brinmax

7.Выводы и будущие работы

В этой статье мы разрабатываем схему защиты передачи данных и управления доступом для защиты конфиденциальности в CMIoT. Для защиты передачи мы суммируем три аспекта, такие как аутентификация, согласование ключей связи и многопутевая безопасная передача. Учитывая проблемы безопасности, которые могут существовать в процессе связи, мы улучшаем традиционный алгоритм согласования ключей, чтобы повысить безопасность согласования ключей. Кроме того, мы увеличиваем механизм многолучевой передачи, чтобы злоумышленнику было сложнее получить полные данные, не влияя на прием данных сервера.Наконец, мы анализируем безопасность метода, предполагающего полный текст. Для обеспечения безопасности медицинских данных на сервере облачного хранилища используется метод контроля доступа с авторизацией. Эта схема обеспечивает безопасный доступ к серверу облачного хранилища через аутентификацию входа и авторизацию доступа для защиты конфиденциальности медицинских данных пациентов, изоляцию доступа к данным пациентов медицинского персонала, который не участвует в диагностике заболевания, и контроль доступа. Срок действия авторизованного врача и медсестры на момент авторизации.Однако мы не принимаем во внимание множественные идентификационные данные медицинского персонала, то есть, если медицинский персонал также является реальным пациентом, может ли это быть таким же обычным, как использование данных медицинской конфиденциальности. Другой вопрос — изучить механизм эффективной генерации, распределения и восстановления ключей.

Обозначения

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая в рамках гранта №. 61572036, Университетский исследовательский проект естественных наук провинции Аньхой в рамках гранта № KJ2017A863 и Программа поддержки выдающихся молодых талантов Университета провинции Аньхой в рамках гранта № gxyqZD2016026.

Телекоммуникации — Передача цифровых данных — Почта, Интернет, связь и закон

В 1980-х и 1990-х годах использование цифровой передачи данных произвело революцию в передаче слов, изображений и звуков. Компьютерные средства связи сделали возможной электронную почту ( E-MAIL ), совместное использование компьютерных файлов и, что наиболее важно, Интернет.

Интернет — это сеть компьютеров, связывающая Соединенные Штаты с остальным миром.Первоначально разработанный как способ общения американских ученых-исследователей друг с другом, к середине 1990-х годов Интернет стал популярной формой телекоммуникаций для пользователей персональных компьютеров. Письменный текст представляет собой значительную часть содержимого Интернета, как в форме электронной почты, так и в виде статей, размещаемых на электронных дискуссионных форумах. В середине 1990-х годов появление Всемирной паутины сделало Интернет еще более популярным. Интернет — это мультимедийный интерфейс, который позволяет передавать так называемые веб-страницы, напоминающие страницы журнала.В дополнение к объединению текста и изображений или графики, мультимедийный интерфейс позволяет добавлять аудио и видео компоненты. Вместе эти различные элементы сделали Интернет средством общения и поиска информации практически по любой теме.

Федеральное правительство пыталось регулировать эту форму электросвязи. Конгресс принял Закон о конфиденциальности электронных коммуникаций 1986 года (ECPA) (18 U.S.C.A. § 2701 et seq. [1994]), также известный как Закон о прослушивании телефонных разговоров, который объявил незаконным чтение частной электронной почты.ECPA распространил на электронную почту большую часть защиты, уже предоставленной обычной почте. Однако эта защита не распространяется на всю электронную почту, которая передается на рабочем месте.

Спорный вопрос на рабочем месте заключается в том, должен ли работодатель иметь возможность отслеживать электронные сообщения своих сотрудников. У работодателя есть серьезные юридические и финансовые мотивы, чтобы запретить несанкционированное и ненадлежащее использование своей системы электронной почты. Согласно Закону о прослушивании телефонных разговоров, компания не ограничена в возможности просматривать сообщения, хранящиеся в ее внутренней системе электронной почты.Кроме того, перехват электронных сообщений разрешен, когда это делается в ходе обычной деятельности или для защиты прав или собственности работодателя. Это исключение будет применяться, когда, например, у работодателя есть основания подозревать, что сотрудник использует систему электронной почты для раскрытия информации конкуренту или для отправки оскорбляющих сообщений коллеге. Наконец, запреты Закона о прослушивании телефонных разговоров не применяются, если сотрудник, чьи сообщения отслеживаются, дал явное или неявное согласие на такой мониторинг.

Конгресс стремился ограничить передачу непристойного контента в Интернете и других телекоммуникационных системах компьютерных сетей, приняв Закон о приличии в коммуникациях (CDA) (47 USCA § 223 (a) — (h)) как часть Закона о телекоммуникациях 1996 года. . CDA объявил федеральным преступлением использование телекоммуникаций для передачи «любых комментариев, запросов, предложений, предложений, изображений или других сообщений непристойного или непристойного характера, зная, что получатель сообщения моложе 18 лет, независимо от осуществил ли создатель такого сообщения звонок или инициировал коммуникацию.»Он включает штрафы за нарушения до пяти лет тюремного заключения и штрафы в размере до 250 000 долларов США.

В деле Рино против Американского союза гражданских свобод, 521 U.S. 844, 117 S. Ct. 2329, 138 Л. Эд. 2d 874 (1997 г.) Верховный суд отменил «неприличное» положение как нарушение права свободы слова к Первой поправке.

Что такое HTTP? Протокол передачи данных через Интернет

Протокол передачи гипертекста (HTTP) — это метод кодирования и передачи информации между клиентом (например, веб-браузером) и веб-сервером.HTTP — это основной протокол для передачи информации через Интернет.

Обмен информацией между клиентами и серверами осуществляется в виде гипертекстовых документов, из которых HTTP получил свое название. Гипертекст — это структурированный текст, в котором используются логические ссылки или гиперссылки между узлами, содержащими текст. Гипертекстовыми документами можно управлять с помощью языка гипертекстовой разметки (HTML). Используя HTTP и HTML, клиенты могут запрашивать различные виды контента (например, текст, изображения, видео и данные приложений) с веб-серверов и серверов приложений, на которых размещается контент.

