1.5 Кабельні системи локальних мереж

Типи кабелю:

- кабелі на основі скручених пар мідних проводів;

- коаксіальні кабелі з мідною жилою;

- волоконно-оптичні кабелі (перші два типи кабелів називають також мідними кабелями).

Вита пара (twisted pair) - кабель зв'язку, який представляє собою скручену пару мідних проводів (або кілька пар проводів), укладених у екрановану оболонку. Пари дротів скручуються між собою з метою зменшення магнітних полів. Вита пара є досить перешкодостійкою. Існує два типи цього кабелю: неекранована скручена пара UTP і екранована скручена пара STP.

Екранована скручена пара STP кожна з скручених пар поміщається в металеву оплітку-екран для зменшення випромінювань кабелю, захисту від зовнішніх електромагнітних перешкод і зниження взаємного впливу пар проводів один на одного. Природно, екранована скручена пара набагато дорожче, ніж неекранована, а при її використанні необхідно застосовувати і спеціальні екрановані роз'єми, тому зустрічається вона значно рідше, ніж неекранована вита пара.

Основні переваги неекранованих скручених пар - простота монтажу роз'ємів на кінцях кабелю, а також простота ремонту будь-яких пошкоджень у порівнянні з іншими типами кабелю. Всі інші характеристики у них гірше, ніж в інших кабелів.

Мідний неекранований кабель UTP в залежності від електричних і механічних характеристик розділяється на 5 категорій (Category 1 - Category 5). Кабелі категорій 1 і 2 були визначені в стандарті EIA/TIA-568, але в стандарт 568А вже не ввійшли, як застарілі.

Кабелі категорії 1 застосовуються там, де вимоги до швидкості передачі мінімальні. Звичайно це кабель для цифрової й аналогової передачі голосу і малої швидкості (до 20 Кбіт /с) передачі даних.

Кабелі категорії 2 були вперше застосовані фірмою IBM при побудові власної кабельної системи. Головна вимога до кабелів цієї категорії - здатність передавати сигнали зі спектром до 1 МГц.

Кабелі категорії 3 були стандартизовані в 1991 році, коли був розроблений Стандарт телекомунікаційних кабельних систем для комерційних будівель (EIA-568), на основі якого потім був створений діючий стандарт EIA-568A. Стандарт EIA-568 визначив електричні характеристики кабелів категорії 3 для частот у діапазоні до 16 МГц, що підтримують, таким чином, високошвидкісні мережеві додатки. Кабель категорії 3 призначений як для передачі даних, так і для передачі голосу.

Кабелі категорії 5 були спеціально розроблені для підтримки високошвидкісних протоколів. Тому їх характеристики визначаються в діапазоні 100 МГц. Більшість нових високошвидкісних стандартів орієнтуються на використання кручений пари 5 категорії. На цьому кабелі працюють протоколи зі швидкістю передачі даних 100 Мбіт/с - FDDI (з фізичним стандартом TP-PMD), Fast Ethernet, l00VG-AnyLAN, а також більш швидкісні протоколи - ATM на швидкості 155 Мбіт/с, і Gigabit Ethernet на швидкості 1000 Мбіт/с (варіант Gigabit Ethernet на кручений парі категорії 5 став стандартом у червні 1999 р.). Кабель категорії 5 прийшов на заміну кабелю категорії 3, і сьогодні всі нові кабельні системи великих будинків будуються саме на цьому типі кабелю (у поєднанні з волоконно-оптичним).

Найбільш важливі електромагнітні характеристики кабелю категорії 5 мають наступні значення:

- повний хвильовий опір у діапазоні частот до 100 МГц дорівнює 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускає також кабель із хвильовим опором 120 Ом);

- загасання має граничні значення від 0,8 дБ (на частоті 64 кГц) до 22 дБ (на частоті 100 МГц);

- активний опір не повинно перевищувати 9,4 Ом на 100 м;

Всі кабелі UTP незалежно від їхньої категорії випускаються в 4-парному виконанні. Кожна з чотирьох пар кабелю має певний колір і крок скрутки. Звичайно дві пари призначені для передачі даних, а дві - для передачі голосу. Для з'єднання кабелів з устаткуванням використовуються вилки і розетки RJ-45, що представляють 8-контактні роз'єми, схожі на звичайні телефонні роз'єми. RJ-11.

Особливе місце займають кабелі категорій 6 і 7. Для кабелю категорії 6 характеристики визначаються до частоти 200 МГц, а для кабелів категорії 7 - до 600 МГц. Кабелі категорії 7 обов'язково екрануються, причому як кожна пара, так і весь кабель у цілому. Кабель категорії 6 може бути як екранованим, так і неекранованим. Основне призначення цих кабелів - підтримка високошвидкісних протоколів на відрізках кабелю більшої довжини, чим кабель UTP категорії 5. Деякі фахівці сумніваються в необхідності застосування кабелів категорії 7, так як вартість кабельної системи при їхньому використанні виходить порівнянною по вартості мережі з використанням волоконно-оптичних кабелів, а характеристики кабелів на основі оптичних волокон вище.

Характерним для цього кабелю є простота монтажу. Даний кабель є самим дешевим і поширеним видом зв'язку, який знайшов широке застосування в самих розповсюджених локальних мережах з архітектурою Ethernet, побудованих за топологією типу "зірка". Кабель підключається до мережевих пристроїв за допомогою з'єднувача RJ45.

Кабель використовується для передачі даних на швидкості 10 Мбіт /с і 100 Мбіт /с. Скручена пара зазвичай використовується для зв'язку на відстань не більше кількох сотень метрів. До недоліків кабелю "скрученої пари" можна віднести можливість простого несанкціонованого підключення до мережі.[14]

Волоконно-оптичний кабель - кабель, що містить одну або декілька оптичних волокон для передачі даних у вигляді світла. У залежності від конструктивного виконання волоконно-оптичні кабелі поділяються на кабелі внутрішньої і зовнішньої прокладки, а також кабелі для шнурів. Оптичне волокно передає сигнали тільки в одному напрямку, тому кабель складається з двох волокон. На передавальному кінці оптоволоконного кабелю потрібно перетворення електричного сигналу в світловий, а на приймальному кінці зворотне перетворення.

Волоконно-оптичні комунікації мають ряд переваг в порівнянні з електронними системами, що використовують передавальні середовища на металевій основі. У волоконно-оптичних системах передаються сигнали не спотворюються. Таким чином, оптичні кабелі повністю несприйнятливі до перешкод, що викликається блискавками або джерелами високої напруги.

Цифрові обчислювальні системи, телефонія та відоесповіщення системи вимагають нових напрямів для поліпшення передавальних характеристик. Велика ширина спектру оптичного кабелю означає підвищення ємності каналу. Крім того, більш довгі відрізки кабелю вимагають меншої кількості репітерів, так як волоконно-оптичні кабелі мають надзвичайно низькі рівні загасання. Перевага цього типу кабелю - надзвичайно високий рівень завадозахищенность та відсутність випромінювання. Несанкціоноване підключення дуже складне. Швидкість передачі даних 3Гбіт/c. Основні недоліки оптоволоконного кабелю - це складність його монтажу. Це властивість ідеально підходить для широкомовних і телекомунікаційних систем.

Основні елементи оптичного волокна

Ядро. Ядро – частина волокна,що передає світло. Виготовляється або з скла, або з пластика. Чим більше діаметр ядра, тим більша кількість світла може бути передано по волокну.

Демпфер. Призначення демпфера - забезпечення більш низького коефіцієнта заломлення на кордоні з ядром для пере відображення світла в ядро таким чином, щоб світлові хвилі розповсюджувалися по волокну.

Оболонка. Оболонки зазвичай бувають багатошаровими, виготовляються із пластику для забезпечення міцності волокна, поглинання ударів і забезпечення додаткового захисту волокна від впливу навколишнього середовища. Такі буферні оболонки мають товщину від 250 до 900 мкм. Розмір волокна в загальному випадку визначається по зовнішніх діаметрах його ядра, демпфера і оболонки.

Тип волокна ідентифікується за типом шляхів, або так званих "мод", прохідних світлом у ядрі волокна. Існує два основних типи волокна - багатомодове і одномодове.

Ядра багатомодових волокон можуть володіти ступінчастим або градієнтним показниками заломлення. Багатомодове волокно зі ступінчастим показником заломлення отримало свою назву від різкої, ступінчастої, різниці між показниками заломлення ядра і демпфера. У більш поширеному багатомодовому волокні з градієнтним показником заломлення промені світла також поширюються у волокні за численними шляхами. На відміну від волокна зі ступінчастим показником заломлення, ядро ​​з градієнтним показником містить численні шари скла, кожен з яких має більш низьким показником заломлення в порівнянні з попереднім шаром по мірі віддалення від осі волокна. Результатом формування такого градієнта показника заломлення є те, що промені світла прискорюються в зовнішніх шарах і їх час поширення у волокні порівнюється з часом поширення променів, що проходять за більш короткими шляхами ближче до осі волокна.

Таким чином, волокно з градієнтним показником заломлення вирівнює час поширення різних мод так, що дані по волокну можуть бути передані на більш далекі відстані і на більш високих швидкостях до того моменту, коли імпульси світла почнуть перекриватися і ставати нерозрізненними на стороні приймача. Волокна з градієнтним показником представлені на ринку з діаметрами ядра 50, 62,5 і 100 мкм.

Одномодове волокно, на відміну від багатомодового, дозволяє поширюватися лише променю або моди світла в ядрі. Це усуває будь-яке спотворення, яке викликається перекриттям імпульсів. Діаметр ядра одномодового волокна надзвичайно малий - приблизно 5 -10 мкм. Одномодове волокно володіє більш високою пропускною здатністю, ніж будь-який з багатомодових типів. Наприклад, підводні морські телекомунікаційні кабелі можуть нести 60000 мовних каналів по одній парі одномодових волокон.[4]

Висновки до розділу:

Розглядено аналоги мереж, …

порівняні технології локальних мереж,….

наведено аналіз кабельних систем локальної мережі,….

Виходячи з порівняльного аналізу обрана технологіяFast Ethernet на скручених дротах UTP категорії 5е