„Właściwości mediów telekomunikacyjnych”
Rozważania na temat mediów telekomunikacyjnych i ch właściwości chciałbym rozpocząć od jasnego ich podziału poprzez szczegółową charakterystykę by przejść do wyodrębnienia ich głównych różnic. Na koniec chciałbym zostawić wszelkie zjawiska i problemy związane z mediami telekomunikacyjnymi jako całości.
Telekomunikacja jest to dziedzina nauki i techniki obejmująca zagadnienia przekazywania wiadomości na odległość za pośrednictwem sygnałow. Wiadomości obejmują dźwięki, obrazy ruchome i nieruchome, znaki alfanumeryczne, wartości pomiarowe itp. Wiadomości przekazywane są od nadawcy do odbiorcy bezpośrednio lub za pomocą kanału telekomunikacyjnego. By przesyłać informacje w starożytności wykorzystywano różne metody przekazu, od umownych znaków dostrzegalnych z oddali, do pisanych wiadomości przenoszonych przez ludzi lub zwierzęta. Podobno wiadomość o zdobyciu Troi przekazano do Myken przy wykorzystaniu łańcucha ognisk. Pod koniec XVIII w. C. Chappe stworzył optyczny telegraf semaforowy, w którym znaki były kodowane przez odpowiednie ustawienie trzech ruchomych belek na maszcie. Telegraf optyczny został zastąpiony przez telegraf elektryczny, a pierwszą linię S. Morse uruchomił na trasie Waszyngton – Baltimore w 1844 roku, wykorzystując urządzenie własnego pomysłu (choć wcześniej pojawiły się także inne rozwiązania telegrafu elektrycznego). W znacznie mniejszym stopniu od telegrafu była stosowana także usługa faksymilografii. Jej pierwsze koncepcje i model aparatu przedstawiono w 1843 roku. Kolejne etapy rozwoju tej usługi skutkowały ostatecznie do powstania jej współczesnej wersji, popularnie zwanej telefaksem. Przełom XIX i XX w. to wynalezienie radiotelegrafu i początki telegrafii bezprzewodowej. Sieć telegraficzna była prekursorem stosowanej później w sieciach telekomunikacyjnych komutacji wiadomości. Komunikat w postaci ciągu kresek i kropek była przekazywana pomiędzy operatorami. Operator, po odebraniu wiadomości, przesyłał ją następnym łączem do kolejnego operatora. Prędkość przesyłania wiadomości była zależna od pracy człowieka, który używał kluczy telegraficznych. Skonstruowanie maszyn drukujących, perforujących na taśmach papieru otwory reprezentujące kropki i kreski, a także automatycznych nadajników, które przkazywały informacje zapisane na taśmie drukowanej, umożliwiło lepsze wykorzystanie łączy. Użytkowość łączy transmisyjnych próbowano poprawić także innymi sposobami, używając między innymi zwielokrotnienie czasowe. Rozwiązanie takie wprowadził już w 1874 roku Baudot. Alfabet Morse’a cechował się nierównym czasem trwania poszczególnych znaków (znaki alfabetu były zapisane różną liczbą kropek i kresek). Utrudniało to realizację zwielokrotnienia czasowego. Dlatego Baudot w swoim telegrafie wprowadził 5-elementowy kod binarny, w którym znaki miały jednakowy czas trwania. Warto dodać, że propozycję 5-elementowego alfabetu podał już w 1605 roku F. Bacon. W celu szyfrowania wiadomości znaki alfabetu złożonego z 24 liter były kodowane za pomocą dwóch znaków umieszczonych na pięciu pozycjach . Na początku lat 30. ubiegłego wieku zaczęto wprowadzać urządzenia zwane dalekopisami. Rozpoczęły się