|
4.2 Среды передачи информации
Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи),
по которым производится обмен информацией между компьютерами. В
подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных)
используются проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и
беспроводные сети.
Информация в локальных сетях чаще всего передается в последовательном
коде, то есть бит за битом.
Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей. Все
выпускаемые кабели можно разделить на три большие группы:
- кабели на основе витых пар проводов (twisted pair), которые делятся на
экранированные (shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (unshielded
twisted pair, UTP);
- коаксиальные кабели (coaxial cable);
- оптоволоконные кабели (fiber optic).
При выборе типа кабеля надо учитывать как особенности решаемой задачи,
так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию.
4.2.1 Кабели на основе витых пар
Витые пары проводов используются в самых дешевых и на сегодняшний день,
пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар
представляет собой несколько пар скрученных изолированных медных
проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно
гибкий и удобный для прокладки.
Обычно в кабель входит четыре витые пары.
Рис. 4.2.1.1. Кабель с витыми парами
Виды кабеля, применяемого в сетях:
В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной
оплётки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют
разновидности данной технологии:
• неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) —
без защитного экрана;
• фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также
известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде
фольги;
• экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) —
присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран
в виде сетки;
• фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened
Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в
фольгированной оплетке;
• незащищенная экранированная витая пара (англ. U/STP — Unshielded
Screened twisted pair) — без внешнего экрана и каждая пара в
фольгированной оплетке;
• защищенная экранированная витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened
Foiled Unshielded twisted pair).Отличие от других типов витых пар
заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной
оплётки, а также фольги.
Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как
внешних, так и внутренних и т. д. Экран по всей длине соединён с
неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае
разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.
В зависимости от структуры проводников — кабель применяется одно- и
многопроволочный. В первом случае каждый провод (жила) состоит из одной
медной проволоки, а во втором — из нескольких скрученных проволок.
Однопроволочный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой
периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах,
стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с
тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро
ломаются. Однако для «врезания» в разъёмы панелей розеток такие жилы
подходят как нельзя лучше.
В свою очередь многопроволочный кабель плохо переносит «врезание» в
разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет
себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многопроволочный провод
обладает большим затуханием сигнала. Поэтому многопроволочный кабель
используют в основном для изготовления патчкордов (англ. patchcord),
соединяющих периферию с розетками.
Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от
внешних электромагнитных помех, а также слабой защищенностью от
подслушивания с целью, например, промышленного шпионажа. Перехват
передаваемой информации возможен как с помощью контактного метода
(посредством двух иголочек, воткнутых в кабель), так и с помощью
бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем
электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется
экранирование.
В случае экранированной витой пары STP, каждая из витых пар помещается в
металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от
внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов
друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки).
Основные достоинства неэкранированных витых пар - простота монтажа
разъемов на концах кабеля, а также простота ремонта любых повреждений по
сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них
хуже, чем у других кабелей. В настоящее время витая пара используется
для передачи информации на скоростях до 100 Мбит/с, и ведутся работы по
повышению скорости передачи до 1000 Мбит/с.
Согласно стандарту EIA/TIA 568, существуют пять категорий кабелей на
основе неэкранированной витой пары (UTP), но практически используются:
- кабель категории 3 — это кабель для передачи данных в полосе часто до
16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины.
Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100
Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для
локальных сетей.
- кабель категории 5 - самый совершенный кабель в настоящее время,
рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из
витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут).
Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100
Ом. Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях
типа Fast Ethernet и TPFDDI.
Параметры кабеля:
Полное волновое сопротивление наиболее совершенных кабелей категорий 3,
4 и 5 должно составлять 100 Ом ±15% в частотном диапазоне от частоты 1
МГц до максимальной частоты кабеля. Волновое сопротивление
экранированной витой пары STP должно быть по стандарту равно 150 Ом
±15%. Для согласования импедансов кабеля и оборудования в случае их
несовпадения применяют согласующие трансформаторы.
Максимальное затухание сигнала, передаваемого по кабелю, на разных
частотах. Величины затухания на верхних частотах для всех кабелей очень
значительны, что предъявляет высокие требования к приемникам сигнала.
Затухание перекрестной наводки на ближнем конце. Оно характеризует
влияние разных проводов в кабеле друг на друга. Более качественные
кабели обеспечивают меньшую величину перекрестной наводки.
Максимально допустимая величина рабочей емкости каждой из витых пар
кабелей категории 4 и 5. Она должна составлять не более 17 нФ на 305
метров (1000 футов) при частоте сигнала 1 кГц и температуре окружающей
среды 20 °С.
Скорость распространения сигнала в кабеле, то есть задержка
распространения сигнала в кабеле в расчете на единицу длины. Типичная
величина задержки большинства современных кабелей составляет около 5
нс/м.
Для присоединения витых пар используются разъемы RJ-45 .Разъемы RJ-45
имеют восемь контактов. Присоединяются разъемы к кабелю с помощью
специальных обжимных инструментов. При этом золоченые игольчатые
контакты разъема прокалывают изоляцию каждого провода, входят между его
жилами и обеспечивают надежное и качественное соединение. При установке
разъемов допускается расплетение витой пары кабеля на длину не более
одного сантиметра.
Каждый из проводов, входящих в кабель витых пар, как правило, имеет свой
цвет изоляции, что существенно облегчает монтаж разъемов, особенно в том
случае, когда концы кабеля находятся в разных комнатах, и контроль с
помощью приборов затруднен.
Чаще всего витые пары используются для передачи данных в одном
направлении, то есть в топологиях типа «звезда» или «кольцо». Топология
«шина» обычно ориентируется на коаксиальный кабель. Поэтому внешние
терминаторы, согласующие неподключенные концы кабеля, для витых пар
практически никогда не применяются.
Кабели выпускаются с двумя типами внешних оболочек:
- кабель в поливинилхлоридной (ПВХ) оболочке. Он дешевле и предназначен
для работы кабеля в сравнительно комфортных условиях эксплуатации;
- кабель в тефлоновой оболочке. Он дороже и предназначен для более
жестких условий эксплуатации.
Далее
>>> |