Жергілікті желідегі байланыс тізбегінің түрдері

МАЗМҰНЫ

Жергілікті желідегі байланыс тізбегінің түрдері                                                  3 

  

1. Өрілген жұп  сымдар негізіндегі кабельдер                                                 5

 

2. Коаксиалды  кабель                                                                                      11

 

3. Оптоталшықты  кабель                                                                                13

 

4. Кабельсіз байланыс арналары                                                                    15

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ЖЕРГІЛІКТІ  ЖЕЛІДЕГІ БАЙЛАНЫС ТІЗБЕГІНІҢ ТҮРЛЕРІ

      Бұл дәрісте жергілікті желіде қолданылатын байланыс тізбегінің түрлері, ерекшеліктері, жұмыс істеу принциптері, артықшылықтары мен кемшіліктері, қолдану ережелері  жайында айтылады.

      Негізгі тіркестер: тарату ортасы, таралу кідірісі, сигналдың бәсеңдеуі, өткізу жолағы, коаксиалды кабель, өрілген жұп сымдар, оптоталшықты кабель, радиоарна.

      Мазмұны

• Өрілген жұп сымдар негізіндегі кабельдер
• Коаксиалды кабельдер
• Оптоталшықты кабельдер
• Кабельсіз байланыс арналары

     Компьютерлер  арасында ақпарат алмасу жүргізілетін байланыс тізбектерін (немесе байланыс арналарын) – ақпаратты тарату ортасы деп атайды. Қазіргі кезде сымсыз желілердің кең ауқымды қолданылуына қарамастан, көптеген компьютерлік желілерде (әсіресе жергілікті) сымды немесе кабельді байланыс арналары пайдаланылуда.

     Жергілікті  желілердегі ақпарат көбінесе тізбектелген кодтар түрінде таратылады, яғни бит  соңынан бит болып. Параллельді  кодты пайдаланған уақыттағыға  қарағанда, мұндай тарату баяу және қиынырақ. Дегенмен, жылдам параллельді тарату кезінде (бір уақытта бірнеше кабель арқылы) біріктіруші кабельдер саны, параллельді кодтар разрядының санына тең болып көбейетінін ескеру қажет (мысалы, 8 разрядты код кезінде 8 есе). Бұл өте маңызды нәрсе. Желі абоненттерінің ара қашықтығы алыс болған жағдайда кабельдің құны компьютер құнына тең немесе қымбат болуы мүмкін. Оның үстіне 8,16 немесе 32 кабельдің орнына 1 кабель төсеу оңайырақ. Сонымен қатар кабельдің зақымдалған жерін анықтау мен жөндеу арзанға төседі.

     Ақпаратты өте алыс қашықтыққа тарату барлық кабель түрлері үшін күрделі жіберуші және қабылдаушы аппаратты қажет  етеді, себебі бұл уақытта жіберуші тарапынан күшті сигнал тудырып, қабылдаушы тарапында әлсіз сигнал детектрлеу керек. Ақпаратты тізбектеп  тарату кезінде бұл процесс үшін жалғыз жіберуші және жалғыз қабылдаушы аппарат жеткілікті. Ал параллельді  тарату кезінде қажет болатын  жібергіш пен қабылдағыш саны, қолданылатын параллельді код разрядтылығына пропорционалды өседі. Осыған байланысты, аз қашықтықты желі құру барысында  да, ақпаратты тізбектеп тарату қолданылады. 

     Сонымен қатар параллельді тарату кезінде  жеке кабельдердің ұзындықтарының бір  біріне тең болуы өте маңызды. Себебі әр түрлі ұзындықты кабельдер  арқылы тарату нәтижесінде қабылдаушы жақта сигналдар арасында уақыттық ауытқу пайда болады, ал ол өз кезегінде  желінің жұмысқа қабілеттілігін жоюы мүмкін. Мысалы, тарату жылдамдығы 100 Мбит/с және бит ұзындығы 10 нс кезінде уақыттық ауытқудың шамасы 5-10 нс аспауы қажет.

     2-4 кабель арқылы ақпаратты параллельді тарату кейбір жоғары жылдамдықты жергілікті желілерде пайдаланылады, ал жоғары жылдамдықты тарату, өткізу жолағы өте аз арзан кабельдерді қолдануға мүмкіндік береді. Бірақ бұл жағдайда кабель ұзындығы 100 метрден аспауы керек. Мысал ретінде FAST Ethernet желісіндегі 100 BASE-T4 сегментін келтіруге болады.

     Өнеркәсіпте кабельдердің көптеген түрлері шығарылады, мысалы, жалғыз Belden кабельдік компаниясының өзі кабельдің 2000-нан астам түрін ұсынуда. Дегенмен барлық кабельдерді үлкен 3 топқа бөлуге болады:

• экрандалған (shielded twisted pair, STP) және экрандалмаған (unshielded twisted pair, UTP) болып бөлінетін өрілген жұп сымдар (twisted pair) негізінде жасалған электрлік (мыстық) кабельдер;
• электрлік (мыстық) коаксиалды кабельдер (coaxial cabel);
• оптоталшықты кабельдер (fiber optic).

     Кабельдің әрбір типінің өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар, сондықтан  таңдау жасағанда желінің және қолданатын топологияның ерекшеліктеріне назар  аударған жөн.

     Кабельдердің  мынадай негізгі параметрлерін  көрсетуге болады:

• Кабельдің өткізу жолағы (кабель өткізетін сигналдардың жиілік диапазоны) және кабельдегі сигналдардың бәсеңдеуі. Бұл екі параметр бір бірімен тығыз байланысты, себебі сигнал жиілігінің артуымен сигналдың бәсеңдеуі де артады. Сондықтан берілген сигнал жиілігінде ыңғайлы бәсеңдеуге ие кабельді таңдаған жөн. Болмаса бәсеңдеуі ыңғайлы болатын сигнал жиілігін таңдаған жөн. Бәсеңдеу децибелмен өлшенеді және кабель ұзындығына пропорционал.
• Кабельдің бөгеуден қорғаныстылығы  және оның таратылатын ақпарат құпиялылығын сақтауы. Бұл екі өзара байланысты параметрлер кабельдің қоршаған ортамен қалай әрекеттесетінін, яғни қалай ол сыртқы бөгеуілдерге жауап қайтаратынын және кабель арқылы таралған ақпаратты оқу қаншалықты жеңіл екенін көрсетеді.
• Кабель арқылы сигналды таратудың жылдамдығы немесе кері параметр - кабельдің 1 метр ұзындығына келетін сигнал кідірісі. Бұл параметр желі ұзындығын таңдағанда маңызға ие. Негізгі сигналды таратудың жылдамдығының шамасы-жарықтың вакуумда таралу жылдамдығының 0,6 ÷ 0,8-не тең. Кідіріс шамасы  - 4÷5 нс/м.
• Электрлік кабельдер үшін толқындық кедергі шамасы өте маңызды. Толқындық кедергі өткізгіштің пішініне және өзара орналасуына, кабельдің дайындалу технологиясына және диэлектригінің материалына тәуелді болады. Толқындық кедергінің кең тараған мәндері – 50 Ом-нан 150 Ом-ға дейін.

   Қазіргі уақытта кабельдерге келесі стандарттар  ықпал етеді:

• EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications  Cabling Standard) –американдық;
• ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling of customer premises) – халықаралық;
• CENELEC EN 50173 (Generic Cabling Systems) – еуропалық.

     Көрсетілген стандарттар жалпы бірдей кабельдік  жүйелерді сипаттайды, бірақ терминологиясымен  және параметрлік нормаларымен ерекшеленеді. Бұл курста EIA/TIA 568 стандартының терминологиясына жүгіну ұсынылады. 

5. Өрілген жұп сымдар негізіндегі  кабельдер

     Өрілген жұп сымдар арзан және қазіргі кезде ең танымал кабельдерде пайдаланылады. Өрілген жұп сымдар негізіндегі кабель жұмсақ және орнатқанға ыңғайлы болып келеді. Сымдарды орау кабельдің индуктивтік әсерін минимизациялауға және өтпелі процесстердің әсерін азайтуға мүмкіндік береді.

      Әдетте кабельде екі (2.1-сурет) немесе төрт өрілген жұп сымдар болады.

 

     2.1-сурет. Өрілген жұп сымды кабель

     Экрандалмаған өрілген жұп сымдар сыртқы электромагниттік бөгеуілдерден, сонымен қатар, өнеркәсіптік мақсаттағы рұқсатсыз тыңдаулардан әлсіз қорғанушылығымен сипатталады. Желі арқылы таралатын ақпаратты ұрлау кабельмен байланысу әдісімен, сонымен қатар кабель сәулелендіретін электромагниттік өрісті радиоаулау әдісімен де мүмкін. Оның үстіне кабель ұзындығының артуымен бөгеуілдердің әсері мен сәулеленудің шамасы да артады. Бұл кемшіліктерді жою үшін кабельдерді экрандау қолданылады.

