Lingkungan fisik adalah landasan di mana konektivitas fisik dibangun. Antarmuka dengan sarana koneksi fisik melalui media fisik disediakan oleh Lapisan Fisik. Eter, logam, kaca optik dan kuarsa banyak digunakan sebagai media fisik. Pada tingkat fisik terdapat media yang melaluinya data dikirimkan. Media transmisi data dapat mencakup teknologi kabel dan nirkabel. Meskipun kabel fisik adalah media yang paling umum untuk komunikasi jaringan, teknologi nirkabel semakin banyak diadopsi karena kemampuannya untuk menghubungkan jaringan area luas.

Pada lapisan fisik ditentukan sifat mekanik dan listrik (optik) media transmisi untuk kabel fisik, yang meliputi:

Jenis kabel dan konektor;

Tata letak kontak di konektor;

Skema pengkodean sinyal untuk nilai 0 dan 1.

Lapisan data link mendefinisikan akses media dan kontrol transmisi melalui prosedur untuk mengirimkan data melalui saluran. Dalam jaringan area lokal, protokol lapisan tautan digunakan oleh komputer, jembatan, sakelar, dan router. Di komputer, fungsi lapisan tautan diimplementasikan melalui upaya bersama adaptor jaringan dan drivernya.

Kabel komunikasi, jalur komunikasi, saluran komunikasi

Untuk mengatur komunikasi dalam jaringan, digunakan konsep-konsep berikut:

Kabel komunikasi;

Jalur komunikasi;

Saluran komunikasi.

Jalur komunikasi dibangun dari kabel komunikasi dan elemen lainnya (instalasi, pengencang, selubung, dll.). Meletakkan garis di dalam sebuah bangunan adalah tugas yang cukup serius. Panjang jalur komunikasi berkisar antara puluhan meter hingga puluhan ribu kilometer. Selain kabel, jalur komunikasi yang kurang lebih serius meliputi: parit, sumur, sambungan, penyeberangan sungai, laut dan samudera, serta jalur proteksi petir (serta jenis proteksi lainnya). Keamanan, pengoperasian, dan perbaikan jalur komunikasi sangatlah kompleks; pemeliharaan kabel komunikasi di bawah tekanan berlebih, pencegahan (di salju, hujan, angin, di parit dan sumur, di sungai dan di dasar laut). Permasalahan hukum yang menyangkut koordinasi peletakan jalur komunikasi, khususnya di perkotaan, menjadi tantangan yang besar. Inilah perbedaan jalur (komunikasi) dengan kabel.

Saluran komunikasi diatur sepanjang jalur yang sudah dibangun. Terlebih lagi, jika jalur tersebut, sebagai suatu peraturan, dibangun dan dioperasikan sekaligus, maka saluran komunikasi diperkenalkan secara bertahap. Komunikasi sudah dapat disediakan di sepanjang jalur tersebut, namun penggunaan struktur yang sangat mahal seperti itu sangat tidak efektif. Oleh karena itu, peralatan saluranisasi digunakan (atau, seperti yang biasa dikatakan, pemadatan garis). Setiap rangkaian listrik, yang terdiri dari dua kabel, menyediakan komunikasi bukan ke sepasang pelanggan (atau komputer), tetapi ke ratusan atau ribuan: satu pasangan koaksial dalam kabel jarak jauh dapat membentuk hingga 10.800 saluran frekuensi suara (0,3–3,4 kHz ) atau yang digital hampir sama banyaknya, dengan bandwidth 64 Kbps.

Dengan adanya kabel komunikasi maka terciptalah jalur komunikasi, dan terciptalah saluran komunikasi di sepanjang jalur komunikasi tersebut. Jalur komunikasi dan saluran komunikasi terhubung ke node komunikasi. Garis, saluran, dan simpul membentuk jaringan komunikasi utama.

Jenis kabel dan sistem pengkabelan terstruktur

Berbagai jenis kabel digunakan sebagai media transmisi data: kabel koaksial, kabel twisted pair berpelindung dan tidak berpelindung, dan kabel serat optik. Jenis media transmisi data yang paling populer dalam jarak pendek (hingga 100 m) adalah twisted pair tanpa pelindung, yang termasuk dalam hampir semua standar dan teknologi modern jaringan lokal dan menyediakan throughput hingga 100 Mb/s (sesuai kategori 5 kabel). Kabel serat optik banyak digunakan baik untuk membangun koneksi lokal maupun untuk membentuk tulang punggung jaringan global. Kabel serat optik dapat menyediakan kapasitas saluran yang sangat tinggi (hingga beberapa Gb/s) dan transmisi melalui jarak yang signifikan (hingga beberapa puluh kilometer tanpa penguatan sinyal perantara).

Berbagai gelombang elektromagnetik juga digunakan sebagai media transmisi data dalam jaringan komputer. Namun, selama ini di jaringan lokal, komunikasi radio hanya digunakan dalam kasus di mana pemasangan kabel tidak memungkinkan, misalnya di gedung. Hal ini dijelaskan oleh kurangnya keandalan teknologi jaringan berdasarkan penggunaan radiasi elektromagnetik. Untuk membangun saluran global, media transmisi data jenis ini digunakan lebih luas - saluran komunikasi satelit dan saluran relai radio terestrial yang beroperasi di zona saling berhadapan dalam jangkauan gelombang mikro dibangun di atasnya.

Sangat penting untuk membangun fondasi jaringan - sistem kabel dengan benar. Baru-baru ini, pemasangan kabel terstruktur semakin banyak digunakan sebagai dasar yang andal.

Sistem pengkabelan terstruktur SCS (Sistem Pengkabelan Terstruktur) adalah seperangkat elemen switching (kabel, konektor, konektor, panel dan kabinet sambungan silang), serta teknik untuk penggunaan gabungannya, yang memungkinkan Anda membuat koneksi yang teratur dan mudah diperluas struktur dalam jaringan komputer.

