http://www.badgerdata.com/content/images/PluggedInCat5.jpg 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 http://www.infocellar.com/networks/ethernet/files/twisted-pair.jpg 400px-RG-59 File:Optical-fibre.svg 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 http://www.ee.unb.ca/tervo/ee4253/hamming00.gif 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 http://markun.cs.shinshu-u.ac.jp/learn/osi/e_zub-3-1.gif 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 http://cellphoneboosterstore.com/wp-content/uploads/2009/08/301129-radiation-graph.jpg 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 FIS_336 LC_connector Optická vlákna •Odrazy ve vlnovodu –Mezní úhel •Průřez optickým vláknem –Jádro •plast nebo sklo –Obal jádra –Primární ochrana –Sekundární ochrana 01_lom_svetla http://www.actewagl.com.au/education/_lib/images/communications/television/SinglemodeOpticalFibre.g if http://www.broadband-finder.co.uk/blog/wp-content/uploads/2008/10/fibre-optic.jpg 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 – • FIS_341 Optická vlákna – přenos signálů • http://www.go2convert.com/processed/1271147910193.png 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 • konektory2