Сетевой кабель

Виды кабелей применяемых в локальных сетях

Современные производители компьютерной техники и периферии к ней, а также мобильных телефонов постепенно заменяют кабельную передачу данных и электроэнергии на беспроводную .

Яркими примерами такой тенденции могут служить беспроводные наушники и зарядные устройства. Получили широкое распространение беспроводные протоколы передачи данных wi-fi и bluetooth.

Вполне возможно, что вскоре наступит такой момент времени, когда компьютеры и другие электронные устройства, находящиеся на большом расстоянии друг от друга, будут связываться между собой с помощью беспроводных протоколов передачи данных.

Однако сейчас, для локальной компьютерной сети и периферийных устройств к компьютерам, используют обычные кабели. Ниже мы расскажем вам об их видах и особенностях.

Для соединения между собой компьютеров в локальной сети или для их соединения с глобальной сетью, применяют сетевой кабель.

Для чего сетевой кабель

Cетевой кабель – специальный проводник, обеспечивающий передачу информации в сетях различных размеров и конфигураций. Используют его как в локальных сетях различных размеров, так и в состоящем из них глобальном сетевом объединении Интернет.

Из всех видов сетевых проводов первыми были изобретены коаксиальный кабель и витая пара. Коаксиальный кабель разработали и почти одновременно запатентовали английский инженер Оливер Хевисайд (1880) и немецкая фирма Siemens&Halske (1884). Современный вид коаксиала был изобретён и запатентован в 1929 году сотрудниками корпорации AT&T Bell Telephone Laboratories, Ллойдом Эспеншидом и Германом Эффелем. Обладающие на то время прекрасными характеристиками коаксиальные кабели широко применялись в теле,- и радиовещании, телефонной связи. Немного позже коаксиального кабеля была изобретена витая пара. Ее использовали поначалу на протяженных телефонных линиях, но со временем, благодаря преимуществам над коаксиалом, стали применять также и в компьютерных сетях.

Самый современный вид сетевого кабеля – оптоволоконный, был изобретен в 1934 году американцем Норман Р. Френчем и планировался для использования в телефонных линиях для передачи голосовой информации. Однако в то время подобные технологии были очень дорогостоящими и мало кого интересовали, поэтому перспективное изобретение было забыто. Только в 1970 году компания «Corning Incorporated» начала коммерческое производство оптоволоконных проводов с затуханием сигнала до 17 Дб/км, спустя некоторое время – до 4дБ/км.

Современные оптоволоконные линии передачи данных постепенно вытесняют из обращения аналоги из витой пары и коаксиального провода. Сдерживает внедрение данного вида линий высокая стоимость применяемого для их работы и ремонта оборудования и инструментов.

В зависимости от внутреннего строения и характеристик, выделяют три вида сетевого провода: коаксиальный (коаксиал), витая пара и оптоволоконный.

Коаксиальный кабель

Сетевой провод данного вида состоит из внутренней монолитной жилы, окружающего ее слоя полиэтиленового изолятора, покрытого плетеной сеткой многопроволочного медного экрана. Защищает экран от механических повреждений внешняя изоляция из стабилизированного устойчивого к разрушению под действием УФ-лучей поливинилхлорида.

В зависимости от толщины, коаксиальный кабель бывает двух разновидностей:

• Тонкий – толщина такого проводника не превышает 5 мм. Обладает относительно хорошей гибкостью и сравнительно небольшим весом. Используют его при монтаже сетей для подключения непосредственно к сетевым адаптерам рабочих станций (персональных компьютеров, серверов). Способен передавать данные без потери их качества на расстоянии не более 185 метров.
• Толстый – имеет диаметр 10 и более мм. Достаточно жесткий и тяжелый, он используется для монтажа линий, способных передавать сигналы без искажения на расстояние до 500 метров.