     Кабельдің сәулеленуін азайту үшін, сыртқы электромагниттік бөгеуілдерден қорғану үшін экрандалған өрілген жұп сымдарда STP өрілген жұп сымның әрбірі металл экран орамаға орнатылады. Әрине, экрандалған өрілген жұп сымдар экрандалмағанға қарағанда қымбатырақ. Оны пайдалану арнайы экрандалған ағытпаларды қажет етеді.

     Экрандалмаған өрілген жұп сымдардың негізгі  артықшылықтары - кабель соңындағы ағытпалардың қарапайым құрастырылуы және кабель ақауларының жеңіл жөнделуі. Қалған барлық сипаттары басқа кабельдермен салыстырғанда нашар. Мысалы, берілген тарату жылдамдығында олардағы сигналдың бәсеңдеуі коаксиалды кабельдердегіге қарағанда көбірек. Қазіргі уақытта өрілген жұп сымдар 1000 Мбит/с жылдамдыққа дейінгі ақпараттарды тарату үшін қолданылады. Дегенмен мұндай жылдамдықта пайда болатын техникалық ақаулар өте күрделі.

     EIA/TIA 568 стандарты бойынша, экрандалмаған өрілген жұп сымдар негізіндегі кабельдердің 5 негізгі және 2 қосымша санаты бар:

• 1 санатты кабель – бұл қарапайым телефон кабелі (сымдар жұбы өрілмеген).
• 2 санатты кабель – бұл 1 МГц жиілікке дейінгі жолақта мәліметтер таратуға арналған өрілген жұп сымдар негізіндегі кабель. Қазіргі уақытта ол аз пайдаланылады.
• 3 санатты кабель – бұл өткізу жолағы 16 МГц жиілікке дейінгі, өрілген жұп сымдардан тұратын мәліметтер таратуға арналған кабель. Кабель барлық параметрлері бойынша тестілеуден өтеді және оның толқындық кедергісі 100 Ом. Бұл, стандарт бойынша, жергілікті желіде қолдануға арналған кабельдің ең қарапайым типі.
• 4 санатты кабель – 20 МГц жиілікке дейінгі жолақта мәлімет тарататын кабель. 3 санатты кабельден айырмашылығы көп емес, сондықтан аз қолданылады. 4 санатты кабель барлық параметрлері бойынша тестілеуден өтеді және толқындық кедергісі 1000 Ом. Кабель IEEE 802.5 стандартты желілерде жұмыс істеу үшін шығарылған.
• 5 санатты кабель – 100 МГц жиілікке дейінгі жолақта мәлімет таратуға арналған, қазіргі таңдағы ең жетілген кабель. 1 метр ұзындығына, 27 өрімнен келетін, өрілген жұп сымдардан тұрады. Бұл кабель де барлық параметрлері бойынша тестілеуден өтеді және толқындық кедергісі 100 Ом. Мұны Ғast Ethernet және TPFDDI типті заманауи жоғары жылдамдықты желілерде қолдануға ұсынылады.
• 6 санатты кабель – 200 (немесе 250) МГц жиілікке дейінгі жолақта мәлімет таратуға арналған болашақтың кабелі.
• 7 санатты кабель – 600 МГц жиілікке дейінгі жолақта мәлімет таратуға арналған жоғары санатты кабель.

     EIA/TIA 568 стандарты бойынша, 3,4,5 санатты кабельдердің толық толқындық кедергісі, жиілік диапазоны 1 МГц-тен максималды жиілігіне дейінгі аралықта 100 ±15% Омды құрауы қажет. Талап қатты емес, толқындық кедергінің шамасы 85÷115 Омның арасында бола алады. Осы жерде айта кеткен жөн, стандарт бойынша экрандалған өрілген жұп сымдардың STP толқындық кедергісі 150±15% Ом аралығында болуы керек. Кабель мен құрылғының кедергілері сәйкес келмеген жағдайда оларда сәйкестендіру үшін келістіруші трансформаторлар қолданылады (Balun). Сонымен қатар толқындық кедергісі 100 Ом болатын экрандалған өрілген жұп сымдар бар, бірақ ол аз қолданылады.

     Стандарт  бойынша белгіленетін, екінші маңызды  параметр бұл – кабель арқылы таралатын, әр түрлі жиілікте, сигналдың максималды бәсеңдеуі. 2.1 кестеде 3,4 және 5 санатты кабельдердің 1000 фут қашықтыққа (яғни 305 метр), қоршаған орта температурасы 20º кезінде, бәсеңдеу шамасының максималды мәндері көрсетілген.

2.1 - кесте. Кабельдердегі максималды бәсеңдеу