Виды кабеля и разъемов для компьютерных сетей

Виды кабеля и разъемов для компьютерных сетей

Коаксиальный кабель

• Коаксиальный кабель (коаксиальная пара) – это проводник, который состоит из центральной жилы и экрана. Они разделены изоляционным материалом или воздушной камерой, но расположены на одной оси. Он передает радиочастотные электрические сигналы. Отличием от экранированного провода является однородное сечение в направлении одной оси, изготовление изоляционного слоя из более качественных материалов, лучшее качество проводника. Все габаритные характеристики нормируются стандартами отрасли.

• Данное изделие бывает тонким и толстым. Выбирают его в соответствии с параметрами сети.
• Тонкий имеет диаметр 5 мм, он обладает гибкостью, характеризуется простотой использования и является универсальным. Он подключается к платам сетевого адаптера компьютера, передает сигнал на расстояние 185 м без помех и затухания. Тонкий кабель оборудуется жилами из меди.

• Толстый коаксиальный кабель имеет меньшую податливость изгибу, диаметр его составляет 10 мм. Его наименование часто указано как «стандартный Ethernet», что обусловлено его применением в сетевой архитектуре. Медная жила имеет большее сечение. Дальность сигнала составляет 500 м, поэтому он может применяться для объединения небольших сетей, состоящих из тонкого аналога.
• Для соединения с толстым типом кабеля используется специальное устройство – трансивер, который оснащен разъемом vampire (piercing) tap – «зуб вампира» или «пронзающий ответвитель». Он способен пройти через изоляцию и установить соединение с жилой. Для подключения трансивера к сетевому адаптеру необходимо провод первого подключить к коннектору AUI платы. Он имеет название DIX-коннектор.
• При увеличении площади сечения кабеля повышается сложность его прокладки. Тонкий имеет такие преимущества, как простота работы, небольшая стоимость, гибкость. Толстый в этом плане уступает своему аналогу, особенно если речь идет о прокладке трассы по трубам и желобам. Преимуществом его является способность передавать сигнал на большее расстояние.

Трансивер

AUI плата

• Коаксиальный кабель (см. рисунок) состоит из: (A) — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;
• (B) — внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;
• (C) — изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;
• (D) — внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

• Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок.
• В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности

Разъемы коаксиального кабеля

• BNC-коннектор – для подключения к сетевой карте ПК

• BNC T-коннектор – для подключение ПК к основной магистрали

• BNC баррел-коннектор – для соединения кабеля

• BNC-терминатор – заглушка

Область применения

• Коаксиальный кабель способен передавать сигналы на высокой частоте и защищать линию от внешних радиопомех.
• Наибольшую популярность он получил в:

• военной технике и других технических сферах; компьютерной технике; коммуникациях, дистанционном управлении и видеонаблюдении; автоматизированных системах управления.
• военной технике и других технических сферах;
• компьютерной технике;
• коммуникациях, дистанционном управлении и видеонаблюдении;
• автоматизированных системах управления.

Достоинства и недостатки

• Высокая популярность кабеля обусловлена его преимуществами:

• небольшое затухание; стабильность работы при различной частоте сигнала; широкая полоса пропускания; безопасность и простота монтажа; невысокая цена, малый вес, гибкость, удобство в работе.
• небольшое затухание;
• стабильность работы при различной частоте сигнала;
• широкая полоса пропускания;
• безопасность и простота монтажа;
• невысокая цена, малый вес, гибкость, удобство в работе.
• К эксплуатационным недостаткам относятся: меньшая полоса пропускания по сравнению с оптоволокном; потребность в коннекторах, сложность их установки и высокая стоимость; затратность монтажных работ с толстым кабелем; более сложная прокладка по сравнению с витой парой; подверженность механическим повреждениям.
• меньшая полоса пропускания по сравнению с оптоволокном;
• потребность в коннекторах, сложность их установки и высокая стоимость;
• затратность монтажных работ с толстым кабелем;
• более сложная прокладка по сравнению с витой парой;
• подверженность механическим повреждениям.

Классификация

• Типы коаксиальных кабелей по области применения:

• для авиации; для кабельного TV; для бытовой техники; для космической техники; для компьютерных сетей; для коммуникации.
• для авиации;
• для кабельного TV;
• для бытовой техники;
• для космической техники;
• для компьютерных сетей;
• для коммуникации.

Витая пара

Марки витой пары

• U/UTP . Нет общего экранированния (U), витые пары неэкранированные (UTP);
• F/UTP . Общее экранирование из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
• SF/UTP . Общее экранирование из оплетки (S) и общий экран из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
• S/FTP. Общее экранирование с оплеткой (S), витые пары защищены фольгой (FTP);
• F/FTP . Общее экранирование из фольги (F), витые пары также экранированы фольгой (FTP);
• U/FTP . Без общего экранирования, витые пары защищены фольгой (FTP).

