Kable sieciowe

Artur

Bojko

Klasa 3r

Spisa treści

1.

Kable w standardzie Ethernet

2.

Kable w standardzie 10 Gigabit Ethernet

3.

Cienki Ethernet 10Base-2

4.

Gruby Ethernet 10Base-5

5.

Skrętka

6.

Łączenie urządzeń za pomocą skrętki

7.

Kabel krosowany

8.

Typy złącz

9.

Kable światłowodowe

10.

Zakresy długości fal elektromagnetycznych

Spis treści cd.

11. Kable światłowodowe w standardzie Ethernet
12. Budowa kabla światłowodowego
13. Rozmiar włókna światłowodu jedno- i

wielomodowego

14. Okna światłowodowe
15. Mody światłowodu
16. Dyspersja w światłowodzie
17. Światłowód wielomodowy. Indeks kroku.
18. Zasada transmisji w światłowodzie
19. Apertura numeryczna światłowodu
20. Złącza światłowodowe
21. Max. szybkość transmisji w kablach

Kable w standardzie

Ethernet

Oznaczenie standardu: xxxBaseT-y
xxx -szybkości sygnału w Mbps.
T - Twisted, oznaczenie stosowane dla kabli typu skrętka.
Base - metoda transmisji. Transmisja w paśmie podstawowym - baseband.
y - maksymalna długość kabla w metrach, zaokrąglona do 100 i podzielona przez

100.

• Transmisja w paśmie podstawowym (baseband communication) – pasmo

przenoszenia zaczyna się od zerowej częstotliwości. Np. w Etherncie transmisja
zachodzi w paśmie podstawowym i nie jest wymagana modulacja sygnału.

• Transmisja wąskopasmowa (narrowband communication) – pasmo przenoszenia

zaczyna się od niezerowej częstotliwości. Urządzenia transmitują dane w wąskim
paśmie częstotliwości. Np. Transmisja telefonicza, zakres 300 Hz - 3400 Hz.

• Transmisja szeroko-pasmowa (broadband communication) – pasmo przenoszenia

zaczyna się od niezerowej częstotliwości. Urządzenia transmitują dane w szerokim
paśmie częstotliwości. Np. Transmisja radiowa z widmem rozproszonym.

Odmiany standardu Ethernet - IEEE 802.3a:
• 10Base-2, cienki Ethernet, 10 Mb/s, max. długość 185 m.
• 10Base-5, gruby Ethernet, 10Mb/s, max. długość 500 m.
• 10BaseT, skrętka, 10 Mb/s.
• 10BaseFP, 10BaseFB, 10BaseFL, 10BaseFOIRL, światłowód, max.

wielkość segmentu 2.5 km.

Standard 10Base – w warstwie fizycznej stosowane jest kodowanie

Manchester.

Fast Ethernet – standard IEEE 802.3u:
• 100BaseT, skrętka UTP, pasmo 20 MHz, max. długość 100 m,
• 100BaseTX, skrętka UTP, STP kategorii 5, kodowanie 4B/5B +

kodowanie MLT-3.

• 100BaseT4, skrętka kat 3, kodowanie 8B/6T.
• 100BaseFX, światłowód wielomodowy, długość do 2 km, kodowanie

4B/5B + kodowanie NRZI.

Gigabit Ethernet – standard IEEE 802.3z:
• 1000Base-T, skrętka UTP5e, max. długość 100 m, kodowanie

8B/10B + kodowanie 4D-PAM5.

• 1000Base-SX, światłowód wielomodowy, długość do 500 m,

kodowanie 8B/10B + kodowanie NRZ.

• 1000Base-LX, światłowód jedno/wielomodowy, dług. do 550 m,

kodowanie 8B/10B + NRZ.

• 1000Base-CX, skrętka STP, max. długość do 25 m, kodowanie

8B/10B + kodowanie NRZ.

W standardzie IEEE 802.3z transmisja w trybie full duplex może

odbywać się tylko między dwoma hostami (połączenie point-to-
point), dlatego w tym trybie transmisji nie ma kolizji i protokół
CSMA/CD nie musi być stosowany.

