CISCO Accessible Theme Strona 1
Zmień język na English | Szukaj | Słownik
Indeks kursu:
8 Warstwa fizyczna modelu OSI Wybierz
CCNA Exploration - Podstawy sieci komputerowych
8 Warstwa fizyczna modelu OSI
8.0 Wprowadzenie do rozdziału
8.0.1 Wprowadzenie do rozdziału
Strona 1:
Wyższe warstwy modelu OSI przygotowują dane użytkownika do transmisji do odbiorcy. Warstwa fizyczna określa w jaki sposób dane są
umieszczane w medium.
Zadaniem warstwy fizycznej jest przetworzenie bitów reprezentujących ramkę warstwy łącza danych do postaci sygnałów oraz wysyłanie i odbiór
tych sygnałów z medium (kabla miedzianego, światłowodu lub łącza bezprzewodowego) łączącego urządzenia sieciowe.
W rozdziale tym przedstawiono podstawowe funkcje warstwy fizycznej oraz standardy i protokoły czuwające nad transmisją danych przez lokalne
medium.
Po zakończeniu tego rozdziału będziesz potrafił:
Wytłumaczyć, jak protokoły i usługi warstwy fizycznej umożliwiają komunikację w sieciach danych.
Wyjaśnić zastosowanie kodowania i przetwarzania do postaci sygnałów w warstwie fizycznej.
Wyjaśnić znaczenie sygnałów, które są wykorzystywane do transportu przez lokalne medium bitów tworzących ramkę.
Wymienić podstawowe cechy kabla miedzianego, światłowodu i łączności bezprzewodowej.
Opisać zastosowanie kabla miedzianego, światłowodu i łączności bezprzewodowej.
Wyświetl multimedia.
8.1 Warstwa fizyczna - sygnały
8.1.1 Warstwa fizyczna - cele
Strona 1:
Warstwa fizyczna dostarcza metod do przesłania przez lokalne medium bitów tworzących ramkę warstwy łącza danych.Odbiera ona
od warstwy łącza danych całą ramkę i przetwarza ją do postaci serii pojedynczych sygnałów, które są wysyłane w lokalne medium. Zakodowane do
postaci sygnałów, składające się na ramkę bity są odbierane przez urządzenie końcowe lub urządzenie pośredniczące.
Transport ramki przez lokalne medium wymaga następujących elementów warstwy fizycznej:
Medium fizyczne i odpowiednie złączki
Reprezentacja bitów w medium
Kodowanie danych i informacji kontrolnych
Układ nadawczo-odbiorczy zaimplementowany w urządzeniach sieciowych
Na tym etapie komunikacji, dane użytkownika są posegmentowane przez warstwę transportową, umieszczone w pakietach przez warstwę sieci i
enkapsulowane w ramki przez warstwę łącza danych. Zadaniem warstwy fizycznej jest wytworzenie sygnału elektrycznego, świetlnego
lub mikrofalowego, który będzie reprezentował bity ramki. Sygnały te są następnie przesyłane po kolei przez medium transmisyjne.
Również zadaniem warstwy fizycznej jest odebranie tych sygnałów z medium, przetworzenie ich do postaci bitów i przekazanie do warstwy łącza
danych jako kompletnÄ… ramkÄ™.
Wyświetl multimedia.
8.1.2 Warstwa fizyczna - działanie
Strona 1:
Medium transmisyjne nie przenosi ramki jako jednostki. Medium przenosi pojedyncze sygnały , które reprezentują bity tworzące
ramkÄ™.
IstniejÄ… trzy typy medium transmisyjnego:
Kabel miedziany
Światłowód
Atmosfera (komunikacja bezprzewodowa)
To, w jaki sposób bity są reprezentowane (typ sygnału), zależy od typu medium transmisyjnego. W przypadku kabla miedzianego, sygnały to ciąg
impulsów elektrycznych. Dla światłowodu - impulsy światła. A dla komunikacji bezprzewodowej - fale radiowe.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 2
To, w jaki sposób bity są reprezentowane (typ sygnału), zależy od typu medium transmisyjnego. W przypadku kabla miedzianego, sygnały to ciąg
impulsów elektrycznych. Dla światłowodu - impulsy światła. A dla komunikacji bezprzewodowej - fale radiowe.
Wyróżnianie ramki
Warstwa fizyczna koduje bity do postaci sygnałów odpowiednich dla danego typu medium i musi rozróżniać, gdzie jedna ramka się kończy, a
zaczyna druga. W przeciwnym razie urządzenia nie byłyby w stanie stwierdzić, kiedy cała ramka została już odebrana. W takim przypadku
urządzenie przeznaczenia odbierałoby tylko ciąg sygnałów i nie byłoby w stanie odtworzyć ramki. Jak wspomniano w poprzednim rozdziale,
wyróżnianie ramek z ciągu bitów jest często funkcją warstwy łącza danych. Jednak w przypadku wielu technik, warstwa fizyczna może dodawać
swoje sygnały wskazujące początek i koniec ramki.
Urządzenie nadające dodaje sygnały wskazujące początek i koniec ramki, aby odbiorca mógł jednoznacznie wyróżnić ramkę. Sygnały te
reprezentują ciąg bitów, który może się pojawić tylko jako wskazanie początku i końca ramki.
Proces kodowania ramek danych z postaci bitów do postaci sygnałów przesyłanych przez medium oraz charakterystyki poszczególnych mediów
transmisyjnych będą szczegółowo omówione w kolejnych częściach rozdziału.
Wyświetl multimedia.
8.1.3 Warstwa fizyczna - standardy
Strona 1:
Warstwa fizyczna to sprzęt, na który składają się obwody elektroniczne, medium i złączki. Jest więc wskazane, żeby standardy opisujące ten
sprzęt były definiowane przez odpowiednie organizacje zrzeszające inżynierów łączności i elektroników.
Protokoły i działanie wyższych warstw modelu OSI jest związane z oprogramowaniem, więc tworzone są przez inżynierów oprogramowania i
informatyków. Jak pokazano w poprzednim rozdziale, usługi i protokoły związane z zestawem protokołów TCP/IP są definiowane przez Internet
Engineering Task Force (IETF) w dokumentach RFC.
Podobnie jak technologie warstwy Å‚Ä…cza danych, technologie warstwy fizycznej sÄ… definiowane przez organizacje takie jak:
ISO - The International Organization for Standardization (Międzynarodowa Organizacja ds. Standaryzacji)
IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ANSI - The American National Standards Institute
ITU - The International Telecommunication Union
The Electronics Industry Alliance/Telecommunications Industry Association EIA/TIA
Państwowe organizacje telekomunikacyjne jak np . Federal Communication Commission (FCC) w USA.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Technologie i urzÄ…dzenia w warstwie fizycznej
Technologie definiowane przez te organizacje obejmujÄ… cztery obszary opisywane przez standardy warstwy fizycznej:
Fizyczne i elektryczne właściwości medium transmisyjnego
Mechaniczne właściwości (materiał, wymiary, układ styków) złączy
Reprezentacja bitów za pomocą sygnałów (kodowanie)
Definicje sygnałów kontrolnych
Kliknij na Sygnały, Złączki Kable, żeby zobaczyć odpowiedni rysunek.
Komponenty sprzętowe, takie jak adaptery sieciowe (NIC), interfejsy, złączki, materiał, z którego wykonany jest kabel i konstrukcja kabla, są
definiowane przez standardy warstwy fizycznej.
Wyświetl multimedia.