Витая пара. 1-я категория

• CAT1 - полоса частот 0,1 МГц. В СССР техническое название ТРП - "лапша". Применяется и сегодня при прокладке провода от щитка в квартиру

Витая пара. 2-я категория

• CAT2 - полоса частот 1 МГц (скорость передачи примерно 4 Мбит/с). Используется и сейчас для соединения телефонных аппаратов с телефонной коробкой

Витая пара. 3-я категория

• CAT3 - полоса частот 16 МГц (скорость передачи 10 Мбит/с или 100 Мбит/с на расстоянии не дальше 100 м)

• Неэкранированный кабель (U/ UTP )

• Экранированный кабель (F/ UTP )

Витая пара. 4-я категория

• CAT4 (полоса частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.

Витая пара. 5-я категория

• CAT5 (более ранняя модификация - CAT5е) - полоса частот 100 МГц (100 Мбит/с). 125 МГц (100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар). Кабель данной категории получил самое широкое распространение

• Неэкранированный кабель ( UTP )

• Экранированный кабель ( FTP )

Витая пара. 6-я категория

• CAT6 полоса частот 250 МГц – 500МГц (1000 Мбит/с что соответствует 1Гбит/с)

• Неэкранированный кабель ( UTP )

• Экранированный кабель ( FTP )

Витая пара. 6-я категория

• CAT6a полоса частот 500 МГц (10Гбит/с). Добавлен в стандарт в феврале 2008 года

• Экранированный кабель ( FTP )

• Неэкранированный кабель ( UTP )

• Экран фольга + оплетка ( S/FTP )

Витая пара. 7-я категория

• CAT7 полоса частот 600-700 МГц (10 Гбит/с) пока утверждена только международным стандартом ISO 11801

Разъемы для витой пары

• 8P8C (8 Position 8 Contact), называемый RJ-45 :

Конструкция кабеля

• Моножила (англ. solid) или многопроволочная жила
• Диаметр жилы
• Количество пар
• Оболочка

Моножила или многопроволочная жила

• Моножила (англ. solid) или многопроволочная жила (англ. patch). Наибольшее распространение, как более дешевая, получила множила. Многопроволочная жила применяется в местах прокладки, где возможны частые изгибы кабеля, а также для изготовления патч-кордов. Патч-корд - это кусок кабеля определенной длины c джеками на концах для соединения двух цифровых устройств.

Диаметр жил

• От 0,4 до 0,64 мм. По стандарту в 5-ой и 6-ой категориях используются жилы диаметром не менее 0,51 мм или 24AWG по американской маркировке. Не сертифицированный кабель может иметь жилы диаметром от 0,4 до 0,5 мм, что обычно достаточно для подключения домашнего интернет.

Количество пар

• Как и говорилось ранее, количество пар может быть до 1000. Для компьютерных систем применяется 4-парный кабель (обозначается как 4х2х0,51). Все четыре пары задействуются только при создании сетей со скоростью до 1 Гбит/с. В большинстве же случаев: сети малых офисов, подключение домашнего интернета и др. сети со скоростью до 100 Мбит/с - используются только две пары. Для таких сетей а также для устройства сигнализации и домофонов выпускается 2-парная витая пара: маркируется соответственно 2х2х0,51

Оболочка

• Внешняя оболочка кабеля зависит от условий прокладки и эксплуатации кабеля, можно встретить следующие виды оболочки:
• PVC - ПВХ-пластиката. Для внутреннего применения
• PP - полипропилен. Для внешней прокладки в основном для высоких температур - до +140°С,
• PE - полиэтилен. Для внешней прокладки
• FR - огнестойкий. Может работать в открытом пламене заданное время: на сегодня стандартизированы огнестойкие оболочки на 30, 90 и 180 мин.
• LS - Low Smoke пониженное дымовыделение при горении
• ZH - Zero Halogen изготовлен из материалов, которые при горении не выделяют отравляющие галогеновые газы
• В - Бронь. Чаще всего для брони используется стальная лента, которая обвивается вдоль кабеля.
• С тросом . Трос нужен для натяжения кабеля между строениями.

Маркировка витой пары

• Маркировка витой пары позволяет узнать основную информацию, которую необходимо учитывать при выборе кабеля в зависимости от условий прокладки. В основном она состоит из следующих обозначений:

• Производитель
• Тип экранирования
• Количество пар
• Категория кабеля
• Одножильный или многожильный
• Тип оболочки
• Цвет

Оптоволоконный кабель

• Оптоволоконный кабель – самая современная среда передачи данных. Он содержит несколько гибких стеклянных световодов, защищенных мощной пластиковой изоляцией. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.