Kable w standardzie 10

Gigabit Ethernet

Standard 10 Gigabit Ethernet, 10GbE, IEEE 802.3ab:
• 10GBASE-SR, odległości 26 m - 82 m, światłowody wielomodowe,
• 10GBASE-LX4, odległości 240 m - 300 m dla światłowodu

wielomodowego i do 10 km dla światłowodu

jednomodowego,
• 10GBASE-LR i 10GBASE-ER, światłowód jednomodowy, odległości

10 km i 40 km,

• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW i 10GBASE-EW (wspólna nazwa

10GBASE-W), przeznaczone do pracy

w sieciach SONET/SDH WAN opartych na standardzie STM

(Synchronous Transport Module) OC-192

W standardzie 10GBASE-LX4 do transmisji danych stosowana jest

metoda WWDM (Wide Wavelength

Division Multiplex), w której do światłowodu wprowadzane jest światło

o czterech długościach fal co

pozwala na jednoczesne multipleksowanie czterech strumieni bitów.
Cechy standardu 10 GbE:
• format ramki jest taki sam jak dla standardu Ethernet, Fast

Ethernet, Gigabit Ethernet,

• transmisja tylko w trybie full-duplex,
• nie jest stosowany protokół CSMA/CD,
• metoda kodowania sygnałów 8B/10B, 64B/66B.

Cienki Ethernet - 10Base-2

Cienki Ethernet - 10Base-2
zbudowany jest z 50-ohmowego kabla koncentrycznego, oznaczony

symbolem RG-58.

Długość kabla: min. 0.5 m, max. 185 m.
Max. prędkości transmisji: 10 Mb/s.
Max. ilość węzłów: 30.
Max. liczba segmentów: 5 (max. długość sieci 925 m).
Karta sieciowa połączona jest z kablem za pomocą złącza BNC.

Gruby Ethernet 10Base-5

Standard 10Base-5 - gruby Ethernet.
Kabel koncentryczny oznaczony symbolem RG-11.
Podstawowe parametry standardu 10Base-5:
• grubość kabla 10 mm
• oporność 50 ohm’ów
• max. prędkości transmisji 10 Mb/s
• max. długość segmentu 500 m
• max. liczba segmentów 5, tzn. max. długość sieci 2500 m
• max. liczba węzłów 100.

Skrętka

Standardy skrętki:
• skrętka kategorii 1, kabel telefoniczny
• skrętka kategorii 2, szybkość 4 Mb/s
• skrętka kategorii 3, szybkość do 10 Mb/s
• skrętka kategorii 4, do 16 Mb/s
• skrętka kategorii 5, do 100 Mb/s, np. Fast

Ethernet

• skrętka kategorii 6, 622 Mb/s, np. sieci ATM

Oporność skrętki - 100 ohmów.
Rodzaje skrętki:
• kabel nieekranowany UTP, (ang.) Unshielded

Twisted-Pair

• kabel ekranowany STP, (ang.) Shielded Twisted-

Pair.

Łączenie urządzeń za pomocą

skrętki

Rodzaje kabli:
• prosty, kabel stosowany do łączenia urządzeń: komputer-switch, switch-

router, …

• Skrosowany, kabel stosowany do łączenia switch-switch, komputer-komputer,

komputer-router, … .

• Odwrócny (rollover), łączenie portu AUX routera z modemem .

Łączenie urządzeń za pomocą

skrętki cd.

Kabel krosowany

Typy złącz

Złącza w standardzie Ethernet:
• RJ-45
• BNC dla standardu 10Base-2
• 15-stykowe złącze DIX.

Kable światłowodowe

Typy kabli światłowodowych :
• jednomodowe
• wielomodowe.
Źródła światła kablach światłowodowych:
• dioda elektorluminescencyjna, (dioda LED, (ang.) Light Emitting

Diode), stosowana w światłowodach

wielomodowych,
• laser, stosowany w światłowodach jedno-, wielomodowych.
Transmisja w światłowodach odbywa się w jednym kierunku, dlatego

kable światłowodowe występują parami (R – receive, T – transmit).

Zakresy długości fal

elektromagnetycznych

Promieniowanie Gamma - 10

-11

m

Promieniowanie X (Roentegna) 10

-11

m - 10

-9

m

Mikrofale 1 mm - 30 cm
Fale radiowe 30 cm – 10

-4

m

• fale ultrakrótkie

0,3 m – 10m

30 – 1000 MHz

• fale krótkie

10 m - 75 m

4 - 30 MHz

• fale średnie i pośrednie

75m - 1 km

0.3 - 4 MHz

• fale długie

1 km - 10 km

0.03 - 0.3 MHz

• fale bardzo długie

10 km - 100 km

0.003 - 0.03 MHz

Zakresy długości fal

elektromagnetycznych cd.

