Основные виды кабелей и разъемов, используемых при построении локальных сетей
Основные виды сетевых кабелей и разъемов, используемых при построении локальных сетей
За время развития локальных сетей появилось достаточно много видов кабелей, и все они – результат все более усложняющихся требований стандартов. Некоторые из них уже ушли в прошлое, а некоторые только начинают применяться, и благодаря им появилась возможность осуществить так необходимую нам высокую скорость передачи данных.
В сегодняшней статье я расскажу об основных видах кабелей и разъемов, которые получили распространение при построении проводных локальных сетей.
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель – один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, заключенного в толстую изоляцию, медной или алюминиевой оплетки и внешней изолирующей оболочки:
Для работы с коаксиальным кабелем используется несколько разъемов разного типа:
BNC-коннектор. Устанавливается на концах кабеля и служит для подключения к T-коннектору и баррел-коннектору.
BNC T-коннектор. Представляет собой своего рода тройник, который используется для подключения компьютера к основной магистрали. Его конструкция содержит сразу три разъема, один из которых подключается к разъему на сетевой карте, а два других используются для соединения двух концов магистрали.
BNC баррел-коннектор. С его помощью можно соединить разорванные концы магистрали или доточить часть кабеля для увеличения радиуса сети и подключения дополнительных компьютеров и других сетевых устройств.
BNC-терминатор. Представляет собой своего рода заглушку, которая блокирует дальнейшее распространение сигнала. Без него функционирование сети на основе коаксиального кабеля невозможно. Всего требуется два терминатора, один из которых должен быть обязательно заземлен.
Витая пара
Витая пара в настоящее время является наиболее распространенным кабелем для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100 метров.
В зависимости от наличия защиты – электрически заземленной медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, существуют разновидности витой пары:
Unshielded twisted pair (UTP, незащищенная витая пара). Кроме проводников с собственной пластиковой защитой никаких дополнительных оплеток или проводов заземления не используется:
Foiled twisted pair (F/UTP, фольгированная витая пара). Все пары проводников этого кабеля имеют общий экран из фольги:
Shielded twisted pair (STP, защищенная витая пара). В кабеле этого типа каждая пара имеет свою собственную экранирующую оплетку, а также присутствует общий для всех сеточный экран:
Screened Foiled twisted pair (S/FTP, фольгированная экранированная витая пара). Каждая пара этого кабеля находится в собственной оплетке из фольги, и все пары помещены в медный экран:
Screened Foiled Unshielded twisted pair (SF/UTP, незащищенная экранированная витая пара). Характеризуется двойным экраном из медной оплетки и оплетки из фольги:
Существует несколько категорий кабелей типа витая пара, которые маркируются от CAT1 до CAT7. Чем категория выше, тем более качественный кабель и тем лучшие показатели он имеет. В локальных компьютерных сетях стандарта Ethernet используется витая пара пятой категории (CAT5) с полосой частот 100 МГц. При прокладке новых сетей желательно использовать усовершенствованный кабель CAT5e с полосой частот 125 МГц, который лучше пропускает высокочастотные сигналы.
Для работы с кабелем витая пара используется разъем типа 8P8C (8 Position 8 Contact), называемый RJ-45:
Оптоволоконный кабель
Оптоволоконный кабель – самая современная среда передачи данных. Он содержит несколько гибких стеклянных световодов, защищенных мощной пластиковой изоляцией. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.
Различают два основных типа оптоволоконного кабеля – одномодовый и многомодовый. Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.
Для обжима оптоволоконного кабеля используется множество разъемов и коннекторов разной конструкции и надежности, среди которых наибольшую популярность получили SC, ST, FC, LC, MU, F-3000, E-2000, FJ и др:
Кабель для локальной сети
Беспроводные технологии безусловно начинают лидировать при организации домашних и офисных сетей, но они никогда не заменят проводные, а если это и случится, то не в скором будущем. Основная масса провайдеров монтируют свои провода непосредственно к клиенту, а уж только потом начинается работа WiFi маршрутизаторов. Существует несколько типов кабелей для локальной сети, они отличаются пропускной способностью канала, способом подключения к компьютеру, методом укладки и другими. Рассмотрим по порядку как менялись стандарты, какими они были, и что используется на сегодняшний момент.
