Hálózati architektúrák
Hálózati architektúra számítógép-hálózatok tervezését struktúrális módszerrel végzik, azaz a hálózat egyes részeit réteg-ekbe (layer) vagy más néven szint-ekbe (level) szervezik, mindegyik réteg az előzőre épül. Hálózati kapcsolatnál az egyik gép k.- adik rétege a másik gép ugyanilyen szintű rétegével kommunikál Általános rétegmodell A szomszédes rétegek között egy réteginterfész húzódik, amely az alsóbb réteg által a felsőnek nyújtott elemi műveleteket és szolgálatokat határozza meg A kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összességét protokoll nak nevezzük 2
Vertikális kommunikáció Kommunikáció a diplomáciában Layer Communication Guten Morgen Bonjour Layer Communication Guten Morgen = Good morning Bonjour = Good morning Beszéd protokoll Layer 1 Tolmács protokoll Layer 2 Átviteli protokoll Layer 3 Horizontális kommunikáció 3
Réteg: Hálózati architektúra: alapfogalmak Jól definiált szolgáltatásokat nyújt a felette lévő rétegnek Elrejti a szolgáltatások megvalósításának részleteit ( fekete dobozos tervezés) Interface: Az alsóbb réteg által a felsőnek nyújtott elemi műveletek és szolgálatok definíciója (Az interfészen keresztül (le és fel) vezérlő információk és adatok adódnak át) Funkcionális elem: entitás (entity): Az adott réteg funkcióinak megvalósítása A funkcionális elem a réteg alatt és felett lévő szolgáltatásokat köti össze. Társelemek (peer entities): A különböző gépeken egymásnak megfelelő rétegben lévő funkcionális elemek. Virtuális kommunikáció: A társelemek kommunikációja Fizikai kommunikáció: A rétegek közötti interfészeken keresztül lefelé, ill. felfelé adat és vezérlő információk átadása Ha az egyik gép n. rétege egy másik gép n. rétegével kommunikál az virtuális kommunikáció míg, a valós kommunikáció ui. a fizikai rétegben történik! Protokoll: A kommunikáció során használt szabályok és konvenciók összessége.
Architektúra-tervezés szempontjai A rétegnek a kapcsolat felépítését illetve lebontását biztosító eljárással kell rendelkezzenek milyen legyen a rendszerben a hibavédelem, hibajelzés? hogyan oldható meg a gyors adók-lassú vevők együttműködése (ez a folyamat vezérlés = flow control)? ha bizonyos okok miatt az üzenetek hossza korlátozott, és ezért a küldés előtt szét kell darabolni, hogyan biztosítható a helyes összerakásuk? biztosított-e az üzenetek sorrendjének a helyessége? nagyon sokszor ugyanazon a fizikai csatornán több párbeszéd zajlik. (Ez jobb vonalkihasználást eredményez) hogyan kell ezt összekeveredés mentesen megoldani? Ha a cél és a forrás között több útvonal lehetséges, fontos a valamilyen szempontból optimális útvonal kiválasztása 5
Melyik útvonal optimális? 7-3 1-9 6
Az ISO-OSI hálózati referencia modell Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (International Standards Organization: ISO) ajánlása: Nyílt rendszerek összekapcsolása hivatkozási (referencia) modell (Open System Interconnection: OSI) A referencia modell: 7 rétegű struktúra Az OSI modell nem hálózati architektúra! Nem határoz meg konkrét protokollokat, szolgálatokat az egyes rétegekben. Csak funkciókat határoz meg.
