Подробнее о коаксиальном кабеле

Доклад

на тему:

Среды перадачи данных

Выполнила: студентка 3 курса

факультета журналистики

группа ДКЖБ 3-1

Стеклова Е.А

Научный руководитель: доцент

кафедры информатики и информационных технологий

Иванько А. Ф.

Москва, 2016 г.

Под средой передачи данных понимают физическую субстанцию, по которой происходит передача электрических сигналов, использующихся для переноса той или иной информации, представленной в цифровой форме.

Среда передачи данных может быть естественной и искусственной. Естественная среда - это существующая в природе среда; чаще всего естественной средой для передачи сигналов является атмосфера Земли. Соответственно под искусственными понимают среды, которые были специально изготовлены для использования в качестве среды передачи данных. Представителями искусственной среды являются, например, электрические и оптоволоконные (оптические) кабели.

Типичными и наиболее распространенными представителями искусственной среды передачи данных являются кабели. При создании сети передачи данных выбор осуществляется из следующих основных видов кабелей: волоконно-оптический, коаксиал и витая пара. При этом и коаксиал (коаксиальный кабель), и витая пара для передачи сигналов используют металлический проводник, а волоконно-оптический кабель - световод, сделанный из стекла или пластмассы.

Коаксиальный кабель(coaxial), или коаксиал.

Коаксиальный кабель обладает широкой полосой пропускания; это означает, что в ней можно организовать передачу трафика на высоких скоростях. Он также устойчив к электромагнитным помехам (по сравнению с витой парой) и способен передавать сигналы на большое расстояние. Кроме того, с технологией передачи сигналов по коаксиальному кабелю хорошо освоились многие поставщики и инсталляторы как кабельных систем, так и различных сетей передачи данных.

Коаксиальный кабель состоит из четырех частей. Внутри кабеля размещена центральная жила (проводник, сигнальный провод, линия, носитель сигнала, внутренний проводник), окруженная изоляционным материалом (диэлектриком). Указанный слой изоляции охвачен тонким металлическим экраном. Ось металлического экрана совпадает с осью внутреннего проводника - отсюда и следует название "коаксиал". И, наконец, внешней частью кабеля является пластиковая оболочка.

Витая пара - кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание осуществляется для уменьшения внешних наводок (наводок от внешних источников) и перекрестных наводок (наводок от одного проводника другому проводнику из одной и той же пары).

По сравнению с волоконно-оптическими и коаксиальными кабелями, использование витой пары обладает рядом существенных преимуществ. Такой кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать. Он также недорог. И вследствие этого, витая пара является идеальным средством передачи данных для офисов или рабочих групп, где нет электромагнитных помех.

Однако, витая пара обладает следующими недостатками: сильное воздействие внешних электромагнитных наводок, возможность утечки информации и сильное затухание сигналов. Кроме того, проводники витой пары подвержены поверхностному эффекту - при высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала.

Экранированная и неэкранированная являются самыми важными типами витой пары. При этом кабель UTP не содержит никаких экранов, а кабель STP может иметь экран вокруг каждой витой пары и, в дополнение к этому, еще один экран, охватывающий все витые пары. Применение экрана позволяет повысить помехоустойчивость.

Волоконно-оптический кабель

Такой кабель имеет огромную ширину полосы пропускания и может пересылать голосовые сигналы, видеосигналы и сигналы данных на очень большие расстояния. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель для передачи данных использует световые импульсы, а не электричество, он оказывается невосприимчивым к электромагнитным помехам. Отличительной особенностью волоконно-оптического кабеля является также то, что он обеспечивает более высокую безопасность информации, чем медный кабель. Это связано с тем, что нарушитель не может подслушивать сигналы, а должен физически подключиться к линии связи. К недостаткам волоконно-оптического кабеля следует отнести высокую стоимость и меньшее число возможных перекоммутаций по сравнению с электрическими кабелями, так как во время перекоммутаций появляются микротрещины в месте коммутации, что ведет к ухудшению качества оптоволокна.

