Media przesyłowe w sieciach komputerowych

Prezentacja na temat: "Media przesyłowe w sieciach komputerowych"— Zapis prezentacji:

1 Media przesyłowe w sieciach komputerowych
Urządzenia techniki komputerowej Identyfikacja i charakteryzowanie urządzeń zewnętrznych komputera Media przesyłowe w sieciach komputerowych

2 Cel zajęć W toku lekcji nauczysz się: Wymieniać rodzaje okablowania
Charakteryzować poszczególne media transmisyjne Zauważać współzależność medium transmisyjnego i urządzeń w określaniu prędkości transmisji w sieciach Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu oraz twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych Sieci radiowe i sieci kablowe – podobieństwa i różnice

3 Agenda Media transmisyjne CSMA/CD CSMA/CA
Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych

4 Przypomnienie Topologia sieci – sposób rozmieszczenia węzłów (komputery, drukarki sieciowe, serwery i inne), do których dołączona jest sieć. Sieci przewodowe topologia magistrali (bus), topologia pierścienia (ring), topologia gwiazdy (star), topologia drzewa (tree), topologia kraty (mesh). Sieci bezprzewodowe topologia gwiazdy, topologia kraty.

5 Agenda Media transmisyjne CSMA/CD CSMA/CA
Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych

6 Media transmisyjne Kable UTP (ang. Unshielded Twisted Pair) skrętka nieekranowana Skrętka 4-pary, CAT5-UTP – drut śr. żyły wew. [mm]: 0.53 śr. zewnętrzna [mm]: 5.40 ciężar [kg/1km] 35 Tłumienność [db/100m] dla f=100MHz : 22

7 Media transmisyjne Kable UTP Skrętka 4-pary, CAT5-UTP - linka
śr. żyły wew. [ mm]: 0.60  śr. zewnętrzna [ mm]: 5.55  ciężar [kg/1km] 35 Tłumienność [db/100m] dla f=100MHz : 27.5

8 Media transmisyjne Kable UTP
kabel wykonany ze skręconych, nieekranowanych przewodów skręcanie przewodów ze splotem 1 zwój na cm chroni transmisję przed oddziaływaniem (interferencją) otoczenia.

9 Media transmisyjne Kable UTP
skrętkę powszechnie stosuje się w sieciach telefonicznych i komputerowych. przy przesyłaniu sygnałów cyfrowych za pomocą skętki UTP uzyskuje się przepływności do 100 Mb/s (kategoria 5), a takie1000 Mb/s w najnowszej technologii Gigabit Ethernet.

10 Media transmisyjne Kable FTP
Skrętka 4-pary, ekranowana CAT5-FTP – drut/linka  śr. żyły wew. [ mm]: 0.51/0.48 śr. zewnętrzna [ mm]: 6.00 /5.40 ciężar [kg/1km] 42/33 Tłumienność [db/100m] dla f=100MHz : 22/27.5

11 Media transmisyjne Kable FTP (ang. Foiled Twisted Pair) skrętka foliowana skrętka ekranowaną za pomoca folii z przewodem uziemiającym. przeznaczona główne do budowy sieci komputerowych (Ethernet, Token Ring) o długości nawet kilku kilometrów.

12 Media transmisyjne Kable FTP (ang. Foiled Twisted Pair) skrętka foliowana stosowana również na krótszych dystansach w sieciach standardu Gigabit Etrernet (1 Gb/s) z wykorzystaniem wszystkich czterech par okablowania miedzianego piątej kategorii.

