Характеристика беспроводного оборудования

16.04.2013 Н.Г. Махров Гр. № М155

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

В условиях рыночной экономики информация выступает как один из важнейших товаров. Успех коммерческой и предпринимательской деятельности связан с муниципальными, банковскими, биржевыми информационными системами, информатизацией оптовой и розничной торговли, торговых домов, служб управления трудом и занятостью, созданием банка данных рынка товаров и услуг, развитием центров справочной и аналитико-прогнозной котировочной информации, электронной почты, электронным обменом данными и др. Как правило, работа этих систем базируется на локальных сетях различной архитектуры или их объединениях, получивших название корпоративных сетей.

Увеличение количества корпоративных сетей и возрастание  числа пользователей сети привело  к повышению требований, предъявляемых  к передаваемому трафику, пропускной способности и стоимости, которая является существенным показателем при построении сети. Помимо задачи увеличения пропускной способности, актуальной является задача построения сети доступа, основными требованиями к которой являются широкая инфраструктура, масштабируемость, невысокая стоимость.

Перед разработчиками и  создателями Вычислительных Компьютерных сетей передачи информации стоит  задача выбора передающей среды. В качестве передающей среды, в компьютерных сетях  используются: медный кабель, волоконно-оптический кабель, оптический канал, лазерный канал, радиоканал.

Выбор передающей среды  обусловлен требованиями, предъявляемыми к сети доступа системы передачи данных: при построении проводных  сетей затраты на развертывание  систем в большинстве случаев составляют немногим менее половины стоимости оборудования. В случае построения системы на базе технологии беспроводного доступа, как финансовые, так и временные затраты на развертывание существенно снижаются за счет быстроты развертывания самой системы, установка компонентов которой занимает в среднем несколько часов. Существует возможность мобильности: «переезда» терминалов на другое место.

Развитие систем Высокоскоростной Беспроводной передачи данных являются результатом эволюции компьютерных технологий. В течение нескольких лет Беспроводные технологии прошли процесс стандартизации. При этом повышалась скорость передачи данных в Беспроводных Локальных сетях (WLAN – Wireless Local Area Network). Последние достижения в радиочастотных технологиях и прогресс в области стандартов помогли сделать беспроводные сетевые технологии более привлекательными для создания сетей внутри здания и в удаленных зданиях (причем здания могут стоять друг от друга на расстоянии до 40 км).

Каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков — структур. Каждая отдельная структура представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным проводом (кабелем) с коммутатором. При необходимости развития к сети просто добавляют новую структуру.

Базовые компоненты и  технологии, связанные с архитектурой локальных сетей, могут включать в себя:

• Кабели
• Серверы и рабочие станции
• Сетевые адаптеры
• Концентраторы
• Мосты и коммутаторы

В качестве библиографии использовалась научная и техническая литература современных российских и зарубежных авторов.

Перейдем к рассмотрению основных характеристик существующего  оборудования локальных вычислительных сетей.

1. Кабели

Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с  одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества.

1.1 Витая пара

Наиболее дешевым кабельным  соединением является витое двухжильное  проводное соединение часто называемое "витой парой" (TP, Twisted Pair) (рисунок 1). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с и легко наращивается.

Рисунок 1 – Twisted Pair

 

Длина кабеля не может  превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с. Кабель типа "витая пара" бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Кабель типа "неэкранированная витая пара" стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и "шумам" в линии. Для повышения помехозащищенности информации часто используют витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, которая подобна экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля. Кабели "витая пара" бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.

1.2 Тонкий и толстый коаксиальный кабель

Эти типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Коаксиальный кабель (рисунок 2) имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с¹. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Рисунок 2 - Коаксиальные кабеля

 

Коаксиальный кабель подключается непосредственно к  сетевому адаптеру, поэтому не нужны трансивер и трансиверннй кабель.

На концах сегмента должны находиться терминаторы, которые подключаются к свободным концам Т-коннекторов. Один терминатор в сегменте должен быть заземлен.

Сети на тонком кабеле (приложение А) имеют худшие параметры по сравнению с сетями на базе толстого кабеля. Но стоимость сетевого оборудования, необходимого для создания сети на тонком кабеле, существенно меньше.

Каждая рабочая станция  через сетевой адаптер специальным  многожильным трансиверным кабелем подключается к устройству, называемому трансивером. Трансивер служит для подключения рабочей станции к толстому коаксиальному кабелю.

