WYKŁAD II

Dr inż. Sławomir Przyłucki

spg@spg51.net

Własności skrętki

Światłowodowe nośniki transmisji
Topologie sieci przewodowych

Działanie koncentratora i przełącznika
Topologie i standardy WI-FI

MATERIAŁY: ftp://ftp.spg51.net

User: tsns
Passwd: tsns2011

ZAPOBIEGANIE ZAKŁÓCENIOM

EMI

Energia z otoczenia przewodu

dodaje się do sygnału. Przewody
ekranowane są odporne na EMI

Ekranowany

(Shielded)

Nieekranowany

(Unshielded)

EMI

Zakłócenia na dwóch sąsiednich
zwojach znoszą się.

Zakłócenia electromagnetyczne

Skrętka

Odizalowane końce

Crosstalk Interference

Dwie proste metody ograniczają

problemy EMI:

Ograniczenie długości przewodu

do 100m.

Ograniczenie długości
odizolowanych przewodów do
1.25 cm (0.5 cala)

STP  (Shielded  Twisted  Pair)  -  skrętka  ekranowana  -  klasyczne
miedziane  medium  transportowe  sieci  komputerowej,  wykonane  z
dwóch skręconych przewodów wraz z ekranem w postaci oplotu. Para
ekranowana  jest  bardziej  odporna  na  zakłócenia  impulsowe  oraz
szkodliwe przesłuchy niż skrętka UTP.

FTP  (Foiled  Twisted  Pair)  -  skrętka  foliowana  -  skrętka  miedziana
ekranowana  za  pomocą  folii  wraz  z  przewodem  uziemiającym.
Stosowana  ostatnio  również  na  krótszych  dystansach  w  sieciach
standardu  Gigabit  Ethernet  (1  Gb/s)  z  wykorzystaniem  wszystkich
czterech par okablowania miedzianego kat. 5.

UTP  (Unshielded  Twisted  Pair)  -  skrętka  nieekranowana  -  skrętka
wykonana z dwóch przewodów, ze zmiennym splotem (zwykle 1 zwój na
6-10 cm), co chroni transmisję przed oddziaływaniem otoczenia. Skrętka
nieekranowana  UTP  jest  powszechnie  stosowana  w  sieciach
telefonicznych (jedna, dwie lub cztery pary) i w kablach komputerowych
(cztery  skrętki  w  kablu).  Ich  przydatność  do  transmisji  cyfrowych
określają kategorie, a przydatność do aplikacji - klasy kabli miedzianych.

SKRĘTKA KOMPUTEROWA - cd

Kategorie kabli miedzianych wg amerykańskiej normy EIA/TIA
668A :

kategoria 1

- tradycyjna nieekranowana skrętka telefoniczna,

przeznaczona do przesyłania głosu (20 kb/s) i nie
przystosowana do transmisji danych

kategoria 2

- nieekranowana skrętka, szybkość transmisji do 1

MHz. Kabel ma zwykle 2 pary skręconych przewodów

kategoria 3

- skrętka o szybkości transmisji do 10 MHz,

stosowana w sieciach Token Ring (4 Mb/s) oraz Ethernet
l0Base-T (10 Mb/s). Kabel zawiera zwykle 4 pary skręconych
przewodów

KATEGORIE SKRĘTKI

DWUŻYŁOWEJ

Kategorie kabli miedzianych wg amerykańskiej normy EIA/TIA
668A - cd:

kategoria 4 (klasa C

) -skrętka działająca z szybkością do 16

MHz, najniższa kategoria kabli nadających się do sieci Token
Ring. Kabel jest zbudowany z 4 par przewodów

kategoria 5 (klasa D)

- skrętka z dopasowaniem rezystancyjnym

100 ohm, pozwlalająca na transmisję danych z szybkością 100 MHz
(pod warunkiem poprawnej instalacji kabla, zgodnie z wymaganiami
okablowania strukturalnego) na odległość do 100 metrów

kategoria 6 (klasa E)

, umożliwiająca transmisję z częstotliwością

do 250 MHz

KATEGORIE SKRĘTKI

DWUŻYŁOWEJ - cd

KOŃCÓWKI TYPU RJ-45

Wtyczka 1

Nr.

Kolor przewodu

Nr.

Wtyczka 2

Odbiór +

biało - pomarańczowy

Odbiór +

Odbiór -

pomarańczowy

Odbiór -

Transmisja +

biało - zielony

Transmisja +

--------

niebieski

--------

biało - niebieski

--------

Transmisja -

zielony

Transmisja -

--------

biało - brązowy

--------

brązowy

--------

Wtyczka 1

Nr.

