Кабельные каналы связи кратко

Обновлено: 02.07.2024

Прикрепленные файлы: 1 файл

Каналом связи называется совокупность технических средств, обеспечивающих передачу и прием электрических сигналов.

Ка́бель (нидерл. kabel) - один или несколько изолированных друг от друга проводников (жил), заключённых в оболочку.

Кабельные каналы для целей телекоммуникаций исторически использовались первыми. Да и сегодня по суммарной длине они превосходят даже спутниковые каналы. Основную долю этих каналов, насчитывающих многие сотни тысяч километров, составляют телефонные медные кабели. Эти кабели содержат десятки или даже сотни скрученных пар проводов. Полоса пропускания 1 таких кабелей обычно составляет 3-3,5 кГц при длине 2-10 км. C учетом возрастающих требованиям к широкополосности каналов скрученные пары проводов пытались заменить коаксиальными кабелями (coaxial cable). Именно коаксиальные кабели стали в начале транспортной средой локальных сетей ЭВМ (10base-5 и 10base-2).

1 - центральный проводник; 2 - изолятор; 3 - проводник-экран; 4-внешний изолятор

Типы коаксиальных кабелей

В таблице 1 приведены характеристики каналов, базирующихся на обычном и широкополосном коаксиальном кабелях 4 .

Максимальная длина канала

Скорость передачи данных

Ослабление влияния электромагнитных и радиочастотных наводок

Все кабели UTP выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из 4-х пар кабелдя имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две –для передачи голоса.

Большинство телефонных систем использует неэкранированную витую пару. Это одна из причин ее широкой популярности. Причем во многих зданиях, при строительстве, UTP прокладывают не только для сегодняшних нужд телефонизации, но и, предусматривая запас кабеля, в расчете на будущие потребности. Если установленные во время строительства провода рассчитаны на передачу данных, их можно использовать и в компьютерной сети. Однако надо быть осторожным, так как обычный телефонный провод не имеет витков, и его электрические характеристики могут не соответствовать тем, какие требуются для надежной и безопасной передачи данных между компьютерами. Одной из потенциальных проблем для всех типов кабелей являются перекрестные помехи 5 . Неэкранированная витая пара особенно страдает от перекрестных помех. Для уменьшения их влияния используют экран.

NEXT - Near End Cross Talk - перекрестные наводки ближнего конца кабеля.

Передача в этом случае производится по четырем скрученным парам одновременно.

1 Полоса пропускания – ширина полосы частот, которую линия передает без существенных искажений

2 При заземлении экрана в нескольких точках по нему начинают протекать выравнивающие токи (ведь разные “земли” обычно имеют неравные потенциалы). Такие токи могут стать причиной внешних наводок (иной раз достаточных для выхода из строя интерфейсного оборудования), именно это обстоятельство является причиной требования заземления кабеля локальной сети только в одной точке.

4 В мире компьютерных сетей "широкополосный кабель" означает кабельную сеть, использующую аналоговую передачу. Широкополосные системы обычно разделяются на отдельные каналы (часто - на 6-МГц каналы, используемые в телевещании). Каждый канал независимо от других может применяться для аналогового телевидения, аудио с качеством компакт-диска (1,4 Мбит/с) или цифрового потока данных со скоростью около 3 Мбит/с.

Кабельные линии связи — линии связи, состоящие из направленных сред передачи (кабели), предназначенные совместно с проводными системами передач, для организации связи.
Под организацией связи здесь подразумевается организация каналов:

Классификация

Кабельные линии по назначению подразделяются на внутриплощадочные, местные, внутризоновые, магистральные, международные.

внутриплощадочные — сети на терирритории одного объекта (завод, нефтебаза …), назначение — обеспечение технологической и производственной связью внутри объекта. Пример — имеется совокупность резервуаров для хранения жидких химикатов. В резервуарах есть датчики температуры, уровня и пр. Кабель, по которому передаются сигналы с датчиков в серверную для мониторинга и обработки будет входить в состав внутриплощадочных сетей.
местные — кабельные линии между зданиями в городе (разные предприятия) или близлежащими населенными пунктами (поселки, села…), назначение — обеспечение связью на местном уровне, например, каналы телефонной связи для присоединения ведомственной АТС к городской АТС.
внутризоновые — кабельные линии внутри одного края, области, назначение — обеспечение связью внутри данной зоны.
магистральные — кабельные линии проходящие (соединяющие) более одного субъекта, назначение — обеспечение связью между субъектами.
международные — кабельные линии проходящие через границу государств(а), назначение — обеспечение связью между странами (сеть Интернет).

