Okablowanie jest bardzo istotnym elementem sieci. Musi spełniać zarówno obecne jak
i przyszłe wymagania odnośnie warunków transmisji danych, charakterystyki elektrycznej
i topologii. W transmisji danych stosowane są dwa rodzaje mediów:
- media przewodowe - obejmują przewody metalowe (najczęściej miedziane) oraz światłowodowe;
- media bezprzewodowe - termin ten odnosi się do metod przesyłania sygnałów w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej, kategoria ta obejmuje transmisję w podczerwieni i mikrofale.
W większości instalacji sieciowych stosuje się kable miedziane. Są stosunkowo niedrogie
i umożliwiają w miarę szybkie transmisje.
WŁAŚCIWOŚCI KABLI METALOWYCH
Kable metalowe przewodzące sygnały elektryczne dzieli się na symetryczne (zrównoważone) i niesymetryczne (niesymetryczne). Te pierwsze składają się z dwóch przewodów, w których płyną prądy o takim samym natężeniu, ale w przeciwnych kierunkach. Pomaga to w wyeliminowaniu szumów i zakłóceń zewnętrznych. Przykładem kabla symetrycznego jest skrętka. Kable niesymetryczne to medium transmisyjne, w którym prąd płynie przez przewód sygnałowy. Drugi przewód jest uziemieniem. Kablem niesymetrycznym jest kabel koncentryczny, w którym uziemieniem jest siatka ekranująca.
Poniżej scharakteryzowano niektóre parametry elektryczne kabli metalowych:
- tłumienie - polega na spadku amplitudy sygnału w medium transmisyjnym, co związane jest m.in. z impedancją kabla. Występowanie tłumienia stanowi główną przyczynę różnego rodzaju ograniczeń dotyczących długości kabli używanych w sieciach komputerowych. Jeśli sygnał ulegnie nadmiernemu osłabieniu to odbiornik może zinterpretować go błędnie lub wcale;
- pojemności pasożytnicze - prowadzą do zniekształceń przesyłanego sygnału. Im dłuższy kabel i im grubszy izolator tym pojemności pasożytnicze są większe i większe stają się wnoszone przez nie zniekształcenia;
- impedancja i zniekształcenia opóźnieniowe - impedancja powoduje, że różne składniki częstotliwościowe sygnału po dotarciu do odbiornika będą wzajemnie przesunięte. Przesunięcia są tym większe im większa jest częstotliwość przesyłanego sygnału;
- szum tła - różne źródła zewnętrzne (lampy jarzeniowe, kuchenki mikrofalowe, telefony, komputery, itd.), inne linie transmisyjne lub sam nadajnik może wprowadzać szum, który nakłada się na transmitowany sygnał. Jeżeli nawet amplituda szumu jest niewielka w porównaniu z amplitudą sygnału właściwego, to tłumienie może obniżyć amplitudę sygnału do poziomu zbliżonego szumom. W celu określenia wpływu szumu na transmisję wprowadza się współczynnik sygnał-szum, którego wartość powinna być jak najwyższa. W skrętce głównym źródłem szumu są przesłuchy, czyli zakłócenia spowodowane przez sygnały z sąsiednich przewodów.
RODZAJE KABLI METALOWYCH (miedzianych)
KABEL PROSTY (straight cable)
Zbudowany jest z miedzianych przewodów otoczonych izolacją. Kabli tego typu używa się do łączenia urządzeń peryferyjnych w transmisjach na niewielkie odległości, z małymi prędkościami. Kabli tego typu nie stosuje się w sieciach komputerowych;
SKRĘTKA (twisted pair cable)
Zbudowana jest z izolowanych przewodów, dwa przewody są splecione i tworzą medium, którym mogą być przesłane dane. Kabel jest złożony z pojedynczej pary takich przewodów lub z większej liczby takich par. W sieci telefonicznej stosuje się skrętkę nieekranowaną (Unshielded Twisted Pair - UTP). Skrętka ekranowana (Shielded Twisted Pair) zabezpieczona jest przed przesłuchami z zewnątrz. Przewody muszą być skręcone aż do samych punktów końcowych. Specyfikacja skrętki zawarta jest w standardzie EIA/TIA 586 Commercial Building Wiring odnoszącym się do okablowania budynków.
Zdefiniowano tam następujące właściwości kabli:
- kategoria 1: tradycyjna, nieekranowana skrętka telefoniczna, odpowiednia do przesyłania głosu, nie przystosowana do transmisji danych;
- kategoria 2: nieekranowana skrętka, służąca do przesyłania danych z prędkościami do 4 Mbit/s, kable tej kategorii zbudowane są z dwóch par skręconych przewodów;
- kategoria 3: kable tego typu pozwalają na transmisję z szybkością do 10 Mbit/s, kable tej kategorii zbudowane są z czterech par skręconych przewodów, z jednym zwojem na 10 cm;
- kategoria 4: kable z maksymalną szybkością transmisji określoną na 16 Mbit/s, kabel jest zbudowany z czterech par przewodów;
- kategoria 5: miedziana skrętka o rezystancji 100 W, pozwalająca (pod warunkiem poprawnego zainstalowania) na przesyłanie danych z szybkością 100 Mbit/s, charakteryzuje się małą pojemnością i niskim poziomem szumów;
Kable kategorii 5 oraz konstruowane zgodnie z opracowywanymi aktualnie (1994 r., USA) pozwalają na transmisję rzędu setek Mbit/s.
KABEL KONCENTRYCZNY (coaxial cable)
Zbudowany jest z litego miedzianego przewodu, otoczonego izolacją, przewodu ekranującego i zarazem uziemiającego oraz z zewnętrznej koszulki ochronnej. Kabel koncentryczny może przekazywać dane w sieci z prędkością do 350 Mbit/s. Dawniej kabel koncentryczny gwarantował większe szybkości transmisji niż skrętka. Obecne właściwości skrętki pozwalają na osiągnięcie takich szybkości jak przy wykorzystaniu kabla koncentrycznego, a nieraz nawet większych. Jednak za pomocą kabla koncentrycznego wciąż można wykonywać połączenia dłuższe niż z wykorzystaniem skrętki. Kabel koncentryczny nadaje się do sieci szerokopasmowych i pracujących w paśmie podstawowym.
KABLE ŚWIATŁOWODOWE
Światłowód nie posiada licznych wad, które występowały w kablach metalowych: pojemność przewodu, tłumienie amplitudy sygnału (bardzo małe), przesłuch, odporny jest na elektromagnetyczne zakłócenia zewnętrzne, sam nie wytwarza pola elektromagnetycznego wokół siebie. Ta ostatnia cecha uniemożliwia monitorowanie (podsłuchiwanie) transmisji z zewnątrz.
Transmisja światłowodowa polega na przepuszczaniu przez włókno szklane światła. Szkło jest bardzo czyste (okno o grubości 1/8 cala wykonane ze zwykłego szkła wprowadza takie zniekształcenia obrazu jak okno ze szkła światłowodowego o grubości trzech mil). Optyczny rdzeń światłowodu wykonany jest z czystego dwutlenku krzemu. Nadajnikiem może być dioda świecąca lub laser, odbiornikiem jakiś fotodetektor. Kluczowym elementem światłowodu jest szklana powłoka rdzenia, która odbija światło do wewnątrz rdzenia. Światło przechodząc przez światłowód wielokrotnie odbija się od powłoki rdzenia. Im większy kąt odbicia tym światło dłużej przechodzi między końcami przewodu. Mimo, że opóźnienie wynosi miliardowe części sekundy (rzędu kilku, kilkudziesięciu nanosekund na kilometr), to długość światłowodu musi zostać ograniczona. Szybkość transmisji danych sięga Gbit/s.
Rodzaje światłowodów:
- plastikowy - działa na długościach obliczanych w metrach, tani, nie wymaga drogiego oprzyrządowania;
- powlekany plastikiem światłowód krzemiankowy - nieznacznie lepszy od plastikowego;
- włókno jednomodowe - prowadzi jedną wiązkę światła o jednej długości fali, używany do szczególnie długich połączeń, rdzeń ma małą średnicę i zapewnia dużą przepustowość na długich dystansach. Źródłem światła jest laser. Przewód najdroższy, najtrudniejszy w obsłudze, zapewnia jednak największe szybkości transmisji i umożliwia realizację najdłuższych segmentów połączeń;
- wielomodowy światłowód o skokowej zmianie współczynnika odbicia - prowadzi wiele wiązek światła o różnych częstotliwościach, cechuje się znaczną średnicą rdzenia i wysoką dyspersją (typowo: 15-30 nanosekund na kilometr);
- wielomodowy o stopniowe zmianie współczynnika odbicia - wykonany jest z kilku warstw szkła o dyspersji pozwalającej na pokonanie długich dystansów (typowo: 1 nanosekunda na kilometr)