8.1.4 Podstawy warstwy fizycznej
Strona 1:
Trzy podstawowe zadania warstwy fizycznej to:
Komponenty fizyczne
Kodowanie danych
Przetworzenie danych do postaci sygnału
Elementy fizyczne to części urządzeń elektronicznych, medium i złączki, które nadają i przenoszą sygnały reprezentujące bity.
Kodowanie
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 3
Kodowanie
Kodowanie to metoda przetwarzania strumienia bitów w określony kod . Kody to grupy bitów, wykorzystywane, żeby uzyskać przewidywalne ciągi
bitów, które są rozpoznawalne i przez nadawcę, i przez odbiorcę. Wykorzystywanie przewidywalnych ciągów bitów pozwala odróżnić dane od
informacji kontrolnych i zapewnia lepszą detekcję błędów.
Oprócz wprowadzenia kodów dla danych, kodowanie w warstwie fizycznej może również wprowadzać kody dla informacji kontrolnych takich jak
identyfikowanie początku i końca ramki. Host transmitujący dane nada określony ciąg bitów (kod ), żeby wskazać początek i koniec ramki.
Przetwarzanie danych do postaci sygnału
Warstwa fizyczna musi wygenerować sygnał elektryczny, optyczny lub radiowy, który reprezentuje logiczną wartość "1" lub "0" w medium. Metodę
reprezentowania bitów nazywamy metodą przetwarzania bitów do postaci sygnałów. Standard warstwy fizycznej musi definiować jaki sygnał
reprezentuje "1" a jaki "0". Może to być prosta zmiana poziomu impulsu elektrycznego lub optycznego, bądz
bardziej skomplikowana metoda
reprezentacji bitów.
W następnej części rozdziału zostaną przedstawione różne metody kodowania i przetwarzania bitów do postaci sygnału.
Wyświetl multimedia.
8.2 Kodowanie i przetwarzanie bitów do postaci sygnałów - reprezentacja bitów
8.2.1 Reprezentacja bitów w medium transmisyjnym
Strona 1:
Wszystkie dane użytkownika zostają przetworzone do postaci bitów i w takiej postaci są pojedynczo przesyłane przez medium.
Mimo że bity tworzące ramkę są dostarczane warstwie fizycznej jako całość, transmisja ramki odbywa się w postaci strumienia bitów
następujących jeden po drugim. Warstwa fizyczna reprezentuje każdy z bitów tworzących ramkę w postaci sygnału. Każdy sygnał umieszczany w
medium może zajmować medium przez określony czas. Czas ten nazywa się czasem trwania bitu. Sygnały są przetwarzane przez urządzenie
odbierające i są przekształcane na powrót do postaci bitów.
Warstwa fizyczna odbiorcy konwertuje sygnały do postaci bitów. Ciąg bitów jest sprawdzany pod kątem obecności ciągu oznaczającego początek
i koniec ramki, żeby ustalić, czy została odebrana cała ramka. Jeżeli tak, to warstwa fizyczna przekazuje wszystkie bity tworzące ramkę warstwie
Å‚Ä…cza danych.
Pomyślny transfer bitów wymaga synchronizacji pomiędzy nadawcą i odbiorcą. Sygnały reprezentujące bity muszą być odczytywane w czasie
trwanie bitu, żeby poprawnie odczytać, czy sygnał reprezentuje logiczną "1" czy "0". Synchronizacja jest osiągana dzięki sygnałowi zegara. W
sieciach LAN każde z komunikujących się urządzeń posiada własny zegar. Wiele metod przetwarzania bitów do postaci sygnałów wykorzystuje
zmiany sygnału do zapewnienia synchronizacji pomiędzy komunikującymi się urządzeniami.
Metody reprezentowania bitów przez sygnały
Bity są reprezentowane w medium poprzez zmianę co najmniej jednego z parametrów charakteryzujących sygnał:
Amplituda
Częstotliwość
Faza
Charakterystyka sygnału reprezentującego bity w medium będzie zależeć od metody przetwarzania bitów do postaci sygnałów. Metody te mogą
wykorzystywać jeden atrybut sygnału do reprezentowania pojedynczego 0, a inny do reprezentowania pojedynczej 1.
Na przykład w kodzie Non-Return to Zero (NRZ) 0 jest reprezentowane przez pewien poziom napięcia utrzymywany w medium przez czas trwania
bitu, a 1 jest reprezentowana przez inny poziom napięcia utrzymywany w medium przez czas trwania bitu.
Są też metody reprezentacji bitów przez sygnały, które wykorzystują zmiany sygnału do reprezentowania wartości logicznych. Na przykład w
Kodowaniu Manchester 0 jest reprezentowane przez zmianę poziomu napięcia z wysokiego na niski w połowie czasu trwania bitu, a 1 jest
reprezentowana przez zmianę poziomu napięcia z niskiego na wysoki w połowie czasu trwania bitu.
Metoda reprezentowania bitów przez sygnały musi być zgodna ze standardem, żeby odbiorca mógł wykryć sygnał i odpowiednio go
zinterpretować. Standard zawiera umowę pomiędzy nadawcą a odbiorcą, dotyczącą tego, jak reprezentowane jest logiczne 0, a jak 1. Jeżeli nie
ma takiej umowy (nadawca i odbiorca interpretują sygnały według różnych standardów), transmisja się nie powiedzie.
Metody reprezentowanie bitów przez sygnały mogą być bardzo skomplikowane. Zapoznamy się bliżej z dwiema metodami.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Kodowanie NRZ (Non-Return to Zero)
Jako pierwszy przykład, zostanie przedstawiona prosta metoda przetwarzania bitów do postaci sygnałów - Kodowanie Non Return to Zero (NRZ).
W kodowaniu NRZ, strumień bitów jest przesyłany jako seria wartości napięć (jak pokazano na rysunku).
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 4
Jako pierwszy przykład, zostanie przedstawiona prosta metoda przetwarzania bitów do postaci sygnałów - Kodowanie Non Return to Zero (NRZ).
W kodowaniu NRZ, strumień bitów jest przesyłany jako seria wartości napięć (jak pokazano na rysunku).
Niski poziom napięcia reprezentuje logiczne 0, a wysoki poziom napięcia logiczną 1. Zakres napięcia zależy od zaimplementowanego standardu
warstwy fizycznej.
Taka prosta metoda reprezentacji bitów przez sygnały nadaje się tylko dla łączy o niskiej przepływności. Kodowanie NRZ wykorzystuje
pasmo nieefektywnie i jest podatne na zakłócenia elektromagnetyczne. Oprócz tego granice pomiędzy kolejnymi bitami mogą sie zatrzeć w
przypadku transmitowania długich ciągów "0" lub "1". W takim przypadku nie ma w medium zmian poziomów napięcia. Urządzenie odbierające
nie może ich wykorzystać do zsynchronizowania czasów trwania bitu z nadajnikiem.
Wyświetl multimedia.
Strona 3:
Kodowanie Manchester
Zamiast reprezentowania bitów przez impulsy napięcia o danym poziomie, Kodowanie Manchester wykorzystuje do tego zmiany poziomów.
Na przykład zamiana poziomu napięcia z niskiego na wysoki oznacza logiczną 1, a z wysokiego na niski logiczne 0.
Jak pokazano na rysunku, zmiana poziomu napięcia musi mieć miejsce w połowie czasu trwania bitu. Mogą one też być wykorzystywane do
zsynchronizowania nadajnika i odbiornika.
W każdej jednostce czasu, w której transmitowany jest bit, następuje zmiana poziomu napięcia z wysokiego na niski lub z niskiego na wysoki w
połowie przedziału czasu trwania bitu. Aby odpowiednia zmiana reprezentująca bit była możliwa, odbywają się też zmiany na granicy czasu
trwania bitu, żeby ustawić odpowiedni poziom, z którego będzie miała miejsce zmiana w połowie czasu trwania bitu.
