2.5.2. Витая пара

Витая пара (см. рис. 2.5.2) - это просто скрученная пара проводов. Кабель обычно содержит 2 или 4 витые пары; он может быть экранированным или нет.

Рис. 2.5.2

Неэкранированный кабель, UTP, содержит 4 пары проводов, различающиеся по цвету: синий, оранжевый, зеленый, коричневый. В каждой паре сплошной цветной провод – сигнальный, а белый с соответствующей цветной полосой – земляной.

Для соединения кабеля используется специальный коннектор RJ-45 (см. рис. 2.5.3), который имеет 8 контактов. Для сравнения, - внешне похожий бытовой коннектор для телефонного кабеля RJ-11 – несколько меньше размером и имеет 4, иногда 6 контактов.

Рис. 2.4.3

Кабели UTP подразделяются на 7 категорий.

Категории кабелей UTP:

I – с полосой пропускания δF~100KHz.

II - с полосой пропускания δF≤ 4 MHz.

Категории I и II были разработаны для передачи речи в телефонии, в цифровых сетях практически не используются.

III - δF≤ 16 MHz, скорость передачи до 16 Mбит/с (технологии Token Ring и Ethernet 10BaseT). В настоящее время почти не используется.

IV - δF≤ 20 MHz, скорость передачи до 20 Mбит/с. В настоящее время используется мало.

V - δF≤ 100 MHz, скорость передачи до 100 Mбит/с (2 пары проводов) и до 1000 Mбит/с (4 пары проводов). Используется в технологиях Fast Ethernet, ATM, CDDI.

VI - δF≤ 250 MHz, скорость передачи до 10000 Mбит/с. Предназначен для использования в технологии Gigabit Ethernet. В сетях Fast Ethernet используется редко.

VII - δF≤ 600 MHz, экранируют каждую пару, и весь кабель в целом (сравните с кабелем STP). Предназначен для технологий Gigabit и 10 Gigabit Ethernet.

Типичное значение импеданса для кабелей UTP составляет около 100 Ом, а затухание на частоте 100 MHz - около 10 дБ/100 м.

Преимуществом кабеля UTP является его низкая стоимость и простота прокладки при относительно высоких характеристиках. К недостаткам – относится его низкая прочность и пониженная надежность.

Экранированный кабель, STP содержит только 2 витых пары, каждая из них экранируется отдельно, причем обе заключены в общий внешний экран. Фирма IBM, разработавшая STP специально для использования в сетевом протоколе с маркерным доступом Token Ring, ввела 9 типов такого кабеля, обозначаемых как: 1а, 2а. …9а.

Реально стандартизованы и используются только 3 из них – 1а, 3a и 6а, которые довольно близки по характеристикам. Величина импеданса кабеля STP составляет приблизительно 150 Ом, что является следствием увеличения индуктивности кабеля, вносимой дополнительными экранами. Затухание в таких кабелях на частоте 100 МГц составляет 6 -8 дБ/100м.

Кабели STP мало распространены вследствие высокой стоимости и трудностей с монтажом. Используются обычно в локальных сетях типа Token Ring, а также в системах передачи данных, требующих повышенной защиты от внешних электромагнитных помех.

2.5.3. Оптоволоконный кабель

Кабель из стекловолокна (fiber) - это сравнительно новый тип кабеля для компьютерных сетей. В волоконно-оптических системах передаваемые сигналы не подвержены ни одной из форм внешних электронных, магнитных или радиочастотных помех. Таким образом, оптические кабели полностью невосприимчивы даже к помехам, вызываемым молниями или источниками высокого напряжения.

Оптическое волокно не испускает электромагнитного излучения, что соответствует требованиям современных стандартов к компьютерным приложениям. Вследствие того, что оптические сигналы не требуют наличия системы заземления, передатчик и приемник электрически изолированы друг от друга.

При отсутствии разницы потенциалов в системе заземления между двумя терминалами, исключающем искрения или электрические разряды, волоконная оптика становится все более предпочтительным выбором для реализации многих приложений, требованием которых является безопасная работа в детонирующих или воспламеняющихся средах.

Большая ширина спектра пропускания оптического кабеля означает повышение информационной емкости канала. Кроме того, даже длинные отрезки стекловолоконного кабеля требуют меньшего количества повторителей на линии, так как они обладают чрезвычайно низкими уровнями затухания.

По сравнению с обычными коаксиальными кабелями со сравнимой пропускной способностью, меньший диаметр и вес волоконно-оптических кабелей обеспечивает более легкий монтаж, особенно в загруженных кабельных связках.

Электронные методы подслушивания основаны на электромагнитном мониторинге, т.е. регистрации слабого электромагнитного излучения испускаемого кабелем линии передачи. Волоконно-оптические системы невосприимчивы к подобной технике. Для снятия данных к ним нужно подключиться физически, что чувствительно снижает уровень сигнала и повышает уровень ошибок - оба явления легко и быстро обнаруживаются. Таким образом, оптоволоконные кабели обеспечивают повышенную безопасность обмена информацией.

Оптоволоконный кабель (см. рис. 2.5.3.1) представляет собой световод (проводник света), изготовленный из особо чистого стекла (кварца), окруженный прозрачной оболочкой. Эта оболочка (обычное стекло или пластик) имеет меньший показатель преломления, чем сердцевина (центральная жила) кабеля и, в свою очередь, заключается в защитное пластмассовое покрытие.

Работа оптоволоконного кабеля основана на явлении полного внутреннего отражения на границе двух сред с разными показателями преломления. Световые сигналы направляются внутрь жилы всегда под достаточно большим углом падения, так что полное внутреннее отражение сигналов гарантируется. Оптические импульсы, распространяются внутри центральной жилы, почти не затухая и не выходя за ее пределы, что дает прекрасные характеристики такому кабелю: затухание сигнала в нем составляет ~ 0,2 дБ/1000 м, а волновое сопротивление отсутствует по определению. Таким образом, используя оптоволоконный кабель, вполне возможно передать сигнал на расстояние 5 - 10 км даже без использования дополнительного промежуточного оборудования на линии передачи (повторителей и т.п.).

Оптоволоконные кабели бывают двух типов.

Одномодовый, с диаметром внутренней жилы 8,3 или 9 мкм, и многомодовый, - с диаметром внутренней жилы 50 или 62,5 мкм. Внешний диаметр оболочки у обоих составляет 125 мкм.

Обозначаются они соответственно 8,3/125 – одномодовый, и 62,5/125 – многомодовый.

Полоса пропускания составляет > 10 - 1000 Гбит/с для одномодового кабеля, и 1 - 50 Гбит/с - для многомодового.

Рис. 2.5.3.1 Оптоволоконные кабели

В качестве источников оптических сигналов, в оптоволоконных линиях используют полупроводниковые лазеры, или более дешевые светодиоды, излучающие световые импульсы на длинах волн, которые подобраны так, чтобы попасть в так называемые «окна прозрачности» среды передачи данных: 450 – 650 нм; 850 нм; 1300 нм и 1550 нм (это видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра), что соответствует частотам 10¹² - 10¹³ Гц.