностью.
Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на линию связи, называется физическим или линейным кодированием. От выбранного способа кодирования зависит спектр сигналов и, соответственно, пропускная способность линии. Таким образом, для одного способа кодирования линия может обладать одной пропускной способностью, а для другого - другой. Например, витая пара категории 3 может передавать данные с пропускной способностью 10 Мбит/с при способе кодирования стандарта физического уровня l0Base-T и 33 Мбит/с при способе кодирования стандарта 100Base-T4. В примере, приведенном на рис. 2.9, принят следующий способ кодирования - логическая 1 представлена на линии положительным потенциалом, а логический 0 - отрицательным.
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, если в качестве такого сигнала используется синусоида.
Если сигнал изменяется так, что можно различить только два его состояния, то любое его изменение будет соответствовать наименьшей единице информации - биту. Если же сигнал может иметь более двух различимых состояний, то любое его изменение будет нести несколько бит информации.
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. Она может быть как выше, так и ниже числа бод, и это соотношение зависит от способа кодирования.
Если сигнал имеет более двух различимых состояний, то пропускная способность в битах в секунду будет выше, чем число бод. Например, если информационными параметрами являются фаза и амплитуда синусоиды, причем различаются 4 состояния фазы в 0,90,180 и 270 градусов и два значения амплитуды сигнала, то информационный сигнал может иметь 8 различимых состояний. В этом случае модем, работающий со скоростью 2400 бод (с тактовой частотой 2400 Гц) передает информацию со скоростью 7200 бит/с, так как при одном изменении сигнала передается 3 бита информации.
При использовании сигналов с двумя различимыми состояниями может наблюдаться обратная картина. Это часто происходит потому, что для надежного распознавания приемником пользовательской информации каждый бит в последовательности кодируется с помощью нескольких изменений информационного параметра несущего сигнала. Например, при кодировании единичного значения бита импульсом положительной полярности, а нулевого значения бита - импульсом отрицательной полярности физический сигнал дважды изменяет свое состояние при передаче каждого бита. При таком кодировании пропускная способность линии в два раза ниже, чем число бод, передаваемое по линии.
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, кроме этого, дополнительными свойствами, например возможностью для приемной стороны обнаруживать ошибки в принятых данных. Сопровождение каждого байта исходной информации одним битом четности - это пример очень часто применяемого способа логического кодирования при передаче данных с помощью модемов. Другим примером логического кодирования может служить шифрация данных, обеспечивающая их конфиденциальность при передаче через общественные каналы связи. При логическом кодировании чаще всего исходная последовательность бит заменяется более длинной последовательностью, поэтому пропускная способность канала по отношению к полезной информации при этом уменьшается.
9. Достоверность передачи данныхДостоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Величина этого показателя для каналов связи без дополнительных средств цилиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило, 10 -4 - 10 -6, в оптоволоконных линиях связи - 10 -9. Значение достоверности передачи данных, например, в 10 -4 говорит о том, что в среднем из 10 000 бит искажается значение одного бита.
Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по причине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наволок в кабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.
10 Методы совместного использования среды передачиВ информационных технологиях и связи, мультиплекси́рование (англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала, т. е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу.
В телекоммуникациях мультиплексирование подразумевает передачу данных по нескольким логическим каналам связи в одном физическом канале. Под физическим каналом подразумевается реальный канал со своей пропускной способностью — медный или оптический кабель, радиоканал.
Мультиплексирование (англ. multiplexing, muxing)— это процесс уплотнение канала связи, другими словами, передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу связи, с использованием специального устройства, называемого мультиплексором.
Мультиплексор (MUX) — комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Может быть реализован как аппаратно так и программно.
Демультиплексор (DMX) выполняет обратную функцию мультиплексора.

В настоящее время, для уплотнения канала связи, в основном используют:
Временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing, TDM)
Частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing, FDM)
Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM)
Множественный доступ с кодовым разделением (CodeDivisionMultipleAccess, CDMA) - каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала.
11 Мультиплексирование с разделением по времениВременное мультиплексирование (англ. Time Division Multiplexing, TDM) — технология аналогового или цифрового мультиплексирования, в котором несколько сигналов или битовых потоков передаются одновременно как подканалы в одном коммуникационном канале.
Передача данных в таком канале разделена на временные интервалы (таймслоты) фиксированной длины, отдельные для каждого канала. Например: некоторый блок данных или подканал 1 передается в течение временного интервала 1, подканал 2 во временной интервал 2 и т. д. Один фрейм TDM состоит из одного временного интервала, выделенного одному определенному подканалу. После передачи фрейма последнего из подканалов происходит передача фрейма первого подканала и т. д. по порядку.
Схематично эта процедура выглядит так: на вход мультиплексора подается n двоичных последовательностей, мультиплексор поочередно отбирает из этих входных каналов заданную последовательность бит, составляя из них выходную последовательность. Непрерывную последовательность бит в выходном потоке, принадлежащую определенному входному каналу, называют канальным интервалом или тайм-слотом. На практике наиболее употребительными являются схемы мультиплексирования с байт-интерливингом, когда канальный интервал состоит из 8 бит, либо с бит-интерливингом, когда на выход последовательно коммутируется по одному биту из каждого канала. Для того, чтобы демультиплексировать полученную последовательность, на принимающем конце линии связи тактовой синхронизации недостаточно, так как в получаемом потоке бит необходимо еще привязаться к началу первого канального интервала. С этой целью при формировании уплотненного потока в него с определенной периодичностью вставляют фиксированную битовую последовательность, которая вместе с группой канальных интервалов, следующих за ней и содержащих равное количесто интервалов из каждого входного потока, образует кадр или фрейм (в терминологии связистов «цикл») (Рис. 1).
Рис.1 Схема мультиплексирования с временным разделением каналов

Выделяя эту битовую последовательность, принимающая аппаратура может привязаться к началу каждого кадра в последовательности бит. Такой вид синхронизации называют кадровой или цикловой синхронизацией. Часто в цифровых системах несколько кадров объединяют в структуру, называемую сверхкадром (или сверхциклом). Для правильного приема таких структур, кроме тактовой и кадровой синхронизаций, необходима еще и сверхкадровая синхронизация. 
12 Мультиплексирование с разделением по частотеЧастотное разделение каналов, мультиплексирование с разделением по частоте (англ. Frequency-Division Multiplexing, FDM)
Разделение каналов осуществляется по частотам. Так как радиоканал обладает определённым спектром, то в сумме всех передающих устройств и получается современная радиосвязь. Например, ширина спектра сигнала для мобильного телефона составляет 8 МГц. Если мобильный оператор даёт абоненту частоту 880 МГц, то следующий абонент может занимать частоту 880+8=888 МГц. Таким образом, если оператор мобильной связи имеет лицензионную частоту 800—900 МГц, то он способен обеспечить около 12 каналов, с частотным разделением.
13 Мультиплексирование с разделением по длине волныСпектральное уплотнение каналов (англ. wavelength-division multiplexing, сокр. WDM — мультиплексирование с разделением по длине волны) — технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах.
Технология WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность канала (к 2003 году, в коммерческих системах достигнута скорость 10,72 Тбит/с[1], а к 2015 — 27 Тбит/с), причем она позволяет использовать уже проложенные волоконно-оптические линии. Благодаря WDM удается организовать двустороннюю многоканальную передачу трафика по одному волокну. Преимуществом DWDM-систем является возможность передачи высокоскоростного сигнала на сверхдальние расстояния без использования промежуточных пунктов (без регенерации сигнала и промежуточных усилителей)[3]. Эти преимущества крайне востребованы для передачи данных через малонаселенные пункты.

При создании магистральных линий связи на большое число каналов используются возможности, открываемые спектральным уплотнением или мультиплексированием по длинам волн (WDM). Сущность последнего состоит в том, что в волоконный световод вводится одновременно излучение от нескольких источников, работающих на разных длинах волн, а на приёмном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов.
Таким образом, по одному световоду организуется n спектрально разделённых оптических каналов.
Спектральное уплотнение позволяет существенно увеличить информационную ёмкость оптических кабелей и организовать двустороннюю многоканальную связь по одному волокну. Возможность построения таких систем основывается на использовании оптических усилителей на волокне, легированном эрбием и на сравнительно слабой зависимости коэффициента затухания волоконно-оптического кабеля от частоты (или длины волны) в пределах используемого спектрального диапазона 1550–1560мкм. Поэтому по одному волоконному световоду, подобно многоканальным радиорелейным системам передачи, можно организовать несколько широкополосных оптических каналов в пределах полосы, где малые потери.
3.6.2 Устройства уплотнения по длинам волн
Устройства, с помощью которых осуществляется уплотнение по длинам волн, называются мультиплексорами.
Одним из устройств волнового (спектрального) уплотнения является WDM-фильтр. Он выполняет функции мультиплексирования (объединения) или демультиплексирования (выделения или фильтрации) оптических сигналов разных длин волн (каналов) из нескольких ВС в один ВС или из одного ВС в несколько ВС. На передающей и приёмной сторонах могут устанавливаться однотипные устройства, но работающие в режимах объединения и выделения соответственно (рисунок 3.20).
Схема оптического сегмента