Kodowanie Manchester nie jest wystarczająco efektywne, żeby było wykorzystywane w przypadku większych przepływności, ale jest
to metoda reprezentacji bitów przez sygnały zaimplementowana w sieciach Ethernet 10 BaseT (Ethernet o przepływności 10 Mb/s).
Wyświetl multimedia.
8.2.2 Kodowanie - grupowanie bitów
Strona 1:
W poprzednim podrozdziale został opisany proces reprezentacji bitów przez sygnały w medium. W obecnym podrozdziale słowo "kodowanie"
będzie oznaczało reprezentację grupy bitów zanim zostaną one przetworzone do postaci sygnałów. Wprowadzenie kodowania przed fazą
przetworzenia bitów do postaci sygnałów zwiększa efektywność przy większych szybkościach transmisji.
Zwiększanie szybkości transmisji bitów w medium zwiększa prawdopodobieństwo ich przekłamania. Dzięki kodowaniu możemy wykrywać błędy
bardziej efektywnie. Dodatkowo, coraz większe potrzeby odnośnie szybkości transmisji powodują szukanie metod, które pozwoliłyby przesłać
większą ilość informacji przy pomocy mniejszej ilości bitów. Kodowanie grup bitów dostarcza takiej metody reprezentowania danych.
Warstwa fizyczna urządzeń sieciowych musi być w stanie odróżnić sygnał użyteczny (reprezentujący dane użytkownika) od przypadkowych
sygnałów pojawiających się w medium. Ciąg przesyłanych sygnałów musi rozpoczynać się w taki sposób, żeby odbiornik rozpoznał początek i
koniec ramki.
Wzorce sygnałów
Jedną z metod rozpoznawania ramki jest rozpoczynanie jej od ciągu sygnałów reprezentujących bity, które warstwa fizyczna rozpoznaje jako
początek ramki. Inny ciąg bitów jest rozpoznawany jako koniec ramki. Sygnały nie rozpoczynające się w taki sposób są ignorowane przez warstwę
fizycznÄ….
Bity odpowiadające danym użytkownika muszą być zebrane w ramkę. W przeciwnym wypadku odebrane bity nie będą miały przypisanego im
odpowiedniego znaczenia w wyższych warstwach modelu warstwowego . Ramkowanie może być przeprowadzane przez warstwę łącza danych,
warstwÄ™ fizycznÄ… lub obie.
Rysunek pokazuje, dlaczego stosuje się określone wzorce sygnałów. Wzorce sygnałów pozwalają rozróżnić początek ramki, koniec ramki i dane
użytkownika. Mogą być zdekodowane do postaci bitów. Bity są interpretowane jako kody. Kody te pokazują, gdzie ramka się zaczyna, a gdzie
kończy.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Grupy kodowe
Techniki kodowania wykorzystują określone grupy bitów zwane symbolami. Warstwa fizyczna może wykorzystywać zakodowane symbole (tzw.
grupy kodowe), aby reprezentować zakodowane dane lub informacje kontrolne. Grupa kodowa to określony ciąg bitów, który jest
interpretowany jako określony ciąg danych. Na przykład ciąg bitów 10101 może reprezentować dane 0011 .
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 5
Techniki kodowania wykorzystują określone grupy bitów zwane symbolami. Warstwa fizyczna może wykorzystywać zakodowane symbole (tzw.
grupy kodowe), aby reprezentować zakodowane dane lub informacje kontrolne. Grupa kodowa to określony ciąg bitów, który jest
interpretowany jako określony ciąg danych. Na przykład ciąg bitów 10101 może reprezentować dane 0011 .
Jak pokazano na rysunku, kodowanie grupowe jest często wykorzystywane jako technika pośredniego kodowania w przypadku technik LAN o
większych szybkościach transmisji. To kodowanie ma miejsce w warstwie fizycznej przed etapem generowania impulsów elektrycznych, impulsów
światła bądz
fal radiowych. Transmitowanie symboli pozwala polepszyć synchronizację pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem oraz zwiększa
możliwości wykrywania błędów. To istotne czynniki, które pozwalają zwiększyć szybkość transmisji przez medium.
Co prawda, grupy kodowe wprowadzają nadmiarowość w postaci dodatkowych bitów, ale polepszają jakość transmisji przez łącze. Jest to
szczególnie widoczne w przypadku transmisji z dużą szybkością.
Zalety stosowania grup kodowych:
Zmniejszenie ilości przekłamanych bitów
Ograniczenie energii transmitowanej przez medium
Rozróżnienie pomiędzy danymi użytkownika i informacjami kontrolnymi
Lepsza detekcja błędów
Zmniejszenie ilości przekłamanych bitów
Jeżeli bit ma być poprawnie odczytany jako 0 lub 1, odbiornik musi w odpowiednich chwilach próbkować sygnał z medium. Wymaga to poprawnej
synchronizacji pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem. W wielu technologiach warstwy fizycznej do zapewnienia tej synchronizacji wykorzystywane
są zmiany poziomu sygnału. Jeżeli ciąg bitów transmitowany przez medium nie zapewnia częstych zmian poziomu sygnału, może to doprowadzić
do rozsynchronizowania i pojawienia się przekłamań bitów. Grupy kodowe są tak tworzone, żeby w każdym symbolu pojawiała się odpowiednia
liczba zmian poziomu, co pozwala utrzymać synchronizację. Wykorzystywane symbole mają zapewnić, że pod rząd nie pojawi się za duża liczba
zer lub jedynek.
Ograniczenie energii transmitowanej przez medium
W wielu kodach grupowych symbole są tak tworzone, żeby liczba zer i jedynek pojawiających się w symbolu była wyrównana. Proces
wyrównywania liczby zer i jedynek. Zapobiega to wprowadzaniu nadmiernej ilości energii do medium, a przez to ogranicza ilość zakłóceń
wypromieniowanych z medium. W wielu metodach reprezentacji bitów przez sygnały logiczna 1 jest reprezentowana przez obecność sygnału
(energii) w medium, a logiczne 0 - przez brak tego sygnału. Przesyłanie długich ciągów 1 może spowodować przegrzanie wysyłającego sygnał
lasera i fotodiody w odbiorniku, powodując większą ilość błędów.
Rozróżnienie pomiędzy danymi użytkownika i informacjami kontrolnymi
Grupy kodowe maja trzy typy symboli:
Symbole reprezentujące dane - symbole reprezentujące bity ramki, która przekazywana jest warstwie fizycznej.
Symbole kontrolne - Specjalne kody służące do kontroli transmisji. Są to np. kody oznaczające początek i koniec ramki oraz sygnał
bezczynności w medium.
Symbole błędne - Symbole składające się z ciągu bitów, które nie powinny pojawiać się w medium. Odebranie takiego symbolu oznacza,
że doszło do przekłamania bitów.
Symbole wysyłane w medium są jednoznaczne. Symbole reprezentujące dane użytkownika składają się z innego ciągu bitów niż symbole
kontrolne. Dzięki temu warstwa fizyczna odbiorcy może odróżnić dane od informacji kontrolnych .
Lepsza detekcja błędów
Oprócz symboli reprezentujących dane i informacje kontrolne , grupy kodowe zawierają też symbole błędne. Należą do nich symbole, które
mogłyby wytworzyć w medium długie ciągi 1 lub 0. Przez to też nie są one wykorzystywane przez węzeł nadający dane. Odebranie takiego
symbolu przez odbiornik oznacza błąd.
Wyświetl multimedia.
