Подбор сетевого оборудования Cisco

Каталог cisco с возможностью подбора оборудования

Проводные среды передачи данных

Витая пара

Витая пара (twisted pair) – представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скученных между собой определённым образом и покрытых оболочной (обычно из ПВХ).

Скрутка кабелей обеспечивает повышенную помехозащищённость кабеля.

Витая пара бывает экранированная и неэкранированная, причём есть несколько различных спецификаций:

  1. Неэкранированная витая пара (UTP) — витая пара без защитного экрана;
  2. Фольгированная витая пара (FTP или F/UTP) — витая пара с общим экраном из фольги;
  3. Неэкранированная витая пара с двойной оплеткой (SF/UTP) — также известна как незащищенная экранированная витая пара. Отличается от FTP наличием дополнительно внешнего экрана из меди или алюминия. Кабель с двойным экраном из фольги иногда обозначают как F2TP или F2/UTP;
  4. Экранированная витая пара (STP) — в этом типе витой пары используется экран для каждой пары проводников и сетка, применяемая в качестве общего экрана;
  5. Фольгированная экранированная витая пара (S/FTP или SFTP) — каждая пара в оплетке из фольги и медный внешний экран.

Существует несколько категорий витых пар. Они представлены в таблице ниже (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Категории кабеля витая пара

Категория кабеля Полоса пропускания Описание
cat.1 100 Гц Телефонный кабель. Одна пара. Используется для передачи данных или голоса посредством модема.
cat.2 1 МГц Иногда встречается в телефонных сетях. две пары проводников, передача данных на скорости до 4 Мбит/с
cat.3 16 МГц Используется в телефонных сетях, а также при построении сетей 10BASE-T или token ring. Передача данных на скорости до 10 Мбит/с (или до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4) максимум на 100 метров. Первая категория отвечающая требованиям стандарта IEEE 802.3
cat.4 20 МГц Отличается от кабеля cat.3 увеличенной пропускной способностью (до 16 Мбит/с по каждой паре)
cat.5 100 МГц 4 пары. Кабель использовался при построении сетей 100BASE-TX, а также для прокладки телефонных линий. Передача данных до 100 Мбит/с при использовании двух пар.
cat.5e 125 МГц 4 пары. Доработанная категория 5. Передача данных до 1000 Мбит/с при использовании всех 4 пар. Самый распространенный кабель для создания современных СКС.
Иногда встречается 2-х парный кабель категории 5e, способный передавать данные на скорости до 100 Мбит/с — этот кабель тоньше и, разумеется, дешевле аналогичного 4-х парного.
cat.6 250 МГц 4 пары. используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Передача данных на скорости до 1000 Мбит/с или до 10 Гбит/с на расстоянии не более 50 метров.
cat.6a (cat.6e) 500 МГц Добавлен в стандарт в 2008 году. 4 пары. Передача данных на скорости до 10 Гбит/с.
cat.7 600-700 МГц Спецификация утверждена по ISO 11801. 4 пары. Передача данных на скорости до 10 Гбит/с. Экранирование каждой пары и общий экран включены в стандарт.

Кабели в витой паре бывают многожильные и одножильные.

Одножильные кабели нельзя подвергать частому сгибанию, поскольку проводники достаточно толстые и легко ломаются, поэтому витую пару с одножильными проводами используют в основном для прокладки в коробах и стенах. Также, такая витая пара идеально подходит для монтажа патч-панелей (панелей розеток).

Многожильный кабель, состоящий из пучка тонких медных проводников гораздо лучше переносит постоянные изгибы и скручивание, поэтому из витопарного кабеля с многожильными проводниками используют для изготовления патч-кордов. В качестве материала оплетки проводников обычно используется поливинилхлорид (PVC), а в более качественных кабелях (категории 5 и выше) — полиэтилен (PE) или полипропилен (PP). Внешняя оболочка кабеля обычно изготовлена из поливинилхлорида с добавлением мела. Мел повышает хрупкость оболочки, что необходимо для получения точного облома кабеля по месту надреза.

В некоторых кабелях для изготовления оболочки применяются специальные полимеры, не поддерживающие горение. Кабели с такой оболочкой обозначаются как LSZH (Low Smoke Zero Halogen).

Витая пара, предназначенная для прокладки вне помещений (для наружной прокладки) обязательно имеет оболочку из полиэтилена — обычно, это второй слой оболочки, но бывают и исключения. Также при изготовлении витой пары для наружной прокладки могут использоваться водоотталкивающий гель внутри кабеля и бронирование гофрированной сеткой или проволокой.

Максимальная длина сегмента для витой пары, в среднем, составляет 100м. Хотя на практике многие тянули и 120 м, всё работало в пределах нормы. А некоторые, кому важна отказоустойчивость сети, каждые 60 м ставят дополнительное оборудование (коммутатор или ещё что-то).

Существуют разные способы обжима витой пары. Эти способы зависят от того, какое оборудование Вы хотите соединить. Есть прямые и кроссовые кабели. Прямые представляют собой одинаково обжатые на 2-х сторонах разъёмы, по типу А или В. Кроссовый же кабель устроен наоборот, так, что на концах должны быть по разному обжатые разъёмы, т.е. В и А. Однако есть и исключения, для скорости в 1 Гбит/с на одном конце патч-корд обжимается по типу В, а на другой стороне специальном образом.

clip_image002clip_image004

Рисунок 1 – Типы обжимки витой пары для разъёма RJ-45

Прямые кабели используются для соединения между собой:

  • Коммутатора и маршрутизатора;
  • Компьютера и коммутатора;
  • Компьютера и концентратора.

Кроссовые кабели используются для соединения между собой:

  • Коммутатора и коммутатора;
  • Коммутатора и концентратора;
  • Концентратора и концентратора;
  • Маршрутизатора и маршрутизатора;
  • Компьютера и Компьютера;
  • Компьютера и маршрутизатора.

Следует отметить, что витая пара наиболее часто используется в прокладке сетей, чем другие типы кабелей. Она имеет низкую стоимость, лёгкость в установке и довольно высокую скорость передачи данных.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель – электрический кабель, состоящий из 2-х цилиндрических проводников, соосно вставленных один в другой.

По сравнению с витой парой, коаксиальный кабель лучше экранирован и может обеспечить более быструю передачу данных и на большие расстояния.

Коаксиальные кабели различают по волновому сопротивлению. Наиболее распространённый тип, 50-Омный, использует исключительно для передачи цифровых данных. Второй по распространённости тип, это 75-Омный кабель, который применяется для аналоговой передачи информации, и в кабельном телевидении. Начиная с 90-х годов, операторы кабельного телевидения стали предоставлять услуги доступа к интернету, тем самым 75-Омный кабель стал ещё более востребован.

Существует «тонкий» и «толстый» кабель.

clip_image006

Рисунок 2 – Конструкция тонкого и толстого коаксиальных кабелей

«Тонкий» коаксиальный кабель состоит из твёрдого медного провода (центральная жила), покрытого изоляцией (диэлектриком), затем идёт цилиндрический проводник (обычно это медная сетка) и снаружи кабель покрыт защитным слоем изоляции (см. рисунок 2).

Его диаметр примерно 0,5 см. Длина сегмента тонкого коаксиала 185 м. Сопротивление у него 50 Ом.

Таблица 2 – Категории коаксиального кабеля

Кабель Описание
RG-58/U Сплошная медная жила
RG-58 A/U Переплетенные провода
RG-58 С/U Военный стандарт для RG-58 A/U
RG-59 Используется для широкополосной передачи (например, в кабельном телевидении), 75 Ом.
RG-6 Телевизионный кабель. Имеет больший диаметр по сравнению с RG-59, предназначен для более высоких частот, но может применяться и для широкополосной передачи, 75 Ом
RG-11 Магистральный кабель. Длина сегмента 600 м. Этот тип кабеля имеет укреплённую внешнюю изоляцию, что позволяет использовать его на улице. Даже есть разновидность — RG-1160, который можно перекидывать, со специальным тросом, между домами.
RG-62 Используется в сетях ArcNet, 93 Ом.

Для соединения «тонкого» кабеля, применяются Т-коннекторы BNC и I-коннекторы BNC. I-коннекторы BNC позволяют только соединять между собой кабели. А Т-коннекторы BNC, по мимо соединения кабеля, позволяют подключать кабель в сетевую плату компьютера (см. рисунок 3).

«Толстый» коаксиальный кабель по строению отличается только наличием дополнительной изолирующей плёнки и медной оплётки. Его диаметр составляет около 1 см. Центральная медная жила такого кабеля толще, чем у «тонкого» собрата. Длина сегмента намного больше, чем у «тонкого» кабеля, и составляет 500 м. Для подключения к «толстому» коаксиальному кабелю применяют трансивер. Он «прокусывает» изоляцию и осуществляет контакт с центральной жилой (см. рисунок 4).

clip_image008 clip_image010

Рисунок 3 – Т-коннектор(верхний), I-коннектор(нижний)

clip_image012

Рисунок 4 – Трансивер

Изначально скорости передачи данных по коаксиальному кабелю были не большие, всего 10Мбит/с. Что по сравнению с витой парой уже довольно мало. Однако в 1998 году, на заседании МСЭ (Международный союз электросвязи) в Женеве, был одобрен стандарт, определяющий методы передачи данных по сетям кабельного телевидения. На его основе, в сотрудничестве с различными производителями сетевого оборудования, был создан международный стандарт DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification – Спецификация передачи данных поверх кабеля), который предусматривает передачу данных по коаксиальному кабелю, со скоростью 42 Мбит/сек на приём и 10,24 Мбит/сек на отдачу данных в сеть. Сейчас существует уже несколько версий DOCSIS, подробнее о них расписано в таблице 3. Эти стандарты сейчас очень востребованы. Во многих домах уже есть кабельное телевидение, т.е. по дому проложен коаксиальный кабель. Поэтому многие поставщики стали поставлять не только услуги кабельного телевидения, но и интернета. По началу скорости оставляли желать лучшего, но с появлением DOCSIS всё изменилось.

Таблица 3 Скорости передачи дынных стандартов DOCSIS

Версия DOCSIS
DOCSIS
EuroDOCSIS
Прямой канал (приём) (Мбит/с) Обратный канал (отдача) (Мбит/с) Прямой канал (приём) (Мбит/с) Обратный канал (отдача) (Мбит/с)
1.x 42,88 (38) 10,24 (9) 55,62 (50) 10,24 (9)
2 42,88 (38) 30,72 (27) 55,62 (50) 30,72 (27)
3.0 4_channel 171,52 (152) 122,88 (108) 222,48 (200) 122,88 (108)
3.0 8_channel 343,04 (304) 122,88 (108) 444,96 (400) 122,88 (108)



К примеру, у нас дома есть только коаксиальный кабель и пришлось подключаться к интернету через него. Год назад провайдер предложил перейти на новый стандарт DOCSIS 3.0, и соответственно поменять старый роутер на новый, поддерживающий DOCSIS 3.0, причём он одновременно является и Wi-Fi маршрутизатором. Скорости значительно выросли, и теперь нет смысла протягивать другие кабели (витую пару, оптоволокно) по нашему дому. Для дома такое решение подходит, но всё же для различных офисов и организаций желательно использовать другие среды передачи данных, более быстрые и производительные.

Оптоволокно

Оптоволоконный (волоконно-оптический) кабель представляет собой стеклянную или пластиковую нить, основной функцией которой является перенос света внутри себя посредством полного внутреннего отражения, покрытой оболочкой.

Сердцевина сделана из стекла, оболочка тоже из стекла, но с более низким коэффициентом преломления. Защитная оболочка сделана из пластика (см. рисунок 5). Простейшие оптоволоконные кабели (жилы) можно объединять и заключать в одну общую оболочку. К примеру, можно собрать 5 или 19 жил в один кабель, тем самым повысив пропускную способность данного кабеля.

clip_image014

Рисунок 5 – Простейший оптоволоконный кабель

Оптоволоконные кабели бывают одномодовыми и многомодовыми.

На рисунке 5 представлен одномодовый кабель, диаметр его сердечника 8-10 мкм.

У многомодового же кабеля, сердечник диаметром в 50 мкм. Их отличие заключается в траектории прохождения световых лучей внутри кабеля.

В одномодовом кабеле путь различных лучей практически одинаков, в многомодовом кабеле траектории лучей имеют значительный разброс. Это приводит к искажению информации при передаче данных на существенные расстояния. В силу этого сети, построенные на базе одномодовых кабелей, могут иметь большую протяженность и пропускную способность, нежели сети, в которых используются многомодовые кабели. Оптоволокно используется для передачи информации на очень большие расстояния и с огромной скоростью. На сегодняшний день, одномодовые волоконные линии могут работать со скоростью 100 Гбит/с на расстоянии до 100 км. Однако стоит заметить, что на меньших дистанциях, к примеру, в лабораториях, достигнуты куда большие скорости.

На данный момент рекордные скорости установили Дао Цянь из компании NEC и Джюнь Сакагучи из Японии Национального института информационных и коммуникационных технологий в Токио. У NEC получилось достигнуть скорости в 101,7 Терабит/сек, а у Джюня Скагучи получилось достигнуть скорости аж в 109,2 Терабит/сек. Причём они использовали совершенно разные методы. Дао Цянь сделал это, сжимая световые импульсы, взятые от 370 лазеров. А Джюнь Скагучи, вместо того, чтобы работать с одним оптоволокном, предложил использовать 7 оптических волокон в одном кабеле. Каждая часть осуществляет пропускную способность в 15,6 Терабит/сек, а в сумме, весь кабель даёт 109,2 Терабита/сек. «Мы ввели новое измерение, пространственное умножение, чтобы увеличить пропускную способность», сказал Скагучи. Такие скорости могут быть полезны для больших ЦОДов (центров обработки данных). Думаю такие гиганты, как Google, Amazon и Facebook задумаются о переходе на такой способ передачи данных. Об этом рассказывалось на международной конференции, посвящённой оптоволоконным линиям связи, проходившей в марте 2011 года, в Лос-Анджелесе.

Для передачи сигнала по оптоволоконному кабелю, используются 2 типа источника света, это светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры. Они обладают различными свойствами (см. таблицу 4). Импульс света должен быть довольно мощным, чтобы его можно было обнаружить, среди всех шумов и было малое число ошибок. Если сравнивать оптоволокно и витую пару, то оптоволокно выигрывает по многим параметрам. Во-первых, оно обеспечивает большую пропускную способность и длина сегмента намного больше (к примеру, для витой пары нужно ставить повторители каждые 5 км, а для оптоволокна через 50 км). Во-вторых, оптоволокно устойчиво к внешним электромагнитным возмущениям. В-третьих, оптоволокно имеет значительно меньший вес и оно не подвержено коррозии. Однако оптоволокно стоит дороже медного провода, это же стоит сказать и об оборудовании для оптоволокна.

Таблица 4 – Сравнительные характеристики светодиодов и полупроводниковых лазеров

Характеристика Светодиод Полупроводниковые лазеры
Скорость передачи данных Низкая Высокая
Тип волокна Многомодовое Многомодовое и одномодовое
Расстояние Короткое Дальнее
Срок службы Долгое Короткое
Чувствительность к температуре Невысокая Значительная
Стоимость Низкая Высокая