Типи ліній зв'язку локальних мереж

 

Таблиця 2.2. Допустимі  рівні перехресних наведень NEXT
Частота, МГц	Перехресне наведення на ближньому  кінці, дБ
	Категорія 3	Категорія 4	Категорія 5
0,150	- 54	-68	-74
0,772	-43	-58	-64
1,0	-41	-56	-62
4,0	-32	-47	-53
8,0	-28	-42	-48
10,0	-26	-41	-47
16,0	-23	-38	-44
20,0	—	-36	-42
25,0	—	—	-41
31,25	—	—	-40
62,5	—	—	-35
100,0	—	—	-32

 

У (таблиці 2.2) представлені значення допустимого перехресного наведення на ближньому кінці для кабелів категорій 3, 4 і 5 на різних частотах сигналу. Природно, якісніші кабелі забезпечують меншу величину перехресного наведення.

Стандарт визначає також максимально  допустиму величину робочої ємкості  кожній з витих пар кабелів категорії 4 і 5. Вона повинна складати не більше 17 нФ на 305 метрів (1000 футів) при частоті сигналу 1 кГц і температурі навколишнього середовища 20°С.

Мал. 2.2. Перехресні перешкоди в кабелях на витих парах

Для приєднання витих пар використовуються роз'єми (коннектори) типа RJ-45, схожі на роз'єми, використовувані в телефонах (RJ-11), але декілька великі за розміром. Роз'єми RJ-45 мають вісім контактів замість чотирьох в разі RJ-11. Приєднуються роз'єми до кабелю за допомогою спеціальних обтискових інструментів. При цьому позолочені голчані контакти роз'єму проколюють ізоляцію кожного дроту, входять між його жилами і забезпечують надійне і якісне з'єднання. Треба враховувати, що при установці роз'ємів стандартом допускається розплітання витої пари кабелю на довжину не більш за один сантиметр.

Найчастіше виті пари використовуються для передачі даних в одному напрямі (крапка-крапка), тобто в топологиях типа зірка або кільце. Топологія шина зазвичай орієнтується на коаксіальний кабель. Тому зовнішні терминаторы, що погоджують непідключені кінці кабелю, для витих пар практично ніколи не застосовуються.

Кабелі випускаються з двома  типами зовнішніх оболонок:

•   Кабель в полівінілхлоридній (ПВХ, PVC) оболонці дешевше і призначений для роботи в порівняно комфортних умовах експлуатації.

•   Кабель в тефлоновій оболонці дорожче і призначений для  тяжчих умов експлуатації.

Кабель в ПВХ оболонці називається  ще non-plenum, а в тефлоновій - plenum. Термін plenum позначає в даному випадку простір під фальшполом і над підвісною стелею, де зручно розміщувати кабелі мережі. Для прокладки в цих прихованих від очей просторах якраз зручніше кабель в тефлоновій оболонці, який, зокрема, горить набагато гірше, ніж ПВХ, - кабель, і не виділяє при цьому отруйних газів у великій кількості.

Ще один важливий параметр будь-якого  кабелю, який жорстко не визначається стандартом, але може істотно вплинути на працездатність мережі, - це швидкість  розповсюдження сигналу в кабелі або, іншими словами, затримка розповсюдження сигналу в кабелі з розрахунку на одиницю довжини.

Виробники кабелів інколи указують величину затримки на метр довжини, а інколи - швидкість розповсюдження сигналу щодо швидкості світла (або NVP - Nominal Velocity of Propagation, як її часто називають в документації). Зв'язано ці дві величини простої формулою:

t_з =1/(3 × 10¹⁰ × NVP)

де t_з - величина затримки на метр довжини кабелю в наносекундах.

Наприклад, якщо NVP=0,65 (65% від швидкості світла), то затримка t_з буде рівна 5,13 нс/м. Типова величина затримки більшості сучасних кабелів складає близько 4-5 нс/м.

У (таблиці 2.3) приведені величини NVP і затримок на метр довжини (у наносекундах) для деяких типів кабелю двох найвідоміших компаній-виробників AT&T і Belden.

Таблиця 2.3. Часові характеристики деяких кабелів
Фірма	Марка	Категорія	Оболонка	NVP	Затримка
AT&T	1010	3	non-plenum	0,67	4,98
AT&T	1041	4	non-plenum	0,70	4,76
AT&T	1061	5	non-plenum	0,70	4,76
AT&T	2010	3	plenum	0,70	4,76
AT&T	2041	4	plenum	0,75	4,44
AT&T	2061	5	plenum	0,75	4,44
Belden	1229A	3	non-plenum	0,69	4,83
Belden	1455A	4	non-plenum	0,72	4,63
Belden	1583A	5	non-plenum	0,72	4,63
Belden	1245A2	3	plenum	0,69	4,83
Belden	1457A	4	plenum	0,75	4,44
Belden	1585A	5	plenum	0,75	4,44

 

Варто також відзначити, що кожен  з дротів, що входять в кабель на основі витих пар, як правило, має свій колір ізоляції, що істотно спрощує монтаж роз'ємів, особливо у тому випадку, коли кінці кабелю знаходяться в різних кімнатах, і контроль за допомогою приладів утруднений.

Прикладом кабелю з екранованими витими парами може служити кабель STP IBM типа 1, який включає дві екрановані виті пари AWG типа 22. Хвилевий опір кожної пари складає 150 Ом. Для цього кабелю застосовуються спеціальні роз'єми, що відрізняються від роз'ємів для неекранованої витої пари (наприклад, DB9). Є і екрановані версії роз'єму RJ-45.

Коаксіальні кабелі

Коаксіальним  кабелем є електричний кабель, що складається з центрального мідного дроту і металевого обплетення (екрану), розділених між собою шаром діелектрика (внутрішній ізоляції) і поміщених в спільну зовнішню оболонку (мал.2.3).

Мал. 2.3.  Коаксіальний кабель

Коаксіальний кабель до недавнього часу був дуже популярний, що пов'язане з його високою перешкодозахисною (завдяки металевому обплетенню), ширшими, ніж в разі витої пари, смугами пропускання (зверху 1ГГц), а також великими допустимими відстанями передачі (до кілометра ). До нього важче механічно підключитися для несанкціонованого прослухування мережі, він дає також помітно менше електромагнітних випромінювань зовні. Проте монтаж і ремонт коаксіального кабелю істотно складніші, ніж витої пари, а вартість його вища (він дорожче приблизно в 1,5 - 3 рази). Складніше і установка роз'ємів на кінцях кабелю. Зараз його застосовують рідше, ніж виту пару. Стандарт EIA/TIA-568 включає тільки один типа коаксіального кабелю, вживаний в мережі Ethernet.

Основне застосування коаксіальний кабель знаходить в мережах з топологією типа шина. При цьому на кінцях кабелю обов'язково повинні встановлюватися терминаторы для запобігання внутрішнім віддзеркаленням сигналу, причому один (і лише один!) з терминаторов має бути заземлений. Без заземлення металеве обплетення не захищає мережу від зовнішніх електромагнітних перешкод і не знижує випромінювання передаваної по мережі інформації в зовнішню середу. Але при заземленні обплетення в двох або більш крапках з буд може вийти не лише мережеве устаткування, але і комп'ютери, підключені до мережі. Термінатори мають бути обов'язково узгоджені з кабелем, необхідно, щоб їх опір дорівнював хвилевому опору кабелю. Наприклад, якщо використовується 50-омний кабель, для нього личать тільки 50-омні термінатори.

Рідше коаксіальні кабелі застосовуються в мережах з топологією зірка (наприклад, пасивна зірка в мережі Arcnet). В цьому випадку проблема узгодження істотно спрощується, оскільки зовнішніх терминаторов на вільних кінцях не вимагається.

Хвилевий опір кабелю указується в  супровідній документації. Найчастіше в локальних мережах застосовуються 50-омные (RG-58, RG-11, RG-8) і 93-омные кабелі (RG-62). Поширені в телевізійній техніці 75-омные кабелі в локальних мережах не використовуються. Марок коаксіального кабелю небагато. Він не вважається за особливо перспективного. Не випадково в мережі Fast Ethernet не передбачено застосування коаксіальних кабелів. Проте у багатьох випадках класична шинна топологія (а не пасивна зірка) дуже зручна. Як вже наголошувалося, вона не вимагає застосування додаткових пристроїв - концентраторів.

Існує два основні типи коаксіального кабелю:

•    тонкий (thin) кабель, що має діаметр близько 0,5 см, гнучкіший;

•    товстий (thick) кабель, діаметром близько 1 см, значно жорсткіший. Він є класичним варіантом коаксіального кабелю, який вже майже повністю витиснений сучасним тонким кабелем.

Тонкий кабель використовується для  передачі на менші відстані, чим  товстий, оскільки сигнал в нім затухає сильніше. Зате з тонким кабелем набагато зручніше працювати: його можна оперативно прокласти до кожного комп'ютера, а товстий вимагає жорсткої фіксації на стіні приміщення. Підключення до тонкого кабелю (за допомогою роз'ємів BNC байонетного типа) простіше і не вимагає додаткового устаткування. А для підключення до товстого кабелю треба використовувати спеціальні досить дорогі пристрої, оболонки, що проколюють його, і що встановлюють контакт як з центральною жилою, так і з екраном. Товстий кабель приблизно удвічі дорожче, ніж тонкий, тому тонкий кабель застосовується набагато частіше.

Як і в разі витих пар, важливим параметром коаксіального кабелю є тип його зовнішньої оболонки. Так само в даному випадку застосовуються як non-plenum (PVC), так і plenum кабелі. Природно, тефлоновий кабель дорожче полівінілхлоридного. Зазвичай типа оболонки можна відрізнити по забарвленню (наприклад, для PVC кабелю фірма Belden використовує жовтий колір, а для тефлонового - оранжевий).

Типові величини затримки розповсюдження сигналу в коаксіальному кабелі складають для тонкого кабелю близько 5 нс/м, а для товстого - близько 4,5 нс/м.

Існують варіанти коаксіального кабелю з подвійним екраном (один екран розташований усередині іншого і відокремлений від нього додатковим шаром ізоляції). Такі кабелі мають кращу перешкодозахисну і захист від прослухування, але вони трохи дорожче звичайних.

В даний час вважається, що коаксіальний кабель застарілий, в більшості випадків його цілком може замінити витаючи пара або оптоволоконний кабель. І нові стандарти на кабельні системи вже не включають його в перелік типів кабелів.

Оптоволоконні кабелі

Оптоволоконний (він же волоконно-оптичний) кабель - це принципово інший тип кабелю в порівнянні з двома типами електричного або мідного кабелю, що розгледіли. Інформація по ньому передається не електричним сигналом, а світловим. Головний його елемент - це прозоре скловолокно, по якому світло минає на величезні відстані (до десятків кілометрів) з незначним ослабанням.

Мал. 2.4.  Структура оптоволоконного кабелю

Структура оптоволоконного кабелю дуже проста і схожа на структуру коаксіального електричного кабелю (мал. 2.4). Тільки замість центрального мідного дроту тут використовується тонке (діаметром близько 1 - 10 мкм) скловолокно, а замість внутрішньої ізоляції - скляна або пластикова оболонка, що не дозволяє світлу виходити за межі скловолокна. В даному випадку мова йде про режимі так званого повного внутрішнього віддзеркалення світла від кордону двох речовин з різними коефіцієнтами заломлення (біля скляної оболонки коефіцієнт заломлення значно нижчий, ніж біля центрального волокна). Металеве обплетення кабелю зазвичай відсутнє, оскільки екранування від зовнішніх електромагнітних перешкод тут не потрібне. Проте інколи її все-таки застосовують для механічного захисту від навколишнього середовища (такий кабель інколи називають броньовим, він може об'єднувати під однією оболонкою декілька оптоволоконних кабелів).

Оптоволоконний кабель володіє винятковими характеристиками по перешкодозахисній і секретності передаваної інформації. Ніякі зовнішні електромагнітні перешкоди в принципі не здатні спотворити світловий сигнал, а сам сигнал не породжує зовнішніх електромагнітних випромінювань. Підключитися до цього типа кабелю для несанкціонованого прослухування мережі практично неможливо, оскільки при цьому порушується цілісність кабелю. Теоретично можлива смуга пропускання такого кабелю досягає величини 1012 Гц, тобто 1000 Ггц, що незрівняно вище, ніж біля електричних кабелів. Вартість оптоволоконного кабелю постійно знижується і зараз приблизно дорівнює вартості тонкого коаксіального кабелю.

Типова величина загасання сигналу в оптоволоконних кабелях на частотах, використовуваних в локальних мережах, складає від 5 до 20 дБ/км, що приблизно відповідає показникам електричних кабелів на низьких частотах. Але в разі оптоволоконного кабелю при зростанні частоти передаваного сигналу загасання збільшується дуже трохи, і на великих частотах (особливі понад 200 Мгц) його переваги перед електричним кабелем незаперечні, у нього просто немає конкурентів.

Проте оптоволоконний кабель має і деякі недоліки.