Стандарты кабелей

Кабель - состоит из проводников, слоев экрана и изоляции. Иногда в состав кабеля входят разъемы.

Наиболее важные характеристики кабелей:

· Затухание (Attenuation) - измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.

· Импеданс (волновое сопротивление) - это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах.

· Активное сопротивление - это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.

· Емкость - это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»). Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала.

· Электрический шум - это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света, компьютеры, принтеры, ксероксы, телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импульсного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.

· Диаметр или площадь сечения проводника. В европейских и международных стандартах диаметр проводника указывается в миллиметрах.

3.1. Кабели на основе неэкранированной витой пары

Медный неэкранированный кабель UTP в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий.

Кабели категории 1 применяются там, где требования к скорости передачи минимальны.

Кабели категории 2 способны передавать сигналы со спектром до 1 МГц.

Кабели категории 3 используютсядля частот в диапазоне до 16 МГц. Кабель категории 3 предназначен как для передачи данных, так и для передачи голоса.

Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3. Они используются на частоте 20 МГц и обеспечивать повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. На практике используются редко.

Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - FDDI, Fast Ethernet, а также более скоростные протоколы - АТМ на скорости 155 Мбит/с, и Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с. Сегодня все новые кабельные системы крупных зданий строятся именно на этом типе кабеля (в сочетании с волоконно-оптическим).

Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две - для передачи голоса.

Для соединения кабелей с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45, представляющие 8-контактные разъемы, похожие на обычные телефонные разъемы RJ-11.

Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются. Кабель категории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5. Однако стоимость кабельной системы при использовании кабелей категории 7 получается соизмеримой по стоимости сети с использованием волоконно-оптических кабелей.

3.2.Кабели на основе экранированной витой пары

Экранированная витая пара STP хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что защищает пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку, так как требует выполнения качественного заземления. Экранированный кабель применяется только для передачи данных, голос по нему не передают.

3.3. Коаксиальные кабели

Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. Современные стандарты коаксиальные кабели не описывают, как морально устаревшие.

3.4. Волоконно-оптические кабели

Волоконно-оптические кабели состоят из центрального проводника света (сердцевины) - стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают:

· многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления (рис. 2, а);

· многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления (рис. 2,6);

· одномодовое волокно (рис. 2, в).

В одномодовом кабеле (Single Mode Fiber, SMF) используется центральный проводник очень малого диаметра, соизмеримого с длиной волны света - от 5 до 10 мкм. При этом лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. Изготовление тонких качественных волокон для одномодового кабеля - сложный и дорогой технологический процесс. Также, в волокно маленького диаметра сложно направить пучок света, не потеряв при этом значительную часть его энергии.

В многомодовых кабелях (Multi Mode Fiber, MMF) используются более широкие внутренние сердечники, которые легче изготовить технологически. В стандартах определены два наиболее употребительных многомодовых кабеля: диаметр центрального проводника 62,5 мкм или 50 мкм, диаметр внешнего проводника - 125 мкм.

В многомодовых кабелях во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения луча называется модой луча.

В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются:

Ø светодиоды –для многомодового оптоволокна;

Ø полупроводниковые лазеры – для одномодового оптоволокна.

Рис. 2. Типы оптического кабеля

Волоконно-оптические кабели обладают отличными характеристиками всех типов: электромагнитными, механическими (хорошо гнутся, а в соответствующей изоляции обладают хорошей механической прочностью). Однако у них есть один серьезный недостаток - сложность соединения волокон с разъемами и между собой при необходимости наращивания длины кабеля.

4. Структурированная кабельная система

Кабельная система является фундаментом любой сети.

Структурированная кабельная система (Structured Cabling System, SCS) - это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

Структура структурированной кабельной системы включает:

· горизонтальные подсистемы (в пределах этажа);

· вертикальные подсистемы (внутри здания);

· подсистему кампуса (территория с несколькими зданиями).

