В данной работе произведем оценку различных вариантов реализации физического уровня сетевой модели OSI. Физический уровень определяет электрические и физические характеристики соединения данных. Например, расположение штырей разъема, рабочие напряжения электрического кабеля, спецификации оптоволоконного кабеля и частота для беспроводных устройств. Он отвечает за передачу и прием неструктурированных необработанных данных в физической среде. Управление скоростью передачи битов осуществляется на физическом уровне. Это уровень сетевого оборудования низкого уровня и никогда не касается протоколов или других элементов более высокого уровня. Рассмотрим следующие среды передачи данных:
Телефонный кабель - применяется для прокладки линий связи в городских и сельских телефонных сетях.
Коаксиальный кабель - электрический кабель, состоящий из центрального проводника и экрана, расположенных соосно и разделённых изоляционным материалом или воздушным промежутком. Используется для передачи радиочастотных электрических сигналов.
Витая пара - представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Оптический кабель - кабель на основе волоконных световодов, предназначенный для передачи оптических сигналов в линиях связи, в виде фотонов, со скоростью меньшей скорости света из-за непрямолинейности движения.
Провода электропитания 220В - стандарт локальной сети через силовые линии, характеризуется преобразованием поступающих через сетевой порт Ethernet данных в высокочастотный сигнал, который транслируется через розетку 220 Вольт в электрическую сеть. На другом конце такой же адаптер в розетке получает не 220 Вольт, а комбинированный сигнал с передаваемыми пакетами данных.
Радиоволны - это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек). Кстати, свет это тоже электромагнитные волны, обладающие схожими с радиоволнами свойствами (отражение, преломление, затухание и т.п.).
Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и микроволновым радиоизлучением. Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении
Спутниковые каналы - один из видов космической радиосвязи, основанный на использовании в качестве ретрансляторов искусственных спутников Земли, как правило специализированных спутников связи.Спутниковая связь осуществляется между так называемыми земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.
Беспроводная оптика - вид оптической связи, использующий электромагнитные волны оптического диапазона (как правило, инфракрасные), передаваемые через атмосферу
Для выбора оптимальной среды составим матрицу парных сравнений по 7 основным критериям (таблица 3):
Мобильность (как один из показателей эффективности использования ЛВС).
Удобство организации и обслуживания ЛВС.
Быстродействие (скорость передачи данных).
Стоимость организации и эксплуатации сети.
Надежность (защищенность передачи данных от искажений и помех).
Информационная безопасность (защищенность от несанкционированного доступа к информации, защищенность информации от возможных потерь).
Масштабируемость (возможность увеличения размера сети в будущем).
Таблица 3 – МПС критериев
Критерии |
Мобильность |
Удобство организации и обслуживания ЛВС |
Быстродействие |
Стоимость организации и эксплуатации сети |
Надежность |
Информационная безопасность |
Масштабируемость |
Нормированный векторлокальных приоритетов критериев |
Мобильность |
1 |
1/2 |
1/4 |
1 |
1/3 |
1/2 |
2 |
0.0736 |
Удобство организации и обслуживания ЛВС |
2 |
1 |
1/3 |
2 |
2 |
1 |
4 |
0.1626 |
Быстродействие |
4 |
3 |
1 |
4 |
2 |
3 |
6 |
0.3364 |
Стоимость организации и эксплуатации сети |
1 |
1/2 |
1/4 |
1 |
1/3 |
1/2 |
2 |
0.0736 |
Надежность |
3 |
1/2 |
1/2 |
3 |
1 |
2 |
5 |
0.1809 |
Информационная безопасность |
2 |
1 |
1/3 |
2 |
1/2 |
1 |
4 |
0.1334 |
Масштабируемость |
1/2 |
1/4 |
1/6 |
1/2 |
1/5 |
1/4 |
1 |
0.0394 |
Таким образом, при выборе среды передачи данных наибольшую важность имеют критерии «Быстродействие», «Надежность» и «Удобство организации и обслуживания ЛВС».
Сравним среды передачи данных по каждому критерию.
Таблица 4 – МПС СЭД по критерию «Мобильность»
Мобильность |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормированный вектор локальных приоритетов критериев |
Провода электропитания 220В |
1 |
1/3 |
1/2 |
2 |
2 |
1/2 |
1/2 |
1/6 |
1/5 |
0,0442 |
Витая пара |
3 |
1 |
2 |
5 |
4 |
1 |
1 |
1/4 |
1/4 |
0,0984 |
Инфракрасное излучение |
2 |
1/2 |
1 |
4 |
4 |
1 |
1 |
1/4 |
1/3 |
0,0812 |
Спутниковые каналы |
1/2 |
1/5 |
1/4 |
1 |
1 |
1/4 |
1/4 |
1/8 |
1/7 |
0,0245 |
Беспроводная оптика |
1/2 |
1/4 |
1/4 |
1 |
1 |
1/4 |
1/4 |
1/8 |
1/7 |
0,0251 |
Коаксиальный кабель |
2 |
1 |
1 |
4 |
4 |
1 |
1 |
1/5 |
1/4 |
0,0829 |
Телефонный кабель |
2 |
1 |
1 |
4 |
4 |
1 |
1 |
1/5 |
1/4 |
0,0829 |
Радиоволны |
6 |
4 |
4 |
8 |
8 |
5 |
5 |
1 |
2 |
0,3202 |
Оптический кабель |
5 |
4 |
3 |
7 |
7 |
4 |
4 |
1/2 |
1 |
0,2407 |
Таблица 5 – МПС СЭД по критерию «Удобство организации и обслуживания ЛВС»
Удобство организации и обслуживания ЛВС |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормирован ный вектор локальных приоритетов критериев |
Провода электропитания 220В |
1 |
1/2 |
4 |
5 |
5 |
1 |
1/2 |
1/3 |
1/3 |
0,0875 |
Витая пара |
2 |
1 |
6 |
7 |
7 |
2 |
1 |
1/2 |
1/3 |
0,1381 |
Инфракрасное излучение |
1/4 |
1/6 |
1 |
2 |
2 |
1/4 |
1/6 |
1/7 |
1/7 |
0,0292 |
Спутниковые каналы |
1/5 |
1/7 |
1/2 |
1 |
1 |
1/5 |
1/7 |
1/8 |
1/8 |
0,0207 |
Беспроводная оптика |
1/5 |
1/7 |
1/2 |
1 |
1 |
1/5 |
1/7 |
1/8 |
1/8 |
0,0210 |
Коаксиальный кабель |
1 |
1/2 |
4 |
5 |
5 |
1 |
1/2 |
1/3 |
1/3 |
0,0875 |
Телефонный кабель |
2 |
1 |
6 |
7 |
7 |
2 |
1 |
1/2 |
1/2 |
0,1469 |
Радиоволны |
3 |
2 |
7 |
8 |
8 |
3 |
2 |
1 |
1 |
0,2293 |
Оптический кабель |
3 |
3 |
7 |
8 |
8 |
3 |
2 |
1 |
1 |
0,2398 |
Таблица 6 – МПС СЭД по критерию «Быстродействие»
Быстродействие |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормирова нный вектор локальных приоритето |
Провода электропитания 220В |
1 |
1/5 |
4 |
2 |
8 |
2 |
3 |
2 |
1/4 |
0,1163 |
Витая пара |
5 |
1 |
6 |
5 |
7 |
5 |
7 |
4 |
2 |
0,3141 |
Инфракрасное излучение |
1/4 |
1/6 |
1 |
1/2 |
4 |
1/2 |
1 |
1/2 |
1/6 |
0,0413 |
Спутниковые каналы |
1/2 |
1/5 |
2 |
1 |
5 |
1 |
2 |
1 |
1/6 |
0,0686 |
Беспроводная оптика |
1/8 |
1/7 |
1/4 |
1/5 |
1 |
1/5 |
1/ 4 |
1/5 |
1/4 |
0,0183 |
Коаксиальный кабель |
1/2 |
1/5 |
2 |
1 |
5 |
1 |
2 |
1 |
1/6 |
0,0686 |
Телефонный кабель |
1/3 |
1/7 |
1 |
1/2 |
4 |
1/2 |
1 |
1/2 |
1/6 |
0,0419 |
Радиоволны |
1/2 |
1/4 |
2 |
1 |
5 |
1 |
2 |
1 |
1/5 |
0,0718 |
Оптический кабель |
4 |
1/2 |
6 |
6 |
4 |
6 |
6 |
5 |
1 |
0,2590 |
Таблица 7 – МПС СЭД по критерию «Стоимость организации и эксплуатации сети»
Стоимость организации и эксплуатации сети |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормированный вектор локальных приоритетов критериев |
Провода электропитания 220В |
1 |
1/3 |
1 |
1/2 |
1 |
1/4 |
1 |
1/3 |
1/4 |
0,0485 |
Витая пара |
3 |
1 |
3 |
2 |
3 |
1/2 |
3 |
1 |
1/3 |
0,1312 |
Инфракрасное излучение |
1 |
1/3 |
1 |
1/2 |
1 |
1/4 |
1 |
1/3 |
1/4 |
0,0485 |
Спутниковые каналы |
2 |
1/2 |
2 |
1 |
2 |
1/3 |
2 |
1/2 |
1/3 |
0,0831 |
Беспроводная оптика |
1 |
1/3 |
1 |
1/2 |
1 |
1/4 |
1 |
1/3 |
1/4 |
0,0485 |
Коаксиальный кабель |
4 |
2 |
4 |
3 |
4 |
1 |
4 |
2 |
1 |
0,2221 |
Телефонный кабель |
1 |
1/3 |
1 |
1/2 |
1 |
1/4 |
1 |
1/3 |
1/4 |
0,0485 |
Радиоволны |
3 |
1 |
3 |
2 |
3 |
1/2 |
3 |
1 |
1/2 |
0,1373 |
Оптический кабель |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
1 |
4 |
2 |
1 |
0,2323 |
Таблица 8 – МПС СЭД по критерию «Надежность»
Надежность |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормирован ный вектор локальных приоритетов критериев |
Провода электропитания 220В |
1 |
1/2 |
2 |
1 |
2 |
1/3 |
1 |
1/2 |
1/2 |
0,0813 |
Витая пара |
2 |
1 |
4 |
2 |
4 |
5 |
2 |
4 |
2 |
0,2564 |
Инфракрасное излучение |
1/2 |
1/4 |
1 |
1/2 |
1 |
6 |
2 |
4 |
4 |
0,1308 |
Спутниковые каналы |
1 |
1/2 |
2 |
1 |
2 |
1/3 |
1 |
1/2 |
1/2 |
0,0813 |
Беспроводная оптика |
1/2 |
1/4 |
1 |
1/2 |
1 |
1/5 |
1/2 |
1/4 |
1/4 |
0,0415 |
Коаксиальный кабель |
3 |
1/5 |
1/6 |
3 |
5 |
1 |
3 |
2 |
2 |
0,1368 |
Телефонный кабель |
1 |
1/2 |
1/2 |
1 |
2 |
1/3 |
1 |
2 |
2 |
0,0949 |
Радиоволны |
2 |
1/4 |
1/4 |
2 |
4 |
1/2 |
1/2 |
1 |
1 |
0,0851 |
Оптический кабель |
2 |
1/2 |
1/4 |
2 |
4 |
1/2 |
1/2 |
1 |
1 |
0,0919 |
Таблица 9 – МПС СЭД по критерию «Информационная безопасность»
Информационная безопасность |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормированный вектор локальных приоритетов критериев |
Провода электропитания 220В |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
3 |
1/3 |
1/3 |
1/3 |
0,0770 |
Витая пара |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
3 |
1/3 |
1/3 |
1/3 |
0,0770 |
Инфракрасное излучение |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
3 |
1/3 |
1/3 |
1/3 |
0,0770 |
Спутниковые каналы |
1/3 |
1/3 |
1/3 |
1 |
1/3 |
1 |
1/6 |
1/6 |
1/6 |
0,0294 |
Беспроводная оптика |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
3 |
1/3 |
1/3 |
1/3 |
0,0770 |
Коаксиальный кабель |
1/3 |
1/3 |
1/3 |
1 |
1/3 |
1 |
1/6 |
1/6 |
1/6 |
0,0294 |
Телефонный кабель |
3 |
3 |
3 |
6 |
3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
0,2111 |
Радиоволны |
3 |
3 |
3 |
6 |
3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
0,2111 |
Оптический кабель |
3 |
3 |
3 |
6 |
3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
0,2111 |
Таблица 10 – МПС СЭД по критерию «Масштабируемость»
Масштабируемость |
Провода электропитания 220В |
Витая пара |
Инфракрасное излучение |
Спутниковые каналы |
Беспроводная оптика |
Коаксиальный кабель |
Телефонный кабель |
Радиоволны |
Оптический кабель |
Нормированный вектор локальных приоритетов критериев |
Провода электропитания 220В |
1 |
1/2 |
4 |
3 |
6 |
1 |
2 |
1/6 |
1/3 |
0,0862 |
Витая пара |
2 |
1 |
6 |
5 |
8 |
3 |
4 |
8 |
5 |
0,2915 |
Инфракрасное излучение |
1/4 |
1/6 |
1 |
1/2 |
3 |
1/4 |
1/2 |
1/8 |
1/7 |
0,0276 |
Спутниковые каналы |
1/3 |
1/5 |
2 |
1 |
3 |
1/3 |
1/2 |
1/9 |
1/6 |
0,0351 |
Беспроводная оптика |
1/6 |
1/8 |
1/3 |
1/3 |
1 |
1/6 |
1/4 |
1/9 |
1/8 |
0,0165 |
Коаксиальный кабель |
1 |
1/3 |
4 |
3 |
6 |
1 |
2 |
1/6 |
1/3 |
0,0824 |
Телефонный кабель |
1/2 |
1/4 |
2 |
2 |
4 |
½ |
1 |
1/7 |
1/5 |
0,0498 |
Радиоволны |
6 |
1/8 |
8 |
9 |
9 |
6 |
7 |
1 |
3 |
0,2516 |
Оптический кабель |
3 |
1/5 |
7 |
6 |
8 |
3 |
5 |
1/3 |
1 |
0,1594 |
Рассчитаем итоговые весомости.
Таблица 11 – Весомости сред передачи данных
Провода электропитания 220В |
0,088555 |
Витая пара |
0,213154 |
Инфракрасное излучение |
0,063222 |
Спутниковые каналы |
0,054394 |
Беспроводная оптика |
0,033415 |
Коаксиальный кабель |
0,091695 |
Телефонный кабель |
0,094961 |
Радиоволны |
0,148579 |
Оптический кабель |
0,212024 |
Таким образом, самыми оптимальными являются следующие среды передачи данных физического уровня:
Витая пара
Оптический кабель
Радиоволны
Список источников и литературы:
Акимова, Юлия Сергеевна. Методы и алгоритмы обработки информации и принятия решений [Текст] : учеб. пособие / Ю. С. Акимова. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009.
Колбин, Р. В. Глобальные и локальные сети. Создание, настройка и использование / Р.В. Колбин. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2017.
Слисенко, А.О. Математические методы построения и анализа алгоритмов [Текст]/ А.О. Слисенко, С.В. Соловьев. - М.: [не указано], 2015.
Методы поддержки принятия решений. - М.: Едиториал УРСС, 2015.
Новиков, Ю.В. Аппаратура локальных сетей: функции, выбор, разработка / Ю.В. Новиков, Д.Г. Карпенко. - М.: Эком, 2017.