Коаксиальный кабель

Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. Мы познакомимся сейчас с самыми основными типами и характеристиками этих кабелей. Купить кабель оптом по низким ценам можно в магазине кабель провод.
Не так давно коаксиальный кабель был самым распространенным типом кабеля. Это объяснялось двумя причинами. Во-первых, он был относительно недорогим, легким, гибким и удобным в применении. А во-вторых, широкая популярность коаксиального кабеля привела к тому, что он стал безопасным и простым в установке.
Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы (core), изоляции, ее окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. Если кабель, кроме металлической оплетки, имеет и слой фольги, он называется кабелем с двойной экранизацией. При наличии сильных помех можно воспользоваться кабелем с учетверенной экранизацией. Он состоит из двойного слоя фольги и двойного слоя металлической оплетки.
Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий коаксиальный кабель и толстый коаксиальный кабель. Выбор того или иного типа кабеля зависит от потребностей конкретной сети.

Тонкий коаксиальный кабель
Тонкий коаксиальный кабель - гибкий кабель диаметром около 0,5 см (около 0,25 дюймов). Он прост в применении и годится практически для любого типа сети. Подключается непосредственно к платам сетевого адаптера компьютеров.
Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м (около 607 футов) без его заметного искажения, вызванного затуханием. Производители оборудования выработали специальную маркировку для различных типов кабелей.
Тонкий коаксиальный кабель относится к группе, которая называется семейством RG-58, его волновое сопротивление (impedance) равно 50 Ом. Основная отличительная особенность этого семейства - медная жила. Она может быть сплошной или состоять из нескольких переплетенных проводов

Кабель Описание
RG-58/U -Сплошная медная жила
RG-58 A/U-Переплетенные провода
RG-58 C/U-Военный стандарт для RG-58 A/U
RG-59-Используется для широкополосной передачи (например, в кабельном телевидении)
RG-6-Имеет больший диаметр по сравнению с RG-59, предназначен для более высоких частот, но может применяться и для широкополосной передачи
RG-62-Используется в сетях ArcNet
Разновидности тонкого коаксиального кабеля RG-58/U, RG-58 A/U и RG-58 C/U имеют волновое сопротивление 50 Ом, но обладают худшими механическими и электрическими характеристиками по сравнению со следующим типом коаксиального кабеля - толстым коаксиальным кабелем. Тонкий внутренний их проводник 0,89 мм не так прочен, зато обладает гораздо большей гибкостью, удобной при монтаже.
Затухание в этих типах кабеля выше, чем в толстом коаксиальном кабеле, что приводит к необходимости уменьшать длину кабеля для получения одинакового затухания в сегменте.

Толстый коаксиальный кабель
Толстый (thick) коаксиальный кабель - относительно жесткий кабель с диаметром около 1 см (около 0,5 дюймов). Чем толще жила у кабеля, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал. Поэтому, толстый коаксиальный кабель передает сигналы на большие расстояния - до 500 м. Иногда его называют стандартный Ethernet, поскольку он был первым типом кабеля, применяемым в Ethernet - популярной сетевой архитектуре, о которой мы узнаем в свое время.
RG-8 и RG-11 - это толстый коаксиальный кабель. Имеет волновое сопротивление 50 Ом и внешний диаметр 0,5 дюйма (около 12 мм). Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17 мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики (затухание на частоте 10 МГц - не хуже 18 дБ/км). Зато этот кабель сложно монтировать - он плохо гнется.
Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяют именно внешний трансивер (transceiver) (специальное устройство, которое подключает кабель к сети, но только толстый коаксиальный кабель использует внешний трансивер). Ниже на рисунке показан способ подключения толстого коаксиального кабеля.
Трансивер снабжен специальным коннектором, который назван весьма впечатляюще - "зуб вампира" (vampire tap) или "пронзающий ответвитель" (piercing tap). Этот "зуб" проникает через изоляционный слой и вступает в непосредственный физический контакт с проводящей жилой. Чтобы подключить трансивер к сетевому адаптеру, надо кабель трансивера подключить к коннектору сетевой платы.