Назначение

• Волоконно-оптический кабель (также известен как оптоволоконный) предназначен для передачи сигналов связи посредством светового потока. Основным его отличием от классических систем, в которых данные передавались посредством электрических сигналов различной величины, частоты и протяженности, является использование световых импульсов, которые генерируются в оптическом модуле и поступают к приемнику на другом конце волокна. Благодаря своей структуре оптический проводник обеспечивает проходимость световых импульсов без потерь, за исключением тех из них, где мощность потока значительно снижается за счет отражения и дисперсии.
• Технические характеристики передачи предоставляют практически неограниченные возможности для подключения приемников или количества передаваемых сигналов.

По назначению волоконно-оптический кабель может применяться для:

• Линий передачи данных между компьютерами в пределах предприятия;
• Формирования многофункциональных сетей в каком-либо городе или регионе;
• Установки в качестве телефонного кабеля для соединения абонентов;
• Работы высокоточных приборов и проведения измерений;
• Изготовления сигнализации и датчиков, работающих при помощи светового потока;
• Освещения труднодоступных мест, куда классическими устройствами добраться невозможно.
• Несмотря на многообразие вариантов установки, конкретная область применения оптоволоконного кабеля определяется его конструктивными особенностями.

Конструкция волоконно-оптического кабеля включает в себя такие элементы:

• Несущий сердечник – устанавливается для натяжения оптоволоконного кабеля, как правило, выполняется из металла или стеклопластика и воспринимает на себя весь вес волоконно-оптической линии при подвешивании, так как само оптическое волокно не обладает достаточной прочностью на разрыв. Также он центрирует всю конструкцию вокруг себя. Может изготавливаться как с защитной оболочкой, так и без нее.
• Оптическое волокно – основной элемент сердечника, предназначенный непосредственно для передачи светового сигнала. В одном кабеле, как правило, содержится от 2 до 250 волокон. Каждое из них покрывается специальным лаком, который обеспечивает достаточную прочность волокну и предотвращает распространение света за его пределы.

Конструкция волоконно-оптического кабеля включает в себя такие элементы:

• Трубчатые модули – предназначены для защиты волокон от механических повреждений и для маркировки их отдельных групп. В составе кабеля может находиться один или несколько таких модулей, внутри они заполняются специальным защитным слоем из гидрофобного наполнителя. Чем больше волокон входит в состав волоконно-оптического кабеля, тем актуальнее использование нескольких модулей.
• Пленка с гидрофобным наполнителем – выступает в роли одной или нескольких защитных оболочек для всего пучка волоконно-оптического кабеля, их число определяется конструкцией всего сердечника и условиями его эксплуатации. Предназначена для снижения трения внутри и предотвращения проникновения влаги во внутрь. Как правило, внутри волоконно-оптического кабеля она дополнительно стягивается нитями.
• Слой диэлектрического материала – в данном случае из полиэтилена, но в других моделях может применяться и ПВХ изоляция. Также выполняет функцию защиты волоконно-оптических линий от влаги.

Конструкция волоконно-оптического кабеля включает в себя такие элементы:

• Слой брони – обеспечивает достаточную механическую прочность при любой прокладке.  Его основная задача – предотвратить нарушение целостности волокон режущими предметами, в процессе перетирания или грызунами. Может выполняться металлической проволокой, стекловолокном или кевларом. Бронированный кабель может использоваться для внешней прокладки, в шахтах и колодцах и под землей.
• Внешняя оболочка – основной элемент волоконно-оптического кабеля, предотвращающий разрушающее воздействие внешних факторов на линию. Внешний слой выполняется из полиэтилена или другого герметичного диэлектрика. Позволяет использовать оптоволоконную продукцию, как для воздушной прокладки, так и для кабельных каналов. Дополнительной функцией диэлектрической оболочки является защита от воздействия электрического напряжения в аварийных ситуациях.

• Следует отметить, что  рассмотренный вариант волоконно-оптического кабеля является частным случаем, кроме него вы можете встретить и другие модели, в которых могут отсутствовать некоторые из вышеприведенных элементов или изменяться их количество.

• В зависимости от способа прокладки волоконно-оптической линии все марки подразделяются на те, которые могут размещаться:

• Путем подвешивания – такие модели содержат несущую жилу и кевларовую броню, а при подвешивании их на опоры его с ним применяются устройства грозозащиты. Для внутренней прокладки – в колодцах, камерах, шахтах кабель-каналах и т.д.; Для подземной прокладки – модели с усиленной наружной оболочкой, способной противостоять агрессивному воздействию окружающей среды; Для подводной прокладки – эти модели имеют многослойную структуру с усиленной гидроизоляцией.
• Путем подвешивания – такие модели содержат несущую жилу и кевларовую броню, а при подвешивании их на опоры его с ним применяются устройства грозозащиты.
• Для внутренней прокладки – в колодцах, камерах, шахтах кабель-каналах и т.д.;
• Для подземной прокладки – модели с усиленной наружной оболочкой, способной противостоять агрессивному воздействию окружающей среды;
• Для подводной прокладки – эти модели имеют многослойную структуру с усиленной гидроизоляцией.

Технические характеристики

• При монтаже и во время эксплуатации важно учитывать основные параметры кабельно-проводниковой продукции, которые определяют номинальные условия для нормальной работы системы. Волоконно-оптические кабели обладают такими характеристиками:

• Минимальный радиус изгиба – составляет не менее 20 диаметров изделия. Границы рабочих температур – от – 60 до + 70°С. Следует отметить, что монтажные работы волоконно-оптических линий могут производиться при температуре окружающей среды не менее – 10°С без потери характеристик основных элементов волоконно-оптического кабеля. Электрическое сопротивление составляет не менее 2000 МОм. Помимо этого изоляция должна выдерживать воздействие повышенного напряжения в 20 кВ переменного и 10 кВ постоянного тока. Изоляция способна кратковременно выдержать ток растекания до 105 кА, но его продолжительность допускается не более 60 мс. Растягивающее усилие, в зависимости от конкретной модели, составляет от 4 до 42 кН.
• Минимальный радиус изгиба – составляет не менее 20 диаметров изделия.
• Границы рабочих температур – от – 60 до + 70°С. Следует отметить, что монтажные работы волоконно-оптических линий могут производиться при температуре окружающей среды не менее – 10°С без потери характеристик основных элементов волоконно-оптического кабеля.
• Электрическое сопротивление составляет не менее 2000 МОм. Помимо этого изоляция должна выдерживать воздействие повышенного напряжения в 20 кВ переменного и 10 кВ постоянного тока.
• Изоляция способна кратковременно выдержать ток растекания до 105 кА, но его продолжительность допускается не более 60 мс.
• Растягивающее усилие, в зависимости от конкретной модели, составляет от 4 до 42 кН.

Оптоволоконный кабель

• Различают два основных типа оптоволоконного кабеля – одномодовый и многомодовый . Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле

Плюсы и минусы

• Волоконно-оптические линии, в сравнении с теми же медными кабелями обладают рядом весомых преимуществ:

• Не подвергается воздействию электромагнитного излучения от соседних источников, благодаря чему в нем не возникают помехи; Благодаря отсутствию электрического напряжения в соединительных кабелях, осуществляется гальваническая развязка между источником и приемником; Высокая скорость и большая пропускная способность, в сравнении с медными вариантами; Большое расстояние для передачи сигнала; Относительно небольшой коэффициент затухания сигнала; Безопасность данных из-за невозможности бесконтактного съема данных и сложности подключения к линии; Антивандальная устойчивость – из-за того, что волоконно-оптическая  продукция не принимается на пунктах приема, ее хищение совершенно бесполезно.
• Не подвергается воздействию электромагнитного излучения от соседних источников, благодаря чему в нем не возникают помехи;
• Благодаря отсутствию электрического напряжения в соединительных кабелях, осуществляется гальваническая развязка между источником и приемником;
• Высокая скорость и большая пропускная способность, в сравнении с медными вариантами;
• Большое расстояние для передачи сигнала;
• Относительно небольшой коэффициент затухания сигнала;
• Безопасность данных из-за невозможности бесконтактного съема данных и сложности подключения к линии;
• Антивандальная устойчивость – из-за того, что волоконно-оптическая  продукция не принимается на пунктах приема, ее хищение совершенно бесполезно.

• Но, наряду с вышеперечисленными преимуществами оптоволокно обладает и некоторыми минусами. К недостаткам волоконно-оптических линий относят:

• Хрупкость самого материала жил, из-за чего их легко поломать; Для передачи и преобразования посылаемых по волоконно-оптическим каналам сигналов необходимо специальное оборудование; В случае повреждения оптоволоконного кабеля срастить место разрыва, как у классического медного, не получится, как правило, приходится заменять целый участок; Относительная дороговизна, как самого кабеля, так и дополнительных устройств; Монтажные работы могут выполнять только специально обученные лица.
• Хрупкость самого материала жил, из-за чего их легко поломать;
• Для передачи и преобразования посылаемых по волоконно-оптическим каналам сигналов необходимо специальное оборудование;
• В случае повреждения оптоволоконного кабеля срастить место разрыва, как у классического медного, не получится, как правило, приходится заменять целый участок;
• Относительная дороговизна, как самого кабеля, так и дополнительных устройств;
• Монтажные работы могут выполнять только специально обученные лица.

Оптоволоконный кабель

• Для обжима оптоволоконного кабеля используется множество разъемов и коннекторов разной конструкции и надежности, среди которых наибольшую популярность получили SC, ST, FC, LC, MU, F-3000, E-2000, FJ и др.