Стандарты кабелей в компьютерных сетях

Стандарты кабелей в компьютерных сетях

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.

Читайте также:  Как убрать полноэкранный режим в ютубе

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:

· 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.

| следующая лекция ==>
Основные характеристики линий связи | Лекция 6. Основы гражданского права

Дата добавления: 2013-12-13 ; Просмотров: 3340 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Кабель — достаточно трудный элемент, состоящий из проводников, экрана и уровней изоляции. В определенных случаях кабельный состав включает соединители, с которыми кабели справки присоединяются к оборудованию. Кроме того, для поддержки развертки перепереключения кабелей и оборудования различные электромеханические устройства назвали поперечные сечения, перекрестные поля или корпусы используются.

Читайте также:  Телевизор лджи пишет нет сигнала что делать

В компьютерных сетях применено кабельное выполнение к определенным стандартам, которое позволяет создавать кабельную систему сети кабелей и соединительных устройств различных поставщиков. Сегодня наиболее распространенные стандарты в мировой практике — следующий.

1. Американский стандарт EIA/TIA-568A, который был разработан объединенной силой этих нескольких организаций: ANSI, EIA/TIA и лабораторный Labs Андеррайтеров (UL).

2. Международный стандарт ISO/IEC 11801.

3. Европейский стандарт EN50173.

При стандартизации кабелей принят protokolno-независимый подход. Это означает, что в стандартном комплекте оборудования, электрическом, оптическом и характеристики вращающего момента скорости, с которыми должен выполнить это или что кабельный тип или соединительный элемент — соединитель, перекрестное поле и и т.д. Однако данный кабель предназначен для того, какой протокол, стандарт не предусматривает. Поэтому невозможно получить кабель для протокола Ethernet или FDDI, необходимо знать просто, какие типы стандартных кабелей поддерживают протоколы Ethernet и FDDI.

Медь неэкранированный Utp кабель в зависимости от электрического и характеристик вращающего момента скорости разделена на 5 категорий.

Кабели категории 1 применены там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это — кабель для цифры и аналоговой передачи речи и низкой скорости (к 20 Kbpses) передачи данных. До 1983 это там был основной кабельный тип для телефонного распределения.

Кабели категории 2 были применены впервые фирмой IBM при создании собственной кабельной системы. Основное требование к кабелям этой категории — возможность передать сигналы со спектром к 1 МГц.

Кабели категории 3 были стандартизированы в 1991, когда Стандарт телекоммуникационных кабельных систем был разработан для коммерческих зданий (EIA 568), "на котором основании тогда операционный стандартный EIA-568A был создан«. Стандартный EIA 568 указал электрические характеристики кабелей категории 3 для частот по диапазону к 16 МГц, поддержке, таким образом, высокоскоростным сетевым приложениям. Кабель категории 3 предназначен и для передачи данных, и для речевой передачи. Подача скрутки проводов равна приблизительно 3 свертки на 1 футе (30,5 см). Кабели категории 3 теперь составляют основание многих кабельных систем зданий, в которых они используются для передачи и речи, и данных.

Кабели категории 4 представляют небольшую усовершенствованную альтернативу для кабелей категории 3. Кабели категории 4 обязаны противостоять тестам для частоты передачи сигнала 20 МГц и обеспечить повышенную шумовую неприкосновенность и низкую потерю распространения. Кабели категории 4 хорошо подход для приложения в системах с увеличенными расстояниями (к 135 метрам) и в Маркерном кольце сетей с пропускной способностью 16 Mbits. Практически редко используются.

Кабели категории 5 были особенно разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определены по диапазону к 100 МГц. Большинство новых высокоскоростных стандартов ведется использованием кабеля витой пары 5 категорий. На этом кабеле протоколы на уровне потока данных 100 Mbits — FDDI, Быстрый Ethernet, l00VG-AnyLAN, и также более высокоскоростные протоколы — Гигабитный Ethernet для скорости 1000 Mbits (альтернативный Гигабитный Ethernet на кабеле витой пары категории 5 стал стандартом в июне 1999), работа. Кабель категории 5 прибыл в переключение к кабелю категории 3, и сегодня все новые кабельные системы больших зданий находятся в работе на этом кабельном типе (в комбинации с оптическим волокном).

Все Utp кабели независимо от их категории выпущены в 4-парной модификации. У каждой из четырех пар кабель есть определенный цвет и подача скрутки. Обычно два пара предназначены для передачи данных, и два — для речевой передачи.

Для соединения кабелей с ветвлениями оборудования и сокетами представитель RJ-45 используются соединители с 8 контактами, подобные нормальным телефонным разъемам. RJ-11.

Специальное место занято кабелями категорий 6 и 7, который отрасль начала выпускать скорее недавно. Для кабеля категории 6 характеристик 200 МГц, и для кабелей категории 7 — к 600 МГц определены к частоте. Кабели категории 7 экранируют обязательный, и и каждая пара, и весь кабель в целом. Кабель категории 6 может быть и экранирован, и неэкранирован. Основная цель этих кабелей — поддержка высокоскоростных протоколов на кабельных сегментах большей длины, чем Utp кабель категории 5. Некоторые специалисты сомневаются относительно потребности приложения кабелей категории 7, поскольку стоимость кабельной системы при их использовании получена соизмеримая сеть по стоимости с использованием кабелей оптоволокна, и характеристиками кабелей на основе оптоволокна выше.

Экранированная витая пара (STP) хорошо защищает переданные сигналы от внешних шумов, и также излучает электромагнитные режимы вне меньше, который защищает, поочередно, пользователей сетей от нездорового излучения. Доступность основанного экрана удорожает кабель также усложняет свою распорную деталь как выполнение требований качественного заземления. Экранированный кабель применен только к передаче данных, и речь на этом не передает.

Список ключевых слов: витая пара, экранированная витая пара, неэкранированная витая пара, коаксиальный кабель, «толстый» коаксиальный кабель, «тонкий» коаксиальный кабель, телевизионный кабель, волоконно-оптический кабель, мода луча, одномодовый кабель, многомодовый кабель, структурированная кабельная система.

Кабель — это достаточно сложное изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию. Кроме этого, для обеспечения быстрой перекоммутации кабелей и оборудования используются различные электромеханические устройства, называемые кроссовыми секциями, кроссовыми коробками или шкафами.

В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей. Сегодня наиболее употребительными стандартами в мировой практике являются следующие.

  • Американский стандарт EIA/TIA-568A, который был разработан совместными усилиями нескольких организаций: ANSI, EIA/TIA и лабораторией UnderwritersLabs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA/TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A).
  • Международный стандарт ISO/IEC 11801.
  • Европейский стандарт EN50173.
Читайте также:  Где снимать деньги с киви карты

Эти стандарты близки между собой и по многим позициям предъявляют к кабелям идентичные требования. Однако есть и различия между этими стандартами, например, в международный стандарт 11801 и европейский EN50173 вошли некоторые типы кабелей, которые отсутствуют в стандарте EIA/TAI-568A.

До появления стандарта EIA/TIA большую роль играл американский стандарт системы категорий кабелейUnderwritersLabs, разработанный совместно с компанией Anixter. Позже этот стандарт вошел в стандарт EIA/TIA-568.

Кроме этих открытых стандартов, многие компании в свое время разработали свои фирменные стандарты, из которых до сих пор имеет практическое значение только один — стандарт компании IBM.

При стандартизации кабелей принят протокольно-независимый подход. Это означает, что в стандарте отовариваются электрические, оптические и механические характеристики, которым должен удовлетворять тот или иной тип кабеля или соединительного изделия — разъема, кроссовой коробки и т. п. Однако для какого протокола предназначен данный кабель, стандарт не оговаривает. Поэтому нельзя приобрести кабель для протокола Ethernet или FDDI, нужно просто знать, какие типы стандартных кабелей поддерживают протоколы Ethernet и FDDI.