OSI rétegek
Hálózati architektúra
10
Feladata az, hogy továbbítsa a biteket a kommunikációs csatornán. Ez a réteg tipikusan olyan kérdésekkel foglalkozik, mint: milyen átviteli közeget és milyen csatlakozókat használjunk, milyen kódolásokat (modulációt) alkalmazzunk (például: milyen feszültségszintet használjunk a logikai 1, és mekkorát a logikai 0 reprezentálásához) mennyi ideig tartson egy bit továbbítása, az átvitel megvalósítható-e egyszerre mindkét irányban, miként jön létre és hogyan bomlik le az összeköttetés, ha már nincs szükség rá, stb. Az átvitel adategysége a bit vagy szimbólum. 11
2. Adatkapcsolati réteg A réteg felelős: - a bitek összerendezéséért logikai egységekké, keretekké ; - a biztonságos kapcsolat felépítéséért és lebontásáért; - a vevő oldali hardver elem megcímzéséért (pl. MAC cím); - a megosztott átviteli közeghez való hozzáférés szabályozásáért; - a hibakereséshez szükséges információ előállításáért; - a lehetséges hibák megfigyeléséért és (néha) javításáért (például Ethernet ütközések); - az információáramlás szabályozásáért (flow control). Az adatkapcsolati réteg hardver elemei - bridge-ek, - switch-ek, - hálózati kártyák (NIC Network Interface Card) és meghajtók. A kommunikáció adategysége tehát a keret. 12
Az adatkapcsolati rétegbe nagyon sok funkció került, ezért az IEEE 802 szabványban ezt a réteget két alrétegre bontották. Közülük az alsó a MAC (Media Access Control - közeghozzáférés vezérlés), a felső az LLC (Logical Link Control logikai kapcsolatvezérlés) alréteg. Az alrétegek az alábbiak szerint osztoznak az adatkapcsolati réteg feladatain: A MAC alréteg feladata meghatározni, hogy az adott pillanatban az állomások közül melyik adhat a csatornán. Az LLC alréteg feladata a forgalomszabályozás (flow control), a hibajavító kódolás, a nyugtázás és (szükség esetén) az ismétléskérés. 13
2 Data Link Layer A D A T K A P C S O L A T I Az egyes bitek összerendezése keretekké, hibajavító információk hozzáadása Megbízható kapcsolat felépítése, és lebontása Media Access control: az átviteli közeg megosztása MAC cím alapú címzési rendszer (hardver alapú cím) Hibák kezelése (pl. ütközések feldolgozása Ethernet esetében) Flow control R É T E G 14
3. Hálózati réteg A réteg főbb feladatai: üzenetek széttagolása és összeállítása; hibakeresés és javítás; hálózati szintű adatfolyam szabályozás Csomagok forrás - célállomás közötti útvonalának meghatározása (IP cím alapján) Útvonal választás lehet statikus, dinamikus. Torlódás vezérlés (ne legyenek túlterhelt részek a hálózatban) Heterogén hálózatok összekapcsolása (a csomópont (Node) minimum 3 réteget tartalmaz Ebben a rétegben az adategységet csomagnak nevezzük. 15
4. Szállítási réteg: datagramm, szegmens Feladata a viszonyréteg üzeneteinek továbbítása. Valódi forrás-cél (end-to-end) réteg míg az alsóbb rétegekben társelemek nem feltétlenül a valódi forrás-cél elemek, itt azok valódiak). Feladatok Üzenetek tördelése illetve összeállítása Összeköttetések létrehozása Több egyirányú kérés multiplexálása (nyalábolás lefelé) több szállítási összeköttetés számára egy hálózati összeköttetés Egy szállítási összeköttetés számára több hálózati összeköttetés nagyobb átbocsátó képesség Adatáramlás vezérlés (lassú feldolgozás, forrást állít meg) Hibakezelés Összeköttetés típusok pl: hibamentes sorrendhelyes, hibamentes nem sorrendhelyes
5. Viszonyréteg: üzenetek Különböző gépek között felhasználói viszonyok létesítése Feladatok: párbeszédek szervezése (egy vagy kétirányú kapcsolatok kialakítása) szinkronizáció (nagy mennyiségű adat átvitele esetén szinkronizációs pontok, hogy meghibásodás esetén csak onnét ismételjük az adatátvitelt) kölcsönhatás menedzselés (a két oldal egyidejűleg ne próbálkozzon ugyanazzal a művelettel)
6. Megjelenítési réteg: üzenetek Az átviendő információ szintaktikájával és szemantikájával foglalkozik a réteg feladata meghatározni, hogy az átvitt szöveg milyen adatformátum szerint értelmezendő: lehet ASCII (American Standard Code for Information Interchange), EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code) Vagy például egy kép milyen formátumban kerül átvitelre (bmp, jpg, gif, stb.). Feladatok pl: kód konverzió (pl. eltérő szabványos kódolások), titkosítás, tömörítés.