Manfaat sistem pengkabelan terstruktur.

Keserbagunaan. Sistem pengkabelan terstruktur, dengan organisasi yang dipikirkan dengan matang, dapat menjadi media tunggal untuk mentransmisikan data komputer pada jaringan area lokal.

Peningkatan masa pakai. Periode penuaan sistem perkabelan yang terstruktur dengan baik bisa 8-10 tahun.

Mengurangi biaya penambahan pengguna baru dan mengubah penempatan mereka. Biaya sistem kabel terutama ditentukan bukan oleh biaya kabel, namun oleh biaya pemasangannya.

Kemungkinan perluasan jaringan yang mudah. Sistem pengkabelan terstruktur bersifat modular dan oleh karena itu mudah diperluas, memungkinkan Anda meningkatkan ke peralatan yang lebih canggih dengan mudah dan hemat biaya untuk memenuhi kebutuhan komunikasi yang terus meningkat.

Memberikan layanan yang lebih efisien. Sistem pengkabelan terstruktur membuat pemeliharaan dan pemecahan masalah menjadi lebih mudah.

Keandalan. Sistem pengkabelan terstruktur memiliki peningkatan keandalan, karena biasanya produksi semua komponen dan dukungan teknisnya dilakukan oleh satu pabrikan.

Ada beberapa jenis kabel yang digunakan dalam jaringan modern. Di bawah ini adalah jenis kabel yang paling umum digunakan. Banyak jenis kabel tembaga yang membentuk kelas kabel listrik yang digunakan baik untuk memasang jaringan telepon maupun untuk memasang LAN. Berdasarkan struktur internalnya, kabel twisted pair dan kabel koaksial dibedakan.

Kabel pasangan terpilin (memutarpasangan)

Kabel twisted pair adalah kabel yang sepasang konduktor berinsulasi dipelintir dengan sejumlah kecil lilitan per satuan panjang. Memutar kabel mengurangi gangguan listrik dari luar saat sinyal merambat di sepanjang kabel, dan pasangan terpilin berpelindung semakin meningkatkan tingkat kekebalan sinyal terhadap kebisingan.

Kabel twisted pair digunakan di banyak teknologi jaringan, termasuk Ethernet, ARCNet, dan IBM Token Ring.

Kabel twisted pair dibedakan menjadi: kabel UTP tidak berpelindung (Unshielded Twisted Pair) dan kabel tembaga berpelindung. Yang terakhir ini dibagi menjadi dua jenis: dengan pelindung masing-masing pasangan dan pelindung STP umum (Shielded Twisted Pair) dan hanya dengan pelindung FTP umum (Foiled Twisted Pair). Ada atau tidaknya pelindung pada kabel sama sekali tidak berarti ada tidaknya perlindungan terhadap data yang dikirimkan, tetapi hanya menunjukkan pendekatan berbeda untuk menekan interferensi. Tidak adanya pelindung membuat kabel tanpa pelindung lebih fleksibel dan tahan terhadap kekusutan. Selain itu, mereka tidak memerlukan ground loop yang mahal untuk pengoperasian normal, seperti yang terlindung. Kabel tanpa pelindung ideal untuk dipasang di dalam ruangan di dalam kantor, sedangkan kabel berpelindung paling baik digunakan untuk pemasangan di tempat dengan kondisi pengoperasian khusus, misalnya, di dekat sumber radiasi elektromagnetik yang sangat kuat, yang biasanya tidak ditemukan di kantor.

	Frekuensi sinyal yang ditransmisikan, (MHz)

Kabel koaksial

Kabel koaksial digunakan pada peralatan radio dan televisi. Kabel koaksial dapat mengirimkan data dengan kecepatan 10 Mbps pada jarak maksimum 185 hingga 500 meter. Mereka dibagi menjadi tebal dan tipis tergantung pada ketebalannya. Jenis kabel koaksial diberikan dalam tabel. 4.2.

Kabel Thinnet, yang dikenal sebagai kabel RG-58, merupakan media penyimpanan fisik yang paling banyak digunakan. Jaringan tidak memerlukan peralatan tambahan dan sederhana serta murah. Meskipun kabel koaksial tipis (Ethernet Tipis) memungkinkan transmisi melalui jarak yang lebih pendek daripada kabel tebal, konektor BNC tipe CP-50 standar digunakan untuk sambungan dengan kabel tipis dan, karena biayanya yang rendah, konektor ini menjadi standar de facto untuk LAN kantor. Digunakan dalam teknologi Ethernet 10Base2.

Tabel 4.2. Jenis Kabel Koaksial

	Nama, nilai resistansi
	Jaring Tebal, 50 Ohm
	Thinnet, 50 Ohm, konduktor tengah tembaga padat
	Thinnet, 50 Ohm, konduktor terdampar tengah
	Broadband/Televisi Kabel (siaran dan televisi kabel), 75 Ohm
	Broadband/Televisi Kabel (siaran dan televisi kabel), 50 Ohm
	ARCNet, 93 Ohm

Kabel koaksial tebal (Thick Ethernet) memiliki tingkat kekebalan kebisingan yang lebih besar dan kekuatan mekanik yang lebih besar, tetapi memerlukan perangkat khusus untuk menusuk kabel guna membuat cabang untuk menghubungkan ke LAN. Ini lebih mahal dan kurang fleksibel dibandingkan tipis. Digunakan dalam teknologi Ethernet 10Base5 yang dijelaskan di bawah. Jaringan ARCNet pengirim token biasanya menggunakan kabel RG-62 A/U.

Kabel serat optik

Ciri khas sistem serat optik adalah tingginya biaya kabel itu sendiri (dibandingkan dengan tembaga) dan elemen instalasi khusus (soket, konektor, konektor, dll.). Benar, kontribusi utama terhadap biaya jaringan adalah harga peralatan jaringan aktif untuk jaringan serat optik.