Strona 3:
4B/5B
Jako przykład grup kodowych zostanie przedstawiony proste kodowanie 4B/5B. Obecnie wykorzystywane kody grupowe są bardziej
skomplikowane.
W technice tej 4 bity danych są reprezentowane za pomocą 5 bitowych symboli . Każdy bajt, zanim zostanie wysłany, jest dzielony na grupy (ang.
nibbles) składające się z 4 bitów i każda z nich jest przedstawiana w postaci 5 bitowych symboli. Symbole te reprezentują przesyłane dane, ale
też informacje kontrolujące transmisję przez medium. Są wśród nich symbole oznaczające początek i koniec ramki. Proces ten wprowadza pewną
nadmiarowość transmitowanych bitów, ale polepsza właściwości ciągów pod kątem transmisji z większą szybkością.
Kod 4B/5B zapewnia, że w każdym symbolu jest co najmniej jedna zmiana poziomu, co pozwala zapewnić synchronizację. Większość kodów
wykorzystywanych w kodowaniu 4B/5B równoważy też ilość 0 i 1.
Jak pokazano na rysunku, 16 z 32 możliwych kodów reprezentuje bity danych; pozostałe kody reprezentują informacje kontrolne albo symbole
błędne. 6 symboli jest specjalnego przeznaczenia jak np. sygnalizowanie przejścia z braku transmisji (idle) do transmisji ramki oraz koniec ramki.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 6
Jak pokazano na rysunku, 16 z 32 możliwych kodów reprezentuje bity danych; pozostałe kody reprezentują informacje kontrolne albo symbole
błędne. 6 symboli jest specjalnego przeznaczenia jak np. sygnalizowanie przejścia z braku transmisji (idle) do transmisji ramki oraz koniec ramki.
Pozostałe 10 symboli to symbole błędne.
Wyświetl multimedia.
8.2.3 Zdolność do przenoszenia danych
Strona 1:
Różne media fizyczne wspierają transmisje o różnej szybkości. Transfer danych może być mierzony na trzy sposoby:
Szerokość pasma (ang. bandwidth)
Przepustowość (ang. throughput)
Przepustowość efektywna (ang. goodput)
Szerokość pasma (ang. bandwidth)
Zdolność medium do przenoszenia danych jest opisywana przez szerokość pasma. Szerokość pasma mierzy ilość informacji, która może
zostać przeniesiona z jednego miejsca do drugiego w określonym czasie. Przeważnie szerokość pasma mierzy się w kilobitach/s (kb/s )
lub megabitach/s (Mb/s ).
Praktycznie szerokość pasma jest zależna od kilku czynników - właściwości medium fizycznego, metody reprezentacji bitów przez sygnały i
detekcji sygnałów.
Właściwości medium fizycznego, obecne techniki i prawa fizyki decydują o dostępnej szerokości pasma.
Na rysunku przedstawiono powszechnie wykorzystywane jednostki szerokości pasma.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Przepustowość (ang. throughput)
Przepustowość, to miara transferu bitów przez medium w określonym czasie. Wiele czynników sprawia, że przepustowość przeważnie nie
dorównuje szerokości pasma, określonej przez implementację warstwy fizycznej, takiej jak np. Ethernet.
Wiele czynników ma wpływ na przepustowość. Jest to między innymi wielkość ruchu, typ ruchu i ilość urządzeń sieciowych . W topologiach
wielodostępu jak np. Ethernet, węzły rywalizują o dostęp do medium. Przez to przepustowość konkretnego węzła maleje, bo wykorzystanie
medium jest duże.
W sieci składającej się z większej ilości segmentów, przepustowość nie będzie większa niż najwolniejsze z łączy pomiędzy nadawcą a odbiorcą.
Nawet jeżeli większość segmentów to łącza o dużej przelotowości, jedno łącze o niskiej przelotowości powoduje powstanie wąskiego gardła i
obniżenie przelotowości dla całej sieci.
Przepustowość efektywna (ang. goodput)
Trzecia miara zdolności przenoszenia danych została stworzona, żeby zmierzyć transfer użytecznych danych. Miara ta, to przepustowość
efektywna. Przepustowość efektywna to miara transferu użytecznych danych w określonym czasie. Jest to miara najbardziej
interesująca z punktu widzenia użytkownika.
Jak pokazano na rysunku, przepustowość efektywna mierzy efektywny transfer danych użytkownika pomiędzy warstwami aplikacji nadawcy i
odbiorcy (np . pomiędzy z
ródłowym serwerem WWW a przeglądarką WWW uruchomioną na urządzeniu docelowym).
W przeciwieństwie do przelotowości, która mierzy transfer bitów, a nie użytecznych danych, przepustowość efektywna uwzględnia to, że część
bitów to narzut protokołów. przepustowość efektywna to przepustowość pomniejszona o narzut związany z ustanowieniem połączenia,
potwierdzeniami i enkapsulacjÄ….
Jako przykład rozważmy dwa komputery przesyłające plik w sieci LAN. Szerokość pasma w sieci LAN to 100 Mb/s. Współdzielenie medium
sprawia, że przepustowość pomiędzy komputerami to tylko 60 Mb/s. Narzut związany z enkapsulacją sprawia , że rzeczywista prędkość transferu
danych - przepustowość efektywna - to tylko 40 Mb/s.
Wyświetl multimedia.
8.3 Medium fizyczne - łączenie urządzeń
8.3.1 Typy mediów fizycznych
Strona 1:
Warstwa fizyczna zajmuje się medium fizycznym i przetwarzaniem bitów do postaci sygnałów. Grupuje bity i wytwarza reprezentujące je sygnały
(impulsy napięcia, światła lub fale radiowe). Wiele organizacji standaryzacyjnych bierze udział w definiowaniu fizycznych, elektrycznych i
mechanicznych właściwości mediów dla różnych typów komunikacji. Zalecenia ta gwarantują, że kable i złącza będą spełniały swoje zadanie w
przypadku wielu różnych implementacji warstwy łącza danych.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 7
mechanicznych właściwości mediów dla różnych typów komunikacji. Zalecenia ta gwarantują, że kable i złącza będą spełniały swoje zadanie w
przypadku wielu różnych implementacji warstwy łącza danych.
Na przykład standardy opisujące kable miedziane definiują:
Typ kabla miedzianego
Dostępną szerokość pasma
Typ złączek
Kolejność i kolory poszczególnych żył
Maksymalną długość segmentu
Na rysunku przedstawiono wybrane parametry opisujÄ…ce media.
W tej części rozdziału zostaną przedstawione najważniejsze informacje o kablach miedzianych , światłowodach i komunikacji bezprzewodowej.
Wyświetl multimedia.
8.3.2 Kable miedziane
Strona 1:
Najczęściej używane do komunikacji media to kable z miedzianymi przewodami, służącymi do przesyłania sygnałów reprezentujących bity danych
i informacji kontrolnych. Wykorzystywane w komunikacji kable przeważnie składają sie z kilku przewodów, które tworzą obwód o określonym
przeznaczeniu.
Inny typ kabla miedzianego, zwany kablem koncentrycznym, składa się z pojedynczego utworzonego z przewodnika rdzenia, biegnącego przez
środek kabla i otoczonego osłoną. Odpowiedni typ kabla miedzianego jest wskazywany przez standard opisujący warstwę fizyczną, która ma
połączyć warstwy łącza danych dwóch lub więcej urządzeń .
Kable te, mogą być wykorzystanie do połączenia urządzeń z sieci LAN do urządzeń pośredniczących, takich jak routery i przełączniki. Są również
używane do połączenia urządzeń sieci WAN z ISP (np. firma telekomunikacyjna). Każdy typ połączenia i towarzyszące mu urządzenia mają
wymagania odnośnie okablowania narzucone przez standard warstwy fizycznej.