HTTP следует парадигме запрос-ответ, в которой клиент делает запрос, а сервер выдает ответ, который включает не только запрошенный контент, но и соответствующую информацию о статусе запроса. Такой автономный дизайн допускает распределенную природу Интернета, когда запрос или ответ могут проходить через множество промежуточных маршрутизаторов и прокси-серверов. Это также позволяет промежуточным серверам выполнять дополнительные функции, такие как балансировка нагрузки, кэширование, шифрование и сжатие.

HTTP — это протокол прикладного уровня, работающий на основе протокола сетевого уровня, такого как протокол управления передачей (TCP).

HTTP, такие как веб-серверы, идентифицируются в Интернете с помощью уникальных идентификаторов, известных как унифицированные указатели ресурсов (URL-адреса).

Как может помочь NGINX Plus?

NGINX Plus и NGINX — лучшие в своем классе решения для балансировки нагрузки, используемые веб-сайтами с высокой посещаемостью, такими как Dropbox, Netflix и Zynga.Более 400 миллионов веб-сайтов по всему миру полагаются на NGINX Plus и NGINX Open Source для быстрой, надежной и безопасной доставки своего контента.

NGINX Plus предоставляет функциональные возможности в дополнение к облегчению связи по протоколу HTTP, включая:

С NGINX Plus вы можете предоставить своим клиентам высококачественные веб-возможности, повышая их удовлетворенность и доход.

Smart IoT модель оптимизации передачи информации и безопасности на основе хаотических нейронных вычислений

Что такое модель протокола управления передачей TCP / IP?

Протокол управления передачей (TCP) — это стандарт связи, который позволяет прикладным программам и вычислительным устройствам обмениваться сообщениями по сети. Он предназначен для отправки пакетов через Интернет и обеспечения успешной доставки данных и сообщений по сети.

TCP является одним из основных стандартов, определяющих правила Интернета, и включен в стандарты, определенные Инженерной группой Интернета (IETF).Это один из наиболее часто используемых протоколов в цифровых сетевых коммуникациях, обеспечивающий сквозную доставку данных.

TCP организует данные таким образом, чтобы их можно было передавать между сервером и клиентом. Это гарантирует целостность данных, передаваемых по сети. Перед передачей данных TCP устанавливает соединение между источником и пунктом назначения, которое, как он гарантирует, остается активным до начала связи. Затем он разбивает большие объемы данных на более мелкие пакеты, обеспечивая при этом целостность данных на протяжении всего процесса.

В результате TCP используется для передачи данных из высокоуровневых протоколов, которым нужны все данные для доставки. К ним относятся протоколы однорангового обмена, такие как протокол передачи файлов (FTP), Secure Shell (SSH) и Telnet. Он также используется для отправки и получения электронной почты через протокол доступа к сообщениям в Интернете (IMAP), протокол почтового отделения (POP) и простой протокол передачи почты (SMTP), а также для доступа в Интернет через протокол передачи гипертекста (HTTP).

Альтернативой TCP является протокол пользовательских дейтаграмм (UDP), который используется для установления соединений с малой задержкой между приложениями и ускорения передачи.TCP может быть дорогим сетевым инструментом, поскольку он включает в себя отсутствующие или поврежденные пакеты и защищает доставку данных с помощью таких элементов управления, как подтверждения, запуск соединения и управление потоком.

UDP не обеспечивает ошибочное соединение или последовательность пакетов, а также не сигнализирует адресату до доставки данных, что делает его менее надежным, но менее дорогостоящим. Таким образом, это хороший вариант для ситуаций, чувствительных ко времени, таких как поиск в системе доменных имен (DNS), передача голоса по Интернет-протоколу (VoIP) и потоковая передача мультимедиа.

Интернет-протокол (IP) — это метод отправки данных с одного устройства на другое через Интернет. Каждое устройство имеет IP-адрес, который однозначно идентифицирует его и позволяет ему обмениваться данными с другими устройствами, подключенными к Интернету.

IP отвечает за определение того, как приложения и устройства обмениваются пакетами данных друг с другом. Это основной протокол связи, отвечающий за форматы и правила обмена данными и сообщениями между компьютерами в одной сети или нескольких сетях, подключенных к Интернету.Он делает это через Internet Protocol Suite (TCP / IP), группу протоколов связи, которые разделены на четыре уровня абстракции.

IP — это основной протокол на Интернет-уровне TCP / IP. Его основная цель — доставлять пакеты данных между исходным приложением или устройством и местом назначения с использованием методов и структур, которые размещают теги, такие как адресная информация, в пакетах данных.

TCP против IP: в чем разница?

TCP и IP — это отдельные протоколы, которые работают вместе, чтобы гарантировать доставку данных по назначению в сети.IP получает и определяет адрес — IP-адрес — приложения или устройства, на которое должны быть отправлены данные. Затем TCP отвечает за транспортировку данных и обеспечение их доставки в целевое приложение или устройство, определенное IP.

Другими словами, IP-адрес сродни телефонному номеру, присвоенному смартфону. TCP — это компьютерная сетевая версия технологии, используемой для того, чтобы смартфон звонил и позволял пользователю разговаривать с человеком, который ему звонил. Эти два протокола часто используются вместе и полагаются друг на друга, чтобы данные имели место назначения и безопасно дошли до него, поэтому этот процесс часто называют TCP / IP.

Модель TCP / IP была разработана Министерством обороны США для обеспечения точной и правильной передачи данных между устройствами. Он разбивает сообщения на пакеты, чтобы избежать повторной отправки всего сообщения в случае возникновения проблемы во время передачи. Пакеты собираются заново, когда они достигают места назначения. Каждый пакет может проходить по разному маршруту между исходным и целевым компьютером, в зависимости от того, становится ли исходный используемый маршрут перегруженным или недоступным.

TCP / IP разделяет коммуникационные задачи на уровни, которые поддерживают стандартизацию процесса, без того, чтобы поставщики оборудования и программного обеспечения пытались управлять им самостоятельно. Пакеты данных должны пройти через четыре уровня, прежде чем они будут получены устройством назначения, затем TCP / IP проходит уровни в обратном порядке, чтобы вернуть сообщение в исходный формат.