По своей структуре волоконно-оптический кабель подобен коаксиальному кабелю. Однако вместо центральной жилы в его центре располагается стержень, или сердцевина, которая окружена не диэлектриком, а оптической оболочкой, которая, в свою очередь, окружена буферным слоем (слоем лака), элементов усиления и внешнего покрытия. Стержень и оболочка изготавливается как одно целое. Диаметр стержня составляет от 2 до нескольких сотен микрометров. Толщина оболочки - от сотен микрометров до единиц миллиметров. Буферный слой может быть свободным (жесткая пластиковая трубка) или плотноприлегающим. Свободный защищает от механических повреждений и температуры, прилегающий - только от механических повреждений. Элементы усиления выполняются из стали, кевлара и т.д., однако, могут иметь отрицательный эффект, например, элементы из стали могут притягивать разряды молний. окрытию электрических кабелей.

Волоконно-оптический кабель бывает одномодовым и многомодовым. Одномодовый кабель имеет меньший диаметр световода (5-10 мкм) и допускает только прямолинейное распространение светового излучения (по центральной моде). В стержне многомодового кабеля свет может распространяться не только прямолинейно (по нескольким модам). Чем больше мод, тем уже пропускная способность кабеля.

Рассмотрим естественную среду передачи - атмосферу. Наибольшее распространение в качестве носителей данных в атмосфере получили электромагнитные волны. Здесь следует заметить, что от длины волны зависит характер распространения электромагнитных волн в атмосфере. Спектр электромагнитного излучения делится на радиоизлучение, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение. В настоящее время в связи с техническими трудностями ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение не используются. Используемые радиоволны, в свою очередь, зависят от длины волны. Они делятся на (приведем отечественную классификацию): сверхдлинные (декакилометровые), длинные (километровые), средние (гектаметровые), короткие (декаметровые), метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые, субмиллиметровые. Последние пять диапазонов принято также называть ультракороткими волнами. Кроме того, в последние три диапазона входит СВЧ-излучение (а по некоторым источникам - и часть дециметрового диапазона 0.3...0.1 м).

Коаксиальный - это означает, что у него совпадают оси. Получается такая группа цилиндров, где один крутиттся вокруг другого. Передача информации осуществляется по медному проводу, он бывает одножильный и многожильный. Если одножильный, то кабель более жесткий, если многожильный, то более гибкий. Центральный медный проводник заключен во внутреннюю изоляцию, и эта внутренняя изоляция помещена в металлический экран. (или металлическую оплетку.) Чаще всего это именно оплетка, то есть тонким проводом, переплетенная сетка, которая окружает всю эту внутреннюю изоляцию. Иногда используются для оплетки не сетка, а фольга. Всё это вместе помещено во внешнюю оболочку, которая бывает нон-пленум и пленум. То есть для обычных условий эксплутации и для условий эксплутации суровых.

Что представляет из себя коаксиальный кабель в отличие от витой пары.

Надо сказать, что как только возникли локальные сети, именно коаксиальный кабель был основным. Во-первых, по цене он более дорогой, чем витая пара. Монтаж его, конечно же, сложнее, потому что структура похлеще будет, чем два проводочка, сплетенные между собой, поэтому устанавливать разъем естественно сложнее, и ремонтировать повреждения коаксиального кабеля тоже непросто.

Гибкость этого кабеля меньше, чем у витой пары, но просто по тем соображениям, что когда мы изгибаем кабель, то может нарушится геометрия кабеля. Радиус изгбиа больше, чем у витой пары.

Чем он лучше?

Во-первых, конечно же, помехаустойчивость, потому что раз есть оплётка, значит, это является экраном, значит, это является препятствием для электромагнитных помех, и если эту оплётку, этот экран заземлить в одной точке, то помехи будут влиять в гораздо меньшей степени, будет резкое ослабление.

Во-вторых, секретность передачи информации. Понятно, что если у нас есть коаксиальный кабель, то оплетка не дает выходить электромагнитной волне, которая производится сигналом, подключиться к коаксиальному кабелю очень сложно, потому что это непросто воткнуть две иголочки, сперва нужно оплетку каким-то образом раздвинуть, потом прикоснуться к центральной жиле. То есть помехаустойчивость и секретность здесь выше.