Итак, если сравнивать применение этих двух типов коаксиальных кабелей, то вот, что можно отметить:
Известно, что, как правило, чем толще кабель, тем сложнее с ним работать. Тонкий коаксиальный кабель гибок, прост в установке и относительно недорог. Толстый кабель трудно гнуть, и, следовательно, его сложнее устанавливать. Это очень существенный недостаток, особенно если необходимо проложить кабель по трубам или желобам. Толстый коаксиальный кабель дороже тонкого, но при этом он передает сигналы на большие расстояния.
Оптимальное и довольно таки эффективное решение - использовать толстые коаксиальные кабели для соединения нескольких сетей, построенных на тонком коаксиальном кабеле.
Надо еще сказать, что помимо типов коаксиального кабеля существуют еще и классы. Выбор того или иного класса коаксиальных кабелей зависит от того, где этот кабель будет прокалываться. Есть два класса коаксиальных кабелей:
поливинилхлоридные и пленумные - для прокладки в области пленума.
Поливинилхлорид (PVC) - это пластик, который применяется в качестве изолятора или внешней оболочки у большинства коаксиальных кабелей. Кабель PVC достаточно гибок, его можно прокладывать на открытых участках помещений. Однако при горении он выделяет ядовитые газы.
Пленум (plenum) - это небольшое пространство между фальшь-потолком и перекрытием, обычно его используют для вентиляции. Требования пожарной безопасности строго ограничивают типы кабелей, которые могут быть здесь проложены, поскольку в случае пожара выделяемые ими дым или газы распространятся по всему зданию.
Слой изоляции и внешняя оболочка пленумного кабеля выполнены из специальных огнеупорных материалов, которые при горении выделяют минимальное количество дыма. Это уменьшает риск химического отравления. Кроме того, эти кабели можно прокладывать открыто, не заключая в трубу. Однако они дороже и жестче, чем поливинилхлоридные.

Волоконно-оптические кабели
В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это относительно надежный (защищенный) способ передачи, поскольку электрические сигналы при этом не передаются! Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные, от чего не застрахован любой кабель, проводящий электрические сигналы.
Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них практически не затухает и не искажается.
Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведется на чрезвычайно высокой скорости (в настоящее время до 100 Мбит/с, теоретически возможная скорость - 200 000 Мбит/с). По нему можно передавать световой импульс на многие километры.
Волоконно-оптические кабели состоят из центрального проводника света (сердцевины) - стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки.

В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают:
многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления

Понятие мода описывает режим распространения световых лучей во внутреннем сердечнике кабеля.
В одномодовом кабеле (Single Mode Fiber, SMF) используется центральный проводник очень малого диаметра, соизмеримого с длиной волны света - от 5 до 10 мкм. При этом практически все лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника.
Полоса пропускания одномодового кабеля очень широкая - до сотен гигагерц на километр.
Изготовление тонких качественных волокон для одномодового кабеля представляет сложный технологический процесс, что делает одномодовый кабель достаточно дорогим. Кроме того, в волокно такого маленького диаметра достаточно сложно направить пучок света. не потеряв при этом значительную часть его энергии.
В многомодовых кабелях (Multi Mode Fiber, MMF) используются более широкие внутренние сердечники, которые легче изготовить технологически. В стандартах определены два наиболее употребительных многомодовых кабеля: 62,5/125 мкм и 50/125 мкм, где 62,5 мкм или 50 мкм - это диаметр центрального проводника, а 125 мкм - диаметр внешнего проводника.
В многомодовых кабелях во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения луча называется модой луча. В многомодовых кабелях с плавным изменением коэффициента преломления режим распространения каждой моды имеет более сложный характер.

Многомодовые кабели имеют более узкую полосу пропускания - от 500 до 800 МГц/км.

Сужение полосы происходит из-за потерь световой энергии при отражениях, а также из-за интерференции лучей разных мод. В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются:
светодиоды;
полупроводниковые лазеры.

Для одномодовых кабелей применяются только полупроводниковые лазеры, так как при таком малом диаметре оптического волокна световой поток, создаваемый светодиодом, невозможно без больших потерь направить в волокно. Для многомодовых кабелей используются более дешевые светодиодные излучатели.

Для передачи информации применяется свет с длиной волны 1550 нм (1,55 мкм) 1300 нм (1,3 мкм) и 850 нм (0,85 мкм). Светодиоды могут излучать свет с длиной волны 850 нм и 1300 нм. Излучатели с длиной волны 850 нм существенно дешевле чем излучатели с длиной волны 1300 нм, но полоса пропускания кабеля для волн 850 нм уже, например 200 МГц/км вместо 500 МГц/км.

Лазерные излучатели работают на длинах волн 1300 и 1550 нм. Быстродействие современных лазеров позволяет модулировать световой поток с частотами 10 ГГц и выше. Лазерные излучатели создают когерентный поток света, за счет чего потери в оптических волокнах становятся меньше, чем при использовании некогерентного потока светодиодов.