także prace nad wprowadzaniem sieci teleksowej, umożliwiającej zestawianie połączeń pomiędzy dalekopisami. Ważnym czynnikiem wpływającym na upowszechnienie się usługi teleksu było uzgodnienie wspólnego alfabetu stosowanego w dalekopisach. Alfabet ten, zwany także alfabetem dalekopisowym, został w 1932 roku zalecony do stosowania przez Międzynarodowy Komitet Doradczy ds. Telegrafii CCIT jako międzynarodowy alfabet telegraficzny nr 2. W latach 80. w Polsce działały trzy niezależne sieci telegraficzne: sieć teleksowa zapewniająca łączność dalekopisową dla abonentów, sieć telegramowa obsługująca telegramy krajowe i sieć genteksowa obsługująca telegramy międzynarodowe. W roku 2002 sieć telegramowa została wyłączona przez Telekomunikację Polską S. A. Sieć teleksowa nadal działa, jednakże w dobie Internetu i poczty elektronicznej popularność tej usługi maleje. Nadal są dostępne urządzenia końcowe, w wielu przypadkach oferowane w postaci odpowiednich adapterów do komputera i specjalizowanego oprogramowania. Następcą teleksu miał być teleteks, który zaczęto wprowadzać w latach 70. ubiegłego wieku. Usługa ta umożliwia przesyłanie znacznie bogatszego zestawu znaków niż teleks (309 znaków graficznych przy 50 znakach w dalekopisach). Rozpowszechniła się ona w pewnym stopniu w latach 80. w rozwiniętych krajach zachodnich, w Polsce nie jest ona jednak znana.
Wróćmy jednak do czasów nam bliższych, by rozróżnic metody przesyłania danych, które rozróżniamy na dzień dzisiejszy. Dane mogą być przesyłane na wiele sposobów. Trzy najpopularniejsze z nich to:
Nośnik miedziany Standard IEEE 802.3 definiuje kilka typów sieci Ethernet, które różnią się szybkością przesyłania danych, maksymalną długością jednego odcinka kabla, oraz rodzajem okablowania. Trzy pierwotne specyfikacje sieci Ethernet LAN zgodne ze standardem IEEE 802.3, to:
Liczby występujące na początku oznaczają szybkość (10 oznacza szybkość 10Mb/s) Wyraz BASE oznacza technikę transmisji baseband, czyli transmisję w paśmie podstawowym. Cyfry 5 i 2 oznaczają maksymalną długość kabla koncentrycznego (5=500m, 2=200m) . Litera T oznacza okablowanie UTP, czyli skrętkę nieekranowana. Termin nieekranowana oznacza, że nie posiada ona materiału chroniącego sygnał elektryczny przed oddziaływaniem innych sygnałów elektrycznych. Odległość na jaką mogą być transmitowane dane ograniczana jest przez szumy i tłumienie.
Kabel ten składa się z czterech części:
Miedziany przewodnik – służy za ścieżkę przepływu prądu. Aby móc przesyłać dane karty sieciowe muszą odpowiednio modulować sygnał. Wymaganym jest, aby nadajnik i odbiornik stosowały ten sam zbiór reguł kodowania. Plastikowa izolacja – zmniejsza tłumienie sygnału przepływającego przez przewodnik, a także ogranicza szumy ze źródeł zewnętrznych. Osłona zewnętrzna – służy jako wzmocnienie kabla, aby nie został przerwany. w porównaniu do UTP i STP można go prowadzić między węzłami sieci na większe odległości, używając mniejszej liczby wzmacniaków tańszy od światłowodu dobrze znana technika transmisji wynikająca, z powszechnego używania. Jest on np stosowany w domach do przesyłania sygnałów telewizji kablowej oraz do zapewnienia szybkiego dostępu do sieci Internet.
