370 371 (5)

370 Akademia sieci Cisco

Zewnętrzny szum elektryczny i szumy zniekształcające poziom odniesienia sygnału

Zarówno szumy pochodzące od zewnętrznej instalacji elektrycznej (ang. AC powr łioise), jak i szum spowodowany skokami napięcia w sieci oddziaływującymi na poziom odniesienia sygnału (ang. signal referencc ground) stanowią bardzo poważny problem w' sieciach komputerowych. Szum mający źródło w zewnętrznej instalacji elektrycznej jesi poważnym problemem we wszelkiego rodzaju budynkach: domach, szkołach, biurach Wszędzie tara w ścianach, podłogach i sufitach biegną przewody dostarczające prąd cc wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych. Dlatego wnętrze budynków wypełnione jest szumem pochodzącym z różnego rodzaju instalacji elektrycznych. Jeśli nie podejmiemy odpowiednich kroków, by zredukować poziom tego szumu, może on być źródłem poważnych problemów przy przesyłaniu danych w sieci.

W idealnej sytuacji w sieci służącej do przesyłania danych nie powinno być problemu / uniezależnieniem poziomu odniesienia sygnału od gwałtownych skoków napięcia w siec elektrycznej. Istnieją środki pozwalające odizolować sieć od nagłych spadków lub wzrostów' napięcia w sieci elektrycznej. Pojawia się jednak kolejny problem związany z szumami uziemienia. W sytuacji gdy płyta montażowa (obudowa) komputera lub urządzeni;, sieciowego pełni równocześnie funkcję uziemienia elektrycznego i wykorzystywana jest do ustalania poziomu odniesienia sygnału, mogą się pojawić problemy związane z zakłóceniami w' przesyłaniu danych spowodowanymi przez zmiany parametrów' prądu przepływającego przez uziemienie. Tego rodzaju zakłócenia są zazwyczaj bardzo trudne do wyśledzenia. Zazwyczaj problem ten bierze się stąd, że podczas układania instalacji elektrycznej instalatorzy zazwyczaj nie przejmują się długością instalacji przewodów zerowych i przewodów uziemienia wychodzących z gniazdka elektrycznego. Na nieszczęście, kiedy przewody te są bardzo długie, odbierają szum elektryczny jak antena. W ter. sposób szum ten zostaje wzmocniony i zakłóca sygnały cyfrowe (bity), które później odbiera i przetwarza podłączony do sieci komputer.

Podobnie zewnętrzny szum elektryczny, którego źródłem może być monitor komputera lub twardy dysk, również mogą zniekształcać przesyłane dane. W tym przypadku zniekształcenie polega na zmianie poziomu napięcia lub kształtu przesyłanego sygnału, co może uniemożliwić komputerowi odnalezienie początków i końców' przenoszących informacje fal kwadratowych. Problem ten dodatkowo może dodatkowo pogłębić złe uziemienie komputera.

Aby uniknąć problemu zewnętrznymi szumami elektrycznymi i szumami zakłócającymi poziom odniesienia sygnału konieczna jest bliska współpraca z dostawcami energii elektrycznej i instalatorami sieci elektrycznej. Umożliwi to użycie najlepszych i najkrótszych przewodów- uziemiających. Jedną ze skutecznych metod jest zainstalowanie transformatora przeznaczonego dla sieci LAN. O ile nas na to stać, ta metoda pozwoli nam kontrolować, jakie jeszcze urządzenia będą podłączane do naszej linii elektrycznej. Ograniczenie ilości i miejsc, w których do sieci zasilającej podpinane są inne urządzenia takie jak silniki, czy grzejniki elektryczne, pozwoli na prawne całkowite wyeliminowanie generowanego przez nic szumu.

Pr7.y konstruowaniu naszej sieci elektrycznej warto poprosić o przygotowanie osobach szafek rozdzielczych dla każdego biura lub grupy biur. Ponieważ przewody zerowe i przewody uziemienia ze wszystkich gniazdek elektrycznych grupować się będą w szafce rozdzielczej, skróci to znacznie długość przewodów uziemienia redukując szumy, które mogą w nich powstawać. Mimo iż instalowanie osobnych szafek rozdzielczych dla każde-

zestawu komputerów' zwiększa koszty budowy sieci elektrycznej, redukuje jednak długość przewodów' uziemienia i ogranicza dzięki temu różnego rodzaju szumy elektryczne zakłócające sygnał.

Zakłócenia elektromagnetyczne i zakłócający wpływ fal radiowych

Istnieje wiele zewnętrznych źródeł impulsów elektrycznych, które mogą wpływać na •:kość sygnałów elektrycznych, włączając w to pioruny, urządzenia elektryczne i systemy radiowe. Oddziaływania te noszą nazwę zakłóceń elektromagnetycznych EMI (ang. ciec-tromagnetic iruerfercnce) i zakłócającego wpływu fal radiowych RF! (ang. radio freąuency iitieiference). Każdy przewód biegnący w kablu działa jak antena radiowa. Sprawia to. że absorbuje sygnały elektryczne pochodzące z innych przewodów elektrycznych i ze źródeł promieniowania elektromagnetycznego spoza kabla. Jeśli poziom zakłóceń jest wysoki, karta NIC może mieć problemy z odróżnieniem sygnału od szumu. Stanowi to istotny problem, ponieważ większość sieci LAN korzysta z częstotliwości w zakresie od l do 100 megaherców (MHz), których używają również stacje radiowe FM, telewizja oraz inne usługi i instytucje.

Aby zrozumieć, w laki sposób szum elektryczny, niezależnie od źródła jego pochodzenia wpływa na sygnały cyfrowe wyobraźmy sobie, że przesyłamy siecią dane reprezentowane przez binarną liczbę 1011001001101. komputer konwertuje liczbę binarną na sygnał cyfrowy. Rysunek L. 10 pokazuje, jak wygląda sygnał cyfrowy dla binarnej liczby 10! ‘ 001001101. Sygnał cyfrowy podróżuje siecią do miejsca przeznaczenia. Niestety jego cel podróży znajduje się w pobliżu gniazdka elektrycznego, z które wychodzą długie przewody zerowe i uziemiające. Działają one jak antena wzmacniająca szumy elektryczne. Rysunek K. 10 pokazuje również, jak wyglądają Ic szumy. Ponieważ płyta montażowa komputera służy zarówno do ustalania poziomu odniesienia sygnału, jak i pełni funkcje uziemienia, szum generowany przez uziemienie zakłóca sygnał cyfrowy odbierany przez komputer. Rysunek E.10 pokazuje, co stanie się, gdy szum elektryczny nałoży się na odbierany sygnał. Zamiast sygnału 1011001001101 w punkcie docelowym odczytywany jest sygnał 1011000101101. co czyni dane niewiarygodnymi.

Istnieje wiele sposobów ograniczania zakłóceń EMI i RFI. Jeden z nich to zwiększanie rozmiaru przewodników. Inna metoda to polepszanie jakos'ci materiałów' izolujących. Obyd wie tc metody są jednak dość kosztowne i w większym stopniu wpływają na grubość i koszt kabla, niż poprawiają jakość przesyłania danych. Dlatego projektanci sieci wolą korzystać z kabli lepszej jakości i ograniczać odległości między węzłami.