Состав

Кабельные линии состоят из узлов связи, необслуживаемых регенерационных (усилительных) пунктов — НРП, НУП, кабельной трассы.

узел связи — сооружение связи, в котором установлено оборудование систем передачи. Бывают обслуживаемые, полуобслуживаемые и необслуживаемые. В обслуживаемых узлах связи ведется круглосуточное дежурство, днем может присутствовать инженерно-технический персонал. В полуобслуживаемых узлах в рабочее время находиться персонал, в нерабочее время узел закрывается. Обслуживание оборудования связи в необслуживаемом узле связи осуществляется по графику или по мере необходимости. Физически выглядит как здание или блок-контейнер.
необслуживаемые регенерационные (усилительные) пункты — пункты в которых осуществляется регенерация (цифровая система передачи) или усиление (аналоговая, либо цифровая система передачи) сигнала. Физически представляет зарытый в землю на небольшую глубину контейнер (например, бочку), в который помещен регенератор или усилитель. Зарытый контейнер, обычно имеет надстройку (деревянную, кирпичную, железную или железобетонную). Так же встречается расположение регенератора или усилителя в верхней части надстройки. В городской черте возможно расположение НРП/НУП в здании, на подземной станции метрополитена или распределительном шкафу.

Помимо регенерационной/усилительной аппаратуры, на НРП/НУП может располагаться аппаратура питания (внешнего, либо дистанционного), аккумуляторные батареи, устройства отопления, вентиляции и кондиционирования, устройства освещения, устройства телеконтроля (контроль давления воздуха в кабеле и в баллоне, контроль закрытия дверей и крышек, контроль наличия воды в камере, контроль температуры, контроль влажности, контроль питания), аппаратура содержания кабеля под избыточным воздушным давлением, электрические компрессорные установки, баллоны со сжатым воздухом.

кабельная трасса (трасса) — кабель проложенный в грунте (чаще всего вне населенного пункта), в канализации (чаще всего по территории крупного населенного пункта). Сюда же входят кабельные колодцы, приямки, сигнальные столбики и знаки, вводно-кабельные помещения и прочие линейные сооружения.

Если на кабельную линию смонтировать систему передачи, то получим сеть связи.

Ссылки

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Добавить иллюстрации. статью.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Кабельные линии связи" в других словарях:

Линии связи — 1. Линии передачи, физические цепи и линейно кабельные сооружения связи Употребляется в документе: от 07.07.2003 № 126 ФЗ 2. Линии передачи, физические цепи и линейно кабельные сооружения связи Употребляется в документе: Приказ Министерства РФ по … Телекоммуникационный словарь

Линии электропередачи (ЛЭП) и воздушные линии связи и технических средств управления (ЛС) — 7.3.30. Линии электропередачи (ЛЭП) и воздушные линии связи и технических средств управления (ЛС) на незастроенных территориях распознаются по темным параллельным аэрофотоизображениям теней от опор*. Обычно на снимках хорошо видны и сами фермы,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Линии связи — 7) линии связи линии передачи, физические цепи и линейно кабельные сооружения связи;. Источник: Федеральный закон от 07.07.2003 N 126 ФЗ (ред. от 28.07.2012) О связи … Официальная терминология

радиорелейные линии связи — линии радиосвязи, образованные цепочкой приёмопередающих станций, позволяющих передавать информацию на расстояния, превышающие расстояние уверенной передачи одной пары приёмопередающих станций. Успешно дополняют кабельные линии связи в случаях их … Энциклопедия техники

диспетчерские линии связи — 3.3 диспетчерские линии связи : Линии связи (кабельные, беспроводные), предназначенные для осуществления обмена информацией между устройствами диспетчерского контроля и диспетчерским пультом. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО 70238424.29.240.20.011-2011: Силовые кабельные линии напряжением 110 - 500 кВ. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования — Терминология СТО 70238424.29.240.20.011 2011: Силовые кабельные линии напряжением 110 500 кВ. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования: 3.1.1 длительно допустимая токовая нагрузка кабельной линии : Максимальная… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Кабельные трансформаторы — Коаксиальные трансформаторы (трансформирующие линии, последовательные кабельные трансформаторы, трансформаторы полных сопротивлений) отрезки коаксиальных линий с характерными свойствами, предназначенные для согласования сопротивлений в СВЧ… … Википедия

линии электросвязи — 33 линии электросвязи: Совокупность линейных трактов или/и типовых физических цепей, которые имеют общие линейно кабельные сооружения, устройства их обслуживания и в пределах действия устройств обслуживания одну и ту же среду распространения, а… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

3.1 Кабельные каналы связи

Кабельные каналы для целей телекоммуникаций исторически использовались первыми. Да и сегодня по суммарной длине они превосходят даже спутниковые каналы. Основную долю этих каналов, насчитывающих многие сотни тысяч километров, составляют телефонные медные кабели. Эти кабели содержат десятки или даже сотни скрученных пар проводов. Полоса пропускания таких кабелей обычно составляет 3-3,5 кГц при длине 2-10 км. Эта полоса диктовалась ранее нуждами аналогового голосового обмена в рамках коммутируемой телефонной сети. C учетом возрастающих требованиям к широкополосности каналов скрученные пары проводов пытались заменить коаксиальными кабелями, которые имеют полосу от 100 до 500 МГц (до 1 Гбит/с), и даже полыми волноводами. Именно коаксиальные кабели стали в начале транспортной средой локальных сетей ЭВМ (10base-5 и 10base-2; см. рис. 3.1.1).

Свойства коаксиальных кабелей

Рис. 3.1.1. 1 - центральный проводник; 2 - изолятор; 3 - проводник-экран; внешний изолятор

Коаксиальная система проводников из-за своей симметричности вызывает минимальное внешнее электромагнитное излучение. Сигнал распространяется по центральной медной жиле, контур тока замыкается через внешний экранный провод. При заземлении экрана в нескольких точках по нему начинают протекать выравнивающие токи (ведь разные “земли” обычно имеют неравные потенциалы). Такие токи могут стать причиной внешних наводок (иной раз достаточных для выхода из строя интерфейсного оборудования), именно это обстоятельство является причиной требования заземления кабеля локальной сети только в одной точке. Наибольшее распространение получили кабели с волновым сопротивлением 50 ом. Это связано с тем, что эти кабели из-за относительно толстой центральной жилы характеризуются минимальным ослаблением сигнала (волновое сопротивление пропорционально логарифму отношения диаметров внешнего и внутреннего проводников). Но по мере развития технологии скрученные пары смогли вытеснить из этой области коаксиальные кабели. Это произошло, когда полоса пропускания скрученных пар достигла 200-350 МГц при длине 100м (неэкранированные и экранированные скрученные пары категории 5 и 6), а цены на единицу длины сравнялись. Скрученные пары проводников позволяют использовать биполярные приемники, что делает систему менее уязвимой (по сравнению с коаксиальными кабелями) к внешним наводкам. Но основополагающей причиной вытеснения коаксиальных кабелей явилась относительная дешевизна скрученных пар. Скрученные пары бывают одинарными, объединенными в многопарный кабель или оформленными в виде плоского ленточного кабеля. Применение проводов сети переменного тока для локальных сетей и передачи данных допустимо для весьма ограниченных расстояний.

Если коаксиальный кабель имеет достаточно большую длину и, например, проходит из одного здания в другое, имеющие разные заземления, возможно формирование наводки. Пусть L - индуктивность оплетки кабеля, а r - сопротивление оплетки, и по оплетке протекает импульсный ток i, тогда на вход приемника может попасть наводка с амплитудой D V=L(di/dt)+ir. Смотри рис. 3.1.1А.

Рис. 3.1.1А. Формирование наводки в коаксиальном кабеле

В таблице 3.1.1 приведены характеристики каналов, базирующихся на обычном и широкополосном коаксиальном кабелях.