Ekranowanie ma swoje plusy i minusy. Dzięki zmniejszeniu tłumienia i szumów można stosować dłuższe odcinki kabli, jednak powoduje wyższą cenę okablowania oraz sprawia, że kable są cięższe i trudniejsze do ułożenia podczas instalacji. Spowodowało to powstanie potrzeby zdefiniowania standardów, które dałyby możliwość korzystania z tańszego, a jednocześnie sprawnego okablowania. Dwa główne, nowe rodzaje kabli sieciowych to STP i UTP czyli skrętką ekranowana i nieekranowana. Kabel STP dzięki zawartości ekranu ogólnego otaczającego wszystkie przewody oraz dodatkowego ekranu otaczającego każdą z par przewodów ma lepsze charakterystyki elektryczne niż UTP, jednak powoduje to, że jest on trudniejszy w instalacji, oraz droższy. Tańsza odmiana kabla kabla STP – kabel FTP (inaczej ScTP czyli screened twisted-pairs), czyli skrętka foliowana różni się od UTP tym, że nie posiada ekranu otaczającego pary przewodów. Z powodu konieczności uziemienia metalowego ekranu (nieprawidłowe uziemienie powoduje, że kabel działa jak antena, zbierając wszystkie szumy i powoduje zakłócenia większe niż w wypadku braku ekranu) kable STP oraz FTP są obecnie mniej popularne niż UTP, który dobrze sprawdza się w sieciach, jest tańszy i prostszy w instalacji. Jednak ma on większą niż jakikolwiek inny nośnik sieciowy podatność na szumy elektryczne.
Kabel bez przeplotu to inaczej kabel o połączeniu prostym. Każdy z końców danego przewodu musi być podłączony do tego samego numeru styku. Praktycznie rzecz biorąc aby otrzymać taki kabel wystarczyłoby danym końcom kabla przypisać dowolnie określone numery styków, jednak przez grupę TIA/EIA zostały opracowane dwa standardy TIA/EIA-568-A i TIA/EIA-568-B które należy stosować. Kiedy istnieje potrzeba połączenia urządzeń wysyłających dane przez te same styki stosujemy kable z przeplotem. Potrzeba taka występuje np w wypadku łączenia ze sobą dwóch komputerów PC. Karty sieciowe wysyłają dane poprzez parę podłączoną do styków 1 i 2, a odbierają sygnały przez przewody podłączone do styków 3 i 6. Z tego powodu przewody z jednej strony podłączone do styków 1, 2 z drugiej strony muszą być podłączone do odpowiednio do styków 3 i 6. Ostatnim wariantem przypisywania styków do kabli UTP jest charakterystyczny dla kabla odwróconego. W tym układzie kabel podłączony na jednym końcu do styku 1, na drugim końcu podłączony będzie do styku 8, kabel podłączony do styku 2 na drugim końcu będzie podłączony do styku 7 itd. Kable takie nie służą do budowy sieci Ethernet LAN. Używa się ich do połączenia szeregowego portu komputera z portem konsolowym routera lub przełącznika w celu dokonania konfiguracji. Podsumowując: Dobór kabli UTP:
Przewodowe media sieciowe – media „optyczne” Światło używane w sieciach światłowodowych stanowi jeden z rodzajów energii elektromagnetycznej. Gdy ładunek elektryczny porusza się, zmieniając cyklicznie swój kierunek, tworzony jest rodzaj energii zwany energią elektromagnetyczną. Energia ta może w postaci fal przemieszczać się przez próżnię, powietrze i inne materiały, takie jak szkło. Istotną właściwością fali energii jest jej długość. Zalety światłowodów:
Wady światłowodów:
Media bezprzewodowe Połączenia bezprzewodowe realizowane są przy wykorzystaniu nadajników i odbiorników rozmieszczonych na terenie np. firmy i będących jej własnością. Radiowe urządzenie nadawczo-odbiorcze nazywane jest transceiver'em (transmitter/receiver). Bezprzewodowe połączenia w sieci lokalnej eliminują konieczność układania kabli, co przydatne jest w sieciach utworzonych tymczasowo. Użytkownicy z komputerami przenośnymi mogą poruszać się po obszarze objętym zasięgiem transceiver'a. Przykładowa konfiguracja bezprzewodowej sieci lokalnej może wyglądać tak, jak to pokazano na rysunku. Bezprzewodowa transmisja danych może być realizowana przy użyciu jednej z trzech metod: c) transmisja radiowa szerokopasmowa - sygnał generowany jest w szerokim paśmie częstotliwości. Chwilowy rozkład częstotliwości określany jest za pomocą kodu - wspólnego dla nadajnika i odbiornika. Moc sygnału emitowanego tą techniką jest niewielka. Szybkość transmisji kształtuje się na poziomie 250 kbit/s; |
Karta Wi-Fi - wykorzystywana do połączenia się z siecią bezprzewodową lub innym komputerem w sieci, który również posiada podobną kartę. Komunikacja możliwa jest dzięki trybowi ad hoc. Karty sieciowe mają różnorodną postać. Mogą występować jako karty CardBus, znajdujące zastosowanie w laptopach, w których pierwotnie ich nie wbudowano (tzn. nie posiadają zintegrowanej bezprzewodowej karty sieciowej). Drugą odmianą są karty Mini-PCI, które są już zamontowane na stałe w komputerach przenośnych. Kolejnym typem karty Wi-Fi jest karta PCI, która montowana jest w komputerach stacjonarnych obsługująca złącze PCI. Ostatnim typem tego rodzaju kart są adaptery bezprzewodowe wykorzystujące złącze USB, umożliwiające podłączenie tego urządzenia do komputera stacjonarnego lub przenośnego. Zasada działania karty bezprzewodowej jest taka sama jak zwykłej karty sieciowej z tym, iż dane nie są przesyłane fizycznym medium, lecz wykorzystuje się tutaj fale radiowe o odpowiedniej częstotliwości, które wędrują do odbiornika i tam później są przesyłane dalej. Również zasięg takiej karty uzależniony jest od rodzaju zamontowanej bądź wbudowanej anteny.
Access Point - inaczej zwany jako punkt dostępowy, wykorzystywany jest w sieci bezprzewodowej jako urządzenie wykonujące translację sygnałów z sieci Ethernet na sygnały komunikacji bezprzewodowej. Te z kolei wysyłane są do kart Wi-Fi zamontowanych w urządzeniach odbiorczych jak np. laptop. Sygnał zwrotny, który jest wysyłany z kart do access pointa również ulega translacji, lecz w tym wypadku już na impuls Ethernetowy. Punkt dostępowy posiada minimum jedno wejście RJ45, które służy do podłączenia np. routera, by sygnał był wysyłany bezprzewodowo. Urządzenie, to jest zazwyczaj montowane jako ostatnie w sieci szkieletowej. Niektóre access pointy mogą wysyłać i odbierać dane pomiędzy sobą co oznacza, iż można tworzyć sieci na długie odległości bez używania jakiegokolwiek okablowania. Służą również czasami jako wzmacniacz sygnału. Do zmiany zasięgu służą też demontowane anteny, które po wymianie na mocniejsze mogą zdecydowanie dalej wysyłać i odbierać dane. Pracuje w trybie infrastrukturalnym.
Router Wi-Fi – urządzenie wykorzystywane w sieciach bezprzewodowych, które chcą uzyskać dostęp do Internetu. Posiada port WAN umożliwiający podłączenie go do operatora ISP, dzięki czemu urządzenie, to może dobierać i przesyłać pakiety z prywatnej sieci do Internetu. Działa, podobnie jak zwykły router, jednakże dane są przesyłane radiowo pomiędzy urządzeniami końcowymi typu komputer. W zależności od rodzaju routera montowane są w nim również inne urządzenia jak np. modemy ADSL2+ do obsługi internetowej neostrady, serwery wydruków, czy też access pointy. Takie rozwiązania pozwalają na oszczędność pieniędzy i miejsca. Wiele urządzeń z rodziny bezprzewodowych routerów posiada przełączniki wieloportowe, które umożliwiają komunikacje z przewodowymi sieciami Ethernetowymi.
