3 Среда передачи в сетях доступа

Устройства, служащие направленной передаче электромагнитной энергии, называются средами распространения. В качестве физической среды распространения для сетей доступа может выступать симметричная медная пара, коаксиальная медная пара, оптические волокна на основе кварца и полимеров, открытая воздушная атмосфера, в которой направленность излучения создаётся передатчиком радиосигналов или оптических сигналов.

Указанные физические среды обладают характеристиками, от которых зависит дальность связи, полоса передаваемых сигналов и качество передачи (соотношение сигнал-помеха и коэффициент ошибок). В любом случае все эти характеристики можно свести к трём: ослабление энергии сигналов, широкополосность и помехи.

Физические направляющие среды обычно заключены в различные конструкции кабелей (электрических и оптических). Кабели имеют широкий спектр номенклатуры и могут быть рассчитаны на прокладку в грунт и канализацию, подвешиваться, прокладываться внутри зданий.

3.1 Кабели с симметричными медными парами

Симметричные медные пары могут обеспечить передачу сигналов низких частот (до 200 кГц) и высоких частот от 200 кГц до 6 до 9 МГц. При этом высокочастотные пары могут быть экранированными, что обеспечивает необходимую защищённость линий то внешних и переходных помех.

Симметричные (витые) пары могут использоваться в компьютерных сетях на скоростях до 130 Мбит/с на расстояниях до 120 м и даже могут работать на скорости до 1Гбит/с на более ограниченных расстояниях.

Исследования характеристик симметричных низкочастотных кабелей показывают частотную зависимость волнового сопротивления и километрического коэффициента затухания (рисунок 3.1).

Результаты исследований показывают, что наиболее сильная зависимость волнового сопротивления наблюдается в низкочастотном диапазоне (до 30 кГц), а резкий рост собственного затухания происходит на частотах свыше 200 кГц. При этом переходное затухание на ближний конец (А_D) плавно уменьшается к 200 кГц до 35 дБ. Большие проблемы на абонентских линиях могут создать импульсные помехи, максимум энергии которых сосредотачивается в низкочастотной области (до 30 кГц). Эти исследования симметричных низкочастотных кабелей позволили сделать выбор импульсных сигналов для цифровой передачи по абонентским линиям. Максимум энергии цифровых сигналов на абонентских линиях, обусловленный определёнными видами кодирования, сосредотачивается в области от 30 до 500 кГц (коды 2B1Q, CAP).

Специально разработанные для высокоскоростных цифровых сетей симметричные кабели с витыми парами имеют категории, например, категории 3, 4, 5 предназначены для сетей, работающих на скорости 10 Мбит/с, а категории 5 и 6 обеспечивают скорости до 100 Мбит/с. На рисунке 3.5 приведены характеристики некоторых категорий кабелей с витыми парами.

Полагая приведённые выше характеристики усреднёнными, необходимо отметить, что в зависимости от числа пар в кабеле величины переходного затухания на ближний конец, импульсных помех могут изменяться в зависимости от числа задействованных для цифровой передачи пар. Как правило, НЧ кабели содержат от 2 до 1800 пар, а ВЧ кабели от 1 до 50 пар, что может приводить к большим разбросам характеристик.

Для организации цифровой передачи сигналов до абонентских терминалов необходима замена существующих абонентских линий, выполненных кабелем ТРП, на кабели с экранированными витыми парами. Только это обеспечит необходимую защищённость от внешних помех.

Медные кабели с витыми парами экранированными (Shielded Twisted Pair - STP) и неэкранированными (Unshielded Twisted Pair - UTP). На практике чаще используются UTP, так как они дешевле STP и применяются в телефонных сетях.