Какой бывает кабель для локальной сети
Выбор проводника изначально всегда обусловлен топологией ЛВС, и самыми распространенными являются коаксиальные провода и витая пара. Сейчас широкое распространение находят оптоволоконные технологии, но это пока еще развивающийся стандарт, используемый в основном для прокладывания магистралей на дальние расстояния. Для подключения конечного пользователя применяется не очень широко. Итак, провод для локальной сети Ethernet бывает двух видов:
В 90-х годах прошлого века для построения локальных сетей применялся исключительно коаксиальный провод, и на его основе были разработаны такие известные топологии, как «шина» и «кольцо». Немногим позже появилась топология «звезда» на основе витой пары, которая до настоящего времени является наиболее востребованной и популярной архитектурой для локальной и глобальной сетей. Теперь время остановиться и описать каждый используемый кабель для локальной сети отдельно.
Коаксиальный кабель и используемые разъемы
Этот тип провода является наиболее старым из проводников. Этот шнур имеет одну несущую медную или алюминиевую жилу, которая покрыта толстым слоем изоляционного материала. Далее идет экран, выполненный в виде ленты, опоясывающей центральную жилу ил алюминия или меди. Верхним внешним слоем идет оболочка, защищающая жилы от повреждений, изготавливаемая из полиэтилена или поливинилхлорида. Существует несколько разновидностей такого кабеля, применяемого для ЛВС:
Благодаря хорошей изоляции сигнал в проводнике практически не гасится, т.е. пакеты не теряются, и не нужны дополнительные алгоритмы проверки, переданной или принятой информации. Единственным недостатком является довольно высокая стоимость производства и низкая скорость, поэтому впоследствии он был вытеснен «витой парой».
«Витая пара» — разновидности и способы обжима
Кабель для локальной сети «витая пара» получил свое название из-за того, что он состоит из восьми жил, попарно переплетенных между собой. Каждая жила имеет изоляцию строго закрепленного в спецификации цвета. В качестве внешнего изолирующего материала, защищающего сигнал от электромагнитных помех, используется поливинилхлорид или полиэтилен. Существует несколько разновидностей такого кабеля:
Витая пара имеет 7 категорий, и, чем больше номер категории, тем провод более защищен от электромагнитного излучения. Для сетей Ethernet применяется кабель 5-й категории (CAT5), который имеет полосу пропускания 100 МГц. Рекомендуется при монтаже новых объектов использовать более совершенную модификацию CAT5e для более высокочастотных сигналов с полосой в 125 МГц.
Витая пара используется для создания соединения на скоростях от 100 Мбит/с до 40 Гбит/с в зависимости от категории и качества самого кабеля и от его длины между конечными устройствами. Обычно длина сегмента не должна превышать 100 м.
Провод должен иметь разъем для подключения в сетевые устройства. Для витой пары используется разъем RJ-45 (8P8C — 8 position and 8 contacts). Внутри коннектора есть специальные канавки с контактами для каждой жилы. Есть несколько вариантов обжима сетевых кабелей: прямой и обратный (кроссовер). Прямой патч-корд применяется для соединения компьютера с маршрутизатором или коммутатором или для соединения активного сетевого оборудования между собой. Кросовый используется довольно редко и служит для соединения двух компьютеров между собой. В настоящее время практически все производители устанавливают «умные» сетевые карты, которым не важно расположение проводков в разъеме, но желательно придерживаться стандартов, и располагать жилы так, как написано в спецификации. Это поможет избежать коллизий в работе всей сети. Чтобы изготовить прямой провод для локальной сети жилы располагаются в следующем порядке на обоих концах:
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.
Виды сетевых кабелей локальных сетей
Вступление
Проводные локальные сети (LAN, ЛВС), крупные компьютерные сети CAN (между зданиями), MAN (в городской среде), WAN (глобальная компьютерная сеть) пока не могут обойтись без кабельного соединения, то есть без специальных сетевых кабелей локальных сетей.
Принцип построения LAN сети в оборудовании каждого рабочего места телекоммуникационным разъемом, который соединяется специальным сетевым кабелем с этажным распределительным пунктом. Расстояние от каждого компьютера до телекоммуникационного разъема не более десяти метров. Расстояния от разъема до распределительного пункта не более 90 метров.
Все телекоммуникационное оборудование монтируется в специальные шкафы, называемыми телекоммуникационные шкафы. Они могут быть настенными или напольными. Кстати, приобрести шкаф телекоммуникационные от производителя вы можете в компании ООО «ВИОНЕТ».
О проводных и беспроводных технологиях
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.
Основные типы кабелей для сетевого соединения компьютеров
Широкое распространение получили следующие виды сетевых кабелей:
Коаксиальный сетевой кабель
К наиболее старому по времени выпуска, среди всех видов сетевых кабелей относится коаксиальный кабель. В нынешнее время его довольно редко используют, однако бывают такие ситуации, когда он просто необходим.