Jaringan serat optik digunakan untuk saluran horizontal berkecepatan tinggi, dan juga semakin banyak digunakan untuk saluran komunikasi vertikal (koneksi antar lantai).

Kabel Fiber Optic menyediakan transfer data berkecepatan tinggi jarak jauh. Mereka juga kebal terhadap gangguan dan penyadapan. Kabel serat optik menggunakan cahaya untuk mengirimkan sinyal. Serat yang digunakan sebagai pemandu cahaya memungkinkan sinyal ditransmisikan jarak jauh dengan kecepatan tinggi, namun mahal dan sulit untuk dikerjakan.

Untuk memasang konektor, membuat cabang, dan memecahkan masalah kabel serat optik, diperlukan alat khusus dan kualifikasi tinggi. Kabel serat optik terdiri dari untaian kaca tengah setebal beberapa mikron, ditutupi dengan selubung kaca kontinu. Semua ini, pada gilirannya, tersembunyi di balik cangkang pelindung luar.

Jalur serat optik sangat sensitif terhadap koneksi yang buruk pada konektor. LED digunakan sebagai sumber cahaya pada kabel tersebut, dan informasi dikodekan dengan mengubah intensitas cahaya. Di ujung penerima kabel, detektor mengubah pulsa cahaya menjadi sinyal listrik.

Ada dua jenis kabel serat optik – mode tunggal dan multi-mode. Kabel mode tunggal memiliki diameter lebih kecil, lebih mahal dan memungkinkan informasi dikirimkan dalam jarak jauh. Karena pulsa cahaya dapat merambat dalam satu arah, sistem serat optik harus mempunyai kabel masuk dan kabel keluar untuk setiap segmen. Kabel serat optik memerlukan konektor khusus dan pemasangan yang sangat terampil.

Tergantung pada media transmisi data, jalur komunikasi dibagi menjadi berikut:

• kabel (udara);
• kabel (tembaga dan serat optik);
• saluran radio komunikasi terestrial dan satelit.

Jalur komunikasi kabel (overhead). adalah kabel tanpa jalinan isolasi atau pelindung, diletakkan di antara tiang dan digantung di udara. Jalur komunikasi seperti itu biasanya membawa sinyal telepon atau telegraf, namun karena tidak adanya pilihan lain, jalur ini juga digunakan untuk mengirimkan data komputer. Kualitas kecepatan dan kekebalan kebisingan dari jalur ini masih buruk. Saat ini, jalur komunikasi kabel dengan cepat digantikan oleh jalur kabel.

Jalur kabel merupakan struktur yang cukup kompleks. Kabel terdiri dari konduktor yang dilapisi beberapa lapisan isolasi: listrik, elektromagnetik, mekanik, dan juga, mungkin, iklim. Selain itu, kabel dapat dilengkapi dengan konektor yang memungkinkan Anda menghubungkan berbagai peralatan dengan cepat. Ada tiga jenis kabel utama yang digunakan dalam jaringan komputer: kabel tembaga twisted pair, kabel tembaga koaksial, dan kabel serat optik.

Sepasang kabel yang dipilin disebut pasangan bengkok. Twisted pair ada dalam versi terlindung (Twistedpair Terlindung, STP), ketika sepasang kabel tembaga dibungkus dengan pelindung isolasi, dan tidak memiliki pelindung (Pasangan Berpilin Tanpa Pelindung, UTP), ketika bungkus isolasi hilang. Memutar kabel mengurangi efek interferensi eksternal pada sinyal berguna yang ditransmisikan melalui kabel. Kabel koaksial memiliki desain asimetris dan terdiri dari inti dan jalinan tembaga bagian dalam, dipisahkan dari inti oleh lapisan insulasi. Ada beberapa jenis kabel koaksial, berbeda dalam karakteristik dan area penerapannya - untuk jaringan lokal, untuk jaringan area luas, untuk televisi kabel, dll. Kabel serat optik terdiri dari serat tipis (5-60 mikron) yang dilalui sinyal cahaya. Ini adalah jenis kabel dengan kualitas terbaik - kabel ini menyediakan transmisi data dengan kecepatan sangat tinggi (hingga 10 Gbit/s dan lebih tinggi) dan, terlebih lagi, lebih baik daripada jenis media transmisi lainnya, melindungi data dari gangguan eksternal.

Saluran radio terestrial dan satelit dibentuk dengan menggunakan pemancar dan penerima gelombang radio. Ada banyak sekali jenis saluran radio, berbeda baik dalam rentang frekuensi yang digunakan maupun jangkauan saluran. Pita gelombang pendek, menengah dan panjang (KB, CB dan LW), juga disebut pita modulasi amplitudo (AM) menurut jenis metode modulasi sinyal yang digunakan di dalamnya, menyediakan komunikasi jarak jauh, tetapi dengan kecepatan transfer data yang rendah. Saluran tercepat adalah saluran yang beroperasi pada rentang gelombang ultra-pendek (VHF), yang ditandai dengan modulasi frekuensi (FM), serta pada rentang frekuensi ultra-tinggi (gelombang mikro). Dalam rentang gelombang mikro (di atas 4 GHz), sinyal tidak lagi dipantulkan oleh ionosfer bumi dan komunikasi yang stabil memerlukan jarak pandang langsung antara pemancar dan penerima. Oleh karena itu, frekuensi tersebut digunakan baik oleh saluran satelit atau saluran relai radio, jika kondisi ini terpenuhi.

Dalam jaringan komputer saat ini, hampir semua jenis media transmisi data fisik yang dijelaskan digunakan, namun yang paling menjanjikan adalah serat optik. Saat ini, tulang punggung jaringan teritorial besar dan jalur komunikasi jaringan lokal berkecepatan tinggi dibangun di atasnya. Twisted pair juga merupakan media yang populer, ditandai dengan rasio kualitas terhadap biaya yang sangat baik dan kemudahan pemasangan. Menggunakan kabel twisted pair, pengguna akhir jaringan biasanya terhubung pada jarak hingga 100 meter dari hub. Saluran satelit dan komunikasi radio paling sering digunakan ketika komunikasi kabel tidak dapat digunakan - misalnya, ketika saluran melewati daerah berpenduduk jarang atau untuk berkomunikasi dengan pengguna jaringan seluler, seperti sopir truk, dokter yang berkeliling. , dll.