Как протокол, ориентированный на установление соединения, TCP устанавливает и поддерживает соединение между приложениями или устройствами, пока они не закончат обмен данными.Он определяет, как исходное сообщение должно быть разбито на пакеты, номера и повторно собирает пакеты, и отправляет их на другие устройства в сети, такие как маршрутизаторы, шлюзы безопасности и коммутаторы, а затем отправляет их по назначению. TCP также отправляет и принимает пакеты с сетевого уровня, обрабатывает передачу любых отброшенных пакетов, управляет управлением потоком и гарантирует, что все пакеты достигают места назначения.

Хорошим примером того, как это работает на практике, является отправка электронного письма с помощью SMTP с почтового сервера.Уровень TCP на сервере делит сообщение на пакеты, нумерует их и пересылает на уровень IP, который затем транспортирует каждый пакет на целевой почтовый сервер. Когда пакеты прибывают, они возвращаются на уровень TCP, чтобы преобразовать их в исходный формат сообщения и передать их на сервер электронной почты, который доставляет сообщение в почтовый ящик пользователя.

TCP / IP использует трехстороннее рукопожатие для установления соединения между устройством и сервером, что гарантирует одновременную передачу нескольких соединений TCP-сокетов в обоих направлениях.И устройство, и сервер должны синхронизировать и подтверждать пакеты до начала связи, после чего они могут согласовывать, разделять и передавать соединения сокетов TCP.

Передача данных в Интернете: из LAN в Интернет

Сюэин Дуань

Чтения на этой неделе знакомят нас с взаимодействием между интернет-устройствами и тем, что скрывается за интерфейсом, который предоставляется пользователям. Успех Интернета (или того, что мы видим сегодня) основан на едином принципе — онлайн-общении.Между цифровыми устройствами не может быть дальнейшего соединения, если у них нет доступа к одной и той же онлайн-системе. Все, что мы делаем в «Интернете», на самом деле основано на общении в невидимом пространстве. До появления всемирной паутины я вспомнил, что раньше было «сетевое окружение», которое связывало все цифровые устройства, такие как компьютеры, принтеры и другие ресурсы, которые подключены к одной и той же «локальной сети». Компьютеры в нем создают специальные папки для хранения файлов и информации о каждом отдельном компьютере и обмениваются ими внутри всей группы как «облако».Кроме того, существует один «мастер просмотра», который контролирует всю сетевую систему. До сих пор есть компании, использующие такое полузамкнутое сетевое соединение для сбора и управления своими материалами и информацией для обмена.

Теперь мы можем подключиться к одной сети Wi-Fi (Wireless-LAN) и установить связь друг с другом. Или мы можем включить бесплатную раздачу или Bluetooth, чтобы отправлять посылки за секунду. И онлайн-приложения, нам удалось мгновенно общаться с другими людьми на основе информации / данных, быстро преобразующихся с помощью некоторых методов.Интернет не сообщает нам, как он был создан для выполнения этих функций, а просто представляет его нам и приносит пользу нашей повседневной жизни. Прочитав на этой неделе, я заметил общие интернет-протоколы, которые позволяют людям подключаться к интернету с помощью одной и той же системы передачи. Этот общий протокол разработан на основе того, как телефон осуществляет двустороннюю связь через зарезервированные каналы. IP, однако, разбивает данные на разные пакеты и позволяет им передавать по отдельности, а также с высокой скоростью.В этом случае наша информация как бы хранится в открытом доступе. Когда программному обеспечению или приложениям требуется получить некоторую конкретную информацию, они получают доступ, чтобы легко вычитать то, что им нужно, из определенных пакетов и доставлять их в программу дальнейшей обработки.

Дизайн компьютера и Интернета никогда не закончится. Я вижу переход от PAN к LAN, WLAN, MAN, WAN и Интернету с быстро развивающейся скоростью при поиске информации. Масштабируемость и расширяемость Интернета позволяет технологии виртуальной передачи данных постепенно обновляться и непрерывно интегрироваться.Будущее развитие интернет-соединений также строится на новых модулях, слоях и т. Д. По уже существующему принципу и увеличивает масштаб соединения и количество данных. Но я все еще не могу распознать разницу между WAN (глобальной сетью), Интернетом и WWW (всемирной паутиной) и с нетерпением жду дальнейших объяснений.

Артикул:

Мартин Ирвин, Интернет: принципы дизайна и расширяемое будущее (зачем этому учиться?)

Деннинг и Мартелл, Великие принципы вычислений, гл.11, «Сеть».

авторов Википедии. (2018, 29 апреля). Мои места в сети. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 16:04, 15 ноября 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=My_Network_Places&oldid=838768423

Глава 2 Страница 1 — Справочник по телекоммуникациям для транспортных специалистов

Введение

Передатчик, приемник, среда передачи — это основные элементы, составляющие систему связи.Каждый человек оснащен базовой системой связи. Рот (и голосовые связки) — это передатчик, уши — приемники, а воздух — это среда передачи, по которой звук распространяется между ртом и ухом. Элементы передатчика и приемника модема данных (например, того типа, который используется в блоке контроллера системы светофоров) могут быть не видны. Однако посмотрите на схему его компонентов, и вы увидите элементы, помеченные как «XMTR» и «RCVR». Средой передачи модема обычно является медный провод, оптоволокно или радио.

Практически все сети связи основаны на одном и том же наборе стандартов и практик в области телефонии (Telepho – Ny). «Ма Белл» (Bell Telephone System, American Telephone & Telegraph и др.) Потратила годы и миллиарды долларов на создание, совершенствование и обслуживание телекоммуникационной сети, предназначенной для предоставления самой надежной услуги голосовой связи в мире.Все остальные коммуникационные технологии и процессы развивались на основе этой коммуникационной сети. Инженеры и ученые, участвующие в разработке новых коммуникационных технологий и процессов, должны были убедиться, что их «продукт» может быть использован в существующих телефонных сетях. И телефонной компании требовалась обратная совместимость. Телефоны 1950 года выпуска по-прежнему работают в сети. Модемы, произведенные в 1980 году, все еще работают в нынешней системе.

