5.8. Коаксіальний кабель

Коаксіальний кабель є широко поширеним і достатньо зручним середовищем передачі даних. Таку назву кабель одержав унаслідок того, що складається з двох провідників (ахеs). Один провідник (цільна або вита жила) екранується другим, який теж може бути суцільним або переплетеним. Провідники, як правило, розділені шаром діелектричного матеріалу. Сам кабель покритий пластиковою оболонкою. Коаксіальний кабель краще захищений від перешкод і дозволяє збільшити довжину сегменту мережі. Використовуючи коаксіальний кабель мережі стандартів 10base-5/2 характеризуються пропускною спроможністю 10 Мбіт/с. Максимальна довжина сегменту для мереж стандарту 10base-5/2 складає приблизно 500 метрів, а для мереж стандарту 10base-2 — приблизно 180 метрів.

Із збільшенням діаметру коаксіального кабелю пропускна спроможність підвищується. Проте одночасно з цим збільшуються витрати па виконання проводки з такого кабелю, оскільки необхідно використовувати спеціальні інструменти. Характерні властивості коаксіального кабелю:

• Він менш схильний до впливу шуму в порівнянні з витою парою.

• Кабель складається з двох концентричних провідників, розділених шаром діелектричного матеріалу.

Імпеданс коаксіального кабелю може бути рівний 75 Ом (кабель товщиною 1/2 дюйма) або 50 Ом (кабель товщиною 3/8 дюйма).

5.9. Волоконно-оптичний кабель

Це тонке і гнучке середовище, що дозволяє передавати дані у вигляді світлових хвиль по скляному "провіднику" або кабелю. Волоконно-оптичні лінії зв'язку використовуються на відстанях понад один кілометр. Характерною їх особливістю є висока захищеність від несанкціонованого підключення (оскільки для передачі даних не використовуються електричні сигнали). Існує два різновиди кабелю: одномодовий і багатомодовий.

Будова волоконно-оптичного кабелю

Коаксіальний і волоконно-оптичний кабель влаштовані майже однаково. Сердечник останньою складається із сплетення тонких скляних волокон і укладений в пластикову оболонку (плакіруванння – cladding), що відображає світло назад до сердечника. Плакірування покрито концентричним захисним шаром пластика. Декілька волоконно-оптичних кабелів об'єднуються в джгут і покриваються ще одним захисним шаром пластика. На малюнку 7 показаний пристрій волоконно-оптичного кабелю.

Принцип передачі даних волоконно-оптичним кабелем

Вам повинен бути відомо, що всі дані в комп'ютері представляються за допомогою нулів і одиниць. Всі стандартні кабелі передають бінарні дані за допомогою електричних імпульсів. І лише волоконно-оптичний кабель, використовуючи той же принцип, передає дані за допомогою світлових імпульсів. Джерело світла посилає дані по волоконно-оптичному "каналу", а приймаюча сторона повинна перетворити одержані дані в необхідний формат.

Одномодовий і багатомодовий кабель

У відносно тонкому волоконно-оптичному каналі світло розповсюджуватиметься уздовж подовжньої осі каналу. В підручниках фізики цей ефект згадується в наступному формулюванні — "імпульси світла розповсюджуються в осьовому (аксіальному) напрямі". Саме це і відбувається в одномодовому кабелі

Проте переваги цього типу передачі обмежені. З метою усунення подібних обмежень стали випускати товстий кабель. Але тут виникла інша проблема — проміння світла має властивість входити і канал під різними кутами і проходити кабель, відображаючись від стінок сердечника. Що в результаті пішли в канал під різними кутами хвилі проходять різну відстань і прибувають до одержувача в різний час. Цей ефект, проілюстрований на малюнку 10, одержав назву модальної дисперсії (modal dispersion).

Чим більше кількість мод світла в каналі, тим вужче смуга пропускання. На додаток до того, що різні імпульси досягають одержувача практично одночасно, посилення дисперсії приводить до накладення імпульсів і введення одержувача в оману". В результаті знижується загальна пропускна спроможність. Одномодовий кабель передає тільки одну моду світлових імпульсів. Швидкість передачі даних при цьому досягає десятків гігабіт в секунду. Одномодовий кабель в змозі підтримувати декілька гігабітних каналів одночасно, використовуючи для цього світлові хвилі різної довжини. Следевательно, пропускна спроможність багатомодового волоконно-оптичного кабелю нижча, ніж у одномодового.

Простий спосіб зменшення дисперсії — нівеляція (grading) волоконно-оптичною кабелю. В результаті проміння світла синхронізується таким чином, що дисперсія на стороні приймача зменшується. Дисперсія також може бути зменшена шляхом обмеження кількості довжин світлових хвиль. Обидва методи дозволяють в деякій мірі зменшити дисперсію, але не в змозі привести швидкість передачі даних у відповідність з одномодовим волоконно-оптичним кабелем.

У США широко використовується багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62.5/125. Позначення "62.5" відповідає діаметру сердечника, а позначення "125" — діаметру плакірування (всі величини приведені в мікронах). З одномодових поширені кабелі з маркіровкою 5-10/125. Ширина смуги пропускання звичайно приводиться в Мгц/км. Хорошою моделлю взаємостосунків смуги пропускання і дальності передачі служить гумовий джгут — із збільшенням відстані смуга пропускання звужується (і навпаки). У разі передачі даних на відстань 100 метрів смуга частот багатомодового кабелю складає 1600 МГЦ при довжині хвилі 850 нм. Аналогічна характеристика одномодового кабелю складає приблизно 888 ГГц.

Діод або лазер

Як джерело світла волоконно-оптичного кабелю може використовуватися світловипромінюючий діод (light emitting diode) або лазер (injection laser diode). Одномодовий волоконно-оптичний використовує як джерело світла діод, тоді як багатомодовий кабель — лазер.

• світловипромінюючий — це пристрій, випромінюючий світло в тому випадку, якщо прикласти, до нього пряма напруга. За допомогою світлових імпульсів, що згенерують діодом, на відстані від 0.5 км до 1 км можна добитися швидкості передачі даних від відповідно 12.5 Мбіт/з до 25 Мбіт/з. В порівнянні з лазером це джерело світла вважається слабким.

• Лазер — пристрій, що генерує дуже інтенсивний потік кольору надзвичайно вузького діапазону. В результаті збільшується як швидкість передачі даних, так і відстань. Для відстаней до 2 км швидкість передачі складає від 25 до 100 Мбіт/з.

Основні характеристики волоконно-оптичного кабелю:

• Абсолютний імунітет до електромагнітних випромінювань.

• Можлива передача даних на відстань до 10 км.

• У лабораторних умовах реально досягти швидкості передачі до 4 Гбіт/с.

• Як джерело світла може використовуватися світловипромінюючий діод або лазер.

Порівняльні характеристики середовищ передачі локальних мереж

У таблиці 1 перераховані переваги і недоліки витої пари, коаксіального і волоконно-отичного кабелю. При розробці конкретного проекту слід зважити всі недоліки і переваги.

Таблиця 1. Порівняльні характеристики фізичних середовищ

Середовище	Переваги	Недоліки
Вита пара	Низька вартість, розгортання не представляє складнощів	Недостатня безпека, сильна сприйнятливість до шуму
Коаксіальний кабель	Відносно висока швидкість передачі даних на короткі відстані	Недостатня безпека, сильна сприйнятливість до шуму, складності в усуненні несправностей
Волоконно-оптичний	Висока швидкість передачі на довгі відстані голосової, цифрової і відеоінформації	Висока вартість, складнощі при розгортанні