Kolor przewodu

Nr.

Wtyczka 2

Odbiór +

biało - pomarańczowy

Transmisja +

Odbiór -

pomarańczowy

Transmisja -

Transmisja +

biało - zielony

Odbiór +

--------

niebieski

--------

biało - niebieski

--------

Transmisja -

zielony

Odbiór -

--------

biało - brązowy

--------

brązowy

--------

W światłowodach do transmisji informacji wykorzystywana jest

wiązka  światła,  która  jest  odpowiednikiem  prądu  w  innych  kablach.
Wiązka  ta  jest  modulowana  zgodnie  z  treścią   przekazywanych
informacji.  Sieci  oparte  na  światłowodach  zwane  są  FDDI  (ang.
Fiber Distributed Data  Interface).

Światłowód wykonany ze szkła kwarcowego, składa się z rdzenia

(złożonego z jednego lub wielu włókien), okrywającego go płaszcza
oraz warstwy ochronnej. Dielektryczny kanał informatyczny
eliminuje konieczność ekranowania.

KABEL ŚWIATŁOWODOWY

Transmisja sygnałów w światłowodzie. U podstaw techniki
światłowodowej leży zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia fali
świetlnej na granicy dwóch ośrodków o różnych współczynniku
załamania.

PROPAGACJA ŚWIATŁA

W  falowodzie  (np.  światłowód)  propagują  pewne  grupy  fal  –
mody.  Wyższe  mody  (wchodzące  pod  większym  kątem,  czyli
LP10,  LP20)  pokonują  dłuższą  drogę,  następuje  dyspersja
modowa,  czyli  rozmycie  sygnału.  Rozmycie  sygnału  powoduje
ograniczenia  zasięgu  transmisji,  gdyż  rośnie  ono  wraz  z
długością światłowodu. Walka z tym zjawiskiem doprowadziła do
powstania światłowodów gradientowych i jedmodowych.

PROPAGACJA ŚWIATŁA - cd

Istotnym zjawiskiem podczas transmisji informacji w światłowodzie

jest tłumienie sygnału. Zależy ono od budowy i włókna i składu
chemicznego jego rdzenia. Z punktu widzenie tłumienności wyróżnia
się w światłowodach trzy okna transmisyjne.

PARAMETRY MEDIUM

ŚWIATŁOWODOWEGO

Można wyróżnić światłowody do połączeń zewnętrznych i

wewnętrznych oraz wielomodowe i jednomodowe.

Kabel zewnętrzny z włóknami w luźnych tubach, jest

odporny  na  oddziaływanie  warunków  zewnętrznych.
Wypełnione  żelem  luźne  tuby  zawierają  jedno  lub  kilka
włókien  i  oplatają  centralny  dielektryczny  element
wzmacniający.  Rdzeń  kabla  otoczony  jest  specjalnym
oplotem  oraz  odporną  na  wilgoć  i  promienie  słoneczne
polietylenową koszulką zewnętrzną.

Kable wewnętrzne przeznaczone są do układania

wewnątrz budynku. Posiadają cieńszą warstwe ochronną i
nie są tak odporne jak kable zewnętrzne.

TYPY OKABLOWANIA

ŚWIATŁOWODOWEGO

Światłowody

wielomodowe

przesyłają  wiele  modów  (fal)  o
różnej  długości  co  powoduje
rozmycie  impulsu  wyjściowego  i
ogranicza  szybkość  lub  odległość
transmisji.  Źródłem  światła  jest  tu
dioda LED.

Światłowody jednomodowe są
efektywniejsze

pozwalają

transmitować  dane  na  odległość
100  km  bez  wzmacniacza.
Jednak  ze  względu  na  wysoki
koszt

interfejsów

przyłączeniowych jest to bardzo
drogie

rozwiązanie.

Żródłem

światła jest tu laser.

WIELOMODOWOŚĆ WŁÓKIEN

OKABLOWANIE

ŚWIATŁOWODÓW

Złącze typu ST

(Popularne)

Złącze typu SC

(Rekomendowane)

Typowy

przwód dwu-

włóknowy.

Port Full-Duplex, typ SC

(„wciśnij i zatrzaśnij”)

Port Full-Duplex, typu ST

(„wciśnij i przekręć”)

Switch

Router

Włókno światłowodowe

Dla transmisji typu full-duplex wymagana jest pra włókien.

Kaźde włókno transmituje sygnał w jednym kierunku.