Dokonujący się obecnie proces ewolucyjnych zmian w sieci telekomunikacyjnej, w której zacierają się różnice między telekomunikacją, radiem, telewizją i informatyką, nazywamy zjawiskiem konwergencji, a operatorzy telekomunikacyjni budują sieci pretendujące do miana sieci konwergentnych. Nowoczesna infrastruktura telekomunikacyjna powinna być przygotowana do realizacji usług wymagających w wielu przypadkach przekazów multimedialnych, co narzuca konieczność zapewnienia określonego poziomu QoS (Quality of Service). Ewolucja usług telekomunikacyjnych zarówno w sieciach stacjonarnych, jak i komórkowych. Na początku lat dziewięćdziesiątych wydawało się, że kształt sieci telekomunikacyjnej przyszłości został już dość dokładnie zarysowany. Pojawiła się wówczas technika ATM, która miała dawać solidne podstawy budowy szerokopasmowych sieci zintegrowanych. Jednakże pod koniec lat dziewięćdziesiątych, gdy zaczęto wprowadzać na rynek systemy DWDM zapewniające dostęp do bardzo szerokiego pasma, zmieniło się spojrzenie na koncepcję budowy szerokopasmowych sieci zintegrowanych. Wykorzystując osiągnięcia w dziedzinie kompresji obrazu i kompresji dźwięków, a w szczególności mowy, stworzono koncepcję opracowania sieci zintegrowanej opartej na protokole IP z pominięciem warstwy ATM, a nawet SDH. Problemy te były rozważane przez A. Jajszczyka w, a w pracy przedstawiono metody zapewnienia QoS w sieciach IP. Sprawna realizacja usług multimedialnych wymaga zbudowania szerokopasmowej sieci dystrybucji usług, spełniającej rolę sieci szkieletowej oraz sieci dostępowych. Na rozwój sieci telekomunikacyjnych wpłynęło znacząco wprowadzenie optycznych systemów transmisyjnych, za którymi muszą nadążać systemy komutacyjne. Elektroniczne systemy komutacyjne nie mają możliwości obsłużenia pasma transmisyjnego oferowanego przez transmisję światłowodową, dlatego też już w latach 70. XX w. pracowano nad optycznymi systemami komutacyjnymi. W pierwszych rozwiązaniach, opartych między innymi na sprzęgaczach kierunkowych wykorzystujących technologię GaAs czy LiNbO3, istotnym problemem były zagadnienia mocy. Stosowane rozwiązania wprowadzały na tyle duże tłumienie sygnału, że ich wykorzystanie było możliwe tylko w systemach o niewielkiej pojemności. W ciągu ostatnich lat osiągnięto istotny postęp w technikach komutacji sygnałów optycznych. Niektóre z nich, jak technologia MEMS (Micro- electromechanical Systems), stwarzają obecnie możliwości budowy systemów komutacyjnych o dużej pojemności. Przełącznice (OXC) i krotnice optyczne (OADM) oparte na tych technologiach będą dominować przez najbliższe lata w sieci szkieletowej. Ewolucja ta doprowadzi do inteligentnych rekonfi- gurowanych optycznych sieci transportowych wykorzystujących technikę komutacji kanałów. Sieć ta będzie stanowiła warstwę transportową dla korzystających z niej sieci ATM, SDH czy IP. W dalszej perspektywie będzie ona ewoluowała w kierunku sieci całkowicie opartej na technikach pakietowych.
Bibliografia:
-Wojciech Kabaciński,Janusz Kleban - Od telegrafii do sieci transportu informacji
-Marian Wrażeń, Jacek Jarmakiewicz - Systemy i sieci telekomunikacyjne
-Wojciech Kabaciński, Mariusz Żal – Sieci telekomunikacyjne
- http://blog.cinmar.info/sieci_komputerowe/sieci-i-media-bezprzewodowe
- http://lew.wsinf.edu.pl/~whisper/php/swiatlowod_jednomod.php
-