Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Πληροφορικής ίκτυα Η/Υ Φυσικό Επίπεδο Ενσύρµατα και ΑσύρµαταΜέσαΜετάδοσης Φυσικά Μέσα Μετάδοσης bit: Ηλεκτροµαγνητικό κύµα που µεταδίδεται σε ένα. ΦΥΣΙΚΟ ΜΕΣΟ (Κατευθυνόµενα -Guided): Ενσύρµατες ή Καλωδιακές µεταδόσεις (Wired) Οπτικές Ίνες, Συνεστραµµένου ζεύγους, Οµοαξονικό Ενότητα Γ (Μη κατευθυνόµενα - Unguided) Ασύρµατες µεταδόσεις (Wireless) Ατµόσφαιρα, ιάστηµα Ακτινοβολία: Ραδιοκύµατα, µικροκύµατα, υπέρυθρες ρ. Ε. Μάγκος ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης Καλώδια συνεστραµµένων ζευγών (twisted wires) Είναι τα γνωστά χάλκινα σύρµατα των τηλεφωνικών γραµµών Αποτελείται από τέσσερις ή περισσότερους χάλκινους αγωγούς συστρεµµένους σε ζεύγη Συνήθως, µε το ένα ζεύγος γίνεται η αποστολή και µε τοάλλοηλήψη Οµοαξονικά καλώδια (coaxial cables) Οι (δύο) αγωγοί είναι τοποθετηµένοι ό ένας µέσα στον άλλο και χωρίζονται µεταξύ τους από ένα µονωτικό υλικό Καλώδια οπτικών ινών (fiber-optic cables) Εύκαµπτες ίνες (νήµατα-καλώδια) από πλαστική ύλη ή γυαλί, µέσω των οποίων διέρχονται ακτίνες φωτός ή laser Αποτελεί το ταχύτερο, ασφαλέστερο και πλέον δαπανηρό µέσο ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης Καλώδια Συνεστραµµένου Ζεύγους Αν δύο καλώδια συστραφούν µεταξύ τους τότε δηµιουργούν ένα καλώδιο συνεστραµµένου ζεύγους. Το «πλέξιµο» των καλωδίων συνεπάγεται µεγαλύτερηαντοχήσε παρεµβολές-θορύβους, άρα αύξηση χωρητικότητας Ένα αθωράκιστο καλώδιο UTP αποτελείται από δύο ή περισσότερα τέτοια ζεύγη, τα οποία περιβάλλονται από πλαστικό µονωτικό υλικό. Τα καλώδια UTP χωρίζονται σε κατηγορίες (Cat1-Cat7), ανάλογα µε το πόσο «πυκνό» είναι το πλέξιµο των καλωδίων. Οπλέονδηµοφιλής τύπος συνεστραµµένου καλωδίου Κατάλληλο για µετάδοση αναλογικών ή ψηφιακών σηµάτων Μετάδοση Φωνής (PSTN) και δεδοµένων (LAN: Ethernet, PSTN, DSL)
Αθωράκιστα Καλώδια Συνεστραµµένου Ζεύγους Καλώδια Συνεστραµµένου Ζεύγους Category 3 UTP Category 5 UTP Αθωράκιστα Καλώδια Συνεστραµµένου Ζεύγους (Τυποποίηση κατά ΕΙΑ/ΤΙΑ) Category 1 - Το παραδοσιακό τηλεφωνικό καλώδιο- κατάλληλο για φωνή αλλά όχι για δεδοµένα. Category 2 - Καλώδιο τεσσάρων ζευγών, κατάλληλο για µετάδοση δεδοµένων έως 4 Mbps (token ring). Category 3 - Καλώδιο τεσσάρων ζευγών, κατάλληλο για µετάδοση δεδοµένων έως 10 Mbps σε ίκτυα Token ring και 10Base-T Ethernet Category 4 - Καλώδιο τεσσάρων ζευγών, κατάλληλο για µετάδοση δεδοµένων έως 16 Mbps σε ίκτυα Token Ring. Category 5 - Καλώδιο τεσσάρων ζευγών, για µετάδοση δεδοµένων έως 100 Mbps σε ίκτυα Ethernet (100 Base TX) Category 6 Καλώδια UTP για µεταδόσεις 1 Gbps (1000 Base-T). Category 7 Καλώδια STP (για µεταδόσεις 10 Gbps (10G Base-T)
Θωρακισµένα Καλώδια Συνεστραµµένου Ζεύγους Σε ένα θωρακισµένο καλώδιο STP, κάθε ζεύγος προστατεύεται από µεταλλικό περίβληµα, για επιπλέον προστασία από θόρυβο (crosstalk) Οµοαξονικό Καλώδιο (Coaxial Cable) ύο (χάλκινα) αγωγοί, µε τον ίδιο κεντρικό άξονα (concentric) Καλύτερη θωράκιση από τα συνεστραµµένα καλώδια Μεγαλύτερο Εύρος Zώνης (1GHz) Λιγότερο ευάλωτο σε θορύβους & εξασθένηση Κάλυψη ίσων ή/και µεγαλύτερων αποστάσεων. ρυθµοί µετάδοσης ίσοι ή/και µεγαλύτεροι από συνεστραµµένα καλώδια Υψηλότερο κόστος από τα καλώδια συνεστραµµένου ζεύγους. ύο κατηγορίες Βασικής ζώνης (Βaseband coaxial) Ψηφιακό σήµα (LAN) Ευρείας ζώνης (Broadband coaxial) Αναλογικό σήµα (TV, cable Internet) Οµοαξονικό Καλώδιο