Łącze SC, ST

WARSTWA FIZYCZNA W

ETHERNECIE

Warstwa fizyczna opisywana jest według schematu, jaki

przedstawia poniższy rysunek

ETHERNET 10 Mbit/s

10Base2

–

specyfikacja

Ethernet

paśmie

podstawowym

10Mbps

korzystająca z cienkiego kabla
koncentrycznego o oporności 50

ohmów.

Jest

częścią

specyfikacji

IEEE

802.3.

Maksymalna długość do 185
metrów na segment.

10Base5

- specyfikacja Ethernet o paśmie podstawowym

10Mbps korzystająca z gru-bego kabla koncentrycznego o
oporności 50 ohmów. Jest częścią specyfikacji IEEE 802.3.

Maksymalna długość do 500 metrów na segment.

ETHERNET 10 Mbit/s - cd

10BaseT

- specyfikacja Ethernet o paśmie podstawowym 10Mbps

korzystająca z dwóch par skrętki (kategorie 3,4 lub 5). Jedna para
transmituje dane, druga odbiera dane. Jest częścią specyfikacji
IEEE 802.3. Maksymalna długość do 100 metrów na segment.

10BaseF

- specyfikacja Ethernet o paśmie podstawowym 10Mbps,

która odwołuje się do standardów 10BaseFB, 10BaseFP
korzystających z kabla światłowodowego.

10BaseFB

- specyfikacja Ethernet o paśmie podstawowym 10Mbps

korzystająca z kabla światłowodowego. Jest częścią specyfikacji
IEEE 10BaseF. Kabla tego nie używa się do łączenia stacji
użytkowników.

Zapewnia

szkielet

sygnału

synchronicznego

pozwalający na dołączanie dodatkowych segmentów i regeneratorów
do sieci. Segmenty 10BaseFB mogą mieć długość do 2000 metrów

na segment.

ETHERNET 100 Mbit/s (FAST

ETHERNET)

100BaseFX

– szerokopasmowa specyfikacja Fast Ethernet 100

Mbps korzystająca z dwóch kabli światłowodowych na połączenie.

Odpowiednia synchronizacja czasowa wymaga, aby maksymalna
długość nie przekraczała 400 metrów. Opiera się na standardzie

IEEE 802.3.

100BaseT

- szerokopasmowa specyfikacja Fast Ethernet 100

Mbps korzystająca z kabla UTP. Podobnie jak 10BaseT wysyła
impulsy, gdy w sieci nie ma ruchu. Jednak impulsy niosą więcej

informacji niż w 10BaseT.

100BaseTX

- szerokopasmowa specyfikacja Fast Ethernet 100

Mbps korzystająca z dwóch par okablowania UTP lub STP. Jedna
para transmituje dane, druga odbiera dane. Odpowiednia

synchronizacja czasowa wymaga, aby maksymalna długość nie
przekraczała 100 metrów.

ETHERNET 1000 Mbit/s - CD

ETHERNET 10000 Mbit/s - CD

TOPOLOGIA MAGISTRALI

Typowa magistrala składa się z pojedynczego kabla łączącego

wszystkie węzły

w sposób charakterystyczny dla sieci

równorzędnej.

Oba końce magistrali muszą być zakończone opornikami

ograniczającymi, zwanymi również często terminatorami.
Oporniki te chronią przed

odbiciami sygnału

TOPOLOGIA PIERŚCIENIA

Bardzo ważną cechą tych sieci

jest możliwość

przewidywania

czasu dostarczenia pakietu

wybranej  stacji  lub  określenia
maksymalnego    czasu,  który
potrzebny  jest  na  przejście
całego pierścienia.

W połączonych w pierścień komputerach dane przesyłane są

jednym kierunku

. Każda działa podobnie pobierając i

odpowiadając na pakiety do niej zaadresowane lub przesyłając
dalej pozostałe pakiety.

TOPOLOGIA GWIAZDY

Stacaja o adresie MAC A1-44-D5-1F-AA-4C nadaje dane. Hub
przesyła każdy bit danych otrzymanych na port 2 do wszystkich
pozostałych portów.

B2-CD-13-5B-E4-65

Oczekiwanie /Kolizja

A1-44-D5-1F-AA-4C

Transmisja

C3-2D-55-3B-A9-4F

Ethernet Hub

D4-47-55-C4-B6-9F

Stacja o adresie
MAC A1-44-D5-1F-AA-4C
transmituje dane.  Stacja o
adresie  MAC  B2-CD-13-
5B-E4-65  nie może w tym
czasie

rozpocząć

nadawania. Pasmo zajęte/
kolizja.