Рисунок 3.20 - Схема оптического сегмента, использующего передачу мультиплексного сигнала по волоконному световоду.
Сам факт существования устройств WDM основан на свойстве ВС пропускать множество сигналов, которые распространяются по ВС, не взаимодействуя между собой.
Первые устройства WDM появились в начале 90-х годов ХХ века. В основном это были широкополосные двухканальные системы с длинами волн 1310нм и 1550нм. В дальнейшем по мере всё большего освоения окна прозрачности 1550нм появляются прецизионные узкополосные WDM-устройства с мультиплексируемыми длинами волн, полностью лежащими в окне прозрачности 1550нм.
Это позволило строить на волокне протяжённые магистрали с множеством каналов. Катализатором прогресса становятся оптические усилители. Практически вся рабочая область длин волн (1530-1560нм), в которой усилитель имеет достаточно высокий коэффициент усиления и приемлемое отношение сигнал/шум, отводится в распоряжение систем спектрального уплотнения. Для построения многоканальных WDM-систем наряду с пассивными WDM-фильтрами также требуются узкополосные лазеры, стабильно выдерживающие нужную длину волны. Пока именно лазеры остаются наиболее дорогим элементом в таких системах. В настоящее время поставляются системы с числом каналов 4, 8 ,16, 32.
14 Мультиплексирование с кодовым разделениемКаналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала — шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир в данном частотном диапазоне становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоеного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. Каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника. Упрощенная структурная схема системы с кодовым разделением каналов:

Каждый входной цифровой сигнал складывается ("модулируется") с отдельной "несущей", в качестве которой выступает псевдослучайная последовательность (ПСП). ПСП передается со скоростью большей, чем скорость исходного сигнала, после чего полученные сигналы объединяются в единый поток. При этом полоса частот, используемая в радиоканале, гораздо шире, чем полоса исходного сигнала. Этот процесс получил название расширение спектра. Псевдослучайные последовательности выбираются таким образом, чтобы на приемном конце их можно было разделить (отфильтровать) и отделить сигнал от его псевдослучайной последовательности ("несущей"). Передача единого объединенного потока осуществляется в одной полосе частот с помощью одного из видов фазовой манипуляции. Поэтому системы, основанные на CDMA, не требуют разделения полосы частот на отдельные каналы, что, в свою очередь, облегчает процесс хэндовера (переход из одной соты в другую).Псевдослучайные последовательности должны иметь нулевую корреляцию, т. е. быть взаимонезависимы. Преимущества: 1.Высокая спектральная эффективность. Кодовое разделение позволяет обслуживать больше абонентов на той же полосе частот, чем другие виды разделения. 2.Гибкое распределение ресурсов. При кодовом разделении нет строгого ограничения на число каналов. С увеличением числа абонентов постепенно возрастает вероятность ошибок декодирования, что ведёт к снижению качества канала, но не к отказу обслуживания. 3.Более высокая защищённость каналов. Выделить нужный канал без знания его кода весьма трудно. Вся полоса частот равномерно заполнена шумоподобным сигналом. 4.Считается, что телефоны CDMA тратят меньше энергии на излучение, и потому менее вредны.
При кодовой модуляции применяется техника расширения спектра с множественным доступом. Она позволяет увеличить пропускную способность при неизменной мощности сигнала. Передаваемые данные комбинируются с более быстрым шумоподобным псевдослучайным сигналом с использованием операции побитового взаимоисключающего ИЛИ (XOR). На изображении ниже показан пример, демонстрирующий применение метода для генерации сигнала. Сигнал данных с длительностью импульса Tb комбинируется при помощи операции XOR с кодом сигнала, длительность импульса которого равна Тс(зам: ширина полосы пропускания пропорциональна 1\Т, где Т= время передачи одного бита), следовательно ширина полосы пропускания сигнала с данными равна 1/Тb и ширина полосы пропускания получаемого сигнала равна 1\Тс . Так как Тс много меньше Тb, ширина полосы частот получаемого сигнала намного больше, чем таковая оригинального сигнала передаваемых данных. Величина Tb\Тс называется базой сигнала и, в какой-то мере, определяет верхний предел числа пользователей, поддерживаемых базовой станцией единомоментно.

15 Мультиплексирование и методы множественного доступаПроцесс мультиплексирования представляет собой процедуру уплотнения данных для передачи такого потока по общей линии связи с целью значительного повышения пропускной способности информационного канала (Рис 1). Коммутационное устройство, способное создавать уплотненные потоки данных, называется мультиплексором (MUX). Обратный процесс, т.е. разуплотнение данных, называетсядемультиплексированием.  А устройство с такой коммутацией именуется демультиплексором (DEMUX).

Рис 1.  Мультиплексирование и демультиплексирование данных
Существует три основных метода мультиплексирования:- частотное мультиплексирование (FDM, Frequency Division Multiplexing) или, более точно, мультиплексирование с разделением частоты- временное мультиплексирование (ТDM, Time Division Multiplexing) или мультиплексирование с разделением времени- волновое мультиплексирование (WDM, Wavelength Division Multiplexing) или мультиплексирование с разделением по длине волны.    
Теперь о множественном доступе.  Множественный доступ - это способ разделения общего ресурса канала связи между участниками информационного обмена. При этом эффективность и достаточность множественного доступа как такового и как процедуры коллективного взаимодействия пользователей, может состояться только при  наличии технологии, значительно увеличивающей пропускную способность канала связи. В этом контексте множественный доступ в зависимости от того, какая схема работает на увеличение пропускной способности канала связи, разделяется на следующие типы:
 С использованием методов  мультиплексирования- множественный доступ с разделением частоты (FDMA)- множественный доступ с разделением времени(TDMA)- множественный доступ с разделением по длине волны(WDMA).
С использованием других методов- множественный доступ с передачей полномочия или маркера (ТРМА)- множественный доступ с прослушиванием несущей  и обнаружения коллизий (CSMA/CD).
Множественный доступ ТРМА использует детерминированный маркерный метод передачи данных, иногда такой способ именуется эстафетным, так как право передачи запускается по эстафете от абонента к абоненту. Этот метод предполагает обязательно кольцевую топологию расположения абонентов, причем строятся два кольца: одно кольцо является резервным в случае аварийных ситуациях или сбоях. Суть метода такова. По кольцу непрерывно вращается маркер (token), специальный управляющий пакет. Отсюда еще одно название метода – токеновый! Так вот, если маркер свободный - он дает право абоненту на передачу. Абонент, получивший свободный маркер, делает маркер занятым, присоединяет к нему свой пакет информации и пускает такую посылку по кругу. Остальные абоненты в кольце анализируют эту посылку на предмет адресата. Если абоненту не адресована посылка, он пускает ее по кругу. Если абонент находит в посылке свой адрес, он принимает инфо, маркер помечает как принятый и пускает посылку снова по кольцу. Передающий абонент, получивший обратно свою посылку с отметкой о приеме, удаляет свой информационный пакет, помечает token (маркер) как свободный и отправляет чистенький token дальше по кольцу. Все снова повторяется. Множественный доступ с передачей маркера успешно применяется в технологиях Token Ring и FDDI.
Множественный доступ CSMA/CD использует метод коллективного доступа с опознаванием несущей частоты и обнаружением коллизий. Такой множественный метод доступа не позволяет создать коллизию, т.е. ситуацию одновременной передачи данных по общему каналу нескольких пользователей. Информационной единицей является кадр, наложенный (модулированный) на несущую частоту (5-10 МГц). Заголовок кадра содержит адреса отправителя и получателя кадра. Принцип работы такого доступа основан на двух основополагающих моментах: первый, каждый абонент определяет ситуацию, когда он может передать кадр, второй, каким образом должен вести себя передающий абонент в случае одновременного начала передачи кадра другим абонентом. Ситуация – свободен канал связи или нет, определяется прохождением по каналу несущей информацию (кадр) частоты. Чтобы уловить суть алгоритма данного метода, рассмотрим работу абонента №1. Итак, абонент №1, которому необходимо передать данные, определил, что в канале связи присутствует несущая, т.е. канал связи занят: наш абонент берет технологическую паузу (9.6 мкс). После паузы он опять переходит в режим прослушивания канала связи на предмет несущей частоты, Несущая – есть! Кто-то ведет передачу, абонент №1 снова берет технологическую паузу. Несущей – нет! Канал связи свободен, начинается передача кадра. Сразу же передающий абонент №1 следит за состоянием канала связи на факт обнаружения коллизии. Все пользователи участвуют в прослушке канала, анализируя пришедший кадр, и тот абонент, чей адрес записан в заголовке кадра, начинает прием кадра. Остальные абоненты игнорируют “чужой” кадр. Если абонент №1 не обнаружил коллизию в течение всей передачи кадра, процесс приема-передачи инфо заканчивается корректно. Если абонент №1 обнаружил факт коллизии, передача кадра прекращается, абонент №1 вбрасывает в канал связи специальный сигнал, получив который одновременно сработавший пользователь прекращает свою передачу, а наш абонент берет случайную паузу, после которой он пытается продолжить передачу текущего кадра по вышеуказанному алгоритму. В схеме алгоритма заложено 16 попыток, чтобы корректно завершить прием-передачу текущего кадра. Если из-за коллизий все-таки не получается завершить передачу текущего кадра в рамках данного алгоритма, такой злосчастный кадр просто отбрасывается передающим абонентом №1 и его приемным визави. Далее – опять кто первый! Множественный метод с опознаванием несущей и обнаружения коллизий хорошо зарекомендовал себя в сетях Ethernet.
16 модуляция и кодирование сигналовМодуля́ция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс изменения одного или нескольких параметров модулируемого несущего сигнала при помощи модулирующего сигнала.
Передаваемая информация заложена в модулирующем сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим (модулируемым). Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую с целью получения нового модулированного сигнала.
Использование модуляции позволяет:
согласовать параметры сигнала с параметрами линии;
повысить помехоустойчивость сигналов;
увеличить дальность передачи сигналов;
организовать многоканальные системы передачи (МСП с ЧРК).
Виды аналоговой модуляции:
амплитудная модуляция (АМ), происходит изменение амплитуды несущего колебания;
частотная модуляция (ЧМ), происходит изменение частоты несущего колебания;
фазовая модуляция (ФМ), происходит изменение фазы несущего колебания.
Амплитудная модуляция — процесс изменения амплитуды несущего сигнала в соответствии с мгновенными значениями модулирующего сигнала.
Частотная модуляция — процесс изменения частоты несущего сигнала в соответствии с мгновенными значениями модулирующего сигнала.
Фазовая модуляция — процесс изменения фазы несущего сигнала в соответствии с мгновенными значениями модулирующего сигнала.