Читая эту главу и остальную часть руководства, помните, что стандарты, методы и протоколы электросвязи были разработаны для отрасли связи.Все эти системы должны быть адаптированы для использования в системе управления светофорами или автомагистралями.

Сегодня в Северной Америке, Мексике, большей части Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона голосовые услуги фактически отправляются в виде цифровых сигналов и преобразуются в аналоговые непосредственно перед отправлением (и прибытием) из обслуживающего центрального офиса в точках конечных пользователей. Читатель может спросить: «Если голос преобразуется в цифровой формат, разве это не то же самое, что данные?» Ответ отрицательный — «цифровая передача» не подразумевает автоматически совместимость передачи данных.Аналоговые системы передачи могут передавать и передают данные. В телекоммуникациях цифровой и аналоговый — это разные формы передачи данных. В этой главе представлена ​​информация об основах телекоммуникаций — средствах передачи и системах передачи, а также объясняются различия между аналоговой и цифровой передачей. Среда передачи — это те элементы, которые предоставляют системам связи путь, по которому можно двигаться. Системы передачи — это те элементы (аппаратное и программное обеспечение), которые обеспечивают управление процессом связи и использование пути передачи.

Мир телекоммуникаций был бы очень простым, если бы различие между средами передачи и системами (протоколами) было легко определено.Часто конкретная система передачи работает только в пределах определенной среды. Радио с расширенным спектром является одним из примеров. Радио (RF) — это среда передачи, а расширенный спектр — это система передачи (протокол). Хотя можно создать сигнал связи с расширенным спектром по проводной линии связи, этот процесс обычно не используется, поскольку существуют другие более эффективные методы передачи сигналов. Следовательно, передача сигналов с расширенным спектром почти всегда связана с РЧ. Всегда существует точка, в которой радиосистема с расширенным спектром должна взаимодействовать с другой средой передачи и / или системой.Это достигается путем преобразования из RF в протокол передачи сигналов по проводной линии связи. Телекоммуникационный процесс можно рассматривать как отличный пример многомодализма.

Данная глава разделена на разделы, охватывающие

• Средства передачи
• Сигнализация передачи
• Базовая телефонная служба
• Мультиплексирование
• Высокая пропускная способность и широкополосная передача

Подтемы в разделах смотрите на:

• Факторы рассмотрения СМИ (зачем использовать одно вместо другого)
• Различия между передачей голоса и данных
• Передача видео (кодеки и сжатие)
• Т-1 Связь
• SONET, WDM и Ethernet
• Беспроводной

Средства передачи

Среда передачи — это магистрали и артерии, по которым проходят телекоммуникационные устройства.Существует общая тенденция утверждать, что одна среда передачи лучше другой. Фактически, каждая среда передачи имеет свое место в конструкции любой системы связи. Каждый из них обладает характеристиками, которые делают его идеальным средством для использования в зависимости от конкретных обстоятельств. Важно осознавать преимущества каждого и соответствующим образом разрабатывать систему.

Эффективность передачи обычно рассматривается как степень ухудшения сигнала, вызванная использованием конкретной среды передачи. Среда передачи представляет собой «барьер» для сигнала связи. «Барьер» можно измерить множеством разных факторов. Однако обо всех средствах массовой информации задают один общий вопрос. Как далеко пойдет энергия сигнала связи, прежде чем он станет слишком слабым (или искаженным), чтобы его можно было использовать? Имеется оборудование, позволяющее увеличить расстояние для передачи сигнала, но это увеличивает общую стоимость и сложность развертывания.

Факторы рассмотрения СМИ

Простота установки коммуникационной среды относительно проста. Как правило, все средства связи требуют ухода при установке. Установка должна выполняться обученными и хорошо осведомленными специалистами и менеджерами. Для целей этого обсуждения рассмотрим относительную степень сложности размещения среды передачи. Кабели (оптоволоконные или медные) требуют вспомогательной инфраструктуры, как и радио или инфракрасный порт.Рассмотрим следующее:

Если вы планируете использовать оптоволоконный (или медный кабель), а план системы предусматривает пересечение реки Делавэр, возникнут серьезные проблемы с установкой (строительством). Для строительства может потребоваться отверстие под рекой или поиск подходящего моста. Любой из этих методов может значительно увеличить ваш бюджет. Беспроводная связь может показаться хорошим вариантом. Это избавляет от необходимости подбирать подходящее место для пересечения кабеля. Однако вам нужно будет разместить антенну на достаточной высоте, чтобы убрать деревья, здания и другие объекты, а также учесть разницу в рельефе по обе стороны реки.Местные жители близлежащих кондоминиумов Яхт-клуба могут пожаловаться на радиовышку, портящую им вид на закат. Не забудьте добавить стоимость найма художника-графика для создания рисунка, который показывает, насколько прекрасны лучи заходящего солнца, отраженные от радиовышки.

Некоторые продукты могут быть более доступными, чем другие. Например, наиболее распространенный тип доступного оптоволоконного кабеля — это внешний кабель с броневым экраном, 96 прядей одномодового волокна, размещенные в свободных буферных трубках, на катушках длиной 15 000 футов. Убедитесь, что у вас достаточно времени для изготовления продукта, особенно если требуется специальный кабель или конфигурация оборудования. Доступность продукта из-за задержек с производством повлияет на общий график проекта и может повлиять на общие затраты по проекту.

Кабели, которые содержат комбинации различных типов волоконных жил, таких как одномодовые и многомодовые волокна, или смеси меди и волокна, или нечетное (отличное от стандартных) количество волоконных жил, потребуют больше времени для изготовления и могут добавить несколько месяцев до цикла доставки.

Волоконно, медь, радио, инфракрасный порт — все они имеют разные характеристики передачи. Считается, что волокно имеет наилучшие общие характеристики для эффективности передачи. То есть эффективная потеря мощности сигнала с увеличением расстояния.Кабель рассчитан производителем на потерю сигнала. Коэффициенты потерь сигнала указаны в дБ на 1000 метров. Типичное одномодовое волокно может иметь коэффициент затухания сигнала от 0,25 дБ / км до 0,5 дБ / км. Производитель кабеля предоставит описание спецификации для каждого предлагаемого продукта. Теоретически вы можете послать сигнал дальше по оптоволокну, чем через большинство других средств передачи.