Καλωδιακό Internet (USA) Καλωδιακό Internet (USA) Οπτική Ίνα (Fiber Optic) Σχηµ. Αναπαράσταση Οπτικά Συστήµατα Μετάδοσης Ένα οπτικό σύστηµα µετάδοσης έχει τρία στοιχεία την πηγή φωτός, το µέσο µετάδοσης και τον ανιχνευτή. Συµβατικά ένας παλµός φωτός αντιστοιχεί στο «1», ενώ η απουσία φωτός στο bit 0. Το µέσο µετάδοσης είναι µία λεπτή ίνα γυαλιού. Ο ανιχνευτής δηµιουργεί έναν ηλεκτρικό παλµό όταν πέφτει πάνω του φως. Συνδέοντας µια πηγή φωτός στο ένα άκρο οπτικής ίνας και έναν ανιχνευτή στο άλλο, δηµιουργείται ένα µονοκατευθυντικό σύστηµα δέχεται ένα ηλεκτρικό σήµα, το µετατρέπει σε παλµούς φωτός και το µεταδίδει, ενώ στο τέλος το µετατρέπει σε ηλεκτρικό σήµα στηλήψη. Τι είναι µια οπτική ίνα Πυρήνας (Core) Γυαλί ή Πλαστικό Εγκλωβίζει τις ακτίνες φωτός Επικάλυψη ή Μανδύας (γυαλί) Περίβληµα (πλαστικό) Ποµπός Πηγή Φωτός Φως (Laser ή LED) Ανιχνευτής Ηλεκτρικό σήµα έκτης
Μετάδοση Φωτός Οφείλεται στην ανάκλαση του σήµατος είκτης διάθλασης Μανδύα < είκτη διάθλασης Πυρήνα Γωνία πρόσπτωσης της ακτίνας > της οριακής τιµής ηµιουργία φωτεινής δέσµης Laser ή LED (Light Emitting Diode) Μια ακτίνα φωτός προσπίπτουσα µε γωνία ίση ή µεγαλύτερη της οριακής τιµής παγιδεύεται εντός της ίνας. Ηακτίναµπορείναδιαδοθείγια πολλά χλµ, µε µηδεν απώλεια. Οπτικές Ίνες (Fiber Optic) Το φως µεταδίδεται πάντα προς µια κατεύθυνση στην ίνα. Γιαναεξασφαλιστείηµετάδοση και από τα δύο άκρα, ένα οπτικό καλώδιο αποτελείται από περισσότερες από µία οπτικές ίνες. Οπτικές Ίνες - Πλεονεκτήµατα Σε σχέση µε τα παραδοσιακά µέσα: Μεγαλύτερο εύρος ζώνης (bandwidth) -κατά συνέπεια να µπορούν να µεταφέρουν περισσότερες πληροφορίες Ο µέγιστος ρυθµός µετάδοσης που µπορεί να επιτευχθεί µετην τρέχουσα τεχνολογία είναι 50Τbps (Tera bit per sec) O λόγος που τα όρια είναι σήµερα στα 50 Gbps, ηαδυναµία να µετατρέπουµε τόσο γρήγορα το ηλεκτρικό σήµα σεοπτικό Επηρεάζονται λιγότερο από παρεµβολές (θόρυβος-εξασθένηση) Μεγαλύτερες αποστάσεις Είναι πιο λεπτές και πιο ελαφρές http://egnatia.ee.auth.gr/~aalexioy/fiber_op.htm
Φάσµα Συχνοτήτων και το Ορατό φως Το Ηλεκτροµαγνητικό Φάσµα (Spectrum) http://web.princeton.edu/sites/ehs/laserguide/ Αξιολόγηση των Ενσύρµατων Μέσων Μετάδοσης Οπτικές Ίνες Χρησιµοποιούνται Από τους τηλεπικοινωνιακούς οργανισµούς για επίγειες και υποθαλάσσιες συνδέσεις µεγάλων αποστάσεων π.χ. για τη διασύνδεση ηπείρων αντικαθιστούν τις γραµµές οµοαξονικών καλωδίων και τις επίγειες και δορυφορικές µικροκυµατικές ζεύξεις. Από ιδιωτικές εταιρίες Σε τοπικά δίκτυα & δίκτυα κορµού Σε δίκτυα ευρείας περιοχής Σε δίκτυα καλωδιακής τηλεόρασης
Πολυπλεξία µε ιαίρεση Μήκους Κύµατος (WDM Wavelength Division Multiplexing) Wavelength Division Multiplexing Σε κάθε οπτική ίνα το οπτικό σήµα που διαδίδεται έχει µια συγκεκριµένη συχνότητα. Είναι δυνατόν από την ίδια ίνα να περάσουν περισσότερα του ενός διαφορετικά σήµατα διαφορετικής συχνότητας (λ) (διαφορετικού χρώµατος) όπου το καθένα να αντιπροσωπεύει και µία ροή δεδοµένων Η πολυπλεξία µήκους κύµατος είναι η τεχνική µετάδοσης πληροφορίας µέσα από οπτική ίνα η οποία επιτρέπει την παράλληλη µετάδοση bits Βιβλιογραφία Tanenbaum. «Computer Networks», 4 th Edition, Pr. Hall, 2003. Kurose, Ross. «Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet», 3 nd Edition, Ad. Wesley, 2004. Χρήστος Μπούρας. ίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων. http://ru6.cti.gr/bouras/dialekseis/3/wdm1.ppt William Stallings. «Local and Metropolitan Area Networks». Sixth Edition, 2000. Σύνδεσµοι (Links) Network Cabling, http://www.firewall.cx/cabling_intro.php Οπτικές Ίνες (Fiber Optics) - Καλώδια Οπτικών Ινών http://egnatia.ee.auth.gr/~aalexioy/fiber_op.htm