Стандартный кабель Широкополосный Максимальная длина канала 2 км 10 - 15 км Скорость передачи данных 1 - 50 Мбит/с 100 - 140 Мбит/с Режим передачи полудуплекс дуплекс Ослабление влияния электромагнитных и радиочастотных наводок 50 дБ 85 дБ Число подключений

На рис. 3.1.2 показана зависимость ослабления кабеля (внешний диаметр 0,95 см) от частоты передаваемого сигнала.

При диагностировании сетей не всегда под руками может оказаться настоящий сетевой тестер типа WaveTek, и часто приходится довольствоваться обычным авометром. В этом случае может оказаться полезной таблица 3.1.2, где приведены удельные сопротивления используемых сетевых кабелей. Произведя измерение сопротивления сегмента, вы можете оценить его длину.

Зависимость ослабления сигнала в кабеле от его частоты

Рис. 3.1.2. Зависимость ослабления сигнала в кабеле от его частоты

Таблица 3.1.2 Сопротивление кабеля по постоянному току

Коаксиал	Ом/сегмент	Максимальная длина сегмента
10BASE5	5	500 м
10BASE2	10	185 м

Эти данные взяты из Handbook of LAN Cable Testing. Wavetek Corporation, California

Скрученная пара	Ом/100 м
24 AWG	18,8
22 AWG	11,8

Новые европейские стандарты для скрученных пар

Таблица 3.1.3. Новые европейские стандарты для скрученных пар (CENELEC)

Категории кабелей со скрученными парами

Таблица 3.1.3A. Обзор категорий кабелей со скрученными парами проводов (ISO/IEC 11801 = EN 50173)

Категория	Полоса пропускания	Применения
3	до 16 МГц	Ethernet, Token Ring, телефон
4	до 20 МГц	Ethernet, Token Ring, телефон
5	до 100 МГц	Ethernet, ATM, FE,Token Ring, телефон
6	до 200/250 МГц	GigaEthernet,Ethernet, FE, ATM, Token Ring
7	до 600 МГц	GigaEthernet,Ethernet, FE, ATM, Token Ring

Обзор классов соединений ISO/IEC 11801

Таблица 3.1.3A1. Обзор классов соединений согласно требованиям ISO/IEC 11801 (EN 50173)

Класс	Категория	Применение
A	Голос и сетевые приложения до 100 кГц
B	Информационные приложения до 1 МГц
С	4	Информационные приложения до 16 МГц
D	5-5e	Информационные приложения до 100 МГц
E	6	Информационные приложения до 200/250 МГц
F	7	Информационные приложения до 600 МГц
LWL	Информационные приложения от 10 МГц

Новые европейские стандарты на разъемы для скрученных пар

Таблица 3.1.3Б. Новые европейские стандарты на разъемы для скрученных пар (CENELEC)

Стандарт Экран Полоса пропускания EN 60603-7-2 -

Частота [МГц]	Ослабление для кабеля категории 5 [дБ]			Ослабление для кабеля категории 6 [дБ]
Частота [МГц]	Кабель 2 м	Кабель 5 м	Кабель 10 м	Кабель 2 м	Кабель 5 м	Кабель 10 м
1	72.9	71.6	70.1	65.0	65.0	65.0
4	61.0	59.7	58.4	65.0	65.0	65.0
16	49.1	48.0	46.9	62.0	60.5	59.0
62.5	37.6	36.8	36.0	50.4	49.2	48.1
100.0	33.7	33.0	32.5	46.4	45.3	44.4
200.0	43.0	42.1	41.4
250.0	38.8	38.1	37.6

Данные, приведенные в таблице 3.1.2, могут использоваться для оперативной предварительной оценки качества кабельного сегмента (соответствует стандарту EIA/TIA 568, 1991 год). Частотные характеристики неэкранированных пар категории 6 представлены в табл. 3.1.5`.

Таблица 3.1.5 . Параметры неэкранированных пар категории 6

Частота, МГц	Затухание, дБ/100м	NEXT, дБ	ACR, дБ/100м
1	2,3	62	60
10	6,9	47	41
100	23,0	38	23
300	46,8	31	4

ACR - Attenuation-to-Crosstalk Ratio.
NEXT - Near End CrossTalk.

