Коаксиальный кабель до недавнего времени был очень популярен что не связано с

Коаксиальный кабель. До недавнего времени самой распространенной средой передачи данных был коаксиальный кабель: относительно недорогой

До недавнего времени самой распространенной средой передачи данных был коаксиальный кабель: относительно недорогой, легкий и гибкий, безопасный и простой в установке. На рисунке 18 приведена конструкция коаксиального кабеля.

Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по жиле. Она изоляцией отделяется от металлической оплетки, которая играет роль заземления и защищает передаваемые по жиле сигналы от:

− внешних электромагнитных шумов (атмосферных, промышленных);

− перекрестных помех – электрических наводок, вызванных сигналами в соседних проводах.

Используют толстый и тонкий коаксиальный кабель. Их характеристики представлены в таблице 3.

В обозначении кабелей по стандарту IEEE 802.3 первые две цифры – скорость передачи в Мбит/с, base обозначает, что кабель используется в сетях с узкополосной передачей (baseband network), последняя цифра – эффективная длина сегмента в сотнях метров, при которой уровень затухания сигнала остается в допустимых пределах.

При выборе для ЛВС данного типа кабеля следует принимать во внимание, что:

1) это среда для передачи речи, видео и двоичных данных;

2) позволяет передавать данные на большие расстояния;

3) это хорошо знакомая технология, предлагающая достаточный уровень защиты данных.

Источник

Коаксиальные кабели. Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана)

Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель до недавнего времени был очень популярен, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), более широкими, чем в случае витой пары, полосами пропускания (свыше 1ГГц), а также большими допустимыми расстояниями передачи (до километра ). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он дает также заметно меньше электромагнитных излучений вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5 – 3 раза). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Сейчас его применяют реже, чем витую пару. Стандарт EIA/TIA-568 включает в себя только один тип коаксиального кабеля, применяемый в сети Ethernet.

Основное применение коаксиальный кабель находит в сетях с топологией типа шина. При этом на концах кабеля обязательно должны устанавливаться терминаторы для предотвращения внутренних отражений сигнала, причем один (и только один!) из терминаторов должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных помех и не снижает излучение передаваемой по сети информации во внешнюю среду. Но при заземлении оплетки в двух или более точках из строя может выйти не только сетевое оборудование, но и компьютеры, подключенные к сети. Терминаторы должны быть обязательно согласованы с кабелем, необходимо, чтобы их сопротивление равнялось волновому сопротивлению кабеля. Например, если используется 50-омный кабель, для него подходят только 50-омные терминаторы.

Реже коаксиальные кабели применяются в сетях с топологией звезда (например, пассивная звезда в сети Arcnet). В этом случае проблема согласования существенно упрощается, так как внешних терминаторов на свободных концах не требуется.

Волновое сопротивление кабеля указывается в сопроводительной документации. Чаще всего в локальных сетях применяются 50-омные (RG-58, RG-11, RG-8) и 93-омные кабели (RG-62). Распространенные в телевизионной технике 75-омные кабели в локальных сетях не используются. Марок коаксиального кабеля немного. Он не считается особо перспективным. Не случайно в сети Fast Ethernet не предусмотрено применение коаксиальных кабелей. Однако во многих случаях классическая шинная топология (а не пассивная звезда) очень удобна. Как уже отмечалось, она не требует применения дополнительных устройств – концентраторов.

Существует два основных типа коаксиального кабеля:

Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, поскольку сигнал в нем затухает сильнее. Зато с тонким кабелем гораздо удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует жесткой фиксации на стене помещения. Подключение к тонкому кабелю (с помощью разъемов BNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования. А для подключения к толстому кабелю надо использовать специальные довольно дорогие устройства, прокалывающие его оболочки и устанавливающие контакт как с центральной жилой, так и с экраном. Толстый кабель примерно вдвое дороже, чем тонкий, поэтому тонкий кабель применяется гораздо чаще.

Как и в случае витых пар, важным параметром коаксиального кабеля является тип его внешней оболочки. Точно так же в данном случае применяются как non-plenum (PVC), так и plenum кабели. Естественно, тефлоновый кабель дороже поливинилхлоридного. Обычно тип оболочки можно отличить по окраске (например, для PVC кабеля фирма Belden использует желтый цвет, а для тефлонового – оранжевый).

Типичные величины задержки распространения сигнала в коаксиальном кабеле составляют для тонкого кабеля около 5 нс/м, а для толстого – около 4,5 нс/м.

Существуют варианты коаксиального кабеля с двойным экраном (один экран расположен внутри другого и отделен от него дополнительным слоем изоляции). Такие кабели имеют лучшую помехозащищенность и защиту от прослушивания, но они немного дороже обычных.

В настоящее время считается, что коаксиальный кабель устарел, в большинстве случаев его вполне может заменить витая пара или оптоволоконный кабель. И новые стандарты на кабельные системы уже не включают его в перечень типов кабелей.

Источник

Толстый, тонкий коаксиальный кабель. Волновое сопротивление

Рис. 1. Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель до недавнего времени был очень популярен, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), больше широкими, чем в случае витой пары, полосами пропускания (сверх 1ГГц), а также большими допустимыми расстояниями передачи (к километру). К нему тяжелее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он дает также заметно меньше электромагнитных излучений внешне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже приблизительно в 1,5 – 3 разы). Сложнее и установка разниманий на концах кабеля. В настоящий момент его применяют реже, чем витую пару. Стандарт EIA/TIA-568 содержит в себе только один тип коаксиального кабеля, применяемый в сети Ethernet.

Основное приложение коаксиальный кабель находит в сетях с топологией типа шина. При этом на концах кабеля обязательно должны устанавливаться терминаторы для предотвращения внутренних отраженных сигналов, причем один (и только один!) из терминаторов должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных препятствий и не снижает излучения переданной по сети информации во внешнюю среду. Но при заземлении оплетки в двух или больше точках из строя может выйти не только сетевое оборудование, но и компьютеры, подключенные к сети. Терминатори должны быть обязательно согласованные с кабелем, необходимо, чтобы их сопротивление равнялось волновому сопротивлению кабеля. Например, если используется 50 Ом кабель, для него подходят только 50 Ом терминаторы.

Реже коаксиальные кабели применяются в сетях с топологией звезда (например, пассивная звезда в сети Arcnet). В этом случае проблема согласования существенно упрощается, потому что внешних терминаторов на свободных концах не нужно.

Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, поскольку сигнал в нем загасает сильнее. Зато с тонким кабелем намного удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует твердой фиксации на стене помещения.

Подключение к тонкому кабелю (с помощью разниманий BNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования. А для подключения к толстому кабелю нужно использовать специальные достаточно дорогие устройства, которые прокалывают его оболочки и устанавливают контакт как с центральной жилой, так и с экраном. Толстый кабель приблизительно вдвое дороже, чем тонкий, потому тонкий кабель применяется намного чаще.

Как и в случае витой пары, важным параметром коаксиального кабеля является тип его внешней оболочки. Точно так же в этом случае применяются как non-plenum (PVC), так и plenum кабели. Естественно, тефлоновый кабель дороже поливинилхлоридного. Обычно тип оболочки можно отличить за окрашиванием (например, для PVC кабеля фирма Belden использует желтый цвет, а для тефлонового – оранжевый).

Существуют варианты коаксиального кабеля с двойным экраном (один экран расположен внутри другого и отделен от него дополнительным слоем изоляции). Такие кабели имеют лучшую помехозащищенность и защиту от прослушивания, но они немного дороже обычных.

В это время считается, что коаксиальный кабель устарел, в большинстве случаев его полностью может заменить витой парой или оптоволоконным кабелем. И новые стандарты на кабельные системы уже не включают его в перечень типов кабелей.

Источник

Лекция № 4. Физическая среда передачи

Лекция № 4. Физическая среда передачи

2. Передача сигналов.

Основные группы кабелей

На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей использует для со­единения провода, или кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Существуют различные типы кабелей, которые обеспечивают нормальную работу всевозможных сетей, от малых до больших.

В широком ассортименте кабелей нетрудно запутаться. Поэтому, чтобы облегчить задачу клиентов, фирма Belden, ведущий производитель кабелей, публикует каталог, где предлагает более 2200 их типов. Однако на практике в большинстве сетей приме­няются только три основные группы кабелей:

• коаксиальный кабель (coaxial cable);

• витая пара (twisted pair):

• оптоволоконный кабель (fiber optic).

Далее Вы познакомитесь с характеристиками и структурой этих кабелей. Уяснив различия между ними, Вы поймете, в каких случаях следует применять тот или иной тип кабеля.

Не так давно наиболее распространенным типом считался коаксиальный кабель. Это объяснялось двумя причинами. Во-первых, он был относительно недорогим, легким, гибким и удобным в применении, а во-вторых, надежным и простым в установке.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы (core), окружаю­щей ее изоляции, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. Если кабель, кроме металлической оплетки, имеет и слой фольги, он называется кабелем с двойной экранизацией. При наличии сильных помех можно воспользоваться кабелем с учетверенной экранизацией. Он состоит из двойного слоя фольги и двойного слоя металлической оплетки.

Рис. 2.1. Строение коаксиального кабеля

Некоторые типы кабелей покрывает металлическая сетка — экран (shield). Он за­щищает передаваемые по кабелю данные, поглощая внешние электромагнитные сиг­налы, которые называются помехами или шумом. Таким образом, экран не позволяет помехам исказить данные.

Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по жиле. Жила — это один провод (сплошная жила) или пучок проводов. Сплошная жила изготавливается, как правило, из меди.

Жила окружена диэлектрическим (dielectric) изоляционным слоем, который отде­ляет ее от металлической оплетки. Оплетка играет роль «земли» и защищает жилу от электрических шумов (noise) и перекрестных помех (crosstalk). Перекрестные помехи — это электрические наводки, вызванные сигналами в соседних проводах.

Проводящая жила и металлическая оплетка не должны соприкасаться, иначе про­изойдет короткое замыкание и данные разрушатся.

Снаружи кабель покрыт непроводящим слоем — из резины, тефлона или пластика.

Коаксиальный кабель более помехоустойчив, затухание сигнала в нем меньше, чем в витой паре. Затухание (attenuation) — это ослабление сигнала при его прохож­дении по кабелю.

Рис. 2.2. Затухание сигнала приводит к ухудшению его качества

Как уже говорилось, плетеная защитная оболочка поглощает внешние электро­магнитные сигналы, не позволяя им влиять на передаваемые по жиле данные, поэто­му коаксиальный кабель можно использовать при передаче на большие расстояния и в тех случаях, когда высокоскоростная передача данных осуществляется на неслож­ном оборудовании.

Типы коаксиальных кабелей

Существует два типа коаксиальных кабелей:

• тонкий (thinnet) коаксиальный кабель;

• толстый (thicknet) коаксиальный кабель.

Выбор того или иного типа кабеля зависит от потребностей конкретной сети.

Тонкий коаксиальный кабель

Тонкий коаксиальный кабель — гибкий кабель диаметром около 0,5 см (0,25 дюйма). Он прост в применении и подходит практически для любого типа сети. Подключает­ся непосредственно к плате сетевого адаптера компьютера.

Рис. 2.3. Подключение тонкого коаксиального кабеля

Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м (около 600 футов) без его заметного искажения, вызванного затуханием.

Производители кабелей выработали специальную маркировку для различных ти­пов кабелей. Тонкий коаксиальный кабель относится к группе, которая называется семейством RG-58; его волновое сопротивление равно 50 Ом. Волновое сопротивле­ние (impedance) — это сопротивление переменному току, выраженное в омах. Основ­ная особенность семейства RG-58 — медная жила. Она может быть сплошной или состоять из нескольких переплетенных проводов.

Рис. 2.4. Жила — переплетенные провода или сплошной медный провод

Сплошная медная жила

Военный стандарт для RG-58 A/U

Используется для модулированной передачи (например, в кабельном телевидении)

Имеет больший диаметр по сравнению с RG-59, предназначен для более высоких частот, но может применяться и для модулированной передачи

Используется в сетях ArcNet®

Толстый коаксиальный кабель

Толстый коаксиальный кабель — относительно жесткий кабель с диаметром около 1 см (0,5 дюйма). Иногда его называют «стандартный Ethernet», поскольку он был первым типом кабеля, применяемым в Ethernet — популярной сетевой архитектуре. Медная жила этого кабеля толще, чем у тонкого коаксиального кабеля.

Рис. 2.5. Жила толстого коаксиального кабеля больше в сечении, чем у тонкого

Чем толще жила у кабеля, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал. Следовательно, толстый коаксиальный кабель передает сигналы дальше, чем тонкий, — до 500 м (около 1640 футов). Поэтому толстый коаксиальный кабель иногда ис­пользуют в качестве опорного кабеля [магистрали (backbone)], который соединяет несколько небольших сетей, построенных на тонком коаксиальном кабеле.

Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяют специальное уст­ройство — трансивер (transceiver).

Рис. 2.6. Подключение трансивера к толстому коаксиальному кабелю

Трансивер снабжен специальным коннектором, который назван довольно ориги­нально — «вампир» (vampire tap) или «пронзающий ответвитель» (piercing tap). «Вам­пир» проникает через изоляционный слой и вступает в непосредственный физичес­кий контакт с проводящей жилой. Чтобы подключить трансивер к сетевому адаптеру, надо кабель трансивера подключить к коннектору AUI-порта сетевой платы. Этот коннектор известен также как DIX-коннектор (Digital Intel Xerox®), в соответствии с названиями фирм-разработчиков, или коннектор DB-15.

Сравнение двух типов коаксиальных кабелей

Как правило, чем толще кабель, тем сложнее его прокладывать. Тонкий коаксиаль­ный кабель гибок, прост в установке и относительно недорог. Толстый кабель трудно гнуть, следовательно, его сложнее монтировать. Это очень существенный недоста­ток, особенно в тех случаях, когда необходимо проложить кабель по трубам или же­лобам. Толстый коаксиальный кабель дороже тонкого, но при этом он передает сиг­налы на большие расстояния.

Оборудование для подключения коаксиального кабеля

Для подключения тонкого коаксиального кабеля к компьютерам используются так называемые BNC-коннекторы (British Naval Connector, BNC). В семействе BNC вы­деляют несколько основных компонентов: • BNC-коннектор.

BNC-коннектор либо припаивается, либо обжимается на конце кабеля.

Т-коннектор соединяет сетевой кабель с сетевой платой компьютера.

Баррел-коннектор применяется для сращивания двух отрезков тонкого коакси­ального кабеля.

В сети с топологией «шина» для поглощения блуждающих сигналов на каждом конце кабеля устанавливаются терминаторы. Иначе сеть не будет работать.

Классы коаксиальных кабелей и требования пожарной безопасности

Выбор того или иного класса коаксиальных кабелей зависит от места, где этот кабель будет прокладываться. Существует два класса коаксиальных кабелей:

• пленумные — для прокладки в области пленума.

Поливинилхлорид (PVC) — это пластик, который применяется в качестве изоля­тора или внешней оболочки у большинства коаксиальных кабелей. Кабель PVC до­статочно гибок, его можно прокладывать на открытых участках помещений. Однако при горении он выделяет ядовитые газы.

Пленум (plenum) — это небольшое пространство между подвесным потолком и перекрытием, обычно его используют для вентиляции. Требования пожарной без­опасности строго ограничивают типы кабелей, которые здесь могут быть проложены, поскольку в случае пожара выделяемые ими дым или газы быстро распространяются по всему зданию.

Рис. 2.11. Требованиями пожарной безопасности предусмотрен специальный тип кабелей для прокладки в области пленума

Слой изоляции и внешняя оболочка пленумного кабеля выполнены из специаль­ных огнеупорных материалов, которые при горении выделяют минимальное количе­ство дыма. Это уменьшает риск химического отравления. Кроме того, пленумные кабели можно прокладывать открыто, не заключая в трубу. Однако они дороже и жестче, чем поливинилхлоридные.

Примечание При прокладке сетевого кабеля руководствуйтесь теми требованиями пожарной и электрической безопасности, которые приняты в Вашем регионе.

Приведенные характеристики коаксиальных кабелей помогут Вам выбрать наиболее подходящий тип кабеля.

Используйте коаксиальный кабель, если требуется:

• среда для передачи речи, видео и двоичных данных;

• передача данных на большие расстояния;

• простая технология с достаточно надежным уровнем защиты данных.

Заполните пропуски в вы­сказываниях.

1. Коаксиальный кабель имеет жилу, изготовленную из ____________.

2. Если жила коаксиального кабеля соприкоснется с металлической оплеткой, произойдет ________________ ___________.

3. Жила в коаксиальном кабеле окружена _________ __________, кото­рый отделяет ее от металлической оплетки.

4. Толстый коаксиальный кабель иногда используется в качестве _________, соединяющей сегменты на тонком коаксиальном кабеле.

5. Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м, затем начнется заметное его искажение, вызванное ____________.

6. Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по _________.

7. Гибкий коаксиальный кабель, удобный в использовании, который нельзя про­кладывать в вентиляционных пространствах, — это кабель ____________.

8. Слой изоляции и внешняя оболочка ____________ коаксиального кабеля выполнены из специальных огнеупорных материалов.

Самая простая витая пара (twisted pair) — это два перевитых вокруг друг друга изо­лированных медных провода. Существует два типа витой пары:

• неэкранированная (unshielded) витая пара (UTP)

• экранированная (shielded) витая пара (STP).

Рис. 2.12. Неэкранированная и экранированная витые пары

Несколько витых пар проводов часто помешают в одну защитную оболочку. Их количество в таком кабеле может быть разным. Завивка проводов позволяет изба­виться от электрических помех, наводимых соседними парами и другими внешними источниками, например двигателями, реле и трансформаторами.

Неэкранированная витая пара

Неэкранированная витая пара (спецификация lOBaseT) широко используется в ЛВС; максимальная длина сегмента составляет 100 м (328 футов).

Неэкранированная витая пара состоит из двух изолированных медных проводов. Существует несколько спецификаций, которые регулируют количество витков на еди­ницу длины — в зависимости от назначения кабеля. В Северной Америке UTP повсе­местно используется в телефонных сетях.

Неэкранированная витая пара определена особым стандартом — Electronic Industries Association and the Telecommunications Industries Association (EIA/TIA) 568 Commercial Building Wiring Standard. EIA/TIA 568, предлагая нормативные характеристики кабелей для различных случаев, гарантирует единообразие продукции. Эти стандарты включают пять категорий UTP.

Традиционный телефонный кабель, по которому можно передавать только речь, но не данные. Большинство телефонных кабелей, произведенных до 1983 года, относится к категории 1.

Кабель, способный передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. Состоит из четы­рех витых пар.

Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар с девятью витками на метр.

Кабель, способный передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар.

Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

Большинство телефонных систем использует неэкранированную витую пару. Это одна из причин ее широкой популярности. При чем обычно, при строительстве но­вых зданий UTP кабель прокладывают в расчете на будущие потребности. Если уста­новленные во время строительства провода рассчитаны на передачу данных, то их можно использовать и в компьютерной сети. Однако надо быть осторожным, так как обычный телефонный провод не имеет витков, и его электрические характеристики могут не соответствовать тем, которые требуются для надежной и защищенной пере­дачи данных между компьютерами.

Одной из потенциальных проблем для любых типов электрических кабелей явля­ются перекрестные помехи. Перекрестные помехи — это электрические наводки, вы­званные сигналами в смежных проводах. Неэкранированная витая пара особенно страдает от перекрестных помех. Для уменьшения их влияния используют экран.

Рис. 2.14. Перекрестные помехи — это электрические наводки со стороны соседних линий

Экранированная витая пара

Кабель экранированной витой пары (STP) имеет медную оплетку, которая обеспечи­вает более надежную защиту от помех. Кроме того, пары проводов STP обмотаны фольгой. В результате экранированная витая пара прекрасно защищает передавае­мые данные от внешних помех.

Все это означает, что STP, по сравнению с UTP, меньше подвержена воздействию электрических помех и может передавать данные с более высокой скоростью и на большие расстояния.

Рис. 2.15. Экранированная витая пара

Компоненты кабельной системы

• Оборудование для подключения.

Для подключения витой пары к компьютеру используются телефонные коннекто­ры RJ-45. На первый взгляд, они похожи на RJ-11, но в действительности между ними есть существенные отличия.

Во-первых, вилка RJ-45 чуть больше по размерам и не подходит для гнезда RJ-11. Во-вторых, коннектор RJ-45 имеет 8 контактов, a RJ-11 — только 4.

Рис. 2.16. Вилка и гнездо RJ-45

Построить сложную кабельную систему и в то же время упростить работу с ней Вам поможет ряд очень полезных компонентов.

• Распределительные стойки и полки (distribution racks, shelves). Распределительные стойки и полки предназначены для монтажа кабеля. Они по­зволяют централизованно организовать множество соединений и при этом зани­мают сравнительно мало места.

• Коммутационные панели (patch panels).

Существуют разные типы коммутационных панелей. Они поддерживают до 96 пор­тов и скорость передачи до 100 Мбит/с.

Соединители — это одинарные или двойные гнезда RJ-45 на панелях расширения или настенных розетках. Они обеспечивают скорость передачи до 100 Мбит/с.

Настенные розетки имеют одно или несколько гнезд RJ-45.

Рис. 2.17. Компоненты кабельной системы

Используйте витую пару, если требуется:

• организовать ЛВС при незначительных материальных вложениях;

• организовать простую систему, в которой можно было бы легко и быстро подклю­чать компьютеры.

Не используйте витую пару, если требуется обеспечить целостность данных, пере­даваемых на большие расстояния с высокой скоростью.

Заполните пропуски в следующих высказываниях.

1.Наиболее популярным типом витой пары является _________ (l0BaseT).

2. Неэкранированная витая пара, способная передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с, относится к категории __________.

3. Неэкранированная витая пара, способная передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, относится к категории __________.

4. В экранированной витой паре оболочка из фольги используется для __________от внешних помех.

5. Экранированная витая пара меньше подвержена воздействию электрических ____________и может передавать данные с более высокой скоростью и на большие расстояния, чем неэкранированная витая пара.

6. Для подключения витой пары к компьютеру используются коннекторы

7. Разъем RJ-45 имеет ________ контактов, в то время как RJ-11 — только

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волок­нам в виде модулированных световых импульсов. Это относительно защищенный спо­соб передачи, поскольку при нем не используются электрические сигналы. Следова­тельно, к оптоволоконному кабелю невозможно подключиться, не разрушая его, и перехватывать данные, от чего не застрахован любой кабель, проводящий электричес­кие сигналы.

Оптоволоконные линии предназначены для передачи больших объемов данных на очень высоких скоростях, поскольку сигнал в них практически не затухает и не искажается.

Оптическое волокно — чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, называемый жи­лой (core). Он покрыт слоем стекла (оболочкой) с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления. Иногда оптоволокно производят из пластика. Пластик проще в монтаже, но он передает световые импульсы на меньшие расстояния по сравнению со стеклянным оптоволокном.

Каждое оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому ка­бель состоит из двух волокон с самостоятельными коннекторами. Одно из них служит для передачи, а другое — для приема. Жесткость кабеля увеличена покрытием из пла­стика, а прочность — волокнами из кевлара. На рис. 2.18 представлен пример покры­тия из кевлара. Волокна кевлара располагаются между двумя кабелями, заключенными в пластик.

Рис. 2.18. Оптоволоконный кабель

Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведется на чрезвычайно высокой скорости (в настоящее время широко используется скорость в 100 Мбит/с, получает все большее распространение скорость в 1 Гбит/с и выше). По нему можно передавать световой импульс на многие километры.

Используйте оптоволоконный кабель, если требуется:

• передавать данные с очень высокой скоростью на большие расстояния по защи­щенной среде.

Не используйте оптоволоконный кабель, если требуется:

• построить сеть при ограниченных денежных средствах (примечание: в настоящее время стоимость оптоволоконного кабеля уже сравнима со стоимостью высокока­чественного медного кабеля);

• дополнительная подготовка для правильной установки и корректного подключе­ния оптоволоконных сетевых устройств (примечание: хотя на самом деле научиться работать с оптоволокном не так уж сложно).

Заполните пропуски в следующих высказываниях.

1. Оптические волокна переносят ___________ данные в виде световых им­пульсов.

2. К оптоволоконному кабелю невозможно ___________, не разрушая его, и перехватывать передаваемые по сети данные.

3. Для передачи больших объемов данных с очень высокой скоростью оптоволокон­ные кабели выгодно отличаются от __________ кабелей, так как сигнал в оптоволокне практически не затухает и не искажается.

4. Передача данных по оптоволоконному кабелю не подвержена воздействию элек­трических ____________.

2. Передача сигналов

Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии — не-модулированную передачу и модулированную передачу.

Немодулированные (baseband) системы передают данные в виде цифровых сигналов. Сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одно­го импульса, или, другими словами, цифровой сигнал использует всю полосу пропуска­ния кабеля. Полоса пропускания — это разница между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю.

Рис. 2.19. Немодулированная передача

Продвигаясь по кабелю, сигнал постепенно затухает и, как следствие, искажается. Если кабель слишком длинный, то на дальнем его конце передаваемый сигнал может исказиться до неузнаваемости или вообще пропасть. Для того чтобы избежать этого, в немодулированных системах используют повторители, которые усиливают сигнал и ретранслируют его в дополнительные сегменты, позволяя тем самым увеличить об­щую длину кабеля.

Модулированные (broadband) системы передают данные в виде аналогового сигнала, использующего некоторую полосу частот. Сигналы кодируются аналоговой (непре­рывной) электромагнитной или световой (тоже, строго говоря, электромагнитной) волной.

Рис. 2.20. Модулированная передача

Если полоса пропускания достаточна, то по одному кабелю одновременно могут вещать несколько систем (например, ведется трансляция кабельного телевидения и передача данных).

Каждой передающей системе выделяется часть полосы пропускания. Все устрой­ства, связанные с данной системой (например, компьютеры), должны быть настро­ены на работу именно с выделенной частью полосы пропускания.

Если в немодулированных системах для восстановления сигнала используют по­вторители, то в модулированных — усилители (amplifiers).

При модулированной передаче устройства имеют раздельные тракты для приема и отправки сигнала, поэтому и в среде передачи необходимо предусмотреть два пути для прохождения сигнала. Основные решения таковы:

• разбить полосу пропускания на два канала, использующих разные полосы частот; один канал предназначен для передачи сигналов, другой — для приема;

• использовать два кабеля; один кабель предназначен для передачи сигналов, дру­гой — для приема.

Заполните пропуски в следующих высказываниях.

1.Немодулированные системы передают данные в виде ________ сигнала.

2.Внутри устройства, разработанного для сетей с ____________ передачей, и для приема, и для отправки данных используется один и тот же тракт прохожде­ния сигнала.

3.Модулированные системы передают данные в виде ____________ сигнала, использующего некоторый интервал частот.

4. При __________ передаче данные отсылаются и принимаются по разным каналам.

Прежде чем выбрать наиболее подходящий для Вас тип кабеля, ответьте на следую­щие вопросы. Они помогут Вам сориентироваться среди огромного разнообразия ка­бельной продукции.

• Какова интенсивность планируемого сетевого трафика?

• Каковы требования к защите данных?

• На какое максимальное расстояние надо проложить кабель?

• Каким характеристикам должен отвечать кабель?

• Сколько средств выделено на реализацию проекта?

Чем надежнее защищен кабель от внешних и внутренних электрических помех, тем дальше и на большей скорости он сможет передавать данные. Но чем выше ско­рость передачи, качество и защищенность кабеля, тем выше и его стоимость.

При покупке кабеля (как, впрочем, и любых других сетевых компонентов) Вы должны найти некий компромисс между его стоимостью и характеристиками. Если, работая в крупной организации, Вы выбрали относительно дешевый кабель, начальство будет довольно небольшими накладными расходами, но вскоре Вы заметите, что локальная сеть не обеспечивает ни высокой скорости передачи данных, ни надежного уровня их защиты.

Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. Требова­ния, выдвигаемые небольшими фирмами, могут значительно отличаться от требова­ний со стороны крупных предприятий, например банков.

К числу факторов, влияющих на стоимость и пропускную способность кабеля, относятся следующие.

Насколько прост кабель в монтаже? В небольших сетях, с небольшими расстоя­ниями, где проблема защиты данных не самая главная, прокладывать толстый, жесткий и дорогой кабель, вероятно, нецелесообразно.

Экранирование кабеля приводит к его удорожанию. Несмотря на это практически любая сеть использует одну из форм экранированного кабеля. Чем больше помех в месте прокладки кабеля, тем большее экранирование требуется. Прокладка пленумного кабеля существенно увеличивает стоимость проекта.

Перекрестные помехи и внешние шумы могут вызвать серьезные проблемы в боль­ших сетях, где критическим является вопрос защиты данных. Недорогие кабели слабо защищены от внешних электрических полей, генерируемых электропровод­кой, двигателями, реле и радиопередатчиками.

* Скорость передачи (часть пропускной способности).

Скорость передачи измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с). Для медных кабелей сегодня самым распространенным значением является 10 Мбит/с, хотя пос­ледние стандарты позволяют передавать данные со скоростью 100 Мбит/с и выше.

Толстый коаксиальный кабель передает сигналы на большие расстояния, чем тон­кий. Но с ним сложнее работать.

По оптоволоконному кабелю данные передаются со скоростью более 1 Гбит/с, но для его монтажа нужны специальные навыки, к тому же он сравнительно дорог.

Стоимость кабелей, которые обеспечивают высокую степень защиты, передавая данные на большие расстояния, гораздо выше стоимости тонкого коаксиального кабеля, простого в монтаже и эксплуатации.

Затухание сигнала — причина, которая ограничивает максимальную длину кабе­ля, так как значительно ослабленный сигнал может быть не распознан принима­ющим компьютером. Кабели разных типов имеют разную максимальную длину. Большинство сетей использует системы проверки ошибок: при искажении при­нятого сигнала они требуют его повторной передачи. Однако на это уходит допол­нительное время, что снижает общую пропускную способность сети.

Тонкий коакси­альный кабель (10Base2)

Толстый коакси­альный кабель (10Base5)

Дороже тонкого коаксиального кабеля

Эффективная длина кабеля[1]

185 м (около 600 футов)

500 м (около 1640 футов)

100 м (около 328 футов)

100 Мбит/с и выше (более 1 Гбит/с)

Очень прост в монтаже; может быть проложен при строительстве

Хорошая защита от помех

Хорошая защита от помех

Не подвержен помехам

Электронные компоненты дешевле, чем у витой пары

Электронные компоненты дешевле, чем у витой пары

Тот же теле­фонный про­вод; часто проложен во время строительства

Передает речь, видео и данные

Средние или большие сети с высокими требованиями к защите данных

Средние или большие сети с высокими требованиями к защите данных

Сети любого размера с высокими требова­ниями к скорости передачи, уровню защиты и целостности данных

При выборе сетевого кабеля необходимо учитывать ряд его характеристик, в их числе: простота монтажа, экранирование, уровень защиты, скорость передачи (в Мбит/с), затухание сигнала. Известны три основные группы кабелей: коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.

Коаксиальный кабель подразделяется на два типа — тонкий и толстый. Оба они имеют медную жилу, окруженную металлической оплеткой, которая поглощает вне­шние шумы и перекрестные помехи. Коаксиальный кабель удобен для передачи сиг­налов на большие расстояния.

Витая пара может быть экранированной и неэкранированной. Неэкранированная витая пара (UTP) делится на пять категорий, из которых пятая — наиболее популяр­ная в сетях. Экранированная витая пара (STP) поддерживает передачу сигналов на более высоких скоростях и на большие расстояния, чем UTP.

По сравнению с медными проводами оптоволоконный кабель передает данные быстрее и обеспечивает им большую защиту, но он дороже и требует специальных навыков монтажа.

Существует две технологии передачи данных: модулированная и немодулированная. При модулированной передаче в одном кабеле одновременно организуется несколько независимых каналов связи, по которым передается аналоговый сигнал. При модулированной передаче канал всего один, и по нему передается цифровой сигнал.

[1] Эффективная длина кабеля может варьироваться в зависимости от каждой конкретной сети. С улучшением технологии она увеличивается.

[2] Диапазон скоростей передачи для некоторых типов кабелей расширяется. Технические достижения в производстве медных проводов привели к такой скорости передачи сигналов, которую ранее нельзя было и предположить.

Источник