Kabel adalah produk yang agak rumit, “terdiri dari konduktor, lapisan pelindung, dan insulasi. Dalam beberapa kasus, kabel dilengkapi konektor yang menghubungkan kabel ke peralatan. Selain itu, untuk memastikan penyambungan kembali kabel dan peralatan dengan cepat, berbagai perangkat elektromekanis yang disebut penampang, kotak silang, atau lemari digunakan.

Jaringan komputer menggunakan kabel yang memenuhi standar tertentu, sehingga memungkinkan untuk membangun sistem pengkabelan jaringan dari kabel dan perangkat penghubung dari produsen yang berbeda. Saat ini, standar yang paling umum digunakan dalam praktik dunia adalah sebagai berikut.

• Standar Amerika EIA/TIA-568A, yang dikembangkan bersama oleh beberapa organisasi: ANSI, EIA/TIA dan Underwriters Labs (UL). Standar EIA/TIA-568 didasarkan pada versi sebelumnya dari standar EIA/TIA-568 dan tambahan pada standar ini TSB-36 dan TSB-40A).
• Standar internasional ISO/IEC 11801.
• Standar Eropa EN50173.

Standar-standar ini berdekatan satu sama lain dan dalam banyak hal menerapkan persyaratan yang sama pada kabel. Namun terdapat juga perbedaan antara standar tersebut, misalnya standar internasional 11801 dan EN50173 Eropa mencakup beberapa jenis kabel yang tidak termasuk dalam standar EIA/TAI-568A.

Sebelum munculnya standar EIA/TIA, standar Amerika memainkan peran utama sistem kategori kabel Underwriters Labs, dikembangkan bersama dengan Anixter. Standar ini kemudian menjadi bagian dari standar EIA/TIA-568.

Selain standar terbuka ini, banyak perusahaan pada suatu waktu mengembangkan standar milik mereka sendiri, dan hanya satu yang masih memiliki kepentingan praktis - standar IBM.

Pendekatan protokol-independen telah diadopsi ketika standarisasi kabel. Ini berarti bahwa standar tersebut menentukan karakteristik kelistrikan, optik, dan mekanik yang harus dipenuhi oleh jenis kabel atau produk penghubung tertentu - konektor, kotak crossover, dll. Namun, standar tersebut tidak menentukan protokol apa yang dimaksudkan untuk kabel ini. Oleh karena itu, Anda tidak dapat membeli kabel untuk protokol Ethernet atau FDDI, Anda hanya perlu mengetahui jenis kabel standar apa yang mendukung protokol Ethernet dan FDDI.

Versi awal standar hanya menetapkan karakteristik kabel, tanpa konektor. Dalam versi standar terbaru, persyaratan telah muncul untuk elemen penghubung (dokumen TSB-36 dan TSB-40A, yang kemudian dimasukkan dalam standar 568A), serta untuk garis (saluran), mewakili rakitan sistem pengkabelan tipikal yang terdiri dari kabel dari stasiun kerja ke stopkontak, stopkontak itu sendiri, kabel utama (panjang hingga 90 m untuk pasangan terpilin), titik transisi (misalnya, stopkontak lain atau sambungan silang keras ) dan kabel ke peralatan aktif, seperti hub atau sakelar.

Kami hanya akan fokus pada persyaratan dasar untuk kabel itu sendiri, tanpa mempertimbangkan karakteristik elemen penghubung dan jalur rakitan.

Standar kabel menetapkan cukup banyak karakteristik, yang paling penting tercantum di bawah ini (dua karakteristik pertama telah dibahas secara rinci).

Fokus standar modern adalah pada kabel twisted pair dan kabel serat optik.

Media transmisi data dipahami sebagai zat fisik yang melaluinya sinyal-sinyal listrik ditransmisikan, digunakan untuk mentransfer informasi tertentu yang disajikan dalam bentuk digital.

Media transmisi data bisa alami atau buatan. Lingkungan alam adalah lingkungan yang ada di alam; Paling sering, lingkungan alami untuk transmisi sinyal adalah atmosfer bumi. Oleh karena itu, media artifisial berarti yang dibuat khusus untuk digunakan sebagai media transmisi data. Perwakilan dari lingkungan buatan, misalnya, kabel listrik dan serat optik (optik).

Perwakilan media transmisi data buatan yang khas dan paling umum adalah kabel. Saat membuat jaringan transmisi data, pilihan dibuat dari jenis kabel utama berikut: serat optik (fiber), koaksial (coaxial) dan pasangan terpilin (twisted pair). Dalam hal ini, baik coax (kabel koaksial) maupun twisted pair menggunakan konduktor logam untuk mengirimkan sinyal, dan kabel serat optik menggunakan pemandu cahaya yang terbuat dari kaca atau plastik.

Kabel koaksial (coaxial), atau koaksial.

Kabel koaksial memiliki bandwidth yang lebar; ini berarti dapat mengirimkan lalu lintas dengan kecepatan tinggi. Ia juga tahan terhadap interferensi elektromagnetik (dibandingkan dengan twisted pair) dan mampu mentransmisikan sinyal jarak jauh. Selain itu, banyak pemasok dan pemasang sistem kabel dan berbagai jaringan transmisi data telah terbiasa dengan teknologi transmisi sinyal melalui kabel koaksial.