Использование только нескольких длин волн для передачи информации в оптических волокнах связанно с особенностью их амплитудно-частотной характеристики. Именно для этих дискретных длин волн наблюдаются ярко выраженные максимумы передачи мощности сигнала, а для других волн затухание в волокнах существенно выше.

Волоконно-оптические кабели присоединяют к оборудованию разъемами MIC, ST и SC, которые имеют довольно таки сложную конструкцию.

Волоконно-оптические кабели обладают отличными характеристиками всех типов; электромагнитными, механическими (хорошо гнутся, а в соответствующей изоляции обладают хорошей механической прочностью). Однако у них есть один серьезный недостаток - сложность соединения волокон с разъемами и между собой при необходимости наращивания длины кабеля.

Сама стоимость волоконно-оптических кабелей ненамного превышает стоимость кабелей на витой паре, однако проведение монтажных работ с оптоволокном обходится намного дороже из-за трудоемкости операций и высокой стоимости применяемого монтажного оборудования. Так, присоединение оптического волокна к разъему требует проведения высокоточной обрезки волокна в плоскости строго перпендикулярной оси волокна, а также выполнения соединения путем сложной операции склеивания, а не обжатия, как это делается для витой пары. Выполнение же некачественных соединений сразу резко сужает полосу пропускания волоконно-оптических кабелей и линий.

Итак, мы познакомились с вами с основными типами кабельных линий и определили их самые "ходовые" характеристики, которые всегда подскажут, какой необходимо использовать тип кабеля, для той или иной структуры сети. Давайте попытаемся сделать общий практический вывод из всего, что мы узнали о существующих типах кабельных линий.

При покупке кабеля (как, впрочем, и любых других сетевых компонентов) стараются найти некий компромисс между его стоимостью и характеристиками. Если, работая в крупной организации, вы выбрали относительно дешевый кабель, бухгалтерия будет очень довольна, но вскоре вы заметите, что локальная сеть не обеспечивает ни должной скорости передачи данных, ни должного уровня их защиты.

Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. Требования, выдвигаемые небольшими фирмами, могут значительно отличаться от требований со стороны крупных организаций, например банков.

Давайте попытаемся определить несколько критериев, которые следует учитывать при выборе того или иного типа кабеля для сети:

Простота установки.
Насколько прост кабель в установке, насколько просто работать с ним? В небольших сетях, с небольшими расстояниями, где безопасность данных не самый главный вопрос, нет смысла прогадывать толстый, громоздкий и дорогой кабель.

Экранирование.
Экранирование кабеля приводит к его удорожанию, тем не менее, практически любая сеть использует одну из форм экранированного кабеля. Чем больше помех в месте прокладки кабеля, тем большее экранирование требуется. Прокладка пленумного коаксиального кабеля существенно увеличивает стоимость проекта.

Перекрестные помехи.
Перекрестные помехи и внешние шумы могут вызвать серьезные проблемы в больших сетях, где критическим вопросом является вопрос защиты данных. Недорогие кабели слабо защищены от внешних электрических полей, генерируемых электропроводкой, двигателями, реле и радиопередатчиками.

Скорость передачи (часть полосы пропускания).
Для медных кабелей сегодня самым распространенным значением является 10 Мбит/с, хотя последние стандарты позволяют передавать данные со скоростью 100 Мбит/с. Толстый коаксиальный кабель передает сигналы на большие расстояния, чем тонкий. Но с ним сложнее работать. По оптоволоконному кабелю данные передаются со скоростью более 100 Мбит/с, но для его установки нужны специальные навыки, к тому же он сравнительно дорог.

Стоимость.
Стоимость кабелей, которые обеспечивают высокую степень защиты, передавая данные на большие расстояния, гораздо выше стоимости тонкого коаксиального кабеля, простого в установке и эксплуатации.

Затухание сигнала.
Кабели разных типов имеют разную максимальную длину. Большинство сетей использует системы проверки ошибок: при искажении принятого сигнала они требуют его повторной передачи. Однако на это уходит дополнительное время, и, главное, снижается общая пропускная способность сети.
Вот в принципе, все, что касается основных параметров и характеристик типов кабельных линий. Можно проводить некоторую сравнительную характеристику этих типов, но для каждой сети найдутся свои решения. Основные преимущества и недостатки были указаны выше для каждого из типов кабеля.