Media transmisyjne
Medium transmisyjne – nośnik używany do transmisji sygnałów w telekomunikacji.

Jest podstawowym elementem systemów telekomunikacyjnych.

Możliwości transmisji zależą od parametrów użytego medium.

Wyróżnia się media przewodowe i bezprzewodowe.


Rodzaje medium Transmisyjnego


Media transmisyjne można podzielić na przewodowe oraz bezprzewodowe.

Do przewodowych mediów transmisyjnych należą:

Kabel symetryczny (w tym tzw. skrętka)

Kabel współosiowy (kabel koncentryczny)

Kabel światłowodowy (światłowód jednomodowy lub wielomodowy)

Kable energetyczne

Do bezprzewodowych mediów transmisyjnych należą:

fale radiowe (fale elektromagnetyczne z zakresu częstotliwości od 3 Hz do około 3 THz)

fale świetlne (fale elektromagnetyczne o częstotliwości powyżej 100 THz, np. światło lasera)

Media transmisyjne możemy podzielić również ze względu na rodzaj transmisji, jaki można w nich stosować:

Simpleks – transmisja tylko w jednym kierunku

Półdupleks – transmisja w obu kierunkach, ale nierównoczesna

Dupleks – równoczesna transmisja w obu kierunkach

Podział mediów


Charakterystyka mediów transmisyjnych


Media przewodowe

Skrętka składa się z ośmiu żył (czterech par żył). Żyły w skrętkach są ze sobą splecione parami.

Każda para skrętki posiada jedną żyłę do przenoszenia napięcia, a drugą uziemioną.

Jakikolwiek szum pojawiający się w jednej żyle, występuje także w drugiej.

Ponieważ żyły w parze są spolaryzowane przeciwnie w stosunku do siebie,

szum pojawiający się w jednej żyle jest „znoszony” przez szum z drugiej żyły na końcu kabla dołączonego do odbiornika.

Skrętki są najczęściej używane w systemach, które do transmisji używają kodu Manchester. Stopień w jakim zakłócenia

są wyeliminowane zależy od ilości splotów przypadających na jednostkę metra. Większa ilość splotów na metr gwarantuje

zmniejszenie szumu. Dla jeszcze większej ochrony przed zakłóceniami stosuje się ekran w postaci folii, w którą zawinięte

są pary żył oraz uziemienie. Folia może być owinięta wokół pojedynczych par lub wszystkich żył. Impedancja typowej skrętki

wynosi 100Ω, a maksymalna prędkość transmisji wynosi 1 Gbit/s (10Gbit/s w przypadku kategorii 6a kabla). Maksymalna

odległość pomiędzy urządzeniami połączonymi skrętką nie powinna przekraczać 100 m (55 m dla 10Gbit/s).

Wyróżnia się następujące rodzaje skrętek:

nieekranowana UTP (Unshielded Twisted Pair)

ekranowana STP (Shielded Twisted Pair) – cały kabel składający się z czterech par żył jest ekranowany metalowym oplotem

foliowana FTP (Foiled Twisted Pair) – cały kabel okręcony jest na całej długości metalową tasiemką

pozostałe: SFTP, S/STP, FSTP.

Skrętka UTP

Kabel koncentryczny zwany także współosiowym.

Składa się z dwóch przewodników – wewnętrznego (żyły podstawowej) i zewnętrznego (ekranu), które są

oddzielone ochronną warstwą izolacyjną (dielektrykiem). Ekran chroni przewód wewnętrzny przed zakłóceniami.

Kable koncentryczne stosuje się powszechnie do łączenia anten, do połączeń AV, w sieciach komputerowych oraz

w sieciach kablowych. Kable koncentryczne dzielimy wg ich impedancji falowej:

50 Ω (np. H1500, H1000, H1001, H500, 9913, RG214, RG213, H155, RG58, RG316, TRILAN2, TRILAN4, RG178, RG174)

75 Ω (np. RG59, TRISET113, RG6U, CB100F)

60 Ω (wycofane z produkcji)

Przekrój kabla koncentrycznego

Światłowód składa się z cienkiego włókna szklanego, które przenosi informację w postaci światła w zakresie widma światła widzialnego i poniżej.

W konstrukcji kabla światłowodowego można wyróżnić takie elementy, jak:

powłoka pierwotna, nakładana podczas procesu produkcyjnego, przekrój stały, około 250 μm

żel ochronny, włókno aramidowe, chroniące światłowód przed uszkodzeniem

powłoka wtórna, obejmująca powłokę pierwotną oraz opcjonalnie żel ochronny, w jednej z form: tuba, rozeta lub taśma

dielektryczny element wytrzymałościowy

żel uszczelniający

pancerz kabla (taśmy, druty stalowe)

pokrycie zewnętrzne

Zalety światłowodu w stosunku do kabli miedzianych:

odporność na zakłócenia RFI (Radio Frequency Interference) oraz EMI (ElectroMagnetic Interference)

bezpieczeństwo (nie można podsłuchać transmisji)

duża przepustowość z powodu szerokiego pasma

odporność na korozje

większy zasięg

mniejsza kubatura i waga

szybsza transmisja

Wady światłowodu:

wibracje fizyczne powodują zaszumienie sygnału informacyjnego

ograniczenie w zgięciu kabla (zbyt mały promień zgięcia może doprowadzić do złamania się włókna)

trudność w łączeniu światłowodów

Koszt stosowania światłowodu jest kompromisem pomiędzy przepustowością i ceną.

Gdy potrzebujemy większej przepustowości bardziej opłacalnym wyborem jest światłowód,

natomiast przy niższym zapotrzebowaniu na przepustowość tańsze jest medium miedziane.

Największą prędkość transmisji sygnału za pomocą światłowodu uzyskała firma HUAWEI wdrażając system nazwany 400G,

w którym prędkość transmisji danych dochodzi do 20 Tbit/s, a zasięg tego medium to 1000 km[1].

Kable energetyczne oferują najsłabszej jakości transmisję danych. Jest to spowodowane brakiem ochrony przed szumami zakłócającymi,

które pochodzą z innych źródeł niż nadajnik. Z tego względu te media nie nadają się do transmisji danych na większe odległości.

Teoretyczna maksymalna przepustowość tego medium wynosi 200 Mbit/s.

Poniższa tabela zawiera porównanie użytecznego pasma mediów przewodowych:

pasma mediów


Media bezprzewodowe


Fale elektromagnetyczne w zakresie podczerwieni IR (InfraRed) są stosowane na otwartym terenie,

bądź wewnątrz budynków. Jako źródła promieniowania fal elektromagnetycznych wykorzystuje

się diody elektroluminescencyjne LED (Light Emitting Diode) lub diody laserowe.

Przy używaniu łączy bezprzewodowych w podczerwieni nie jest wymagane uzyskiwanie

licencji na ich stosowanie w przeciwieństwie do fal radiowych. Największym

ograniczeniem tego medium transmisyjnego jest niewielki zasięg wynoszący do kilkudziesięciu metrów.

Fale elektromagnetyczne w zakresach fal radiowych do transmisji wymagają planowania

przydziału częstotliwości, z uwzględnieniem maksymalnej dopuszczalnej mocy nadajników,

rodzaju modulacji oraz innych zaleceń Międzynarodowej Unii Telekomunikacji (ITU).

Obecnie najpopularniejszymi częstotliwościami używanymi do transmisji bezprzewodowej

są 2,4 GHz i wyższe (zakres mikrofali). Odległości na jakich stosuje się fale radiowe

wynoszą do kilkudziesięciu kilometrów przy zastosowaniu specjalnych anten nadawczo-odbiorczych.

Poniższa tabela przedstawia podział fal ze względu na ich długość oraz częstotliwość:

tebalka zakresu i częstotliwości

Zalety medium bezprzewodowego:

mogą przenieść duże ilości danych przy odpowiednio wysokich częstotliwościach pracy

niski koszt instalacji anten nadawczych (nie zajmują dużych powierzchni)

dla dużych częstotliwości (krótkich fal) wystarczają małe anteny

Wady medium bezprzewodowego:

tłumienie i dyfrakcja sygnału powodowane przez różne przedmioty znajdujące

się na drodze fali niosącej sygnał (np. ptaki) oraz warunki atmosferyczne (np. deszcz, śnieg, mgła)

odbicie sygnału od płaskich powierzchni (np. woda, metal)

każdy może „podsłuchiwać” transmisję sygnału.


Niekorzystne zjawiska występujące w mediach transmisyjnych


Do niepożądanych zjawisk występujących w mediach transmisyjnych należą:

opóźnienia w transmisji sygnału

zniekształcenia przesyłanego sygnału (rozmycie impulsu, szum)

przesłuchy

rozpraszanie mocy, tłumienie

dyspersja

nieliniowość optyczna szkła


Metody dostępu do medium transmisyjnego


Protokoły sterujące dostępem do medium fizycznego (transmisyjnego) należą do podwarstwy MAC (Medium Access Control) warstwy łącza danych w modelu ISO/OSI.

Użycie odpowiedniego medium oraz protokołu dostępu do medium jest determinowane przez standard w jakim sieć została stworzona.

Metody dostępu do medium podwarstwy MAC oraz warstwę fizyczną modelu ISO/OSI opisują następujące standardy IEEE:

IEEE 802.3; Ethernet

IEEE 802.4; Token Bus; rozwiązany

IEEE 802.5; Token Ring; rozwiązany

IEEE 802.6[w innych językach](DQDB); Standard dla sieci MAN; rozwiązany

IEEE 802.9[w innych językach]; ISLAN lub isoEthernet; rozwiązany

IEEE 802.11; bezprzewodowe sieci LAN

IEEE 802.12[w innych językach]; 100BaseVG; rozwiązany