Основные типы кабеля в компьютерных сетях

1.5 Основные типы кабельных сред передачи данных

На сегодня, большая часть компьютерных сетей используют для соединения провода и кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Наиболее распространены: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель. В таблице 2 приведены основные типы кабелей, используемых в ЛВС.

Таблица 2 — Сетевые кабели

Тонкий коак­сиальный ка­бель

Толстый ко­аксиальный кабель

Однако постепенно в нашу жизнь входит беспроводная среда передачи данных. Для беспроводной передачи данных используют: инфракрасное и лазерное излучение, радиопередачу и телефонию. Эти способы передачи данных в компьютерных сетях, как локальных, так и глобальных, привлекательны тем, что: гарантируют определенный уровень мобильности; позволяют снять ограничение на длину сети, а использование радиоволн и спутниковой связи делают доступ к сети фактически неограниченным.

Для высокопроизводительного обмена, но на ограниченном расстоянии, развива­лось несколько направлений реализации локальных сетей — Ethernet, ARCnet, Token Ring, адаптеры которых широко используются в персональных компью­терах (ПК).

1.5.1 Коаксиальный кабель

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.

Рисунок 18 — Конструкция коаксиального кабеля

Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по проводящей 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.

Таблица 3 — Характеристики коаксиального кабеля

Эффективная длина сегмента

Обозначение по стандарту IEEE 802.3

Источник

Сетевой кабель

Очень важной составляющей любой сети является среда передачи данных, объединяющая все сетевые устройства в единую систему. Несмотря на активное использование в последнее время технологии wi-fi, обеспечивающей передачу информации посредством электромагнитных волн, наиболее распространённой и надежной остается такая передающая среда, как сетевой кабель. О том, что он собой представляет, каких видов бывает и из чего состоит, пойдет речь в этой статье.

Для чего сетевой кабель

Cетевой кабель – специальный проводник, обеспечивающий передачу информации в сетях различных размеров и конфигураций. Используют его как в локальных сетях различных размеров, так и в состоящем из них глобальном сетевом объединении Интернет.

История

Из всех видов сетевых проводов первыми были изобретены коаксиальный кабель и витая пара. Коаксиальный кабель разработали и почти одновременно запатентовали английский инженер Оливер Хевисайд (1880) и немецкая фирма Siemens&Halske (1884). Современный вид коаксиала был изобретён и запатентован в 1929 году сотрудниками корпорации AT&T Bell Telephone Laboratories, Ллойдом Эспеншидом и Германом Эффелем. Обладающие на то время прекрасными характеристиками коаксиальные кабели широко применялись в теле,- и радиовещании, телефонной связи. Немного позже коаксиального кабеля была изобретена витая пара. Ее использовали поначалу на протяженных телефонных линиях, но со временем, благодаря преимуществам над коаксиалом, стали применять также и в компьютерных сетях.

Самый современный вид сетевого кабеля – оптоволоконный, был изобретен в 1934 году американцем Норман Р. Френчем и планировался для использования в телефонных линиях для передачи голосовой информации. Однако в то время подобные технологии были очень дорогостоящими и мало кого интересовали, поэтому перспективное изобретение было забыто. Только в 1970 году компания «Corning Incorporated» начала коммерческое производство оптоволоконных проводов с затуханием сигнала до 17 Дб/км, спустя некоторое время – до 4дБ/км.

Современные оптоволоконные линии передачи данных постепенно вытесняют из обращения аналоги из витой пары и коаксиального провода. Сдерживает внедрение данного вида линий высокая стоимость применяемого для их работы и ремонта оборудования и инструментов.

Виды

В зависимости от внутреннего строения и характеристик, выделяют три вида сетевого провода: коаксиальный (коаксиал), витая пара и оптоволоконный.

Коаксиальный кабель

Сетевой провод данного вида состоит из внутренней монолитной жилы, окружающего ее слоя полиэтиленового изолятора, покрытого плетеной сеткой многопроволочного медного экрана. Защищает экран от механических повреждений внешняя изоляция из стабилизированного устойчивого к разрушению под действием УФ-лучей поливинилхлорида.

В зависимости от толщины, коаксиальный кабель бывает двух разновидностей:

• Тонкий – толщина такого проводника не превышает 5 мм. Обладает относительно хорошей гибкостью и сравнительно небольшим весом. Используют его при монтаже сетей для подключения непосредственно к сетевым адаптерам рабочих станций (персональных компьютеров, серверов). Способен передавать данные без потери их качества на расстоянии не более 185 метров.
• Толстый – имеет диаметр 10 и более мм. Достаточно жесткий и тяжелый, он используется для монтажа линий, способных передавать сигналы без искажения на расстояние до 500 метров.

К преимуществам такого провода относятся:

• Универсальность – благодаря широкой полосе пропускания, такой провод может использоваться для передачи голоса, различных по продолжительности видео.
• Устойчивость к внешним электромагнитным помехам – толстая изоляция и экран.
• Слабое затухание сигнала при небольшой длине – широкополосные разновидности коаксиальных кабелей обеспечивают устойчивую передачу данных в большом диапазоне частот со слабым затуханием сигнала по длине.
• Возможность передачи высокочастотного сигнала на расстояние до километра.
• Простота монтажа – установка коаксиала требует минимального набора инструментов и навыков;
• Небольшая стоимость установки – цена линий из коаксиального кабеля в 2-3 раза ниже, чем у аналогичных из витой пары;
• Невозможность скрытного подключения к линии – наличие плотных изоляционных оболочек делает несанкционированный доступ к информации, передаваемой по коаксиалу, практически невозможным.

Основными минусами данного вида сетевого кабеля являются:

• Низкая гибкость – наличие двух плотных изоляционных оболочек делает коаксиал достаточно жестким, из-за чего он плохо изгибается и при приложении слишком большого усилия может быть значительно повреждён.
• Значительный вес – из-за плотной изоляции, достаточно толстого центрального проводника и монолитного экрана такие кабели обладают, по сравнению с аналогами, значительно большим весом.
• Большая погонная емкость, значительно ухудшающая форму и качество сигнала на больших расстояниях.

Также еще одними недостатками коаксиала являются высокая стоимость некоторых монтажных коннекторов, сложность их установки без наличия специального инструмента и навыков.

На заметку. Наиболее распространенными коннекторами, применяемыми для коаксиала, являются «Тюльпан», вилка типа N-112/8D NGD N(male) 8D-FB, прямые и угловые переходники «папа»-«папа», «папа»-«мама».

Витая пара

Это наиболее распространённый на сегодняшний день вид сетевого кабеля, представляет собой состоящие из 2 или 4 пар сплетенные между собой медные или биметаллические проводники, каждый из которых покрыт изоляцией с цветной маркировкой. Для защиты от механических воздействий скрученные в пары проводники покрыты изоляцией из белого поливинилхлорида (для используемых внутри помещений линий) или черного полиэтилена (для наружного применения).

Помимо проводников и внешней изоляции, витая пара может содержать расположенный между ними экранирующий слой из алюминиевой фольги.

По наличию данного дополнительного слоя витая пара может быть 3 разновидностей:

К основным плюсам подобного кабеля относятся его небольшая стоимость, сравнительно малый вес, высокая гибкость, возможность использования для присоединения к сети различного оборудования (с помощью витой пары можно подключить как простой компьютер, ноутбук, так и роутер, принтер, факс и т.д.). Недостатками витой пары являются ее невысокая прочность, низкая устойчивость к помехам (в неэкранированных разновидностях), необходимость наличия специального инструмента (инвентаря), знаний и навыков для подключения специальных коннекторов и переходников.

На заметку. Патчкорд – коммутационный провод длиной от 0,5 до 20 метров с расположенными на двух концах разъемами типа RJ45.

Оптоволоконные кабели

Такие сетевые кабели, передающие информацию при помощи световых сигналов, состоят из следующих элементов:

• Наружная защитная оболочка (броня);
• Внутренний изолирующий слой;
• Экран из медной фольги;
• Токоведущие жилы из меди;
• Стальная защитная трубка;
• Тонкие оптические полимерные волокна (световоды).

Каждое волокно состоит из сердцевины и защитной стеклянной оболочки, удерживающей сигнал внутри световода.

В зависимости от степени преломления сигнала, оптоволоконные кабели подразделяются на одномодовые (имеют минимальный коэффициент преломления) и многомодовые (обладают большим коэффициентом преломления светового сигнала). Одномодовые обладают большей устойчивостью к затуханию сигнала, чем многомодовые. Однако организация сети на одномодовом волокне более затратна, чем на многомодовом, вследствие применения дорогостоящего лазерного оборудования.

Оптоволоконные кабели, по сравнению с описанными выше аналогами, обладают более высокой скоростью передачи данных, устойчивостью к помехам. Однако на данный момент использование таких линий сдерживается их высокой стоимостью (метр такого кабеля стоит в разы больше, чем коаксиального или витой пары), дороговизной используемого оборудования, хрупкостью материала световода.

На заметку. В тандеме с таким электронным регулятором, как диммер, оптоволоконные кабели используются в освещении, автомобильной светотехнике.

Экранированный (STP) или неэкранированный (UTP) сетевой кабель

По наличию защищающего от помех экрана все сетевые кабеля подразделяются на:

• Экранированные (STP и FTP) – коаксиальный, экранированная витая пара;
• Неэкранированные (UTP) – не имеющая защитного экрана разновидность витой пары.

Неэкранированные линии используются при прокладке кабеля на небольшое расстояние внутри помещения.

Цельный или скрученный сетевой кабель

В зависимости от расположения проводников в кабеле, описанные выше виды можно подразделить на две группы:

• Цельные – к таким сетевым проводам относится коаксиальный и оптоволоконный. Их жилы имеют монолитный вид и не скручены между собой.
• Скрученные – к данной группе относят наиболее распространенную в локальных сетях витую пару, составляющие которую жилы попарно скручены.

Технические отличия сетевых кабелей

Основными отличиями сетевых проводов являются:

• Дальность устойчивой передачи данных;
• Помехоустойчивость;
• Широта полосы пропускания;
• Затухание сигнала.

Различия в сетевых кабелях физического характера

К основным отличиям сетевых кабелей физического характера относятся следующие:

• Толщина передающей жилы;
• Материал внешней изоляции самого проводника и его внутренних жил;
• Прочность на разрыв;
• Гибкость.

Также все сетевые проводники различаются между собой по применяемым для их подключения к различным устройствам типам коннекторов.

Категории кабеля

Наиболее часто применяемые в современных сетях кабели, типа витая пара, в зависимости от устойчивости к помехам, подразделяются на 7 категорий. Наиболее часто используемыми из них являются провода категории 5, 5e и 6, способные работать в диапазоне частот до 100-250 Мгц.

Таким образом, поняв, как выглядит конкретный сетевой кабель, какой из его видов обладает наиболее подходящими для определенных устройств характеристиками, можно не только самостоятельно монтировать локальную сеть, но и при необходимости исправить возникшие при ее эксплуатации связанные с кабелем проблемы. Также подобные знания, как обязанности электромонтера, позволят избежать неправильного выбора кабеля для определенного вида сети, что в будущем уменьшит расходы на ее обслуживания и ремонт.

Источник