7. Alkalmazási réteg: üzenetek Széles körben igényelt protokollokat tartalmaz pl: Fájl- és nyomtatószolgáltatások Fájl-átvitel (ftp), tárolás és migráció, arcíválás Távoli nyomtatás, rajzolás, fax Kommunikációs szolgáltatások Pl. elektronikus levelezés (SMTP, MIME), levelező listák, news Directory szolgáltatások Címek, telefonszámok, szolgáltatások, hálózati objektumok stb. lekérdezése Alkalmazás szolgáltatás Egységes terminál-leírás: virtuális terminál, távoli géphasználat (ssh), böngészők (WWW) Adatbázis szolgáltatás
Összefoglalva: az ajánlott 7 réteg 7: Alkalmazási réteg (Application layer) széles körben igényelt protokollok (pl. fájl átvitel, mail, virtuális terminál) 6: Megjelenítési (Presentation layer) kód konverzió, titkosítás, tömörítés (adatformátum kezelés) 5: Viszonyréteg (Session layer) (pl. párbeszédek szervezése, szinkronizáció, kölcsönhatás menedzselés) 4: Szállítási réteg (Transport layer) (end-to-end kapcsolat biztosítása nagy hálózaton) 3: Hálózati réteg (Network layer) útvonal kiválasztás 2: Adatkapcsolati réteg (Data Link layer) adategységek továbbítása, hibaellenőrzés, behatárolás, javítás (biztosítsa a közeghozzáférést, csatornamegosztás (ha kell)) 1: Fizikai réteg (Physical layer) fizikai közeghez kapcsolódik (biztosítsa a bitfolyam átvitelét)
TCP/IP PROTOKOLL VEREM TCP/IP ALKALMAZÁSOK TELNET, SMTP,FTP TRANSZPORT RÉTEG (TCP) HÁLÓZATI RÉTEG (ROUTING - IP) HÁLÓZAT ELÉRÉSI (F) OSI Alkalmazási Megjelenítési Együttműködési Szállítási Hálózati Adatkapcsolati Nem követi az OSI modellt! UNIX-os gépekre dolgozták ki. Az Internet (eredetileg: Arpanet) hálózati protokollja. Fizikai Csak négy réteget használ: fizikai: keretátvitel közegen hálózati: csomagtovábbítás szállítási:hoszt-hoszt kapcsolat alkalmazási: hálózat használata
TCP/IP Protokollok Az Internet protokollkészletbe tartozó legfontosabb protokollok: Internet Protocol (IP): Az IP egy nem megbízható datagram szolgálatot biztosít a forrás és célgép között, függetlenül attól, hogy ezek hol helyezkednek el (azonos, szomszédos, vagy egymástól távoli hálózatban). Transmission Control Protocol (TCP): A TCP az IP-t felhasználva két végpont közötti megbízható kétirányú bájtfolyam átvitelt biztosít. Ehhez a két végpont között kapcsolatot épít fel, amit az átvitel végén le kell bontani. User Datagram Protocol (UDP): Az UDP szintén az IP-re építve összeköttetés nélküli (itt nincs kapcsolat felépítés, bontás) végpontok közti nem megbízható datagram szolgáltatást nyújt a felhasználóknak. Internet Control Message Protocol (ICMP) Az ICMP az IP szolgálati közleményeit hordozza (szintén az IP-re építve) két IP-t használó állomás között. Internet Group Management Protocol (IGMP) Address Resolution Protocol (ARP) Reverse Address Resolution Protocol (RARP)
TCP/IP RÉTEGEK HTTP FTP SMTP NNTP ALKALMAZÁSI RÉTEG TCP IP UDP ICMP IGMP ARP RARP Szállítási réteg Hálózati réteg Ethernet TokenRing Hálózat elérési réteg
TCP/IP MŰKÖDÉS Animáció!
RÉTEGEK EGYÜTTMŰKÖDÉSE MINDEN RÉTEG HOZZÁRAKJA A TÁRSRÉTEGNEK SZÓLÓ INFORMÁCIÓKAT HÁLÓZATI RÉTEG (LAYER 3) ADATKAPCSOLATI RÉTEG (LAYER 2) FIZIKAI RÉTEG (PHY)
Hálózat elérési réteg Hálózat elérési réteg (Network Interface) Az OSI modell két alsó szintjének felel meg, és ez biztosítja a kapcsolatot a csomópontok között. Pl.: Ethernet IEEE 802-es szabványok
Adatátvitel fizikai alapjai Az információ átvitelét a közeg fizikai tulajdonságai is befolyásolják: Feszültség és az áramerőség Ezen kívül az elektromos részecskék hullám tulajdonsággal rendelkeznek, ami sok mindent meghatároz 27
Mit küldünk és mi érkezik meg? 28
Miért van ez? Nem vagyunk fizikusok, de A fenti négyszögjel különböző frekvenciájú jelek összegeként áll elő hullámtulajdonság miatt Az átviteli közeg nem viszi át az összes frekvenciát: fc feletti frekvenciákat elvesztjük (hasonlóan alsó határ is megadható) Ezt a frekvencia tartományt nevezzük a közeg sávszélességének (H) 29
Fourier sorok Cél: A jelek viselkedésének matematikai modellezése Minden periodikus függvény felírható cos és sin függvények segítségével a következőképp: 30
Aktualizált képlet g(t) A feszültség vagy áramerősség egyváltozós időfüggvénye f=1/t az alapfrekvencia : rezgés/mp an és bn az n-edik harmónikusok 31
Fourier sor részletösszegei A 01100010 átvitele 32
Mi történik a vételi oldalon? Ideális esetben a csatorna zajmentes és megfelelő sávszélességű Hogyan állítsuk vissza az adatokat? Magas feszültség: 1 Alacsony feszültség: 0 33
Mintavétel a valóságban Zaj és sávszélesség korlát Nem lehet a jelet egyértelműen 0-nak vagy 1-nek azonosítani Vágásokat használunk 34
Kis sávszélesség esete Csak két harmónikus jut át a vételi oldalra Mit lehet tenni??? 35
Növeljük a vágási tartományokat? Pl.: +/- 0.4 V Mi van, ha zajos a jel? Hibás adatátvitelhez jutunk 36
Több feszültség szint bevezetése Nem csak 1 bitet viszünk át, hanem szimbólumokat Pl. 00, 01, 10, 11 4 feszültség szint 37
Szimbólumok 38
Hány mért érték szükséges? 39
Eltérő órák/időzítések 40
Átviteli közeg átviteli közegek két fajtáját vizsgáljuk meg: a vezetékes (rézvezeték és fényvezető szál), a vezeték nélküli (földi, műholdas) 41
Az adatátvitel elméleti alapjai Információt úgy lehet vezetéken továbbítani, hogy valamilyen fizikai jellemzőt, például feszültséget vagy áramerősséget megváltoztatunk rajta. Ha a feszültség vagy az áramerősség változását egy egyváltozós időfüggvénnyel, f(t)-vel írjuk le, akkor modellezni tudjuk a jelek viselkedését, és így lehetőség nyílik a jelek matematikai eszközökkel történő elemzésére. 42
Fogalmak Sávszélesség: időegység alatt átvihető adatmennyiséget, azaz átviteli kapacitást jelent A baud (ejtsd: bód) a telekommunikációban és az elektronika területén a jelarány mértéke, amely megmutatja, hogy egy adott átviteli media esetén hány modulált jelet továbbítottak 1 másodperc alatt. Például: 250 baud azt jelenti, hogy 250 jelet továbbítottak 1 másodperc alatt. Ha minden jel 4 bit információt hordozott, akkor egy másodperc alatt 1000 bitet vittek át. Ezt röviden 1000 bit/s-mal jelölhetjük. Sávszélesség adatok a gyakorlatban: http://hu.wikipedia.org/wiki/eszk%c3%b6z%c3%b6k_s%c3%a1vsz%c3%a9less%c3%a9g e 43
Csatorna maximális adatátviteli sebessége Még egy tökéletes csatornának is véges az átviteli kapacitása! Ha egy tetszőleges jelet egy H sávszélességű aluláteresztő-szűrőn (másként felül vágó szűrő olyan áramkör, mely a jel alacsony frekvenciás összetevőit átengedi, a magas frekvenciásakat kiszűri. ) bocsátunk át, akkor a szűrt jelből másodpercenként vett (pontosan) 2H minta alapján az eredeti jel helyreállítható. Másodpercenként 2H mintánál többet nem érdemes venni a jelből, mivel a szűrő kiszűrné azokat a magasabb frekvenciájú komponenseket, amelyeket a mintavételezéssel helyre tudnánk állítani. Ha a jelnek V különböző diszkrét szintje van, akkor a Nyquist-tétel a következőt mondja ki: Maximális adatsebesség = 2Hlog 2 V [b/s] 44
Shannon: zajos csatorna Ha a csatornán véletlen zaj is jelen van, a helyzet azonnal romlani kezd. Véletlen (termikus) zaj pedig a rendszerben levő molekulák mozgása miatt mindig van jelen! A jelenlévő termikus zaj mennyiségét a jel és a zaj teljesítményének arányával mérik, amelynek jel/zaj viszony (signal-to-noise ratio) a neve. Ha a jel teljesítményét S-sel, a zaj teljesítményét N-nel jelöljük, akkor a jel/zaj viszony S/N. Általában nem magát a teljesítmények hányadosát tüntetik fel, hanem a 10 log 10 S/N mennyiséget adják meg helyette. Ezt a mértékegységet decibelnek (db) hívjuk. Ha S/N = 10, akkor ez 10 db, ha S/N = 100, akkor ez 20 db, ha S/N = 1000, akkor ez 30 db és így tovább. a maximális adatátviteli sebesség egy olyan zajos csatornára, amelynek sávszélessége H, jel/zaj viszonya pedig SIN: Maximális adatsebesség = H log2 (1 + SIN) [b/s] 45
Vezetékes átviteli közegek A fizikai réteg célja az, hogy egy bitfolyamot szállítson az egyik géptől a másikig. A tényleges átvitelhez különféle fizikai közegeket használhatunk fel. Mindegyiknek megvan a maga alkalmazási területe, sávszélesség, késleltetés, költség, a telepítés, valamint a karbantartás nehézsége szerint. A közegeket durva közelítéssel két csoportba oszthatjuk: vezetékes közegekre, (pl. rézvezeték vagy a fényvezető szál) vezeték nélküli közegekre, mint például a levegőben terjedő rádió vagy lézer. 46
Sodrott érpár (UTP) A legtöbb alkalmazás esetén on-line összeköttetésre van szükség. A legrégebbi, de még ma is a legelterjedtebb átviteli közeg a sodrott vagy csavart érpár (twisted pair). A sodrott érpár két szigetelt rézhuzalból áll, melyek tipikusan 1 mm vastagságúak. A két eret azért sodorják össze, hogy csökkentsék az elektromágneses kölcsönhatást. (Ugyanis két párhuzamos huzal antennaként működik, szemben a sodrott érpárral.) Szinte majdnem minden telefonkészüléket sodrott érpár köt össze a telefonközponttal. A csavart érpárt akár több kilométeres szakaszon is erősítés nélkül lehet használni, de nagyobb távolságok esetén már szükség van erősítőkre. 47
Alkalmazás A sodrott érpár alkalmas mind analóg, mind digitális jelátvitelre. A vezetékek sávszélessége a vastagságától és az áthidalt távolságtól függ, de sok esetben néhány Mb/s sebességet is el lehet velük érni pár kilométeres távolságon belül. Megfelelő teljesítményüknek és alacsony áruknak köszönhetően a sodrott érpárokat széles körben használják 48
Kategóriák A sodrott érpárnak számos változata van, de a számítógép-hálózatok szempontjából ezek közül csak kettőnek van jelentősége. A 3-as kategóriájú (Cat 3) sodrott érpár két finoman egymás köré tekert, szigetelt vezetékből áll. Általában négy ilyen érpárt fognak össze egy műanyag köpennyel, ami védi, és egyben tartja a nyolc vezetéket. 1988 körül vezették be a fejlettebb, 5-ös kategóriájú sodrott érpárokat (Cat 5). Ezek hasonlók a 3-as kategóriájú érpárokhoz, de több sodrás van bennük ugyanakkora hosszon, amely kevesebb áthallást és nagyobb távolságokon is jobb minőségű jelet eredményez, így ezek jobban alkalmasak a nagysebességű számítógépes kommunikációra. A feltörekvő két kategória a 6-os és a 7-es, amelyek 250 és 600 MHz-es sávszélességen képesek kezelni a jeleket (szemben a 3-as és az 5-ös kategória mindössze 16 MHz-es és 100 MHz-es sávszélességével). 49
STP(Shielded Twisted Pair): árnyékolt sodrott érpár az IBM vezetett be az 1980-as évek elején Piac, értékesítés, árak: http://www.argep.hu/trend/stpk/stp-kabel.html http://electrocord.hu/doc156/ UTP/STP kábel teszter 50
Kábel típusok A kábelek minőségét adja meg (USA jelölés) Típusai: Cat 1 POTS vagy csavart, vagy csavarás nélküli 1 MHz Cat 2 ISDN - 2-3 csavarás 30 cm-ként - 4Mbit/s Cat 3 16 MHz 10 MBits/s Cat 4 2-3 csavarás 30 cm-ként, 20 MHz 16 MBit/s Cat 5 legalább 8 csavarás 30 cm-ként, 100 MHz 155 MBit/s Cat 5e 350 MHz-ig tesztelt 1 GBit/s Cat 6 250 MHz Cat 7 600 MHz 51
Koaxiális kábel Egy másik, széles körben használt átviteli közeg a koaxiális kábel (coaxial cable). Mivel ez jobb árnyékolással rendelkezik, mint a sodrott érpár, ezért nagyobb sebességgel nagyobb távolságot lehet vele áthidalni. Kétfajta koaxiális kábel létezik. 50 Ohm-os kábel, amelyet elsősorban digitális átvitelhez használnak. a 75 Ohm-os kábel, amelyet elsősorban analóg átvitel esetén használnak. 52
A koaxiális kábel közepén tömör rézhuzalmag van, amelyet szigetelő vesz körül. A szigetelő körül sűrű szövésű hálóból álló vezető található. A külsővezetőt mechanikai védelmet is biztosító műanyag burkolattal vonják be. 53
Koaxiális kábel alkalmazása A koaxiális kábel kialakítása és árnyékolása a nagy sávszélesség és a kiváló zajérzéketlenség jó kombinációját adja. Az elérhető sávszélesség függ a kábel minőségétől és hosszától, valamint az adatjel jel/zaj arányától. A mai kábelek sávszélessége közel 1 GHz. A koaxiális kábeleket régen gyakran használták a telefonrendszeren belüli nagy távolságokat áthidaló vonalakon, de ezeket azóta már nagyrészt lecserélték fényvezető szálakra. A koaxiális kábelt még mindig széleskörűen alkalmazzák a kábeltelevíziózásban és a nagyvárosi hálózatokban. 54
Optikai szál Fizikai jellemzők Mag Burkolat Védőbevonat Optikai szál A kritikus szögnél kisebb szögben becsapódó fénysugarat elnyeli a bevonat Beesési szög Visszaverődési szög 55
Az üvegmagot olyan üvegköpeny veszi körül, amelynek a törésmutatója kisebb, mint a magé, így a fénysugár a magon belül marad. 56
Fényvezető szálas adatátvitel A rendszernek három fő komponense van: a fényforrás: (LED vagy lézerdióda) az átviteli közeg és a fényérzékelő (fototranzisztor vagy fotodióda, amelynek vezetési képessége a rájuk eső fény hatására megváltozik, vagyis elektromos impulzusokat állít elő, ha fény esik rá. ) A fényimpulzus megléte szokás szerint a logikai 1 bitet jelenti, míg az impulzus hiánya a logikai 0 bitet. Az átviteli közeg egy rendkívül vékony üvegszál. Ha a detektorba fény jut, akkor a detektor villamos jelet állít elő. Ha az üvegszál egyik végére fényforrást, a másik végére pedig detektort teszünk, akkor egy olyan egyirányú adatátviteli rendszert kapunk, amely villamos jeleket fogad, átalakítja azokat fényimpulzusokká, továbbítja a fényimpulzusokat, majd a kábel másik végén a fényimpulzusokat visszaalakítja villamos jelekké. 57
Fizikai háttér Fénytörés: http://hu.wikipedia.org/wiki/f%c3%a9nyt%c3%b6r%c3%a9s Ha a beesési szög nagyobb egy bizonyos határértéknél, akkor a fény nem lép ki a levegőre, hanem visszaverődik az üvegbe ha a fénysugár beesési szöge egyenlő a határszöggel vagy nagyobb annál, akkor a fénysugár az üvegszálon belül marad, és akár több kilométert is megtehet gyakorlatilag veszteség nélkül. ábrán csak egyetlen fénysugár látható, mivel azonban a határszöggel azonos vagy annál nagyobb szögben beeső sugarak mind az üvegszálon belül maradnak, ezért egyszerre sok, különböző szögben visszaverődő fénysugár halad az üvegszálban. Minden egyes sugárnak más és más az un. módusa, ezért az ilyen üvegszálat több-módusú szálnak nevezik. 58
Optikai kommunikációra használt hullámhossz tartományok Fényvezető szálban terjedő fény csillapodása az infravörös tartományban 59
60
Fényimpulzusok előállítása Kétféle fényforrást használnak: LED (Light Emitting Diode) félvezető lézer. A két fényforrás sok mindenben különbözik egymástól: 61
Optikai szál előnyei Az alábbi jellemzők pozitívan megkülönböztetik az optikai szálat a csavart érpártól és a koaxiális kábeltől: Nagyobb kapacitás Nagy adatátviteli sebesség érhető el (2 Gbps több 10 km-en). Kisebb méret és súly Kisebb csillapítás A csillapítás kisebb, és széles frekvencia tartományban állandó. Elektromágneses izoláltság Külső elektromágneses hatásokra nem érzékeny, nincs áthallás. Nem sugároz energiát, ezért nem hallgatható le. Nehéz az üvegszálat megcsapolni. Nagyobb ismétlési távolság Kevesebb ismétlő kevesebb hibalehetőséggel és alacsonyabb költséggel jár. A technológia egyre fejlődik: 3,5 Gbps adatátviteli sebesség 318 km távolságra ismétlés nélkül (AT&T). http://hu.wikipedia.org/wiki/optikai_sz%c3%a1l 62
Optikai szálak alkalmazása http://www.partykiosk.co.uk/light-up-black-fibre-optic-party-wig-2447-p.asp http://www.tecsol.com.au/fibre-opticcurtain.htm 63
Optikai szál alkalmazásai Nagy távolságú fővonalak (trunk) Nagyvárosi fővonalak Vidéki telefonközpontok fővonalai Előfizetői hurkok Helyi hálózatok 64