К преимуществам такого провода относятся:

• Универсальность – благодаря широкой полосе пропускания, такой провод может использоваться для передачи голоса, различных по продолжительности видео.
• Устойчивость к внешним электромагнитным помехам – толстая изоляция и экран.
• Слабое затухание сигнала при небольшой длине – широкополосные разновидности коаксиальных кабелей обеспечивают устойчивую передачу данных в большом диапазоне частот со слабым затуханием сигнала по длине.
• Возможность передачи высокочастотного сигнала на расстояние до километра.
• Простота монтажа – установка коаксиала требует минимального набора инструментов и навыков;
• Небольшая стоимость установки – цена линий из коаксиального кабеля в 2-3 раза ниже, чем у аналогичных из витой пары;
• Невозможность скрытного подключения к линии – наличие плотных изоляционных оболочек делает несанкционированный доступ к информации, передаваемой по коаксиалу, практически невозможным.

Основными минусами данного вида сетевого кабеля являются:

• Низкая гибкость – наличие двух плотных изоляционных оболочек делает коаксиал достаточно жестким, из-за чего он плохо изгибается и при приложении слишком большого усилия может быть значительно повреждён.
• Значительный вес – из-за плотной изоляции, достаточно толстого центрального проводника и монолитного экрана такие кабели обладают, по сравнению с аналогами, значительно большим весом.
• Большая погонная емкость, значительно ухудшающая форму и качество сигнала на больших расстояниях.

Также еще одними недостатками коаксиала являются высокая стоимость некоторых монтажных коннекторов, сложность их установки без наличия специального инструмента и навыков.

На заметку. Наиболее распространенными коннекторами, применяемыми для коаксиала, являются «Тюльпан», вилка типа N-112/8D NGD N(male) 8D-FB, прямые и угловые переходники «папа»-«папа», «папа»-«мама».

Витая пара

Это наиболее распространённый на сегодняшний день вид сетевого кабеля, представляет собой состоящие из 2 или 4 пар сплетенные между собой медные или биметаллические проводники, каждый из которых покрыт изоляцией с цветной маркировкой. Для защиты от механических воздействий скрученные в пары проводники покрыты изоляцией из белого поливинилхлорида (для используемых внутри помещений линий) или черного полиэтилена (для наружного применения).

Помимо проводников и внешней изоляции, витая пара может содержать расположенный между ними экранирующий слой из алюминиевой фольги.

По наличию данного дополнительного слоя витая пара может быть 3 разновидностей:

• Неэкранированная;
• С общим экраном;
• С экранированием каждой отдельной пары.

К основным плюсам подобного кабеля относятся его небольшая стоимость, сравнительно малый вес, высокая гибкость, возможность использования для присоединения к сети различного оборудования (с помощью витой пары можно подключить как простой компьютер, ноутбук, так и роутер, принтер, факс и т.д.). Недостатками витой пары являются ее невысокая прочность, низкая устойчивость к помехам (в неэкранированных разновидностях), необходимость наличия специального инструмента (инвентаря), знаний и навыков для подключения специальных коннекторов и переходников.

На заметку. Патчкорд – коммутационный провод длиной от 0,5 до 20 метров с расположенными на двух концах разъемами типа RJ45.

Оптоволоконные кабели

Такие сетевые кабели, передающие информацию при помощи световых сигналов, состоят из следующих элементов:

• Наружная защитная оболочка (броня);
• Внутренний изолирующий слой;
• Экран из медной фольги;
• Токоведущие жилы из меди;
• Стальная защитная трубка;
• Тонкие оптические полимерные волокна (световоды).

Каждое волокно состоит из сердцевины и защитной стеклянной оболочки, удерживающей сигнал внутри световода.

В зависимости от степени преломления сигнала, оптоволоконные кабели подразделяются на одномодовые (имеют минимальный коэффициент преломления) и многомодовые (обладают большим коэффициентом преломления светового сигнала). Одномодовые обладают большей устойчивостью к затуханию сигнала, чем многомодовые. Однако организация сети на одномодовом волокне более затратна, чем на многомодовом, вследствие применения дорогостоящего лазерного оборудования.

Оптоволоконные кабели, по сравнению с описанными выше аналогами, обладают более высокой скоростью передачи данных, устойчивостью к помехам. Однако на данный момент использование таких линий сдерживается их высокой стоимостью (метр такого кабеля стоит в разы больше, чем коаксиального или витой пары), дороговизной используемого оборудования, хрупкостью материала световода.