13 Media transmisyjne Wtyk RJ-45 klips

14 Media transmisyjne Wtyk RJ-45 TIA/EIA 568B – zalecana przez MOLEX
TIA/EIA 568A 568a b = „k r o s”

15 Media transmisyjne Kable krosowe

16 Media transmisyjne Światłowód
falowód służący do przesyłania promieniowania świetlnego. występuje w formie włókien dielektrycznych - najczęściej szklanych, z otuliną z tworzywa sztucznego,

17 Media transmisyjne Światłowód
do transmisji danych wykorzystywana jest odpowiednio modulowana wiązka światła (zapobiega zniekształceniom sygnału), możliwa jest teoretyczna transmisja danych do 3 Tb/s, a przepływ danych jest zabezpieczony przed niepowołanym dostępem (nie emitują zewnętrznego pola elektromagnetycznego)

18 Media transmisyjne Światłowód jednomodowy
mała średnica rdzenia (4-10 mm) ogranicza możliwość jednoczesnego wprowadzenia do wnętrza włókna tylko pojedynczej wiązki światła. sygnał wyjściowy charakteryzuje się niemal identycznym natężeniem impulsu optycznego oraz zbliżonym do wejściowego rozkładem natężenia pola optycznego.

19 Media transmisyjne Światłowód wielomodowy skokowy
pozwala na jednoczesny przesył kilku pakietów danych (wiązek światła). w rdzeniu o średnicy mm ze względu na występowanie niekorzystnego zjawiska dyspersji, sygnał wejściowy ulega rozmyciu na wyjściu, a im dłuższy dystans ma światło do pokonania tym zaburzenie sygnału jest większe.

20 Media transmisyjne Światłowód wielomodowy gradientowy
Aby zminimalizować rozmycie impulsu wyjściowego, stosuje się czasem światłowody wielomodowe z gradientowym współczynnikiem załamania światła.

21 Media transmisyjne Gniazda...listwy Listwy montażowe patchpanele

22 Media transmisyjne Szafa montażowa Rama montażowa

23 Agenda Media transmisyjne CSMA/CD CSMA/CA
Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych

24 CSMA/CD CSMA/CA CSMA/CD (ang. Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection) wielodostęp z wykrywaniem fali nośnej i wykrywaniem kolizji polega na ciągłym nasłuchiwaniu przez stacje (nasłuchu łącza - ang. carrier sense) jeżeli medium jest wolne nadawca rozpoczyna transmisje. w przypadku, kiedy dwie stacje uznają, iż mogę nadawać w tym samym momencie, (wcześniej upewniwszy się czy łącze jest wolne, dochodzi do zjawiska kolizji.

25 CSMA/CD CSMA/CA CSMA/CD
propagacja sygnału w medium odbywa się w określonym czasie t1, po jego upływie stacje zorientują się, iż nastąpiła kolizja. po wykryciu kolizji nadawca powtarza transmisje powtórna transmisja nie następuje od razu, nadawca utrzymuje jeszcze transmisje przez jakiś czas, aby zwiększyć prawdopodobieństwo wykrycia kolizji (w domenie kolizji) przez innych użytkowników. następnie stacja nadawcza zwalnia łącze i rozpoczyna ponownie transmisje po upływie losowo określonego czasu t2 (stwierdziwszy, że łącze jest wolne).

26 CSMA/CD CSMA/CA CSMA/CA (ang. Carrier Sense Multiple Access with
Collision Avoidance) wielodostęp do łącza ze śledzeniem fali nośnej i unikaniem kolizji w sieci WLAN kolizje nie mogą mieć miejsca, systemy radiowe działają jedynie w trybie half-duplex'u, nie są w stanie jednocześnie nadawać i odbierać sygnał nadawca chce przesłać dane poprzez medium i nie wykryje żadnej aktywności w sieci, odczekuje dodatkowo losowy okres czasu i rozpoczyna swoją transmisję, ale tylko pod warunkiem, że medium jest nadal wolne,

27 CSMA/CD CSMA/CA CSMA/CA
jeżeli pakiet zostanie odebrany w stanie nienaruszonym przez odbiorcę (jest cały i nie ma błędów), tworzy on i wysyła ramkę ACK, która raz poprawnie odebrana przez nadawcę informuje, że proces wysłania pakietu danych zakończył się sukcesem jeżeli stacja wysyłająca nie otrzyma ramki ACK, protokół zakłada, że miał miejsce błąd i po odczekaniu innej losowej ilości czasu, rozpoczyna przesyłanie danych od początku.

28 Agenda Media transmisyjne CSMA/CD CSMA/CA
Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych

29 Twierdzenie Nyquista o próbkowaniu
Każdy system przesyłania informacji cechuje się pewną szerokością pasma, określającą maksymalną częstotliwość z jaką sprzęt może zmieniać sygnał Szerokość pasma mierzymy w cyklach na sekundę, czyli hercach (Hz)

30 Twierdzenie Nyquista o próbkowaniu
Twierdzenie Nyquista o próbkowaniu mówi, że istnieje zależność między szerokością pasma systemu transmisyjnego a maksymalną liczbą bitów, które można za jego pomocą przesłać w czasie jednej sekundy. Twierdzenie to to podaje teoretyczne ograniczenia ograniczenie ba maksymalną szybkość przesyłania danych

31 Twierdzenie Nyquista o próbkowaniu
Jeśli system transmisyjny używa K – możliwych wartości napięcia to zgodnie z twierdzeniem Nyquista maksymalna szybkość przesyłania danych D wynosi D = 2 B log2 K D – szybkość przesyłania danych [bity/sek] B – szerokość pasma K – możliwe wartości napięcia

32 Agenda Media transmisyjne CSMA/CD CSMA/CA
Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych

33 Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych
Inżynierowie zauważali, że w rzeczywistych systemach komunikacyjnych istnieją pewne zaburzenia nazywane szumem, niepozwalające na osiągnięcie teoretycznej granicy szybkości. Claude Shannon w 1948 r. uogólnił twierdzenie Nyquista na systemy w których występuje szum.

34 Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych
Twierdzenie Shannona: C = B log2 (1 + S / N) C – efektywne ograniczenie pojemności kanału [bity/sek] B – szerokość pasma S – średnia moc sygnału N – średnia moc szumów S/N – stosunek sygnału do szumu [dB]

35 Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych
Decybel [dB] jest podstawową jednostką używaną przez projektantów telekomunikacyjnych przy porównaniu możliwości okablowania. Decybel pozwala na określenie stosunku napięcia lub mocy pomiędzy wejściem i wyjściem układu Miara decybelowa pozwala wyrazić wielkości różniące się od siebie o wiele rzędów wielkości w jednej skali. Wzrost o 3 dB oznacza podwojenie mocy, a o 20 dB oznacza 100 krotne zwiększenie mocy.

36 Agenda Media transmisyjne CSMA/CD CSMA/CA
Twierdzenia Nyquista o próbkowaniu Twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych Zasady transmisji radiowych

37 Zasady transmisji radiowych
Topologia: magistrala, gwiazda Zasięg: kilka do kilkuset metrów Nośnik: podczerwień pasmo szerokie o bezpośrednim

38 Zasady transmisji radiowych
W celu zabezpieczenia przesyłanych drogą radiową danych przed podsłuchem i zakłóceniami wykorzystuje się tzw. rozpraszanie widma nadawanego sygnału. Z bezpośrednim rozpraszaniem widma - DSSS (ang. Direct Sequence Spread Spectrum); Z rozpraszaniem widma metodą przeskoków częstotliwości - FHSS (ang. Frequency Hopping Spread Spectrum).

39 Zasady transmisji radiowych
Technika DSSS polega na nałożeniu na oryginalny sygnał informacyjny specjalnie przygotowanej sekwencji bitów (tzw. chipping code), ma ona charakter przebiegu pseudolosowego, sekwencja ta zmienia się w czasie znacznie szybciej, niż zmienia się "właściwy" sygnał informacyjny, otrzymany sygnał zmienia się szybciej niż podstawowy strumień danych (zajmujący większe pasmo częstotliwości), aby z takiego sygnału wyłowić "właściwe" dane, trzeba znać pseudolosową sekwencję nałożoną na sygnał infrmacyjny, a ta udostępniana jest tylko stacjom roboczym w sieci.

40 Zasady transmisji radiowych
Technika DSSS

41 Zasady transmisji radiowych
Ttechnika FHSS pseudolosowa sekwencja sterująca wykorzystywana jest do nieustannego zmieniania częstotliwości, na których nadają i odbierają poszczególne stacje robocze. pracują one zazwyczaj w nielicencjonowanym pasmie 2,4 GHz (tzw. ISM - Industry, Science and Medicine). podzielono je na 79 kanałów rozmieszczonych w jednomegahercowych odstępach. każda ze stacji roboczych pracuje przez pewien czas na jednym z kanałów, a później "udaje się" na inny kanał - wskazany przez pseudolosową sekwencję sterującą.

42 Zasady transmisji radiowych
Ttechnika FHSS aby znać aktualną częstotliwość działania nadajników, trzeba także poznać chipping code. przyjęto, że częstotliwość pracy musi zmieniać się co najmniej o 6 MHz. w pasmie ISM można umieścić maksymalnie 26 równolegle działających sieci bazowych . technika ta jest stosunkowo odporna na różne zakłócenia, a jej skuteczność można jeszcze poprawić, eliminując ze wzorców skoku te częstotliwości, które najbardziej zakłócają transmisję.

43 Zasady transmisji radiowych
Technika FHSS

44 Zasady transmisji radiowych
pierwszy standard sieci radiowej dziś dla odróżnienia od rodziny oznacza się go jako 802.1y standard określał dwie prędkości transmisji – 1 oraz 2 Mb/s medium stało się pasmo o zakresie częstotliwości 2,4 GHz

45 Zasady transmisji radiowych
802.11b zasięg ok. 46 – 96 m (pomieszczenie/otwarta przestrzeń) przekaz danych z prędkością max 11 Mb/s, standard b przewiduje wykrywanie sygnałów zagłuszających oraz unikania kolizji podczas komunikacji wielu radiowych kart sieciowych. spektrum b podzielone na 14 niezależnych kanałów o szerokości 22 MHz. (w Polsce można wykorzystywać tylko pasma od 2400,0 do 2483,5 MHz czyli od 1 do 13) niektórzy producenci wprowadzili własne produkty dające prędkość 22, 33 oraz 44 Mb/s, swoje modyfikację nazwali b+, ale nie stała się ona standardem uznanym przez IEEE.

46 Zasady transmisji radiowych
802.11a –1999r wykorzystuje częstotliwość 5 GHz. podstawowa prędkość to 54 Mb/s, ale w praktyce działa najlepiej w granicach 20 Mb/s, obejmuje 12 niezachodzących kanałów, 8 przeznaczonych do pracy w budynkach oraz 4 przeznaczone do pracy między dwoma punktami (ang. point to point), standard a nie doczekał się jak dotąd tak masowego wykorzystania jak b, wynika to z problemów z zasięgiem oraz większego poboru mocy.

47 Zasady transmisji radiowych
802.11g r pracuje on na częstotliwości 2,4 GHz, pozwala na transfer z prędkością 54 Mb/s, całkowicie zgodny w dół ze standardem b, wielu producentów wprowadziło w swoich urządzeniach opcję Super G (prędkość 108 Mb/s)

48 Zasady transmisji radiowych

49 Ćwiczenie

50 Ćwiczenia Wyjaśnij czego dotyczyło twierdzenie Nyquista a czego dotyczyło twierdzenie Shannona Wyjaśnij podobieństwa i różnice pomiędzy sieciami radiowymi a sieciami kablowe Na czym polega wykrywanie kolizji w mediach transmisyjnych i czym się ono różni w sieciach kablowych od wykrywania kolizji w sieciach radiowych

51 Podsumowanie Po zakończeniu tej lekcji będziesz wiedział i umiał:
wymieniać rodzaje okablowania charakteryzować poszczególne media transmisyjne zauważać współzależność medium transmisyjnego i urządzeń w określaniu prędkości transmisji w sieciach Powiedzieć jakie zastosowanie ma twierdzenia Nyquista o próbkowaniu oraz twierdzenia Shannona o wpływie szumu na transmisje danych podać zasady transmisji radiowych sieci radiowe i sieci kablowe – podobieństwa i różnice

52 Pytania Daj możliwość zadania pytań dotyczących prezentacji.