Основные линии связи для компьютерных сетей

Министерство  образования и науки Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА - КАИ

ФИЛИАЛ  «ВОСТОК»

Кафедра «Компьютерных  и телекоммуникационных систем» 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине  «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

на тему «Основные линии связи для компьютерных сетей» 
 
 

                                 Выполнил:                                                                 

                                                                          Студент группы 21403              Ахтямов А.Р. 
 
 

                                           Проверил:

                                           Белош В.В. 
 
 

г. Чистополь,  2012

     СОДЕРЖАНИЕ

          ВВЕДЕНИЕ 

      В настоящее время, с каждым днем все  более увеличивается количество корпоративных сетей, существующие сети расширяются, возрастает число  пользователей этих сетей. Причем растут также и требования Основными направлениями экономического и социального развития страны на период до 2006 года, определена программа дальнейшего развития связи, которая предусматривает продолжить развитие и повысить надёжность связи страны на базе новейших достижений науки и техники и развить высокоавтоматизированное производство волоконно-оптических кабелей связи.

      Особое  место занимают кабельные линии  связи, обладающие хорошей защищенностью  каналов связи от атмосферных  влияний и различных помех, высокой  устойчивостью и долговечностью. Эти качества особенно проявляются на современном этапе развития техники кабельной связи с применением многоканальных систем связи.

      Курсовая  работа состоит из двух глав. В первой главе представлено историческое развитие каналов связи. Во второй главе раскрывается понятие линий связи, приводятся их основные характеристики, перечислятся основные виды каналов связи, применяемые в компьютерных сетях: «витая пара», коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель; беспроводная среда передачи данных.

       1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЛИНИЙ СВЯЗИ 

      Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабельные линии связи вскоре уступили место воздушным. Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов 19 столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва—Хабаровск длиной 8300 км.

      Создание  первых кабельных линий связано  с именем русского ученого П. Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав для этой цели созданный им изолированный проводник. В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и Петербургом был проложен телеграфный кабель, изолированный гуттаперчей. Первые подводные кабели были проложены в 1852 г. через Северную Двину и в 1879 г. через Каспийское море между Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между Францией и США.

      В 1882—1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.

      Первые  конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912—1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В. И. Коваленковым был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков—Москва—Петроград.

      В 30-х годах началось развитие многоканальных систем передачи. В последующем стремление расширить спектр передаваемых частот и увеличить пропускную способность  линий привело к созданию новых  типов кабелей, так называемых коаксиальных. Но массовое изготовление их относится лишь к 1935 г., к моменту появления новых высококачественных диэлектриков типа эскапона, высокочастотной керамики, полистирола, стирофлекса и т. д. Первая коаксиальная линия на 240 каналов ВЧ телефонирования была проложена в 1936 г. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным в 1856г., организовывали лишь телеграфную связь, и только через 100 лет, в 1956г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи.

      Советскими  учеными, академиками Н. Г. Басовым  и А. М. Прохоровым, выполнены фундаментальные  исследования в области оптоэлектроники  и квантовой техники. Первые работы по освоению оптического диапазона  волн для целей связи относятся  к началу 60-х годов. В качестве тракта передачи использовались приземные слои атмосферы и световоды с периодической коррекцией расходимости и направления луча с помощью системы линз и зеркал. Открытые (атмосферные) линии оказались подверженными влиянию метеорологических условий и не обеспечивали необходимой надежности связи. Линзовые световоды с дискретной коррекцией оказались весьма дорогостоящими, требовали тщательной юстировки линз и сложных устройств автоматического управления лучом. Они не нашли практического применения на сетях связи.

      Создание  высоконадежных оптических кабельных  систем связи стало возможным  в результате разработки в начале 70-х годов оптических волокон  с малыми потерями. Такие волокна  в значительной мере стимулировали  разработку специализированного оборудования и элементов линейного тракта ВОСП.

      Создание  волоконного световода и получение  непрерывной генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в быстром  развитии волоконно-оптической связи. К началу 80-х годов были разработаны  и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи. Основные сферы применения таких систем — телефонная сеть, кабельное телевидение, внутри объектовая связь, вычислительная техника, система контроля и управления технологическими процессами и т. д.

      В России активно ведется строительство  волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) различного назначения: городских, зоновых, магистральных. В 86 городах (Москва, Нижний Новгород, С.-Петербург, Новосибирск, Тбилиси, Киев, Баку, Ташкент, Минск, Кишинев  и др.) действуют оптические соединительные линии между АТС с цифровыми системами передачи ИКМ-120. Построен ряд зоновых линий внутриобластного назначения, например: С.-Петербург—Сосновый бор, Уфа—Стерлитамак, Тула—Щекино, Воронеж—Павловск, Рязань—Мосолово, Майкоп—Краснодар, Клин—Солнечногорск, Ростов—Азов, Курская область, Минск—Смолевичи, Рига—Юрмала и др. Построена одномодовая магистраль С.-Петербург—Минск протяженностью 1000 км на большое число каналов.

      В России с участием инофирм осуществляется строительство транссибирской линии (ТСЛ), которая свяжет Японию, Россию, Европу. Общее число каналов составит 30 000. Половина из них предназначена для России; в крупных городах, расположенных по трассе, часть этих каналов будет выделяться, вторая половина каналов пройдет транзитом на Европу. Транссибирская линия после включения в мировую межнациональную сеть связи замкнет глобальное волоконно-оптическое кольцо, которое охватит четыре континента (Европа—Америка—Азия—Австралия) и пройдет через три океана (Атлантический, Тихий, Индийский).

       2.  Основные виды линий связи 

      Линии связи состоят в общем случае из физической среды, по которой передаются информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина «линии связи» является термин «канал связи». В зависимости от среды передачи данных линии связи делятся на:

• проводные (воздушные);
• кабельные (медные и волоконно-оптические);
• радиоканалы (наземной и спутниковой связи).

      Проводные линии связи представляют собой  провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

      Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит  из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

      Радиоканалы наземной и спутниковой связи  образуются с помощью передатчика  и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (КВ, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (АМ) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (FМ), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполнятся.

      Каждый  тип среды передачи информации имеет  определенные характеристики, которые  делают подходящим для конкретных видов  сетей. При выборе оптимального типа носителя следует знать следующие  характеристики среды передачи данных:

• стоимость;
• сложность инсталляции;
• пропускная способность;
• затухание сигнала;
• подверженность электромагнитным помехам (EMI).

      Стоимость каждой среды передачи данных следует  сравнить с ее производительностью  и доступными ресурсами. Например, распространенной практикой среди сетевых интеграторов является попытка использовать для сети незадействованные телефонные линии, проложенные в здании. Хотя это уменьшает стоимость, но во многих случаях подобное решение будет нежизнеспособным.

      Сложность инсталляции зависит от конкретной ситуации. Одни типы носителей инсталлируются с помощью простых инструментов и не требуют большой подготовки, другие нуждаются в длительном обучении сотрудников, и их инсталляцию лучше предоставить профессионалам.