Kabel koaksial terdiri dari empat bagian. Di dalam kabel terdapat inti pusat (konduktor, kabel sinyal, saluran, pembawa sinyal, konduktor dalam), dikelilingi oleh bahan isolasi (dielektrik). Lapisan insulasi ini dikelilingi oleh sekat logam tipis. Sumbu layar logam bertepatan dengan sumbu konduktor bagian dalam - oleh karena itu dinamakan "koaksial". Terakhir, bagian luar kabel adalah selubung plastik.

Pasangan terpilin (TP - pasangan terpilin) ​​- kabel di mana sepasang konduktor berinsulasi dipelintir dengan sejumlah kecil putaran per satuan panjang. Twisting dilakukan untuk mengurangi interferensi eksternal (interferensi dari sumber luar) dan crosstalk (interferensi dari satu konduktor ke konduktor lain dari pasangan yang sama).

Dibandingkan dengan kabel serat optik dan koaksial, penggunaan kabel twisted pair memiliki sejumlah keunggulan yang signifikan. Kabel ini lebih tipis, lebih fleksibel dan lebih mudah dipasang. Itu juga murah. Hasilnya, kabel twisted pair merupakan sarana transmisi data yang ideal untuk kantor atau kelompok kerja di mana tidak ada interferensi elektromagnetik.

Namun, kabel twisted pair memiliki kelemahan sebagai berikut: pengaruh kuat interferensi elektromagnetik eksternal, kemungkinan kebocoran informasi, dan redaman sinyal yang kuat. Selain itu, konduktor pasangan terpilin terkena efek kulit - pada frekuensi arus tinggi, arus listrik dipindahkan dari pusat konduktor, yang menyebabkan penurunan area berguna konduktor dan tambahan redaman sinyal.

Terlindung (STP - pasangan terpilin terlindung) dan tidak terlindung (UTP - pasangan terpilin tidak terlindung) adalah jenis pasangan terpilin yang paling penting. Dalam hal ini, kabel UTP tidak memiliki pelindung apa pun, sedangkan kabel STP mungkin memiliki pelindung di sekeliling setiap pasangan terpilin dan, sebagai tambahan, pelindung lain yang menutupi semua pasangan terpilin (kabel S-STP). Penggunaan layar meningkatkan kekebalan terhadap kebisingan.

Kabel serat optik

Kabel ini memiliki bandwidth yang sangat besar dan dapat mengangkut sinyal suara, video, dan data dalam jarak yang sangat jauh. Karena kabel serat optik menggunakan pulsa cahaya dan bukan listrik untuk mengirimkan data, maka kabel ini kebal terhadap interferensi elektromagnetik. Ciri khas kabel serat optik adalah memberikan keamanan informasi yang lebih tinggi dibandingkan kabel tembaga. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa penyusup tidak dapat menguping sinyal, tetapi harus terhubung secara fisik ke jalur komunikasi. Kerugian dari kabel serat optik termasuk biaya tinggi dan kemungkinan penyambungan ulang yang lebih sedikit dibandingkan dengan kabel listrik, karena ketika penyambungan kembali, retakan mikro muncul di lokasi peralihan, yang menyebabkan penurunan kualitas serat optik.

Struktur kabel serat optik mirip dengan kabel koaksial. Namun, alih-alih inti pusat, di tengahnya terdapat batang, atau inti, yang tidak dikelilingi oleh dielektrik, tetapi oleh cangkang optik, yang kemudian dikelilingi oleh lapisan penyangga (lapisan pernis) , elemen penguat dan lapisan luar. Inti dan cangkang diproduksi sebagai satu kesatuan. Diameter batang berkisar antara 2 hingga beberapa ratus mikrometer. Ketebalan cangkang berkisar dari ratusan mikrometer hingga beberapa milimeter. Lapisan penyangga bisa longgar (tabung plastik kaku) atau rapat. Yang bebas melindungi dari kerusakan mekanis dan suhu, yang berdekatan hanya melindungi dari kerusakan mekanis. Elemen penguatnya terbuat dari baja, Kevlar, dll, namun dapat menimbulkan efek negatif, misalnya elemen yang terbuat dari baja dapat menarik sambaran petir. menutupi kabel listrik.

Kabel serat optik dapat berupa mode tunggal atau multi mode. Kabel mode tunggal memiliki diameter serat yang lebih kecil (5-10 mikron) dan hanya memungkinkan perambatan radiasi cahaya bujursangkar (sepanjang mode pusat). Pada inti kabel multimode, cahaya tidak hanya dapat merambat dalam garis lurus (sepanjang beberapa mode). Semakin banyak mode, semakin sempit kapasitas kabelnya.

Kabel mode tunggal memiliki performa terbaik, tetapi juga paling mahal. Kabel multimode berbahan plastik adalah yang paling banyak

Mari kita pertimbangkan media transmisi alami – atmosfer. Gelombang elektromagnetik adalah pembawa data yang paling banyak digunakan di atmosfer. Perlu dicatat di sini bahwa sifat perambatan gelombang elektromagnetik di atmosfer bergantung pada panjang gelombang. Spektrum radiasi elektromagnetik dibagi menjadi radiasi radio, radiasi infra merah, cahaya tampak, radiasi ultraviolet, radiasi sinar-X, dan radiasi gamma. Saat ini, karena kesulitan teknis, radiasi ultraviolet, sinar-X dan gamma tidak digunakan. Gelombang radio yang digunakan, pada gilirannya, bergantung pada panjang gelombang. Mereka dibagi menjadi (kami memberikan klasifikasi domestik): ekstra panjang (deka-kilometer), panjang (kilometer), sedang (hektameter), pendek (dekameter), meter, desimeter, sentimeter, milimeter, submilimeter. Lima pita terakhir disebut juga gelombang ultrapendek. Selain itu, tiga rentang terakhir mencakup radiasi gelombang mikro (dan menurut beberapa sumber, bagian dari rentang desimeter 0,3...0,1 m).