17 методы аналоговой модуляцииАналоговая модуляция является таким способом физического кодирования, при котором информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала несущей частоты. Основные способы аналоговой модуляции показаны на рис. На диаграмме показана последовательность бит исходной информации, представленная потенциалами высокого уровня для логической единицы и потенциалом нулевого уровня для логического нуля. Такой способ кодирования называется потенциальным кодом.

Рисунок 5
При амплитудной модуляции(рисунок 5, б) для логической единицы выбирается один уровень амплитуды синусоиды несущего колебания, а для логического нуля – другой. Этот способ редко используется в чистом виде на практике из-за низкой помехоустойчивости (воздействие помех в канале связи приводит к искажению амплитуды передаваемого сигнала и, соответственно, к искажению передаваемой информации), но часто применяется в сочетании с другим видом модуляции – фазовой модуляцией (квадратурная амплитудная модуляция в модемах с повышенной скоростью передачи данных).
При частотной модуляции(рисунок 5, в) значения 0 и 1 исходных данных передаются синусоидами с различной частотой – f1 и f2. Этот способ модуляции не требует сложных схем в модемах и обычно применяется в низкоскоростных модемах, работающих на скоростях 300 или 1 200бит/с.
При фазовой модуляции (рисунок 5, г) значениям данных 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты и амплитуды, но с различной фазой, например 0 и 180 градусов или 0, 90, 180 и 270 градусов.

18 методы цифровой модуляцииВ сетях применяются так называемые самосинхронизирующиеся коды,сигналы которых несут для передатчика указания о том, в какой момент времени нужно осуществлять распознавание очередного бита (или нескольких бит, если код ориентирован более чем на два состояния сигнала). Любой резкий перепад сигнала – так называемый фронт – может служить хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком.
При использовании синусоид в качестве несущего сигнала результирующий код обладает свойством самосинхронизации, так как изменение амплитуды несущей частоты дает возможность приемнику определить момент появления входного кода.
На рисунке 7, а показан уже упомянутый ранее метод потенциального кодирования, называемый также кодированием без возвращения к нулю (Non Return to Zero, NRZ). Последнее название отражает то обстоятельство, что при передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта. Метод NRZ прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок, но не обладает свойством самосинхронизации. Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться с моментом съема данных, так как частоты двух генераторов никогда не бывают полностью идентичными. Другим серьезным недостатком метода NRZ является наличие низкочастотной составляющей, которая приближается к нулю при передаче длинных последовательностей единиц или нулей. Из-за этого многие каналы связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приемником и источником, этот вид кодирования не поддерживают. В результате в чистом виде код NRZ в сетях не используется.

