A számítógép-hálózatok vonatkozásában az összekötõ átviteli közeg természetétõl függõen megkülönböztetünk fizikailag összekötött (bounded) és nem összekötött (unbounded) kapcsolatokat. Az elõbbihez tartoznak az elektromos jelvezetékek, az optikai kábel, míg az utóbbira jó példa a rádióhullám, (mikrohullámú) illetve az infravörös illetve lézeres összeköttetés. Mindegyiknek van elõnye és hátránya: 

• a fizikailag nem összekötött rendszerek mozgékonyak, könnyen áthelyezhetõk, 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 kivitelezhetõsége miatt.
• a vezetékes rendszerek lehallgatás ellen védettebbek, kisebb távolságokon olcsóbbak lehetnek a telepítési költségei, de a kapcsolódó eszközök sokkal nehezebben helyezhetõk át.

A jelenlegi a hálózatokat fokozottabban használó világban a fentieket mind mérlegelni kell, és ha már egy meglévõ infrastruktúrát kell hálózati kapcsolatokkal kiegészíteni, sokszor csak a nem fizikailag összekötött megoldások jöhetnek szóba, hiszen egy forgalmas fõút két oldalának összekötése — ha nincsenek kábelalagutak — kábelekkel szinte lehetetlen. Azt is tényként kell leszögezni, hogy a meglévõ távbeszélõ rendszerek nagy része majdnem kizárólag vezetékes kialakítású, és ezek felhasználása adja az összeköttetés mikéntjét.

Bár vezetékes összeköttetésnél független vezetékekbõl kialakított huzal-párok használata is elképzelhetõ, de igen rossz csillapítási és zajfelvevõ tulajdonságai miatt ezt a gyakorlatban csak kisebb távolságokra használják. (pl. telefonvezetékek) Gyorsabb jelváltozásoknál az ilyen vezetékpár antennaként jeleket sugároz a környezetébe. A probléma megoldására a gyakorlatban két kialakítást használnak: a csavart érpárt, illetve az árnyékolt (koax) kábeles megoldást.

A csavart, vagy más néven sodrott érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP) két szigetelt, egymásra spirálisan felcsavart rézvezeték. Ha ezt a sodrott érpárat kívülrõl egy árnyékoló fémszövet burokkal is körbevesszük, akkor árnyékolt sodrott érpárról (Shielded Twisted Pair = STP) beszélünk. A csavarás a két ér egymásra hatását küszöböli ki, jelkisugárzás nem lép fel. Általában több csavart érpárt fognak össze közös védõburkolatban. Pontosan a sodrás biztosítja, hogy a szomszédos vezeték-párok jelei ne hassanak egymásra (ne legyen interferencia). Az épületekben lévõ telefon hálózatoknál is csavart érpárokat használnak. A felhasználásuk számítógép-hálózatoknál is ebbõl a ténybõl indult ki: ezek a vezetékek már rendelkezésre állnak, nem kell új vezetékeket kihúzni a munkahelyekhez.

Ma már akár 100 Mbit/s adatátviteli sebességet is lehet ilyen típusú vezetékezéssel biztosítani. Alkalmasak mind analóg mind digitális jelátvitelre is, áruk viszonylag alacsony. A zavarokkal szemben való érzékenységük tovább növelhetõ, ha árnyékolást alkalmazunk a csavart érpár körül. Az UTP kábelek minõsége a telefonvonalakra használtaktól a nagysebességû adatátviteli kábelekig változik. Általában egy kábel négy csavart érpárt tartalmaz közös védõburkolatban. Minden érpár eltérõ számú csavarást tartalmaz méterenként, a köztük lévõ áthallás csökkentése miatt. Szabványos osztályozásuk:

A kategóriák közötti egyetlen lényeges különbség a csavarás sûrûsége. Minél sûrûbb a csavarás, annál nagyobb az adatátviteli sebesség (és a méterenkénti ár...). Az UTP kábeleknél általában az RJ-45 típusjelû telefoncsatlakozót használják a csatlakoztatásra.

