Характеристики линий связи в компьютерных сетях

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 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. Волоконно-оптические кабели присоединяют к оборудованию разъемами МIС, SТ и SС.

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.

В компьютерных сетях применяются  кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить  кабельную систему сети из кабелей  и соединительных устройств разных производителей. Сегодня наиболее употребительными стандартами в мировой практике являются следующие:

1. американский стандарт EIA\TIA-568A, который был разработан совместными усилиями нескольких организаций: ANSI, EIA\TIA и лабораторией Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA\TIA-568  разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA\TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A;
2. международный стандарт ISO\IES 11801;
3. европейский стандарт EN50173.

Эти стандарты близки между  собой и по многим позициям предъявляют к кабелям идентичные требования. Однако есть и различия между этими стандартами, например, в международный стандарт 11801 и европейский ЕN50173 вошли некоторые типы кабелей, которые отсутствуют в стандарте ЕIА/ТAI-568А.

До появления стандарта  ЕIА/ТIА большую роль играл американский стандарт системы категорий кабелей Underwriters Labs , разработанный совместно с компанией Аnixter. Позже этот стандарт вошел в стандарт ЕIА/ТIА-568.

При стандартизации кабелей  принят протокольно-независимый подход. Это означает, что в стандарте оговариваются электрические, оптические и механические характеристики, которым должен удовлетворять тот или иной тип кабеля или соединительного изделия — разъема, кроссовой коробки и т. п. Однако для какого протокола предназначен данный кабель, стандарт не оговаривает. Поэтому нельзя приобрести кабель для протокола Ethernet или FDDI, нужно просто знать, какие типы стандартных кабелей поддерживают протоколы Еthernet и FDDI.

В стандартах кабелей оговаривается  достаточно много характеристик, из которых наиболее важными являются:

• затухание - измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала;
• перекрестные наводки на ближнем конце - измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала;
• импеданс (волновое сопротивление) — это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (например, для коаксиальных кабелей, используемых в стандартах Еthernet., импеданс кабеля должен составлять 50 Ом). Для неэкранированной витой пары наиболее часто используемые значения импеданса — 100 и 120 Ом. В области высоких частот (100-200 МГц) импеданс зависит от частоты;
• активное сопротивление — это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля;
• емкость — это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше. Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.
• электрический шум — это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает двух типов: фоновый и импульсный. Электрический шум можно также разделить на низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума в диапазоне до 150 кГц являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 кГц до 20 МГц — компьютеры, принтеры, ксероксы; в диапазоне от 20 МГц до 1 ГГц — телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импульсного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах;
• диаметр или площадь сечения проводника - для медных проводников достаточно употребительной является американская система АWG (American Wire Gauge), которая вводит некоторые условные типы проводников, например 22 AWG, 24 AWG, 26 АWG. Чем больше номер типа проводника, тем меньше его диаметр. В вычислительных сетях наиболее употребительными являются типы проводников, приведенные выше в качестве примеров.

 Приведенный перечень характеристик далеко не полон. Помимо универсальных характеристик, таких, например, как затухание, которые применимы для всех типов кабелей, существуют характеристики, которые применимы только к определенному типу кабеля. Например, параметр шаг скрутки проводов используется только для характеристика витой пары, а параметр NЕХТ применим только к многопарным кабелям на основе витой пары.

Основное внимание в современных стандартах уделяется кабелям на основе витой пары и волоконно-оптическим кабелям.

2.3  Стандарты коаксиальных кабелей

Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа — телефонных, телевизионных и компьютерных. Ниже приводятся основные типы и характеристики этих кабелей.

• RG-8 и RG-11 — «толстый» коаксиальный кабель, разработанный для сетей Еthernet 10Ваsе-5. Имеет волновое сопротивление 50 Ом и внешний диаметр около 12 мм. Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики. Зато этот кабель сложно монтировать — он плохо гнется;
• RG-58/U, RG-58 А/U и RG-58 С/U — разновидности «тонкого» коаксиального кабеля для сетей Еthernet 10Ваsе-2. Кабель RG-58/U имеет сплошной внутренний проводник, а кабель RG-58 А/U — многожильный. Кабель RG-58 С/U проходит «военную приемку». Все эти разновидности кабеля имеют волновое сопротивление 50 Ом, но обладают худшими механическими и электрическими характеристиками по сравнению с «толстым» коаксиальным кабелем. Тонкий внутренний проводник 0,89 <span class="dash043e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" letter-spacing: 0pt;