Виды сетевых кабелей
Для построения сети обычно используют один из трех проводников: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.
Витая пара
В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник, состоящий из 8 медных проводников, перевитых друг с другом для уменьшения электромагнитных помех. Длина сегмента из такого провода – до 100 метров ( Рис. 1.1 ).
Средняя скорость информации в витой паре — 100 мегабит/сек, волновое сопротивление — 100 ом. На более высоких скоростях передачи информации резко возрастает затухание сигнала (чем больше скорость, тем больше затухание). Так, на скорости 100 мбит/сек (100 мгц) амплитуда падает в 1000 раз, что эквивалентно затуханию сигнала в 67 дб. Задержка сигнала на метр кабеля обычно 4-5 наносек. Сравнивая витую пару с другими кабелями, можно отметить, что он отличается простым монтажом, но подвержен помехам. Кабель относительно дешевый, но с низкой секретностью информации. Передача в нем по методу точка-точка (один приемник и один передатчик), для монтажа витой пары обычно используется топология звезда. Витая пара выпускается в нескольких категориях. 1 категория – телефонный кабель (лапша). Применяют для передачи речи. 2 категория имеет скорость до 1 мгц (1 мегабит сек). В кабеле категории 3 – 9 витков на метр, затухание до 40 дб и скорость информации до 10 мегабит сек. Кабель 4-й категории пропускает сигнал до 20 мгц. 5 категория самая ходовая. В ней скорость информации до 100 Мгб сек и используется скрутка в 27 витков на метр. Категория
6 может передавать сигнал частотой до 500 мгц. Кабель 7 категории очень дорогой – в нем применяется экран как для отдельных проводников, так и общий. Что касается изоляции кабеля, то чаще всего используется ПВХ (non-plenum) изоляция серого цвета. Она дешева, но горит с выделением ядовитого газа. С сетевой картой кабель соединяется разъемом 8P8C ( Рис. 1.2. ).
Коаксиальный кабель
Провод содержит в себе центральный проводник из меди, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке (это экран от электромагнитных помех) и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных — 10 Мбит/сек. Длина сегмента тонкого коаксиала до 185 метров ( рис 1.3). Такой провод имеет диаметр около 5 мм.
С сетевой картой кабель соединяется через BNC (БИ ЭН СИ) разъем байонетного типа с поворотом ( рис 1.4 ).
В сравнении с витой парой коаксиал дороже, его ремонт сложнее, гибкость хуже (особенно, у толстого кабеля). Но у него есть преимущество — оплетка кабеля (медная или из алюминиевой фольги) уничтожает помехи, искажающие сигнал. Применяют коаксиальный кабель, обычно, в топологии шина, при этом используется многоточечная передача сигнала (много приемников и много передатчиков).
Оптоволоконный кабель
Кабель содержит несколько стеклянных световодов, защищенных изоляцией. Он обладает скоростью передачи данных в несколько Гбит в сек, не подвержен электропомехам. Передача сигналов без затухания идет на расстояние, измеряемое километрами – рис 1.5. В многомодовом кабеле сегмент имеет длину до 2 км, а в одномодовом – до 40 км.
Многомодовый оптоволоконный кабель
Биты информации кодируются такими сущностями, как сильный свет, слабый свет, нет света. Источниками сигнала в кабеле служит инфракрасный светодиод или лазер. Оптический провод самый негибкий из всех кабельных сред передачи сигнала, зато он самый помехоустойчивый, с высокой секретностью информации. Монтаж такого кабеля сложный и дорогой, обычно, сваркой на специальном оборудовании. Кабель иногда бронируют, т.е. защищают металлической оболочкой (для прочности). Оптический кабель бывает одномодовый и многомодовый. В одномодовом кабеле сигнал передает инфракрасный лазер с одной волной 1,3 мкм, что годится для очень дальней передачи сигнала. Помимо того, что мощный лазер дорог, он также и недолговечен. Многомодовый оптический кабель чаще применим на практике. В нем используется много волн длиной 0,85 мкм и инфракрасный диод. Поскольку у каждой волны свое затухание и преломление, то происходит частичное искажение формы сигнала и такой кабель используют на меньших расстояниях, чем одномодовый. Среди других особенностей оптического кабеля можно отметить, что стекло может треснуть от механических воздействий и мутнеет от радиации, что, в свою очередь, ведет к росту затухания сигнала в кабеле. Для изоляции оптоволокна обычно применяют тефлон (пленум). Это дорогая (в сравнении с ПВХ) изоляция оранжевого цвета, но она практически не горит в огне. Разъем кабеля обычно байонетного типа ( рис 1.6. ). На рисунке показан оптический коннектор типа ST, который соединяется с кабелем клеевым способом, т. е. путем вклейки оптического волокна в наконечник с последующей сушкой и шлифовкой. Коннекторы для монтажных и соединительных шнуров различаются диаметром хвостовика (соответственно 0,9 и 3,0 мм) и отсутствием у первых элементов крепления кабеля. Одномодовые и многомодовые коннекторы различаются требованиями к допускам на параметры капилляра керамического наконечника.
Разъём оптический MM ST/PC для многомодового оптоволокна
Для преобразования светового сигнала в электрический используют оптоволоконный трансивер (приемо-передатчик), он довольно дорогой. На рис 1.7. показан трансивер Trycom TRP-C39 для многомодового кабеля.
Трансивер Trycom TRP-C39 для многомодового кабеля
Трансивер TRP-C39 осуществляет двунаправленное преобразование сигналов RS-232/422/485 в световые импульсы для передачи по оптическому волокну. Особенности:
- Автоматическое определение скорости передачи данных (от 300 до 115200 бит/с)
- Гальваническая развязка с напряжением пробоя изоляции 3000V пост.тока
- Светодиодные индикаторы Питание/Передача/Прием (Power/TX/RX)
- Допустимая протяженность оптоволоконной линии до 2км
- Крепление на стену / на DIN-рейку
- Интерфейсы : RS-232/422/485 в многомодовое (Multi-mode) оптоволокно
- Длина волны: 850 нм
- Скорости передачи данных : от 300bps до 115.2kbps
- Поддержка ОС : Windows/Linux/Unix/MAC
Основные виды сетевых кабелей для локальных сетей
Современный мир всеми силами пытается избавиться от проводов, и лишь малым свидетельством этого становится появление беспроводных наушников и зарядных устройств. Что же касается функционирования компьютерных сетей, то здесь на смену проводам пытаются прийти технологии передачи данных по Wi-Fi и Bluetooth. Не спорим, в будущем, наверное, мы сможем полностью обходиться без всевозможных кабелей, но пока беспроводная передача данных во многом уступает проводной: она больше подвержена помехам, имеет меньший радиус и скорость действия. Сегодня для соединения компьютеров в локальную сеть и для подключения периферийных устройств используют старые добрые провода, в видах которых и постараемся разобраться.
Чтобы соединить компьютеры между собой в локальную сеть или подключить их к глобальным сетям, используют сетевые кабели.
Основные виды сетевых кабелей для локальных сетей:
Коаксиальный кабель – наиболее древний, если так можно сказать, представитель сетевых кабелей, сегодня его используют нечасто, но все же совсем без него не обойтись. Конструкция его достаточно проста: металлический проводник заключен в слой изоляции, сверху которой идет оплетка из алюминия или меди. Для соединения применяются специальные коннекторы типа BNC и BNC-T.
Основной минус коаксиального кабеля – он подвержен воздействию электромагнитного поля, поэтому компьютерные сети с его помощью уже давно не строят, зато сегодня такие провода используют для подключения спутников тарелок. Также неплохо коаксиальный кабель показывает себя как проводник высокоскоростных сетей для передачи одновременно цифровых и аналоговых сигналов, поэтому часто его используют для обустройства сетей кабельного телевидения.
На смену коаксиальным вариантам пришла витая пара. Почему новые модификации получили такое название? Такой кабель сетевой для компьютера состоит из попарных проводников, изготовленных из медного материала. Стандартный вариант содержит 4 пары жил, то есть 8 элементов, но в продаже можно найти кабель с 4 проводниками (2 парами). Цвет внутренней изоляции определяется стандартом.
В зависимости от наличия защиты в виде медной оплетки или алюминиевой фольги витая пара делится на такие виды:
- UTP, или незащищенная витая пара, — это проводники в обычной пластиковой защите, никакие дополнительные элементы защиты не используются;
- F/UTP, или фольгированная витая пара, – все пары проводников оплетены фольгой;
- STP – каждая пара кабелей имеет собственную защиту из фольги;
- S/FTP – здесь каждая пара защищена оплеткой из фольги, а все они вместе дополнительно защищены медным экраном;
- SF/UTP – все кабели вместе помещены в фольгу и медный экран.
Незащищенная витая пара стоит дешевле. Использование кабелей с экранирующим слоем оправдано, если требуется высокое качество передачи информации на значительные расстояния.
Витая пара также маркируется от CAT1 до CAT7: чем числовой показатель выше, тем лучше. Для построения локальных компьютерных сетей подойдет витая пара CAT5, но лучше все же использовать CAT5e – она лучше пропускает высокочастотные сигналы. Витой парой соединяют устройства, расположенные на расстоянии не более 100 м друг от друга.
Оптоволокно – наиболее быстрый и современный вариант, использующийся при построении компьютерных сетей. Главное преимущество заключается в высокой степени защиты от помех и неограниченной скорости передаче данных. Такой кабель обеспечивает передачу данных на значительные расстояния – до 100 км. Само оптоволокно стоит не сильно дорого, а вот адаптеры для него и прочее оборудование – удовольствие не из дешевых, поэтому пока применение такого рода кабелей ограничено только лишь соединением сегментов больших сетей, передачей данных на солидные расстояния и высокоскоростным доступом в интернет. Для работы с оптоволокном необходимо иметь специальные навыки и дорогостоящее оборудование.
Для тех, кто только начинает осваивать теорию и практику построения компьютерных сетей, отметим, что для соединения компьютера с периферийными устройствами используют кабели другого типа. USB-кабели нужны для подключения принтера, сканера, МФУ и т.д. С помощью такого шнура также обеспечивается питание смартфона или плеера в случае утери оригинальной зарядки. HDMI/VGA/DVI-кабеля соединяют компьютер с телевизором или монитором. Такой подход позволяет получить более детализированную картинку и объемный звук. Преимущество в том, что для запуска не требуются драйвера. Важным параметром является пропускная способность такой продукции. Чтобы отображать фото и видео, будет достаточно и стандартной вариации. Игры и фильмы требуют наличия высокоскоростного провода.