На заметку. В тандеме с таким электронным регулятором, как диммер, оптоволоконные кабели используются в освещении, автомобильной светотехнике.

Экранированный (STP) или неэкранированный (UTP) сетевой кабель

По наличию защищающего от помех экрана все сетевые кабеля подразделяются на:

• Экранированные (STP и FTP) – коаксиальный, экранированная витая пара;
• Неэкранированные (UTP) – не имеющая защитного экрана разновидность витой пары.

Неэкранированные линии используются при прокладке кабеля на небольшое расстояние внутри помещения.

Цельный или скрученный сетевой кабель

В зависимости от расположения проводников в кабеле, описанные выше виды можно подразделить на две группы:

• Цельные – к таким сетевым проводам относится коаксиальный и оптоволоконный. Их жилы имеют монолитный вид и не скручены между собой.
• Скрученные – к данной группе относят наиболее распространенную в локальных сетях витую пару, составляющие которую жилы попарно скручены.

Что такое сетевой кабель?

Сетевой кабель представляет собой кабель, который используется для соединения и передачи данных, в основном между компьютерами в сети. Есть различные типы сетевого кабеля, каждый из которых используется в зависимости от структуры и топологии сети. Для соединения компьютеров используют коаксиальный кабель, витую пару и оптоволокно.

Кабель витая пара сейчас используется во всех сетях Ethernet. Он состоит из четырех пар проводников, размещенных в одной пластиковой оболочке. Каждая из четырех пар переплетена между собой, что значительно уменьшает влияние внешней среды на проходящий сигнал. Такая структура кабеля обеспечивает высокую надежность соединения и минимизирует количество возникающих ошибок связи.

Ранее имело огромное значение расположение пар переплетенных кабелей на коннекторах. Для подключения двух компьютеров между собой долгое время невозможно было применить без установки свитча кабеля с прямым расположением жил, т.е. существовала разница кабелей для подключения компьютер – компьютер и для подключения компьютер – свитч. Сейчас этот вопрос решается сетевыми адаптерами программным путем.

Коаксиальный кабель представляет собой совершенно другой тип кабеля. Коаксиальный кабель состоит из медного проводника в центре и металлической оболочки снаружи, выполняющую также роль экрана. Между центральным медным проводником и внешним проводником находится большой слой пластикового изолятора, который, к тому же, обеспечивает дополнительную защиту, но при этом сильно снижает гибкость. Оба этих проводника находятся в одной сплошной изоляции.

Оптоволоконные кабели в основном используются для сетей, обеспечивающих передачу данных на огромные расстояния. Он имеет большое количество защитных слоев и передает сигнал совершенно другим способом. В отличие от других сетевых кабелей для передачи сигнала используется не электричество, а свет. Это делает его идеальным кабелем для передачи информации в местах с сильными электромагнитными помехами. Оптоволоконный кабель имеет очень высокую пропускную способность, способный передавать очень большие объемы информации с высокой скоростью. Нередко такой кабель используется крупными компаниями для организации сетевого окружения.

Для создания домашней сети применяется кабель витая пара и его характеристики вполне позволяют скачать торренты на максимальной предоставляемой провайдером скорости. Скорость передачи данных по такому кабелю может достигать до 1000 Мбит/с.

Также статьи на сайте chajnikam.ru на различные темы:Для чего нужен брандмауэр?Глубина цвета, что это такое?Поиск руткитов, что это?Как ухаживать за ноутбуком?

Маркировка

Осталось определить длину и познакомиться с маркировкой кабеля на практике.

Основные показатели такие:

• U/UTP – неэкранированная;
• Cat5e – категория 5e для локалки в 1 Гбит/сек;
• PVC – поливинилхлорид, оболочка;
• 4x2x0.48 – четыре пары по две жилы с сечением кабеля 0.48 мм;
• Solid – жесткий тип сердцевины жил (не сильно гнется, но имеет меньшие потери при передаче сигнала).

Длину выбирайте исходя из задач на сейчас, а не про запас. Иначе эта петля провода так и останется петлей на долгие годы.