Однако учтите, что радиосигналы на очень низких частотах (ниже 500 килогерц) могут распространяться на тысячи миль.Этот тип радиосигнала может использоваться для передачи данных, но очень непрактичен для использования в системах управления дорожным движением и автомагистралями. Радиосигналы VLF способны эффективно передавать данные только с очень низкой скоростью передачи данных. Этот тип системы использовался организацией Associated Press для передачи новостных статей между Европой и Северной Америкой, а также военными для передачи данных на очень большие расстояния.

Расходы на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы — это два других фактора, которые следует учитывать при сравнении средств передачи данных для любого конкретного приложения.Волоконно-оптический кабель можно проложить в кабелепроводе на глубине шести футов ниже уровня земли, и к нему не прикасаться десятилетиями. Техническое обслуживание оптоволоконного кабеля минимально. СВЧ-системы могут быть построены за меньшее время и с меньшими затратами, чем оптоволоконный кабель, помещенный в кабелепровод, но участки башни требуют значительно большего обслуживания, включая повторную окраску башни и ежегодные проверки на предмет ржавчины.

Таким образом, возьмите все атрибуты потенциальных носителей, которые могут быть использованы для конкретного приложения, и определите, какой из них обеспечит максимальную отдачу от вложенных средств.Это не всегда означает максимальную пропускную способность, максимальную скорость передачи, простоту установки или минимальную стоимость — все это факторы, которые могут повлиять на ваш выбор среды передачи. Лучшие носители — это те, которые будут поддерживать как можно больше системных требований и помогают обеспечить удовлетворение общей производительностью.

Проводные СМИ

Начнем с основной информации о наиболее распространенных типах средств передачи данных, используемых сегодня:

• Медный провод
• Волоконная оптика
• Радиочастота (беспроводная)
• Оптика свободного пространства

Многие инженеры утверждают, что одна среда передачи является лучшей или лучше других.Читателю следует иметь в виду, что у каждого средства массовой информации есть свои достоинства и недостатки. Какая среда лучше всего зависит от цели системы связи и желаемых конечных результатов. Фактически, большинство систем являются гибридными. То есть две или более среды объединяются для создания наиболее эффективной инфраструктуры сети связи. Существует множество систем светофоров, которые объединяют инфраструктуру витой медной пары с беспроводными линиями для обслуживания части системы. Решение о создании такого типа системы могло быть основано на экономических соображениях, но это, безусловно, одна из причин, почему нужно выбрать одну среду вместо другой или совместить использование нескольких.

Медная среда

Электрические свойства медной проволоки создают сопротивление и помехи. Чем дальше распространяются коммуникационные сигналы, тем больше они ослабляются электрическими свойствами, связанными с медным кабелем. Электрическое сопротивление в медной среде замедляет прохождение сигнала или тока. Электрические свойства медного провода являются ключевыми факторами, ограничивающими скорость передачи данных и расстояние. Тем не менее, те же самые свойства вместе с ценой, простотой изготовления, способностью превращаться в очень тонкие жилы и другие сделали медь логичным выбором для ее выбора в качестве среды передачи данных и проводника электричества.Алюминий и золото также используются для целей связи, но золото (наиболее эффективное) слишком дорого для использования в этих целях, а алюминий не является эффективным проводником для целей связи.

Существует два основных типа кабелей, содержащих медный провод, используемых для связи:

Витая пара

Рисунок 2-1: Разъем RJ-45

Коммуникационные сигналы, передаваемые по медному проводу, в основном представляют собой постоянный электрический ток (DC), который модулируется для представления частоты.Любой другой электрический ток рядом с проводом связи (включая другие сигналы связи) может создавать помехи и шум. Несколько коммуникационных проводов в кабельном пучке могут вызывать мешающие электромагнитные токи или «перекрестные наводки». Это происходит, когда один сигнал в кабеле настолько силен, что создает магнитное поле в соседнем проводе или паре связи. Источники энергии, такие как линии электропередачи или люминесцентные осветительные приборы, могут вызывать электромагнитные помехи.Эти помехи можно минимизировать, скручивая пару проводов вокруг общей оси, или используя металлический экран, или и то, и другое. Скручивание эффективно создает магнитный экран, который помогает минимизировать перекрестные помехи.

Витая пара — это обычный медный провод, обеспечивающий базовые телефонные услуги для дома и многих предприятий. Фактически, это называется «Обычная старая телефонная связь» (POTS). Витая пара состоит из двух изолированных медных проводов, скрученных друг с другом.Скручивание сделано для того, чтобы противоположные электрические токи, проходящие по отдельным проводам, не мешали друг другу.

Витая медная пара — это то, что Александр Белл использовал для работы первой телефонной системы и, как правило, является наиболее распространенной средой передачи, используемой сегодня. Обобщая, можно сказать, что витая медная пара сегодня является основой всех телекоммуникационных технологий и услуг. Ethernet, изначально разработанный для работы по коаксиальному кабелю, теперь является стандартом на основе витой пары.Для сравнения: в базовом голосовом телефонном разговоре используется одна (1) витая пара, тогда как в сеансе Ethernet используется как минимум две (2) витые пары (подробнее об Ethernet далее в этой главе).

Для каждого соединения на витой паре требуются оба провода.Поскольку для некоторых телефонных аппаратов или настольных компьютеров требуется несколько подключений, витая пара иногда устанавливается двумя или более парами, и все это в одном кабеле. В некоторых офисах витая пара заключена в экран, который выполняет функцию заземления. Это известно как экранированная витая пара (STP). Обычный провод к дому — неэкранированная витая пара (UTP). В настоящее время витая пара часто устанавливается двумя парами в доме, а дополнительная пара позволяет добавить еще одну линию — возможно, для использования модема.