Ethernet hálózatokban 3.-5. kategóriájú kábeleket 10BaseT néven specifikálták.

A másik vezeték kialakítási megoldás a koaxiális kábelek használata. Felépítése a 16. ábrán látható. Széles körben két fajtáját alkalmazzák:

Az egyik az alapsávú koaxiális kábel, amelyet digitális jelátvitelre alkalmaznak, a másik az ún. szélessávú koaxiális kábel amelyet pedig analóg átvitelre használnak.

Az alapsáv elnevezés még abból az idõbõl származott, amikor telefonbeszélgetésekre alkalmazták a kábeleket, és itt a sávszélesség az érthetõ emberi hangnak megfelelõ kb. 0-4 kHz volt. A televíziós rendszerek megjelenésével a tv jelek átviteléhez jelentõsen nagyobb sávszélesség kellett, ezeket a szélessávú kábelekkel oldották meg.

A koaxiális kábelek három igen lényeges jellemzõje van: a hullámellenállása (Z0), a hosszegységre esõ késleltetési ideje és a hosszegységre esõ csillapítása.

A leggyakrabban az 50Ω ιs 75Ω hullαmellenαllαsϊ kαbelt használnak: az 50Ω -ost alapsávú, a 75Ω -ost szélessávú hálózatokban. Ez utóbbival azonban alapsávúként is találkozhatunk, fõként akkor, ha a hálózat alapsávúként és szélessávúként egyaránt mûködhet.

A késleltetési idõ a kábel szigetelésének permittivitásától (dielektromos állandójától) függ. A hálózatok mûködése szempontjából a nagy késleltetési idõ hátrányos, ezért csökkentésére törekednek. Igyekeznek minél kisebb permittivitású szigetelõanyagot alkalmazni, de ezen túl ezt még az anyag szerkezetének lyukacsossá tételével tovább csökkenthetõ.

A kábel okozta veszteség az ohmos komponensekbõl, a dielektrikumban keletkezõ és a sugárzás okozta veszteségekbõl tevõdik össze. A frekvencia növekedésével a bõrhatás is jelentkezik. A tömör központi huzallal készülõ kábel késleltetése és csillapítása kisebb, mint a több összesodrott fémszálat alkalmazóé (ha egyébként minden más változatlan). A tömör huzalú kábel viszont merevebb, mint a sodrott változat. Az egyszeres árnyékoló harisnya nem fed tökéletesen, nem véd teljesen a környezet zavaraitól, ezért kettõs árnyékoló harisnyát vagy egyszeres és kétszeres alumíniumfólia árnyékolást használnak olyan kábelekben, amelyeket zavarokkal erõsen terhelt környezetben alkalmaznak.

Az alapsávú koaxiális kábeleket leggyakrabban helyi számítógép-hálózatok kialakítására alkalmazzák. Az alapsávú koaxiális kábelek jellemzõ maximális adatátviteli sebessége 100 Mbit /sec 1 Km-es szakaszon. Az átviteli sávszélesség nagymértékben függ a távolságtól. Tehát kisebb távolságon nagyobb sebesség is elérhetõ.

Ethernet hálózatokban az alapsávú koaxiális kábelek két típusa ismert az ún. vékony (10Base2) és a vastag (10Base5). A típusjelzésben szereplõ 2-es és 5-ös szám az Ethernet hálózatban kialakítható maximális szegmenshosszra utal: vékony kábelnél ez 200 méter, vastagnál 500 méter lehet.

• A digitális átviteltechnikában vékony koaxiális kábeleket Arcnet és Ethernet helyi hálózatok kialakításánál használnak. Csatlakozásra BNC (Bayone-Neil-Councelman) dugókat és aljzatokat használnak. Mivel a csatlakozások mindig a kábelezés legkritikusabb pontjai, célszerûbb a biztonságosabb kötést biztosító sajtolt (krimpelt) csatlakozók használata, a csavaros vagy forrasztott BNC csatlakozókkal szemben.
• A vastag koaxiális kábeleket is az Ethernet hálózatok kialakításánál alkalmazzák. A vastag kábel elõnye, hogy lényegesen kisebb a csillapítása mint a vékony változatnak, ezért nagyobb távolságok hidalhatók át vele. Mivel a kábel vastagságánál fogva merev, ezért nehezen szerelhetõ. Csatlakozások kialakítása is speciális: ún. vámpírcsatlakozókat alkalmaznak. Ez a kábelre kívülrõl rásajtolt csatlakozó, amely a rásajtoláskor úgy szúrja át a kábel szigetelését, hogy a külsõ árnyékolással és a belsõ vezetékkel is önálló elektromos érintkezést biztosít.

A másik fajta koaxiális kábelrendszer a kábeltelevíziózás szabványos kábelein keresztüli analóg átvitelt teszi lehetõvé. Mivel ezek a szélessávú hálózatok a szabványos kábeltelevíziós technikát használják, ezért az analóg jelátvitelnek megfelelõen — amely sokkal kevésbé kritikus mint a digitális — a kábelek közel 100 km-es távolságig 300 MHz-es (idõnként 450 MHz-es) jelek átvitelére alkalmasak. Digitális jelek analóg hálózaton keresztül átviteléhez minden interfésznek tartalmaznia kell egy konvertert, amely a kimenõ digitális jeleket analóg jelekké, és a bemenõ analóg jeleket digitális jelekké alakítja. Egy 300 MHz-es kábel tipikusan 150 Mbit/s-os adatátvitelt tesz lehetõvé. 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, csúcsminõségû hangátviteli jel, vagy digitális jelfolyam átvitelére is. Az alapsávú és a szélessávú technika közötti egyik legfontosabb különbség az, hogy a szélessávú rendszerekben analóg erõsítõkre van szükség. Ezek az erõsítõk 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 különbözõ frekvenciatartomány van az adó (adósáv) és a vevõ (vevõsáv) részére.

A szélessávú rendszerek nagy elõnye, hogy egyazon kábelen egyidejûleg egymástól függetlenül többféle kommunikációt valósíthatunk meg, hátránya azonban a telepítés és az üzemeltetés bonyolultsága és a jelentõs költségek.

A jelenlegi legkorszerûbb vezetékes adatátviteli módszer, az üvegszál technológia alkalmazása. Az információ fényimpulzusok formájában terjed egy fényvezetõ közegben, praktikusan egy üvegszálon. Az átvitel három elem segítségével valósul meg:

A fényforrás egy LED dióda, vagy lézerdióda. Ezek a fényimpulzusokat a rajtuk átfolyó áram hatására generálják.

A fényérzékelõ egy fotótranzisztor vagy fotodióda, amelyek vezetési képessége a rájuk esõ fény hatására megváltozik. Az átviteli közeg egyik oldalára fényforrást kapcsolva a közeg másik oldalán elhelyezett fényérzékelõ a fényforrás jeleinek megfelelõen változtatja az vezetõképességét. Az elektronikában használt optikai kapu mûködése jól illusztrálja a mûködési elvet: A fotodiódára az RD ellenálláson keresztül kapcsolt pozitív feszültség a diódát nyitja, az átfolyó áram hatására fényt bocsát ki. Az átviteli közegen (ami esetünkben egy átlátszó mûanyag) a fény átjutva az FT tranzisztort kinyitja és a felsõ pontjának feszültsége közel nulla lesz.

Az, hogy ez a módszer nagyobb távolságokon is mûködjön átviteli közegként vékony üvegszálat kell alkalmazni és a fényveszteségeket minimálisra kell csökkenteni.

Fényveszteség három részbõl áll: a két közeg határán bekövetkezõ visszaverõdés (reflexió), a közegben létrejövõ csillapítás és a közegek határfelületén átlépõ fénysugarak. Az elsõ hatás a határfelületek gondos összeillesztésével minimálisra csökkenhetõ. Döntõ jelentõségû az a tény, hogy a csillapítás nem az üveg alapvetõ tulajdonsága, hanem azt az üvegben lévõ szennyezõdések okozzák. A csillapítás megfelelõ anyagválasztással minimalizálható.

A közeg határfelületén való átlépés megakadályozására a megoldás az optikában jól ismert teljes visszaverõdés jelensége. Ha a közeg határfelületére érkezõ fénysugár beesési szöge elér egy kritikus értéket, akkor a fénysugár már nem lép ki a levegõbe, hanem visszaverõdik az üvegbe. A 20. ábrán foglaltuk össze az elmondottakat. Az üvegszálban az adóból kibocsátott számos fénysugár fog ide-oda verõdni, az ilyen optikai szálakat többmódusú üvegszálnak (multimode fiber) nevezik.

Ha azonban a szál átmérõjét a fény hullámhosszára csökkentjük, akkor a fénysugár már verõdés nélkül terjed. Ez az egymódusú üvegszál (single (mono) mode fiber). ADÓ-ként ilyenkor lézerdiódát kell alkalmazni, de sokkal hatékonyabb, nagyobb távolságú összeköttetés alakítható ki segítségével.

Jelenleg a nagytávolságú összeköttetésben általában 0.2-2 db/km csillapítású fényvezetõ szálakat használnak, amelyek legfeljebb 20-100 km távolság közbensõ regenerálás nélküli áthidalását teszik lehetõvé.

Gondoskodni kell arról, hogy az optikai szálat csak minimális fizikai terhelés érje, minden nagyobb és hosszabb ideig tartó terhelést más szerkezeti elem vegyen át, mely védelmet és terhelésátvitelt a kábel konstrukciónak kell biztosítania.

A hagyományos rézvezetékeket tartalmazó kábel és a fénykábel konstrukciós követelményei között az alapvetõ különbség az, hogy míg a rézvezetéknél nagy, 15%-os nyújtás is megengedhetõ, addig a kvarcüveg esetében az 1%-os nyújtás is idõ elõtti öregedéshez, mikro-repedésekhez, esetleg törésekhez vezethet, ezért elsõdleges követelmény a fénykábel szálainak tehermentesítése.

Az üvegszálak alkalmazásánál kritikus kérdés a jelek be és kicsatolása, amire kétféle illesztés, a passzív és az aktív használatos. 

Ahogy az eddigiek szerint is nyilvánvaló, az üvegszálon adott hullámhosszú fényt használva csak egyirányú adatátvitel képzelhetõ el. Gyûrû kialakítású topológiánál az állomások illesztõvel csatlakoznak a hálózatra, így egy vonalon is képesek venni (jel az illesztõbe bejön) és adni (illesztõn továbbadni). Kétirányú pont-pont átvitel esetén már két üvegszálas kapcsolat szükséges: egyik irány az adásra, másik a vételre. Ez szerencsére a legtöbb esetben nem igényli újabb kábel lefektetését, mivel egy kábel több független üvegszálat tartalmaz. Ha az üvegszálon több eltérõ hullámhosszú fényt viszünk át, akkor hullámhossz multiplexelést valósítunk meg, és több csatorna alakítható ki egy üvegszálon. Természetesen ilyenkor a fény be- és kicsatolása fényszûrõkön, prizmákon keresztül valósítható meg.

Ethernet hálózatokban az üvegszálas kábelt 10BaseF néven definiálták.

Ábrajegyzék

Bevezetés

1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak

2. fejezet: Általános elméleti alapok, Vonalak megosztása, Vezeték nélküli átviteli közeg, Analóg átvitel, Digitális átvitel, Párhuzamos és soros adatátvitel, Aszinkron soros adatátvitel, Terminálkezelés, X.21 interfész, ISDN-integrált szolgáltatású digitális hálózat, Beágyazott rendszerek kommunikációja, Soros kommunikáció, Ellenõrzõ kérdések és válaszok

3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek

4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok

5.fejezet: Hálózati réteg

6.fejezet: A felsõbb rétegek

7.fejezet: Lokális hálózatok

8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet

9. fejezet: Szótár

Irodalomjegyzék

Tárgymutató