Рисунок 7 – Способы дискретного кодирования данных
Переносчиком информации является периодическая последовательность импульсов. Она характеризуется такими параметрами, как амплитуда, длительность (ширина) импульса, частота следования импульсов, положение (фаза) каждого импульса на оси времени по отношению к так называемым тактовым точкам. Соответственно различают амплитудно-импульсную (АИМ), широтно-импульсную (ШИМ), частотно-импульсную (ЧИМ) и фазово-импульсную (ФИМ) модуляцию. В ряде случаев непрерывные сигналы квантуются по времени и уровню. Полученные при этом дискретные значения преобразуют в кодовые комбинации, состоящие из импульсов равной амплитуды и длительности, (по существу, в цифровую форму), обеспечивая кодово-импульсную модуляцию (КИМ или ИКМ). Видеоимпульсами КИМ может осуществляться амплитудная, частотная, фазовая и другая модуляция несущего колебания.
19 Физическое кодированиеФизическое кодирование (линейное кодирование, манипуляция сигнала, модуляция, импульсно-кодовая модуляция) — представления дискретных сигналов, передаваемых по цифровому каналу связи, с целью передачи данных, представленных в цифровом виде, на расстояние по физическому каналу связи (такому как оптическое волокно, витая пара, коаксиальный кабель, инфракрасному излучению). Физическое кодирование также применяется для записи данных на цифровой носитель. При физическом кодировании уделяют внимание на характеристики формируемого сигнала: ширину полосы частот, гармонический состав сигнала, способность к синхронизации приёмника с передатчиком. При физическом кодировании решаются вопросы синхронизации, управления полосой пропускания сигнала, скорость передачи данных и расстояние на которое необходимо передать данные[1][5].
Различают виды передачи дискретных сигналов:
синхронный способ передачи данных — когда приёмник и передатчик работают синхронно (в один такт);
асинхронный способ передачи данных — когда приёмник и передатчик работают несинхронно.
Система кодирования сигналов имеет иерархию.
Физическое кодирование
Нижним уровнем в иерархии кодирования является физическое кодирование, которое определяет число дискретных уровней сигнала (амплитуды напряжения, амплитуды тока, амплитуды яркости).
Физическое кодирование рассматривает кодирование только на самом низшем уровне иерархии кодирования — на физическом уровне и не рассматривает более высокие уровни в иерархии кодирования, к которым относятся логические кодирования различных уровней.
С точки зрения физического кодирования цифровой сигнал может иметь два, три, четыре, пять и т. д. уровней амплитуды напряжения, амплитуды тока, амплитуды света.
Ни в одной из версий технологии Ethernet не применяется прямое двоичное кодирование бита 0 напряжением 0 вольт и бита 1 — напряжением +5 вольт, так как такой способ приводит к неоднозначности. Если одна станция посылает битовую строку 00010000, то другая станция может интерпретировать её либо как 10000, либо как 01000, так как она не может отличить «отсутствие сигнала» от бита 0. Поэтому принимающей машине необходим способ однозначного определения начала, конца и середины каждого бита без помощи внешнего таймера. Кодирование сигнала на физическом уровне позволяет приемнику синхронизироваться с передатчиком по смене напряжения в середине периода битов.
В некоторых случаях физическое кодирование решает проблемы:
Ёмкостного сопротивления — нарастание в проводном канале связи постоянной составляющей (паразитной ёмкости), которое препятствует функциональности электрооборудования;
Нарушение плотности следования единичных импульсов — при передачи последовательности логических нулей или единиц происходит рассинхронизация передатчика и приемника.
Логическое кодирование
Вторым уровнем в иерархии кодирования является самый нижний уровень логического кодирования с разными назначениями.
В совокупности физическое кодирование и логическое кодирование образуют систему кодирования низкого уровня.
Каждый бит кодового слова передается или записывается с помощью дискретных сигналов, например, импульсов. Способ представления исходного кода определенными сигналами определяется форматом кода. Известно большое количество форматов, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки и предназначен для использования в определенной аппаратуре.
Формат БВН (без возвращения к нулю) — единичный бит передается в пределах такта уровень не меняется. Положительный перепад означает переход из 0 к 1 в исходном коде, отрицательный — от 1 к 0. Отсутствие перепадов показывает, что значения предыдущего и последующего битов равны. Для декодирования кодов в формате БВН необходимы тактовые импульсы. Соответствующий коду формата БВН сигнал содержит низкочастотные компоненты (при передаче длинных серий нулей или единиц перепады не возникают).
Формат БВН-1 (без возвращения к нулю с перепадом при передаче 1) — является разновидностью формата БВН. Перепады сигнала формируются при передаче 1, при передаче 0 уровень сигнала не меняется.
Формат БВН-0 (без возвращения к нулю с перепадом при передаче 0) — является разновидностью формата БВН. Перепады сигнала формируются при передаче 0, при передаче 1 уровень сигнала не меняется. Применяется в многодорожечных системах записи цифровых сигналов. Возможным вариантом является запись двух дополнительных сигналов, соответствующих кодам в форматах БВН-1 и БВН-0.
Формат ВН (с возвращением к нулю) — требует передачи импульса, занимающего только часть тактового интервала (например, половину), при одиночном бите. При нулевом бите импульс не формируется.
Формат ВН-П (с активной паузой) — означает передачу импульса положительной полярности при единичном бите и отрицательной — при нулевом бите. Сигнал этого формата имеет в спектре компоненты тактовой частоты. Он применяется в ряде случаев для передачи данных по линиям связи.
Формат ДФ-0 (двухфазный со скачком фазы при передаче 0) — соответствует способу представления, при котором перепады формируются в начале каждого такта. При единичных битах сигнал в этом формате меняется с тактовой частотой, то есть в середине каждого такта происходит перепад уровня. При передаче нулевого бита перепад в середине такта не формируется, то есть имеет место скачок фазы. Код в данном формате обладает возможностью самосинхронизации и не требует передачи тактовых сигналов.
Направление перепада при передаче сигнала единицы не имеет значения. Поэтому изменение полярности кодированного сигнала не влияет на результат декодирования. Он может передаваться по симметричным линиям без постоянной составляющей. Это также упрощает его магнитную запись. Этот формат известен также под названием «Манчестер 1». Он используется в адресно-временном коде SMPTE, широко применяющемся для синхронизации носителей звуковой и видеоинформации.
20 Логическое кодированиеПростейший метод кодирования информации – это метод потенциального кодирования (NRZ, называемый также кодированием без возвращения к нулю). Этот метод хорошо работает внутри компьютера, но для передачи информации по сети возникает ряд трудностей. При высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот генераторов приемника и передатчика может привести к ошибке в целый такт и, соответственно считыванию некорректного значения бита. Для использования потенциального кодирования в компьютерных сетях этот метод кодирования был улучшен, новые методы потенциального кодирования исключают длительные последовательности единиц.
Проблему с длинными последовательностями нулей решает логическое кодирование информации. Два основных метода логического кодирования это – избыточные коды (основаны на введении избыточных бит в исходные данные) и скрэмблирование (перемешивание данных) исходных данных.
Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов типа AMI, NRZI или 2Q1B. Логическое кодирование заменяет длинные последовательности нулей, приводящие к постоянному потенциалу, вкраплениями единиц. Улучшенные потенциальные коды обладают более узким спектром, чем импульсные, поэтому они находят применение в высокоскоростных технологиях, таких как FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.
Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменяется на новый, который имеет большее количество бит, чем исходный. Например, логический код 4В/5В, используемый в технологиях FDDI и Fast Ethernet, заменяет исходные символы длиной в 4 бита на символы длиной в 5 бит. Символы кода 4В/5В длиной 5бит гарантируют, что при любом их сочетании, на линии не могут встретиться более трех нулей подряд. Использование таблицы перекодировки является очень простой операцией, поэтому этот подход не усложняет сетевые адаптеры и интерфейсные блоки коммутаторов и маршрутизаторов.
Для обеспечения заданной пропускной способности линии передатчик, использующий избыточный код, должен работать с повышенной тактовой частотой. Для передачи кодов 4В/5В со скоростью 100 Мбит/с передатчик должен работать с тактовой частотой 125МГц. При этом спектр сигнала на линии расширяется, но несмотря на это он оказывается уже спектра манчестерского кода, что оправдывает этап логического кодирования.
Таблица соответствия исходных и результирующих кодов 4В/5В.
Исходный код Результирующий код Исходный код Результирующий код
0000 11110 1000 10010
0001 01001 1001 10011
0010 10100 1010 10110
0011 10101 1011 10111
0100 01010 1100 11010
0101 01011 1101 11011
0110 01110 1110 11100
0111 01111 1111 11101
Скрэмблирование (перемешивание данных скремблером) это второй способ логического кодирования. Методы скремблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода. Скрэмблер может реализовать следующее соотношение:
Bi = Ai Bi -3 Bi -5 ,
где Bi – двоичная цифра результирующего кода, полученная на i –м такте работы скрэмблера, Ai – двоичная цифра исходного кода, поступающая на i – м такте на вход скремблера;  - операция исключающего ИЛИ (сложение по модулю 2). Например, для исходной последовательности 110110000001 скрэмблер даст следующий результирующий код:
В1 =А1 =1
В2 =А2 =1
В3 =А3 =0
В4 = А4  В1 = 1  1 = 0
В5 = А5  В2 = 1 1 = 0
В6 = А6  В3  В1 = 0  0  1 = 1
В7 = А7 В4  В2 = 0  0  1 = 1
В8 = А8  В5  В3 = 0  0  0 = 0
В9 = А9  В6  В4 = 0  1  0 = 1
В10 =……………………………….
………………………………………
Таким образом, на выходе скрэмблера появится последовательность 110001101111.
Дескрэмблер восстанавливает исходную последовательность на основании обратного соотношения: Сi = Вi  Вi -3  Вi-5 = (Ai  Bi -3  Bi -5)  Вi -3  Вi-5 = Аi.
Различные алгоритмы скрэмблирования отличаются количеством слагаемых, дающих цифру результирующего кода, и сдвигом между слагаемыми.
21 Стандарты кабелейКабель - состоит из проводников, слоев экрана и изоляции. Иногда в состав кабеля входят разъемы.
Наиболее важные характеристики кабелей:
Затухание (Attenuation) - измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.
Импеданс (волновое сопротивление) - это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах.
Активное сопротивление - это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.
Емкость - это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»). Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала.
Электрический шум - это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света, компьютеры, принтеры, ксероксы, телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импульсного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.
Диаметр или площадь сечения проводника. В европейских и международных стандартах диаметр проводника указывается в миллиметрах.
3.1. Кабели на основе неэкранированной витой пары
Медный неэкранированный кабель UTP в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий.
Кабели категории 1 применяются там, где требования к скорости передачи минимальны.
Кабели категории 2 способны передавать сигналы со спектром до 1 МГц.
Кабели категории 3 используютсядля частот в диапазоне до 16 МГц. Кабель категории 3 предназначен как для передачи данных, так и для передачи голоса.
Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3. Они используются на частоте 20 МГц и обеспечивать повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. На практике используются редко.
Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - FDDI, Fast Ethernet, а также более скоростные протоколы - АТМ на скорости 155 Мбит/с, и Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с. Сегодня все новые кабельные системы крупных зданий строятся именно на этом типе кабеля (в сочетании с волоконно-оптическим).
Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две - для передачи голоса.
Для соединения кабелей с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45, представляющие 8-контактные разъемы, похожие на обычные телефонные разъемы RJ-11.
Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются. Кабель категории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5. Однако стоимость кабельной системы при использовании кабелей категории 7 получается соизмеримой по стоимости сети с использованием волоконно-оптических кабелей.
3.2.Кабели на основе экранированной витой пары
Экранированная витая пара STP хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что защищает пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку, так как требует выполнения качественного заземления. Экранированный кабель применяется только для передачи данных, голос по нему не передают.
3.3. Коаксиальные кабели
Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. Современные стандарты коаксиальные кабели не описывают, как морально устаревшие.
3.4. Волоконно-оптические кабели
Волоконно-оптические кабели состоят из центрального проводника света (сердцевины) - стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают:
многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления (рис. 2, а);
многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления (рис. 2,6);
одномодовое волокно (рис. 2, в).
В одномодовом кабеле (Single Mode Fiber, SMF) используется центральный проводник очень малого диаметра, соизмеримого с длиной волны света - от 5 до 10 мкм. При этом лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. Изготовление тонких качественных волокон для одномодового кабеля - сложный и дорогой технологический процесс. Также, в волокно маленького диаметра сложно направить пучок света, не потеряв при этом значительную часть его энергии.
В многомодовых кабелях (Multi Mode Fiber, MMF) используются более широкие внутренние сердечники, которые легче изготовить технологически. В стандартах определены два наиболее употребительных многомодовых кабеля: диаметр центрального проводника 62,5 мкм или 50 мкм, диаметр внешнего проводника - 125 мкм.
В многомодовых кабелях во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения луча называется модой луча.
В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются:
Ø светодиоды –для многомодового оптоволокна;
Ø полупроводниковые лазеры – для одномодового оптоволокна.
Волоконно-оптические кабели обладают отличными характеристиками всех типов: электромагнитными, механическими (хорошо гнутся, а в соответствующей изоляции обладают хорошей механической прочностью). Однако у них есть один серьезный недостаток - сложность соединения волокон с разъемами и между собой при необходимости наращивания длины кабеля.
22 Методы импульсной модуляцииИмпульсная модуляция - изменение параметров импульсных сигналов во времени или в пространстве. Обычно импульсная модуляция представляет собой разновидность модулированных колебаний, где в качестве "переносчика" информации используется последовательность импульсов. Вид импульсной модуляции определяется законом изменения параметров (амплитуды, длительности, фазы, частоты следования) импульсных сигналов.
Сущность импульсных методов модуляции
Переносчиком информации является периодическая последовательность импульсов. Она характеризуется такими параметрами, как амплитуда, длительность (ширина) импульса, частота следования импульсов, положение (фаза) каждого импульса на оси времени по отношению к так называемым тактовым точкам. Соответственно различают амплитудно-импульсную (АИМ), широтно-импульсную (ШИМ), частотно-импульсную (ЧИМ) и фазово-импульсную (ФИМ) модуляцию. В ряде случаев непрерывные сигналы квантуются по времени и уровню. Полученные при этом дискретные значения преобразуют в кодовые комбинации, состоящие из импульсов равной амплитуды и длительности, (по существу, в цифровую форму), обеспечивая кодово-импульсную модуляцию (КИМ или ИКМ). Видеоимпульсами КИМ может осуществляться амплитудная, частотная, фазовая и другая модуляция несущего колебания.
В системах оптической и высокочастотной радиолокации и связи импульсную модуляцию применяют для модуляции гармонических сигналов (см. АМ (Амплитудная модуляция) ). В этом случае возможна реализация сложных видов импульсных модуляций, когда наряду с изменением параметров огибающей (последовательности импульсов) используется модуляция высокочастотного заполнения импульсов. Примером такой импульсной модуляции может служить линейно-частотная модуляция, реализующая изменение частоты заполнения по линейному закону.
В радиолокации импульсная модуляция позволяет не только сформировать мощные кратковременные излучения для обнаружения и определения параметров движения целей, но и получить конкретные оценки их размеров, конфигурации, скорости вращения вокруг центра тяжести. Импульсную модуляцию используют также для идентификации физических параметров (температуры, плотности, степени ионизации и т. д.) различных объектов и сред.
В процессе передачи изменяется один из параметров импульс­ной несущей. Если амплитуда импульсов изменяется в соответствии с передаваемым сообщением, а другие параметры несущей остаются неизменными, говорят об амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). Различают два вида амплитудно-импульсной модуляции: АИМ-1 (первого рода) и АИМ-2 (второго рода).
При АИМ-1 амплитуда импуль­сов изменяется в течение длительности импульса в соответствии с из­менением модулирующего сигнала, тогда как при АИМ-2 амплитуда импульсов определяется значениями передаваемого сооб­щения в характерные моменты времени и сохраняется постоянной в течение длительности импульса. Если длительность импульса t значительно меньше периода Т, различие между AИМ-1 и АИМ-2 становится несущественным.
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) характеризуется тем, что при постоянных амплитуде и периоде следования импульсов их длительность (tk) изменяется в соответствии с законом изменения модулиру­ющего сообщения. Изменение длительности импульсов сопровождается изменением временного положения одного или обоих фронтон, в связи с чем различают одностороннюю (ОШИМ) и двустороннюю широтно-импульсные модуляции (ДШИМ).
При временной импульсной модуляции (ВИМ) изменяется временное положение импульсов на интервале Т относительно некоторых характерных (тактовых) точек, взятых на этом интервале. Обычно эти точки соответствуют моментам времени kT. Различают два вида ВИМ – фазовую импульсную модуляцию (ФИМ) и частотную импульсную модуляцию ЧИМ.
Частотная импульсная модуляция характеризуется другим законом изменения временного положения импульсов. При ЧИМ изменяется частота импульсной последовательности в соответствии с законом изменения модулирующего сообщения, вследствие чего импульсы также сдвигаются относительно тактовых точек.
Нетрудно заметить, что ЧИМ относится к интегральным видам модуляции, другие ранее рассмотренные виды импульсной модуляции являются прямыми видами модуляции. Различие между ФИМ и ЧИМ аналогично различию между ФМ и ЧМ.
К импульсным видам модуляции относят также кодово-импульсную модуляцию (КИМ), при которой каждое отсчетное значение сообщения (отсчеты берутся с интервалом, определяемым по известным критериям) передается кодовой комбинацией, состоящей из нескольких импульсов. В зависимости от основания используемого кода число им­пульсов, отображающих отсчетное значение сообщения, будет различ­ным в случае, когда основание кода равно максимальному числу разрешенных уровней, для передачи отсчетного значения потребуется лишь один символ кода, что, в принципе, эквивалентно обычной АИМ.
В общем случае для передачи некоторого объема информации методом КИM требуется большее время или большая полоса частот, чем, например, при АИМ или ШИМ. Однако этот недостаток КИМ перекрывается ее высокой помехоустойчивостью. Для приема сигнала КИМ (при использовании двоичных кодов) необходимо лишь установить факт присутствия или отсутствия импульса независимо от его амплитуды и формы. Помехи, приводящие к изменению амплитуды и длительности импульсов, в значительно большей степени влияют на прием сигналов АИМ, ШИМ, ВИМ, чем на прием сигналов КИМ.
23.Стандарты кабелейАмериканский стандарт EIA/TIA-568A, который был разработан совместными усилиями нескольких организаций: ANSI, EIA/TIA и лабораторией Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA/TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A).
Международный стандарт ISO/IEC 11801.
Европейский стандарт EN50173.
Эти стандарты близки между собой и по многим позициям предъявляют к кабелям идентичные требования. Однако есть и различия между этими стандартами, например, в международный стандарт 11801 и европейский EN50173 вошли некоторые типы кабелей, которые отсутствуют в стандарте EIA/TAI-568A.
До появления стандарта EIA/TIA большую роль играл американский стандарт системы категорий кабелей Underwriters Labs, разработанный совместно с компанией Anixter. Позже этот стандарт вошел в стандарт EIA/TIA-568.
Кроме этих открытых стандартов, многие компании в свое время разработали свои фирменные стандарты, из которых до сих пор имеет практическое значение только один - стандарт компании IBM.
При стандартизации кабелей принят протокольно-независимый подход. Это означает, что в стандарте отовариваются электрические, оптические и механические характеристики, которым должен удовлетворять тот или иной тип кабеля или соединительного изделия - разъема, кроссовой коробки и т. п. Однако для какого протокола предназначен данный кабель, стандарт не оговаривает. Поэтому нельзя приобрести кабель для протокола Ethernet или FDDI, нужно просто знать, какие типы стандартных кабелей поддерживают протоколы Ethernet и FDDI.
В ранних версиях стандартов определялись только характеристики кабелей, без соединителей. В последних версиях стандартов появились требования к соединительным элементам (документы TSB-36 и TSB-40A, вошедшие затем в стандарт 568А), а также к линиям (каналам), представляющим типовую сборку элементов кабельной системы, состоящую из шнура от рабочей станции до розетки, самой розетки, основного кабеля (длиной до 90 м для витой пары), точки перехода (например, еще одной розетки или жесткого кроссового соединения) и шнура до активного оборудования, например концентратора или коммутатора.
24. Основные характеристики электрических кабелей
Основные характеристики любого электрического провода следующие:
материал жилы
Алюминь
Медь
Алюмомедь
сечение жилы
Провода и кабели выпускаются с сечением жилы от 0,3 до 800 мм². В быту такие крайние значения не используются. Крайние показатели для дома — это проводники с сечением жил от 0,35 до 16 мм², редко — 25 мм². Прежде всего толщина жилы зависит от напряжения и силы тока. Зависимость здесь простая: чем больше сечение, тем выше проводимая нагрузка. Расчет необходимого сечения в зависимости от нагрузки производится по сложным формулам, поэтому все данные по этому вопросу показаны в таблице ниже.

количество проволок в жиле
От их числа зависит гибкость кабеля или провода. Чем больше количество проволок на единицу сечения, тем гибче проводник. Различают жилы гибкие и с повышенной гибкостью, использующиеся при изготовлении шнуров. Соответственно, если от проводника требуется держать форму, например, при монтаже распределительных щитов, применяются однопроволочные жилы.
материал изоляции
Это важнейшая часть проводников. Именно изоляция придает кабелю или проводу те или иные качества. Проводники могут быть бронированными, термостойкими, водонепроницаемыми, защищенными от давления и другими — все это изоляция. Электрический ток может быть опасен для жизни, и изоляционные материалы необходимы для защиты человека. Однако это не единственная функция изоляции. Металлический проводник нуждается в защите. Особенно это касается многожильных кабелей.
ТИПЫ:
Поливинилхлорид 
Резина 
Полиэтилен 
Силиконовая резина
Карболит 
Экран 
Защитный покров
25. Коаксиальный кабель
Используется для передачирадиочастотных электрических сигналов. Отличается от экранированного провода, применяемого для передачи постоянного электрического тока и низкочастотных сигналов, более однородным в направлении продольной оси сечением (форма поперечного сечения, размеры и значения электромагнитных параметров материалов нормированы) и применением более качественных материалов для электропроводников и изоляции.
Кабели делятся по шкале Radio Guide. Наиболее распространённые категории кабеля:
RG-11 и RG-8 — «толстый Ethernet» (Thicknet), 75 Ом и 50 Ом соответственно. Стандарт 10BASE-5;
RG-58 — «тонкий Ethernet» (Thinnet), 50 Ом. Стандарт 10BASE-2:
RG-58/U — сплошной центральный проводник,
RG-58A/U — многожильный центральный проводник,
RG-58C/U — военный кабель;
RG-59 — телевизионный кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Российский аналог РК-75-х-х («радиочастотный кабель»);
RG-6 — телевизионный кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Кабель категории RG-6 имеет несколько разновидностей, которые характеризируют его тип и материал исполнения. Российский аналог РК-75-х-х;
RG-11 — магистральный кабель, практически незаменим, если требуется решить вопрос с большими расстояниями. Этот вид кабеля можно использовать даже на расстояниях около 600 м. Укреплённая внешняя изоляция позволяет без проблем использовать этот кабель в сложных условиях (улица, колодцы). Существует вариант S1160 с тросом, который используется для надёжной проброски кабеля по воздуху, например, между домами;
RG-62 — ARCNet, 93 Ом.
26. Кабель на основе витой пары

Знать как Отче Наш схему обжима
Вита́я па́ра (англ. twisted pair) — вид кабеля связи. Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Нахуя витая? Чтоб помех не было, пацаны. А если она ещё и экранирована, то это просто ПУШКА.