Perwakilan media transmisi data buatan yang khas dan paling umum adalah kabel. Saat membuat jaringan transmisi data, pilihan dibuat dari jenis kabel utama berikut: serat optik (fiber), koaksial (coaxial) dan pasangan terpilin (twisted pair). Dalam hal ini, baik coax (kabel koaksial) maupun twisted pair menggunakan konduktor logam untuk mengirimkan sinyal, dan kabel serat optik menggunakan pemandu cahaya yang terbuat dari kaca atau plastik.

Saluran fisik yang digunakan bersama oleh banyak antarmuka disebut saluran bersama. Istilah media bersama sering digunakan.

Pertanyaan 22.

Klasifikasi metode akses ke media transmisi data bersama.

1. Metode akses acak (Ethernet)

2. deterministik (Token bus, Token ring)

Acak: akses ke media dilakukan kapan saja, terlepas dari pelanggan jaringan lainnya.

Tentukan: Akses terhadap lingkungan dibatasi pada waktu yang ditentukan secara ketat dan dengan izin.

Kerugian utama dari metode akses acak adalah adanya tabrakan.

Keuntungan utama metode deterministik adalah waktu transmisi tidak bergantung pada beban.

Pertanyaan 23.

Metode akses CSMA/CD acak. Algoritma Efisiensi kerja.

Jaringan Ethernet menggunakan metode akses medium yang disebut Carrier-sense-multiply-access with Collision Detection (CSMA/CD).

Metode ini digunakan secara eksklusif dalam jaringan dengan bus umum logis (yang mencakup jaringan radio yang memunculkan metode ini). Semua komputer di jaringan tersebut memiliki akses langsung ke bus umum, sehingga dapat digunakan untuk mentransfer data antara dua node jaringan mana pun. Pada saat yang sama, semua komputer di jaringan memiliki kesempatan untuk segera (dengan mempertimbangkan penundaan propagasi sinyal melalui media fisik) menerima data yang mulai dikirimkan oleh salah satu komputer ke bus umum (Gbr. 3.3). Kesederhanaan skema koneksi merupakan salah satu faktor yang menentukan keberhasilan standar Ethernet. Mereka mengatakan bahwa kabel yang menghubungkan semua stasiun beroperasi dalam mode Multiply Access (MA).

Beras. 3.3. Metode akses acak CSMA/CD

Tahapan akses terhadap lingkungan

Semua data yang dikirimkan melalui jaringan ditempatkan dalam bingkai dengan struktur tertentu dan dilengkapi dengan alamat unik dari stasiun tujuan.

Untuk dapat mengirimkan suatu frame, stasiun harus memastikan bahwa media yang dibagikan jelas. Hal ini dicapai dengan mendengarkan harmonik fundamental dari sinyal, yang juga disebut carrier-sense (CS). Tanda media kosong adalah tidak adanya frekuensi pembawa di atasnya, yang dengan metode pengkodean Manchester adalah 5-10 MHz, tergantung pada urutan satu dan nol yang ditransmisikan pada saat itu.

Jika medianya bebas, maka node berhak untuk mulai mentransmisikan frame. Bingkai ini ditunjukkan pada Gambar. 3.3 pertama. Simpul 1 menemukan bahwa mediumnya jelas dan mulai mengirimkan bingkainya. Dalam jaringan Ethernet klasik pada kabel koaksial, node pemancar memberi sinyal 1 didistribusikan di kedua arah, sehingga semua node jaringan menerimanya. Bingkai data selalu disertai pembukaan, yang terdiri dari 7 byte yang terdiri dari nilai 10101010, dan byte ke-8 sama dengan 10101011. Pembukaan diperlukan agar penerima dapat melakukan sinkronisasi bit demi byte dengan pemancar.

Semua stasiun yang terhubung ke kabel dapat mengenali bahwa sebuah frame telah ditransmisikan, dan stasiun yang mengenali alamatnya sendiri di header frame menulis isinya ke buffer internal, memproses data yang diterima, meneruskannya ke tumpukannya, dan kemudian mengirimkan data tersebut. bingkai sepanjang kabel -jawaban. Alamat stasiun sumber terdapat dalam frame asli, sehingga stasiun tujuan mengetahui kepada siapa harus mengirim respons.

Simpul 2 selama transmisi frame oleh node 1 juga mencoba untuk mulai mentransmisikan frame-nya, tetapi ternyata medianya sedang sibuk - ada frekuensi pembawa di atasnya - jadi node 2 terpaksa menunggu sampai node 1 tidak akan berhenti mentransmisikan frame.

Setelah transmisi bingkai berakhir, semua node jaringan diharuskan menahan jeda teknologi (Inter Packet Gap) sebesar 9,6 s. Jeda ini, juga disebut interval antarframe, diperlukan untuk mengembalikan adaptor jaringan ke keadaan semula, serta untuk mencegah satu stasiun mengambil alih lingkungan secara eksklusif. Setelah jeda teknologi berakhir, node berhak untuk mulai mentransmisikan frame mereka, karena medianya bebas. Karena keterlambatan dalam propagasi sinyal di sepanjang kabel, tidak semua node secara bersamaan mencatat fakta bahwa node telah menyelesaikan transmisi frame 1.

Dalam contoh yang diberikan, node 2 menunggu akhir transmisi frame oleh node 1, berhenti pada 9,6 μs dan mulai mentransmisikan frame-nya.

Terjadinya tabrakan

Dengan pendekatan yang dijelaskan, ada kemungkinan bahwa dua stasiun secara bersamaan mencoba mengirimkan bingkai data melalui media yang sama. Mekanisme mendengarkan medium dan jeda antar frame tidak menjamin terjadinya situasi di mana dua atau lebih stasiun secara bersamaan memutuskan bahwa medium tersebut jelas dan mulai mentransmisikan frame mereka. Mereka mengatakan apa yang terjadi tabrakan, Karena isi kedua frame bertabrakan pada kabel yang sama dan informasi terdistorsi, metode pengkodean yang digunakan dalam Ethernet tidak memungkinkan sinyal dari setiap stasiun dipisahkan dari sinyal umum.