Media mają też wtyki i gniazda umożliwiające łatwe łączenia i rozłączanie urządzeń. Jeden typ złączki może być wykorzystywany przy wielu typach
połączeń. Na przykład złączka RJ-45 jest szeroko stosowana w sieciach LAN i znajduje też zastosowanie w sieciach WAN.
Na rysunku przedstawiono powszechnie stosowane media miedziane i złączki.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Interferencje od sygnałów zewnętrznych
W kablach miedzianych dane są transmitowane jako impulsy elektryczne. Detektor w interfejsie urządzenia odbierającego musi odebrać sygnał,
który będzie w stanie poprawnie zidentyfikować.
Synchronizacja w czasie (Timing) i poziom napięcia sygnału są podatne na interferencje lub "szum" spoza systemu komunikacyjnego. Te
niepożądane sygnały mogą spowodować przekłamania danych przesyłanych przez medium miedziane. Fale radiowe i urządzenia
elektromagnetyczne, jak świetlówki, silniki elektryczne i inne, są potencjalnym z
ródłem zakłóceń.
Kable ekranowane lub ze skręcaniem par żył zostały stworzone, żeby zminimalizować degradację sygnału spowodowaną
zakłóceniami.
Wpływ zakłóceń na kable miedziane można też zmniejszyć przez:
Wybór typu lub kategorii kabla najbardziej odpowiedniego dla danych warunków
Takie zaprojektowanie infrastruktury kablowej, aby ominąć potencjalne z
ródła interferencji
Odpowiednie układanie i zakańczanie kabli
Na rysunku pokazano wybrane z
ródła interferencji.
Wyświetl multimedia.
8.3.3 Skrętka nieekranowana (UTP)
Strona 1:
Skrętka nieekranowana (UTP) jest wykorzystywana w sieciach Ethernet. Składa się z czterech par żył oznaczonych odpowiednimi kolorami, które
zostały skręcone ze sobą i umieszczone w plastikowej elastycznej osłonie. Jak pokazano na rysunku, kolory identyfikują odpowiednie pary i
odpowiednie żyły z danej pary, co jest bardzo pomocne przy zakańczaniu kabli.
Skręcanie żył powoduje eliminowanie niepożądanych sygnałów. Jeżeli dwie żyły tworzące obwód elektryczny są blisko siebie, obce pole
elektromagnetyczne powoduje podobne zakłócenia w każdej z żył. Żyły z danej pary są skręcone, żeby były tak blisko siebie jak to tylko możliwe.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 8
Skręcanie żył powoduje eliminowanie niepożądanych sygnałów. Jeżeli dwie żyły tworzące obwód elektryczny są blisko siebie, obce pole
elektromagnetyczne powoduje podobne zakłócenia w każdej z żył. Żyły z danej pary są skręcone, żeby były tak blisko siebie jak to tylko możliwe.
Ewentualne zakłócenia pojawią się w obu żyłach pary, a odbiornik odejmuje od siebie sygnały z żył jednej pary. Dzięki temu sygnał zakłócenia
zostanie wyeliminowany.
Takie kasowanie zakłóceń pozwala też wyeliminować zakłócenia wewnętrzne zwane przesłuchami (ang. crosstalk). Przesłuchy, to zakłócenia
spowodowane przez pole magnetyczne sąsiednich par żył w kablu. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik, wytwarza się wokół niego
pole magnetyczne. Prąd w żyłach jednej pary płynie w przeciwnych kierunkach. Wytworzone pole magnetyczne jest takiej samej wartości, ale
przeciwnie skierowane, przez co pola te się znoszą. Dodatkowo, różne pary danego kabla mają różną ilość skręceń na metr, żeby lepiej
zabezpieczyć kabel przed przesłuchami.
Standardy okablowania UTP
Kable UTP - powszechnie stosowane w domach, szkołach i miejscach pracy - są zgodne ze standardem wspólnie zdefiniowanym przez
Telecommunications Industry Association (TIA) i Electronics Industries Alliance (EIA). TIA/EIA-568A określa standard okablowania w sieciach
LAN i jest standardem najczęściej wykorzystywanym w tych sieciach. Definiuje takie elementy jak:
Typy kabli
Długość segmentu
ZÅ‚Ä…czki
Zakańczanie kabli
Metody testowania okablowania
Elektryczne właściwości kabli miedzianych są zdefiniowane przez Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE ). IEEE dzieli kable w
zależności od ich osiągów. Podzielono je na grupy w zależności od ich zdolności do przenoszenia większych przepływności. Na przykład kable
kategorii 5 (Cat5) sÄ… powszechnie wykorzystywane w przypadku sieci FastEthernet (100BASE-TX). Inne kategorie to Cat5e (Enhanced Category
5) i Cat6.
Kable wyższej kategorii mogą przenosić wyższe przepływności. Wraz z pojawieniem się techniki Gigabit Ethernet, kategoria Cat5e to minimalna
akceptowalna kategoria kabli, a przy nowych instalacjach zalecane jest wykorzystanie kabli kategorii Cat6.
Niektórzy użytkownicy łączą się z sieciami danych korzystając z istniejącej sieci telefonicznej. Często kable wykorzystywane w tych sieciach to
jakaś forma kabli UTP o gorszych właściwościach niż obecnie stosowane kable Cat5+.
Instalowanie tańszych, ale gorszej jakości kabli jest rozwiązaniem krótkowzrocznym i potencjalnie będzie marnotrawieniem pieniędzy. Póz
niejsze
podjęcie decyzji o wdrożeniu szybszej techniki LAN może wymagać wymiany całego okablowania.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Typy kabli UTP
Kable UTP zakończone złączką RJ-45 są powszechnie stosowane do łączenia urządzeń sieciowych , np . komputery z urządzeniami
pośredniczącymi takimi jak rutery i przełączniki.
W różnych sytuacjach mogą być potrzebne kable o różnym wyprowadzeniu pinów. To znaczy, że poszczególne żyły kabla muszą być
uszeregowane w innej kolejności w złączce RJ -45. Typy kabli w zależności od wyprowadzenia styków:
Kabel prosty
Kable z przeplotem
Kabel konsolowy (rollover)
Na rysunku pokazano typowe zastosowania poszczególnych kabli i ich porównanie.
Połączenie urządzeń nieprawidłowym typem kabla nie spowoduje uszkodzenia urządzeń , ale nie będzie pomiędzy nimi łączności. Zastosowanie
nieodpowiedniego kabla to częsty błąd podczas ćwiczeń ze sprzętem, więc rozwiązywanie problemów z łącznością warto zaczynać od
sprawdzenia, czy użyto właściwych kabli.
Wyświetl multimedia.
8.3.4 Inne kable miedziane
Strona 1:
Dwa inne typy kabli miedzianych to:
1. Kabel koncentryczny
2. Skrętka ekranowana (STP )
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny składa się z miedzianego rdzenia otoczonego warstwą elastycznej izolacji.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 9
Kabel koncentryczny składa się z miedzianego rdzenia otoczonego warstwą elastycznej izolacji.
Na izolację nakładana jest miedziana plecionka lub metalowa folia, która pełni rolę drugiego przewodu w obwodzie i jednocześnie osłony
wewnętrznego rdzenia. Osłona ta redukuje wpływ zakłóceń elektromagnetycznych z zewnątrz. Na osłonę nałożona jest zewnętrzna koszulka.