Кабели, изготовленные из скрученных пар категории 5 (волновое сопротивление 100,15 Ом), с полосой 100 Мгц обеспечивают пропускную способность при передаче сигналов ATM 155 Мбит/с. При 4 скрученных парах это позволяет осуществлять передачу до 622 Мбит/с. Кабели категории 6 сертифицируются до частот 300 Мгц, а экранированные и до 600 Мгц (волновое сопротивление 100 Ом). В таблице 3.1.6 приведены данные по затуханию и перекрестным наводкам. Приведены характеристики такого кабеля с 4-мя скрученными экранированными парами (S-FTP).

Частота, МГц	Затухание, дБ/100м	NEXT, дБ	ACR, дБ/100м
1	2,1	80	77,9
10	6,0	80	74
100	19,0	70	51
300	33,0	70	37
600	50	60	10

Наводки NEXT

NEXT - Near End Cross Talk - перекрестные наводки ближнего конца кабеля.
ACR - Attenuation-to Crosstalk Ratio.

Такой кабель пригоден для передачи информации со скоростью более 1 Гбит/с. ACR - Attenuation-to-Crosstalk Ratio (отношение ослабления к относительной величине перекресных наводок).

Ниже на рис. 3.1.3 показана зависимость наводок на ближнем конце кабеля, содержащего скрученные пары, (NEXT - Near End CrossTalk) от частоты передаваемого сигнала.

Рис. 3.1.3. Зависимость наводок NEXT от частоты передаваемого сигнала.

На рис. 3.1.4 представлена зависимость ослабления сигнала в неэкранированной скрученной паре (именно такие кабели наиболее часто используются для локальных сетей) от частоты передаваемого сигнала. Следует иметь в виду, что при частотах в области сотен мегагерц и выше существенный вклад начинает давать поглощение в диэлектрике. Таким образом, даже если проводники изготовить из чистого золота, существенного продвижения по полосе пропускания достичь не удастся.

Зависимость ослабления сигнала от частоты для неэкранированной скрученной пары

Рис. 3.1.4. Зависимость ослабления сигнала от частоты для неэкранированной скрученной пары

Для неэкранированной скрученной пары 5-ой категории зависимость отношения сигнал-шум от длины с учетом ослабления и наводок NEXT показана на рис. 3.1.5.

Рис. 3.1.5 Зависимость отношения сигнал/шум от частоты с учетом ослабления и наводок на ближнем конце кабеля

Характеристики неэкранированных скрученных пар американского стандарта 24 AWG (приведены характеристики кабелей, используемых при построении локальных сетей) для кабелей различной категории собраны в таблице 3.1.7, а частотные свойства кабелей классов E и F показаны на рис. 3.1.6 и 3.1.7 (ISO/IEC 11801:2002). Некоторые данные, важные при использовании скрученных пар для целей 1000Base-T и 10GBase-T, можно найти в разделе FAST Ethernet.

Рис. 3.1.6. Зависимость частотных свойст кабелей класса Е, а также NEXT, FEXT, Return Loss и Insertion Loss от частоты

Рис. 3.1.7. Зависимость частотных свойст кабелей класса F, а также NEXT, FEXT, Return Loss и Insertion Loss от частоты

Категория кабеля	Сопротивление по постоянному току (L=300м)	Ослабление [дБ]	NEXT [дБ]
III	28,4	17 @ 4 МГц 30 @ 10 МГц 40 @ 16 МГц	32 @ 4 МГц 26 @ 10 МГц 23 @ 16 МГц
IV	28,4	13 @ 4 МГц 22 @ 10 МГц 27 @ 16 МГц 31 @ 20 МГц	47 @ 4 МГц 41 @ 10 МГц 38 @ 16 МГц 36 @ 20 МГц
V	28,4	13 @ 4 МГц 20 @ 10 МГц 25 @ 16 МГц 28 @ 20 МГц 67 @ 100 МГц	53 @ 4 МГц 47 @ 10 МГц 44 @ 16 МГц 42 @ 20 МГц 32 @ 100 МГц

Новые Ethernet протоколы 1000BASE-T и 10GBASE-T требуют применения скрученных пар существенно более высокого качества (с большей полосой пропускания, с более низкими уровнями NEXT и FEXT). Передача в этом случае производится по четырем скрученным парам одновременно. (Смотри ieee802.3/10GBT.) Предполагается, что эта технология станет стандартной в первой половине 2006 года и станет частью спецификации IEEE 803.3ae. Требования к кабелю определяются документом ISO/IEC-11801:2002 для классов D или выше.