Коаксиальный кабель

Данный тип можно назвать первым сетевым кабелем. Первый прототип имел центральную жилу или жёсткий проводок, пластиковую оплетку и один фальгированный экран. Посмотрите как на данное время выглядит кабель.

Скорее всего вы уже сталкивались с подобными проводами, но используют их сейчас чаще для телевидения. Некоторые телевизионные компании до сих пор также используют их для раздачи интернета, но они для этого не предназначены. Скорость при этом будет не выше 1 Гбит в секунду, а расстояние, на которое можно передать информацию не более 100 метров.

Плюс он очень толстый и жесткий. Очень тяжело прокладывать подобные провода в кабель-каналах. Современная «коаксиалка» имеет несколько уровней оплетки. Она нужна для того, чтобы уменьшить электромагнитное воздействие. В противном случае будут возникать помехи и компьютер просто не поймёт, что ему пытаются передать другое устройство.

ПРИМЕЧАНИЕ! Лично я не считаю данный кабель сетевым, хоть по нему и можно передавать данные для компьютерных устройств. Плюс его уже глобально в сетевой индустрии давно уже не используют.

Оптоволоконный кабель

Оптоволокно — наиболее прогрессивная технология для передачи сигнала на большие расстояния на огромной скорости. Отличием в передаче сигнала является то, что в качестве импульса используется не электричество, а свет. Свет передается по жилам из стекольного волокна отражаясь от внутренних стенок проводника. Можно одновременно передавать несколько сигналов: они не будут пересекаться или гасить друг друга. Скорость передачи информации по такому кабелю ограничена возможностями только самих сетевых карт или адаптеров. Кабель не подвержен помехам, и выполняется из негорючих материалов.

Стоимость такого кабеля относительно низкая, по сравнению с другими проводниками, но его монтаж может проводиться только квалифицированными сотрудниками с применением высокоточного и дорогого оборудования, поэтому в домашних условиях его использовать практически невозможно. Зато такой проводник нашел широкое применение для прокладки магистралей, ведь расстояния между усилителями сигнала могут достигать сотен километров. Некоторые провайдеры уже предоставляют услугу по подключению оптики в дом, но конечные устройства все равно подключаются по витой паре, поэтому именно она и является основополагающим стандартом для организации сети.

Почему витая пара?

В сетевой инфраструктуре используют несколько видов кабелей для интернета:

1. Коаксиальный – используется в радиосвязи, системах автоматики, охранных системах, видеонаблюдении и телевещании. Работает по принципу передачи радиочастотных электрических сигналов.
2. Оптоволоконный – используется для передачи информации на огромные расстояния с более высокой скоростью, чем в радиоэлектронных средствах связи. Работает по принципу переноса света внутри себя, с помощью полного внутреннего отражения.
3. Витая пара – используется в кабельных системах, в телекоммуникационных и компьютерных сетях. Работает по принципу соединения двух узлов и использования разделенных сред для передачи информации в различных направлениях.

Витопарный кабель представляет собой несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой со своим шагом скрутки, покрытых изоляцией из полипропилена или полиэтилена. Если кабель высокого качества (об этом чуть ниже), изоляция состоит из вспененного полиэтилена и тефлона. Это защищает от высоких диэлектрических потерь и при эксплуатации в условиях повышенного температурного режима.

Дополнительно в витой паре пятой категории может применяться защитный экран от электромагнитных помех, а также использоваться «разрывная нить» для удобства разрывания изоляции при вытягивании, и для защиты от разрыва. Сердцевина проводника – монолитная медная жила (0,4-0,6 мм) или несколько пар жил в связке.

Из-за дешевизны и легкости монтажа кабель витой пары повсеместно используют для оснащения офисных и многоквартирных зданий локальными сетями и интернетом.

На концах провода используют штекер 8P8C (в народе прижилось название стандарта RJ45, что немного неверно) для соединения сетевых устройств в локальных вычислительных сетях LAN, то есть компьютеров, роутеров, коммутаторов, хабов и прочих.