Wszystkie elementy kabla koncentrycznego otaczają główny rdzeń. Ponieważ wszystkie elementy mają wspólną oś, angielska nazwa kabla to
coaxial (axis - z ang. oś, coaxial - współosiowy).
Zastosowanie kabla koncentrycznego
Kable koncentryczne mają szereg zastosowań. Jest to istotny kabel wykorzystywany w łączności bezprzewodowej i sieciach kablowych.
Wykorzystuje się go do połączenia anten z urządzeniami bezprzewodowymi. Kabel koncentryczny dobrze przenosi częstotliwości radiowe (RF)
pomiędzy antenami i sprzętem radiowym.
Jest najczęściej wykorzystywanym medium do transportu sygnałów wysokich częstotliwości radiowych w kablu (zwłaszcza sygnał telewizji
kablowej). Tradycyjna telewizja kablowa, przesyłająca sygnał tylko w jednym kierunku, w całości była tworzona z wykorzystaniem kabli
koncentrycznych.
Obecnie dostawcy telewizji kablowej zmieniają swoje systemy przesyłające sygnał tylko w jednym kierunku na systemy dwukierunkowe, żeby
świadczyć usługę dostępu do Internetu. Aby świadczyć taką usługę, część kabli koncentrycznych i towarzyszące im wzmacniacze są wymieniane
na kable światłowodowe. Jednak na ostatnim odcinku do użytkownika i na jego terenie stosuje się kable koncentryczne. Taka kombinacja kabli
światłowodowych i koncentrycznych nazywa się hybrid fiber coax (HFC).
W przeszłości kabel koncentryczny był też wykorzystywany w sieciach Ethernet. Został jednak wyparty przez kable UTP , które są tańsze i
pozwalają uzyskać większe przepływności.
Jest wiele typów złączek, które można stosować w przypadku kabla koncentrycznego. Część z nich przedstawiono na rysunku.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Skrętka ekranowana (STP)
Skrętka ekranowana to kolejny typ kabla, który znajduje zastosowanie w sieciach. Jak pokazano na rysunku, kabel STP składa się z dwóch par
żył otoczonych plecionką lub folią.
W kablach STP osłoną otaczana jest cała grupa żył i każda para osobno. Dzięki temu są one lepiej zabezpieczone przed zakłóceniami niż kable
UTP, ale przez to są też dużo droższe.
Przez wiele lat ten typ kabla był wykorzystywany w sieciach Token Ring. Wraz ze zmniejszającą się ilością sieci Token Ring, zapotrzebowanie na
kable STP również malało. Nowy standard sieci Ethernet o przepływności 10GB najprawdopodobniej będzie wykorzystywał kable STP . Może to
spowodować ponowny wzrost zapotrzebowania na ten typ kabla.
Wyświetl multimedia.
8.3.5 Bezpieczeństwo stosowania kabli miedzianych
Strona 1:
Zagrożenie porażeniem prądem
Potencjalnym zagrożeniem w przypadku kabli miedzianych jest przewodzenie przez nie prądu w niepożądany sposób. Może to spowodować
porażenie prądem osób z personelu lub uszkodzenie sprzętu .
Uszkodzony sprzęt sieciowy może spowodować przeniesienie napięcia na obudowę innego urządzenia. Dodatkowo, w okablowaniu mogą powstać
niepożądane poziomy napięcia w przypadku, gdy łączone są urządzenia zasilane ze z
ródeł o różnym uziemieniu . Taka sytuacja jest możliwa, gdy
kable miedziane łączą sieci w różnych budynkach lub na różnych piętrach jednego budynku , który ma różne z
ródła zasilania. Kable miedziane
mogą też przenosić ładunki z wyładowań atmosferycznych i uszkodzić sprzęt.
Efektem pojawienia się niepożądanych ładunków w sieci może być uszkodzenia sprzętu sieciowego i dołączonych komputerów oraz narażenie
osób z personelu . Bardzo ważne jest odpowiednie instalowanie okablowania miedzianego, żeby uniknąć sytuacji stwarzających potencjalne
niebezpieczeństwo.
Zagrożenie pożarowe
Materiał, z którego wykonana jest izolacja kabli może być łatwopalny lub wytwarzać toksyczny dym podczas palenia lub rozgrzania. Przy
rozmieszczaniu sprzętu i okablowania powinny być przestrzegane odpowiednie standardy bezpieczeństwa.
Wyświetl multimedia.
8.3.6 Światłowody
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 10
8.3.6 Światłowody
Strona 1:
Światłowody wykorzystują szklane lub plastikowe włókna do przesłania impulsu światła od jednego do drugiego urządzenia. Bity są
reprezentowane we włóknie przez impulsy światła. Światłowody dają możliwość osiągania bardzo dużych przepływności. Obecne standardy
transmisji jeszcze nie dorównują potencjalnym możliwościom tego medium.
Porównanie kabli światłowodowych i miedzianych
Włókna światłowodu nie są wytworzone z przewodnika elektrycznego, więc medium to jest odporne na interferencje elektromagnetyczne i nie
przewodzi niepożądanych ładunków. Światłowody są stosunkowo cienkie i mają dość niski współczynnik tłumienia (osłabiania) sygnału, więc
mogą bez regeneracji przenosić sygnał na znacznie większe odległości niż kable miedziane. Niektóre specyfikacje warstwy fizycznej, które
wykorzystują światłowody, pozwalają przesłać sygnał na odległość nawet wielu kilometrów.
Czynniki, z jakimi trzeba się liczyć chcąc wykorzystać światłowody jako medium transmisyjne:
Większy koszt (przeważnie) niż kable miedziane na tym samym dystansie (ale potencjalnie większe przepływności)
Inny sprzęt i umiejętności potrzebne przy łączeniu i zakańczaniu kabli
Znacznie bardziej staranne obchodzenie się z okablowaniem niż w przypadku medium miedzianego
Obecnie, w sieciach korporacyjnych światłowody są wykorzystywane w sieciach szkieletowych o dużym natężeniu ruchu i do łączeniu sieci
pomiędzy budynkami. Światłowody świetnie się do tego nadają, gdyż mają mały współczynnik osłabienia sygnału i nie przewodzą niepożądanych
ładunków elektrycznych.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Budowa kabla światłowodowego
Kabel światłowodowy składa się z włókien otoczonych płaszczem i materiałów wzmacniających i usztywniających konstrukcję, a wszystko to jest
umieszczone w tubie PCV. Płaszcz otacza szkło lub plastik, z którego wykonane jest włókno i ma zabezpieczać przed stratami (wyciekaniem)
światła. Światło może biec tylko w jednym kierunku włókna światłowodowego, więc żeby zapewnić komunikację w trybie full-duplex potrzebne są
dwa włókna. Kabel krosowy (patchcord) zbudowany jest z dwóch włókien - nadawczego i odbiorczego - a każde z nich, jest zakończone osobną,
pojedynczą złączką. Istnieją też systemy, które pozwalają zakończyć oba włókna - nadające i odbierające - jedną złączką.
Wyświetl multimedia.
Strona 3:
Generowanie i odbiór impulsów światła
Do generowania reprezentujących bity impulsów światła wykorzystywane są lasery lub diody elektroluminescencyjne (LED). Urządzenia
półprzewodnikowe zwane fotodiodami odbierają impulsy światła i przetwarzają je na impulsy napięcia, z których odtwarzana jest ramka.
Uwaga: Światło przesyłane w światłowodzie może uszkodzić ludzkie oko. Należy zachować ostrożność i nie patrzeć w zakończenie aktywnego
światłowodu.
Światłowody jednomodowe i wielomodowe
Światłowody można podzielić na jednomodowe i wielomodowe.