Важным этапом проектирования любой сети является выбор каналов связи, обеспечивающих передачу информации между компьютерами на физическом уровне. Выбор каналов связи осуществляется исходя из требований, выдвигаемых заказчиком сети. К таким требованиям можно отнести: безопасность передачи информации, скорость передачи информации, долговечность, простоту использования, стоимость установки и эксплуатации.

В подавляющем большинстве компьютерных сетей используются кабельные каналы связи, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Существуют три типа кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Витая пара

Одно из самых распространенных средств передачи сигналов. Витая пара представляет собой два изолированных медных провода (диаметром около 1мм) обвитых один вокруг другого в виде спирали.

Выделяют неэкранированную UTP (Unshielded Twisted Pair) и экранированную STP (Shielded Twisted Pair) витые пары.

Основными достоинствами UTP являются: простота монтажа, универсальность (используется в большинстве сетевых технологий) и низкая стоимость по сравнению с другими типами кабелей. К недостаткам относят плохой показатель помехозащищенности и низкий уровень безопасности передачи данных (несанкционированный доступ к информации получить достаточно просто, причем как непосредственным контактом с кабелем, так и с помощью радиоперехвата излучаемых кабелем электромагнитных полей).

Коаксиальный кабель

Твердый медный провод, покрытый изоляцией, поверх которой натянут цилиндрический проводник, выполненный в виде мелкой сетки. Весь кабель снаружи покрыт пластиковой оболочкой.

Существует две разновидности коаксиального кабеля:

Коаксиальный кабель обеспечивает высокую пропускную способность и отличную помехозащищенность, но по сравнению с витой парой увеличилась стоимость кабеля и сложность выполнения монтажа.

Оптоволоконные кабели

Совокупность тонких стеклянных волокон (каждое из которых покрыто оболочкой), по которым распространяются световые сигналы. Структура оптоволоконного кабеля очень похожа на структуру коаксиального кабеля: в центре кабеля сердечник, покрытый стеклянной оболочкой, внешний слой — пластик. Различие с коаксиальным кабелем заключается лишь в отсутствии экранирующей сетки.

В зависимости от диаметра сердечника различают:

одномодовый кабель (Signal Mode Fiber, SMF) — диаметр сердечника составляет от 8 до 10 мкм.
многомодовый кабель (Multi Mode Fiber, MMF) — диаметр сердечника составляет 50 мкм.

Изготовление стеклянных волокон для одномодовых кабелей является процессом технологически сложным, что делает этот кабель дорогим. Сердечник для многомодовых кабелей изготовить легче, но технические характеристики многомодовых кабелей хуже, чем одномодовых.

В целом, к достоинствам оптоволоконных кабелей относят отличные показатели защиты передаваемой информации и помехоустойчивости, а также скорости передаваемой информации; к недостаткам — дороговизну, высокую сложность монтажа, малую прочность и гибкость.

Для подключения кабелей к компьютерам и другим устройствам используются:

Выбор каналов связи, как правило, сводится к двум вариантам: витой паре и оптоволокну.

В сетях диаметром до 100м. оптоволокно не имеет никаких весомых преимуществ перед витой парой. Если при этом учитывать стоимость решения, то выбор будет в пользу электропроводных кабелей. Таковы реалии на сегодняшний день. Оптоволокно же имеет большие перспективы за счет своих высоких технических характеристик, а также, потому что медь, являющаяся основой электропроводных кабелей, — металл дорогой и запасы его ограничены, а кварц, основа оптоволокна, — ресурс распространенный и дешевый.

Читайте также: