Беспроводная среда передачи: окружение передачи и важные проблемы беспроводной передачи данных

Base stationСреда передачи

Физический уровень связан с передачей битов («0» и «1») между устройствами в сети.

Окружение передачи — это инфраструктура, с помощью которой эти биты перемещаются. Если выбирается среда передачи для ЛВС, обычно рассматриваются следующие аспекты: стоимость, скорость передачи данных и ограничения на длину линий передачи данных.

Ограничение длины линий и скорость передачи данных связаны со способностью среды передачи сохранять сигнал в неискаженном виде при его распространении по всей длине кабеля. Ухудшению качества сигнала может способствовать большое количество факторов, например, затухание, шум, рассеивание сигнала. Затухание — потеря мощности сигнала между точками передачи и приема. Так же как в садовом шланге, в среде передачи есть протечки, только из шланга просачивается вода, а из среды передачи — электроны или фотоны (в зависимости от ее типа).

Потеря электронов или фотонов в среде передачи приводит к соответствующему ослаблению мощности сигнала. Мы можем определить (основываясь на специальных таблицах, полученных в результате тестирования различных сред) наилучший способ и условия применения для отдельно взятой среды передачи. При выходе за границу определенной длины может быть восстановлено недостаточное количество электронов или фотонов и оригинальный сигнал не дойдет до приемника, которым может являться роутер, маршрутизатор или любое другое сетевое оборудование, приобрести которое можно на сайте Ител Лтд. Ител ЛТД — более подробно.

Можно рассмотреть более сложные случаи, например, когда среда является медным кабелем, который имеет сопротивление потоку электронов, и тем самым, усугубляет проблему ослабления сигнала. Наконец, некоторые электроны или фотоны из-за дефектов среды передачи отражаются обратно, в сторону источника сигнала. Шум — попадание случайных, неугодных сигналов в систему передачи данных. Шум может возникать от большого количества разнообразных источников.

Электрические моторы и люминесцентные лампы считаются источниками шума, также он может возникать от другого кабеля, лежащего вблизи среды передачи — такой вид шума называют перекрестными помехами. Рассеивание сигнала возникает, когда один сигнал состоит из нескольких частот. По мере распространения сигнала низкие частоты опережают высокие частоты и сигнал «расплывается».

При достаточно больших расстояниях смежные сигналы просачиваются друг в друга, делая трудным или невозможным распознавание отдельных сигналов. Хотя такие факторы, как скорость передачи данных и ограничение по длине канала передачи (на которые оказывают влияние шум, затухание и рассеивание сигнала), принимаются во внимание при выборе той или иной среды передачи данных, наиболее часто главным фактором является цена. Интересно заметить, что разница в цене между различными средами передачи невелика; стоимость большинства кабелей составляет несколько пенсов за фут.

Тем не менее, различные среды передачи требуют применения различных интерфейсов на компьютерах, и часто стоимость этих интерфейсов отличается уже существенно. Например, оптоэлектронные интерфейсы, требуемые для оптоволоконной среды передачи данных, значительно дороже интерфейсов для среды, основанной на медном кабеле. Стоимость монтажа также может варьироваться в широких пределах, в зависимости от среды передачи.

Администраторы сетей не могут «подстраивать» эти параметры под определенную сетевую среду. Они знают требуемую пропускную способность, расстояние и возможный шум в данном месте. Исходя из этих ограничений и может быть выбрана наиболее подходящая среда передачи.

Проводная и беспроводная сети

Если говорить о видах среды передачи, то сегодня можно выделить два основных класса: проводная и беспроводная.

Проводная среда — это такая среда передачи, в которой сигнал передается по физической субстанции, обычно по меди, стеклу или пластику (практически любой материал, который проводит электричество или свет, может быть использован как среда передачи). Характеристики сигнала выбираются путем исследования свойств оригинального сигнала и собственно среды передачи. Характеристики сигнала могут быть неразрывно связаны со средой передачи. В качестве примера рассмотрим физический феномен некоторых видов среды передачи, известный как поверхностный эффект (skin effect).

Поверхностный эффект заключается в том, что высокочастотный электрический сигнал смещается из середины проводника на его поверхность. Если проводник имеет малое сечение, величина зоны, куда смещается высокочастотный сигнал, тоже мала. Так как сопротивление, с которым встречается сигнал, обратно пропорционально сечению проводника, по которому этот сигнал проходит, высокочастотные сигналы встречают большее сопротивление материала, тогда как низкочастотные — более низкое.

Шеннон и Найквист доказали, что максимальная скорость передачи данных в некоторой среде связана с полосой пропускания и соотношением сигнал/шум этой среды. По этой причине высокочастотные сигналы не могут быть использованы, поскольку в этом случае сопротивление вносит очень сильное ослабление, а также падает максимальная скорость передачи данных. Чтобы противодействовать поверхностному эффекту, диаметр среды передачи должен быть увеличен (кабель должен быть толще).

При этом расширится диапазон частот, передаваемых по этому кабелю, и/или увеличится расстояние, на которое сигнал может быть передан. Урок: чем толще труба, тем дальше и быстрее по ней все течет. Беспроводная среда — это такая среда передачи, в которой сигнал распространяется без какой-либо специфической субстанции, даже без воздуха. Беспроводная среда передачи является квинтэссенциальной субстанцией — настоящей мечтой философа. Характеристики сигнала обуславливаются природой передаваемого сигнала и некоторыми условиями передачи.

В отличие от проводной среды передачи, где физическое разделение сигналов и характеристики среды влияют на способность сигналов интерферировать друг с другом, в беспроводной среде передачи невозможно физически разделить сигналы. Беспроводная передача осуществляется в большом диапазоне частот, начиная от обычных радиочастот (AM- и FM-радиостанции), заканчивая низшими частотами светового диапазона (инфракрасный диапазон).

Еще одна важная проблема беспроводной передачи данных — это распределение частотного спектра. Поскольку область действия сигналов невозможно ограничить, важно, чтобы пользователи в одной географической области избегали использования одних и тех же частот, иначе произойдет их перекрытие. Радиус действия сигнала определяется его частотой и мощностью передачи. В Соединенных Штатах для большой части частотного спектра (за исключением инфракрасного диапазона и нескольких специальных выделенных частот) Федеральная комиссия по связи (FCC) требует получения лицензии на частоту, таким образом, контролируется использование частотных диапазонов. В США наиболее распространенные технологии беспроводных ЛВС занимают частоты в части диапазона, выделенного для промышленного, научного и медицинского применения, находящегося в полосе частот 2,4 ГГц. Большая часть продукции рынка беспроводных ЛВС предназначена для того, чтобы заменить участки традиционных проводных ЛВС. Остальная продукция представляет собой по-настоящему беспроводные сети, состоящие из двух антенн между двумя адаптерами ЛВС.

15.07.2016   Рубрики: Hardware Тэги: | |

Поделитесь статьей

Вы тут (типа навигация): IT - блог » Hardware » Беспроводная среда передачи: окружение передачи и важные проблемы беспроводной передачи данных

Скопировано в буфер обмена

Обратная связь