Światłowód jednomodowy przenosi tylko jedną wiązkę światła, a jej z
ródłem przeważnie jest laser. Światło lasera jest spójne i biegnie środkiem
włókna światłowodowego, więc ten typ światłowodu może przenosić impulsy światła na bardzo duże odległości.
Przy światłowodach wielomodowych, do generowania impulsów światła przeważnie wykorzystuje się diody LED, które nie generują tak spójnego
światła jak lasery. Światło z diody LED wnika do światłowodu pod różnymi kątami. To powoduje, że wiązki wnikające pod różnymi kątami pokonują
różne drogi wewnątrz włókna i docierają do urządzenia odbierającego w różnym czasie. Długie odcinki światłowodu mogą spowodować, że sygnał
dotrze do odbiornika rozmyty. Efekt ten, znany jako dyspersja modowa, powoduje ograniczenie długości segmentu światłowodu wielomodowego.
Światłowody wielomodowe i towarzyszące im diody LED są tańsze niż światłowody jednomodowe i towarzyszące im lasery.
Wyświetl multimedia.
8.3.7 Komunikacja bezprzewodowa
Strona 1:
Komunikacja bezprzewodowa wykorzystuje fale elektromagnetyczne o częstotliwościach radiowych lub mikrofalowych do reprezentowania
binarnych danych. Nie jest ograniczona do przewodnika lub innych ścieżek, jak media miedziane lub światłowodowe.
A
ączność bezprzewodowa dobrze się sprawdza w otwartej przestrzeni, jednak pewne materiały konstrukcyjne, struktura budynków i ukształtowanie
terenu powodują ograniczenie jej zasięgu. Dodatkowo, łączność bezprzewodowa jest podatna na interferencje i może być zakłócona przez
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 11
A
ączność bezprzewodowa dobrze się sprawdza w otwartej przestrzeni, jednak pewne materiały konstrukcyjne, struktura budynków i ukształtowanie
terenu powodują ograniczenie jej zasięgu. Dodatkowo, łączność bezprzewodowa jest podatna na interferencje i może być zakłócona przez
urządzenia, takie jak telefony bezprzewodowe, światło fluorescencyjne, kuchenki mikrofalowe i inną komunikację bezprzewodową.
Ponadto, łączność bezprzewodowa nie wymaga dostępu do żadnego medium fizycznego, więc urządzenia i osoby nieautoryzowane mogą
uzyskać dostęp do transmisji danych. Dlatego też bezpieczeństwo łączności bezprzewodowej jest istotnym aspektem, na który trzeba zwrócić
uwagÄ™.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Typy sieci bezprzewodowych
Standardy dotyczÄ…ce sieci bezprzewodowych zawierajÄ… wytyczne dotyczÄ…ce warstwy fizycznej i warstwy Å‚Ä…cza danych. Cztery powszechne
standardy łączności bezprzewodowej to:
IEEE 802.11 - znany też jako Wi-Fi, to standard opisujący bezprzewodową sieć LAN (Wireless LAN - WLAN), wykorzystujący algorytm
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance), jako metodę dostępu do medium.
IEEE 802.15 - Wireless Personal Area Network (WPAN) znany też jako Bluetooth; umożliwia komunikację pomiędzy urządzeniami
odległymi od 1 do 100 metrów.
IEEE 802.16 - znany jako WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access); wykorzystuje łączność typu punkt-wielopunkt, żeby
zapewnić szerokopasmowy, bezprzewodowy dostęp do sieci.
Global System for Mobile Communications (GSM) - zawiera zalecenia warstwy fizycznej, które dają możliwość protokołowi GPRS (General
Packet Radio Service - protokół warstwy łącza danych) przenoszenia danych w sieciach komórkowych.
Inne techniki bezprzewodowe, jak łączność satelitarna, zapewniają łączność w miejscach, gdzie nie ma żadnej innej łączności. Różne protokoły
(w tym GPRS) pozwalają przesyłać dane pomiędzy stacjami naziemnymi a łączami satelitarnymi.
W każdym z powyższych przykładów, specyfikacje warstwy fizycznej dotyczą takich aspektów jak: przetworzenie danych do postaci sygnałów
radiowych, częstotliwość transmisji, moc nadajników, odbiór i dekodowanie sygnału i konstrukcja anten.
Wyświetl multimedia.
Strona 3:
Bezprzewodowe sieci LAN
Powszechnym zastosowaniem łączności bezprzewodowej jest umożliwienie urządzeniom bezprzewodowego łączenia się w sieci LAN. Sieci takie
wymagają następujących urządzeń:
Punkt dostępowy (Access Point, AP) - koncentruje sygnały bezprzewodowe od użytkowników i łączy sieć bezprzewodową (typowo kablem
miedzianym) z istniejącą kablową infrastrukturą sieciową jak sieć Ethernet.
Bezprzewodowa karta sieciowa - daje hostom możliwość bezprzewodowej komunikacji.
Wraz z rozwojem technik bezprzewodowych pojawiły się sieci WLAN bazujące na standardzie Ethernet. Urządzenia bezprzewodowe trzeba
nabywać z dużą uwagą i sprawdzać, czy są kompatybilne.
Standardy WLAN:
IEEE 802.11a - wykorzystuje częstotliwość 5 GHz i oferuje szybkość transmisji do 54 Mb/s. Przez to, że wykorzystuje wysokie częstotliwości,
transmisja w tym standardzie ma mniejszy zasięg i mniejsze zdolności przenikania budynków. Urządzenia pracujące w tym standardzie nie są
kompatybilne ze standardami 802.11 b i 802.11g prezentowanymi poniżej.
IEEE 802.11b - Wykorzystuje częstotliwość 2,4 GHz i oferuje prędkość transmisji do 11 Mb/s. Zasięg transmisji w tym standardzie jest większy i
sygnał ma lepsze zdolności przenikania budynków niż w standardzie 802.11a.
IEEE 802.11g - Wykorzystuje częstotliwość 2,4 GHz i oferuje prędkość transmisji do 54 Mb/s. Wykorzystuje tą samą częstotliwość co standard
802.11 b, a oferuje pasmo takie jak standard 802.11a.
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n Propozycja tego standardu mówi o wykorzystaniu częstotliwości 2,4 lub 5 GHz. Szybkość transmisji ma wynosić 100 do 210 Mb/s ,
a zasięg do 70 metrów.
Zalety sieci bezprzewodowych są niezaprzeczalne, zwłaszcza oszczędności wynikające z braku potrzeby infrastruktury kablowej i wygoda
mobilności użytkowników. Jednak sieci te wymagają od administratorów wdrożenia rygorystycznych polityk bezpieczeństwa, żeby zabezpieczyć
sieć przez nieautoryzowanym dostępem i związanymi z tym szkodami.
Standardy bezprzewodowe i bezprzewodowe sieci LAN będą szczegółowo przedstawione na kursie LAN Switching and Wireless.
Wyświetl multimedia.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 12
Strona 4:
W tym ćwiczeniu możesz się zapoznać z typową konfiguracją jaką można spotkać w domu lub małej firmie (bezprzewodowy router połączony z
ISP). Stwórz też swój model sieci, w którym znajdą się urządzenia bezprzewodowe.
Kliknij na ikonę Packet Tracer w celu uzyskania szczegółowych informacji
Wyświetl multimedia.
8.3.8 ZÅ‚Ä…czki
Strona 1:
Typowe złączki kabli miedzianych
Różne standardy warstwy fizycznej wykorzystują różne złączki. Standardy te opisują kształt i wymiary złączek oraz właściwości elektryczne dla
różnych implementacji, w których są wykorzystywane.