На корпусе трансивера имеется 3 разъема: два - для подключения  толстого коаксиального кабеля, и  один - для подключения трансиверного кабеля.

Длина одного сегмента ограничена, и для толстого кабеля не может  превышать 500 метров. Если общая длина сети больше 500 метров, ее необходимо разбить на сегменты, соединенные друг с другом через специальное устройство – репитер².

Общая длина сети может  достигать одного километра.

Между собой трансиверы соединяются отрезками толстого коаксиального кабеля с припаянными  к их концам коаксиальными.

 

1.3 Еthernet - кабель

Ethernet-кабель также  является коаксиальным кабелем  с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable)³. Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

1.4 Сheapernеt - кабель

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель (рисунок 3) или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

Рисунок 3 – Ethernet и Cheapernet – кабель

 

При соединении сегментов  Сhеарегnеt - кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей

(T-connectors).

Расстояние между двумя  рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а  общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала.

1.5 Оптоволоконный кабель

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения  информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподспущивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Данные передаются с  помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.⁴

1.6 Выбор кабельной системы

Выбор кабельной системы  зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации. Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. К числу факторов, влияющих на стоимость и пропускную способность кабеля, относятся: простота монтажа, экранирование, перекрестные помехи, скорость передачи, стоимость кабеля, затухание сигнала, стоимость оборудования, необходимого для подключения кабеля. Сравнительные характеристики различных типов кабеля приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Сравнительные характеристики различных типов кабеля

Показатели	Среда передачи данных
	Двух жильный кабель - витая пара	Коаксиальный кабель	Оптоволоконный кабель
Цена	Невысокая	Относительно высокая	Высокая
Наращивание	Очень простое	Проблематично	Простое
Защита от прослушивания	Незначительная	Хорошая	Высокая
Проблемы с заземлением	Нет	Возможны	Нет
Скорость передачи	4 Мбит/с - 100 Мбит/с	10 Мбит/с	100 Мбит/с - 1 Гбит/с
Эффективная длина кабеля	100 м	185 м - 500 м	2 км
Гибкость	Гибкий	Менее гибкий	Не гибкий
Восприимчивость к помехам	Существует	Существует	Отсутствует

 

2. Характеристика оборудования с использованием сетевого кабеля

2.1 Сервер и рабочие станции

Сервер является ядром  локальной сети. Этот компьютер (обычно высокопроизводительный мини-компьютер) запускает операционную систему и управляет потоком данных, передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, такие, как принтеры, - все подсоединяются к файл-серверу. Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы. Однако в отличие от автономного персонального компьютера рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файлом-сервером. Кроме того, рабочая станция запускает специальную программу, называемой оболочкой сети, которая позволяет ей обмениваться информацией с файл-сервером, другими рабочими станциями и прочими устройствами сети. Оболочка позволяет рабочей станции использовать файлы и программы, хранящиеся на файл-сервере, так же легко, как и находящиеся на ее собственных дисках.

2.2 Сетевые адаптеры

Вне зависимости от используемого  кабеля для каждой рабочей станции необходимо иметь сетевой адаптер (рисунок 4). Сетевой адаптер - это плата, которая вставляется в материнскую плату компьютера.

Рисунок 4 - 10-гигабитные серверные адаптеры Intel® XF

 

Она имеет два разъема  для подключения к сетевому кабелю. На плате адаптера может располагаться микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) для создания так называемых бездисковых рабочих станций. Это компьютеры, в которых нет ни винчестера, ни флоппи-дисков. Загрузка операционной системы выполняется из сети, и выполнят ее программа, записанная в микросхеме дистанционной загрузки.

Перед тем как вставить сетевой адаптер в материнскую  плату компьютера, необходимо с помощью  переключателей (расположенных на плате  адаптера) задать правильные значения для портов ввода/вывода, канала прерывания, базовый адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции.

Сетевые адаптеры устанавливаются  на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с  другими устройствами в локальной  сети. Существует целый спектр сетевых адаптеров для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети.

Если рассматривать  просто способ приема и передачи данных на подключенных к сети ПК, то сетевые платы (сетевые адаптеры) играют активную роль в повышении производительности, назначении приоритетов для ответственного трафика (передаваемой/принимаемой информации) и мониторинге трафика в сети. Кроме того, они поддерживают такие функции, как удаленная активизация с центральной рабочей станции или удаленное изменение конфигурации, что значительно экономит время и силы администраторов постоянно растущих сетей.