CATATAN Perhatikan bahwa fakta ini tercermin dalam komponen “Base(band)” yang ada dalam nama semua protokol fisik teknologi Ethernet (misalnya, 10Base-2,10Base-T, dll.). Jaringan baseband berarti jaringan baseband di mana pesan dikirim secara digital melalui satu saluran, tanpa pembagian frekuensi.

Tabrakan adalah situasi normal dalam jaringan Ethernet. Dalam contoh yang ditunjukkan pada Gambar. 3.4, tabrakan disebabkan oleh transmisi data secara simultan oleh node 3 dan U. Agar tabrakan terjadi, beberapa stasiun tidak perlu memulai transmisi secara bersamaan; Kemungkinan besar tabrakan terjadi karena fakta bahwa satu node mulai melakukan transmisi lebih awal dari yang lain, tetapi sinyal dari node pertama tidak punya waktu untuk mencapai node kedua pada saat node kedua memutuskan untuk mulai mentransmisikannya. bingkai. Artinya, tabrakan merupakan konsekuensi dari sifat jaringan yang terdistribusi.

Untuk menangani tabrakan dengan benar, semua stasiun secara bersamaan memantau sinyal yang muncul di kabel. Jika sinyal yang ditransmisikan dan diamati berbeda, maka deteksi tabrakan (CD). Untuk meningkatkan kemungkinan deteksi dini tabrakan oleh semua stasiun di jaringan, stasiun yang mendeteksi tabrakan menginterupsi transmisi frame-nya (di tempat yang sewenang-wenang, mungkin tidak pada batas byte) dan memperkuat situasi tabrakan dengan mengirimkan urutan khusus 32 bit ke jaringan, disebut urutan selai.

Beras. 3.4. Diagram terjadinya dan perambatan tumbukan

Setelah ini, stasiun pemancar yang mendeteksi tabrakan harus menghentikan transmisi dan berhenti sejenak untuk jangka waktu tertentu yang acak. Ia kemudian dapat mencoba menangkap media lagi dan mengirimkan bingkainya. Jeda acak dipilih menggunakan algoritma berikut:

Jeda = L *(interval penundaan),

di mana interval penundaan sama dengan interval 512 bit (dalam teknologi Ethernet, biasanya mengukur semua interval dalam interval bit; interval bit dilambangkan sebagai bt dan sesuai dengan waktu antara kemunculan dua bit data berturut-turut pada kabel; untuk kecepatan 10 Mbit/s, interval bitnya adalah 0,1 μs atau 100 ns);

L adalah bilangan bulat yang dipilih dengan probabilitas yang sama dari rentang , dimana N adalah jumlah transmisi ulang frame ini: 1,2,..., 10.

Setelah percobaan ke-10, interval pemilihan jeda tidak bertambah. Jadi, jeda acak dapat mengambil nilai dari 0 hingga 52,4 ms.

Jika 16 upaya berturut-turut untuk mengirimkan sebuah frame menyebabkan tabrakan, maka pemancar harus berhenti mencoba dan membuang frame tersebut.

Dari uraian metode akses jelas bahwa ini bersifat probabilistik, dan kemungkinan keberhasilan memperoleh media umum tergantung pada beban jaringan, yaitu pada intensitas kebutuhan transmisi bingkai di stasiun. Ketika metode ini dikembangkan pada akhir tahun 70an, diasumsikan bahwa kecepatan transfer data sebesar 10 Mbit/s sangat tinggi dibandingkan dengan kebutuhan komputer untuk saling bertukar data, sehingga beban jaringan akan selalu ringan. Asumsi ini terkadang tetap benar hingga saat ini, namun sudah ada aplikasi multimedia real-time yang memberikan banyak beban pada segmen Ethernet. Dalam hal ini, tabrakan lebih sering terjadi. Ketika intensitas tabrakan sangat signifikan, throughput yang berguna dari jaringan Ethernet turun tajam, karena jaringan hampir selalu sibuk dengan upaya berulang kali untuk mengirimkan frame. Untuk mengurangi intensitas tabrakan, Anda perlu mengurangi lalu lintas, misalnya mengurangi jumlah node dalam suatu segmen atau mengganti aplikasi, atau meningkatkan kecepatan protokol, misalnya beralih ke Fast Ethernet.

Perlu dicatat bahwa metode akses CSMA/CD sama sekali tidak menjamin bahwa stasiun akan dapat mengakses media tersebut. Tentu saja, ketika beban jaringan ringan, kemungkinan kejadian seperti itu kecil, tetapi ketika faktor pemanfaatan jaringan mendekati 1, kejadian seperti itu menjadi sangat mungkin terjadi. Kelemahan dari metode akses acak ini adalah harga yang harus dibayar karena kesederhanaannya yang ekstrem, yang menjadikan Ethernet sebagai teknologi paling murah. Metode akses lainnya - akses token jaringan Token Ring dan FDDI, metode Prioritas Permintaan jaringan 100VG-AnyLAN - bebas dari kelemahan ini.

Halaman 27 dari 27 Dasar fisik transmisi data(Jalur komunikasi,)

Dasar fisik transmisi data

Teknologi jaringan apa pun harus memastikan transmisi data diskrit yang andal dan cepat melalui jalur komunikasi. Meskipun terdapat perbedaan besar antar teknologi, teknologi tersebut didasarkan pada prinsip umum transfer data diskrit. Prinsip-prinsip ini diwujudkan dalam metode untuk mewakili biner dan nol menggunakan sinyal berdenyut atau sinusoidal dalam jalur komunikasi berbagai sifat fisik, metode deteksi dan koreksi kesalahan, metode kompresi dan metode switching.

