Kable sieciowe
Skrętka (ang. twisted-pair wire) - rodzaj kabla sygnałowego służącego do przesyłania informacji, który zbudowany jest z jednej lub więcej par skręconych z sobą przewodów miedzianych, przy czym każda z par posiada inną długość skręcenia w celu obniżenia zakłóceń wzajemnych, zwanych przesłuchami. Skręcenie przewodów powoduje równocześnie zawężenie pasma transmisyjnego.
Wyróżnia się skrętkę nieekranowaną (U/UTP), ekranowaną folią (posiadającą dodatkowe płaszcze z folii) (F/UTP i U/FTP) oraz metalowej siatki (SF/UTP, S/FUTP i SF/FTP). Zastosowanie skrętki to łącza telekomunikacyjne oraz sieci komputerowe, obecnie najczęściej wykorzystywana jest w telefoniiEthernet. Skrętka ma zastosowanie zarówno do przesyłania danych w postaci analogowej jak i cyfrowej. analogowej oraz w sieciach
Rodzaje skrętki
Norma ISO/IEC 11801:2002 opisuje sposób oznaczania kabli. Norma mówi, że kable powinny posiadać opis w składni xx/yyTP, gdzie yy-opisuje pojedynczą parę kabla (np. UTP - para nieekranowana), a oznaczenie xx odnosi się do całości kabla.
Przyjmowane przez xx i yy oznaczenia to:
U - nieekranowane (ang. unshielded)
F - ekranowane folią (ang. foiled)
S - ekranowane siatką (ang. shielded)
SF - ekranowane folią i siatką
Spotykane konstrukcje kabli
U/UTP (dawniej UTP) - skrętka nieekranowana
F/UTP (dawniej FTP) - skrętka foliowana
U/FTP - skrętka z każdą parą w osobnym ekranie z folii.
SF/UTP (dawniej STP) - skrętka ekranowana folią i siatką
S/FTP (dawniej SFTP) - skrętka z każdą parą foliowaną dodatkowo w ekranie z siatki
SF/FTP (dawniej S-STP) - skrętka z każdą parą foliowaną dodatkowo w ekranie z folii i siatki
Elektryczne parametry skrętki
Impedancja — charakterystyczna falowa;
Tłumienie — stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego sygnału transmitowanego w przewodzie, wyrażane w decybelach na jednostkę długości;
Opóźnienie — czas w jakim impuls pokonuje 1 m skrętki (typowe dla U/UTP: 5,7 ns na 1 m);
Straty odbiciowe — stosunek mocy sygnału odbitego od końca linii do mocy sygnału wejściowego;
Rezystancja stałoprądowa;
Przesłuch — przenoszenie sygnału z jednej pary do drugiej, wyrażane w decybelach:
NEXT (ang. Near-end Crosstalk) - Stosunek wysyłanego sygnału na wejściu skrętki do sygnału wytworzonego w sąsiedniej parze po tej samej stronie skrętki.
FEXT (ang. Far-end Crosstalk) - stosunek napięcia wytworzonego na odległym końcu jednej pary przewodów do napięcia sygnału transmitowanego w drugiej parze przewodów na jej bliskim końcu; tzw. przesłuch zdalny;
ELFEXT - (ang. Equal Level Far-end Crosstalk) stosunek napięcia wytworzonego na odległym końcu jednej pary przewodów do napięcia na odległym końcu drugiej pary przewodów, w której zachodzi transmisja.
PSNEXT, PSFEXT, PSELFEXT - parametry, króte można dodatkowo wyznaczyć, gdy wykorzystywane są wszystkie 4 pary skrętki. Związane są z tym, że na każdą pojedynczą parę mają wpływ pozostałe trzy.
Echo — suma odbitych fal w porównaniu z siłą sygnału nadanego. Wprowadzane przez niedopasowanie falowe.
Opóźnienie propagacji sygnału — konsekwencja skończonej szybkości elektronów[potrzebne źródło], maksymalne opóźnienie przy 10 MHz dla 100 m odcinka kabla określono na 555 ns.
Przesunięcie fazowe — różnica propagacji sygnału pomiędzy parą o największym i najmniejszym opóźnieniu propagacji, maksymalna wartość wynosi 50 ns. Wymagana przy synchronizacji czterech sygnałów w momencie odtwarzania ich w jeden strumień danych.
Kategorie skrętki
Kategorie skrętki wg europejskiej normy EN 50171:
klasa A - realizacja usług telefonicznych z pasmem częstotliwości do 100 kHz;
klasa B - okablowanie dla aplikacji głosowych i usług terminalowych z pasmem częstotliwości do 4 MHz;
klasa C (kategoria 3) - obejmuje typowe techniki sieci LAN wykorzystujące pasmo częstotliwości do 16 MHz
klasa D (kategoria 5) - dla szybkich sieci lokalnych, obejmuje aplikacje wykorzystujące pasmo częstotliwości do 100 MHz;
klasa E (kategoria 6) - rozszerzenie ISO/IEC 11801/TlA wprowadzone w 1999, obejmuje okablowanie, którego wymagania pasma są do częstotliwości 250 MHz (przepustowość rzędu 200 Mb/s). Przewiduje ono implementację Gigabit Ethernetu (4x 250 MHz = 1 GHz) i transmisji ATM 622 Mb/s;
klasa EA (kategoria 6A) - wprowadzona wraz z klasą FA przez ISO/IEC 11801 2002:2 Poprawka 1. Obejmuje pasmo do częstotliwości 500 MHz;
klasa F (kategoria 7) - opisana w ISO/IEC 11801 2002:2. Możliwa jest realizacja aplikacji wykorzystujących pasmo do 600 MHz. Różni się ona od poprzednich klas stosowaniem kabli typu S/FTP (każda para w ekranie plus ekran obejmujący cztery pary) łączonych ekranowanymi złączami. Dla tej klasy okablowania jest możliwa realizacja systemów transmisji danych z prędkościami przekraczającymi 1 Gb/s;
klasa FA (kategoria 7A) - wprowadzona przez ISO/IEC 11801 2002:2 Poprawka 1. Obejmuje pasmo do częstotliwości 1000 MHz;
Parametry skrętki
Źródło transmisji: elektryczne;
Współpracujące topologie: 10 Mb, 100 Mb i 1 Gb Ethernet, CDDI, ATM;
Maksymalna długość kabla: 100 m;
Minimalna długość kabla: 0,5 m;
Minimalna liczba stacji: 2 na kabel;
Maksymalna liczba stacji: 1024 na segment;
Maksymalna liczba segmentów, dla 10 Mb: 5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione, dla 100Tx i 1 Gb: 2 powtórzone segmenty;
Maksymalna średnica sieci: dla 100 Mb - 205 m, dla 10 Mb - ok. 2000 m;
Maksymalna całkowita długość segmentu: 100 m.
Kabel koncentryczny (ang. coaxial cable) - przewód miedziany otoczony izolacją, wspólnym ekranem oraz zewnętrzną koszulką ochronną, wykorzystywany np. jako medium transmisyjne w sieciach Ethernet (np. 10BASE5) z szybkością do 10 Mb/s, w instalacjach antenowych do radia i telewizora, jak również w aparaturze pomiarowej. Typowy kabel koncentryczny ma impedancję falową 50 ω, choć w instalacjach antenowych powszechna jest wartość 75ω. Kabel koncentryczny jest najczęściej określany przez wojskowy numer specyfikacyjny rozpoczynający się od liter RG: np. RG-58A/U, RG-62/U, itd. Kable o różnych numerach RG mają różne charakterystyki fizyczne i elektryczne.
Do łączenia kabli koncentrycznych stosuje się złącza typu BNC, TNC, N, F, SMA, RP-SMA oraz inne. Złącza BNC niezbyt dobrze nadają się do wyższych częstotliwości ze względu na "przeciekanie" sygnału spowodowane brakiem gwintu w złączu.
Mikroskopijne kable koncentryczne używane są w urządzeniach użytkowych, wyposażeniu wojskowym oraz w ultradźwiękowych urządzeniach badawczych.
Kabel światłowodowy (ang. Optical fiber cable) - kabel zawierający jedno lub więcej włókien szklanychświatła. przewodzących impulsy
W telekomunikacji wykorzystuje się zwykle światło podczerwone. Kable utworzone z włókien szklanych są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne i mają dużą przepustowość. Przy ich użyciu można osiągać szybkości przesyłania do 100 Gb/s (ok. 12,5 GB/s); najszybsze systemy światłowodowe mogą prowadzić sygnał rzędu kilku Tb/s. Kłopot konstrukcyjny sprawia tylko stosunkowo duży promień zgięcia światłowodu. Musi wynosić on kilka cali, aby było możliwe właściwe wewnętrzne odbijanie i rozchodzenie się światła, a samo włókno nie uległo uszkodzeniu.
Włókno światłowodowe jest z reguły pokryte warstwą polimeru. Jest to tak zwane pokrycie pierwotne, zabezpieczające włókno przed wpływem otoczenia. Włókno z pokryciem pierwotnym może być chronione przez kolejne warstwy. Utworzona w ten sposób konstrukcja nosi nazwę kabla światłowodowego.
Struktura kabla światłowodowego zależy od planowanego rejonu instalacji, zasięgu i występujących zagrożeń.
(a) Zewnętrzna warstwa ochronna kabla mająca na celu ochronę przed warunkami zewnętrznymi, wykonana z tworzywa PCV pod tą warstwą możemy także spotkać warstwę z metalu/ołowiu, chroniącą kabel przed uszkodzeniami,
(b) Warstwa kevlarowych "nitek" wzmacniająca konstrukcje kabla,
(c) Kolejna warstwa ochronna, wewnątrz której umieszczony jest żel,
(d) Żel w którym umieszczone są światłowody. Żelu używa się w przypadku kabli uniwersalnych które mogą być kładzione pod ziemią w kanałach telekomunikacyjnych,
(e) Ostatnia warstwa, która otacza pojedyncze włókno światłowodowe. Warstwa ta chroni delikatne włókno szklane przed złamaniem i innymi uszkodzeniami. Światłowód umieszczony wewnątrz tej warstwy można wyginać niemal pod dowolnym kątem (nie powinno się wyginać zbyt mocno). W celu poprawnego podłączenia wtyczek po obu końcach światłowodu warstwa ta każdego światłowodu posiada inny kolor,
(f) Włókno światłowodowe przez które przebiega sygnał w postaci światła o różnej długości fali. Szkło z którego wykonane jest włókno może złamać się w trakcie obróbki kabla, w związku z tym w czasie pracy należy używać okularów ochronnych chroniących oczy przed drobinami szkła.
Kategorie kabli
Kable światłowodowe dzieli się na dwie kategorie:
jednomodowe (SM - single mode)
gradientowe (MM - multi mode)
wielomodowe (MM - multi mode)
Klasyfikacja ta zależy od grubości włókna, a dokładniej rdzenia, wynikającej z ilości przesyłanych fal (modów) przez żyłę.
Krosowanie przewodów
Do prawidłowego działania kabla skrętkowego konieczne jest, aby pary przewodów były we właściwy sposób podłączone tak, aby powstające zakłócenia mogły się, znosić.
Kolejność podłączenia przewodów skrętki jest opisana dwoma normami EIA/TIA 568A oraz 568B. Dla połączenia komputera z koncentratorem lub przełącznikiem stosuje się, tzw. kabel prosty (straight-thru cable), który z obu stron podłączony jest tak samo wg standardu 568A lub 568B. Dla połączenia bezpośrednio dwóch komputerów bez pośrednictwa huba konieczna jest taka zamiana par przewodów, aby sygnał nadawany z jednej strony mógł być odbierany z drugiej. Ten kabel nosi nazwę, kabla krzyżowego (cross-over cable) i charakteryzuje się, tym, że jeden koniec podłączony jest wg standardu 568A zaś drugi 568B. Odpowiednikiem kabla krzyżowego w połączeniu dwóch hubów jest gniazdo UpLink. Przy połączeniu kaskadowo dwóch hubów kablem prostym jeden koniec kabla podłączamy do jednego z portów huba pierwszego, zaś drugi koniec podłączony musi być do huba drugiego do portu UpLink. Przy podłączeniu kablem krzyżowym dwóch hubów, oba końce kabla muszą być dołączone do portów zwykłych lub do portów UpLink. Port UpLink został wprowadzony po to, aby w połączeniach pomiędzy hubami uniknąć konieczności stosowania innego kabla niż we wszystkich innych połączeniach. Ze względu na swą funkcje,, port ten określany jest czasami terminem portu z wewnętrznym krzyżowaniem. Zarówno kable, gniazda, jak i przełączniki realizujące funkcje, krzyżowania powinny być dla odróżnienia oznaczone symbolem X.
Jeżeli połączenie wykonywane jest kablem prostym to zaleca się, stosowanie sekwencji 568A ze względu na to, że elementy sieciowe typu patchpanel lub gniazdo przyłączeniowe mają naniesione kody barwne przewodów tylko w standardzie 568A lub w obu tych standardach. Oczywiście dopuszczalne jest również stosowanie alternatywnej sekwencji 568B.
Przed włożeniem przewodów we wtyczkę,, zewnętrzna izolacja kabla UTP powinna zostać ściągnięta na odcinku około 12 mm, a następnie przewody powinny zostać wsunięte do oporu w podanej powyżej kolejności. Należy pamiętać, aby podczas montowania kabla w przyłączach gniazd nie dopuścić do rozkręcenia par przewodu na odcinku większym niż 13 mm gdyż może spowodować to zmniejszenie odporności na zakłócenia.
Zaciskarka to urządzenie jest niestety niezbędne przy budowie każdej sieci opartej na skrętce. Pozwala zacisnąć wtyki RJ-45 na kablu. Droższe modele potrafią także odpowiednio przycinać kabel. Owa zabawka kosztuje od 80-200zł
Światłowód - przezroczyste włókno (szklane lub wykonane z tworzyw sztucznych), w którym odbywa się propagacja światła.
Aby wyeliminować - lub, przynajmniej, znacząco ograniczyć - wypromieniowanie światła przez boczne powierzchnie światłowodu, stosuje się odpowiednio dobrany poprzeczny gradient współczynnika załamania światła. W najprostszym przypadku, gradient ten realizowany jest skokowo - wewnątrz światłowodu współczynnik załamania ma wartość wyższą, niż na zewnątrz; utrzymanie promieni światła w obrębie takiego światłowodu zachodzi na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia. W przypadku, gdy współczynnik załamania maleje z odległością od osi światłowodu w sposób ciągły, mówimy o światłowodach gradientowych.
Kable światłowodowe przyłącza się bezpośrednio do karty sieciowej (jeśli posiada ona stosowne złącza) lub używając konwerter nośników. Z jednej strony konwertera podłącza się kabel światłowodowy a z drugiej np. skrętkę, łącząc w ten sposób obie technologie sieciowe. Często stosuje się tu Transceiver. Montuje się go w złączu AUI występującym w wielu starszych kartach sieciowych lub HUB-ach. Istnieją także koncentratory dedykowane specjalnie dla łącz światłowodowych.
Zasada działania
W zrozumieniu zasady działania światłowodu skokowego (a zatem sposobu utrzymania światła w jego wnętrzu), pomocne mogą być przedstawione tu rysunki, na których promienie światła biegną prostoliniowo, odbijając się od ścianek światłowodu. Światłowód gradientowy działa podobnie, lecz promienie - zamiast po odcinkach prostoliniowych, poruszają się po krzywoliniowych trajektoriach, utrzymywanych wewnątrz światłowodu przez ciągły gradient współczynnika załamania.
Takie wyobrażenie działania światłowodu jest jednak uproszczone - tym bardziej, im mniejsze rozmiary poprzeczne ma rozważany światłowód. W rzeczywistości, istotną rolę w działaniu światłowodu odgrywa dyfrakcja. Zamiast promieni światła (będących podstawą przybliżonej optyki geometrycznej) należy rozważać światło jako falę. Przybliżenie optyki geometrycznej jest sensowne jedynie dla światłowodów o dużych rozmiarach poprzecznych, traci natomiast sens, gdy rozmiar poprzeczny światłowodu staje się porównywalny z długością fali światła. Zjawiska falowe mają szczególnie duże znaczenie w przypadku światłowodów jednomodowych, w których ściśle dobiera się długość fali transmitowanego światła do kształtu i rozmiarów poprzecznych światłowodu.