OSI livello fisico
Il livello fisico - Comunicazione di segnali
Livello fisico - Finalità
La OSI Livello fisico fornisce i mezzi per il trasporto di tutta la rete supporti
il bit che compongono un Data Link Layer cornice. Questo strato accetta una completa
struttura dal livello di Data Link e lo mette in codice di una
serie di segnali che vengono trasmessi sulla media
locali. La codifica dei bit che comprende una cornice vengono
ricevuti da una fine o un dispositivo intermedio dispositivo.
La fornitura di telai in tutta la media locali richiede i seguenti elementi
strato fisico:
? Il supporto fisico e associati connettori
? Una rappresentanza di bit sui mezzi d'informazione
? Codifica dei dati e delle informazioni di controllo
? il trasmettitore e il ricevitore sul circuito di dispositivi di rete
In questa fase del processo di comunicazione, i dati utente è stato segmentato
dal livello di trasporto, immessi in pacchetti dal livello di rete, e gli
ulteriori incapsulati come il frame di Data Link layer. Lo scopo del livello
fisico è quello di creare le elettrici, ottici, o microonde segnale che
rappresenta i bit di ciascun frame. Questi segnali
sono quindi inviati ai mezzi di informazione uno alla
volta. E 'anche il lavoro del Livello fisico per recuperare questi singoli
segnali dei mezzi di informazione, a ripristinare le
loro rappresentanze bit, e passare i bit fino ai Data Link
Layer come un telaio completo.
Livello fisico - funzionamento
I mezzi di informazione non esercita la cornice come
una singola entità. I mezzi di informazione porta
segnali, uno alla volta, a rappresentare i bit che costituiscono la cornice.
Ci sono tre principali tipi di rete di media a cui i dati vengono rappresentati:
? cavo di rame
? fibra
? Wireless
La rappresentazione del bit - cioè, il tipo di segnale - dipende dal tipo di
media. Cavo in rame per i media, i segnali sono
modelli di impulsi elettrici. Per fibra, i segnali sono modelli di luce.
Wireless per i media, i segnali sono modelli di trasmissioni radio.
Individuazione di un frame
Quando il livello fisico la codifica in bit i segnali per un particolare mezzo,
deve anche distinguere dove finisce un fotogramma e quello successivo inizia.
Altrimenti, i dispositivi sui mezzi d'informazione non riconoscere
quando un telaio è stato completamente ricevuto. In
tal caso, il dispositivo di destinazione solo ricevere una stringa di segnali e
di non essere in grado di ricostruire correttamente la cornice. Come
descritto nel capitolo precedente, indicando l'inizio del telaio è spesso una
funzione del livello di Data Link. Tuttavia, in molti tecnologie, il livello
fisico possono aggiungere i propri segnali per indicare l'inizio e la fine del telaio.
Per attivare un dispositivo di ricezione di riconoscere chiaramente una cornice di confine,
la trasmissione di segnali dispositivo aggiunge a designare l'inizio e la fine di
una cornice. Questi segnali rappresentano po 'particolare modelli che vengono utilizzati solo
per indicare l'inizio o alla fine di una cornice. Il processo di codifica di un quadro di
dati dal logico bit in segnali fisici sui mezzi d'informazione, e le caratteristiche di
particolare supporto fisico, sono coperti in dettaglio
nelle seguenti sezioni di questo capitolo.
Livello fisico - standard
Il livello fisico è costituito da hardware, sviluppato da ingegneri, sotto
forma di circuiti elettronici, i media, e connettori.
Pertanto, è opportuno che le norme che disciplinano questo hardware
sono definite dalle pertinenti apparecchiature elettriche e di comunicazione
delle organizzazioni di ingegneria. In confronto, i protocolli e le operazioni
della OSI strati superiori sono effettuate da software
e sono progettate da ingegneri e scienziati del computer. Come abbiamo visto in
un precedente capitolo, i servizi e protocolli TCP / IP suite sono definite dalla Internet
Engineering Task Force (IETF) nel RFC. Simile a tecnologie associate con il Data Link Layer, il
Livello fisico tecnologie sono definiti da organizzazioni come ad esempio:
? La International Organization for Standardization (ISO)
? L'Istituto di Elettrotecnica ed Elettronica Engineers (IEEE)
? L'American National Standards Institute (ANSI)
? L'Unione internazionale delle telecomunicazioni (UIT)
? l'industria elettronica Alleanza / Telecomunicazioni Industry Association (EIA / TIA)
? le autorità nazionali di telecomunicazioni come ad esempio la Federal
Communication Commission (FCC) negli Stati Uniti.
Livello fisico e tecnologie hardware
Le tecnologie definite da tali organizzazioni comprendono quattro aree di fisica strato norme:
? fisiche e proprietà elettriche dei mezzi di informazione
? proprietà meccaniche (materiali, dimensioni, pinouts) dei connettori
? Bit di rappresentanza dei segnali (codifica)
? Definizione di informazioni per il controllo dei segnali
Componenti hardware come ad esempio le schede di rete (NIC), interfacce e
connettori, materiali via cavo, via cavo e tutti i disegni sono specificati
nelle norme associate a strato fisico.
Livello fisico principi fondamentali
Le tre funzioni fondamentali dello strato fisico sono:
? I componenti fisici
? codifica dei dati
? Segnalazione
La fisica sono elementi elettronici dispositivi hardware, dei media e
connettori che trasmettono e per portare i segnali per rappresentare il bit.
Codifica
Codifica è un metodo di conversione di un flusso di
bit di dati in un codice predefinito. Codici sono raggruppamenti di bit
utilizzati per fornire un modello prevedibile che può essere riconosciuto sia
dal mittente e la ricevuta. Utilizzando modelli di prevedibile aiuta a
distinguere i bit di dati dal controllo di bit e fornire migliori mezzi di informazione di
errore di rilevamento. Oltre alla creazione di codici per i dati, i metodi di codifica
a livello fisico può anche fornire i codici di controllo per esempio a fini
di identificazione l'inizio e la fine di una cornice. La trasmissione ospitante
trasmetterà le specifiche del modello di bit o un codice per identificare
l'inizio e la fine del telaio.
Generazione Segnali
Il livello fisico deve generare elettrici, ottici, wireless o segnali che rappresentano
il "1" e "0" sui mezzi
d'informazione. Il metodo di rappresentare i bit si chiama il metodo di
segnalazione. Il livello fisico deve definire norme che tipo di segnale
rappresenta un "1" e uno "0". Questo può essere semplice
come un cambiamento nel livello di un segnale elettrico o impulsi ottici o di
un più complesso metodo di segnalazione.
Fisica e di segnalazione di codifica: rappresentano bit
Bit di segnali per i mezzi di informazioneInfine, le comunicazioni di rete umana diventa cifre binarie, che sono trasportati singolarmente in tutto il supporto fisico.
Anche se tutti i bit che costituiscono una cornice per la presentazione ai strato fisico come un'unità, la trasmissione di frame per tutti i supporti si verifica come un flusso di bit inviati uno alla volta. Il Livello fisico rappresenta ciascuno dei bit nel quadro come un segnale. Ogni segnale collocato su mezzi di informazione ha uno specifico periodo di tempo, di occupare i mezzi di informazione. Questo è denominato il suo po 'di tempo. Segnali vengono elaborati da dispositivo di ricezione e restituito alla sua rappresentazione come bit. Al Livello fisico del nodo ricevente, i segnali sono convertiti ritornare in bit. I bit sono poi esaminato per l'inizio del telaio e la fine del telaio bit modelli di determinare che un quadro completo sono stati ricevuti. Il Livello fisico quindi offre tutti i bit di una cornice a livello di Data Link. Successo di consegna dei bits richiede un po 'il metodo di sincronizzazione tra il trasmettitore e il ricevitore. I segnali che rappresentano i bit devono essere esaminati a orari specifici durante il tempo di bit correttamente verificato se il segnale rappresenta un "1" o uno "0". La sincronizzazione viene realizzato tramite l'uso di un orologio. In LAN, ogni fine della trasmissione mantiene il suo proprio orologio. Molti metodi di segnalazione uso prevedibile transizioni nel segnale di fornire la sincronizzazione tra gli orologi della trasmissione e la ricezione di dispositivi.
Metodi di generazione segnali
Bit sono rappresentate nel medio di cambiare una o più delle seguenti caratteristiche di un segnale:
? Amplitude
? Frequenza
? Fase
La natura reale di segnali che rappresentano i bit sui mezzi d'informazione dipenderà dal metodo di segnalazione in uso. Alcuni metodi possono utilizzare un attributo del segnale per rappresentare un unico 0 e utilizzare un altro attributo del segnale per rappresentare un unico 1. A titolo di esempio, a non ritorno a zero (NRZ), a 0 può essere rappresentato da un livello di tensione sui media nel corso del tempo e bit a 1 potrebbe essere rappresentata da un diverso tensione sui media nel corso del tempo bit. Ci sono anche i metodi di segnalazione che utilizzano le transizioni, o l'assenza di transizioni, per indicare una logica livello. Per esempio, Codifica Manchester indica uno 0 da un alto a bassa tensione di transizione in mezzo alla po 'di tempo. Per un 1 vi è una crescente tensione di transizione in mezzo alla po 'di tempo. La segnalazione metodo utilizzato deve essere compatibile con uno standard in modo tale che il ricevitore in grado di rilevare i segnali e decodificare. La norma contiene un accordo tra il trasmettitore e il ricevitore sul modo di rappresentare 1s e 0s. Se non vi è alcuna segnalazione accordo - che è, se diversa norme sono utilizzate a ciascuna estremità della trasmissione - comunicazione in tutto il supporto fisico non andrà a buon fine. Metodi di segnalazione per rappresentare bit sui mezzi d'informazione può essere complessa. Vedremo due dei più semplici tecniche per illustrare il concetto.
Segnalazione NRZ
Come primo esempio, si prenderà in esame un semplice metodo di segnalazione, non Tornare a zero (NRZ). In NRZ, il flusso di bit viene trasmesso come una serie di valori di tensione, come mostrato in figura. Una bassa tensione rappresenta un valore logico 0 e uno ad alta tensione rappresenta un valore logico 1. La gamma di tensione dipende dalla particolare strato fisico standard in uso.
Questo semplice metodo di segnalazione è adatto solo per rallentare la velocità dei dati link. NRZ segnalazione utilizza la larghezza di banda e inefficiente è soggetta a interferenze elettromagnetiche. Inoltre, i confini tra i singoli bit possono essere persi quando lunghe stringhe di 1s o 0s sono trasmessi consecutivamente. In tal caso, le transizioni di tensione non sono rilevabili sui mezzi d'informazione. Pertanto, la ricezione di nodi non si dispone di una transizione da utilizzare in resynchronizing po 'volte con la trasmissione di nodo.
Codifica Manchester
Invece di rappresentare i bit come gli impulsi di semplici valori di tensione, nella schema di codifica di Manchester, bit valori sono rappresentati come transizioni di tensione. Ad esempio, un passaggio da una bassa tensione ad una ad alta tensione rappresenta un po 'di valore 1. Una transizione da una alta tensione a una bassa tensione rappresenta un po 'di valore 0. Come illustrato nella figura, una tensione di transizione deve avvenire nel mezzo di ogni bit di tempo. Questa transizione può essere utilizzato per garantire che i bit volte nel ricevere i nodi sono sincronizzate con la trasmissione di nodo. Il passaggio in mezzo alla po 'il tempo potrà essere o il basso o verso l'alto in direzione per ogni unità di tempo in cui un po' di trasmissione. Per valori consecutivi po ', un passaggio sul confine po' "imposta" la metà del caso bit tempo di transizione che rappresenta il bit di valore.
Codifica Manchester, anche se non è sufficientemente efficaci per poter essere utilizzato a velocità superiore di segnalazione, è il metodo di segnalazione di 10BaseT Ethernet (Ethernet in esecuzione a 10 megabit al secondo).
Codifica - raggruppamento di bit
Nella prima sezione, si descrive il processo di segnalazione come bit sono rappresentati su supporto fisico. In questa sezione, si usa la parola di codifica per rappresentare il simbolico raggruppamento di bit prima di essere presentato ai media. Utilizzando un passo prima di codifica i segnali sono collocati sul supporto, migliorare l'efficienza a velocità superiore di trasmissione dati. Come si usa velocità più elevate sui mezzi d'informazione, abbiamo la possibilità che i dati saranno danneggiati. Utilizzando la codifica gruppi, siamo in grado di rilevare gli errori in modo più efficiente. Inoltre, come la richiesta di aumentare la velocità dei dati, cerchiamo il modo di rappresentare più dati attraverso i mezzi di comunicazione, di trasmissione di un numero inferiore di bit. Codifica gruppi di fornire un metodo di rappresentazione di questi dati. Il Livello fisico di una periferica di rete deve essere in grado di rilevare i dati legittimi e ignorare i segnali non casuale dati segnali che possono essere anche sul supporto fisico. Il flusso di segnali da trasmettere deve iniziare in modo tale che il ricevitore riconosce l'inizio e la fine del telaio.
Segnale pattern
Un modo per fornire cornice di rilevazione è quello di iniziare ogni fotogramma con un modello di bit che rappresentano i segnali che il livello fisico riconosce che denota come l'inizio di una cornice. Un altro schema di bit sarà segnale della fine del telaio. Segnale bit non incorniciato in questo modo vengono ignorati dalla fisica strato standard in uso. Valido bit di dati devono essere raggruppati in una cornice, altrimenti bit di dati saranno ricevuti senza contesto per dare un senso alla loro strati superiori del modello di networking. Questo metodo di definizione può essere fornito dal Data Link Layer, il livello fisico, o di entrambi. La figura raffigura alcuni dei motivi di modelli di segnalazione. Segnale di modelli in grado di indicare: inizio della cornice, fine del telaio, telaio e contenuti. Segnale di questi modelli possono essere decodificati in bit. I bit vengono interpretati come codici. I codici di indicare dove il frame di inizio e fine.
Gruppi di codice
Utilizzare le tecniche di codifica bit modelli chiamati simboli. Il livello fisico può utilizzare una serie di simboli codificati - chiamato codice gruppi - codificato per rappresentare dati o informazioni di controllo. Un gruppo di codice è una sequenza consecutivi di bit di codice che vengono interpretati e mappato come modelli di bit di dati. Ad esempio, il codice 10101 bit potrebbe rappresentare il bit di dati 0011. Come illustrato nella figura, codice gruppi sono spesso utilizzati come un intermediario tecnica di codifica per velocità superiore LAN tecnologie. Questo passaggio avviene a livello fisico prima della generazione di segnali di tensioni, impulsi di luce, o frequenze radio. Trasmissione di simboli, l'errore capacità di individuazione e di tempi di sincronizzazione tra la trasmissione e la ricezione di dispositivi vengono migliorate. Queste considerazioni sono importanti nel sostenere ad alta velocità di trasmissione più i mezzi di informazione. Anche se con gruppi di codice introduce overhead in forma di bit extra per la trasmissione, che migliorano la robustezza di un link di comunicazione. Ciò vale in particolare per velocità superiore di trasmissione dati.
Vantaggi utilizzando il codice gruppi comprendono:
? Ridurre il livello di errore bit
? Limitare l'effettiva energia trasportata in mezzi di informazione
? Aiutare distinguere bit di dati dal controllo bit
? Migliore mezzi di informazione di errore di rilevamento
Ridurre bit livello errori
Per individuare correttamente un singolo bit come 0 o come 1, il ricevitore deve sapere come e quando il segnale campione sui mezzi d'informazione. Ciò richiede che i tempi tra il ricevitore e trasmettitore essere sincronizzati. In molte tecnologie di livello fisico, transizioni sui mezzi d'informazione sono utilizzati per questa sincronizzazione. Se il bit modelli trasmessi su i media non creare frequenti transizioni, questa sincronizzazione può essere perduto e singoli bit di errore può verificarsi. Codice gruppi sono progettati in modo tale che i simboli vigore un ampio numero di bit di transizioni che si verifichi sul supporto per sincronizzare il calendario. Che fanno questo utilizzando i simboli per garantire che non troppi 1s o 0s sono utilizzati in una riga.
Limitare l'energia trasmessa
In molti gruppi di codice, i simboli garantire che il numero di 1s e 0s in una stringa di simboli sono equamente bilanciati. Il processo di bilanciamento del numero di 1s e 0s trasmessi è chiamato DC bilanciamento. Questo impedisce un'eccessiva quantità di energia da essere iniettato in mezzi di informazione durante la trasmissione, riducendo in tal modo l'interferenza irradiata da mezzi di informazione. In molti mezzi di segnalazione metodi, una logica livello, per esempio un 1, è rappresentata dalla presenza di energia di essere inviato in mezzi di informazione, mentre il contrario logica livello, uno 0, è rappresentata come la mancanza di questa energia. La trasmissione di una lunga serie di 1s potrebbe surriscaldare la trasmissione laser e la fotografia di diodi nel ricevitore, causando potenzialmente più elevati tassi di errore.
Distinguere i dati dal controllo
Il codice gruppi sono tre tipi di simboli:
? Dati simboli - I simboli che rappresentano i dati del telaio in quanto è tramandata a strato fisico.
? il controllo dei simboli - iniettato speciali codici di strato fisico utilizzato per controllare la trasmissione. Questi includono end-of-frame e mezzi di inattività simboli.
? Non valide simboli - Simboli che i modelli non hanno consentito ai mezzi di informazione. La ricezione di un invalido simbolo indica una cornice di errore.
I simboli codificati su tutti i media sono unici. I simboli che rappresentano i dati inviati attraverso la rete sono diversi modelli di bit di simboli utilizzati per il controllo. Queste differenze consentire il Livello fisico nel nodo ricevente a distinguere i dati immediatamente da informazioni di controllo.
Migliore errore di rilevamento nel mezzo
Oltre ai dati di controllo e simboli simboli, il codice non validi gruppi contengono simboli. Questi sono i simboli che potrebbe creare lunga serie di 1s o 0s sui mezzi d'informazione; pertanto, essi non sono utilizzati da trasmettere il nodo. Se un nodo ricevente riceve uno di questi modelli, il livello fisico può determinare che vi è stato un errore di ricezione dati.
