Media transmisyjne

Media transmisyjne jest nośnikiem

używanym do transmisji czyli

przemieszczania sygnałów w

telekomunikacji i jest podstawowym

elementem systemów

telekomunikacyjnych. Możliwości

transmisji zależą od parametrów

użytego medium.

W konwencjonalnych sieciach kable są podstawowym medium

łączącym komputery ze względu na ich niską cenę i łatwość
instalowania. Przede wszystkim stosuje się kable miedziane ze
względu na niską oporność, co sprawia, że sygnał może dotrzeć
dalej. Typ okablowania w sieciach komputerowych jest tak
dobierany, aby zminimalizować interferencję sygnałów. W
sieciach są używane kable miedziane, światłowody, fale
radiowe, mikrofale, podczerwień, światło laserowe.

Media transmisyjne można podzielić na przewodowe oraz
bezprzewodowe.
Do przewodowych mediów transmisyjnych należą:
-Kabel symetryczny (w tym tzw. skrętka)
-Kabel współosiowy (kabel koncentryczny)
-Kabel światłowodowy (światłowód - jednomodowy, wielomodowy)
-Kable energetyczne
-Do bezprzewodowych mediów transmisyjnych należą:
-Fale elektromagnetyczne(fale radiowe)
-Promień lasera

Kabel koncentryczny

- często nazywany

"koncentrykiem", składa się z dwóch koncentrycznych (czyli
współosiowych) przewodów. Kabel ten jest dosłownie
współosiowy, gdyż przewody dzielą wspólną oś. Najczęściej
spotykany rodzaj kabla koncentrycznego składa się z
pojedynczego przewodu miedzianego, znajdującego się w
materiale izolacyjnym. Izolator (lub inaczej dielektryk) jest
okolony innym cylindrycznie biegnącym przewodnikiem,
którym może być przewód lity lub pleciony, otoczony z kolei
następną warstwą izolacyjną. Całość osłonięta jest koszulką
ochronną z polichlorku winylu (PCW) lub teflonu.

Schemat kabla koncentrycznego:

Przekrój kabla koncentrycznego:

Zalety i wady kabla koncentrycznego:

Zalety:

- potrafi obsługiwać komunikację w pasmach o dużej szerokości bez
potrzeby instalowania wzmacniaków. Był pierwotnym nośnikiem
sieci Ethernet.

Wady:

- jest dość wrażliwą strukturą. Nie lubi ostrych zakrętów ani nawet
łagodnej przykładanej siły gniotącej. Dlatego jego struktura łatwo
ulega uszkodzeniu, co powoduje bezpośrednie pogorszenie
transmisji sygnału.

- dodatkowymi czynnikami zniechęcającymi do stosowania kabli

koncentrycznych są ich koszt i rozmiar. Okablowanie koncentryczne
jest droższe aniżeli skrętka dwużyłowa ze względu na jego bardziej
złożoną budowę. Każdy koncentryk ma co najmniej 1 cm średnicy.
W związku z tym, zużywa on olbrzymią ilość miejsca w kanałach i
torowiskach kablowych, którymi prowadzone są przewody.

Skrętka

– rodzaj kabla sygnałowego służącego do

przesyłania informacji, który zbudowany jest z jednej lub
więcej par skręconych ze sobą przewodów miedzianych,
przy czym każda z par posiada inną długość skręcenia w
celu obniżenia zakłóceń wzajemnych, zwanych
przesłuchami. Skręcenie przewodów powoduje
równocześnie zawężenie pasma transmisyjnego.
Wyróżnia się skrętkę nieekranowaną (U/UTP), ekranowaną
folią (posiadającą dodatkowe płaszcze z folii) (F/UTP i U/FTP)
oraz metalowej siatki (SF/UTP, S/FTP i SF/FTP). Skrętki mają
zastosowanie w łączach telekomunikacyjnych oraz sieciach
komputerowych, obecnie najczęściej wykorzystywana jest w
telefonii analogowej oraz w sieciach Ethernet. Skrętka ma
zastosowanie przy przesyłaniu danych w postaci
analogowej jak i cyfrowej.

