Кабельные соединения.

Кабельные соединения предназначены для передачи сигналов двух типов:

· электрических,

· оптических.

Для передачи электрических сигналов используются следующие типы кабеля:

· коаксиальный кабель (coaxial cable),

· витая пара (twisted pair).

Витая пара бывает двух видов:

· неэкранированная (unshielded, UTP),

· экранированная (shielded, STP).

Для передачи оптических сигналов используется волоконно-оптический, или оптоволоконный кабель (fiber optic).

1) Линии связи на коаксиальном кабеле.

Коаксиальный кабель состоит из передающей сигнал медной или алюминиевой жилы, слоя изоляции, экранирующей оплетки из медных проводов или алюминиевой фольги и защитной внешней оболочки (рис. 1). Для передачи сигнала в коаксиальном кабеле использовалась центральная жила, а оплетка заземлялась.

 

 

Рис.1 Коаксиальный кабель.

 

Существует 2 типа коаксиального кабеля: — «тонкий» и «толстый».

Тонкий коаксиальный кабель — гибкий, диаметром около 0,5 см, позволял передавать данные без затухания на расстояния до 185 м (в реальных сетях - даже до 300 м).

Толстый коаксиальный кабель — относительно жесткий, диаметром чуть больше 1 см. В нем медная жила была толще, чем у тонкого коаксиального кабеля и, следовательно, ее электрическое сопротивление меньшим. Поэтому толстый коаксиальный кабель позволял передавать сигнал на расстояния до 500 м.

Для подключения тонкого кабеля к сетевым устройствам и соединения участков кабеля применялись специальные разъемы типа BNC. На концах отрезков кабеля монтировались простые BNC-коннекторы. Сращивание этих отрезков производили с помощью BNC I-коннекторов (или «баррел-коннекторов»), а для соединения с сетевыми адаптерами и устройствами использовались BNC Т-коннекторы. Чтобы отраженный сигнал поглощался на концах кабеля, там устанавливали BNC-терминаторы, один из которых обязательно заземлялся (эта особенность объясняется законами электротехники). Виды BNC-коннекторов представлены на рис.2.

 

 

Рис. 2. BNC-коннекторы различных типов

 

Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применялись специальные устройства - трансиверы (от «transmitter-receiver» - «приемопередатчик») с довольно оригинальным названием «сетевой вампир». Схема подключения толстого коаксиального кабеля представлена на рис.3.

 

Рис.3. Подключение через трансивер («сетевой вампир»)

 

Сети на основе тонкого коаксиального кабеля получили широкое распространение по следующим причинам:

· минимальные расходы на кабель и коннекторы,

· простота создания линии связи.

Недостаток – низкая надежность из-за наличия большого количества соединений (к каждому компьютеру, кроме крайних, подходили два участка кабеля).

2) Линии связи на витой паре.

Витая пара — два скрученных друг с другом изолированных медных провода. Подавляющее большинство кабелей на основе витой пары состоит из четырех пар, перевитых с разным шагом для уменьшения электрических наводок со стороны соседних пар и внешних источников и покрытых пластиковой оболочкой (рис. 5). В экранированной витой паре, кроме того, используется одна или несколько оплеток из алюминиевой или медной фольги, существенно повышающих помехозащищенность кабеля.

 

Рис.5. Витая пара.

Кабели витой пары выпускаются в соответствии со стандартом EIA/TIA 568 («Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях») и подразделяются на категории. Кабели разной категории различаются, в первую очередь, шагом скрутки витых пар. Чем выше номер категории кабеля, тем больше в нем должно быть скруток на погонный фут и чаще меняться форма этих витков для исключения радиочастотных помех. Категории витой пары представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Категории кабеля «витая пара»

 

Категория	Характеристика
	Телефонный кабель для передачи голоса или данных с помощью аналоговых модемов
	Старый 2-парный тип кабеля. Поддерживает передачу данных со скоростью до 4 Мбит/с. Сегодня иногда применяется в телефонных сетях
	2-парный кабель. Поддерживает передачу данных со скоростью до 10 Мбит/с. Применяется в телефонных сетях
	4-парный кабель. Использовался в сетях для скоростей до 16 Мбит/с. Сегодня практически не используется
	Именно этот 4-парный кабель обычно подразумевается под названием «витая пара». Способен передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с при использовании двух пар (Fast Ethernet) и до 1000 Мбит/с — при использовании всех четырех пар (Gigabit Ethernet). Наиболее распространен в современных локальных сетях, хотя при прокладке новых сетей чаще применяется кабель категории 5е, лучше пропускающий высокочастотные сигналы. Выпускается также в экранированном варианте
	4-парный кабель (экранированный или неэкранированный). Способен передавать данные со скоростью до 10000 Мбит/с (10 Gigabit Ethernet) на частотах до 200 МГц. В кабелях категории 6е предельная частота передачи увеличена до 500 МГц. Более половины современных сетей строится с использованием кабеля этой категории
	4-парный кабель, спецификация для которого еще окончательно не утверждена. Скорость передачи данных — до 10000 Мбит/с, частота пропускания — до 600-700 МГц. Все отдельные пары и сам кабель для этой категории экранированы

 

Достоинства витой пары: дешевизна, легкость в установке, универсальность (может использоваться в большинстве сетевых технологий).

Неэкранированная витая пара сейчас является самым распространенным типом кабеля, используемым при построении локальных сетей. Экранированная витая пара, несмотря на большую помехозащищенность, не получила широкого распространения из-за сложностей в установке (требуется заботиться о заземлении). Кабель экранированной витой пары по сравнению с неэкранированной более жесткий.

Витая пара подключается к компьютерам и другим устройствам с помощью восьмиконтактного коннектора RJ-45 (Registered Jack 45). Этот коннектор (рис. 6) похож на применяемый в телефонных линиях коннектор RJ-11. Правила подсоединения проводников к разъему RJ-45 описаны в специальной справочной литературе.

Рис.6. Разъем RJ-45.

 

3) Линии связи на оптоволоконном кабеле.

Оптоволоконный кабель отличается от других видов сетевой проводки тем, что передает световые, а не электрические импульсы. Структура оптоволоконного кабеля показана на рис.7.

 

Рис. 7. Оптоволоконный кабель

 

Существует два вида оптоволоконных кабелей:

· многомодовый (multi-mode)

· одномодовый (single-mode)

Модой называют луч света, входящий в оптоволоконный кабель под определенным углом.

Одномодовый кабель – достаточно дорогой, но высококачественный. Он передает данные по единственному тракту (path). Луч света в таком кабеле имеет высокую интенсивность, поэтому одномодовые кабели передают данные на большие расстояния. Центральное стекловолокно имеет диаметр 9—10 мкм. Для передачи сигналов по одномодовому кабелю используются лазерные трансиверы с длиной волны 1300 нм.

Многомодовый кабель – относительно дешевый. Многомодовое оптоволокно одновременно пропускает по кабелю множество мод. Но из-за того, что передается множество световых лучей, световые импульсы подвержены модальной дисперсии, то есть рассеянию исходного импульса. Это в свою очередь замедляет прохождение сигнала, поэтому одномодовые кабели передают данные быстрее многомодовых. Центральное стекловолокно многомодового кабеля имеет диаметр 50 или 62,5 мкм, а оболочка — 125 мкм. Для передачи сигналов по многомодовому кабелю применяют недорогие светодиодные трансиверы с длиной волны 850 нм.

Максимальное расстояние передачи светового сигнала при применении одномодовых кабелей и трансиверов гораздо больше, чем для многомодовых.

Для подключения оптоволоконного кабеля используются специальные коннекторы: FC, ST, SC. Их внешний вид представлен на рис.8. Коннекторы FC и ST сегодня считаются устаревшими, поэтому в новом оборудовании чаще всего применяются разъемы для коннекторов SC.

 

 

Рис. 8. Оптоволоконные коннекторы

 

Монтаж коннекторов (заделка оптоволоконного кабеля в коннектор) довольно сложен и требует специального оборудования.

Достоинства оптоволоконных линий (по сравнению с электрическими):

· оптоволокно обеспечивает непревзойденные параметры помехозащищенности и защиты передаваемого сигнала от перехвата,

· большая дальность передачи данных,

· высокая скорость передачи данных.

Недостатки оптоволоконных линий:

· высокая стоимость кабеля,

· сложность заделки коннекторов (требуется сварка стекловолокна),

· необходимость применения дополнительных трансиверов, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно.

Указанные недостатки повышают общую стоимость развертывания сети, поэтому до сих пор оптоволокно в локальных сетях применяется реже, чем витая пара.