Но самое главное- преимущество коаксиального кабеля -это то, что у него меньше затухание. То есть с ростом чистоты затухание в коаксиальном кабеле увеличивается не так быстро, как в витой паре.

На низких частотах все кабели примерно одинаковые, но на высоких затухание растет, и затухание растет медленнее, чем у витой пары. К чему это приводит? К тому, что можно использовать на тех же самых скоростях и частотах большую длину кабеля.

Поэтому если для витой пары характерны величины 100 метров, то для коаксиального в несколько раз больше- 100, 200, 500, 600 метров.

Что касается задержки, то это приблизительно такая же задержка, как у витой пары. Именно коаксиальный кабель использовался в классических шинных топологиях, не в пассивной звезде, а настоящая шина, когда к одному кабелю присоединяется несколько параллельно абонентов. Основное применение коаксиального кабеля -многоточечная передача. Никаких особых препятствий для того, чтобы его использовать для передачи точка-точка- не существует, и в некоторых сетях он действительно так использовался. (точка-точка) Но основным его назначением было реализовать шину, когда используется многоточечная передача.

Так как он является электрическим кабелем, то требует гальванической развязки. Экран нуждается в заземлении и требуется согласовывать. Что касается разъема, то следует не забывать что коаксиальные кабели есть двух видов: есть толстый кабель, он имеет диаметр сантиметр, такой толстый кабель не может быть особо гибким, его стараются прокладывать по прямой. Поэтому его заменил тонкий кабель, диаметр около 5 мм, он более гибкий, его можно изгибать, устанавливать разъёмы.

Он лучше по частотным характеристикам, больше по цене. Почему он используется все меньше? Потому что изначально он использовался для шины, а она сейчас уже не применяется, потому что многоточечная передача сложнее и меньше у неё возможностей.

Мы знаем, что абонент с одной стороны легко передает информацию другому абоненту с другой стороны, а если у нас присоединены 10-20 компьютеров к одной линии связи, то диалоги вести гораздо труднее, чем по принципу точка-точка.

Переходим к новому типу кабеля. Он принципиально отличается от двух электрических. Называется он оптоволоконным кабелем.

Оптоволоконный кабель по структуре очень похож на коаксиальный кабель, те же самые цилиндры, которые коаксиально расположены относительно друг друга, они имеют общую ось, но в данном случае принципиальное отличие, что сигнал передается не током и напряжением, а передается он светом. То есть по центральному волокну(в простейшем случае это стекло) очень высокой степени очистки, в него запускается световой луч: это может быть светодиод, лазерный светодиод, короче говоря, какой -то источник света, этот свет, запускающийся в центральное волокно, его то зажигают, то гасят и получается при этом передача информации. То есть свет, то его нет. Кроме центральной оболочки используется внутренняя, которая окружает это центральное волокно. Она прозрачная, но ее значение вот какое: она отражает лучи, которые стремятся выйти из центрального волокна. Когда кабель прямой- свет и идет по прямой, как только мы кабель изгибаем, луч пытается выйти за пределы кабеля. Так у этой внутренней оболочки подобран коэффициент таким образом, что луч, который доходит до границы центрального волокна и внутренней оболочки, он полностью отражается обратно в центральное волокно. Это, например, как посмотреть вдоль воды, то поверхность озера выглядит как зеркало, лучи отражаются. Тоже самое происходит. Воздух прозрачный, вода прозрачная, но коэффициент преломления разный, и подобраны они таким образом, что отражается от границ.

Изгибать оптоволоконный кабель мы можем как угодно. Но за пределы этого центрального волокна луч не выйдет, он будет идти внутри этого центрального волокна. Это назначение внутренней оболочки.

Характеристики кабеля.

Цена. - Еще совсем недавно оптоволоконный кабель был дорогой, но развитие технологий идет вперед: новые материалы, новые методы очистки. Цены падают. Сейчас оптоволоконный кабель не дороже, чем коаксиальный и даже дешевле его в ряде случаев. Причем перспектива его даже с точки зрения материалов, она очень большая.

Сам кабель имеет небольшую цену, но очень высокая остается цена монтажа. Должно быть очень качественное соединение.

Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 184; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!