Конструктивно такой тип кабеля представляет собой проводник из металла имеющий изоляцию и оплетку, выполненную из меди или алюминия. В качестве соединительных точек сетевого кабеля используют специальные гнёзда типа BNC и BNC-T.
К главному недостатку данного кабеля относится его низкая устойчивость к влиянию электромагнитного поля. Те времена, когда посредством коаксиального кабеля соединяли вычислительные машины между собой, ушли давно в историю.
Однако сейчас такой кабель используют при подключении спутниковых тарелок. Помимо этого, коаксиальный кабель обладает отличными характеристиками скорости, во — время одновременной передачи аналогового и цифрового сигнала. В связи с этим, его часто используют в кабельном телевидении.
Кабель из витой пары
Следующим в эволюции сетевых кабелей для подключения компьютеров стал кабель, состоящий из витой пары. Почему данный вид кабеля стали так называть? Дело в том, что этот кабель состоит из медных проводников с изоляцией, которые переплетены между собой попарно.
Стандартным считается такой кабель, у которого присутствуют четыре пары жил, то есть всего восемь проводов. Тем не менее на рынке можно встретить кабель с двумя витыми парами, в котором присутствует четыре медных проводника.
Цветовая маркировка изоляции производится в соответствии с регламентом. Для защиты витой пары производители могут использовать медную оплетку или алюминиевую фольгу.
В зависимости от используемой защиты, витая пара кабеля может быть следующих типов:
Кабель из витой пары, у которого нет защиты по стоимости дешевле, чем защищённые кабели. Применение кабеля с витой парой, обладающего всеми степенями защиты имеет смысл, при качественной передаче данных на большие расстояния.
Кроме вышеперечисленной маркировки, кабели из витой пары маркируются от CAT1 до CAT7. Чем больше числовой показатель этой маркировки, тем предпочтителен выбор кабеля. Для создания компьютерной локальной сети вполне подойдет кабель с маркировкой CAT5. Однако специалисты рекомендуют применять кабель CAT5e, так как по сравнению с CAT5 он имеет лучшую пропускную способность высокочастотных сигналов.
С помощью кабеля из витой пары соединяются компьютеры и другие электронные устройства на расстоянии не более чем 100 метров, от каждого из устройств.
Оптоволоконный сетевой кабель
Кабель из оптоволокна относится к самому современному виду кабеля, с помощью которого строят компьютерные сети. Главными достоинствами этого кабеля, является неограниченная скорость передачи информации и высокая степень защиты от внешних факторов.
С помощью этого кабеля можно построить сеть, которая будет передавать данные на расстояние до 100 км. Цена кабеля из оптоволокна невысокая. Однако используемые для него коннекторы и другое оборудование стоят достаточно дорого. Кроме этого, при работе с таким оборудованием нужно иметь специальные знания и навыки.
Тем людям, которые только начинает изучать теоретическую часть построения компьютерных сетей и применять эти знания на практике нужно обратить внимание, что периферийные устройства подключаются к компьютеру посредством совершенно других кабелей.
USB кабель используют для подключения мобильных телефонов, принтеров, сканеров и других электронных устройств. С помощью такого кабеля можно обеспечить зарядку некоторых моделей мобильных телефонов и цифровых аудио видео плееров, у которых потерялось зарядное устройство.
Кабели типа HDMI/VGA/DVI используют для соединения компьютерной видеокарты с монитором или телевизором.
Заключение
При построении компьютерной сети необходимо руководствоваться целесообразностью применение того или иного вида кабеля. Для небольшого офиса или домашнего соединения компьютеров, оптимально подойдёт кабель из витой пары. Для банковской и военной сферы оправдано использование кабелей в компьютерной сети из оптоволокна.
Какие есть виды и категории кабеля «витая пара»?
Витая пара (twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.
Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом.
Виды кабеля
Конструкция кабелей витой пары бывает как с экраном, так и без него. Для домашней или офисной сети с небольшими расстояниями и без электромагнитных помех вполне подходит кабель без защитного экрана. Для больших расстояний, а также в местах с электромагнитными наводками нужно использовать кабеля с защитным экраном
Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних, и т. д. Экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля. В локальных сетях, работающих на скоростях 100 или 1000 Мбит/с, применяются в основном неэкранированные кабели. Однако стоит отметить, что для высокоскоростных сетей 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с стандарты определяют использование только экранированных кабелей.
Материалы проводников
Скрученные кабели (Stranded, на картинке вверху) являются более гибкими, и их следует использовать там, где кабель будет часто двигаться, например, вблизи рабочих мест. Цельный кабель (Solid, на картинке внизу) не так гибок, зато более долговечен, его можно идеально использовать для постоянных сетей – как на улице, так и внутри помещения.
Сечение каждой жилы витой пары маркируется в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge). Наиболее распространенными являются проводники стандарта 26 AWG (сечение 0,13 мм²), 24 AWG (0,2 – 0,28 мм²) и 22 AWG (0,33 – 0,44 мм²). Под сечением проводника понимается непосредственно сечение проводящего материала без толщины его изоляции.
Необходимо обратить внимание на то, что чем меньше AWG, тем толще проводники и тем кабель витая пара лучше по характеристикам, так как сечение больше и меньше сопротивление. То есть, кабель витая пара с проводниками калибра 22 AWG будут лучше витопарного кабеля с калибром 24 AWG. Но такой кабель будет и дороже, так как меди в нем больше.
Кабели категории 5е имеют проводники калибра 24 AWG, а более качественные кабели категории cat.6а, cat.7, cat.7а имеет калибр 23 AWG, а некоторые производители используют проводники витой пары калибра 22 AWG.
Таблица категорий витой пары
Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от Cat.1 до Cat.7 (правильно category или категория, сокращение «cat», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.», потому как категория и кошка — разные вещи) и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 (переводы одного из руководств производителя).
| Категория | Частоты, МГц | Примечание | Описание |
|---|---|---|---|
| Cat.1 | 0,1(0,4?) | Телефонные и старые модемные линии | 1 пара, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных. (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у неё характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема (не подходит для современных систем) |
| Cat.2 | 1(4?) | Старые терминалы (такие как IBM 3270) | 2 пары проводников, старый тип кабеля, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet, (не подходит для современных систем). Сейчас иногда встречается в телефонных сетях. |
| Cat.3 | 16 | 10BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet | 4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Сейчас используется в основном для телефонных линий. |
| Cat.4 | 20 | token ring, сейчас не используется | Кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре.. |
| Cat.5 | 100 | 100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM,CDDI) | 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар. |
| Cat.5e | 100 | 1000Base-T | 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5 (уточненные/улучшенные спецификации). Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине. |
| Cat.6 | 250 | Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet) | Применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. |
| Cat.6a | 500 | Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet) | Применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 поправка 2. Кабель этой категории имеет либо общий экран (F/UTP), либо экраны вокруг каждой пары (U/FTP). |
| Cat.7 | 600 | Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet) | Спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP). |
| Cat.7a | до 1200 | Gigabit Ethernet (40GbE, 100GbE) | Разработан для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 м. Общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP). |
| Cat.8/8.1 | 1600-2000 | 100 Gigabit Ethernet (40GBASE-T) | В разработке, техническая рекомендация ISO/IEC TR 11801-99-1 и международный стандарт ISO 11801 редакция 3 (для Cat. 8.1), американский стандарт ANSI/TIA-568-C.2-1 (для Cat. 8). Полностью совместим с кабелем категории 6A. Скорость передачи данных до 40 Гбит/с при использовании стандартных коннекторов 8P8C. Кабель этой категории имеет либо общий экран, либо экраны вокруг каждой пары (F/UTP или U/FTP). |
| Cat.8.2 | 1600-2000 | 100 Gigabit Ethernet (40GBASE-T) | В разработке, международный стандарт ISO 11801 редакция 3. Полностью совместим с кабелем категории 7A. Скорость передачи данных до 40 Гбит/с при использовании стандартных коннекторов 8P8C либо GG45/ARJ45 и TERA. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP). |
Схема обжима витой пары
Сетевой коннектор принято называть RJ-45, хотя правильное ее название 8P8C. А RJ (Registered Jack) – это название стандарта, описывающее конструкцию разъемного соединения вилки и розетки.
Схемы обжима витой пары для разъемов RJ-45 различаются в зависимости от назначения соединительной линии, технологии и стандарта передачи данных. Может потребоваться как прямая, так и обратная (или перекрестная, т.н. кросс-линковая) обжимка патчкорда. В локальных вычислительных сетях Ethernet, использующих кабель «витая пара» или UTP, схемы вида 568А и 568В наиболее популярные в соответствии с телекоммуникационными стандартами кабельных систем коммерческих зданий. Схемы ставшие стандартом разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму взаимные наводки в парах, поэтому при конфигурировании высоконагрузочных сетей используют именно эти схемы.