Мережеві технології. Фізичний рівень

Фізичний рівень визначає спосіб фізичного з'єднання комп'ютерів в мережі. Основними функціями засобів, що відносяться до даного рівня, є побітове перетворення цифрових даних в сигнали середовища передачі, а також власне передача сигналів по фізичному середовищу.

Середовище передачі

Центральним поняттям даного рівня є поняття середовища передачі. Середовище передачі — це фізичне середовище, по якому можливо розповсюдження інформаційних сигналів у вигляді електричних, світлових і т.п. імпульсів. В даний час виділяють два основних типи фізичних з'єднань: з'єднання за допомогою кабелю і бездротові з'єднання.

Технічні характеристики середовища передачі впливають на такі споживчі параметри мереж як максимальна відстань передачі даних і максимальна швидкість передачі даних.

Кабельні системи

Кабельні системиКабель (cable), який використовується для побудови комп'ютерних мереж, є складною конструкцією, що складається, в загальному випадку, з провідників, ізолюючих і екрануючих шарів. У сучасних мережах використовуються три типи кабелю:

— коаксіальний кабель (coaxial cable);
— «вита пара» (twisted pair);
— оптоволоконний кабель (fiber optic).

Кожен тип кабелю відрізняється від інших внутрішнім устроєм і володіє цілим набором технічних характеристик, що впливають на основні споживчі параметри мереж:

Тип кабелю

Характеристика

                                                Максимальна відстань передачі         Максимальна швидкість передачі
Коаксіальний кабель              185 — 500 м                                                                 10Мбіт/с
«Вита пара»                               30 — 100 м                                                                    10 Мбіт/с-1 Гбіт/с
Оптоволоконний кабель            2 км                                                                         10 Мбіт/с-2 Гбіт/с

Коаксіальний кабель

Коаксіальний кабельКоаксіальний кабель був першим типом кабелю, використаним для з'єднання комп'ютерів в мережу. Кабель даного типу складається з центрального мідного провідника, покритого пластиковим ізолюючим матеріалом, який, у свою чергу, оточений мідною сіткою і/або алюмінієвою фольгою. Цей зовнішній провідник забезпечує заземлення і захист центрального провідника від зовнішньої електромагнітної інтерференції. При прокладці мереж використовуються два типи кабелю — «Товстий коаксіальний кабель» (Thicknet) і «Тонкий коаксіальний кабель» (Thinnet). Мережі на основі коаксіального кабелю забезпечують передачу з швидкістю до 10 Мбіт/с. Максимальна довжина сегменту лежить в діапазоні від 185 до 500 м залежно від типу кабелю.
Коаксіальний кабель
«Вита пара»

Вита параКабель типу «вита пара» (twisted pair), є одним з найбільш поширених типів кабелю в даний час. Він складається з декількох пар мідних дротів, покритих пластиковою оболонкою. Дроти, що становлять кожну пару, закручені навколо один одного, що забезпечує захист від взаємних наведень. Кабелі даного типу діляться на два класи — «екранована вита пара» («Shielded twisted pair») і «неекранована вита пара» («Unshielded twisted pair»). Відмінність цих класів полягає в тому, що екранована вита пара є захищенішою від зовнішньої електромагнітної інтерференції, завдяки наявності додаткового екрану з мідної сітки і/або алюмінієвої фольги, навколо дроту кабелю. Мережі на основі «витої пари» залежно від категорії кабелю забезпечують передачу з швидкістю від 10 Мбіт/с — 1 Гбіт/с. Довжина сегменту кабелю не може перевищувати 100 м.
Вита пара
Оптоволоконний кабель

Оптоволоконний кабельОптоволоконні кабелі є найбільш сучасною кабельною технологією, що забезпечує високу швидкість передачі даних на великі відстані, стійку до інтерференції і прослуховування. Оптоволоконний кабель складається з центрального скляного або пластикового провідника, оточеного шаром скляного або пластикового покриття і зовнішньою захисною оболонкою. Передача даних здійснюється за допомогою лазерного або світлодіодного передавача, що посилає однонаправлені світлові імпульси через центральний провідник. Сигнал на іншому кінці приймається фотодіодним приймачем, що здійснює перетворення світлових імпульсів в електричні сигнали, які можуть оброблятися комп'ютером. Швидкість передачі для оптоволоконних мереж знаходиться в діапазоні від 100 Мбіт/c до 10 Гбіт/с. Обмеження по довжині сегменту залежать від використовуваного Стандарту Gigabit.
Оптоволоконний кабель