Витая пара поставляется с уникальной цветовой кодировкой каждой пары, если она упакована в несколько пар. Для различных применений, таких как аналоговый, цифровой и Ethernet, требуются разные парные кратные. Существует стандарт EIA / TIA для цветовой кодировки проводов, пар проводов и пучков проводов. Цветовая кодировка позволяет техническим специалистам выполнять монтаж системной проводки стандартным способом. Основная одиночная телефонная линия в доме будет использовать красный и зеленый провод. Если предусмотрена вторая телефонная линия, она будет использовать желто-черный провод.

Самая частая причина проблем в телекоммуникационной системе — неправильная проводка. Этот протокол подключения предназначен для стандартных разъемов телефонного аппарата. В информационных системах используются разные схемы и цветовые коды. Наиболее распространенным является стандарт EIA / TIA. Обратите внимание, что NEMA и ICEA имеют цветовую маркировку электрических проводов.Не путайте их со стандартами цветовой кодировки телекоммуникационных проводов.

Витая пара классифицируется по количеству витков на метр. Большее количество скручиваний обеспечивает лучшую защиту от перекрестных помех и других форм помех и приводит к лучшему качеству передачи. Для передачи данных лучшее качество означает меньшее количество ошибок передачи. Позже в этой главе мы рассмотрим влияние ошибок передачи на пропускную способность и время задержки.

Рисунок 2-2: Кабель витой пары

В настоящее время в большинстве ситуаций внутри зданий используются два типа кабелей витой пары: UTP категории 3 (CAT 3) и UTP категории 5 (CAT 5).Однако на момент написания этого справочника все новые и заменяющие установки используют CAT 5. Эти кабели были разработаны на основе набора стандартов, выпущенных EIA / TIA (Ассоциация электронной промышленности / Ассоциация индустрии телекоммуникаций). CAT 3 используется в основном для телефонных кабелей и установок 10Base-T, а CAT 5 используется для поддержки установок 10 / 100Base-T. Электропроводка CAT 5 также может использоваться для телефонных систем. Поэтому в большинстве новых установок используется CAT 5 вместо CAT 3. Кабель CAT 5 протягивается к шкафу или офису и подключается к универсальной настенной пластине, которая позволяет устанавливать системы передачи данных и голосовой связи.Категория 5E (CAT 5E) была разработана для установки GigE. CAT 5E производится и испытывается в соответствии с более строгими требованиями, чем CAT 3 или CAT 5. Два новых стандарта — CAT 6 и CAT 7 — были приняты для соответствия критериям скорости передачи 10GigE (и выше).

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель — это основной тип медного кабеля, используемый компаниями кабельного телевидения для распределения сигнала между общественной антенной и домами пользователей и предприятиями.Когда-то он был основной средой для Ethernet и других типов локальных сетей. С развитием стандартов для Ethernet по витой паре, новые установки коаксиального кабеля для этой цели практически исчезли.

Рисунок 2-3: Иллюстрация коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель называется «коаксиальным», потому что он включает в себя один физический канал (медный сердечник), по которому передается сигнал, окруженный (после слоя изоляции) другим концентрическим физическим каналом (металлической фольгой или оплеткой) и внешней оболочкой или оболочкой. , все движутся по одной оси.Внешний канал служит экраном (или землей). Многие из этих кабелей или пар коаксиальных трубок могут быть размещены в одном кабелепроводе и с помощью повторителей могут передавать информацию на большие расстояния. Фактически, этот тип кабеля использовался телефонными компаниями для передачи видео с высокой пропускной способностью до появления оптоволокна в 1980-х годах.

Есть несколько вариантов. Триаксиальный (Triax) — это вид кабеля, в котором используется один центральный проводник с двумя экранами. Эта композиция обеспечивает большее расстояние передачи с меньшими потерями из-за помех от внешних электрических сигналов.Twinaxial (Twinax) — это две коаксиальные системы, объединенные в один кабель.

Коаксиальный кабель был изобретен в 1929 году и впервые коммерчески применен в 1941 году. Компания AT&T создала свою первую межконтинентальную коаксиальную систему передачи в 1940 году. В зависимости от используемой технологии связи и других факторов, медный провод с витой парой и оптическое волокно являются альтернативой коаксиальному кабелю.

изначально использовался некоторыми транспортными службами для обеспечения связи между полевыми контроллерами и центральным контроллером в автоматизированной системе дорожной сигнализации.Это также было предпочтительным средством для раннего внедрения систем управления видео инцидентами, используемых в ИТС. Однако с появлением волоконной оптики для этой цели практически отказались от использования коаксиального кабеля.

до сих пор используется для подключения камер видеонаблюдения к мониторам и видеокоммутаторам. Поскольку стоимость использования волоконной оптики начала снижаться, производители камер устанавливают в камеры оптоволоконные трансиверы. Это особенно полезно для предотвращения помех от электрических систем или создания защищенной сети передачи видео.

Волоконная оптика и оптоволоконный кабель

Волоконно-оптическое волокно (или «оптическое волокно») относится к среде и технологии, связанной с передачей информации в виде световых импульсов по стеклянной нити. Волоконно-оптический кабель несет гораздо больше информации, чем обычный медный провод, и гораздо менее подвержен электромагнитным помехам (EMI). Практически все междугородные (междугородные) телефонные линии теперь оптоволоконные.

Рисунок 2-4: Базовая конструкция волоконно-оптической пряди

Передача по оптоволоконным кабелям требует повторения (или регенерации) с различными интервалами.Расстояние между этими интервалами больше (потенциально более 100 км или 50 миль), чем в системах на основе меди. Для сравнения: высокоскоростной электрический сигнал, такой как сигнал T-1, передаваемый по витой паре, должен повторяться каждые 1,8 км или 6000 футов.

Потери в оптоволоконном кабеле рассчитываются в дБ на километр (дБ / км), а медные кабели — в дБ на метр (дБ / м). Примечание: Приложение к этому справочнику содержит объяснение того, как рассчитать бюджет потерь в оптоволокне .

Волоконно-оптический кабель состоит (см. Рисунок) в несколько слоев. Сердцевина — это настоящий стеклянный или волоконный проводник. Он покрыт преломляющим покрытием, называемым оболочкой, которое заставляет свет перемещаться по контролируемой траектории по всей длине стеклянной сердцевины. Следующий слой — это защитное покрытие, которое предохраняет сердцевину и покрытие от повреждений. Он также предотвращает выход света из сборки и имеет цветовую кодировку для идентификации. Сердцевина, покрытие и покрытие вместе именуются «прядью».Размеры прядей волокна всегда относятся к диаметру сердцевины.

