Основні види ліній зв’язку

Основні види ліній зв'язку діляться на дротові і бездротові. У дротових лініях зв'язку фізичне середовище, по якій поширюються сигнали, утворює механічну зв'язок між приймачем і передавачем. Бездротові лінії зв'язку характеризуються тим, що відсутня будь-яка механічна зв'язок між передавачем і приймачем, а носієм інформації є електромагнітні хвилі, які розповсюджуються в навколишньому середовищі.

Провідні лінії зв'язку

За конструктивними ознаками провідні лінії діляться на:

повітряні, які представляють собою проводи без будь-яких ізолюючих або екранують оболонок, прокладені між стовпами і важать в повітрі;
кабельні, які складаються з провідників, укладених, як правило, в декілька шарів ізоляції.

Кабельні електричні лінії зв'язку діляться на три основних види: кабель на основі скручених пар мідних проводів, коаксіальний кабель з мідною жилою, також волоконно-оптичний кабель.

Скручена пара проводів називається кручений парою [twisted pair]. Провід скручуються для усунення взаємного впливу між електричними струмами в провідниках. Вита пара існує в екранованому варіанті [Shielded Twisted Pair, STP], коли пара мідних проводів обертається в ізоляційний екран, і неекранована [Unshielded Twisted Pair, UTP], коли ізоляційна оболонка відсутня. Одна або кілька кручених пар зводяться в кабелі, що мають захисну оболонку.

гнучкість кабелю, завдяки якій спрощується монтаж лінії зв'язку;
низьку вартість при досить високій пропускної здатності [до 1 Гбіт / с].

Недоліками неекранованого кабелю на кручений парі є:

низька перешкодозахищеність;
жорстке обмеження довжини кабелю [100 -135 м].

Екранована кручена пара STP добре захищає сигнали від перешкод, а також менше випромінює електромагнітних коливань зовні. Однак, наявність екрана, що заземлюється, здорожує кабель і ускладнює його прокладку, так як вимагає його якісного заземлення. Кабель STP застосовують в основному для передачі дискретної інформації, а голос за нього не передають.

Коаксіальний кабель складається з двох ізольованих між собою концентричних провідників, з яких зовнішній має вигляд трубки. За рахунок такої конструкції коаксіальний кабель менше схильний до зовнішніх електромагнітних впливів, тому можливо його використання на більш високих швидкостях передачі даних. Крім цього, дані кабелі через відносно товстої центральної жили характеризуються мінімальним ослабленням електричного сигналу, що дозволяє передавати інформацію на досить великі відстані. Смуга пропускання коаксіальногокабелю може становити більше 1 ГГц / км, а загасання - менше 20 дБ / км на частоті 1 ГГц.

Тонкий коаксіальний кабель має зовнішній діаметр близько 5 мм. а діаметр центрального мідного дроту становить 0.89 мм. Даний кабель призначений для передачі сигналів зі спектром до 10 МГц на відстань до 185 метрів.

Товстий коаксіальний кабель має зовнішній діаметр близько 10 мм. а діаметр центрального мідного дроту становить 2.17 мм. Даний кабель призначений для передачі сигналів зі спектром до 10 МГц на відстань до 500 метрів.

Тонкий коаксіальний кабель має гірші механічні й електричні характеристики в порівнянні з товстим коаксіальним кабелем, зате за рахунок своєї гнучкості більш зручний при монтажі.

Коаксіальний кабель в кілька разів дорожче кабелю на кручений парі, а за характеристиками поступається, зокрема, оптоволоконному кабелю, тому він все рідше використовується при побудові комунікаційної системи комп'ютерних мереж.

Волоконно-оптичні кабелі складаються з центрального провідника світла [серцевини] - скляного волокна, оточеного іншим шаром скла - оболонкою, яка має меншим показником заломлення, ніж серцевина. Поширені по серцевині, промені світла не виходять за її межі, відбиваючись від оболонки. Кожне скляне оптоволокно передає сигнали тільки в одному напрямку.

Залежно від розподілу показника заломлення і від величини діаметру сердечника розрізняють:

багатомодове волокно зі східчастою зміною показника заломлення;
багатомодове волокно з плавним зміною показника заломлення;
одномодове волокно.

В одномодовому кабелі [Single Mode Fiber, SMF] використовується центральний провідник дуже малого діаметру, порівнянного з довжиною хвилі світла - від 5 до 10 мкм. При цьому практично всі промені поширюються уздовж оптичної осі серцевини, не відбиваючись від оболонки. Смуга пропускання одномодового кабелю дуже широка - до сотень гігагерц на кілометр. Виготовлення тонких якісних волокон для одномодового кабелю являє складний технологічний процес, що робить кабель досить дорогим.

У багатомодових кабелях [Multi Mode Fiber, MMF] використовуються більш широкі внутрішні сердечники, які легше виготовити технологічно. У стандартах визначені два найбільш уживаних багатомодових кабелю: 62.5 / 125 мкм і 50/125 мкм, 62.5 мкм або 50 мкм - це діаметр центрального провідника, а 125 мкм - діаметр зовнішнього провідника.

У багатомодових кабелях у внутрішньому провіднику одночасно існує кілька світлових променів, що відбиваються від зовнішнього провідника. Кут відображення провідника називається модою променя. Багатомодові кабелі мають більш вузьку смугу пропускання - від 500 до 800 МГц / км. Звуження смуги відбувається через втрати світлової енергії при відображеннях, а також з-за інтерференції променів різних мод.

Як джерела випромінювання світла в волоконно-оптичних кабелях застосовуються:

Світлодіоди можуть випромінювати світло з довжиною хвилі 0.85 і 1.3 мкм. Лазерні випромінювачі працюють на довжинах хвиль 1.3 і 1.55 мкм. Швидкодія сучасних лазерів дозволяє модулювати світловий потік з частотами 10 ГГц і вище.

Волоконно-оптичні кабелі мають відмінні електромагнітними і механічними характеристиками, недолік їх полягає в складності і високої вартості монтажних робіт.

Бездротові лінії зв'язку

У таблиці наведено дані про діапазонах електромагнітних коливань, які використовуються в бездротових каналах зв'язку.

Радіоканали наземного і супутникового зв'язку утворюються за допомогою передавача і приймача радіохвиль. Радіохвилями називаються електромагнітні коливання з частотою f менше 6000 ГГц [з довжиною хвилі l більше 100 мкм]. Зв'язок між довжиною хвилі і частотою дається виразом

f = c / lambda де с = 3 * 10 8 м / с - швидкість світла у вакуумі.

Для передачі інформації радіозв'язок використовується перш за все тоді, коли кабельний зв'язок неможлива - наприклад:

при проходженні каналу через малонаселену або важко доступну місцевість;
для зв'язку з мобільними абонентами такими, як шофер таксі, лікар швидкої допомоги.

Основним недоліком радіозв'язку є її слабка перешкодозахищеність. Це перш за все відноситься до низькочастотних діапазонах радіохвиль. Чим вище робоча частота, тим більше ємність [число каналів] системи зв'язку, але тим менше граничні відстані, на яких можлива пряма передача між двома пунктами. Перша з причин і породжує тенденцію до освоєння нових більш високочастотних діапазонів. Однак, радіохвилі з частотою перевищує 30 ГГц працездатні для відстаней не більше або близько 5 км через поглинання радіохвиль в атмосфері.

Для передачі на великі відстані використовується ланцюжок радіорелейних [ретрансляційних] станцій, віддалених один від одного на відстань до 40 км. Кожна станція має вишку з приймачем і передавачем радіохвиль, отримує сигнал, підсилює його і передає на наступну станцію. Для збільшення потужності сигналу і зниження впливу перешкод застосовують спрямовані антени.

Супутниковий зв'язок відрізняється від радіорелейного тим, що в якості ретранслятора виступає штучний супутник Землі. Цей вид зв'язку забезпечує більш високу якість переданої інформації так, як вимагає меншої кількості проміжних вузлів на шляху передачі інформації. Часто застосовують комбінацію радіорелейного зв'язку із супутниковою.

Інфрачервоне випромінювання і випромінювання в міліметровому діапазоні використовується на невеликих відстанях в блоках дистанційного керування. Основний недолік випромінювання в цьому діапазоні - воно не проходить через перешкоду. Цей недолік одночасно є перевагою коли випромінювання в одній кімнаті не інтерферує з випромінюванням в інший. На цю частоту не треба отримувати дозволи. Це прекрасний канал для передачі даних усередині приміщень.

Відомий діапазон також використовується для передачі. Зазвичай джерелом світла є лазер. Когерентне випромінювання легко фокусується. Однак, дощ або туман псують справу. Передачу здатне зіпсувати навіть конвекційні потоки на даху, що виникають в жаркий день.