Актуальность
Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабельные линии связи вскоре уступили место воздушным. Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва-Хабаровск длиной 8300 км.
Создание первых кабельных линий связано с именем русского ученого П.Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав для этой цели созданный им изолированный проводник.
В 1882-1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.
Первые конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. В 1900-1902 гг. была сделана успешная попытка повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индуктивности кабелей путем включения в цепь катушек индуктивности (предложение Пупина), а также применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение Крарупа). Такие способы на том этапе позволили увеличить дальность телеграфной и телефонной связи в несколько раз.
Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912-1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В.И. Коваленковым был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков-Москва-Петроград.
Введение
Кабельные линии связи-линии связи, состоящие из направленных сред передачи (кабели), предназначенные совместно с проводными системами передач, для организации связи.
Под организацией связи здесь подразумевается организация каналов:
· телефонной связи
· факсимильной связи
· передачи данных
· технологической связи
Кабельные линии состоят из узлов связи, необслуживаемых регенерационных (усилительных) пунктов — НРП, НУП, кабельной трассы.
Узел связи — сооружение связи, в котором установлено оборудование систем передачи. Бывают обслуживаемые, полуобслуживаемые и необслуживаемые. В обслуживаемых узлах связи ведется круглосуточное дежурство, днем может присутствовать инженерно-технический персонал. В полуобслуживаемых узлах в рабочее время находится персонал, в нерабочее время узел закрывается. Обслуживание оборудования связи в необслуживаемом узле связи осуществляется по графику или по мере необходимости. Физически выглядит как здание или блок-контейнер.
необслуживаемые регенерационные (усилительные) пункты — пункты в которых осуществляется регенерация (цифровая система передачи) или усиление (аналоговая, либо цифровая система передачи) сигнала. Физически представляет зарытый в землю на небольшую глубину контейнер (например, бочку), в который помещен регенератор или усилитель. Зарытый контейнер, обычно имеет надстройку (деревянную, кирпичную, железную или железобетонную). Так же встречается расположение регенератора или усилителя в верхней части надстройки. В городской черте возможно расположение НРП/НУП в здании, на подземной станции метрополитена или распределительном шкафу.
Помимо регенерационной/усилительной аппаратуры, на НРП/НУП может располагаться аппаратура питания (внешнего, либо дистанционного),
Кабельная трасса (трасса) - кабель проложенный в грунте (чаще всего вне населенного пункта) или в кабельной канализации (чаще всего по территории крупного населенного пункта). Сюда же входят кабельные колодцы, приямки, сигнальные столбики и знаки, вводно-кабельные помещения и прочие линейные сооружения.
Если на кабельную линию смонтировать систему передачи, то получим сеть связи.
Теоретическая часть
Классификация кабельных линий связи
При организации компьютерных сетей широко используются кабельные линии связи.
Кабельная линия связи (КЛС) - линия связи, состоящая из кабеля, кабельной арматуры и кабельных сооружений (туннели, колодцы, распределительные шкафы, кабельные столбы).
Кабель - совокупность гибких изолированных проводов, заключенных в защитную (обычно герметичную) оболочку.
Электрический (медный) кабель - кабель из электрических (медных) проводников (токопроводящих жил), применяемый для передачи на расстояние электрической энергии (силовой кабель) или электрических сигналов (кабель связи).
Волоконно-оптический кабель - кабель из оптических волокон для передачи светового потока.
Типы кабельных линий связи, используемых в компьютерных сетях, представлены на рис.48.
Электрические кабельные линии связи
В сетях передачи данных применяются следующие типы электрических кабелей
1) витая пара:
• неэкранированная;
• экранированная;
2) коаксиальный кабель:
• толстый;
• тонкий;
Основные электромагнитные характеристики электрических кабелей связи представлены на рис.49.
Рис.49.
Затухание (коэффициент затухания) - уменьшение мощности сигнала (потеря амплитуды) при передаче между двумя точками. Коэффициент затухания является одной из основных характеристик, учитываемых при проектировании ЭЛС и определении максимальной длины кабеля между узлами. Он зависит от частоты передаваемого сигнала и измеряется в [дБ/м].