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптические жилы обычно связываются внутри кабеля. Нити могут быть помещены в «плотный» или «свободный» массив буферных трубок. Массив незакрепленных буферных трубок чаще всего используется для внешних применений на предприятиях.Кабель с плотным буфером обычно используется в здании для стояка и горизонтального кабеля. Плотный буферный кабель также используется для «внутреннего / наружного» применения. Этот кабель изготовлен с устойчивой к погодным условиям и влаге оболочкой кабеля и обычно используется для прокладки кабеля от монтажной коробки, расположенной в пределах нескольких сотен футов от входа в инженерные сети здания, и должен быть проложен на нескольких сотнях футов в пределах здания до точки распределения основного волокна. . Если основная точка распределения волокна находится на расстоянии менее 100 футов от входа в здание, использование внутреннего / внешнего кабеля может оказаться бесполезным.

Пряди волокна помещаются в трубку большого (относительно) диаметра и позволяют «плавать» со значительным перемещением. Когда оптоволоконный кабель протягивается на место (в кабелепроводе, прямо закапывается в землю или помещается на опору), жилы не подвергаются силе растягивающего натяжения.Таким образом, пряди подвергаются минимальному повреждению или деформации от растяжения.

Волоконно-оптические кабели (как и все кабели связи) производятся с учетом их предполагаемого использования. Каждый кабель будет иметь стандартный набор маркировок, указывающих на его основное использование, наименование производителя, номинальные значения Национального электрического кодекса и код утверждения UL, количество волокон, содержащихся в кабеле, внешний диаметр кабеля и продукцию производителя. номенклатура. Все эти элементы должны быть проверены, когда кабель доставляется на место хранения, а затем на строительную площадку перед установкой кабеля.Обычно волоконно-оптические кабели относятся к одной из следующих классификаций:

Некоторые кабели производятся с металлической армированной оболочкой для обеспечения дополнительной прочности и защиты от грызунов. Волоконный кабель, помещаемый в подземный канал, обычно заполняется водонепроницаемым гелевым составом. Внешние кабели производятся, как правило, с гелевым наполнением буферных трубок и водонепроницаемой лентой между внутренней и внешней оболочками.Как внешняя, так и внутренняя оболочки изготовлены из материалов, способных выдерживать погружение и противостоять коррозии.

Рисунок 2-5: Рисунок

Волоконные жилы и кабели производятся со стандартной цветовой кодировкой. Это позволяет эффективно управлять кабелями из-за того, что в кабеле обычно содержится большое количество жил. Используется 24 цветовых сочетания. Свободный кабель буферной трубки с 576 прядями будет иметь 24 трубки, окрашенные в соответствии с приведенной ниже таблицей.Внутри каждой буферной трубки будет 24 волокна, использующие одну и ту же цветовую схему. Следовательно, нить 47 будет находиться в оранжевой буферной трубке и иметь розу с черным защитным покрытием трассирующего цвета.

Другой аспект конструкции волокна — это фактический размер нити волокна.Большинство волокон производится диаметром 125 мкм — это комбинация сердцевины волокна и его оболочки. Большинство используемых сегодня многомодовых кабелей имеют диаметр сердцевины 62,5 мкм, а большинство одномодовых волокон имеют диаметр сердцевины 9 мкм. Поэтому размер жилы волокна обычно указывается как 62,5 мкм / 125 мкм для многомодового волокна и 9 мкм / 125 мкм для одномодового волокна.

Диаметр стренги поддерживается постоянным, чтобы облегчить производственные и монтажные процессы. Диаметр сердцевины варьируется из-за различий в некоторых характеристиках передачи волокон.При покупке оптоволоконного кабеля для добавления к существующей системе убедитесь, что диаметр жилы и диаметр жилы совпадают. Возможно сращивание оплавлением (см. Главу 8 для объяснения сращивания) волокон с различным диаметром сердцевины. Однако, вероятно, возникнет несовпадение, которое является причиной низкой производительности системы. Если вам необходимо использовать волокна с разным диаметром сердцевины, лучше всего использовать механическое сращивание, чтобы обеспечить правильное выравнивание. Никогда не сращивайте многомодовое волокно с одномодовым волокном.Если вам необходимо разместить одномодовый и многомодовый режим в одной системе, используйте «преобразователь режимов» для облегчения перехода.

Типы волоконно-оптических кабелей

Волоконно-оптические кабели выпускаются двух основных видов:

• Буферный кабель со свободной трубкой
• Кабель с жесткой буферизацией

Кабели со свободными трубками в основном используются вне производственных помещений. Они предназначены для защиты волокон от повреждений (растяжения и перегиба), которые могут возникнуть в результате чрезмерно агрессивного съемника кабеля. Расположение трубок также позволяет упростить переход к оптоволоконным кабелям в зданиях или коммуникационных шкафах. Пряди волокна плавают внутри буферных трубок и не являются частью конструкции кабеля.Кабели со свободными трубками идеально подходят для прокладки кабелей в городских условиях и на большие расстояния.

Герметичные буферные кабели предназначены для использования внутри производственных помещений. Эти типы кабелей предназначены для использования в контролируемой среде, например в здании или внутри шкафов заводского оборудования. Поскольку кабель используется в здании, он требует меньшей физической защиты и большей гибкости. Волокна внутри кабеля чувствительны к повреждению из-за агрессивного натяжения кабеля, поскольку жилы волокна являются частью конструкции кабеля.Пряди плотно связаны в центральный пучок внутри внешней оболочки кабеля.

Волокна собираются в многожильные или ленточные кабели. Многожильные кабели представляют собой отдельные волокна, скрученные вместе. Ленточный кабель состоит из 12 волокон и покрытия их пластиком для образования многожильной ленты. Жгуты многожильных и ленточных волокон могут быть упакованы вместе в свободный или плотный буферный кабель.

Типы волоконных прядей

Пряди волокна производятся двух основных типов: многомодовые и одномодовые.Каждая разновидность используется для облегчения определенных требований системы связи.

Многомодовое волокно — это оптическое волокно, которое предназначено для одновременного переноса нескольких световых лучей или мод, каждый из которых имеет немного разный угол отражения внутри сердцевины оптического волокна. Передача по многомодовому волокну используется на относительно небольших расстояниях, поскольку моды имеют тенденцию рассеиваться на более длинные участки (это называется модальной дисперсией). Многомодовые волокна имеют диаметр сердцевины от 50 до 200 микрон.Многомодовое волокно используется при высоте менее 15 000 футов. Многомодовое волокно стало доступным в начале 1980-х годов и до сих пор используется во многих старых системах. Благодаря достижениям в технологии оптоволокна и большому количеству доступных продуктов многомодовое волокно почти никогда не используется в новых системах. Существуют механические устройства, обеспечивающие переход от многомодового волокна к одномодовому. Многомодовое волокно обычно «освещается» светодиодами (Light Emitting Diodes), которые дешевле, чем ЛАЗЕРНЫЕ передатчики.Многомодовое волокно обычно производится двух размеров: 50 мкм и 62,5 мкм.

Одномодовое волокно — это оптическое волокно, предназначенное для передачи одного луча или моды света в качестве носителя. Одномодовое волокно имеет намного меньшую сердцевину, чем многомодовое волокно. Одномодовое волокно выпускается в нескольких вариантах. Варианты предназначены для облегчения очень больших расстояний и передачи нескольких световых частот в пределах одного светового луча. В следующих главах обсуждаются возможности системы передачи — см. Ethernet, SONET и DWDM.Одномодовое волокно обычно изготавливается с диаметром сердцевины от 7 до 9 микрон.

За последние 10 лет было разработано несколько вариантов одномодового волокна. Некоторые волокна используются в системах дальней связи, а другие — в городских. Каждый из них был разработан с особыми характеристиками, предназначенными для повышения производительности для определенной цели. Наиболее широко используемым универсальным одномодовым волокном является SMF-28, которое можно использовать для всех целей, за исключением систем DWDM с большим радиусом действия.

Управление автомагистралью и контроль дорожных сигналов будут рассматриваться — с точки зрения связи — как системы общего назначения.Разработчикам систем управления транспортом, использующих оптоволокно, следует серьезно рассмотреть возможность выбора одномодового волокна типа SMF-28. Это волокно очень доступно и обычно по самой низкой цене.

указана исходя из длины стренги. Кабель длиной 5 000 футов с двумя жилами волокна составляет 10 000 футов жилы волокна. Кабель длиной 5000 футов с 24 волокнами составляет 120 000 футов жилы. Стоимость первого кабеля может составлять 5000 долларов или 50 центов за фут жилы. Стоимость второго кабеля может составлять 24 000 долларов, но стоимость одного фута нити составляет всего 20 центов.Поэтому при покупке оптоволоконного кабеля всегда лучше учитывать возможные дополнения системы, чтобы снизить общие затраты на материалы. Помните, что цена за фут волокна прядей — не единственный фактор, который следует учитывать при оценке общих затрат на систему. Выкопка траншеи глубиной четыре (4) фута, установка кабелепровода в траншею и ремонт улицы обходятся одинаково, независимо от количества прядей, и это около 90% от общей стоимости развертывания оптоволоконного кабеля. Если строительство стоит 100 долларов за погонный фут, то общая стоимость из расчета на один фут составляет 50 долларов.50 за фут за две (2) пряди и 4,37 доллара за двадцать четыре (24) пряди. В этот расчет не включены расходы, связанные со стыковкой, оптимизацией и проектированием. Это 10% от общей стоимости.

и многомодового волокна

Ниже приводится общее сравнение одномодовых и многомодовых волокон:

Одномодовое волокно имеет очень маленькую сердцевину, заставляющую свет распространяться по прямой линии, и обычно имеет размер сердцевины от 8 до 10 микрон.Он имеет (теоретически) неограниченную пропускную способность, которая может передаваться на очень большие расстояния (от 40 до 60 миль). Многомодовое волокно поддерживает множество путей света и имеет сердцевину гораздо большего размера — 50 или 62,5 микрон. Поскольку диаметр многомодового волокна в пять-шесть раз превышает диаметр одномодового, проходящий свет будет проходить по нескольким путям или модам внутри волокна. Многомодовое волокно может производиться двумя способами: ступенчатым или ступенчатым. Волокно со ступенчатым показателем преломления имеет резкое изменение или скачок между показателем преломления сердцевины и показателем преломления оболочки.Многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления имеют меньшую пропускную способность, чем волокна со ступенчатым показателем преломления.

Волокно с градиентным показателем преломления было разработано для уменьшения модальной дисперсии, присущей оптоволокну со ступенчатым показателем преломления. Модальная дисперсия возникает, когда световые импульсы проходят через сердцевину вдоль мод более высокого и низкого порядка. Волокно с градиентным коэффициентом преломления состоит из нескольких слоев с самым высоким показателем преломления в сердцевине. Каждый последующий слой имеет постепенно уменьшающийся показатель преломления по мере удаления слоев от центра.Моды высокого порядка проникают во внешние слои оболочки и отражаются обратно к сердцевине. Многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления имеют меньшее затухание (потери) выходного импульса и более широкую полосу пропускания, чем многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления.

Одномодовые волокна не подвержены влиянию модовой дисперсии, поскольку свет проходит по одному пути. Одномодовые волокна со ступенчатым показателем преломления испытывают растяжение и сжатие светового импульса из-за хроматической дисперсии. Хроматическая дисперсия возникает, когда световой импульс содержит более одной длины волны.Длины волн распространяются с разной скоростью, вызывая распространение импульса. Дисперсия также может возникать, когда оптический сигнал выходит из сердечника в оболочку, вызывая сокращение общего импульса.

В одномодовом волокне со сдвигом используется несколько слоев сердцевины и оболочки для уменьшения дисперсии. Волокна со смещенной дисперсией имеют низкое затухание (потери), большие расстояния передачи и большую полосу пропускания.