4B/5B
Un esempio, che prenderemo in esame un semplice gruppo di codice chiamato 4B/5B. Codice gruppi che sono attualmente utilizzati in reti moderne sono generalmente più complessa. In questa tecnica, 4 bit di dati sono trasformati in 5-bit di codice di simboli per la trasmissione sul sistema mediatico. In 4B/5B, ogni byte da trasmettere è divisa in quattro pezzi bit o nibbles e codificati come cinque valori bit noto come simboli. Questi simboli rappresentano i dati da trasmettere e una serie di codici che contribuiscono a controllare la trasmissione sui mezzi d'informazione. Tra i codici sono simboli che indicano l'inizio e la fine del telaio trasmissione. Anche se questo processo di overhead aggiunge il bit di trasmissioni, ma anche aggiunge caratteristiche che aiutano nella trasmissione di dati a velocità più elevate. 4B/5B assicura che non vi è almeno un cambiamento a livello di codice per fornire la sincronizzazione. La maggior parte dei codici utilizzati 4B/5B in equilibrio il numero di 1s e 0s utilizzati in ogni simbolo. Come illustrato nella figura, 16 dei 32 possibili combinazioni di gruppi di codice assegnato per il bit di dati, e il restante codice gruppi sono utilizzati per il controllo dei simboli e simboli non validi. Sei dei simboli sono usati per funzioni speciali che identificano il passaggio da inattivo per inquadrare i dati e la fine del flusso delimitatore. Il restante 10 simboli di indicare i codici non validi.
Capacità di trasporto dati
Differenti mezzi fisici sostenere il trasferimento di bit a velocità diverse. Il trasferimento dei dati può essere misurato in tre modi:
? Bandwidth
? Throughput
? Goodput
Larghezza di banda ( Bandwidth )
La capacità di un mezzo per portare i dati vengono descritti come i dati grezzi larghezza di banda di media. Larghezza di banda digitale misura la quantità di informazioni che possono derivare da un luogo all'altro in un dato periodo di tempo. Larghezza di banda è in genere misurata in kilobit al secondo (Kbps) o megabit al secondo (Mbps). La pratica della larghezza di banda di una rete è determinato da una combinazione di fattori: la proprietà dei ezzi fisici e le tecnologie scelto per la segnalazione e l'individuazione di segnali di rete. Mezzi fisici proprietà, le attuali tecnologie, e le leggi della fisica tutti i svolgere un ruolo nel determinare la larghezza di banda disponibile.
Throughput
Throughput è la misura del trasferimento di bit per tutti i supporti in un determinato periodo di tempo. A causa di una serie di fattori, il throughput, di solito non corrisponde al specificato larghezza di banda su Physical Layer implementazioni come Ethernet. Molti fattori influenzano la velocità di trasmissione. Tra questi fattori sono la quantità di traffico, il tipo di traffico, e il numero di dispositivi di rete incontrate sulla rete da misurare. In un accesso multi-topologia ad esempio Ethernet, i nodi sono in competizione per l'accesso dei media e il loro uso. Pertanto, il volume di ogni nodo è degradato come l'uso dei mezzi di informazione aumenta. Internetwork in una rete o con più segmenti, il throughput, non può essere più veloce di collegamento più lento del percorso dalla sorgente alla destinazione. Anche se tutti o la maggior parte dei segmenti hanno elevata larghezza di banda, si prenderà solo un segmento del percorso con un basso volume di creare un collo di bottiglia per il volume di tutta la rete.
Goodput
Una terza misura è stato creato per misurare il trasferimento di dati utilizzabili. Tale misura è noto come goodput. Goodput è la misura della utilizzabile dati trasferiti in un determinato periodo di tempo, ed è pertanto che la misura è di maggior interesse per gli utenti della rete. Come illustrato nella figura, le misure goodput efficace trasferimento di dati tra utente Applicazione strato enti, come ad esempio tra una fonte processo di server web e un browser web di destinazione dispositivo. A differenza di throughput, che misura il trasferimento di bit e non il trasferimento di dati utilizzabili, goodput conti per bit dedicato al protocollo di sovraccarico. Goodput throughput è meno traffico generali per l'istituzione di sessioni, riconoscimenti, e incapsulamento. A titolo di esempio, prendere in considerazione due host su una LAN trasferimento di un file. La larghezza di banda della rete LAN è di 100 Mbps. A causa della condivisione e mezzi di informazione generali il throughput tra il computer è solo il 60 Mbps. Con l'overhead del processo di incapsulamento lo stack TCP / IP, il tasso reale dei dati ricevuti dal computer di destinazione, goodput, è solo 40Mbps.
Mezzi fisici - Collegamento di comunicazione
Tipi di supporti fisiciIl livello fisico è interessato a media e della rete di segnalazione. Questo strato produce la rappresentanza e gruppi di bit come tensioni, frequenze radio o impulsi di luce. Varie norme organizzazioni hanno contribuito alla definizione di caratteristiche fisiche, elettriche, meccaniche e dei mezzi disponibili per i diversi dati di comunicazione. Queste specifiche garantire che i cavi e connettori funzionerà come previsto con diversi Data Link Layer implementazioni.
A titolo di esempio, le norme per il rame mezzi di informazione sono definiti per:
? Tipo di cablaggio in rame utilizzato
? la larghezza di banda di comunicazione
? Tipo di connettori utilizzati
? Pinout e il colore dei codici di connessioni ai mezzi di informazione
? Massima distanza dei mezzi di informazione
La figura mostra alcune delle caratteristiche di messa in rete dei media.
Questa sezione descriverà anche alcune delle importanti caratteristiche del rame comunemente usati, ottici, wireless e mezzi di informazione.
Media rame
Il più comunemente usato per mezzi di comunicazione di dati è di cablaggio che utilizza cavi in rame per segnalare i dati e il controllo di bit tra i dispositivi di rete. Cablaggio utilizzati per comunicazioni di dati di solito consiste in una serie di singoli fili di rame che formano circuiti dedicati a specifici scopi di segnalazione. Altri tipi di cavi di rame, noto come cavo coassiale, disporre di un unico conduttore che corre attraverso il centro del cavo che sono racchiusi da, ma isolato da, l'altro scudo. Il rame tipo di supporto scelto è specificato dal Livello fisico standard necessari per collegare il Data Link strati di due o più dispositivi di rete. Questi cavi possono essere utilizzati per collegare i nodi su una LAN a dispositivi intermedi, come ad esempio router e switch. I cavi sono utilizzati anche per collegare dispositivi di rete WAN ad un fornitore di servizi di dati come ad esempio una società telefonica. Ciascun tipo di connessione e di accompagnamento hanno i dispositivi di cablaggio requisiti previsti da norme di strato fisico. Messa in rete dei media in genere fanno uso di modulare jack e spine, che forniscono facile connessione e disconnessione. Inoltre, un unico tipo di connettore fisico può essere utilizzato per diversi tipi di connessioni. Ad esempio, il connettore RJ-45 è utilizzato ampiamente nella LAN con un tipo di mezzi di informazione e in alcune reti WAN con un altro tipo di supporto.
Segnale di interferenza esterna
I dati vengono trasmessi su cavi di rame come impulsi elettrici. In un rivelatore l'interfaccia di rete di un dispositivo di destinazione deve ricevere un segnale che può essere decodificato con successo per abbinare il segnale inviato. I tempi e valori di tensione di questi segnali sono soggetti a interferenze o "rumore" al di fuori del sistema di comunicazione. Questi segnali indesiderati possono falsare la corruzione e il segnale dati in corso di rame mezzi di informazione. Onde radio e dispositivi elettromagnetici come ad esempio luci fluorescenti, motori elettrici, ed altri dispositivi sono potenziali fonti di rumore.
Tipi di cavo con schermatura o di torsione le coppie di fili sono stati progettati per ridurre al minimo segnale di degrado a causa di rumore elettronico.
La suscettibilità di cavi di rame a rumore elettronico può anche essere limitata da:
? Selezione del tipo di cavo o la categoria più adatto per proteggere i dati dei segnali in un determinato ambiente di rete
? Progettazione di un cavo di infrastrutture al fine di evitare noti e potenziali fonti di interferenze nella costruzione struttura
? Utilizzo di tecniche di cablaggio che includono la corretta manipolazione e la terminazione dei cavi
Cavo Unshielded Twisted Pair (UTP)
Il cavo Unshielded twisted-pair (UTP), in quanto è utilizzato in LAN Ethernet, è costituito da quattro paia di colore fili che sono state attorcigliato e poi inseriti in una guaina di plastica flessibile. Come si vede nella figura, il colore codici individuano i singoli e coppie di fili in coppie e gli aiuti nel cavo di terminazione. La torsione ha l'effetto di annullare i segnali indesiderati. Quando due fili in un circuito elettrico sono posti vicini, i campi elettromagnetici esterni creare lo stesso in ogni interferenza filo. Le coppie sono ritorte a tenere i fili come in prossimità come è fisicamente possibile. Quando questo comune interferenza è presente sul fili in una coppia elicoidale, il ricevitore processi in parità ancora di fronte modi. Come risultato, i segnali causati da interferenze elettromagnetiche provenienti da fonti esterne siano effettivamente annullate. Questo effetto la cancellazione aiuta anche evitare interferenze da fonti interne chiamato crosstalk. Diafonia è l'interferenza causata dal campo magnetico intorno al adiacenti coppie di fili nel cavo. Quando corrente elettrica che scorre attraverso un filo, si crea un campo magnetico circolare intorno il filo. Con la corrente che scorre in direzioni opposte nelle due fili in una coppia, i campi magnetici - come uguali ma di fronte alle forze - hanno un effetto sulla cancellazione vicenda. Inoltre, le varie coppie di fili che sono elicoidale in via cavo utilizzare un diverso numero di curve al metro per aiutare a proteggere il cavo dal crosstalk tra le coppie.
UTP di cablaggio standard
I cavi UTP trovano comunemente nei luoghi di lavoro, scuole, case e conforme alle norme stabilite congiuntamente dai Telecomunicazioni Industry Association (TIA) e la Electronics Industries Alliance (VIA). TIA/EIA-568A prevede commerciale di cablaggio standard per LAN e impianti è lo standard più comunemente usato in ambienti di cablaggio LAN. Alcuni degli elementi definiti sono:
? Tipi di cavo
? lunghezze di cavo
? Connettori
? Cavo di terminazione
? metodi di controllo via cavo
Il caratteristiche elettriche di cablaggio in rame sono definiti dall 'Istituto di Elettrotecnica ed Elettronica Engineers (IEEE). IEEE tassi di cavi UTP in base alle sue prestazioni. I cavi sono messi in categorie in funzione della loro capacità di portare i tassi di maggiore larghezza di banda. Per esempio, la categoria 5 (CAT5) via cavo è usato comunemente in 100BASE-TX FastEthernet impianti. Includere altre categorie rafforzata Categoria 5 (Cat5e) e via cavo categoria 6 (Cat6). Cavi in categorie superiori sono progettati e costruiti per sostenere superiore velocità di trasmissione dati. Come nuovo velocità gigabit Ethernet tecnologie sono in fase di sviluppo e ha adottato, è ora Cat5e minimamente accettabile il tipo di cavo, con Cat6 è il tipo raccomandato per impianti di nuova costruzione. Alcune persone connettersi a rete dati utilizzando le attuali sistemi telefonici. Spesso il cablaggio in questi sistemi sono una qualche forma di UTP che sono di grado inferiore a quella attuale CAT5 + standard. Installazione di meno costoso ma inferiore valutato cablaggio è potenzialmente spreco e miope. Se la decisione è in seguito ad adottare una più veloce tecnologia LAN, totale sostituzione delle infrastrutture via cavo installato può essere richiesta.
Tipi di cavo UTP
Cavi UTP, terminato con connettore RJ-45 connettori, è un comune di rame a base di medie di interconnessione per i dispositivi di rete, come ad esempio computer, con dispositivi intermedi, come ad esempio router e switch di rete. Diverse situazioni possono richiedere cavi UTP di essere cablata in base alle diverse convenzioni di cablaggio. Ciò significa che i singoli fili in via cavo devono essere collegati in diversi ordini di diverse serie di spilli nel RJ-45 connettori. Sono le seguenti principali tipi di cavo che si ottengono con l'utilizzo di specifici cablaggio convenzioni:
? Ethernet straight-through
? crossover Ethernet
? Rollover
Utilizzando un crossover o straight-through via cavo non correttamente tra i dispositivi non possono danneggiare i dispositivi, ma la connettività e la comunicazione tra i dispositivi non avrà luogo. Questo è un errore comune in laboratorio e di controllo che il dispositivo i collegamenti siano corretti dovrebbe essere la prima azione di risoluzione dei problemi di connettività se non è raggiunto.
Altri cavo in rame
Due altri tipi di cavo in rame sono utilizzati:
1. Coassiale
2. Schermato twisted-pair (STP)
Cavo coassiale
Cavo coassiale consiste di un conduttore di rame circondato da uno strato di isolamento flessibile, come mostrato in figura. Nel corso di tale materiale isolante è un tessuto treccia di rame, o foglio metallico, che funge da filo il secondo nel circuito e come uno scudo per il conduttore interno. Questo secondo livello, o scudo, anche riduce la quantità al di fuori di interferenze elettromagnetiche. Che coprono lo scudo è il cavo giacca. Tutti gli elementi del cavo coassiale circondano il centro d'orchestra. Perché tutti condividono lo stesso asse, questa costruzione è chiamato coassiale, o coassiale per brevi.
Usi di cavo coassiale
Il cavo coassiale progettazione è stato adattato per scopi diversi. Coassiale è un importante tipo di cavo che viene utilizzato in wireless e tecnologie di accesso via cavo. I cavi coassiali sono usati per fissare le antenne per dispositivi wireless. Il cavo coassiale porta a radiofrequenza (RF) di energia tra le antenne e le apparecchiature radio. Coassiale è anche il più largamente usato per il trasporto di mezzi di informazione ad alta frequenza radio segnali su filo, soprattutto via cavo segnali televisivi. Tradizionale televisione via cavo, esclusivamente la trasmissione in una direzione, è stato completamente composto di cavo coassiale. Fornitori di servizi via cavo sono attualmente la loro conversione a senso unico per i sistemi a due vie per fornire sistemi di connessione a Internet per i loro clienti. Per la prestazione di questi servizi, le porzioni di cavo coassiale e il sostegno di amplificazione elementi sono sostituiti con multi-fibra ottica via cavo. Tuttavia, la relazione finale al cliente la posizione e il cablaggio all'interno della sede del cliente è ancora cavo coassiale. Questo uso combinato di fibra e coassiale è denominato ibrido fibra coassiale (HFC). In passato, cavo coassiale è stato usato in Ethernet impianti. UTP oggi offre una riduzione dei costi e una maggiore larghezza di banda superiore a coassiale e l'ha sostituito come lo standard per tutti gli impianti Ethernet. Ci sono diversi tipi di connettori utilizzati con cavo coassiale. La figura mostra alcuni di questi tipi di connettore.
Cavo Schermato twisted-pair (STP) Un altro tipo di cablaggio utilizzato nella messa in rete è protetta twisted-pair (STP). Come illustrato nella figura, STP utilizza due coppie di fili che sono avvolti in una treccia metallica o strisce. STP via cavo scudi l'intero pacchetto di fili all'interno del cavo così come le singole coppie di fili. STP fornisce una migliore protezione dai rumori di cavi UTP, tuttavia a un prezzo notevolmente più elevato. Per molti anni, la STP è stato specificato struttura di cablaggio per l'utilizzo in rete Token Ring impianti. Con l'uso di Token Ring in declino, la domanda di schermate twisted-pair di cablaggio ha inoltre diminuita. Il nuovo standard di 10 GB per Ethernet ha una clausola per l'uso di cavi STP. Ciò può fornire un rinnovato interesse per schermato twisted-pair di cablaggio.
Sicurezza nei Media in Rame
Pericoli elettrici
Un potenziale problema con mezzi di rame è che i fili di rame potrebbe condurre energia elettrica in modi indesiderabili. Ciò potrebbe soggetto personale e delle attrezzature a una serie di scosse elettriche. Un dispositivo di rete difettosi potrebbe condurre correnti al telaio di altri dispositivi di rete. Inoltre, cablaggio di rete potrebbe presentare indesiderabili livelli di tensione quando viene utilizzato per collegare dispositivi che sono fonti di alimentazione con differenti potenziali di terra. Tali situazioni sono possibili quando il cablaggio in rame è utilizzato per collegare le reti in diversi edifici o su diversi piani degli edifici che utilizzano diverse strutture di potere. Infine, il cablaggio in rame può effettuare tensioni provocate da un fulmine colpisce per i dispositivi di rete. Il risultato di tensioni e alle correnti possono includere danni a dispositivi di rete e di computer collegati, o lesioni al personale. E 'importante che il cablaggio in rame essere installato adeguatamente e in conformità alle specifiche e alla costruzione di codici, al fine di evitare potenzialmente pericolose e dannose situazioni.
Rischi di incendio
Via cavo isolamento e guaine possono essere infiammabili o produrre fumi tossici quando riscaldati o bruciati. Costruzione di autorità o le organizzazioni possono prevedere relative norme di sicurezza per il cablaggio e l'hardware impianti.
Fibra Media
Fibra ottica cablaggio utilizza sia vetro o fibre di plastica per guidare luce impulsi dalla sorgente alla destinazione. I bit sono codificati in fibra di impulsi di luce. Cablaggio in fibra ottica è in grado di grandi dimensioni sulla base dei dati grezzi tassi di larghezza di banda. La maggior parte delle attuali standard di trasmissione devono ancora affrontare il potenziale di larghezza di banda di questo media.
Fibra rispetto al cablaggio in rame
Dato che le fibre utilizzati in fibra ottica mezzi di informazione non sono conduttori elettrici, i mezzi di informazione è immune da interferenze elettromagnetiche e non comportamento indesiderato correnti elettriche a terra a causa di questioni. Perché fibre ottiche sono sottili e hanno relativamente bassa perdita di segnale, che può funzionare a lunghezze molto maggiore di mezzi di rame, senza la necessità di rigenerazione del segnale. Alcuni fibra ottica fisica strato specifiche lunghezze consentire che può raggiungere più chilometri.
Fibra ottica mezzi di attuazione riguardano:
? Più costoso (di solito) di rame mezzi di informazione alla medesima distanza (ma per una maggiore capacità)
? Le diverse competenze e attrezzature necessarie per terminare la giunzione e le infrastrutture via cavo
? Più attenta gestione di mezzi di rame
Attualmente, nella maggior parte dei ambienti aziendali, fibra ottica, utilizzata principalmente come spina dorsale di cablaggio per alto traffico da punto a punto i collegamenti tra i dati di distribuzione e per l'interconnessione di edifici in costruzione multi-campus. Perché in fibra ottica non condurre l'energia elettrica e ha una bassa perdita di segnale, è adatto per questi usi.
Costruzione via cavo
Cavi in fibra ottica consiste in una giacca in PVC e una serie di rafforzamento materiali che circondano la fibra ottica e il suo rivestimento. Il rivestimento circonda l'effettiva vetro o di plastica e fibra è progettato per impedire la perdita luce da fibra. Perché la luce può viaggiare solo in una direzione più di fibra ottica, due fibre sono necessarie per sostenere il funzionamento full duplex. Fibra ottica cavi patch bundle insieme due cavi a fibre ottiche e di porvi fine con un paio di standard singola fibra connettori. Alcuni connettori in fibra accettare sia la trasmissione e la ricezione di fibre in un unico connettore.
Rilevamento e generazione del segnale ottico
O laser o diodi emettitori di luce (LED) di generare impulsi di luce che sono usate per rappresentare i dati trasmessi come bit sui mezzi d'informazione. Elettronica dispositivi a semiconduttore chiamato fotodiodi rilevare la luce impulsi e convertirli in tensioni che possono poi essere ricostruito in cornici dati.
Nota: La luce laser trasmessi su fibra ottica cablaggio può danneggiare l'occhio umano. Occorre fare attenzione per evitare di guardare la fine di un attivo fibra ottica.
Single-mode e fibra multimode
Cavi in fibra ottica possono essere classificati in linea di massima due tipi: singola-mode e multimodali.
In modalità singola fibra ottica svolge un unico raggio di luce, di solito emessa da un laser. Perché la luce laser è unidirezionale e viaggia verso il basso il centro della fibra, questo tipo di fibra ottica in grado di trasmettere impulsi per distanze molto lunghe. Fibra multimode utilizza tipicamente emettitori LED che non creare un unico e coerente luce onda. Invece, da una luce a LED entra nella fibra multimodale in diverse angolazioni. Perché la luce che entrano nella fibra in diverse angolazioni prende diverse quantità di tempo di viaggiare verso il basso la fibra, fibra corre lungo può comportare la impulsi divengono sempre più sfumati a ricevimento al fine di accoglienza. Questo effetto, conosciuto come dispersione modale, i limiti di lunghezza della fibra multimode segmenti. Multimode fibra, e la sorgente luminosa a LED utilizzata con esso, sono meno rispetto in modalità singola e la sua fibra laser basato su tecnologia emettitore.
Wireless Media
Wireless mezzi di portare segnali elettromagnetici a microonde e radio frequenze, che rappresentano le cifre binarie di comunicazione dati. Messa in rete come un mezzo, senza fili non è limitato ai conduttori o percorsi, come lo sono in rame e fibra mezzi di informazione. Dati wireless tecnologie di comunicazione funzionano bene in ambienti aperti. Tuttavia, alcuni materiali di costruzione utilizzati negli edifici e strutture, e il locale terreno, limitare la copertura effettiva. Inoltre, senza fili è soggetta a interferenze e può essere interrotto da parte di tali comuni dispositivi domestici come telefoni cordless, alcuni tipi di luci fluorescenti, forni a microonde, e altre comunicazioni wireless. Inoltre, perché la comunicazione wireless non richiede alcuna copertura accesso a un aspetto fisico dei mezzi di comunicazione, i dispositivi e gli utenti che non sono autorizzati per l'accesso alla rete possono accedere per la trasmissione. Pertanto, la sicurezza della rete è un importante componente di amministrazione di rete senza fili.
Tipi di reti wireless
IEEE industria delle telecomunicazioni e standard per le comunicazioni dati wireless coprire sia di Data Link e fisica strati. Quattro comuni di comunicazione di dati standard che si applicano ai mezzi di informazione senza fili sono:
? Standard IEEE 802,11 - comunemente denominato Wi-Fi, è una Wireless LAN (WLAN) la tecnologia che utilizza un contenzioso o non deterministico con un sistema di Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance (CSMA / CA) mezzi di accesso processo.
? Standard IEEE 802,15 - Wireless Personal Area Network (WPAN) standard, comunemente noto come "Bluetooth", si avvale di un dispositivo di accoppiamento processo di comunicare su distanze da 1 a 100 metri.
? Standard IEEE 802,16 - comunemente conosciuto come WiMAX (Worldwide Interoperability per Microonde Access), si avvale di un punto-multipunto topologia a fornire accesso wireless in banda larga.
? Global System for Mobile Communications (GSM) - Include Livello fisico specifiche che consentano l'attuazione del Layer 2 General Packet Radio Service (GPRS) protocollo di fornire il trasferimento dei dati su mobile reti di telefonia cellulare.
Altre tecnologie wireless come ad esempio le comunicazioni via satellite fornire i dati di connettività di rete per le località senza di un altro mezzo di connessione. Protocolli tra cui GPRS consentire ai dati che devono essere trasmessi fra le stazioni di terra e via satellite. In ciascuno degli esempi sopra riportati, Livello fisico specifiche sono applicate a settori che comprendono: dati per la codifica del segnale radio, la frequenza e la potenza di trasmissione, la ricezione del segnale e la decodifica di requisiti e antenna di progettazione e di costruzione.
Wireless LAN
Un comune wireless di dati che consentano l'attuazione è dispositivi di collegarsi in modalità wireless tramite una LAN. In generale, una LAN senza fili richiede i seguenti dispositivi di rete:
? Wireless Access Point (AP) - Concentrati wireless segnali da parte degli utenti si collega e, di solito attraverso un cavo in rame, per gli attuali sigilli di rame a base di infrastruttura di rete come Ethernet.
? Wireless NIC adattatori - Fornisce la comunicazione wireless in grado di ospitare ciascuna rete.
Come la tecnologia ha messo a punto una serie di WLAN basate su Ethernet standard sono emerse. Occorre assicurare per l'acquisto di dispositivi wireless per garantire la compatibilità e l'interoperabilità.
Standard includono:
IEEE 802.11a - opera in banda di frequenze 5 GHz e offre velocità fino a 54 Mbps. Perché questa norma opera a frequenze più alte, ha una copertura più piccole ed è meno efficace a penetrare costruzione di strutture. Dispositivi che operano nell'ambito di questo standard non sono interoperabili con la 802.11be 802.11g standard descritto di seguito.
IEEE 802.11b - opera nel 2,4 GHz e offre velocità fino a 11 Mbps. Dispositivi di attuazione di questa norma di avere una gamma più lungo e sono maggiormente in grado di penetrare la costruzione di strutture basate su dispositivi 802.11a.
IEEE 802.11g - opera nel 2,4 GHz e offre velocità fino a 54 Mbps. Dispositivi di attuazione di questa norma, pertanto, operare allo stesso frequenza radio e la gamma di 802.11b, ma con la larghezza di banda di 802.11a.
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n standard è attualmente sotto forma di progetto. La proposta di standard definisce la frequenza di 2,4 GHz o 5 GHz. La tipica velocità di trasmissione dati attesi sono 100 Mbps a 210 Mbps con un raggio d'azione fino a 70 metri. I vantaggi di dati wireless tecnologie di comunicazione sono evidenti, soprattutto il risparmio di costi di cablaggio locali e la convenienza di mobilità ospitante. Tuttavia, gli amministratori di rete necessità di sviluppare e applicare rigorose policy di sicurezza e di metodi per proteggere le wireless LAN da accessi non autorizzati e danni. Questi standard wireless LAN e Wireless implementazioni saranno coperti in modo più approfondito nella LAN e Wireless corso.
Connettori comuni nel mezzo di rame
Fisiche diverse norme strato di specificare l'uso di diversi connettori. Tali norme specificare le dimensioni meccaniche dei connettori e accettabile la proprietà elettriche di ogni tipo per le diverse implementazioni in cui sono occupati. Anche se alcuni connettori può sembrare lo stesso, essi possono essere cablata diverso a seconda del livello fisico disciplinare per il quale erano stati concepiti. ISO 8877 specificato connettore RJ-45 è usato per una serie di specifiche strato fisico, uno dei quali è Ethernet. Un altro specifica, VIA TIA-568, descrive il filo di colore a codici pin incarichi (pinouts) per Ethernet straight-through e crossover cavi. Anche se molti tipi di cavi di rame può essere acquistato pre-fatto, in alcune situazioni, in particolare nelle installazioni LAN, la rescissione del rame mezzi di informazione possono essere effettuati in loco. Questi includono le cessazioni aggraffato di chiudere le connessioni CAT5 mezzi di informazione con connettore RJ-45 spine per rendere patch cavi, e l'uso di connessioni punzonati giù su 110 pannelli patch e RJ-45 jack. La figura mostra alcuni dei componenti di cablaggio Ethernet.
Connettore corretta terminazione
Ogni volta che il cablaggio in rame è risolto, non vi è la possibilità di perdita di segnale e l'introduzione di rumore per il circuito di comunicazione. Ethernet lavoro di cablaggio specifiche prevedono il cablaggio necessario per collegare un computer ad una rete attiva periferica intermedia. Quando terminato improprio, ogni cavo è una potenziale fonte di strato fisico degrado delle prestazioni. È essenziale che tutti i mezzi di terminazioni in rame di elevata qualità per garantire prestazioni ottimali con le attuali e future tecnologie di rete. In alcuni casi, ad esempio, in alcuni WAN tecnologie, se uno non correttamente cablata RJ-45-chiuso via cavo è usato, danneggiando livelli di tensione può essere applicata tra i dispositivi di interconnessione. Questo tipo di danno in genere si verifica quando un cavo è cablato per uno strato fisico e la tecnologia viene utilizzata con un'altra tecnologia.
Comune connettori in fibra ottica
Fibra ottica connettori sono disponibili in diverse tipologie. La figura mostra alcuni dei più comuni:
Straight-Tip (ST) (marchio di AT & T) - molto comune baionetta stile connettore ampiamente utilizzato con fibra multimode.
Connettore abbonato (SC) - di un connettore che utilizza un push-pull meccanismo per garantire l'inserimento positivo. Questo tipo di connettore è ampiamente utilizzato con modalità singola fibra. Lucent Connector (LC) - Un piccolo connettore diventando popolare per l'uso con una sola modalità di fibra e supporta anche la modalità multi-fibra. E chiude giunzione in fibra ottica cablaggio richiede una formazione specifica e di attrezzature. Inesatte cessazione del supporto in fibra ottica si tradurrà in ridotto le distanze di segnalazione o di fallimento completo di trasmissione.
Tre tipi comuni di fibra ottica di terminazione e di giunzione errori sono:
? disallineamento - la fibra ottica mezzi di informazione non sono precisamente allineati l'uno con l'altro quando hanno aderito.
? Fine divario - i media non completamente a toccare la giunzione o connessione.
? Fine finale - i mezzi di estremità non sono ben lucidato o sporcizia è presente al recesso.
Si raccomanda che un ottico Reflectometer dominio del tempo (OTDR) essere usato per testare ogni fibra ottica via cavo. Questo dispositivo injects un test di impulsi di luce in via cavo e le misure di ritornare dispersione e la riflessione della luce rilevata in funzione del tempo. Il OTDR calcolerà la distanza approssimativa in cui questi errori vengono rilevati lungo la lunghezza del cavo. Un campo di prova può essere effettuata da un brillante luminosa torcia in una delle estremità del fibra pur rispettando l'altra estremità della fibra. Se la luce è visibile, quindi la fibra è in grado di passare la luce. Anche se questo non garantisce le prestazioni di fibra, si tratta di un rapido e poco costoso modo per trovare un rotture di fibre.