В ранних версиях стандартов определялись только характеристики кабелей, без соединителей. В последних версиях стандартов появились требования к соединительным элементам (документы TSB-36 и TSB-40A, вошедшие затем в стандарт 568А), а также к линиям (каналам), представляющим типовую сборку элементов кабельной системы, состоящую из шнура от рабочей станции до розетки, самой розетки, основного кабеля (длиной до 90 м для витой пары), точки перехода (например, еще одной розетки или жесткого кроссового соединения) и шнура до активного оборудования, например концентратора или коммутатора.

Мы остановимся только на основных требованиях к самим кабелям, не рассматривая характеристик соединительных элементов и собранных линий.

В стандартах кабелей оговаривается достаточно много характеристик, из которых наиболее важные перечислены ниже (первые две из них уже были достаточно детально рассмотрены).

  • Затухание (Attenuation). Затухание измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.
  • Перекрестные наводки на ближнем конце (NearEndCrossTalk, NEXT). Измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала.
  • Импеданс (волновое сопротивление) — это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (например, для коаксиальных кабелей, используемых в стандартах Ethernet, импеданс кабеля должен составлять 50 Ом). Для неэкранированной витой пары наиболее часто используемые значения импеданса — 100 и 120 Ом. В области высоких частот (100-200 МГц) импеданс зависит от частоты.
  • 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 и ограничивает полосу пропускания линии.
  • Уровень внешнего электромагнитного излучения или электрический шум. Электрический шум — это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает двух типов: фоновый и импульсный. Электрический шум можно также разделить на низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума в диапазоне до 150 кГц являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 кГц до 20 МГц — компьютеры, принтеры, ксероксы; в диапазоне от 20 МГц до 1 ГГц — телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импуль-сного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.
  • Диаметр или площадь сечения проводника. Для медных проводников достаточно употребительной является американская система AWG (AmericanWireGauge), которая вводит некоторые условные типы проводников, например 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG. Чем больше номер типа проводника, тем меньше его диаметр. В вычислительных сетях наиболее употребительными являются типы проводников, приведенные выше в качестве примеров. В европейских и международных стандартах диаметр проводника указывается в миллиметрах. Естественно, приведенный перечень характеристик далеко не полон, причем в нем представлены только электромагнитные характеристики и его нужно дополнить механическими и конструктивными характеристиками, определяющими тип изоляции, конструкцию разъема и т. п. Помимо универсальных характеристик, таких, например, как затухание, которые применимы для всех типов кабелей, существуют характеристики, которые применимы только к определенному типу кабеля. Например, параметр шаг скрутки проводов используется только для характеристики витой пары, а параметр NEXT применим только к многопарным кабелям на основе витой пары.

Основное внимание в современных стандартах уделяется кабелям на основе витой пары и волоконно-оптическим кабелям.

Ссылка на основную публикацию
Создать новую электронную почту на яндексе бесплатно
Всем привет! С вами снова я, Алексей. В этом посте я расскажу вам о том, как создать электронную почту на...
Сколько человек сидит в одноклассниках
Mail.Ru Group исследовала и сравнила аудитории самых популярных в России социальных сетей — «Одноклассники», «Мой Мир», «ВКонтакте», Facebook и Twitter....
Сколько четырехзначных чисел можно составить из нечетных
Условие Решение 1 Решение 2 Решение 3 Поиск в решебнике Популярные решебники Издатель: Н. Я. Виленкин, В. И. Жохов, А....
Создать канал на ютубе регистрация бесплатно
Добрый день, уважаемые читатели и гости моего блога! Если вы попали на эту статью, значит хотите узнать, как зарегистрироваться в...
Adblock detector