Widmo optyczne
• Ultrafiolet 1 nm - 380 nm
• Światło widzialne 380 nm - 780 nm (częstotliwość 10

15

Hz)

380 - 436 nm fiolet
436 - 495 nm niebieski
495 - 566 nm zielony
566 - 589 nm żółty
589 - 627 nm pomarańczowy
627 - 780 nm czerwony

• Podczerwień 780 nm – 10

-3

m = 1 mm = 10

6

nm

Kable światłowodowe w standardzie

Ethernet

Kable światłowodowe w standardzie Ethernet:

• 10BASE-FP, 10BASE-FB 10BASE-FL, 0BaseFOIRL

• 100BaseFX

• 1000Base-SX, 1000Base-LX.
Cechy standardu 10BaseFOIRL:

• źródło światła: laserowa dioda ILD (iniekcyjna dioda

laserowa, 850 nm).

• kabel światłowodowy o średnicy 8,3 µm

• max. odległość miedzy węzłami 2 km

• szybkość transmisji 10 Mb/s
Cechy standardu 100BaseF:

• źródło światła: laserowa dioda ILD (iniekcyjna dioda

laserowa, 1300 nm)

• szybkość transmisji 100 Mb/s.

Kable światłowodowe w standardzie

Ethernet cd.

Standard 1000Base-SX:

• źródło światła - laser 850 nm

• typ kabla - światłowód wielomodowy 62,5 µm lub 50 µm

• wielkość segmentu sieci do 300 m.
Standard 1000Base-LX:

• źródło światła laser 1300 nm

• typ kabla światłowód jedno-, wielomodowy

• wielkość segmentu do 3000 m (jednomodowy), 550 m

(wielomodowy).

Budowa kabla światłowodowego

Włókno optyczne, złożone jest z

dwóch rodzajów szkła o rożnych
współczynnikach załamania:

• cześć środkowa, rdzeń: GeO2 +

SiO2.

• cześć zewnętrzna, płaszcz: SiO2.
Warstwa izolacyjna.

Rozmiar włókna światłowodu

jedno- i wielomodowego

Okna światłowodowe

Niejednorodna tłumienność jednostkowa światłowodu w funkcji
częstotliwości (wyrażana w dB/km) określa wielkość strat
absorpcyjnych medium transmisyjnego i wyróżnia trzy podstawowe
okna przydatne do prowadzenia transmisji o obniżonej tłumienności.
W najlepszych seryjnie produkowanych światłowodach
jednomodowych tłumienność w kolejnych oknach optycznych wynosi
w przybliżeniu:
I okno (850 nm) — 0,7 dB/km,
II okno (1300 nm) — 0,4 dB/km
III okno (1550 nm) — 0,2 dB/km.

Mody światłowodu

Zasadniczą cechą włókna są mody światłowodowe, określające rozkład pola i

fizyczny kształt wiązki świetlnej układającej się w światłowodzie. Podwyższona

wartość współczynnika załamania światła w osi rdzenia w stosunku do

otaczającego go płaszcza powoduje, że wiązka świetlna prowadzona w

światłowodzie ma tendencję do utrzymywania się bezpośrednio w rdzeniu, a

nawet blisko osi rdzenia. W światłowodzie wielomodowym istnieją warunki

optyczne do powstania i przesyłania wzdłuż osi włókna optycznego wielu

dyskretnych modów (promieni świetlnych), każdy o tej samej długości fali

świetlnej lecz różnej szybkości propagacji wzdłóż osi włókna. W celu uzyskania

jednomodowej transmisji światła stosuje się światłowody o odpowiednio małej

średnicy rdzenia (9 µm), porównywalnej z długością fali świetlnej. W

światłowodach jednomodowych jest prowadzona tylko jedna

monochromatyczna wiązka świetlna o stałej szybkości propagacji impulsu, co

minimalizuje dyspersję (poszerzenie) transmitowanego sygnału świetlnego i

zwiększa efektywną długość toru światłowodowego bez potrzeby regeneracji

sygnału. Współcześnie w telekomunikacji są stosowane następujące rodzaje

włókien:

•jednomodowe o własnościach określonych wg ITU-T G-652;

•jednomodowe z przesuniętą dyspersją (Jp) określone wg ITU-T G-653;

•jednomodowe o niezerowej dyspersji (Jn) określone wg ITU-T G.655;

•wielomodowe gradientowe (G 50/125) o własnościach wg ITU-T G-651;

•wielomodowe gradientowe (G 62,5/125) o własnościach wg ITU-T G-651.