Gariskomunikasi

Jaringan primer, jalur dan saluran komunikasi

Saat menggambarkan sistem teknis yang mentransmisikan informasi antar node jaringan, beberapa nama dapat ditemukan dalam literatur: jalur komunikasi, saluran komposit, saluran, tautan. Seringkali istilah-istilah ini digunakan secara bergantian, dan dalam banyak kasus hal ini tidak menimbulkan masalah. Pada saat yang sama, ada kekhususan dalam penggunaannya.

Link(tautan) adalah segmen yang menyediakan transfer data antara dua node jaringan yang bertetangga. Artinya, tautan tersebut tidak berisi perangkat switching dan multiplexing perantara.

Saluran(saluran) paling sering menunjukkan bagian dari bandwidth link yang digunakan secara independen selama peralihan. Misalnya, link jaringan primer dapat terdiri dari 30 saluran, yang masing-masing memiliki kapasitas 64 Kbps.

Saluran komposit(rangkaian) adalah jalur antara dua node akhir suatu jaringan. Saluran komposit dibentuk oleh tautan perantara individu dan koneksi internal di sakelar. Seringkali julukan “komposit” dihilangkan dan istilah “saluran” digunakan untuk merujuk pada saluran komposit dan saluran antara node tetangga, yaitu di dalam sebuah link.

Jalur komunikasi dapat digunakan sebagai sinonim untuk salah satu dari tiga istilah lainnya.

Pada Gambar. dua opsi jalur komunikasi ditampilkan. Dalam kasus pertama ( A) jalur tersebut terdiri dari ruas kabel yang panjangnya beberapa puluh meter dan merupakan suatu penghubung. Dalam kasus kedua (b), jalur komunikasi adalah saluran komposit yang digunakan dalam jaringan Circuit-Switched. Jaringan seperti itu bisa saja terjadi jaringan primer atau jaringan telepon.

Namun, untuk jaringan komputer, garis ini mewakili sebuah link, karena menghubungkan dua node yang bertetangga, dan semua peralatan perantara switching transparan terhadap node ini. Alasan terjadinya kesalahpahaman pada tingkat persyaratan antara spesialis komputer dan spesialis jaringan primer terlihat jelas di sini.

Jaringan primer secara khusus dibuat untuk menyediakan layanan saluran transmisi data untuk jaringan komputer dan telepon, yang dalam kasus seperti itu dikatakan bekerja “di atas” jaringan primer dan jaringan hamparan.

Klasifikasi jalur komunikasi

Link umumnya terdiri dari media fisik yang melaluinya sinyal informasi listrik, peralatan transmisi data, dan peralatan perantara ditransmisikan. Media fisik transmisi data (media penyimpanan fisik) dapat berupa kabel, yaitu sekumpulan kabel, selubung isolasi dan pelindung serta konektor penghubung, serta atmosfer bumi atau luar angkasa tempat gelombang elektromagnetik merambat.

Dalam kasus pertama yang kita bicarakan lingkungan kabel, dan yang kedua - tentang nirkabel.

Dalam sistem telekomunikasi modern, informasi ditransmisikan menggunakan arus atau tegangan listrik, sinyal radio atau sinyal cahaya- semua proses fisik ini mewakili osilasi medan elektromagnetik dengan berbagai frekuensi.

Saluran kabel (atas). sambungan adalah kabel tanpa jalinan insulasi atau pelindung, diletakkan di antara tiang dan digantung di udara. Bahkan di masa lalu, jalur komunikasi seperti itu merupakan jalur utama untuk mengirimkan sinyal telepon atau telegraf. Saat ini, jalur komunikasi kabel dengan cepat digantikan oleh jalur kabel. Namun di beberapa tempat mereka masih dipertahankan dan, jika tidak ada kemungkinan lain, terus digunakan untuk mengirimkan data komputer. Kualitas kecepatan dan kekebalan kebisingan dari jalur ini masih buruk.

Jalur kabel memiliki desain yang agak rumit. Kabel terdiri dari konduktor yang dilapisi beberapa lapisan isolasi: listrik, elektromagnetik, mekanik dan, mungkin, iklim. Selain itu, kabel dapat dilengkapi dengan konektor yang memungkinkan Anda menghubungkan berbagai peralatan dengan cepat. Ada tiga jenis kabel utama yang digunakan dalam jaringan komputer (dan telekomunikasi): kabel berdasarkan pasangan kabel tembaga yang dipilin - pasangan bengkok tanpa pelindung(Twisted Pair Tanpa Pelindung, UTP) dan pasangan bengkok terlindung(Pasangan Berpilin Terlindung, STP), kabel koaksial dengan inti tembaga, kabel serat optik. Dua jenis kabel pertama disebut juga kabel tembaga.

Saluran radio Komunikasi terestrial dan satelit dibentuk dengan menggunakan pemancar dan penerima gelombang radio. Ada berbagai macam jenis saluran radio, berbeda baik dalam rentang frekuensi yang digunakan maupun jangkauan saluran. Siaran band radio(gelombang panjang, sedang dan pendek), disebut juga pita AM, atau rentang modulasi amplitudo (AM), menyediakan komunikasi jarak jauh, tetapi dengan kecepatan transfer data yang rendah. Saluran tercepat adalah saluran yang menggunakan rentang frekuensi yang sangat tinggi(Frekuensi Sangat Tinggi, VHF), yang menggunakan modulasi frekuensi (FM). Juga digunakan untuk transmisi data rentang frekuensi ultra tinggi(Frekuensi Ultra Tinggi, UHF), disebut juga pita gelombang mikro(lebih dari 300 MHz). Pada frekuensi di atas 30 MHz, sinyal tidak lagi dipantulkan oleh ionosfer bumi, dan komunikasi yang stabil memerlukan jarak pandang langsung antara pemancar dan penerima. Oleh karena itu, frekuensi tersebut digunakan baik oleh saluran satelit, atau saluran relai radio, atau jaringan lokal atau seluler, jika kondisi ini terpenuhi.