Niektóre złączki mogą wyglądać tak samo, ale mają różne wyprowadzenie styków, zgodne ze standardem warstwy fizycznej, w której są
wykorzystywane. Standard ISO 8877 definiuje złączkę RJ-45, wykorzystywaną w wielu implementacjach warstwy fizycznej jak np. Ethernet. Inne
zalecenie - EIA-TIA 568 - opisuje kolor i kolejność żył dla kabli prostych i z przeplotem.
Wiele kabli miedzianych można zakupić już odpowiednio zakończonych, ale w niektórych sytuacjach (zwłaszcza przy zakładaniu sieci LAN)
potrzebne jest zakańczanie kabli na miejscu. Zakańczanie to proces odpowiedniego uszeregowania żył skrętki we wtyku i gniez
dzie RJ-45 . Na
rysunku przedstawiono wybrane elementy okablowania w sieciach Ethernet.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Prawidłowe zakańczanie kabli
Każde zakończenie kabla to potencjalne z
ródło zakłóceń i osłabienia sygnału. Specyfikacja sieci Ethernet definiuje okablowanie potrzebne do
połączenia komputera z urządzeniem pośredniczącym. Niestarannie zakończone kable mogą spowodować degradację sygnału. Jest bardzo
ważne, żeby zakańczanie kabli miedzianych było staranne. To pozwoli uzyskać maksymalną wydajność okablowania w przypadku
obecnych i przyszłych technik sieciowych.
W pewnych przypadkach (jak niektóre techniki sieci WAN) użycie kabla o nieodpowiednio wyprowadzonych pinach może spowodować
uszkodzenie urządzeń z powodu zbyt wysokiego napięcia. Takie uszkodzenia mogą się zdarzyć, jeżeli kabel ma wyprowadzone żyły zgodnie z
pewną specyfikacją warstwy fizycznej, a jest używany zgodnie z inną.
Wyświetl multimedia.
Strona 3:
Typowe złączki światłowodowe
Istnieje wiele typów złączek światłowodowych. Na rysunku pokazano te najczęściej stosowane:
Straight-Tip (ST) (znak handlowy AT&T) - typ złączki koncentrycznej często stosowanej w przypadku światłowodów wielomodowych.
Subscriber Connector (SC) - złączka z mechanizmem push-pull , zapewniającym dobre umieszczenie końcówki światłowodu. Bardzo często
stosowane w przypadku światłowodów jednomodowych.
Lucent Connector (LC) - mała złączka coraz bardziej popularna w przypadku światłowodów jednomodowych; może też zakańczać światłowody
wielomodowe.
A
ączenie i zakańczanie światłowodów wymaga specjalnego sprzętu i przeszkolenia. Niestaranne zakończenie światłowodu może ograniczyć
zasięg transmisji światłowodowej lub nawet całkiem uniemożliwić komunikację.
Trzy podstawowe typy błędów przy łączeniu i zakańczaniu światłowodów:
Przesunięcie osiowe włókien - włókna są przesunięte względem siebie na łączeniu .
Szczelina pomiędzy powierzchniami czołowymi włókien - powierzchnie czołowe włókien nie przylegają do siebie na łączeniu .
Niestaranne zakończenie - końcówki światłowodu nie zostały odpowiednio oczyszczone przed zakończeniem.
Zalecane jest testowanie każdego odcinka światłowodu przy pomocy reflektometru (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR). Urządzenie to
wprowadza do światłowodu testowy impuls światła i mierzy odbicia światła w funkcji czasu. Dzięki temu wylicza przybliżoną odległość do miejsca
usterki.
Szybki test można przeprowadzić świecąc światłem latarki w jeden koniec światłowodu i obserwując drugi koniec. Jeżeli światło jest widoczne, to
znaczy że światłowód jest zdolny do przenoszenia światła. Nie sprawdzi się tak, czy światłowód nie ma drobnych uszkodzeń pogarszających
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 13
Szybki test można przeprowadzić świecąc światłem latarki w jeden koniec światłowodu i obserwując drugi koniec. Jeżeli światło jest widoczne, to
znaczy że światłowód jest zdolny do przenoszenia światła. Nie sprawdzi się tak, czy światłowód nie ma drobnych uszkodzeń pogarszających
jakość sygnału, ale jest to szybka i tania metoda sprawdzenia, czy światłowód nie jest przerwany.
Wyświetl multimedia.
8.4 Laboratorium - złączki
8.4.1 Ćwiczenie związane ze złączkami stosowanymi w mediach transmisyjnych
Strona 1:
Pomyślne rozwiązywanie problemów z łącznością w sieci wymaga umiejętności rozróżniania kabli prostych i z przeplotem oraz ich testowania.
To ćwiczenie daje możliwość przećwiczenia rozróżniania kabli i ich testowania.
Kliknij na ikonę laboratorium, aby uzyskać więcej informacji.
Wyświetl multimedia.
8.5 Podsumowanie rozdziału
8.5.1 Podsumowanie i sprawdzenie wiadomości
Strona 1:
Warstwa 1 modelu OSI jest odpowiedzialna za fizyczne połączenie urządzeń. Standardy tej warstwy definiują charakterystykę impulsów
elektrycznych, świetlnych i fal radiowych reprezentujących bity składające się na ramkę warstwy łącza danych. Bity mogą być reprezentowane
przez impulsy elektryczne, impulsy światła lub zmiany w falach radiowych. Protokoły warstwy fizycznej kodują bity przed transmisją i dekodują w
odbiorniku.
Standardy tej warstwy definiują też fizyczne, elektryczne i mechaniczne właściwości medium transmisyjnego i złączek.
Różne media i protokoły warstwy fizycznej mają różne zdolności do przenoszenia danych. Szerokość pasma to teoretyczna, górna granica
szybkości transmisji. przepustowość i przepustowość efektywna to inne miary obserwowanej szybkości transferu danych w określonym czasie.
Wyświetl multimedia.
Strona 2:
Wyświetl multimedia.
Strona 3:
W tym ćwiczeniu należy zapoznać się z tym jak Packet Tracer reprezentuje fizyczną lokalizację i wygląd wirtualnych urządzeń sieciowych .
Instrukcja do ćwiczenia podsumowującego w symulatorze Packet Tracer (PDF)
Kliknij na ikonę programu Packet Tracer, aby uruchomić ćwiczenie.
Wyświetl multimedia.
Strona 4:
Aby nauczyć się więcej
Zagadnienia do przemyślenia
Zastanów się jak media miedziane, światłowody i komunikacja bezprzewodowa mogą być wykorzystane, żeby uzyskać dostęp do sieci w twojej
akademii. Jakie media sieciowe są wykorzystywane obecnie i jakie mogą być wykorzystywane w przyszłości?
Przedyskutuj jakie czynniki mogą wpłynąć na ograniczenie szerokiego wykorzystania sieci bezprzewodowych, mimo oczywistych zalet tej techniki.
Jak można przezwyciężyć te ograniczenia?
Wyświetl multimedia.
8.6 Quiz do rozdziału
8.6.1 Quiz do rozdziału
Strona 1:
Wyświetl multimedia.
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13
CISCO Accessible Theme Strona 14
Następny
Poprzedni
Do góry
All contents are Copyright © 2007-2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. | Proces tÅ‚umaczenia wspierany przez NextiraOne. O kursie
Element obsługiwany przez wtyczkę
http://ev-iip.netacad.net/virtuoso/servlet/org.cli.delivery.rendering.servlet.CCServlet/LMS_ID=CNAMS,Theme=508theme,Style=508,La... 2010-01-18 22:53:13