Nośniki fizyczne

Nośniki fizyczne odnoszą się do materiałów fizycznych używanych do przechowywania lub przesyłania informacji w komunikacji danych . Te nośniki fizyczne to na ogół obiekty fizyczne wykonane z materiałów takich jak miedź lub szkło . Można je dotykać i dotykać, a także mają właściwości fizyczne, takie jak waga i kolor. Przez wiele lat miedź i szkło były jedynymi nośnikami używanymi w sieciach komputerowych.

Termin nośniki fizyczne może być również używany do opisania nośników danych , takich jak płyty , kasety , VHS , dyski laserowe , płyty CD , DVD i Blu-ray , zwłaszcza w porównaniu z nowoczesnymi mediami strumieniowymi lub treściami pobranymi z Internetu na dysk twardy lub inne urządzenie pamięci masowej jako pliki.

Rodzaje nośników fizycznych

Kabel miedziany

Drut miedziany jest obecnie najczęściej używanym rodzajem nośnika fizycznego ze względu na obfitość miedzi na świecie, a także jej zdolność do przewodzenia energii elektrycznej. Miedź jest również jednym z tańszych metali, co czyni ją bardziej przydatną w użyciu.

Większość przewodów miedzianych używanych obecnie w transmisji danych składa się z ośmiu żył miedzianych, ułożonych w nieekranowane skrętki dwużyłowe (UTP). Przewody są skręcone wokół siebie, ponieważ zmniejsza to zakłócenia elektryczne ze źródeł zewnętrznych. Oprócz UTP, niektóre przewody wykorzystują ekranowane skrętki (STP), które jeszcze bardziej zmniejszają zakłócenia elektryczne. Sposób, w jaki druty miedziane są skręcone wokół siebie, ma również wpływ na szybkość transmisji danych. Kabel kategorii 3 (Cat3), ma trzy do czterech skrętów na stopę i może obsługiwać prędkości 10 Mbit /s. Kabel kategorii 5 (Cat5) jest nowszy i ma od trzech do czterech skrętów na cal, co daje maksymalną szybkość transmisji danych 100 Mbit/s. Ponadto istnieją kable kategorii 5e (Cat5e), które mogą obsługiwać prędkości do 1000 Mbit/s, a ostatnio kable kategorii 6 (Cat6), które obsługują szybkości transmisji danych do 10 000 Mbit/s (tj. 10 Gbit/s ) .

Średnio drut miedziany kosztuje około 1 USD za stopę.

Światłowód _

Światłowód to cienki i elastyczny kawałek włókna szklanego lub plastikowego. W przeciwieństwie do drutu miedzianego, światłowód jest zwykle używany do przesyłania danych na duże odległości, ponieważ umożliwia przesyłanie danych na duże odległości i zapewnia wysokie prędkości transmisji. Światłowód nie wymaga również wzmacniaków sygnału, co ostatecznie zmniejsza koszty konserwacji, ponieważ wiadomo, że wzmacniaki sygnału często zawodzą.

Obecnie w użyciu są dwa główne typy światłowodów. Światłowód wielomodowy ma średnicę około 62,5 µm i wykorzystuje diody elektroluminescencyjne do przesyłania sygnałów na maksymalną odległość około 2 kilometrów. Światłowód jednomodowy ma średnicę około 10 µm i jest w stanie przenosić sygnały na odległość kilkudziesięciu mil.

Podobnie jak drut miedziany, światłowód kosztuje obecnie około 1 USD za stopę.

Kable koncentryczne

Kable koncentryczne mają dwie różne warstwy otaczające miedziany rdzeń. Najbardziej wewnętrzna warstwa ma izolator. Następna warstwa ma ekran przewodzący. Oba są pokryte plastikową osłoną. Kable koncentryczne są używane w kuchenkach mikrofalowych, telewizorach i komputerach. Było to drugie medium transmisyjne, które zostało wprowadzone (często nazywane koncentrycznym ), około połowy lat dwudziestych XX wieku. W środku kabla koncentrycznego znajduje się drut miedziany, który działa jak przewodnik, przez który przepływa informacja. Drut miedziany w koncentrycznym jest grubszy niż w skrętce i nie ma na niego wpływu otaczające przewody, które przyczyniają się do zakłóceń elektromagnetycznych , dzięki czemu może zapewnić wyższe szybkości transmisji niż skrętka. Środkowy przewodnik jest otoczony izolacją z tworzywa sztucznego, która pomaga odfiltrować zewnętrzne zakłócenia. Izolacja ta pokryta jest ścieżką powrotną, którą zwykle stanowi ekranowanie z plecionki miedzianej lub pokrycie typu folia aluminiowa. Płaszcze zewnętrzne tworzą osłonę ochronną dla kabla koncentrycznego; ilość i rodzaj płaszczy zewnętrznych zależy od przeznaczenia kabla (np. czy kabel ma być naciągnięty w powietrzu czy pod ziemią, czy wymagana jest ochrona przed gryzoniami). Ethernet stosowane są dwa najpopularniejsze rodzaje okablowania koncentrycznego .

Thinnet jest używany w sieciach Ethernet 10BASE2 i jest cieńszy i bardziej elastyczny z tych dwóch. W przeciwieństwie do grubej sieci, wykorzystuje Bayonet Niell-Concelman (BNC) na każdym końcu do łączenia się z komputerami. Thinnet należy do rodziny kabli RG-58 o maksymalnej długości kabla 185 metrów i szybkości transmisji 10 Mbit/s.

Grube okablowanie koncentryczne jest stosowane w sieciach Ethernet 10BASE5 , ma maksymalną długość kabla 500 metrów i prędkość transmisji 10 Mbit/s. Jest drogi i nie jest powszechnie używany, chociaż pierwotnie był używany do bezpośredniego łączenia komputerów. Komputer jest podłączony do urządzenia nadawczo-odbiorczego kablem wychodzącym z interfejsu jednostki przyłączeniowej jego karty sieciowej za pomocą kabla przyłączeniowego. Maksymalna liczba węzłów grubych to 100 w segmencie. Jeden koniec każdego kabla jest uziemiony.

Aplikacja

W połowie lat dwudziestych koncentryczny był stosowany w sieciach telefonicznych jako łącza międzybiurowe . Zamiast dodawać więcej wiązek kabli miedzianych zawierających 1500 lub 1000 par miedzianych drutów i kabli , można było zastąpić te duże kable znacznie mniejszym kablem koncentrycznym.

Kolejne główne zastosowanie kabla koncentrycznego w telekomunikacji miało miejsce w latach pięćdziesiątych XX wieku, kiedy to został zastosowany jako kabel podmorski do obsługi ruchu międzynarodowego. Następnie wprowadzono go do dziedziny przetwarzania danych w połowie lat 60. Wczesne architektury komputerów wymagały kabla koncentrycznego jako typu nośnika od terminala do hosta. Sieci lokalne były głównie oparte na kablach koncentrycznych od 1980 do około 1987. ^{[ Potrzebne źródło ]}

Koncentryczny był również używany w telewizji kablowej i pętli lokalnej, w postaci architektury HFC. HFC przenosi światłowód jak najbliżej sąsiedztwa. Światłowód kończy się w sąsiednim węźle, gdzie koncentryczne wentylatory rozchodzą się, aby zapewnić usługi domowe.

Zalety

System szerokopasmowy - koncentryczny ma wystarczający zakres częstotliwości do obsługi wielu kanałów, co pozwala na większą przepustowość.
Większa pojemność kanału - każdy z wielu kanałów oferuje znaczną pojemność w zależności od lokalizacji usługi (szerokość 6 MHz w Ameryce Północnej, szerokość 8 MHz w Europie).
Większa przepustowość - w porównaniu do skrętki, ma większą przepustowość dla każdego kanału. Pozwala to na obsługę mieszanego zakresu usług (głos, dane, wideo, multimedia).
Niższe wskaźniki błędów - wewnętrzny przewodnik służy jako ekran Faradaya , który chroni sieć przed zakłóceniami elektronicznymi.

Niedogodności

Sieć magistrali , w której zastosowano kabel koncentryczny, jest podatna na przeciążenia, hałas i zagrożenia bezpieczeństwa.
Duży hałas - ścieżka zwrotna ma pewne problemy z hałasem, a sprzęt końcowy wymaga dodatkowej inteligencji, aby zadbać o kontrolę błędów.
Wysokie koszty instalacji
Podatny na uszkodzenia spowodowane uderzeniem pioruna - jeśli piorun jest prowadzony kablem koncentrycznym , może bardzo łatwo uszkodzić sprzęt na jego końcu.

Debata na temat nośników fizycznych

Ponieważ technologia stale się zmienia, toczy się debata na temat tego, czy nośniki fizyczne są nadal rozsądne i konieczne w coraz bardziej bezprzewodowym świecie. Media bezprzewodowe i fizyczne mogą się wzajemnie uzupełniać, a media fizyczne będą miały większe, a nie mniejsze znaczenie w społeczeństwie zdominowanym przez technologię bezprzewodową. Jednak inne opinie uważają nośniki fizyczne za martwą technologię, która ostatecznie zniknie.