Ekranowana skrętka dwużyłowa (ang. STP

- Shielded Twisted Pair)

różni się od

standardowych skrętek posiadaniem osłony przed
promieniowaniem elektromagnetycznym. Osłona ta jest folią
lub litym przewodem pod wierzchnią izolacją kabla.
Rozwiązanie ma, jak każde inne swoje wady i zalety.
Ogranicza napływ promieniowania elektromagnetycznego
z zewnątrz, lecz także kumuluje promieniowanie
wewnętrzne wytworzone przez przewody kabla.

Nieekranowana skrętka dwużyłowa (ang.
UTP - Unshielded Twisted Pair)

jest alternatywą

dla ekranowanego kabla. Wykonywana jest w kategoriach 3
i 5. Dla kategorii 3 kabel UTP zapewnia pasmo o szerokości
16 MHz, które umożliwia przesyłanie danych z prędkością 10
Mbps na odległość maksymalną 100 m. Skrętka wykonana w
kategorii 5 wykorzystuje pasmo o częstotliwości 100 MHz,
dające prędkość 100 Mbps, 155 Mbps a nawet 256 Mbps
(przy założeniu odpowiednich wymagań).

Plan graficzny ustawień żył w skrętce

żyłowej:

Zalety i wady skrętki:

Zalety:
- tanie koszty zakupu i instalacji
- wysoka prędkość transmisji
- łatwe diagnozowanie uszkodzeń
- łatwa instalacja
- odporność na poważne awarie (przerwanie kabla

unieruchamia przeważnie tylko jeden komputer)

- jest akceptowana przez wiele rodzajów sieci
Wady:
- mniejsza długość odcinka kabla niż w innych mediach

stosowanych w Ethernecie

- mała odporność na zakłócenia (skrętki nie ekranowanej)
- niska odporność na uszkodzenia mechaniczne

Światłowody

Do łączenia sieci komputerowych używa się również giętkich

włókien szklanych, przez które dane są przesyłane z
wykorzystaniem światła. Cienkie włókna szklane zamykane są
w plastikowe osłony, co umożliwia ich zginanie nie powodując
łamania. Nadajnik na jednym końcu światłowodu wyposażony
jest w diodę świecącą lub laser, które służą do generowania
impulsów świetlnych przesyłanych włóknem szklanym.
Odbiornik na drugim końcu używa światłoczułego tranzystora
do wykrywania tych impulsów.

Schemat światłowodu:

Kable światłowodowe potrafią przenosić wyższe częstotliwości
spektrum elektromagnetycznego – a mianowicie światło.
Dostępne są one w wielu kształtach, rozmiarach i kategoriach
długości fal.

Nośnikiem najczęściej jest szkło, ale równie dobrze może

nim być optycznej jakości plastik. Średnica światłowodu
waha się od 5 mikronów do rozmiarów, które są łatwiej
dostrzegane gołym okiem. Wszystkie rodzaje światłowodów
biegną zwykle wiązkami przewodów po dwie lub więcej par.
Nie wszystkie jednak rodzaje kabli światłowodowych nadają
się do sieci LAN. Typowy światłowód do zastosowania w
sieciach lokalnych ma średnicę 62,5 mikronów.
Włókna opisywane są najczęściej za pomocą dwóch liczb.
Na przykład, oznaczeniem stosowanego najczęściej
światłowodu w sieciach LAN jest 62,5/125. Pierwsza liczba
podaje średnicę na mikronach, druga natomiast, też w
mikronach średnicę warstwy plastiku ochronnego.
Kable światłowodowe wykorzystywane są parami: jeden do
wysyłania sygnałów, a drugi do ich odbioru. Zastosowanie
w sieciach LAN ogranicza się zwykle do łączenia serwerów i
koncentratorów.

