Охарактеризуйте кратко каналы связи витая пара коаксиальный кабель оптоволоконный кабель

Витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель.

Витая пара, коаксиальный кабель,

волоконно-оптический кабель.

Важнейшим компонентом, определяющим во многом, состав оборудования, эффективность работы и расстояния между абонентами сети, является используемая в компьютерной сети физическая среда установления соединений.

Витая пара.

Витая пара (Twisted pair — ТР) представляет собой пару свитых проводов. Кабель, составленный из нескольких витых пар, как правило, покрыт жесткой пластиковой оболочкой, предохраняющей его от воздействия внешней среды и механи­ческих повреждений. Схема витой пары представлена на рисунке 1. В нормальных условиях витая пара поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с.

Рис. 1. Кабель из витых пар

Однако ряд факторов может существенно снизить скорость передачи данных, в частности, потеря данных (data loss), перекрестное соединение (crosstalk coupling) и влияние электромагнитного излучения. Для уменьшения влияния электрических и магнитных полей применяется экранирование (кабель из витых пар покрывается фольгой или оплеткой). Но после экранирования витой пары в значительной степени увеличивается затухание (аттенюация — attenuation) сигнала. Под затуханием сигнала подразумевается его ослабление при передаче из одной точки сети в другую. Экранирование изменяет сопротивление, индук­тивность и емкость таким образом, что линия становится склонной к потерям данных. Подобные потери могут сделать витую пару ненадежной средой передачи. И экранированная, и неэкрани­рованная витая пара используются для передачи данных на несколько сотен метров.

Спецификации категорий витой пары.

В соответствии со спецификациями ассоциации электронной и телекоммуникационной промышленно­сти (Electronic Industries Association and Telecommunications Industries Association — EIA/TIA) вводится пять стандартных категорий кабеля из витых пар. Обратите внимание, что при определении категорий кабеля используется только неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair — DTP).

Кабель первой категории используется для передачи голосовых данных. С начала 80-х годов кабель CAT 1 используется в основном в качестве проводки телефонных линий. Кабель первой категории не сертифицирован для передачи данных любого типа и в большинстве случаев не рассматривается как среда для передачи цифровых данных.

Кабель второй категории используется для передачи информации со скоростью не более 4 Мбит/с. Этот тип проводки характерен для сетей устаревшей кольцевой топологии, использующих протокол с передачей маркера. Кабель тактируется частотой 1 МГц.

Кабель третьей категории в основном используется в локальных сетях с устаревшей архитектурой Ethernet l0base-T и сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с. Кабель тактируется частотой 16 Мгц.

Кабель четвертой категории используется в качестве среды соединения сетей с кольцевой архитектурой или архитектурой lObase-T/l00base-T. Кабель САТ4 сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с и состоит из четырех витых пар. Тактируется частотой 20 МГц.

Кабель пятой категории является самой распространенной средой передачи сетей Ethernet. Кабель поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и используется в сетях с архитектурой l00base-Т и l0base-T. Кабель тактируется частотой 100 МГц.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель является широко распространенной средой передачи дан­ных. Такое название кабель получил вследствие того, что состоит из двух проводников (axes). Один провод-пик (цельная или витая жила) экранируется вторым, который тоже может быть сплошным или перепле­тенным. Проводники, как правило, разделены слоем диэлектрического материала. Сам кабель покрыт пла­стиковой оболочкой. Коаксиальный кабель лучше защищен от помех и позволяет увеличить длину сегмента сети. Использующие коаксиальный кабель сети стандартов l0base-5/2 характеризуются пропускной способ­ностью 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента для сетей стандарта l0base-5 составляет приблизительно 500 метров, а для сетей стандарта l0base-2 — приблизительно 180 метров. На рисунках 2 и 3 показан коаксиальный кабель в разрезе. С увеличением диаметра коаксиального кабеля пропускная способность повышается. Однако одновре­менно с этим увеличиваются затраты на выполнение проводки из такого кабеля, поскольку необходимо использовать специальные инструменты. Коаксиальный кабель менее подвержен влиянию шума по сравнению с витой парой. Кабель состоит из двух концентрических проводников, разделенных слоем диэлектрического материала. Импеданс коаксиального кабеля может быть равен 75 Ом (кабель толщиной 1/2 дюйма) или 50 Ом (кабель толщиной 3/8 дюйма).

Рис. 2. Сечение коаксиального кабеля.

Рис 3. Продольный разрез коаксиального кабеля.

Волоконно-оптический кабель.

Это наиболее перспективная среда, позволяющая передавать данные в виде световых волн по стеклянному «про­воднику» или кабелю. Волоконно-оптические линии связи используются на расстояниях свыше одного километра. Характерной их особенностью является высокая защищенность от несанкционированного под­ключения (что не удивительно, поскольку для передачи данных не используются электрические сигналы). Существует две разновидности кабеля: одномодовый и мпогомодовый.

Коаксиальный и волоконно-оптический кабель устроены почти одинаково. Сердечник последнего со­стоит из сплетения тонких стеклянных волокон и заключен в пластиковую оболочку (плакирование— cladding), отражающую свет обратно к сердечнику. Плакирование покрыто концентрическим защитным слоем плас­тика. Несколько волоконно-оптических кабелей объединяются в жгут и покрываются еще одним защитным слоем пластика. На рисунке 4 показано устройство волоконно-оптического кабеля.

Рис. 4. Волоконно-оптический кабель.

Принцип передачи данных волоконно-оптическим кабелем.

Все стандартные кабели передают бинарные данные с помощью электрических импульсов. И только воло­конно-оптический кабель, используя тот же принцип, передает данные с помощью световых импульсов. Источник света посылает данные по волоконно-оптическому «каналу», а принимающая сторона должна преобразовать полученные данные в необходимый формат.

Одномодовый и многомодовый кабель.

В относительно тонком волоконно-оптическом канале свет будет распространяться вдоль продольной оси канала. В физике этот эффект упоминается в следующей формулировке — «импульсы света

распространяются в осевом (аксиальном) направлении». Именно это и происходит в одномодовом кабеле (см. рис. 5).

Однако преимущества этого типа передачи ограничены. С целью устранения подобных ограничений ста­ли выпускать толстый кабель. Но тут возникла другая проблема — лучи света имеют свойство входить в канал под различными углами и проходить кабель, отражаясь от стенок сердечника. В результате вошедшие в канал под различными углами волны проходят различное расстояние и прибывают к получателю в раз­ное время. Этот эффект, проиллюстрированный на рисунке 6, получил название модальной дисперсии (modal dispersion).

Принцип работы волоконно оптического кабеля.

Рис. 5. Распространение света по одномодовому пути в тонком кабеле.

Рис. 6. Модальная дисперсия неаксиальных лучей в толстом кабеле.

Чем больше количество мод света в канале, тем уже полоса пропускания. В дополнение к тому, что раз­личные импульсы достигают получателя практически одновременно, усиление дисперсии приводит к нало­жению импульсов и введению получателя в «заблуждение». В результате снижается общая пропускная способность. Одномодовый кабель передает только одну моду световых импульсов. Скорость передачи данных при этом достигает десятков гигабит в секунду. Одномодовый кабель в состоянии поддерживать несколько гигабитных каналов одновременно, используя для этого световые волны разной длины. Следовательно, про­пускная способность многомодового волоконно-оптического кабеля ниже, чем у одномодового. Простейший способ уменьшения дисперсии — нивелирование (grading) волоконно-оптического кабеля. В результате лучи света синхронизируются таким образом, что дисперсия на стороне приемника уменьша­ется. Дисперсия также может быть уменьшена путем ограничения количества длин световых волн. Оба ме­тода позволяют в некоторой степени уменьшить дисперсию, но не в состоянии привести скорость передачи данных в соответствие с одномодовым волоконно-оптическим кабелем. Широко используется многомодовый волоконно-оптический кабель 62,5/125. Обозначение «62,5» соответствует диаметру сердечника, а обозначение «125» — диаметру плакирования (все величины приве­дены в микронах). Из одномодовых распространены кабели с маркировкой 5-10/125. Ширина полосы про­пускания обычно приводится в МГц/км. Хорошей моделью взаимоотношений полосы пропускания и дальности передачи служит резиновый жгут — с увеличением расстояния полоса пропускания сужается (и наоборот). В случае передачи данных на расстояние 100 метров полоса частот многомодового кабеля составляет 1600 МГц при длине волны 850 нм. Аналогичная характеристика одномодового кабеля составляет приблизительно 888 ГГц.

Источник

Витая Пара vs Коаксиальный Кабель vs Оптоволоконный Кабель

оптоволоконный кабель, витая пара и коаксиальный кабель — это три основных типа сетевых кабелей, использующихся в системах коммуникации. Чем же отличаются их производительность и емкость?

Что такое оптоволоконный кабель?

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический кабель) — кабель на основе волоконных световодов, предназначенный для передачи оптических сигналов в линиях связи, в виде фотонов (света), со скоростью меньшей скорости света из-за непрямолинейности движения. Главный его элемент — это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением. Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. Для получения более подробной информации о типах оптоволоконных кабелей, приципах их работы и советов по их установке, пожалуйста, ознакомьтесь со статьей: Оптическое волокно: преимущества и недостатки.

Что такое витая пара?

Витой парой называется кабель, включающий в себя одну или больше пар изолированных проводников, обвитых друг с другом. Зачем они свиваются? Чтобы улучшить связь между ними и снизить уровень поступающих с внешней стороны помех для сигнала.

Существуют два типа кабеля Ethernet витая пара: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Повсеместно используются неэкранированные медные кабели категорий Cat 5, Cat 5e, Cat 6, Cat 6a и Cat 7. Экранированный кабель имеет фольгированную оболочку вокруг каждой пары проводов. Все четыре пары проводов помещены в общую металлическую оплетку или фольгу, как правило, кабель 150 Ом. Экранированный кабель обладает лучшими характеристиками сопротивления шуму, чем неэкранированный.

В зависимости от вида кабеля возможны различные варианты защиты:

UTP или незащищенная, без общего экрана для пар проводов;
FTP, или фольгированная, с экраном из алюминиевой фольги; STP, или защищенная, с общим экраном из медной сетки, к тому же каждая витая пара окружена отдельным экраном;

Для построения сетей применяются следующие разновидности кабеля:

UTP (unshielded twisted pair) — незащищенная витая пара — витые пары которого не имеют экранирования;

FTP (Foiled Twisted Pair) — фольгированная витая пара — имеет общий экран из фольги, однако у каждой пары нет индивидуальной защиты;

STP (shielded twisted pair) — защищенная витая пара — каждая пара имеет собственный экран;

По сравнению с коаксиальным кабелем витая пара обладает рядом преимуществ:

• Удобство монтажа и ремонта.
• Использование недорогих унифицированных разъемов для подключения.
• Лучшая помехозащищенность из-за попарного свивания проводов с определенным шагом.
• Большое количество разновидностей кабеля, которые можно подобрать в зависимости от необходимого назначения, условий монтажа и эксплуатационных возможностей.

Что такое коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель – это цилиндрический проводник, внутри которого строго по оси цилиндра пролегает центральный провод. Цилиндрический провод состоит из медной оплетки, которая называется внешним проводником. Пространство между внешним и центральным проводником обычно заполнено диэлектриком. Как отдельно шайбами, так и всплошную.

Коаксиальный кабель имеет немало видов. В том числе толстый Ethernet (Thicknet), как и тонкий Ethernet (Thinnet).

Тонкий Ethernet имеет диаметр примерно 6 миллиметров. Высокая гибкость дает ему возможность быть проложенным практически в любых местах. Толстый Ethernet имеет диаметр примерно 12 миллиметров и более толстый центральный проводник. Плохо гнется и стоит дорого.

Коаксиальные кабели используют систему RG, чтобы различать различные виды кабелей. RG выступает за устаревший военный термин «Радио гид». Эти числа используются, чтобы отличить один кабель от другого, но они назначаются случайным образом и не несут никакого конкретного смысла.

Кабель RG-6 и RG-59 являются двумя из наиболее распространенных разновидностей коаксиальных кабелей, т. е. кабелей, которые проводят электричество для передачи сигналов радио частот, компьютерных сетей и кабельного телевидения. Оба типа отличаются по своей конструкции, использованию и спектру возможностей. Сейчас мы рассмотрим, как можно отличить кабель RG-6 и RG-59.

Оптоволоконный кабель, витая пара или коаксиальный кабель: в чем разница?

A.Скорость, пропускная способность и дистанция

Коаксиальный кабель и витая пара — провода из меди или на основе меди, покрытые изолирующим слоем из других материалов. Они оба могут использоваться в телевидении и телефонии, для передачи данных в виде электрических сигналов. В то время, как оптоволоконный кабель может передавать те же типы данных с более широкой пропускной способностью, быстрой скоростью и высокой частотой. Он сделан из очень тонкой и гибкой стеклянной или пластиковой трубки.

B.Цена на кабель

Из данной таблицы мы видим, что цена на оптоволоконный кабель наиболее низкая при одной и той же длине. Тем не менее, процесс установки оптоволоконного кабеля может быть достаточно дорогостоящим из-за использования оптических компонентов, особенно оптических трансиверов. К тому же витая пара с коннекторами RJ45 стоит дешевле, чем коаксиальный кабель, который часто оснащен коннекторами BNC.

C.Установка

Хотя оптоволоконные кабели имеют большие преимущества с точки зрения гибкости полосы пропускания и надежности, они не так широко распространены, как коаксиальные кабели или кабели витая пара. Оптоволокно более хрупкое и тонкое, чем кабели других двух типов, что требует осторожности в процессе его установки, использования и технического обслуживания. По сравнению с кабелем витая пара, коаксиальный кабель может передавать данные на более дальние расстояния. Но из-за диэлектрического изолятора, окружающего медную сердцевину, коаксиальный кабель более сложен в установке и техническом обслуживании.

D.Использование

Оптоволоконные кабели используются не только для передачи данных на дальние расстояния между городами и странами, но также для сетей прямого доступа пригородных районов (такие как FTTH, FTTP, FTTB, FTTC и т.д.), известных также как инсталляции «последней мили». Они также широко используются в дата-центрах, где необходимо передавать большой объем данных.

Кабели витая пара используются в основном в телефонных сетях, для передачи данных. Применение коаксиальных кабелей включает линии подачи, соединяющие радиопередатчики и приемники с антеннами, компьютерные сети (Интернет), цифровое аудио (S/PDIF) и распределительные кабели для передачи телевизионных сигналов. Они также используются для соединения медиа интерфейсов высокой четкости.

Заключение

Есть очевидные различия между оптоволоконным кабелем, кабелем витая пара и коаксиальным. Сейчас оптоволокно становится трендом, который отвечает растущим потребностям рынка вслед за развитием технологий. Тем не менее, Ваш выбор соответствующего типа кабеля сильно зависит от сферы применения, требований к дистанции передачи данных и производительности.

Источник