2019. január 28., hétfő

Fizikai réteg protokolljai, átviteli közegek (réz)

Bár sávszélesség szempontjából a mágnesszalag kiváló, sajnos a késleltetése igen jelentős.



Az adatátviteli időt percekben vagy órákban lehet mérni, nem pedig milliszekundumokban. A legtöbb alkalmazás esetén online összeköttetésre van szükség. A legrégebbi, de még ma is a legelterjedtebb átviteli közeg a sodrott érpár (twisted pair). A sodrott érpár két szigetelt rézhuzalból áll, melyek tipikusan kb. 1 mm vastagságúak. A huzalok a DNS-hez hasonlóan spirálszerűen egymás köré vannak sodorva. A sodrás oka az, hogy két párhuzamos huzal kiváló antennaként működik. Amikor a vezetékeket összesodorják, az egyes sodrott huzalokból érkező hullámok kioltják egymást, tehát az eredményül kapott huzal kevésbé sugároz. A jel általában az érpár két huzalának feszültségkülönbségeként kerül átvitelre. Ez kevésbé érzékeny a külső zajra, hiszen a zaj mindkét huzalt ugyanolyan mértékben befolyásolja, viszont a különbséget változatlanul hagyja.
A sodrott érpárt leggyakrabban a telefonrendszerekben használják. Szinte majdnem minden telefonkészüléket sodrott érpár köt össze a telefontársaság (telco) telefonközpontjával. Mind a telefonhívások, mind pedig az ADSL-internetforgalom szintén ezeken a vonalakon keresztül bonyolódik. A sodrott érpár akár több kilométeres szakaszon is erősítés nélkül használható, de nagyobb távolságok esetén már szükség van erősítőkre. Amikor hosszabb távolságon keresztül több sodrott érpár fut egymás mellett (például amikor egy épületből az összes vezeték a telefonközpontba megy), akkor a sodrott érpárokat egy kötegbe fogják, és ezt a köteget mechanikai védelemmel látják el. Ha az érpárok nem lennének sodorva, akkor a kötegen belül biztosan zavarnák egymás forgalmát.
A világ azon részein, ahol a telefonvonalakat telefonpóznákon vezetik, még ma is gyakran láthatunk ilyen több centiméter átmérőjű érpárkötegeket. A sodrott érpár alkalmas mind analóg, mind digitális jelátvitelre. A vezetékek sávszélessége a vastagságától és az áthidalt távolságtól függ, de sok esetben néhány Mb/s sebességet is el lehet velük érni pár kilométeres távolságon belül. Megfelelő teljesítményüknek és alacsony áruknak köszönhetően a sodrott érpárokat széles körben használják, és ez várhatóan így marad még jó néhány évig. A sodrott érpárnak számos változata van. A sok irodaházban telepített közönséges változatát 5-ös kategóriájú (Category 5) vagy „Cat 5"-ös kábelezésnek nevezzük. Az 5-ös kategóriájú sodrott érpár két finoman egymás köré sodrott, szigetelt vezetékből áll. Általában négy ilyen érpárt fognak össze egy műanyag köpennyel, ami védi, és egyben tartja a nyolc vezetéket.
A különféle LAN-szabványok különbözőképpen használják a sodrott érpárokat. Például a 100 Mb/s-os Ethernet két párat használ (a négyből), irányonként egy-egy párat. A nagyobb sebesség érdekében az 1 Gb/s-os Ethernet mind a négy párat egyidejűleg használja mindkét irányba; ez azt igényli a fogadótól, hogy a helyben átvitt jelet alkotóelemeire bontsa.
Néhány általános terminológia ezzel rendben is volna. Azokat az összeköttetéseket, amelyeket egyidejűleg két irányba is lehet használni, mint egy kétsávos utat, duplex (full-duplex) adatkapcsolatnak hívjuk. Ezzel szemben, azokat az adatkapcsolatokat, amelyeket bármelyik irányba, de egyszerre csak egyfelé lehet használni, mint egy egyvágányú vasútvonalat, fél-duplex (halt-duplex) adatkapcsolatnak nevezzük. A harmadik csoportba azok az adatkapcsolatok tartoznak, amelyek csak egy irányba teszik lehetővé az adatforgalmat, hasonlóan egy egyirányú utcához. Ezeket szimplex (simplex) adatkapcsolatnak hívjuk.
Visszatérve a sodrott érpárokhoz, a Cat 5 a korábbi 3-as kategóriájú (Cat 3) kábeleket váltotta fel, hasonló kábellel és ugyanolyan csatlakozóval, de méterenként több sodrással. A több sodrás kevesebb áthallást és nagyobb távolságokon is jobb minőségű jelet eredményez, így ezek megfelelőbbek a nagy sebességű számítógépes kommunikációhoz, különösen a 100 Mb/s-os és 1 Gb/s-os Ethernet LAN-okhoz.
Az új vezetékezések valószínűleg Cat 6 vagy Cat 7 kategóriájúak. Ezeknek a kategóriáknak még szigorúbb a specifikációja a nagyobb sávszélességű jelek kezelésére vonatkozóan. Néhány 6-os és magasabb kategóriájú vezeték 500 MHz-es jelekre kalibrált, és alkalmas a haiúarosan telepítésre kerülő 10 Gb/s-os adatkapcsolatok támogatására is. A Cat 6 kategóriáig terjedő vezetéktípusokat gyakran nevezik UTP-nek (Unshielded Twisted Pair - árnyékolatlan sodrott érpár), mivel egyszerűen vezetékekből és szigetelésekből állnak. Ezzel szemben a 7-es kategóriájú (Cat 7) kábelek esetén az egyes sodrott érpárokat árnyékolják, csakúgy, mint a teljes kábelt (de még a műanyag védőköpenyen
belül). Az árnyékolás csökkenti a szomszédos vezetékek közötti külső interferenciával és, az áthallásokkal szembeni érzékenységet annak érdekében, hogy megfeleljenek az elvárt teljesítőképességre vonatkozó előírásoknak. A kábelek emlékeztetnek azokra a kiváló minőségű, de vastag és drága árnyékolt sodrott érpáros kábelekre, amelyeket az IBM vezetett be az 1980-as évek elején, és amelyek később az IBM telephelyein kívül sehol sem bizonyultak népszerűnek. Kétségkívül itt az ideje az újabb próbálkozásnak.

Egy másik, széles körben használt átviteli közeg a koaxiális kábel (coaxial cable), amit a kedvelői egyszerűen csak „koax"-nak hívnak. Mivel ez jobb árnyékolással rendelkezik, mint a sodrott érpár, ezért nagyobb sebességgel nagyobb távolságot lehet vele áthidalni.
Kétfajta koaxiális kábel létezik. Az egyik az 50 Q-os kábel, amelyet elsősorban digitális átvitelhez használnak. A másika 75 Q-os kábel, amelyet elsősorban analóg átvitel esetén és a kábeltelevíziózásban használnak. A kettő közötti eltérésnek inkább történelmi, semmint műszaki okai vannak (például a korai dipól antennáknak 300 0-os impedanciájuk volt, és könnyű volt hozzájuk 4 : 1 arányú impedanciaillesztő transzformátort építeni). A 90-es évek közepétől a kábeltelevízió-szolgáltatók elkezdtek internet-hozzáférést biztosítani kábelen keresztül, ami az adatátvitelhez tette fontosabbá a 75 Q-os kábelt.

A koaxiális kábel közepén tömör rézhuzalmag van, amelyet szigetelő vesz körül. A szigetelő körül sűrű szövésű hálóból álló rézvezető található. A külső rézvezetőt műanyag burkolattal vonják be mechanikai védelem céljából. 
A koaxiális kábel kialakítása és árnyékolása a nagy sávszélesség és a kiváló zajérzéketlenség jó kombinációját adja. Az elérhető sávszélesség a kábel minőségétől és hosszától függ. A mai modern kábelek sávszélessége néhány GHz. A koaxiális kábeleket régen gyakran használták a telefonrendszeren belüli nagy távolságokat áthidaló vonalakon, de ezeket manapság már nagyrészt lecserélték üvegszálakra. A koaxot azonban még mindig széleskörűen alkalmazzák a kábeltelevíziózásban és a nagyvárosi hálózatokban.

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése