Számítógép-hálózatok

Az előadások a következő témára: "Számítógép-hálózatok"— Előadás másolata:

1 Számítógép-hálózatok
Hálózati alapok III.

2 Átviteli (Fizikai) közeg
A hálózat elemeket átviteli közegek kapcsolják egymáshoz Feladatuk az információt hordozó fizikai jelek (fény, elektromosság, rádióhullám) továbbítása

3 Átviteli (Fizikai) közeg
Az összekötő átviteli közeg természetétől függően megkülönböztetünk fizikailag összekötött (bounded) és fizikailag nem összekötött (unbounded) kapcsolatokat. Jellemzők: a fizikailag nem összekötött rendszerek mozgékonyak, könnyen áthelyezhetők, a hosszú kábelcsatornák helyett elég egy két antennaoszlopot kialakítani, de mivel a jel a széles környezetben terjed, az adatbiztonságra fokozottan kell ügyelni a lehallgatás könnyebb kivitelezhetősége miatt. a fizikailag összekötött rendszerek lehallgatás ellen védettebbek, kisebb távolságokon olcsóbbak lehetnek a telepítési költségei, de a kapcsolódó eszközök sokkal nehezebben helyezhetők át.

4 Átviteli (Fizikai) közegek
Fajtái: Vezetékes Koaxiális Csavart érpárú (sodrott érpár) Optikai (üvegszálas, száloptikás) Vezeték nélküli Rádiófrekvenciás jel (wireless) Infravörös fény Lézersugár Mikrohullám Műholdas adatátvitel

5 Átviteli (Fizikai) közeg
A jelenlegi a hálózatokat fokozottabban használó világban mind mérlegelni kell, és ha már egy meglévő infrastruktúrát kell hálózati kapcsolatokkal kiegészíteni, sokszor csak a nem fizikailag összekötött megoldások jöhetnek szóba, hiszen egy forgalmas főút két oldalának összekötése — ha nincsenek kábelalagutak — kábelekkel szinte lehetetlen. A meglévő távbeszélő rendszerek nagy része majdnem kizárólag vezetékes kialakítású (Telefonhálózat, Kábeltévé hálózat), és ezek felhasználása adja az összeköttetés mikéntjét.

6 Átviteli (Fizikai) közeg
A helyes átviteli közeg kiválasztásakor mérlegelt szempontok: - Áthidalható távolság - Sávszélesség (bit/s, Kbit/s, Mbit/s) - Duplexitás (kommunikáció lehetséges iránya adott időpillanatban) ● Simplex(egy irány) ● Half-Duplex(két irány) ● Duplex(két irány egy időben) - Ár - Sérülékenység

7 A kábelek jellemzői A különféle kábelek más és más jellemzőkkel rendelkeznek, és eltérő követelményeket is támasztunk velük szemben. A teljesítménnyel kapcsolatos legfontosabb szempontok a következők: Mekkora átviteli sebességet lehet elérni? A kábelen elérhető bitsebesség rendkívül fontos mutató. Az átviteli sebességet nagyban befolyásolja a felhasznált vezeték típusa. Analóg vagy digitális átvitelt fogunk végezni? A digitális, vagyis alapsávi átvitel és az analóg, más néven szélessávú átvitel másféle kábelt igényel. Milyen messzire továbbítható a jel, mielőtt a csillapítás számottevővé válna? Ha a jel minősége leromlik, a hálózati készülékek képtelenek lesznek venni és értelmezni a jeleket. A csillapítás mértéke a jel által a kábelen megtett távolságtól függ. A jel romlása közvetlenül függ az átvitel távolságától és a kábel típusától.

8 A kábelek és csatlakozók szerelése
Blankolás: A kábelvég lecsupaszítása, a szigetelő réteg eltávolítása, előkészítése a csatlakozó illesztéséhez Krimpelés: a vezető és a csatlakozóelem közötti, homogén, nem oldható csatlakozás létrehozása A tökéletes csatlakozás kizárólag jó minőségű, precíziós szerszámmal érhető el. Az eredmény egy villamos és mechanikai szempontból biztos és megbízható összeköttetés

9 UTP kábel és csatlakozó szerelése
Krimpelés Blankolás (vezetékcsupaszítás)

10 Kábel típusára vonatkoznak specifikációk

11 Kábel típusára vonatkoznak specifikációk
A 10BASE-T esetében az átviteli sebesség 10 Mbit/s. Az átvitel típusa alapsávú, vagyis digitális. A T a csavart érpár (twisted pair) használatára utal. A 10BASE5 hálózatok átviteli sebessége 10 Mbit/s. Az átvitel típusa alapsávú, vagyis digitális. Az 5-ös szám arra utal, hogy a jeleket körülbelül 500 méteres távolságra lehet eljuttatni úgy, hogy a csillapítás figyelembe vételével a vevő még képes legyen értelmezni a jeleket. A 10BASE5 hálózatokat vastagkábeles (Thicknet) hálózatoknak is szokták nevezni. A Thicknet egy hálózattípus, a 10BASE5 pedig az ezen a hálózaton használt Ethernet specifikációja. A 10BASE2 hálózatok átviteli sebessége szintén 10 Mbit/s. Az átvitel típusa ezeknél is alapsávú, digitális. Az 10BASE2 megnevezésben a 2-es szám arra utal, hogy a maximális szegmensméret 200 méter, e felett a csillapítás miatt a fogadó oldal már nem biztos, hogy képes a kapott jelek helyes értelmezésére. A tényleges maximális szegmenshossz 185 méter. A 10BASE2 hálózatokat vékonykábeles (Thinnet) hálózatoknak is szokták nevezni. A Thinnet egy hálózattípus, a 10BASE2 pedig az ezen a hálózaton használt Ethernet specifikációja.

12 Koaxiális kábelek

13 Koaxiális kábelek Belsejében tömör rézhuzal található, amely a kábel geometriai középvonalában helyezkedik el és szigetelőréteg vesz körül A kábel belsejében egy darab vezetékér, emiatt külső árnyékolás szükséges, ezért erre henger alakban árnyékoló harisnyát húznak (vékony rézfonat, szigeteletlen huzalokból fonják össze) Az egész kábelt külső szigetelő réteggel látják el Hátránya: Szerelése körülményes és nehézkes, sérülékeny átviteli közeg, hibakeresése nehéz Előnye: Zajérzéketlenség, olcsó, és bizonyos fajtánál nagy sávszélesség és nagy távolság áthidalása

14

15 Koaxiális kábelek A koaxiális kábelek három igen lényeges jellemzője van: a hullámellenállás, a hosszegységre eső késleltetési idő és a hosszegységre eső csillapítás A késleltetési idő a kábel szigetelésének permittivitásától (dielektromos állandójától) függ. A hálózatok működése szempontjából a nagy késleltetési idő hátrányos, ezért csökkentésére törekednek. Igyekeznek minél kisebb permittivitású szigetelőanyagot alkalmazni, de ezen túl ezt még az anyag szerkezetének lyukacsossá tételével tovább csökkenthető.

16 Koaxiális kábelek Hullámellenállás (impedencia):
A kábelszegmenseket az alkalmazott kábelnek megfelelő impedenciájú lezáró ellenállással kell lezárni Ohm-os tartományban gyártanak ilyen kábeleket, de leggyakoribb az 50, 75 és a 93 Ohm-os Ethernet hálózatokban az 50 Ohm-os kábelt használják A földfelszíni rádió- és televízióantennákhoz, műholdvevő antennákhoz, kábeltelevízió-hálózatokhoz elsősorban 75 Ohm impedanciájú kábelt használnak Az 50Ω -ost alapsávú, a 75Ω -ost szélessávú hálózatokban

17 Koaxiális kábelek Fajtái: Digitális jelátvitelre alkalmaznak
Alapsávú koaxiális kábel Digitális jelátvitelre alkalmaznak Számítógépes lokális hálózatban (Ethernet, Arcnet) Típusai: Vékony koaxiális (10Base2) Vastag koaxiális (10Base5) Szélessávú koaxiális kábel Analóg átvitelre használnak Televíziós rendszerekben Kétkábeles Egykábeles

18 Koaxiális kábel fajták:
Alapsávú koaxiális kábel Ezt a koaxiális kábelt elterjedten használják számítógépes lokális hálózatban, valamint távbeszélőrendszerekben is nagytávolságú átvitelre. A mindenkori sávszélesség a kábel hosszától függ. 1 km-nél kisebb távolságon Mbit/s-os átviteli sebesség valósítható meg. Ezt az átviteli közeget alkalmazzák az Ethernet hálózatokban, ahol megkülönböztetünk: vékony koaxiális (10Base2) és vastag koaxiális (10Base5) kábeleket. A típusjelzésben szereplő 2-es és 5-ös szám az Ethernet hálózatban kialakítható maximális szegmenshosszra utal: vékony kábelnél ez 200 méter (valójában 185m), vastagnál 500 méter lehet.

19 Alapsávú koaxiális kábelek
Vékony koax kábel (10BASE-2, thinnet): kb. 6mm átmérőjű – Half Duplex, 185 m, 30 hoszt BNC (bajonettzáras, Bayone-Neil-Councelman) + T csatlakozó a csatlakozások mindig a kábelezés legkritikusabb pontjai, célszerűbb a biztonságosabb kötést biztosító sajtolt (krimpelt) csatlakozók használata, a csavaros vagy forrasztott BNC csatlakozókkal szemben BNC csatlakozó Thinnet

20 Koaxiális kábelek Vékony koax (10BASE2) nem megfelelő blankolása

21 Alapsávú koaxiális kábelek
Thicknet Vastag koax kábel (10BASE-5, thicknet): kb. 15 mm átmérőjű Half Duplex, 500 m, 100 hoszt Vámpír csatlakozó Lényegesen kisebb a csillapítása mint a vékony változatnak, ezért nagyobb távolságok hidalhatók át vele. Mivel a kábel vastagságánál fogva merev, ezért nehezen szerelhető. Csatlakozások kialakítása is speciális: ún. vámpírcsatlakozókat alkalmaznak. Ez a kábelre kívülről rásajtolt csatlakozó, amely a rásajtoláskor úgy szúrja át a kábel szigetelését, hogy a külső árnyékolással és a belső vezetékkel is önálló elektromos érintkezést biztosít.

22 Koaxiális kábelek Vastag koax (10BASE5) és a vámpírcsatlakozó

23 Koaxiális kábel Lezáróellenállás (véglezáró sapka vagy kupak)
Két oldalon T-dugók, középen a lezáróellenállás Sín topológia

24 Koaxiális kábel fajták
Szélessávú koaxiális kábel A televíziós rendszerek megjelenésével a tv jelek átviteléhez jelentősen nagyobb sávszélesség kellett, ezeket a szélessávú kábelekkel oldották meg. Ez a fajta kábelrendszer a kábeltelevíziózás szabványos kábelein keresztül analóg jelátvitelt tesz lehetővé. A szabványos kábeltelevíziós technikából adódóan az ilyen szélessávú hálózatok esetén az analóg jelátvitelnek megfelelően (ami kevésbé kritikus, mint a digitális) a kábel akár 100 km-es távolságra, 300 MHz-es, de néha 450 MHz-es jelek átvitelére is alkalmas. Digitális jelek analóg hálózaton keresztül átviteléhez minden interfésznek tartalmaznia kell egy konvertert, amely a kimenő digitális jeleket analóg jelekké, és a bemenő analóg jeleket digitális jelekké alakítja. Egy 300 MHz-es kábel tipikusan 150 Mbit/s-os adatátvitelt tesz lehetővé. Mivel ez egy csatorna számára túlzottan nagy sávszélesség, ezért a szélessávú rendszereket általában több csatornára osztják. Az egyes csatornák egymástól függetlenül képesek pl. analóg televíziójel, csúcsminőségű hangátviteli jel, vagy digitális jelfolyam átvitelére is.

25 Szélessávú koaxiális kábelek
Az alapsávú és a szélessávú technika közötti egyik legfontosabb különbség az, hogy a szélessávú rendszerekben analóg erősítőkre van szükség. Ezek az erősítők a jelet csak az egyik irányba tudják továbbítani, ezért csak szimplex adatátvitelt képesek megvalósítani. A probléma megoldására kétféle szélessávú rendszert fejlesztettek ki: a kétkábeles és az egykábeles rendszert. A kétkábeles rendszerben két azonos kábel fut egymás mellett. A két kábelen ellentétes irányú az adatforgalom. Egykábeles rendszerben egyetlen kábelen két különböző frekvenciatartomány van az adó (adósáv) és a vevő (vevősáv) részére. A szélessávú rendszerek nagy előnye, hogy egyazon kábelen egyidejűleg egymástól függetlenül többféle kommunikációt valósíthatunk meg, hátránya azonban a telepítés és az üzemeltetés bonyolultsága és a jelentős költségek.

26

27 Koaxiális kábelek Krimpelő készlet koaxiális kábelekhez

28 Csavart érpár (sodrott érpár)
A csavart érpár (Twisted Pair) az egyik legelterjedtebben használt átviteli közeg. Két szigetelt rézvezetéket szabályos minta szerint összecsavarnak. Több csavart érpárt (4) fognak össze, és külső szigeteléssel látnak el. Az összefogott érpárokat külön-külön (STP) ill együttesen árnyékolhatják (FTP), vagy (olcsóbb megoldásként) árnyékolás nélkül is használhatják (UTP). A csavarás csökkenti az áthallást az érpárok között és (némi) zajvédelmet biztosít. A csavarás sűrűsége különbözhet az egyes érpárokban, hogy csökkenjen az áthallás. A húzal átmérője ~0,4 / ~0,8 mm. Akárcsak az árnyékolt csavart érpáras (STP) kábelnél, az UTP esetében is pontos előírások vannak arra, hogy hosszegységenként hány sodrásnak kell lennie.

29 Csavart érpár (sodrott érpár)
Fajtái: Árnyékolatlan csavart érpár (Unshielded Twisted Pair - UTP) Fóliázott csavart érpár (Folied Twisted Pair - FTP) Árnyékolt csavart érpár (Shielded Twisted Pair - STP)

30 UTP Az UTP kábel számos hálózatokban használt, 4 érpárból álló réz alapú átviteli közeg. Az UTP kábeleknek mind a 8 rézvezetéke szigetelőanyaggal van körbevéve. Emellett a vezetékek párosával össze vannak sodorva, így csökkentve az elektromágneses (EMI) és rádiófrekvenciás (RFI) interferencia jeltorzító hatását. Az árnyékolatlan érpárok közötti áthallást úgy csökkentik, hogy az egyes párokat eltérő mértékben sodorják. Az árnyékolatlan érpárok közötti áthallást úgy csökkentik, hogy az egyes érpárokat eltérő mértékben sodorják Az erek színkódolva vannak a helyes bekötési sorrend miatt A 10Base-T és 100Base-TX kábelek átvitelkor csak az 1, 2 (küldésre) és a 3, 6 (fogadásra) érpárokat alkalmazzák. 1000Base-TX szabványú átvitel esetén mind a 4 érpár részt vesz az adatátvitelben. Egy vezetéken maximum 125 Mb/s átviteli sebesség érhető el. A nagy mennyiségű adat átvitelét duplex módon valósítják meg. 30

31

32 UTP Erős elektromágneses sugárzás esetén elégtelen védelem, ilyenkor további árnyékolást szükséges Könnyű a szerelése, kiépítése, gazdaságos alapanyag 8P8C csatlakozó, RJ-45 Néhány fizikai szabvány: 10BASE-T: 2 érpár – 16 MHz – 10 Mbit/s –Half/Full Duplex 100BASE-TX (Fast Ethernet): 2 érpár – 100 MHz – 100 Mbit/s – Half/Full Duplex 1000BASE-T (Gigabit Ethernet): 4 érpár – 250MHz – 1 Gbit/s – Half/Full Duplex Maximális hossz egységesen 100 m

33 UTP Előnyök: Hátrányok:
kis átmérője, mely által kevesebb helyet foglal a kábelcsatornákban Könnyű telepíteni, és más adatátviteli közegekhez képest olcsó. A méterre vetített költség tekintetében lényegében az UTP számít a legolcsóbb LAN-kábelezésnek. Kis külső átmérőjének köszönhető, hogy az UTP nem tölti meg a kábelcsatornákat olyan hamar, mint más vezetékek. ha az UTP kábelt RJ-45-ös csatlakozókkal szereljük, a lehetséges hálózati zavarforrások körét nagymértékben szűkítjük, és stabil csatlakozásokat tudunk kialakítani. Hátrányok: Más hálózati adatátviteli közegeknél érzékenyebb az elektromos zajra és interferenciára A jelerősítők közötti távolság az UTP kábelek esetében kisebb, mint a koaxiális kábeleknél Külső interferencia-források elleni viszonylagos védtelensége Kis átviteli távolság jellemzi

34 FTP (ScTP) Egy újfajta hibrid UTP az árnyékolófonatos UTP (Screened UTP, ScTP), amely árnyékolófóliás csavart érpáras (foil screened twisted pair, FTP) kábel néven is ismert. Az ScTP az UTP-vel egyező módon 100 ohmos. Az ScTP vagy FTP = Foiled Twisted Pair, fóliával bevont csavart érpárok. Azaz az FTP kábel esetén megjelenik egy + árnyékolás, az AL fólia. Célja a jobb jelátvitel, a külső zavarok csökkentése, kivédése.

35 STP Árnyékolt csavart érpár (Shielded Twisted Pair - STP)
Az STP kábel az árnyékolási, kioltási és csavart érpáras megoldások előnyeit ötvözi Minden vezetékpár fémfóliával van burkolva A két érpárt emellett egy közös fémszövet vagy fémes fólia is körbefogja Az Ethernet hálózati alkalmazásokhoz specifikált árnyékolt csavart érpáras kábel 100 ohmos, illetve150 ohmos Token Ring hálózatokban Az elsősorban Token Ring hálózatokban használt STP kábelek csökkentik a kábelen belüli elektromos zajokat, mint amilyen az érpárok közötti csatolás és áthallás

36 STP Az STP a kábelen kívülről eredő elektromos zajok – mint az elektromágneses interferencia (EMI) és a rádiófrekvenciás interferencia (RFI) – hatását is csökkenti Az STP kábelek az UTP kábelek számos előnyével és hátrányával rendelkeznek Az STP minden külső interferenciatípus ellen hatásosabb védelmet biztosít Az STP ugyanakkor drágább és nehezebben telepíthető, mint az UTP

37

38 FTP (ScTP) és STP Az STP és az FTP (ScTP) kábelek fém árnyékolását mindkét végződésen földelni kell. Ha a megfelelő földelés elmarad, vagy a kábel bármely pontján megszakad az árnyékolás, az STP és az FTP (ScTP) kábeleken komoly zajproblémákkal kell számolni. A jó árnyékolás nemcsak a kívülről származó elektromágneses hullámokat gátolja meg abban, hogy zajokat keltsenek az adatátviteli vezetékeken, de az elektromágneses hullámok kisugárzását is megakadályozza. Ezek a hullámok megzavarhatnák más készülékek működését. Az STP és FTP (ScTP) kábelek hossza a jelek ismétlése nélkül nem lehet akkora, mint más hálózati átviteli közegeké (koaxiális kábel, optikai kábel). A szigetelés és az árnyékolás mennyiségét növelve jelentősen megnő a kábel mérete, súlya és ára is. Az árnyékoló anyagok miatt a végpontokat is nehezebb szerelni Mindettől függetlenül az STP és az FTP (ScTP) kábeleket bizonyos területeken továbbra is használják, főként ahol erős EMI és RFI források találhatók a kábelek közelében.

39 FTP (ScTP) és STP FTP (ScTP) STP

40 Csavart érpár (sodrott érpár)
Osztályozás: CAT1: telefonkábel (2 Mbit/s, hangátvitel, 2 érpár) CAT2: maximum 4 Mbit/s, ohm (Local Talk) CAT3: 100 ohm 10 Mbit/s 100 m, Csillag topológia, Ethernet CAT4: 100 ohm 20 Mbit/s 100 m (16 Mbit/s Token Ring) CAT5: 100 ohm 100 Mbit/s 100 m (Fast Ethernet), csillag topológia CAT6: 100 ohm 1000 Mbit/s 100 m CAT7: 100 ohm 1200 Mbit/s 100 m A felsőbb kategóriás kábelek visszafelé kompatibilisek. A kategóriák közötti egyetlen lényeges különbség a csavarás sűrűsége. Minél sűrűbb a csavarás, annál nagyobb az adatátviteli sebesség. Az UTP kábeleknél általában az RJ-45 típusjelű telefoncsatlakozót használják a csatlakoztatásra. Ethernet hálózatokban kategóriájú kábeleket 10BaseT néven specifikálták.

41 Kábelkapcsolat-típusok
Vezeték bekötési szabványok: TIA/EIA T568A TIA/EIA T568B Alkalmazástól függően, a kábel két végén található bekötés lehet: Egyenes (line) kábel – mindkét vég ugyanaz, hálózati eszközvégpont összekötés. leginkább két gép összekötéseko használaható. Pl.: router-PC Kereszt (cross) kábel – egyik A szabvány, másik B szabvány, leggyakrabban alkalmazott bekötés, melyet eszközök hálózatra csatolására alkalmazunk. végpont-végpont, kapcsoló-kapcsoló Pl.: PC-PC

42 Színkódok Egyenes Kereszt 1.Narancs-fehér 2. Narancs 3. Zöld-fehér
1.Narancs-fehér 2. Narancs 3. Zöld-fehér 4. Kék 5. Kék-fehér 6. Zöld 7. Barna-fehér 8. Barna

43 Csavart érpár (sodrott érpár)
Beszerelés szerint kétfajta kábeltípust különböztetünk meg, a lengőkábelt (patch-kábel) és a falikábelt. A megkülönböztetés alapját a kábelezés telepítésekor a különböző elhelyezkedésből adódó igények hozták létre. A lengőkábel külső védőburkolata kevésbé merev, mint a falikábeleké. A lengőkábel réz sodrony, míg a falikábel általában tömör réz ereket tartalmaz, emiatt a csatlakozó is eltérő. A fali kábelt az 568A míg a lengő kábelt 568B szabvány szerint kell mindkét végén bekötni. Az említett szabvány azt is előírja, hogy a fali csatlakozótól a lengő kábel nem haladhatja meg az 5m-t.

44 Csavart érpáras krimpelőfogó
RJ-45-ös csatlakozó Csavart érpáras krimpelőfogó feje. Ezzel kisebb dugókat is lehet krimpelni (4P, 6P) CAT6-os UTP kábel Csavart érpáras krimpelőfogó

45 Optikai átviteli közegek

46 Optikai kábel Az optikai szál egy igen tiszta, néhány tíz (a technológia megjelenése idején még néhány száz) mikrométer átmérőjű üvegszálból és az ezt körülvevő, kisebb optikai törésmutatójú héjból álló vezeték. Működési elve a fénysugár teljes visszaverődésén alapul: A fénykábel egyik végén belépő fényimpulzus a vezeték teljes hosszán teljes visszaverődést szenved, így a vezeték hajlítása esetén is – minimális energiaveszteséggel – a szál másik végén fog kilépni. Ezt a tulajdonságot kihasználva az optikai szálak rendkívül alkalmasak digitális információ-továbbításra A fényimpulzusoknak köszönhetően hatékonyabbak, mint a hagyományos rézvezetőjű csavart érpáras UTP-kábelek A telekommunikációban jóformán minden hosszútávú gerinchálózat optikai kábeleket használ az adattovábbításra hatékonysága, valamint nagy távolságokon az egységnyi sávszélességre jutó jóval alacsonyabb fajlagos költségei miatt.

47 Optikai kábel Ha egy fénysugarat ki- és bekapcsolva adatokat (egyeseket és nullákat) akarunk továbbítani egy optikai szálon keresztül, akkor a fénysugárnak a szál végének eléréséig a szálban kell maradnia. A fénysugárnak nem szabad az optikai szál körül található burkolatba kilépnie, ezzel ugyanis elveszne energiájának egy része. Olyan optikai szálat kell tehát tervezni, amelynek külső burkolata a belső szál felől nézve tükörként viselkedik az adattovábbításra használt fény számára. Ha a belső szálból kilépni próbáló minden fénysugarat sikerül olyan szögben visszatükrözni a szálba, hogy a jelek a túlvég felé haladjanak tovább, akkor kiváló „csővezetéket", más szóval hullámvezetőt kapunk a fényhullámok továbbítására. Az optikai szálas hálózatokban egy szálat adásra, egyet pedig vételre használunk. A két szál a csatlakozási végpontok eléréséig általában közös külső köpeny alatt fut. Úgy tekinthetjük őket, mint ellentétes irányba vezető egyirányú utcákat, így duplex kommunikációs csatornát nyerünk. Az optikai kábelekben általában nagyobb számú érpárt találni, így az adatközpontok, emeletek vagy épületek közötti adatforgalom lebonyolításához egyetlen kábel is elegendő. Egy-egy kábel 2-48, esetleg ennél is több szálat tartalmaz.

48 Optikai kábel A kábel vékony -10mikron- üvegszálakból és annak szigeteléséből áll össze Az átviendő adatokat hajszálvékony, üvegből vagy szilikátból készült szálon keresztül, fény formájában továbbítják Manapság igen elterjedt a hosszú távolságok áthidalására, alacsonyabb bekerülési költsége és jobb jelvezető tulajdonsága révén. Nagysebességű adatátvitelt biztosít, mely jelenleg elérheti az 10 Gbit/sec-ot is. Az anyag lehetővé tenne akár 50Tbit/sec-ot is, de a mostani átalakító elektronikák csak 10Gbit/sec körüli értéket tudnak. Előnye, hogy nem érzékeny az elektromos és az elektromágneses zavarokra, valamint, hogy nagy távolságok hidalhatók át vele. A kábel belsejében fényvezető anyag található, a jeleket szabványtól függően különböző hullámhosszú fény szállítja Szerelése, javítása, hibakeresése költséges Mérsékelten sérülékeny

49 Optikai kábel Az optikai szál egy olyan hengeres, szigetelt, könnyen hajlítható szál, amely fényt továbbít az üvegmag belsejében, a teljes fényvisszaverődés elve alapján. Az optikai szál fényvezető részei a fényvezető mag és a fényvisszaverő szerepet játszó cladding (héj). A mag nagyon tiszta, nagy törésmutatójú üvegből készül. Mivel a magot egy kisebb törésmutatójú üvegből vagy műanyagból készült héj veszi körül, a fény nem tud a magból kilépni A határ a mag és a védő réteg között lehet hirtelen, mint az egymódusú szálnál, vagy lehet fokozatos átmenetű, mint a multimódusú szál esetében. A nagy magátmérőjű szálat multi-módusú szálnak nevezzük (Ez alakult ki a legkorábban), az elekromágneses analízis alapján.

50 Optikai adatátvitel alapelve
Optikai kábel Optikai adatátvitel alapelve Az átvitel három elem segítségével valósul meg: fényforrás (fényemittáló dióda – LED, lézer) átviteli közeg fényérzékelő (fotodióda) A fényforrás egy LED dióda, vagy lézerdióda. Ezek a fényimpulzusokat a rajtuk átfolyó áram hatására generálják. A fényérzékelő egy fotótranzisztor vagy fotodióda, amelyek vezetési képessége a rájuk eső fény hatására megváltozik. Az átviteli közeg egyik oldalára fényforrást kapcsolva a közeg másik oldalán elhelyezett fényérzékelő a fényforrás jeleinek megfelelően változtatja az vezetőképességét.

51 Optikai kábel Az adó fogadja a kapcsolók és a forgalomirányítók felől továbbítandó adatokat. Ezek az adatok elektromos jelek formájában érkeznek. Az adó fényimpulzusos megfelelőjükre alakítja az elektromos jeleket. Az adatok kódolására és a kábelen való továbbítására kétféle fényforrást szoktak használni: 850 nm vagy 1310 nm hullámhosszú infravörös fényt kibocsátó diódát (LED). LED-eket elsősorban a LAN-ok többmódusú optikai szálain használunk. A szál túlvégén lencsék segítségével kell fókuszálni az infravörös fényt. A sugárzás indukált emissziójával történő fényerősítés (Light Amplification by Stimulated Emission Radiation, LASER) olyan fényforrás, amely vékony, ám erős, 1310 nm vagy 1550 nm hullámhosszú infravörös fénysugarat állít elő. Lézereket egymódusú optikai szálakon használnak, inkább WAN-okban és telephelyi gerinchálózatokban találkozhatunk velük.

52 Optikai kábel Az optikai szálnak ténylegesen a fénysugár vezetésére használt része a mag. Ha egy fénysugár belépett az optikai szál magjába, akkor abban csak korlátozott számú útvonalon haladhat. Ezeket az útvonalakat módusoknak nevezzük. Ha a mag átmérője elég nagy ahhoz, hogy benne a fénysugarak több útvonalon is haladhassanak, akkor többmódusú optikai szálról beszélünk. Az egymódusú optikai szál magja kisebb, ebben a fénysugarak csak egy móduson utazhatnak.   Az egymódusú szálak magja kisebb, finomabb kidolgozású, ennek köszönhető, hogy nagyobb sávszélességet és átviteli távolságot biztosítanak, mint a többmódusú szálak. Természetesen ez a gyártási költségekben is tükröződik, mivel drágább, de nagyobb távolságra képes adatot átvinni

53 Optikai kábel

54 Optikai kábel

55 Optikai kábel Csatlakozók ST – kerek alakú SC – kocka alakú

56 Vezeték nélküli közegek
Hálózat kiépítésekor gyakran adódik olyan helyzet, amikor vezetékes összeköttetés kialakítása lehetetlen. Utcákat kellene feltörni, ott árkokat ásni és ha mindez mondjuk egy forgalmas, sűrűn beépített terület. Ilyenkor a vezeték nélküli átviteli megoldások közül kell választani. Jellemzők: Az átvitel rádió vagy fény frekvenciás hullámokkal A kiépítése nem igényli a környezet szerelését átalakítását A végpontok könnyen mozgathatóak Átviteli sebesség átlagos igényű végpontokhoz megfelelő A végpontok száma rugalmas, így a közeg jól skálázható, kezelhető Biztonsága viszont folyamatos felügyeletet szakértelmet kíván, ennek ellenére gazdaságos közegnek mondható

57 Vezeték nélküli közegek
A teljes elektromágneses spektrum öt fő hullámsávjai: röntgensugarak, gamma sugarak, ultraibolya sugarak, látható fény, infravörös sugarak, mikrohullámok és rádióhullámok. Ebben a sorrendben növekszik a hullámhossz és fordítottan arányos a frekvencia. A rádióhullám, a mikrohullám, az infravörös hullám és a látható fény (lézer) a spektrumnak az a része, amely alkalmas információtovábbításra. Az ultraibolya, a röntgen- és a gamma sugarak a nagyobb frekvencia miatt még jobbak lennének az információtovábbításra, hiszen minél szélesebb a frekvenciatartomány, annál nagyobb az adatátviteli sebesség, de ezeket nehéz előállítani, és nem terjednek jól az épületekben és veszélyesek az élővilágra.

58 Rádiófrekvenciás átvitel
Egyszerűen előállítható, minden irányba terjedő jel. Nagy távolságra jut el, és áthatol az épület falain. Az elektromos berendezések zavarhatják. Alacsonyfrekvencián: Minden akadályon áthatol Követi a föld görbületét Forrástól távolodva, nagy mértékben gyengül Nagyfrekvencián: Egyenes vonal mentén terjed (Ionoszféráról visszaverődik) Tárgyakról visszaverődik Eső elnyeli

59 Mikrohullámú átvitel 100 MHz feletti egyenesen terjedő hullámokat, ha egy parabolatükör segítségével egy kis nyalábba fogjuk össze, sokkal jobb lesz a jel-zaj arány. Irányított nyaláb miatt interferencia nélkül működik. Föld görbülete miatt nem lehetnek túl távol az adótornyok. (50km) Időjárási viszonyok „elhalkulást” okozhatnak. (eső, kioltás) Nem drága technológia. Optikai kábelek kezdik kiszorították a földi távközlésből. Engedély nélkül használható sáv a világon mindenütt, egyedül 2, ,484GHz. (pl. garázsnyitó)

60 Vezeték nélküli közegek
Mikrohullámú közegek WI-FI Bluetooth 3G, 4G mobil Internet Műholdas átvitel Fény alapú közegek Infra átvitel Lézer átvitel

61 Vezeték nélküli közegek: WI-FI (WIreless Fidelity)
az IEEE által kifejlesztett vezeték nélküli mikrohullámú kommunikációt (WLAN) megvalósító, széleskörűen elterjedt szabvány IEEE es szabványok 1997-től Irodákban, nyilvános helyeken (repülőtér, étterem, hotel, magánházak stb.) megvalósított vezeték nélküli helyi hálózat, aminek segítségével a látogatók saját számítógépükkel kapcsolódhatnak a világhálóra. Fajtái: Adhoc mód: gyors és egyszerű kapcsolat csak két állomás között AP mód: több végpont egy központi hálózati eszközhöz csatlakozik(Access point vagy Router), csillag topológia

62 Vezeték nélküli közegek: WI-FI
– Hatótávolság: beltéren: ~20m, kültéren: ~100m 802.11a – érzékeny közeg, nagy távolságokhoz, pont-pont kapcsolat, hatótáv: bel ~35m/kül ~120m 802.11b – végpontok csatlakozásánál, kevésbé gyors, stabil, ~38/~140m 802.11g – végpontok csatlakozásánál, viszonylag gyors, ~38/~140m 802.11n – egyre elterjedtebb, a Fast Ethernet sebességét megközelítő szabvány, végpontok csatlakoztatására, ~70/~250m 802.11y – 3,7 GHz, 54 Mbit/s, , ~50/~5000m

63 Vezeték nélküli közegek: Bluetooth
A Bluetooth (ejtsd: blútúsz) rövid hatótávolságú, adatcseréhez használt, nyílt, vezeték nélküli szabvány Alkalmazásával számítógépek, mobiltelefonok (telefonkihangosítók) és egyéb készülékek között automatikusan létesíthetünk kis hatótávolságú rádiós kapcsolatot Gyors és biztonságos csatlakoztatására fejlesztették ki Mester-szolga alapú kommunikáció: Egy hálózatban egy időben 1 „mester” eszközhöz legfeljebb 7 másik eszköz csatlakozhat Jellemzően PAN (Personal Area Network) méretű hálózat

64 Vezeték nélküli közegek: Bluetooth
Alacsony energiagazdálkodás jellemzi Nem jelentenek akadályt a falak Úgynevezett „Class”-ok az alkalmazható távolságok megkülönböztetéséhez: Class 1 – 100 m Class 2 – 10 m Class 3 – 1 m Maximális sebesség 24 Mbit/s ( es szabvány alkalmazásával)

65 Vezeték nélküli közegek: Bluetooth
Alkalmazási területei: Vezetéknélküli hálózatok kialakítására asztali és hordozható számítógépek között, illetve csak asztali gépek között kis területen, ha nincs szükség nagy sávszélességre Számítógép-perifériák csatlakoztatására nyomtatók, billentyűzetek, egerek esetében Fájlok és adatok átvitelére és szinkronizálására személyi digitális asszisztensek (PDA-k, mobiltelefonok és a számítógép) között Egyes digitális zenelejátszók, fényképezőgépek és számítógép között Autóskészletek és fülhallgatók csatlakoztatására mobiltelefonokhoz Orvosi és GPS-készülékek

66 Műholdas adatátvitel A műholdakon lévő transzponderek a felküldött mikrohullámú jeleket egy másik frekvencián felerősítve visszasugározzák. Hogy a földön lévő műholdra sugárzó, illetve a műhold adását vevő antennákat ne kelljen mozgatni, geostacionárius pályára állított műholdakat használnak. Az Egyenlítő felett kb km magasságban keringő műholdak sebessége megegyezik a Föld forgási sebességével, így a Földről állónak látszanak. A mai technológia mellett 90 geostacionárius műhold helyezhető el ezen a pályán ( 4 fokonként). A frekvenciatartományok a távközlési műholdaknál: 3,7...4,4 GHz a lefelé, 5, ,425 GHz a felfelé irányuló nyaláb számára. A műhold tipikus sávszélessége 500 MHz (12 db 36 MHz-es transzponder, egy transzponderen 50 MB/s-os adatforgalom, vagy 800 db 64 kbit/s-os hangcsatorna. Ha a transzponderek az adást polarizálják, több transzponder is használhatja ugyanazt a frekvenciát.

67 Műholdas adatátvitel A frekvenciatartományok kiosztása a transzponderek között lehet statikus: azaz a frekvenciák fixen ki vannak osztva a transzponderek között, de ma inkább azt a módszert használják, hogy először az egyik transzponder majd utána a következő kap egy-egy frekvenciaszeletet. (Osztott idejű multiplexálás). A visszasugárzott hullámnyaláb mérete is befolyásolható: nagy kiterjedésű hullámnyalábot leginkább a TV-s műsorszórás igényel, de ma már lehetséges kis kiterjedésű (néhány km átmérőjű) pontnyalábok (spot beam) használata is. Ez utóbbi távközlési rendszereknél előnyös, a lehallgathatóságot csökkenti. A műholdas átvitel késleltetése a földi mikrohullámú illetve a vezetékes rendszerekhez képest jelentős a nagy távolság miatt: msec.

68 Vezeték nélküli közegek: Infra-IrDA
InfraRed Data Association, infravörös adatátviteli kommunikációs szabvány Az Infravörös Adat Egyesülés - angol rövidítéssel IrDA - egy vállalatok feletti tömörülés, amely kidolgozta az infravörös fényen alapuló adatátviteli ajánlást Jellemzően nagyon rövid ( m) távú vezeték nélküli adatátvitelre használják, pl. mobiltelefonok, távirányítók, PC egér, billentyűzet, rendszerbeli illesztését teszi lehetővé Az IrDA-Data eszközöket elsősorban a vezetékes kapcsolat alternatívájaként kezelhetjük. Infravörös eszközökkel egymásra célozva, kb. 30 fokos nyílásszög mellett mintegy 1m távolságig dolgozhatunk. Sebességek: Serial IR – 9,6 Kbit/s-115 Kbit/s Very Fast IR – 16 Mbit/s Giga IR – 512 Mbit/s-1 Gbit/s

69 Vezeték nélküli közegek: Infra-IrDA
Előnyei: Gyors kapcsolat felépítés Egyszerű alkalmazás Alacsony fogyasztás Jól irányítható Olcsó, könnyen előállítható Hátrányai: Közvetlen rálátás szükséges Szilárd testeken nem képes áthatolni Szabadban nem használható, mivel a Nap infra tartományban is erősen süt Kistávolságú átvitelre használják Alkalmasak lehetnek épületen belüli lokális hálózatok átviteli rendszerének szerepére

70 Vezeték nélküli közegek: Lézer (Látható fény) Free Space Optical Communication
Pont-pont közötti adatátvitel Közvetlen rálátás szükséges Áthidalható távolság 2-5 km, elérhető sávszélesség 1 Gbit/s Tipikusan MAN (Metropolitan Area Network) méretű hálózatokban Az illetéktelen lehallgatás, illetve külső zavarás ellen viszonylag védett Külső időjárási körülmények befolyásolják az átvitelt Eső, sűrű köd, légköri szennyeződések zavarként jelentkeznek, amik a kommunikációt akár teljesen blokkolhatják Napsütés önmagában nem zavarja, de a hatására keletkező hőáramlás igen Nagy sávszélességű olcsó megoldás Felhasználás például: traffipax, vagy két épület lokális hálózatát a tetejükre vagy a homlokzatukra szerelt lézerek segítségével kapcsoljuk össze