Dyspersja w światłowodzie

Dyspersja chromatyczna włókna jest parametrem określającym przydatność

światłowodu do transmisji długodystansowej. Dyspersja światłowodu powoduje

przenoszenie impulsów świetlnych w zniekształconej postaci, co wiąże się z

różnymi szybkościami rozchodzenia się składowych fourierowskich

(harmonicznych), odzwierciedlających przesyłany impuls wejściowy. Deformacja

(poszerzenie) impulsu na skutek dyspersji chromatycznej rośnie z odległością

transmisji i w końcu przy dostatecznie dużej odległości powoduje nierozróżnialność

kolejnych impulsów. Typowa wartość dyspersji światłowodów wielomodowych o

skokowym współczynniku załamania światła wynosi od 15 do 30 ps/(km*nm), a w

bardzo dobrych światłowodach zaledwie kilka jednostek wokół zera – w

zasadniczym pasmie przenoszenia. Dyspersja całkowita światłowodu składa się z

trzech składników: dyspersji modowej (modalnej), materiałowej i falowodowej:

•dyspersja modowa nie występuje we włóknach jednomodowych, a w

gradientowych jest nieznaczna (poszczególne mody pokonują w przybliżeniu

jednakową drogę);

•dyspersja materiałowa, nazywana chromatyczną (spektralną, widmową),

spowodowana jest faktem istnienia wielu fal monochromatycznych. Fale o różnych

długościach poruszają się w rdzeniu (jednakowa odległość) z różnymi prędkościami,

co powoduje poszerzanie przesyłanych włóknem impulsów;

•dyspersja falowodowa wynika z częściowego (około 20%) wędrowania wiązki przez

płaszcz światłowodu. Szybkość rozchodzenia się zależy od właściwości

materiałowych płaszcza i rdzenia. Dyspersja falowodowa i materiałowa mogą mieć

przeciwne znaki, a ich suma wynosić zero.

Światłowód wielomodowy

indeks kroku

Indeks kroku jest odległością jaka przebywa światło w światłowodzie bez odbić

wewnętrznych.

Indeks kroku zależy od kąta wprowadzania światła do światłowodu.
Wartość indeksu kroku ma wpływ na drogę jako przebywa światło w

światłowodzie.

Długość przebywanej drogi ma wpływ na stopień dyspersji światła (dyspersja

modalna).

Zasada transmisji w

światłowodzie

Promień światła porusza się w rdzeniu

światłowodu, o współczynniku załamania

• n1 = c/v1,
• v1 - prędkość światła w rdzeniu, c - prędkość

światła próżni.

Współczynnik załamania płaszcza
• n2 = c/v2.
Prędkość światła w rdzeniu v1 jest mniejsza od

prędkości światła w płaszczu v2, v2 > v1, tzn.

• n1 > n2.

Apertura numeryczna

światłowodu

Apertura numeryczna - maksymalny kat pod którym światło może wejść do

światłowodu.

NA - apertura numeryczna
n1, n2 - współczynniki załamania rdzenia i płaszcza

Złącza światłowodowe

Max. szybkość transmisji w

kablach

Max. praktyczna szybkość transmisji w kablach miedzianych:
• STP 155 Mbps
• UTP-3 25.6 Mbps - 51.84 Mbps
• UTP-5 155 Mbps
• Kabel koncentryczny 45 Mbps - 155 Mbps.
W paśmie 0-300 GHz, max. szybkość transmisji przy standardowym

kodowaniu sygnałów wynosi

• 9.600 Gbps (9.6 Tbps).

Max. szybkość transmisji w

kablach cd.

Max. praktyczna szybkość transmisji w

światłowodach w standardzie SONET/SDH:

• STS-1 51.84 Mbps
• STS-3 155.52 Mbps
• STS-9 466.52 Mbps
• STS-12 622.08 Mbps
• STS-18 933.12 Mbps
• STS-24 1244.16 Mbps
• STS-36 1866.24 Mbps
• STS-48 2488.32 Mbps
• STS, (ang.) Synchronous Transport Signal.