Zastosowanie oraz kierunki przesyłania

sygnałów światłowodem w sieci LAN:

Zalety i wady kabla światłowodu:

Zalety:
- nie powodują interferencji elektrycznej w innych kablach,

ani też nie są na nią podatne

- impulsy świetlne mogą docierać znacznie dalej niż w

przypadku sygnału w kablu miedzianym

- światłowody mogą przenosić więcej informacji niż za

pomocą sygnałów elektrycznych

Wady:
- przy instalowaniu światłowodów konieczny jest specjalny

sprzęt do ich łączenia, który wygładza końce włókien w celu
umożliwienia przechodzenia przez nie światła

- gdy włókno zostanie złamane wewnątrz plastikowej osłony,

znalezione miejsca zaistniałego problemu jest trudne

- naprawa złamanego włókna jest trudna ze względu na

konieczność użycia specjalnego sprzętu do łączenia dwu
włókien tak, aby światło mogło przechodzić przez miejsce
łączenia

W telekomunikacji wykorzystuje się zwykle światło

podczerwone. Kable utworzone z włókien szklanych są
odporne na zakłócenia elektromagnetyczne i mają dużą
przepustowość. Przy ich użyciu można osiągać szybkości
przesyłania do 100 Gb/s (ok. 12,5 GB/s); najszybsze
systemy światłowodowe mogą prowadzić sygnał rzędu kilku
Tb/s.

Przekrój kabla światłowodowego:

Opis schematu (przekrój) światłowodowego kabla 8-żyłowego typu

"luźna tuba„:
a - zewnętrzna powłoka kabla
b - wzmocnienie, np. włókna aramidowe
c - uszczelnienie ośrodka
d - włóknina aramidowa lub żel higrofobowy
e- luźne tuby ze światłowodami, mogą być wypełnione żelem
higrofobowym
f – światłowody

Media bezprzewodowe:

Fale elektromagnetyczne w zakresie podczerwieni IR (InfraRed) są

stosowane na otwartym terenie, bądź wewnątrz budynków. Jako źródła
promieniowania fal elektromagnetycznych wykorzystuje się diody
elektroluminescencyjne LED (Light Emitting Diode) lub diody laserowe.
Przy używaniu łącz bezprzewodowych w podczerwieni nie jest wymagane
uzyskiwanie licencji na ich stosowanie w przeciwieństwie do fal radiowych.
Największym ograniczeniem tego medium transmisyjnego jest niewielki
zasięg wynoszący do kilkudziesięciu metrów.

Fale radiowe do transmisji wymagają planowania przydziału

częstotliwości,
z uwzględnieniem maksymalnej dopuszczalnej mocy nadajników, rodzaju
modulacji oraz innych zaleceń Międzynarodowej Unii Telekomunikacji
(ITU). Obecnie najpopularniejszymi częstotliwościami używanymi do
transmisji bezprzewodowej są 2,4 GHz i wyższe (zakres mikrofali).
Odległości na jakich stosuje się fale radiowe wynoszą do kilkudziesięciu
kilometrów przy zastosowaniu specjalnych anten nadawczo-odbiorczych.

Podział fal ze względu na ich długość oraz

częstotliwość:

Zakres fal

Długość fali

Cz ęstotliwość

Fale bardzo

długie

> 20 km

< 15 kHz

Fale długie

20 km – 3 km

15 – 100 kHz

Fale średnie

3000m – 200m

100 – 1500 kHz

Fale pośrednie

200m – 100m

1,5 – 3 MHz

Fale krótkie

100m – 10m

3 – 30 MHz

Fale ultrakrótkie 10m – 1m

30 – 300 MHz

Mikrofale

< 1m

> 300 MHz

Zalety i wady medium bezprzewodowego:

Zalety:
- mogą przenieść duże ilości danych przy odpowiednio

wysokich częstotliwościach pracy

- niski koszt instalacji anten nadawczych (nie zajmują dużych

powierzchni)

- dla dużych częstotliwości (krótkich fal) wystarczają małe

anteny

Wady:
- tłumienie i dyfrakcja sygnału powodowane przez różne

przedmioty znajdujące się na drodze fali niosącej sygnał
oraz warunki atmosferyczne

- odbicie sygnału od płaskich powierzchni (np. woda, metal)
- każdy może ,,podsłuchiwać’’ transmisję danych

Niekorzystne zjawiska występujące w

mediach transmisyjnych:

- opóźnienia w transmisji sygnału
- zniekształcenia przesyłanego sygnału (rozmycie impulsu,

szum)

- przesłuchy
- dyspersja
- nieliniowość optyczna szkła
- rozpraszanie mocy, tłumienia

Dziękuje za uwagę !!!

Patryk Pietrzak
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Wydział Technologii Drewna
Kierunek: Technologia Drewna