Импеданс (волновое сопротивление) - полное (активное и реактивное) сопротивление электрической цепи. Волновое сопротивление измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (в высокоскоростных сетях зависит от частоты). Резкие изменения импеданса по длине кабеля могут вызвать процессы внутреннего отражения, приводящие к возникновению стоячих волн, при этом станция, подключенная вблизи узла стоячей волны, не будет получать адресованные ей данные.
Перекрестные наводки между витыми парами на ближнем конце (NEXT - NearEndCrosstalk) и на дальнем конце (FEXT - FarEndCrosstalk) - результат интерференции электромагнитных сигналов. Значения NEXT и FEXT зависят от частоты передаваемого сигнала. Чем больше абсолютное значение NEXT (FEXT), тем лучше, так как наводки в соседних проводниках будут меньше. Перекрестные наводки измеряется в дБ при определённой частоте.
Активное сопротивление - сопротивление электрической цепи постоянному току. Оно не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля, измеряется в Омах на 100 м.
Ёмкость — свойство металлических проводников накапливать электрическую энергию; является нежелательной величиной и должна быть минимальной, т. к. высокое значение ёмкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.
Витая пара (TwistedPair - ТР) - изолированные проводники, попарно свитые между собой минимально необходимое число раз на определенном отрезке длины, что требуется для уменьшения перекрестных наводок между проводниками, и заключенные в изолирующую оболочку.
Витая пара - самый распространенный вид кабеля в телефонии. Скручивание применяется с целью уменьшения излучения и повышения помехозащищенности кабеля. Несколько витых пар (обычно 4 или 8), заключённые в общую пластиковую оболочку, образуют кабель.
Существует 5 категорий неэкранированной витой пары (UnshieldedTwistedPair - UТР), причём чем выше категория кабеля, тем больше его полоса пропускания.
Кабели 1-й и 2-й категорий используются для передачи речи и данных на низких скоростях и не включены в стандарты для передачи данных в компьютерных сетях.
Для 3-й, 4-й и 5-й категорий UTP нормируются следующие характеристики:
• коэффициент затухания;
• волновое сопротивление;
• емкость;
• переходное затухание на ближнем конце и др;
Экранированная витая пара - кабель, содержащий одну или несколько пар скрученных медных проводов, заключенных в изолирующую оболочку. Снаружи кабель покрыт экранирующей оплеткой и еще одной изолирующей оболочкой, за счёт чего меньше излучает и лучше защищён от электромагнитных помех, чем не экранированная витая пара. Применяется в сетях TokenRing.
Экранированная витая пара подразделяется на две разновидности:
• С экранированием каждой пары и общим экраном (ShieldedTwistedPair - STP);
• С одним общим экраном (FoiledTwistedPair - FTP).
• Для высокоскоростных сетей разработаны еще две категории медного кабеля:
• Категория 6 - обеспечивает работу на частоте 250 МГц и может быть реализована как экранированный, так и неэкранированный кабель;
• Категория 7 - обеспечивает работу на частоте до 600 МГц и использует экранирование каждой пары кабеля и общий экран.
• Наиболее широко в настоящее время в локальных сетях применяется электрический кабель категории
Коаксиальный кабель - кабель, в котором проводники представляют собой 2 соосных металлических цилиндра, разделенных диэлектриком. Коаксиальный кабель используется для передачи высокочастотных сигналов (до нескольких ГГц) и характеризуется высокой помехозащищенностью и малым затуханием сигналов. Это обусловлено отсутствием внешнего электромагнитного поля вся энергия распространяется только внутри кабеля.
Коаксиальный кабель содержит (рис.50):
Рис.50
1. внутренний проводник диаметром от 0,4 мм до 2,5 мм;
2. диэлектрик, в качестве которого обычно применяется обычный полиэтилен или физически вспененный полиэтилен с низкой плотностью, позволяющий уменьшить коэффициент затухания;
3. внешний проводник, в качестве которого обычно используется фольга;
4. медную оплетку с покрытием из олова;
5. защитную пленку;
6. внешнюю оболочку.