27 Физический уровень технологии Gigabit EthernetФизический уровень Gigabit Ethernet использует несколько интерфейсов, включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое и одномодовое волокно (мода – это путь, который проходит свет внутри сердечника оптоволокна). Подуровень PMA (физического окружения Physical Medium Attachment) преобразует параллельный поток символов от PCS (подуровня физического кодирования) в последовательный поток, а также выполняет обратное преобразование (распараллеливание) входящего последовательного потока от PMD (подуровень зависимости от физической среды Physical Medium Dependent). Подуровень PMD определяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разных сред. Всего определяются 4 различный типа физических интерфейса среды, которые отражены в спецификация стандарта 802.3z (1000Base-X) и 802.3ab (1000Base-T)
Существует несколько стандартов, которые действуют в этой версии технологии. Среди наиболее популярных: 1000BASE-Е. Это модификация, в которой применяется кабель витая пара категории 5e. В передаче информации задействованы четыре пары. Скорость трафика по каждой из них составляет 250 Мбит/сек. Частота основной гармоники – 62,5 Мгц. Применяемый метод кодирования — PAM5. Максимальное расстояние передачи сведений – 100 метров.
Стандарт 1000BASE-TX относится к разработкам Ассоциации телекоммуникационной промышленности, был представлен в марте 2001-го года. Он являет собой спецификацию физического уровня дуплексной технологии Ethernet 1000 Мб/с для симметричных кабельных систем шестой категории. В этой модификации применяется раздельные приём и передача, в которых задействованы по одной паре в каждом направлении. Данная особенность значительно упрощает конструкцию устройств для приёма и передачи сигналов.В этом стандарте отсутствует схема цифровой компенсации наводок и возвратных помех. Благодаря этим моментам, удалось добиться снижения уровня потребления затрачиваемой энергии. В данной модификации для качественной работы применяется кабель 6-ой категории, что говорит о среде довольно высокого качества.
1000BASE–X – данное название применяется для обозначения стандартов со сменными устройствами, предназначенными для приёма и передачи GBIC или SFP.
1000BASE-SX – модификация, в которой применяется многомодовое волокно. Сигнал в ней без повторителя может передаваться на максимальное расстояние до 550-ти метров.
1000BASE-LX. В нём используется одномодовое волокно. Максимальное расстояние, которое проходит сигнал, может составить 50 километров.
1000BASE-LH, применяет одномодовое волокно. Без повторителей сигнал может преодолеть максимальное расстояние в 100 километров.
В качестве физического метода кодирования используется 2B1Q. В процессе передачи данных по кабелю витая пара используются все четыре его пары. Они работают в режиме Full-Duplex при условии, что передача и приём информации осуществляется по одинаковым парам, но в различных частотных диапазонах.
28 Волоконно-оптический (оптоволоконный) кабель
1 - Центральный (осевой) элемент - стеклопластиковый прут в полимерной оболочке или без нее. Основное назначение – придает жесткость кабелю.
2 - Оптическое волокно. Нити оптического волокна чаще всего имеют толщину в 125 микрон (примерно с волос). Они состоят из сердечника (где идет передача сигнала) и стеклянной оболочки немного другого состава, обеспечивающей полное преломление в сердечник. В зависимости от толщины сердечника оптоволокно подразделяется на одномодовое (тонкий сердечник) и многомодовое (большего диаметра). В последнее время многомод применяется все реже, его используют для небольших расстояний. В свою очередь одномодовое оптическое волокно бывает:
Стандартное (маркировка SF, SM или SMF);
Со смещенной дисперсией (DS, DSF);
С ненулевой смещенной дисперсией (NZ, NZDSF или NZDS).
3 - Пластиковые модули для оптических волокон - пластиковые оболочки, внутри которых – пучок оптоволоконных нитей и гидрофобная смазка. В кабеле может быть либо одна такая туба с оптоволокном, либо несколько (если волокон много). Модули выполняют функцию защиты волокон от механических повреждений и их объединения и маркировки
4 - Пленка с гидрофобным гелем и 5 - Полиэтиленовая оболочка. Это элементы дополнительной защиты волокон и модулей от трения, а также влаги – в некоторых видах оптического кабеля под пленкой содержится гидрофоб. Пластиковая оболочка выполняет те же функции, что и пленка, плюс служит прослойкой между броней и модулями.
6 - Броня. Это может быть либо кевларовая броня (сплетенные нити), либо кольцо стальных проволок, либо лист гофрированной стали
7 - Внешняя полиэтиленовая оболочка - самый важный уровень защиты. Плотный полиэтилен призван выдерживать все нагрузки.
Оптико-волоконные кабели различают:
по материалу волокна:
GOF-кабель (англ. glass optic fiber cable);
POF-кабель (англ. plastic optic fiber cable);
по месту монтажа:
для наружного монтажа (в грунт, на воздухе, под водой);
для внутреннего монтажа (внутри дата-центров);
по условиям прокладки:
для подвеса (кабель с кевларом или тросиком);
для подвеса на опорах ЛЭП (кабель с защитой от молний);
для укладки в грунт (кабель с бронёй из железных проволочек);
для прокладки в кабельной канализации (кабель с бронёй из гофрированного металла);
для прокладки под водой (многослойный кабель).
Достоинства:
высокая скорость передачи информации (от 1 до 10 Гбит/с на расстоянии 1 км); малые потери; высокая помехозащищённость (невосприимчивостью к различного рода помехам); малые габаритные размеры и масса; возможность доводить расстояния между передающим и приёмным устройствами до 400–800 км.
Недостатки:
уменьшение полосы пропускания при воздействии ионизирующих излучений вследствие увеличения поглощения оптического излучения световедущей жилой; трудоёмкость сварки и ослабление сигнала в месте сварного шва; риск поражения сетчатки глаза световым излучением.
29 Кабельные системыКабельная система — это система, элементами которой являются кабели и компоненты, которые связаны с кабелем. К кабельным компонентам относится всё пассивное коммутационное оборудование, служащее для соединения или физического окончания (терминирования) кабеля — телекоммуникационные розетки на рабочих местах, кроссовые и коммутационные панели ( «патч-панели») в телекоммуникационных помещениях, муфты и сплайсы.
30 Структурированные кабельные системыСтруктурированная система — это любой набор или комбинация связанных и зависимых составляющих частей. Термин «структурированная» означает, с одной стороны, способность системы поддерживать различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), с другой — возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, и с третьей — способность к реализации так называемой мультимедийной среды, в которой используются несколько типов передающих сред — коаксиальный кабель, UTP, STP и оптическое волокно.
В общем случае, СКС состоит из трёх иерархически организованных подсистем:
магистральной кабельной подсистемы первого уровня (комплекса зданий);
магистральной кабельной подсистемы второго уровня (здания);
горизонтальной кабельной подсистемы.
Кабельные кроссы служат интерфейсом между этими подсистемами, при этом подсистемы могут иметь различную топологию.
Универсальность СКС подразумевает использование ее для различных систем: компьютерная сеть; телефонная сеть; охранная система; пожарная сигнализация и прочие. Такая кабельная система независима от оконечного оборудования, что позволяет создать гибкую коммуникационную инфраструктуру предприятия. Структурированная кабельная система - это совокупность пассивного коммуникационного оборудования:

Кабель - этот компонент используется как среда передачи данных СКС. Кабель различают экранированный и неэкранированный.
Розетки - этот компонент используют как точки входа в кабельную сеть здания.
Коммутационные панели - используются для администрирования кабельных систем в коммутационных центрах этажей и здания в целом.
Коммутационные шнуры - используются для подключения офисного оборудования в кабельную сеть здания, организации структуры кабельной системы в центрах коммутации.
СКС - охватывает все пространство здания, соединяет все точки средств передачи информации, такие как компьютеры, телефоны, датчики пожарной и охранной сигнализации, системы видеонаблюдения и контроля доступа. Все эти средства обеспечиваются индивидуальной точкой входа в общую систему здания. Линии, отдельные для каждой информационной розетки, связывают точки входа с коммутационным центром этажа, образуя горизонтальную кабельную подсистему. Все этажные коммутационные узлы специальными магистралями объединяются в коммутационном центре здания. Сюда же подводятся внешние кабельные магистрали для подключения здания к глобальным информационным ресурсам, таким как телефония, интернет и т.п. Такая топология позволяет надежно управлять всей системой здания, обеспечивает гибкость и простоту системы, а так же ее унифицируемость.
Горизонтальная кабельная проводка - кабельные линии, соединяющие рабочее место с коммутационным узлом этажа. Горизонтальная кабельная проводка, на основе медных проводников, использует четырехпарный одножильный кабель в различном исполнении.
Коммутационный узел этажа - область, в которой сходятся линии горизонтальной кабельной проводки, размещается коммутационное оборудование и осуществляется администрирование кабельной системы этажа. Основой таких центров являются патч и кросс-панели. Для простоты монтажа и удобства работы, коммутационное оборудование размещают в специальных шкафах.
Вертикальная кабельная проводка - кабельные линии, соединяющие коммутационный узел этажа с коммутационным центром здания.
Магистральная подсистема - подсистема комплекса зданий, которая может строиться из медного и/или оптоволоконного типов кабеля, и которая объединяет кабельные системы зданий.
Требования при проектировании СКС:
СКС должна быть спроектирована с избыточностью по количеству подключений.
СКС должна быть выполнена в соответствии с ANSI/EIA/TIA 568, ANSI/EIA/TIA 569
Рабочее место должно иметь, как минимум, один разъем для подключения к ЛВС и один разъем для подключения к телефонной сети
Максимальное расстояние горизонтальной проводки не должно превышать 90м;
Оборудование, использованное для построения СКС, должно соответствовать, как минимум, пятой категории.
СКС должна обеспечивать быструю перекоммутацию линий горизонтальной проводки и магистрали здания
Прокладка кабелей в коридорах должна осуществляться скрытым методом - за фальшпотолком(полом) или в специализированных кабель-каналах (коробах); в рабочих помещениях подвод кабеля к рабочим местам производится в кабель-каналах.
31 МедиаконверторыМедиаконвертер - устройство, иначе называемое "преобразователем среды". Чаще всего медиаконвертером называют связующий компонент между оптическим кабелем и медным проводом. Задача такого устройства - преобразовывать тип среды распространения сигнала из одного в другой. Проще говоря, это средство стыковки медного провода и оптического кабеля. Иногда медиаконвертеры применяются и в других областях, но, в целом, это средство для успешного перевода из одной среды в другую. Интерфейс между двумя средами. Это еще и великолепный способ экономии средств, когда дело доходит до больших сетей. Использование медиаконвертеров позволяет экономить на маршрутизаторах и коммутаторах, при этом наслаждаясь всеми преимуществами оптоволокна. Кабели разных типов довольно просто объединить в одной сети при помощи преобразователей среды.
Медиаконвертеры типа "медь-оптоволокно" на сегодняшний день являются самыми распространенными. Более 70% всех преобразователей среды, относятся именно к этому типу. С начала же своего появления данные устройства являлись лишь средством для приумножения дальности действия Интернет-сетей. Но время идет, а технологии эволюционируют. В том числе и эта. По этой причине, медиаконвертеры, которые вы можете видеть в сегодняшних магазинах, совсем не похожи на своих предшественников. Но с самого начала медиаконвертеры имели один существенный недостаток. Было невозможно контролировать работу устройств удаленно. Эта проблема возникла сама собой, когда среди Интернет-сетей возникли смешанные инфраструктуры на основе меди и оптоволокна. В исправности ли медиаконвертер, можно было узнать только физически приблизившись к нему.
Сегодня все большую популярность приобретают средства управления медиаконвертерами. С их помощью работу преобразователей среды можно контролировать удаленно, заниматься их конфигурацией и получать сообщения о неисправностях или каких-то изменениях в работе. Но когда появилась проблема простоев сети, связанных с неработоспособностью медиаконвертеров, их быстро окрестили "слабым звеном" сетевой инфраструктуры. Когда же было изобретено полноценное управление, подобное мнение пришлось отбросить. Современные медиаконвертеры - это по-настоящему интеллектуальные устройства, которые способны продемонстрировать массу функций и успешно использовать их в работе.
32 Электрическая проводкаЭлектрическая проводка — это провода и кабели с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.
При этом проводом называют одну неизолированную или одну и более изолированных жил, поверх которых может быть неметаллическая оболочка, обмотка, оплетка проволокой или волокнистыми материалами (наличие оболочки и т. д. зависит от условий прокладки и эксплуатации провода).
Кабелем называют одну или более изолированных жил (проводников), которые, как правило, заключены в металлическую или неметаллическую оболочку. В зависимости от условий эксплуатации поверх оболочки может быть защитный покров, в некоторых случаях даже бронированный.
Кабели и провода состоят из токопроводящих жил, изоляции, экранов, оболочки и наружных покровов. Неизолированные провода соответственно не имеют изоляции. Наличие или отсутствие экранов и наружных покровов зависит от назначения и условий эксплуатации кабелей и проводов.
Шнуром называют две или более изолированные гибкие или особо гибкие жилы (сечение каждой жилы не превышает 1,5 мм2), которые скручены или уложены параллельно друг другу. На эти жилы в зависимости от условий эксплуатации могут быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покрытия. Шнур используется для подключения потребителей электрического тока (бытовых приборов) к электрической сети.
Электропроводка служит для подвода и распределения электричества в помещении. По характеру расположения она подразделяется на наружную и внутреннюю.
Наружная электропроводка предназначена для подвода электроэнергии от воздушной линии к жилому зданию. Этот тип мы рассматривать не будем — ее прокладка является делом исключительно профессионалов и требует специфического оборудования.
Внутренняя электропроводка — это тот самый набор проводов и кабелей, которые обеспечивают наличие электроэнергии в каждой комнате нашей квартиры. Она подразделяется на открытую и скрытую. Иногда применяется еще один вид прокладки электропроводки — комбинированная электропроводка.
Открытая электропроводка — это провода и кабели, проложенные прямо по поверхности стен и потолков. В городских квартирах и коттеджах она практически не употребляется, несмотря на очевидные преимущества: легкость доступа для ремонтных и обслуживающих работ, для внесения различных изменений в схему электропроводки. Но открытая электропроводка не слишком эстетична, поэтому основная область применения, которая для нее еще осталась, — это дома в сельской местности.
Скрытая электропроводка — электропроводка, которая прокладывается внутри строительных конструкций здания, а также под слоем штукатурки.
Комбинированная электропроводка — это сочетание открытого и скрытого способа монтажа. Провода прокладываются в специальных кабель-каналах — полых коробах различного сечения. В них убираются все кабели: телефонные, компьютерные, телевизионные и электрические. Такая электропроводка хороша тем, что имеет все преимущества открытой проводки, но не имеет ее главного недостатка — малой эстетичности. Кроме того, комбинированная электропроводка гораздо безопаснее, чем открытая.
Чаще всего комбинированная электропроводка применяется в офисных помещениях, поэтому большинство кабель-каналов производятся белого цвета, то есть в так называемом «офисном исполнении». Но есть и варианты «квартирного исполнения» — отделка под дерево (палисандр, дуб, ясень, бук и т. д.).
33 Беспроводная среда передачиБеспроводная связь стала неотъемлемой частью современной жизни. Мы постоянно пользуемся мобильным интернетом, чтобы всегда быть «онлайн». Это даёт возможность пользоваться электронной почтой, навигацией, различными социальными сетями, да и просто бродить по интернету. Так же большинство устройств имеет модуль Wi-Fi, для доступа в интернет. Сейчас почти всех лэптопов и даже у некоторых ноутбуков, отсутствует разъём RJ-45 для подключения витой пары, а есть только модуль Wi-Fi и этого им вполне хватает. Так же беспроводная связь спасает в тех местах, где трудно проложить кабели, к примеру, на островах. Так же беспроводные среды помогают нам поддерживать связь со спутниками.
Wi-Fi (Wireless Fidelity – Беспроводная точность) – промышленное название технологии беспроводного обмена данными, относящееся к группе стандартов организации беспроводных сетей IEEE 802.11.
Access Point Mode (Точка доступа) — Режим Access Point предназначен для беспроводного подключения к точке доступа портативных компьютеров, настольных ПК и PDA. Беспроводные клиенты могут обращаться к точке доступа только в режиме Access Point.
Access Point Client / Wireless Client Mode (Беспроводной клиент) — Режим AP Client или Wireless Client позволяет точке доступа стать беспроводным клиентом другой точки доступа. По существу, в данном режиме точка доступа выполняет функции беспроводного сетевого адаптера. Вы можете использовать данный режим для обмена данными между двумя точками доступа. Обмен данными между беспроводной платой и точкой доступа в режиме Access Point Client / Wireless Client Mode невозможен.
Point-to-Point / Wireless Bridge (Беспроводной мост point-to-point) — Режим Point-to-Point / Wireless Bridge позволяет беспроводной точке обмениваться данными с другой точкой доступа, поддерживающей режим беспроводного моста point-to-point. Однако имейте в виду, что большинство производителей используют свои собственные оригинальные настройки для активации режима беспроводного моста в точке доступа. Обычно данный режим используется для беспроводного соединения аппаратуры в двух разных зданиях. Беспроводные клиенты не могут обмениваться данными с точкой доступа в этом режиме.
Point-to-Multipoint / Multi-point Bridge (Беспроводной мост point-to-multipoint) — Режим Point-to-Multi-point / Multi-point Bridge аналогичен режиму Point-to-point / Wireless Bridge с той лишь разницей, что допускает использование более двух точек доступа. Беспроводные клиенты также не могут обмениваться данными с точкой доступа в этом режиме.
Repeater Mode (Репитер) — Функционируя в режиме беспроводного репитера, точка доступа расширяет диапазон действия беспроводной сети посредством повтора сигнала удаленной точки доступа. Для того чтобы точка доступа могла выполнять функции беспроводного расширителя радиуса действия другой точки доступа, в её конфигурации необходимо указать Ethernet MAC-адрес удаленной точки доступа. В данном режиме беспроводные клиенты могут обмениваться данными с точкой доступа.
WDS (Wireless Distribution System) — позволяет одновременно подключать беспроводных клиентов к точкам, работающим в режимах Bridge (мост точка-точка) или Multipoint Bridge (мост точка-много точек), однако при этом уменьшается скорость работы.
В настоящее время все точки доступа и беспроводные маршрутизаторы, легко конфигурируются через web-интерфейс, для чего необходимо при первом их подключении к сети, обратиться через web-браузер по определённому IP-адресу, обычно указанному на обратной стороне устройства. Оборудование многих производителей также комплектуется специальным ПО, позволяющим облегчить процедуру настройки для пользователей. Специфичные сведения, необходимые для настройки роутера для работы с вашим провайдером практически всегда можно узнать на сайте самого провайдера.
Изначально для обеспечения безопасности в сетях 802.11 применялся алгоритм WEP, включавший в себя алгоритм шифрования RC4 c 40-битным или 104-битным ключом и средства распределения ключей между пользователями, однако в 2001 году в нём была найдена принципиальная уязвимость, позволяющая получить полный доступ к сети за весьма небольшое время, вне зависимости от длины ключа. Категорически не рекомендуется к использованию в настоящее время. Поэтому в 2003 году была принята программа сертификации средств беспроводной связи под названием WPA(Wi-Fi Protected Access), устранявшая недостатки предыдущего алгоритма. С 2006 года все Wi-Fi устройства обязаны поддерживать новый стандарт WPA2, который отличается от WPA поддержкой более современного алгоритма шифрования AES с 256-битным ключом. Также в WPA появился механизм защиты передаваемых пакетов с данными от перехвата и фальсификации. Именно такое сочетание (WPA2/AES) рекомендуется сейчас к использованию во всех закрытых сетях.
У WPA есть два режима авторизации пользователей в беспроводной сети, при помощи RADIUS-сервера авторизации, он ориентирован на корпоративных пользователей и крупные сети. И WPA-PSK(Pre Shared Key), который предлагается использовать в домашних сетях, а также в небольших офисах. В этом режиме авторизация по паролю (длиной от 8 до 64 символов) производится на каждом узле сети (точке доступа, роутере или эмулирующем их работе компьютере, сам пароль предварительно задаётся из меню настроек точки доступа или иным специфичным для вашего оборудования способом).
Во многих современных бытовых Wi-Fi устройствах применяется режим Wi-Fi Protected Setup (WPS), также именуемый Wi-Fi Easy Setup, где авторизация клиентов на точке доступа осуществляется при помощи специальной кнопки или вводом pin-кода, уникального для устройства.
Когда в сети эксплуатируется фиксированный набор оборудования, наиболее надёжным способом является ограничение доступа по MAC-адресу. Это уникальный адрес для каждого Ethernet устройства, как проводного, так и беспроводного, в Windows для всех сетевых устройств эти адреса можно прочесть в графе Physical Address после ввода команды «ipconfig /all» в командной строке. Посредством прописывания в меню точки доступа списка MAC-адресов нужных устройств и выбор разрешения доступа в сеть только устройствам с адресами из этого списка. Также у любой беспроводной сети есть уникальный идентификатор — SSID (service set identifier), который собственно и отображается как имя сети при просмотре списка доступных сетей, который задаётся при настройке используемой точки доступа (или заменяющего его устройства). При отключении рассылки (broadcast) SSID сеть будет выглядеть для просматривающих доступные сети пользователей как безымянная, а для подключения необходимо знать и SSID, и пароль. В случае использования WPA-PSK, однако само по себе отключение SSID не делает сеть более устойчивой к несанкционированному проникновению извне. Стоит сказать, что точки доступа Wi-Fi показали себя с очень хорошей стороны. Сейчас почти из любого места, будь то кафе, фастфуды, институты и даже на катках, да и некоторых парках есть бесплатные точки доступа, к которым можно подключится любой желающий, лишь бы у него был аппарат с модулем Wi-Fi. Так же они очень пригодились в офисах, особенно, где трудно проложить нормальную сеть, Wi-Fi очень спасает. Да чего там греха таить, сейчас почти у каждого, дома стоит Wi-Fi маршрутизатор, причём к нему можно подключить не только компьютеры или мобильные устройства, но и такие вещи как – принтер, сканер, жесткие диски с модулем Wi-Fi и тд.
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) — технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств. Технология разработана на основе стандарта IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.
Bluetooth (голубой зуб) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (WPAN — Wireless personal area network, Беспроводная персональная сеть).
С помощью Bluetooth можно подключать гарнитуры к мобильным телефонам, подключаться к громкой связи в автомобиле, подключать Bluetooth наушники и многое другое. Это очень помогает в повседневной жизни.
34 Характеристика антеннАнтенна — радиотехническое устройство, предназначенное для излучения и приема электромагнитных волн.
По характеру использования антенны делятся на:
передающие;
приемные;
приемно-передающие.
Передающая антенна — устройство, предназначенное для преобразования энергии модулированных колебаний радиочастоты передатчика в энергию электромагнитных волн, излучаемых в заданном направлении.
Приемная антенна — устройство, предназначенное для преобразования принятой энергии электромагнитных волн с заданного направления в энергию колебаний радиочастоты.
Основные электрические характеристики антенн:
1. Входное сопротивление антенны — полное сопротивление (его активная и реактивная составляющие), которое равно отношению ВЧ напряжения в антенне к току питания антенны.
2. Коэффициент полезного действия антенны — отношение излучаемой мощности РИ к общей мощности, отдаваемой передатчиком в антенну РА.
3. Коэффициент усиления антенны — это относительная величина, показывающая, насколько большую напряженность поля создаст данная антенна по сравнению с эталонной при одинаковых условиях замера.
4. КНД – способность антенны концентрировать большую часть энергии излучаемых электромагнитных волн в некотором направлении.
5. Диаграмма направленности антенны — это графическое изображение коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны в полярной системе координат в зависимости от направления антенны в пространстве.
Диаграмма направленности (ДН) передающей (приемной) антенны характеризует интенсивность излучения (приема) антенны в различных направлениях в пространстве. Для передающей антенны рассматривают (ДН) по напряженности поля или по уровню его мощности. Направление максимального излучения — главный лепесток антенны, остальные лепестки (ДН) антенны являются побочными, в т.ч. и задний лепесток. Для удобства строят нормированные (ДН) в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В нормированной диаграмме направленности величина главного лепестка принимается за единицу, остальные лепестки рисуются пропорционально в масштабе относительно главного.
6. Действующая (эффективная) длинна антенны характеризует способность приемной антенны извлекать электромагнитную энергию из окружающего пространства и определяется отношением ЭДС, наведенной в антенне, к напряженности электрического поля в месте расположения приемной антенны.
7. Ширина полосы пропускания — это полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной. Ширина полосы пропускания тем больше, чем меньше зависят от частоты коэффициент усиления и входное сопротивление антенны.
В точку приема кроме прямой волны могут приходить и отраженные от различных препятствий электромагнитные волны. Для исключения влияния таких волн на качество изображения приемные телевизионные антенны должны обладать не только определенными усилительными свойствами, но и иметь достаточно низкий уровень заднего и боковых лепестков (высокий коэффициент защитного действия). Требования к коэффициенту защитного действия могут быть снижены при приеме телевизионных сигналов в сельской местности, где обычно отсутствуют интенсивные отраженные волны и качество изображения в основном определяется величиной усиления антенно-фидерного устройства.
В городах, где в месте приема всегда имеется множество отраженных волн, выбор антенны определяется не только величиной КНД, но и коэффициентом защитного действия. Например, вблизи телецентра, с точки зрения требуемой мощности сигнала на входе телевизора, можно было бы применять простейшие антенны, однако для исключения отраженных волн приходится использовать более сложные направленные антенны (чаще всего типа «волновой канал»).
35 Диаграммы направленностиПожалуй, основная характеристика любой антенны это диаграмма направленности. Из нее вытекает множество вспомогательных параметров и такие важные энергетические характеристики как коэффициент усиления и коэффициент направленного действия.
Диаграмма направленности (ДН) – это зависимость напряженности поля, создаваемого антенной на достаточно большом расстоянии, от углов наблюдения в пространстве. В объеме диаграмма направленной антенны может выглядеть так, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1
Главный максимум, выделенный на рисунке красным цветом, называется главным лепестком диаграммы и соответствует направлению главного излучения (или приема). Соответственно первые минимальные или (реже) нулевые значения напряженности поля вокруг главного лепестка определяют его границу. Все остальные максимальные значения поля называются боковыми лепестками.
На практике встречаются различные антенны, которые могут иметь несколько направлений максимального излучения, или не иметь боковых лепестков вовсе.
Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления - два немаловажных параметра любой антенной системы, которые напрямую вытекают из определения диаграммы направленности.
Коэффициент направленного действия (КНД) - характеризует направленные свойства антенны. КНД не учитывает потери, так как определяется по излучаемой мощности.
Параметр, который характеризует направленные свойства антенны и учитывает потери в ней, называется коэффициентом усиления.