TOPOLOGIA PRZEŁACZANA

Typowa sieć LAN o topologii przełączanej ma wiele

połączeń

urządzeń

portami

koncentratora

przełączającego. Każdy port oraz urządzenie, które jest doń
przyłączone, ma własną dedykowaną szerokość pasma.

Jedyny  problem  dużych  sieci
przełączanych  (komutowanych)
polega  na  tym,  że  przełączniki
nie

rozróżniają

rozgłoszeniowych

transmisji

danych.

Zwiększenie

sprawności sieci jest wynikiem
segmentacji wyłącznie domeny
kolizji,

nie

domeny

rozgłaszania.

TOPOLOGIA PRZEŁACZANA

Ethernet Switch

C3-2D-55-3B-A9-4F

Switch Port 15

D4-47-55-C4-B6-9F

Switch Port 16

A1-44-D5-1F-AA-4C

Switch Port 10

B2-CD-13-5B-E4-65

Switch Port 13

Frame

Tablica przełaczania

Port

Stacja

A1-44-D5-1F-AA-4C

B2-CD-13-5B-E4-65

C3-2D-55-3B-A9-4F

16 D4-47-55-C4-B6-9F

15 C3-2D-55-3B-A9-4F

Przełacznik  łaczy  poszczególne
pary  portów.  Możliwe  są  zatem
połaczenia  jednoczesne  miedzy
wieloma stacjami.

TOPOLOGIA ZŁOŻONA -

ŁAŃCUCHY

Najprostszą z topologii złożonych otrzymać można w wyniku

połączenia szeregowego wszystkich koncentratorów sieci tak, jak
przedstawia to rysunek. Taki sposób łączenia znany jest jako

łańcuchowanie.

Łańcuchowanie

nie powoduje to zwiększenia całkowitej

szerokości pasma

ani domen kolizji.

IBSS (ang. Independet Basic Service Set) -

sieć niezależna

- Każda

stacja nadawczo odbiorcza posiada ten sam priorytet i komunikuję

się z innymi komputerami bezpośrednio, bez żadnych dodatkowych
urządzeń aktywnych kierujących ruchem w LAN-ie

BSS (ang. Basic Service

Set) -

sieć zależna

- z

wykorzystaniem
koncentratora

AP,

który

wzmacnia

regeneruje

odebrany sygnał oraz kieruje
ruchem w LAN-ie.

TOPOLOGIE SIECI WI-FI

ESS (ang. Extended

Service

Set)

sieć

złożona-

powstaje przez

połączenie ze sobą co

najmniej dwóch podsieci
BSS. Dzięki połączeniu ze
sobą

HUB-ów

tradycyjnym
okablowaniem umożliwia

się komunikację stacjom
bezprzewodowym

tradycyjną siecią LAN

oraz

jednostkami

znajdującymi się w innych

podsieciach radiowych

TOPOLOGIE SIECI WI-FI - CD

STANDARDY SIECI WI-FI

W pierwszej wersji specyfikacji 802.11 z roku 1997

ustandaryzowano trzy rodzaje warstwy fizycznej.

warstwa radiowa wykorzystująca rozpraszanie widma za

pomocą przeskoków po częstotliwościach - FHSS (ang.

Frequency-hopping spread-spectrum) PHY;

warstwa radiowa wykorzystująca technikę rozpraszania

widma za pomocą kluczowania bezpośredniego - DSSS (ang.

Direct-sequence spread-spectrum) PHY;

warstwa fizyczna na nośniku podczerwonym - IR PHY;

W 1999 roku opracowano standardy dla dwóch kolejnych

rodzajów warstw fizycznych :

802.11a: warstwa fizyczna bazująca na technologii

ortogonalnego zwielokrotniania w dziedzinie częstotliwości -

OFDM (ang. Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
PHY;

802.11b: warstwa fizyczna bazująca na technologii

zwiększonej prędkości rozpraszania widma za pomocą
kluczowania bezpośredniego - HR/DS (lub HR/DSSS) PHY;

STANDARDY SIECI WI-FI - CD

Pasmo ISM (ang. Industry, Science & Medicine) 2,4 (2.4 -

2.483) GHz, ogólnie akceptowane, ale z możliwością

interferencji od innych urządzeń
Przepustowość maksymalna 11 Mb/s, Maleje ze wzrostem

odległości

2.40

2.41

2.42

2.43

2.44

2.45

2.46

2.47

2.48

2.49

2.50

10 11 12 13 14

Kanały

[

]

STANDARD IEEE802.11b

Szybkość transmisji (802.11b)

Wysoka Średnia Standard Niska

Środowisko sieci WLAN (Pasmo

2,4 GHz)

11 Mb/s 5,5 Mb/s 2 Mb/s 1Mb/s

Otwarta przestrzeń (Brak

przeszkód w otoczeniu anten)

160 m 270 m 400 m 550 m

Półotwarta przestrzeń (Brak

przeszkód w otoczeniu anten)

50 m

70 m

90 m 115 m

Przestrzeń zamknięta (Karty

oddzielone ścianami działowymi)

25 m

35 m

40 m

50 m

STANDARD IEEE802.11b - CD

Pasmo UNII (ang. Unlicensed National Information

Infrastucture), o częstotliwość 5,2 GHz, na której działa

802.11a, jest stosunkowo słabo wykorzystana w porównaniu

do pasma 2,4 GHz

Przepustowość maksymalna 54 Mb/s, ale bardzo spada, jeśli

oddalimy się od punktu dostępowego
Technologia oferuje 8 nie zachodzących na siebie kanały o

szerokości 20 MHz
Pobór mocy stosunkowy duży
Zasięg ograniczony z powodu wyższej częstotliwości

STANDARD IEEE802.11a

W 2003 roku opracowano standard następnej warstwy

fizycznej określanej jako 802.11g. Działa ona w tym samym
zakresie częstotliwości co 802.11b, ale podobnie jak 802.11a

wykorzystuje modulację OFDM.

Pasmo ISM
Norma IEEE 802.11g jest uważana za następcę

popularnego standardu 802.11b
Oferuje 3 nie zachodzących na siebie kanały
Przepustowość

maksymalna

Mb/s,

ale

przepustowość szybko maleje w miarę oddalania się od

punktu dostępowego
Stosunkowo duży pobór mocy wynikający ze

stosowania modulacji OFDM (ang. Orthogonal Frequency

Division Multiplexing)
Zasięg podobny do IEEE 802.11b

STANDARD IEEE802.11g

Wykorzystuje pasmo 2,4 GHz oraz 5 GHz
Standard ma na razie status draft
802.11n to zbiór kilkudziesięciu efektywnych technologii, które

zapewniają wzrost przepustowości sieci, lepsze pokrycie terenu

zasięgiem sieci, poprawę jakości transmisji, oraz poprawę

bezpieczeństwa sieci bezprzewodowej
Technika transmisji oparta jest na technologii MIMO (ang.

Multiple Input Multiple Output) oraz Smart Antenna

Techniki modulacji BPSK, QPSK oraz ortogonalnej modulacji

częstotliwości OFDM pozwalają na uzyskanie, w kanale

transmisyjnym poszerzonym do 40 MHz, przepustowości

pojedynczego strumienia do 150 Mb/s
Równoległa i równoczesna transmisja dwóch strumieni zapewnia

przepustowość do 300 Mb/s
Draft 802.11n przewiduje równoległą i równoczesną transmisję 4

strumieni, co ma zapewnić przepustowość do 600 Mb/s

DRAFT IEEE802.11n

250 m

70 m

248

Mb/s

74 Mb/s

2,4 / 5

GHz

2009

802.11n

140 m

38 m

54 Mb/s

19 Mb/s

2,4 GHz

2003

802.11g

140 m

38 m

11 Mb/s

4,3 Mb/s

2,4 GHz

1999

802.11b

120 m

35 m

54 Mb/s

23 Mb/s

5 GHz

1999

802.11a

100 m

20 m

2 Mb/s

0,9 Mb/s

2,4 GHz

1997

802.11

Zasięg na

zewnątrz

Zasięg

wewnątrz

Maks.

przepust

Osiągana

przepust.

Pasmo

Data

DRAFT IEEE802.11n - CD

Document Outline

Slajd 1
Slajd 2
Slajd 3
Slajd 4
Slajd 5
Slajd 6
Slajd 7
Slajd 8
Slajd 9
Slajd 10
Slajd 11
Slajd 12
Slajd 13
Slajd 14
Slajd 15
Slajd 16
Slajd 17
Slajd 18
Slajd 19
Slajd 20
Slajd 21
Slajd 22
Slajd 23
Slajd 24
Slajd 25
Slajd 26
Slajd 27
Slajd 28
Slajd 29
Slajd 30
Slajd 31
Slajd 32
Slajd 33
Slajd 34
Slajd 35