4.1. Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем

Большинство проектировщиков начинает разработку структурированной кабельной системы с горизонтальных подсистем. Горизонтальная подсистема характеризуется очень большим количеством ответвлений кабеля. Поэтому к кабелю, используемому в горизонтальной проводке, предъявляются повышенные требования к удобству выполнения ответвлений, а также к удобству его прокладки в помещениях.

Медный провод, в частности неэкранированная витая пара, является предпочтительной средой для горизонтальной кабельной подсистемы, хотя, если пользователям нужна очень высокая пропускная способность или кабельная система прокладывается в агрессивной среде, для нее подойдет волоконно-оптический кабель. Беспроводная связь является новой и многообещающей технологией, однако из-за низкой помехоустойчивости лучше ограничить масштабы ее использования.

Экранированная витая пара, STP, позволяет передавать данные на большее расстояние и поддерживать больше узлов, чем неэкранированная. Наличие экрана делает ее более дорогой и не дает возможности передавать голос. Экранированная витая пара используется в основном в сетях, базирующихся на продуктах IBM и Token Ring, и редко подходит к остальному оборудованию локальных сетей.

Неэкранированная витая пара UTP по характеристикам полосы пропускания и поддерживаемым расстояниям также подходит для создания горизонтальных подсистем. Но так как она может передавать данные и голос, она используется чаще.

Если нужна высокая степень защищенности данных, высокая пропускная способность или устойчивость к электромагнитным помехам используется волоконно-оптический кабель.

Стоимость установки сетей на оптоволоконном кабеле для горизонтальной подсистемы оказывается весьма высокой. Эта стоимость складывается из стоимости сетевых адаптеров (около тысячи долларов каждый) и стоимости монтажных работ, которая в случае оптоволокна гораздо выше, чем при работе с другими видами кабеля.

Преобладающим кабелем для горизонтальной подсистемы является неэкранированная витая пара категории 5.

4.2. Выбор типа кабеля для вертикальных подсистем

Кабель вертикальной (или магистральной) подсистемы, которая соединяет этажи здания, должен передавать данные на большие расстояния и с большей скоростью по сравнению с кабелем горизонтальной подсистемы.

Для вертикальной подсистемы в настоящее время используются:

· Оптоволокно;

· Толстый коаксиальный кабель;

· Широкополосный кабель, используемый в кабельном телевидении.

Применение волоконно-оптического кабеля в вертикальной подсистеме имеет рад преимуществ. Так как передаваемые по нему сигналы являются световыми, оптоволоконный кабель не чувствителен к электромагнитным и радиочастотным помехам. Это делает оптоволоконный кабель идеальной средой передачи данных для промышленных сетей. Оптоволоконному кабелю не страшна молния, поэтому он хорош для внешней прокладки. Он обеспечивает более высокую степень защиты от несанкционированного доступа, так как ответвление гораздо легче обнаружить, чем в случае медного кабеля (при ответвлении резко уменьшается интенсивность света).

Оптоволоконный кабель имеет и недостатки. Он дороже, чем медный кабель, дороже обходится и его прокладка. Оптоволоконный кабель менее прочный, чем коаксиальный. Инструменты, применяемые при прокладке и тестировании оптоволоконного кабеля, имеют высокую стоимость и сложны в работе.

4.3. Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса

Оптоволоконный кабель является наилучшим выбором для подсистем нескольких зданий, расположенных в радиусе нескольких километров. При выборе кабеля для кампуса нужно учитывать воздействие среды на кабель вне помещения. Для предотвращения поражения молнией лучше выбрать для внешней проводки неметаллический оптоволоконный кабель. По многим причинам внешний кабель производится в полиэтиленовой защитной оболочке высокой плотности. При подземной прокладке кабель должен иметь специальную влагозащитную оболочку (от дождя и подземной влаги), а также металлический защитный слой от грызунов и вандалов. Влагозащитный кабель имеет прослойку из инертного газа между диэлектриком, экраном и внешней оболочкой.

Кабель для внешней прокладки не подходит для прокладки внутри зданий, так как он выделяет при сгорании большое количество дыма.

Дата добавления: 2013-12-13