По цвету изоляции легко распознать предназначение кабеля:

• черный – приспособлен к влиянию наружных факторов (воздух, сырость);
• оранжевый – говорит о стойкости материала изоляции к высоким температурам и горению;
• светло-серый – используется для прокладки внутри зданий, домов, квартир, офисов.

Витая пара

В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник, состоящий из 8 медных проводников, перевитых друг с другом для уменьшения электромагнитных помех. Длина сегмента из такого провода – до 100 метров ( рис. 1.1).

Средняя скорость информации в витой паре — 100 мегабит /сек, волновое сопротивление — 100 ом. На более высоких скоростях передачи информации резко возрастает затухание сигнала (чем больше скорость, тем больше затухание). Так, на скорости 100 мбит/сек (100 мгц) амплитуда падает в 1000 раз, что эквивалентно затуханию сигнала в 67 дб. Задержка сигнала на метр кабеля обычно 4-5 наносек. Сравнивая витую пару с другими кабелями, можно отметить, что он отличается простым монтажом, но подвержен помехам. Кабель относительно дешевый, но с низкой секретностью информации. Передача в нем по методу точка-точка (один приемник и один передатчик), для монтажа витой пары обычно используется топология звезда . Витая пара выпускается в нескольких категориях. 1 категория – телефонный кабель (лапша). Применяют для передачи речи. 2 категория имеет скорость до 1 мгц (1 мегабит сек). В кабеле категории 3 – 9 витков на метр, затухание до 40 дб и скорость информации до 10 мегабит сек. Кабель 4-й категории пропускает сигнал до 20 мгц. 5 категория самая ходовая. В ней скорость информации до 100 Мгб сек и используется скрутка в 27 витков на метр. Категория

6 может передавать сигнал частотой до 500 мгц. Кабель 7 категории очень дорогой – в нем применяется экран как для отдельных проводников, так и общий. Что касается изоляции кабеля, то чаще всего используется ПВХ (non-plenum) изоляция серого цвета. Она дешева, но горит с выделением ядовитого газа. С сетевой картой кабель соединяется разъемом 8P8C ( рис. 1.2).

Витая пара vs перекрёстный кабель: когда использовать?

Короче говоря, перекрестный кабель соединяет два устройства одного типа для связи друг с другом, например, компьютер и компьютер, или коммутатор и коммутатор. Так же витая пара соединяет два разных устройства друг с другом, например, компьютер и коммутатор. Следующие ниже сценарии объясняют различные приложения. Следующие сценарии объясняют различные способы применения.

Сценарий 1: компьютер — компьютер

Если у нас есть два компьютера, соединённых напрямую друг с другом, и оба компьютеры пытаются передать сигнал по проводу TX, их сигналы столкнутся. Кроме того, ничего не будет отправлено по проводу RX. В результате чего ни один компьютер ничего не получит. Поэтому, необходим перекрёстный кабель, чтобы наладить связь между 2 PC. Поскольку такой тип кабеля перекрещен, сигнал, отправленный по проводу TX от компьютера 1, может быть получен по проводу RX компьютера 2. По этой причине перекрестные кабели часто используются для подключения двух одинаковых устройств.

Сценарий 2: компьютер — коммутатор — компьютер

Что происходит, если коммутатор находится между двумя компьютера? В действительности, коммутатор сконструирован для того, чтобы связывать между собой компьютеры, которые уже имеют скрещение проводов. Поэтому, нам не нужен для этого перекрёстный кабель. То, что компьютер 1 посылает на ТХ провод поступает к коммутатору на провод RX, а затем то передаёт на TX провод, и наконец, поступает на другой PC на RX провод. И наоборот. Поэтому, когда коммутатор подсоединён к PC, можно просто использовать витая пара.

Сценарий 3: компьютер — коммутатор — коммутатор — компьютер

Как уже упоминалось выше, для подключения двух одинаковых устройств требуется перекрестный кабель. Из диаграммы выше мы можем увидеть:

Когда компьютер 1 подсоединяется к коммутатору 1, нам требуется витая пара.

Когда коммутатор 1 подсоединяется к коммутатором 2, нам требуется перекрестный кабель.

Когда коммутатор 2 подсоединяется к компьютеру 2, нам требуется витая пара.