PB169 – Operační systémy a sítě Přenos dat v počítačových sítích Marek Kumpošt, Zdeněk Říha Způsob propojení sítí – opak. • Drátové sítě – TP (twisted pair) – kroucená dvoulinka • 100Mbit, 1Gbit – Koaxiální kabel • vyšší přenosové rychlosti než TP – Optický kabel (vlákno) • Gbits Způsob propojení sítí – opak. • Bezdrátové sítě – mikrovlnné spoje – na vzdálenosti cca 50 km – rádiové spoje na frekvencích 2,4 nebo 5 GHz (wifi) – satelitní (geostacionární satelity) – buňkové (např. GSM) – bluetooth (na krátké vzdálenosti – do 100 m) Kroucená dvoulinka • Nejčastěji používaná kabeláž – První použití v telefonii (dva páry vodičů) – Později pro datové přenosy (4/8 párů) – Kroucení snižuje vliv mag. a elektromag. polí – nižní rušení • Nízké náklady – Označení CAT X (např. CAT 5) – Konektory RJ45 • Přenosové rychlosti od jednotek MegaBitů po jednotky GigaBitů Koaxiální kabel • Měděný drát • Izolátor • Spletený drát nebo folie • Vnější plášť • Použití na delší vzdálenosti – „hadice“ s mnoha koaxiálními kabely • V současné době nahrazováno optickými vlákny, jejichž pořizovací náklady klesají Kódování signálu • Snížení chybovosti přenosového média • 0->000, 1->111 • 001->0, 110->1 – Tento kód dokáže opravit jednu jednobitovou chybu • Cyklické kódy – CRC • Blokové kódy • Kódování dig. informace na analogový signál – modulace (digitální nebo analogová) Analogový/digitální signál • Charakterizace signálů – v čase spojitý / v čase diskrétní – v hodnotách spojitý / v hodnotách diskrétní • Klasifikace – analogový signál • spojitý v čase + spojitý v hodnotách – digitální signál • diskrétní v čase + diskrétní v hodnotách Základní fakta o signálech • Transformace dat na elektromag. signály • Amplituda signálu – intenzita • Frekvence signálu – rychlost změn • Fáze – posunutí pozice signálového prvku v čase • Rozsah frekvencí – šířka pásma kanálu • Digitální informace – lze přenášet digitálním i analogovým signálem Elektromagnetické vlny • Přenos bez použití fyzického (kovového) vodiče • Založený na šíření změn elektromagnetických vlastností prostředí • V závislosti na frekvenčním pásmu se šíří – Buď podél povrchu země – Odrazy od ionosféry – Na přímou viditelnost (LOS) • Rádiové vlny, mikrovlny a infračervené vlny Bezdrátový přenos dat • Signál se šíří vzduchem – elektromagnetická energie/záření • Vysílání i přijímání signálu pomocí antény – různé typy antén podle vyzařování – směrová/sektorová – parabola – všesměrová – dipól • Charakteristika antény v horizontálním i vertikálním směru Elektromagnetické spektrum • Dělení podle frekvence (Hz) • ELF-VLF – 10-1000 km, jednotky – 30 kHz – např. lodní navigace z pobřeží – pomalé rychlosti přenosu dat • LF-MF – 100 m – 1 km, 30 kHz – 3 MHz – řádově stovky kilometrů – AM rádiové vysílání, námořnictvo Elektromagnetické spektrum • HF – krátké vlny, 10-100 m, 3-30 MHz – odrazy od ionosféry – komunikace na dlouhé vzdálenosti, armáda, lodě, letadla • VHF/UHF – metrové vlny, 30 MHz – 1 GHz – antény do automobilů – mobilní telefony – digitální TV – občanské radiostanice Elektromagnetické spektrum • SHF – centimetrové až milimetrové vlny, desítky až stovky GHz – velké šířky pásma • Infračervené světlo, pásmo 300 GHz až 200 THz – 2-bodové spoje – nutná přímá viditelnost – odrazy – neprochází stěnou (na rozdíl od mikrovln – 1GHz až 40 GHz) • Ultrafialové, rentgenové a gamma záření Mikrovlny • Telekomunikační služby (hlas, TV) • 2-bodové spoje mezi budovami • Antény – Parabolické – úzký paprsek – Nutná přímá viditelnost – Anténa musí být vysoko nad zemí (překonání překážek) – Neproniká do budov Mikrovlny – šířka pásma a rychlosti • 2 GHz – šířka pásma 7 MHz, rychlost 12 Mbit • 6 GHz – šířka pásma 30 MHz, rychlost 90 Mbit • 11 GHz – šířka pásma 40 MHz, rychlost 135 Mbit • 18 GHz – šířka pásma 220 MHz, rychlost 274 Mbit Optická vlákna • Přenosovým médiem je světlo – světelné impulsy v optickém vlnovodu • Vlnovod je buď skleněný nebo plastový • Přenosové rychlosti v řádech Gbit • Velké vzdálenosti • Původně pouze jednosměrný přenos (WDM) • Vysoká počáteční investice • Odolné vůči elektromagnetickému záření Optická vlákna • Odrazy ve vlnovodu – Mezní úhel • Průřez optickým vláknem – Jádro • plast nebo sklo – Obal jádra – Primární ochrana – Sekundární ochrana Přenos signálů v optickém vlákně • Zdroj světla – Vysílá signály (0,1) – Rychlejší vysílání pulzů -> vyšší rychlosti – LED nebo Laser • Kabel složený z optických vláken • Detektor – Musí být schopen zachycené signály interpretovat (0,1) Typy optických vláken • Multividové (mnohavidové) – Průměr jádra nad 10 µm – Více nezávislých světelných signálů s různou vlnovou délkou (úhel lomu) – Na kratší vzdálenosti (do 500 m) – Využití zejména v budovách – 100 Mbit (2 km) až 10 Gbit (300 m) • Jednovidové – Průměr jádra do 10 µm – Jeden světelný signál – Na velké vzdálenosti Optická vlákna – přenos signálů Útlum optického vlákna • Okna – vlnové délky s nejnižším útlumem – 850 nm – multividová vlákna – 1310 nm – multividová i jednovidová vlákna – 1550 nm – jednovidová vlákna • Útlum – Vlastní absorpce – materiál optického vlákna – Nevlastní absorpce – nečistoty – Lineární rozptyl – Nelineární rozptyl – Ztráty ohybu – Ztráty při spojování na konektorech • Na velké vzdálenosti je potřeba použít zesilovače signálů Optická vlákna – konektory