Sieci komputerowe | 01. Podstawy sieci komputerowych

Media transmisyjne

Damian Stelmach

Niezwykle ważnym zagadnieniem zawiązanym z sieciami komputerowymi są media transmisyjne. Ważnym z wielu powodów, a najważniejszym z nich jest fakt, że dobór odpowiedniego medium stanowi podstawę i gwarancję właściwego oraz wydajnego działania sieci komputerowych.

Medium

inaczej nośnik, jest to element sieci, poprzez który urządzenia komunikują się ze sobą i wymieniają dane. Medium takim może być kabel miedziany, światłowodowy, jak również fale radiowe (Wi-Fi).

Podział mediów przewodowych

Kabel koncentryczny

1. Budowa:

• miedziany rdzeń,
• plastikowa izolacja,
• miedziany ekran,
• koszulka zewnętrzna.

Zakończony jest złączem zwanym BNC. Czasami spotkamy też na zakończeniu kabla koncentrycznego, tak zwany terminator BNC, którego zadaniem jest eliminowanie odbicia sygnału przesyłanego przez kabel.

2. Rodzaje:

Wyróżniamy dwa typy kabla koncentrycznego: kabel koncentryczny cienki oraz kabel koncentryczny gruby. Różnice jakie występują w oby tych odmianach są następujące:

Warto zaznaczyć, że kabla koncentrycznego nie wykorzystuje się już w budowie nowych sieci. Wyparty on został przez bardziej efektywne rozwiązania, takiej jak kabel typu skrętka oraz światłowód.

Kabel typu skrętka

1. Budowa:

• 8 miedzianych żył splecionych w 4 pary,
• koszulka zewnętrzna.

Zakończony jest wtykiem RJ45 znanym również 8P8C.

W zależności od rodzaju skrętki występują jeszcze folie i ekrany ochronne zabezpieczające kabel przed działaniem niepożądanych czynników mogących mieć wpływ na transmisje danych, np. fal elektromagnetycznych.

2. Typy skrętki:

• UTP – skrętka nieekranowana,
• FTP – skrętka ekranowana folią,
• STP – skrętka ekranowana siatką.

W praktyce, spotkać się możemy z różnymi wariantami wymienionych typów, najważniejsze z nich to:

• U/UTP – skrętka nieekranowana
  
• F/UTP – skrętka foliowana
  
• U/FTP – skrętka z każdą parą w osobnym ekranie z folii,
  
• F/FTP – skrętka z każdą parą w osobnym ekranie z folii, dodatkowo całość w ekranie z folii
  
• S/FTP – skrętka z każdą parą foliowaną, dodatkowo całość w ekranie z siatki
  

Najczęstszym materiałem stosowanym w skrętkach do ekranowania jest folia poliestrowa pokryta warstwą aluminium oraz miedzi.

Rodzaj skrętki jaki należy dobrać do zbudowania sieci zależy od miejsca, w którym sieć ma działać oraz od stopnia zakłóceń elektromagnetycznych jakie w danym miejscu występują. W małych sieciach LAN czy to w szkole czy w domu najczęściej stosuje się typ podstawowy UTP, ponieważ jest on wystarczający do obsługi tak małych sieci, a ponadto jest to najtańszy rodzaj kabla typu skrętka.

3. Kategorie kabla typu skrętka

Poza typami kabla typu skrętka wyróżniamy jeszcze ich kategorie określające m.in. standardy sieci w jakich mogą być wykorzystywane.

4. Parametry techniczne

• Tłumienie sygnału – to stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego wyrażony w decybelach [dB]
• Propagacja sygnału – to prędkość impulsu elektrycznego w stosunku do prędkości światła wyrażona w procentach [%]
• Rezystancja – to opór jaki kabel stawia prądowi elektrycznemu wyrażony w omach [Ω]
• Przesłuch zbliżny (NEXT) – to zakłócenie generowane w danej parze na skutek transmisji danych w sąsiedniej parze żył

Ponadto istotnym z punktu widzenia montażu parametrem będzie promień zgięcia kabla, który dla większości rozwiązań wynosi 4-krotność jego zewnętrznej średnicy.

Kabel światłowodowy

Zupełnie innym od omówionych wcześniej mediów transmisyjnych jest kabel światłowodowy, innym ze względu na materiał wykorzystywany do budowy rdzenia. W przypadku kabla koncentrycznego i skrętki rdzeń czy też żyły są miedziane, natomiast w przypadku kabli światłowodowych mamy do czynienia z włóknem szklanym. Wykorzystanie włókna szklanego jako budulca rdzenia wymusza również zastosowanie innego rodzaju sygnału przesyłowego. W przypadku mediów miedzianych był to prąd elektryczny, a w przypadku światłowodów jest to promień świetlny, a najczęściej wykorzystywany rodzaj to światło podczerwone.

1. Budowa:

• rdzeń – o wyższym współczynniku załamania światła,
• płaszcz – o niższym współczynniku załamania światła,
• powłoka lakierowana chroniąca płaszcz,
• powłoka wzmacniająca chroniąca rdzeń podczas instalacji,
• płaszcz zewnętrzny.

Kabel taki zakończony może być wieloma typami złącz. Najpopularniejsze z nich to:

Możemy jeszcze spotkać złącza typu:

• LC
• MT – RJ
• MU
• DIN

2. Rodzaje światłowodów:

Podobnie jak w przypadku kabli miedzianych również w przypadku światłowodów mówić możemy o różnych rodzajach tego medium. Najczęściej spotykanym podziałem jest podział na kabel światłowodowy jednomodowy oraz wielomodowy.

W przypadku światłowodu jednomodowego przez szklany rdzeń przysłana jest tylko jedna wiązka światła, dzięki temu ograniczone zostało zjawisko tzw. rozmycia sygnału, czyli jego osłabienia.

Wykorzystanie takiego rodzaju światłowodu pozwala na transmisje sygnału na bardzo duże odległości bez konieczności stosowania urządzeń wzmacniający sygnał.

W światłowodzie wielomodowym przez rdzeń przesyłanych jest więcej wiązek światła, czego konsekwencją jest znacznie większy w porównaniu do światłowodu jednomodowego stopień rozmycia sygnału. Wynika to z faktu, ze każda wiązka światła przysłana przez rdzeń musi pokonać inna drogę od nadawcy do odbiorcy.

W związku z tym światłowody wielomodowe stosuje się na niewielkich odległościach, maksymalnie do kilku kilometrów.

Kolejną różnicą pomiędzy światłowodem jedno i wielomodowym jest zastosowana średnica rdzenia. W przypadku jednomodowego światłowodu wynosi ona między 8 a 10 mikrometrów [μm], natomiast w przypadku światłowodu wielomodowego 50 lub 62,5 mikrometra.

Podsumowanie

Media miedziane:

Media światłowodowe:

Media bezprzewodowe

W przypadku mediów bezprzewodowych, stosuje się kilka rozwiązań, jednak w praktyce wykorzystuje się tylko jedno z nich, są to fale radiowe. Znana wszystkim technologia Wi-fi wykorzystuje właśnie to medium do transmisji danych.

Fale radiowe są promieniowaniem elektromagnetycznym z zakresu częstotliwości od 3 Hz do około 3 THz. Źródła fal radiowych mogą być zarówno naturalne, jak i sztuczne, np. emitowane przez stacje nadawcze telefonii komórkowej. Ich głównym celem jest przenoszenie informacji, a w przypadku telekomunikacji transmisja danych. Wyróżnia się kilka rodzajów fal radiowych, natomiast do transmisji danych stosuje się fale długie, średnie i krótkie oraz ultrakrótkie.

Przy okazji omawiania fal radiowych warto wspomnieć o standardach jakie wykorzystywane są w sieciach bezprzewodowych. Są one istotne z punktu widzenia doboru odpowiedniego rutera Wi-Fi.