Волоконно-оптические кабели

Сетевые носители передающей среды

Для передачи данных между компьютерами применяются четыре типа сетевых носителей:

1. медные кабели;

2. волоконно-оптические кабели;

3. инфракрасная связь;

4. радиосвязь.

Каждый тип сетевого носителя имеет свои преимущества перед другими в определенных условиях. Основными факторами при рассмотрении, какой из этих носителей применить, является стоимость реализации, легкость установки, максимальная скорость передачи данных и характеристики помехоустойчивости.

На этапе реализации сети основную важность имеет стоимость установки носителя. Эту стоимость можно разбить на две составляющие: фактическую стоимость носителя и адаптеров и разъемов и стоимость установки и конфигурирования сети.

Возможности передачи данных каждого типа носителя имеют определенные ограничения. Этот фактор также можно разбить на две составляющие: полосу пропускания и затухание сигнала. Под полосой пропускания имеется в виду общий объем данных, который носитель может передавать в течение определенного периода времени. А затухание означает величину потери сигнала на каждый отрезок носителя определенной длины. Некоторые типы носителей могут передавать рабочий сигнал на расстояния буквально нескольких километров.

Последним аспектом сетевых носителей является его помехоустойчивость. В атмосфере постоянно наблюдается блуждающая электрическая энергия (которая называется шумом ). Потребляющие электричество машины и устройства также генерируют электронный

шум. Все эти блуждающие электрические сигналы могут оказывать отрицательное воздействие на полезные сигналы, вплоть до искажения их до полной непригодности.

Поэтому применяемые для передачи данных кабели должны иметь определенное

сопротивление таким паразитным сигналам.

Медные кабели

По большому счету, для подключения компьютеров и других устройств к сети применяются два типа медных кабелей: витая пара и коаксиальный кабель. Медный кабель типа "витая пара" представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой с целью повышения шумоустойчивых характеристик кабеля. В результате свивания проводников, наведенные шумовые сигналы взаимно уничтожаются. Относительный уровень устойчивости витой пары к шумуопределяется количеством витков на фут.

Кабели типа "витая пара"

Вита́я па́ра (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C, ошибочно называемого «RJ45». На самом деле, настоящий RJ45 физически несовместим с 8P8C, так как использует схему 8P2C с ключом. Ошибочное употребление термина «RJ45» вызвано, вероятно, тем, что настоящий RJ45 не получил широкого применения, а также их внешним сходством.

В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

незащищенная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары;
фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
защищенная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;
незащищенная экранированная витая пара (англ. SF/UTP — Screened Foiled Unshielded twisted pair) — двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних, и т. д. В зависимости от структуры проводников — кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы и называется жила-монолит, а во втором — из нескольких и называется жила-пучок.

Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъемы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше.

В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет себя при изгибах и скручивании.

Коаксиальный кабель.

Коаксиа́льный ка́бель (коаксиальная пара) — Пара, проводники которой расположены соосно и разделены изоляцией.

Коаксиа́льный ка́бель (от лат. co — совместно и axis — ось, то есть «соосный»), также известный как коаксиал (от англ. coaxial), — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов.

Устройство

Устройство коаксиального кабеля
1 — внутренний проводник (медная проволока),
2 — изоляция (сплошной полиэтилен),
3 — внешний проводник (оплётка из меди),
4 — оболочка (светостабилизированный полиэтилен).

Коаксиальный кабель состоит из:

4 — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;
3 — внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;
2 — изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;
1 — внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омедненного алюминия, посеребренной меди и т. п.

Благодаря совпадению центров обоих проводников, а также определенному соотношению между диаметром центральной жилы и экрана, внутри кабеля в радиальном направлении образуется режим стоячей волны, позволяющий снизить потери электромагнитной энергии на излучение почти до нуля. В то же время экран обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех.

Большинство людей знакомо с коаксиальным кабелем, как проводником телевизионного сигнала. Коаксиальный кабель состоит из изолированного центрального сплошного или многожильного провода, заключенного в изоляционный слой диэлектрика, поверх которого наложен сплошной или плетенный металлический экран. Все эти компоненты заключены в наружную защитную изоляционную оболочку.

В прошлом коаксиальный кабель широко применялся в качестве носителя сетей Ethernet. Но так как

установка коаксиального кабеля требует значительный усилий и времени по прочи не его большого диаметра и соответствующей жесткости, то сетевая индустрия и группы разработки сетевых стандартов отказались от коаксиального кабеля в пользу неэкранированного кабеля типа "витая пара".

Но коаксиальный кабель продолжает использоваться в некоторых случаях, например для подвода Интернета в жилые дома через систему коммерческого кабельного телевидения. Кроме этого, применяется несколько разновидностей коаксиального кабеля для передачи видео и высокоскоростных цифровых данных. Коаксиальные кабели этих типов используются с компьютерами, аудио- и видеооборудованием и интеллектуальными бытовыми устройствами в домашних сетях.

Коаксиальные кабели обычно классифицируются по их размеру (диаметру), экранированию, конструкции центрального проводника, типу диэлектрика, скорости связи, степени пожаробезопасности и степени затухания сигнала.

Волоконно-оптические кабели

Волоконно-оптический кабель — это стеклянная или пластиковая нить, по которой аудио- или цифровые данные передаются в форме световых импульсов. Сигналы подаются лазерным диодом в один конец оптоволокна и отражаются от его стенок, пока не достигнут другого конца оптоволокна.

Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

На другом конце кабеля расположен фотоприемник, который преобразует полученные световые импульсы обратно в полезную информацию. Потенциальная скорость передачи данных по кабелю данного типа достигает 200 000 Мбит/с. Но существующие в настоящее время протоколы доступа ограничивают скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю до 100 и 1000 Мбит/с.

Так как передвигающийся в волоконно-оптическом кабеле свет испытывает намного меньший уровень затухания, чем электрические сигналы, передвигающиеся по медному проводнику, то максимально допустимое расстояние между передатчиком и приемником может быть большим, достигая 2 км в некоторых случаях.

Волоконно-оптический кабель также предоставляет намного более безопасную среду передачи, чем медный кабель, т. к. в него невозможно врезаться, не повредив проводник. Световой импульс, внедренный в оптоволокно на одном конце, может выйти из него только на другом конце.

Ключевым аспектом соединений волоконно-оптического кабеля является предотвращение значительного ослабления выходного сигнала. Для этого конец кабеля должен быть безупречно совмещен с приемником, и на нем не должно быть царапин, налета или пыли, которые вызывают искажение или ослабление световых сигналов.

Волоконно-оптический кабель имеет хороший потенциал для создания высокопроизводительных сетевых каналов. Он поддерживает значительно высшую скорость передачи, чем медные кабели, а также позволяет существенно большую максимальную дальность передачи. Кроме этого, как уже упоминалось, волоконно-оптический кабель обеспечивает высокий уровень безопасности передачи данных. В нем отсутствует электромагнитное излучение, что предотвращает перехват информации индукционным способом; а при физической врезке в волоконно-оптический кабель наблюдается резкое падение уровня сигнала.