36 Распространение сигналов в беспроводных средах передачиБеспроводная среда — это такая среда передачи, в которой сигнал распространяется без какой-либо специфической субстанции. Характеристики сигнала обуславливаются природой передаваемого сигнала и некоторыми условиями передачи.
В отличие от проводной среды передачи, где физическое разделение сигналов и характеристики среды влияют на способность сигналов интерферировать друг с другом, в беспроводной среде передачи невозможно физически разделить сигналы. Беспроводная передача осуществляется в большом диапазоне частот, начиная от обычных радиочастот (AM- и FM-радиостанции), заканчивая низшими частотами светового диапазона (инфракрасный диапазон).
Еще одна важная проблема беспроводной передачи данных — это распределение частотного спектра. Поскольку область действия сигналов невозможно ограничить, важно, чтобы пользователи в одной географической области избегали использования одних и тех же частот, иначе произойдет их перекрытие. Радиус действия сигнала определяется его частотой и мощностью передачи. В Соединенных Штатах для большой части частотного спектра (за исключением инфракрасного диапазона и нескольких специальных выделенных частот) Федеральная комиссия по связи (FCC) требует получения лицензии на частоту, таким образом, контролируется использование частотных диапазонов.

37 Технологии MIMO, OFDMMIMO
Технология MIMO (Multiple Input Multiple Output) сыграла огромную роль в развитии WiFi. Несколько лет назад невозможно было представить точки доступа Wi-Fi и другие устройства с пропускной способностью в 300 Мбит/сек и выше. Появление новых скоростных стандартов связи, к примеру, 802.11n произошло во многом благодаря MIMO.
MIMO (англ. Multiple Input Multiple Output) — метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, в котором передача данных и прием данных осуществляются системами из нескольких антенн.
Если дать как можно более простое определение, то MIMO – это многопотоковая передача данных. Аббревиатуру можно перевести с английского как «несколько входов, несколько выходов» В отличие от предшественника (SingleInput/SingleOutput), в устройствах с поддержкой MIMO сигнал транслируется на одном радиоканале с помощью не одного, а нескольких приемников и передатчиков. При обозначении технических характеристик устройств WiFi рядом с аббревиатурой указывают их количество. Например, 3х2 - это 3 передатчика сигнала и 2 принимающих антенны. Кроме того, в MIMO используется пространственное мультиплексирование. За устрашающим названием кроется технология одновременной передачи нескольких пакетов данных по одному каналу. Благодаря такому «уплотнению» канала его пропускную способность можно увеличить в два раза и более.
OFDM
OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing — ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием)
Это схема модуляции, использующая множество несущих, при которой канал делится на несколько субканалов. В OFDM высокоскоростной поток данных конвертируется в несколько параллельных битовых потоков меньшей скорости, каждый из которых модулируется своей отдельной несущей.
Главное преимущество OFDM заключается в том, что продолжительность символа во вспомогательной несущей значительно больше в сравнении с задержкой распространения, чем в традиционных схемах модуляции. Это делает OFDM гораздо устойчивее к межсимвольной интерференции (ISI, intersymbol interference).
OFDM использует одновременно и модуляцию и мультиплексирование, но мультиплексирование особенное. Обычное мультиплексирование подразумевает объединение различных сигналов от разных источников, здесь же происходит объединение составных частей одного и того же сигнала.
Постараемся объяснить все на простом примере. Представьте, что нам надо передать из одного пункта в другой стеклянный витраж. Для этого в нашем распоряжении есть некоторый ресурс, допустим 4 тележки (в случае передачи информации в качестве ресурса можно было бы считать доступный для передачи диапазон частот).
В случае OFDM мы разбираем наш стеклянный витраж на некоторое определенное количество частей, для примера пусть их будет 4. Далее каждая тележка перевозит свою часть посылки (витража), при этом тележки катятся одновременно параллельно друг другу. Допустим на пути у нас встречается одна преграда в виде камня (в случае передачи информации – узкополосная помеха). Одна из тележек наезжает на камень, соответственно одна из частей посылки не доходит до пункта приема.
Однако большее количество частей витража все-таки было корректно получено, поэтому с помощью интуиции и волшебства (помехоустойчивого кодирования), есть шанс восстановить недостающую в результате падения одной тележки часть посылки.
Как бы все было, не применяя OFDM? При традиционном подходе для наискорейшей передачи всей посылки мы также задействуем все доступные ресурсы, но будем транспортировать витраж целиком на всех 4 тележках (используем высокоскоростной метод модуляции, занимающий всю полосу канала). Допустим, на пути у нас также встречается одна преграда в виде камня. В результате одна из тележек наезжает на камень, витраж падает и разбивается вдребезги.
Одной из особенностью OFDM является то, что все тележки могут двигаться параллельно практически вплотную и при этом не мешать друг другу. При передаче информации роль тележек выполняют поднесущие сигналы, т.е. множество несущих колебаний.

Приложенные файлы

  • docx 9504151
    Размер файла: 821 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий