Типы компьютерных кабелей. Коаксиальный сетевой кабель. Вилка со вставкой
Любая инженерная коммуникация, в том числе и компьютерная сеть, состоит из различных компонентов и кабель локальной сети – один из основных, от которого напрямую зависит скорость прохождения сигнала и его сохранность от помех, затуханий, потерь пакетов данных.
Сейчас появились новые бескабельные технологии передачи данных, как Wi-Fi и Bluetooth, передающие пакеты данных через радиоволновые сигналы, однако эти технологии далеко не совершенны и имеют ограниченный радиус действия. Кроме того, скорость передачи данных меньше, часто-густо возникают помехи при передаче данных, посему большой популярностью пользуется локальная сеть через кабель как более надежная и скоростная.
Это устройство требуется должным образом на всех рабочих станциях, подключенных к сети. Микропроцессор обрабатывает соответствующие данные без привлечения центрального процессора компьютера. Кэш, используемый картой, действует как буфер в ситуации, когда карта не может обработать большой объем данных, поступающих извне сети за требуемое время.
Эти данные не исчезают, поскольку они временно сохраняются в кэш-памяти. Каждая сетевая карта имеет, по меньшей мере, один разъем для подключения среды передачи. Производители, желая обеспечить правильное сотрудничество данной карты с разным типом кабелей, размещают большее количество таких разъемов в зависимости от потребностей. Основная задача сетевой карты - передавать и расшифровывать информацию, которая проходит по линии связи.
Однако, кабель кабелю рознь: бывает кабель двухжильный и многожильный, витой и прямой, с цельной жилой или многожильный, с защитой от помех и без нее и т. д., и т. п. И от всех этих нюансов зависит скорость, надежность, длина пролегания кабеля без усилителя сигнала. На сегодняшний день можно выделить такие виды кабелей для локальных компьютерных сетей:
Выбор правильной сетевой карты. При выборе сетевой карты рассмотрите, как построена вся сеть. Другим критерием, который следует соблюдать при выборе сетевых адаптеров, является скорость, с которой наша сеть должна работать. Вы также должны получить правильный тип кабелей. Эти типы карт автоматически определяют скорость работы, и нет необходимости вручную настраивать их на соответствующие рабочие скорости. Обычные сети включают в себя медные кабели, являющиеся основным средством, используемым для подключения компьютеров друг к другу, особенно из-за очень низкой цены и простоты установки.
- коаксиальный сетевой кабель;
- сетевой кабель витая пара;
- оптоволоконный сетевой кабель.
Все эти виды кабелей для локальных сетей имеют совершенно разную структуру и технологические параметры, но объединяет их то, что происходит с их применением, и это уже отдельная статья. Отдельным мастер-классом также является то, как присоединить кабель к штекеру в локальной компьютерной сети своими руками. Ну а далее мы рассмотрим все эти виды кабелей, их параметры, а также преимущества и недостатки.
Медные кабели имеют естественное низкое сопротивление, что означает, что сигнал может достигать довольно далеко. Медные провода, которые мы используем в компьютерных сетях, представляют собой витую пару и коаксиальный кабель. Наиболее распространенным типом коаксиального кабеля является один медный проводник, работающий в изоляционном материале. Диэлектрик обернут в другой проводник, работающий цилиндрически. Это руководство может быть тканым или сплошным, окруженным другим слоем изолятора. Кабель, который используется сетью одного типа, не будет работать должным образом с другим.
Коаксиальный сетевой кабель
Наиболее старый вид кабеля, который практически не используется в современных компьютерных сетях – Коаксиальный сетевой кабель. Его вымирание обусловлено дороговизной и малой скоростью передачи данных, все же если Вы решили проложить сеть из коаксиального кабеля, то наиболее удачной будет реализация ее топологией «шина». Также удачным выбором будет топология «звезда» и «пассивная звезда».
Используя коаксиальный кабель, вы можете подключать компьютеры последовательно друг к другу без дополнительных устройств. Наиболее часто используемые коаксиальные кабели - это кабели, называемые толстым и тонким концентратом. Кабель экранирован, что делает его устойчивым к электромагнитным помехам. Для этой цели обычно используется тонкая медная сетка. Максимальная длина одной части сети, реализованной с помощью тонкого коаксиального кабеля, составляет около 185 метров. Это максимальное расстояние между двумя концами сети, а не отдельными компьютерами.
Состоит коаксиальный сетевой кабель из двух жил: центральная жила – цельная медная (в очень редком стандарте многожильная и/или выполненная из сплавов, медная с серебряным напылением), которая представлена сердцевиной кабеля, окутана в толстую изоляцию – диэлектрик, он представляет собой вспененный полиэтилен.
Подробнее Словарь литературных героев - средняя школа состоит из одной расположенной в центре медной проволоки, окруженной изолирующим слоем, затем защитной сеткой и, наконец, окруженной другим внешним изолирующим слоем. Максимальная длина сегмента сети, выполняемая с использованием крупного концентрата, составляет примерно 500 метров. Использование коаксиальных кабелей в качестве кабелей нашей сети требует предварительной подготовки кабелей такого типа, имеющих соответствующую длину, а также разумного запаса.
Лучшее решение - провести кабель между местами, где он должен быть установлен, а затем разрезать его. Это решение очень эффективно, когда у нас большой коаксиальный кабель. Они состоят из трех элементов: правильного наконечника, иглы и кольца, предназначенных для конца кабеля. Терминатор должен быть установлен на каждом конце сети. Терминатор представляет собой специальный резистор с импедансом, адаптированный к волновому сопротивлению кабеля. Благодаря этой настройке волны мы избегаем отражения сигналов, которые мы отправляем со станции.
По этой изоляции идет плетение так называемого «внешнего» проводника, который состоит из меди, ее сплава или же алюминия. Он же именуется как экран. При этом могут быть разновидности кабеля с двойным экраном, когда одно плетение разделяется от другого дополнительным тонким слоем изоляции.
Защитная оболочка внешнего проводника выполнена в основном из полиэтилена или поливинилхлорида, устойчивых к ультрафиолету, но бывают дорогостоящие кабеля с тефлоновой оболочкой.
Без терминатора волна будет отражена, что может означать повторение передачи. Терминатор закрывает цепь, поглощая все сигналы, которые достигают конца кабеля, предотвращая дополнительные помехи. Этот кабель также успешно используется на телефонных линиях. Его основными преимуществами являются относительно высокая надежность и, прежде всего, очень низкая цена для реализации всей сети на основе такого рода проводки. Витая пара может состоять из одной пары, до нескольких тысяч пар проводов, скрученных вместе, которые помещаются в общую крышку.
Виды коаксиальный кабель имеет разнообразные и их очень много, но конкретно коаксиальный кабель для локальной сети различается по двум стандартам передачи пакетных данных:
- 10BASE-5 (категорий RG-11 и RG-8);
- 10BASE-2 (категорий RG-58/U, 58A/U).
Стандарт 10BASE-5 реализуется с применением кабеля «толстый Ethernet», имеющий общее сечение равное 12мм и толстую цельную проводниковую жилу, 11-я категория имеет сопротивление 75 Ом, 8-я – 50. Кабеля данного стандарта могли передавать данные со скоростью 10 Мбит/сек на расстоянии впредь до 500 м.
Вы можете уменьшить взаимодействие каждой пары проводов друг с другом, скручивая каждую пару вокруг одной оси вместе. Таким образом, мы уменьшаем поверхность петли, создаваемой схемой, а также минимизируем влияние электромагнитных индукционных сил, которые могут возникать в цепи из-за помех. Мы можем выделить два основных типа витой пары: неэкранированный кабель и экранированный кабель. Разница в их конструкции проявляется в том, что экранированная витая пара оснащена экранирующей пленкой и более качественной крышкой.
Это приводит к снижению потерь при передаче, а также к большей устойчивости к различным типам помех. Кабели этого типа еще дороже. Благодаря использованию терминальных соединений витая пара может быть установлена тривиально. Ширина полосы витой пары зависит от ее категории. Мы выделяем следующие категории нитей.
Стандарт 10BASE-2 реализуется с применением кабеля «тонкий Ethernet», диаметром до 6 мм, с сопротивлением в 50 Ом. Его категория RG-58/U имеет монолитный (цельный) медный центральный проводник, 58A/U представлен с многожильным центральным проводником. Длина передачи данных кабелей этих категорий составляет в пределах 185 м при максимальной скорости передачи данных впредь до 10 Мбит/сек.
В настоящее время волоконно-оптический канал является наиболее совершенным средством передачи информации. Человеческая технология не может ничего предложить даже о сравнимых параметрах передачи сигнала. У волоконной оптики есть несколько важных преимуществ, которые привели к их широкому применению в современном мире. В различных промышленных структурах проблема электромагнитного поля - это порядок дня, который легко нарушает передачу в обычных кабелях. Сам свет, являющийся электромагнитной волной, нечувствителен к этим возмущениям.
Преимущества коаксиального кабеля заключаются в его эффективном экранировании, что позволяет проводить его на дальние расстояния и исключает помехи, а также высокой прочности, которая уменьшает риск механического повреждения кабеля. Кроме того, коаксиальный кабель легко монтировать, присоединять штекеры, двойники и другие детали можно обыкновенными ручными инструментами своими руками.
Поэтому оптические волокна широко используются в телекоммуникационных системах, используемых на электростанциях. Вы даже можете подключить оптическое волокно к одному из кабелей, которые проводят электричество, или сделать кабель питания с волоконно-оптическим кабелем внутри. Кроме того, широкая полоса оказывает большое влияние на такое широкое использование оптического волокна. Мы можем одновременно транслировать целый набор каналов, либо компьютерных данных, либо сигналов цифрового телевидения, не беспокоясь о ограниченной пропускной способности.
Недостатки коаксиального кабеля заключаются в низкой пропускной способности при использовании в локальных компьютерных сетях, на фоне этого весомым недостатком является высокая стоимость самого кабеля и штекеров/двойников/переходников и других составных. Плюс сетевые платы для этого вида кабелей уже практически не выпускаются, коммутаторы и концентраторы для них считаются устаревшими.
Оптическое волокно представляет собой оптический носитель, в котором пучок света, предварительно модулированный, используется для передачи сигнала. Отличным свойством является также незначительное ослабление сигнала при передаче даже на сотни или тысячи километров.
Оптическое волокно изготовлено из кварцевого стекла, оно состоит из сердечника, покрывающего слой и защитный слой. Волоконно-оптическая передача состоит в прохождении через стекловолокно пучка света, генерируемого диодом или лазером. Этот луч кодируется двоичной информацией, затем декодируется фотодекодером в конце кабеля. Оптическое волокно, в отличие от медных кабелей, не генерирует электромагнитное поле, что делает невозможным подслушивание при передаче.
Сетевой кабель витая пара
Современный и наиболее часто используемый при проведении локальных компьютерных сетей – кабель с витыми парами. Применяется как в домашних, так и в административных локальных сетях с топологией «звезда» и имеет отличное соотношение цена/качество. То есть, сетевой кабель для локальной сети этого вида имеет сравнительно высокую скорость передачи данных по отношению к коаксиальному кабелю, при этом стоимость их не велика.
Основным недостатком этой среды является простой способ разлома кабеля, и его повторное соединение очень дорого. Проблемы, возникающие в волоконной оптике. Рассматривая передачу данных с волоконно-оптическим кабелем многим пользователям, мы сталкиваемся с проблемой перенаправления светового луча, чтобы он достиг нужного получателя. Перенаправления реализуют устройства, называемые коммутаторами. Иллюстративный переключатель - это хороший продукт, произведенный в процессе сельскохозяйственного, промышленного и сервисного производства.
Состоит сетевой кабель витая пара для локальных сетей из четырех пар проводниковых монолитных медных жил сечением каждой в 0,4-0,6 мм. Толщина жилы такого кабеля составляет 0,51 мм с учетом толщины изоляции проводника – 0,2 мм. Материалом для изоляции служит в бюджетных вариантах кабеля поливинилхлорид (обозначение – PVX), в более дорогих кабелях применяется полипропилен и полиэтилен (обозначения – PP и PE) и самые высококачественные кабеля витой пары выполняются с изоляцией из вспененного полиэтилена или тефлона.
Это происходит как материальное благо и нематериальное благо. Подробнее. Устройство состоит из множества миниатюрных зеркал диаметром 5 мм. Все зеркала подвижны, благодаря тому, что они установлены на полупроводниковых пластинах, эластичность и форма которых напоминают сравнение с пружинами. Магнитное поле управляется набором зеркал, правильно контролируя положение каждого из них и, таким образом, воздействует на луч света, который отскакивает от зеркала в нужное место. Из-за механической конструкции переключателя нельзя избежать некоторых задержек в управлении зеркалами.
По степени защиты от помех бывает неэкранированный кабель и кабель с витой парой экранированный. Экранирование может быть выполнено из проволочных плетений, из алюминиевой фольги/алюминизированной пленки как отдельных пар, так и всего пучка вместе.
Чтобы предотвратить искажения или потерю информации, необходимо сохранить соответствующие буферы, которые будут хранить данные, полученные устройством уже во время переключения. Оптические волоконные линии работают с обычными системами связи. Поэтому необходимо преобразовать сигнал в оптическую форму в электрическую и наоборот. Устройства, которые выполняют эти функции, называются оптоэлектрическими переключателями. У нас обычно есть временные задержки для каждого преобразования. Это ничем не отличается в волоконной оптике.
Каждое преобразование отражает снижение пропускной способности всей сети. При подключении оптоволоконных кабелей к сетевым картам используются соединители оптоволоконного кабеля. Способ подключения ресурсов к сети определяет тип сети. Этими ресурсами могут быть серверы, пользователи, периферийные устройства и файлы, прикрепленные к серверу или клиенту. Эти ресурсы могут использоваться совместно.
Существуют кабеля с такими типами экранирования:
- незащищенный вообще никаким экраном кабель витой пары (UTP);
- незащищенный общим экраном с экранированием пар фольгой (U/STP);
- с фольгированным общим экраном без экранирования отдельных пар (FTP);
- с проволочным экраном каждой пары и общим проволочным экраном (STP);
- с фольгированным экраном каждой пары и общим плетеным экраном (S/FTP);
- с двойным общим экраном из проволочного оплетения и фольги (SF/UTP).
При этом во всех обозначениях присутствует «TP» – это указывает на вид кабеля – twisted pair (с англ. – витая пара). Те буквы, которые идут впереди, собственно и указывают на наличие/отсутствие экранирования, тип экранирования, а также и материал, из которого выполнено экранирование. Так, буква U (Unshielded) указывает на отсутствие экранной защиты, F (Foiled) – обозначает наличие общей фольгированной общей экранной изоляции всего пучка пар, S (Shielded) – экран в виде проволочного оплетения каждой отдельной пары и (Screening) – экран в виде оплеток всего пучка витых пар.
Это позволяет пользователям отдельных компьютеров совместно использовать ресурсы своих компьютеров и получать доступ к другим ресурсам в сети. Нет подчиненности ведущим устройствам, каждая из рабочих станций имеет одинаковую степень контроля над текущим сеансом, имеет отдельную вычислительную мощность и может контролировать свои операции. Это связано с остаточными возможностями управления сетью и очень низким уровнем безопасности. Могут возникнуть проблемы с надлежащим расположением передаваемых данных, гарантией защиты передаваемых данных и созданием резервных копий. Отдельный компьютер или другие из них действуют как сервер, не выполняя других задач. Компьютер - сервер выполняет следующие задачи: сохраняет и разделяет файлы, управляет совместным использованием данных и принтерами, предоставляет множество функций, связанных с защитой данных от несанкционированного доступа. Смешанные сети, являющиеся комбинацией на определенных уровни серверных и эквивалентных сетей.
- Одноранговые одноранговые сети.
- Каждая система в сети имеет тот же статус.
- Это решение имеет много преимуществ, но не так часто сетевыми администраторами.
В зависимости от длины и скорости передачи сигнала существуют различные категории витой пары (всего их 7), при этом предназначенный кабель для локальных компьютерных сетей начинается со второй категории, но на сегодняшний день применяют кабель с 5E категории начиная.
Основным отличием категорий кабелей витых пар ранее являлось количеством жил, но начиная с третей категории и до седьмой включительно, все кабеля имеют по четыре пары (8 жил). Так, основным отличием стало количество витков на единицу длины сечение жилы и сопротивление, что является решающим фактором на длину и скорость передачи данных.
Современные кабеля витой пары применяются в следующих стандартах технологий передачи пакетных данных:
- 100BASE-TX Ethernet ;
- 1000BASE-T Ethernet ;
- 10GBASE-T Ethernet;
- 40GbE, 100GbE.
Стандарт 100BASE-TX реализовывался с применением кабеля CAT. 5 (витая пара 5 категории), который был способен передать 100 Мбит/сек по двум парам и 1 Гбит – по четырем.
Стандарт 1000BASE-T на сегодняшний день самый распространенный, применяется во многих локальных компьютерных сетях. Для таких сетей применяется самой ходовой категории кабель – CAT. 5e, отличием которой от предыдущей является чуть большая пропускная способность высокочастотных сигналов и наличие модификаций с двумя (100 Мбит/сек) и четырьмя (1 Гбит) парами.
Стандарт 10GBASE-T , на котором построены сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, реализован с применением кабеля CAT. 6, который способен передать данные на скорости 10Гбит/сек с расстоянием 55 м. Gigabit Ethernet также могут быть реализованы на кабеле CAT. 6a и CAT. 7, что увеличивает длину передачи данных до 100м. При этом седьмая категория всегда имеет полное экранирование.
Стандарт 40GbE и 100GbE – самые современные и высокоскоростные технологии пакетной передачи данных, которые предназначены для сети Gigabit Ethernet с кабелем CAT. 7a. При скорости передачи данных 40 Гбит/сек длина передачи – 50 м, при 100 Гбит/сек – 15 м.
Оптоволоконный сетевой кабель
Все существующие на сегодня виды кабелей для локальных сетей уступают по всем характеристикам оптоволоконному сетевому кабелю. Однако, его стоимость и сложность в монтаже не дают ему широкого распространения, он в основном служит для соединения локальных сетей на дальних расстояниях.
Представляет собой оптоволоконный сетевой кабель проводник света. Свет передается в таком кабеле по стекольным или пластиковым жилам, отражаясь от внутренних стенок. Существует оптоволоконные виды кабелей компьютерных сетей, которые различают по диаметру сердцевины стекольного волокна, соответственно и по способу передачи световых сигналов:
- одномодовые;
- многомодовые.
Одномодовые оптоволоконные кабеля имеют диаметр сердцевины стекольного волокна, равный 7-10 микрон. В связи с таким тонким диаметром, волокно предназначено для прохождения одномодового излучения.
Многомодовые оптоволоконные кабеля имеют стекольные волокна с сердцевиной, диаметр которой по европейскому стандарту равен 50 микрон, 62,5 микрон – по японскому и североамериканскому стандартам. Соответственно, по таким сердцевинам проходят несколько мод под разным углом преломления.
Преимущества оптоволоконного кабеля состоят в том, что скорость передачи даны просто феноменальная – теоретически, не существует на сегодняшний день такого сетевого оборудования, которое могло бы поддержать такую скорость передачи данных, на которую способен оптоволоконный кабель. Кроме того, помехи для такого кабеля вовсе не страшны.
Недостатки оптоволоконного кабеля весьма весомы: высокая стоимость кабеля и вспомогательных, монтажных и сетевых элементов для него. Кроме того, монтаж такого кабеля требует специальных инструментов и квалификации мастера-кабельщика. Таким образом, выбор кабеля для локальной сети не целесообразно делать в пользу оптоволокна, соответственно, не будем рассматривать все его характеристики.
Возможности современных компьютеров просто поражают. При сверхвысокой скорости обработки данных стал возможен просмотр видео высокой четкости и прослушивания звука натурального качества. Это стало возможным после разработки специальных процессоров, видео- и звуковых карт. Способствовало расширению мультимедийных способностей ПК и появление носителей информации с огромными объемами памяти. Собрав все это вместе можно получить настоящий центр по обеспечению отдыха, развлечения и обучения.
С появлением новых способностей, компьютер остается всего лишь устройством по обработке данных и связь его с внешним миром осуществляется через разъемы и кабеля. Со временем они тоже претерпели изменения в соответствии с новыми требованиями стандартов.
Вывести звук и изображение с ПК на различные устройства можно с помощью специализированных кабелей:
- USB . Наиболее известный интерфейс. Позволяет подключать к ПК до 127 различных девайсов. В кабеле имеются 4 проводника, два из которых являются сигнальными, а еще по двум подается питание. Длина кабеля ограничивается пятью метрами. Служит для передачи данных для накопителей и другой периферии.
- LAN . С помощью этого сопряжения можно объединить кабельным соединением несколько компьютеров и организовать локальную вычислительную сеть. Это позволяет связать ПК между собой с целью передачи мультимедиа всем желающим. Кабель имеет в составе витую пару, способную передавать сигнал на расстоянии 50-100 метров. Через LAN можно подключать к сети телевизоры.
- VGA . Разработан компанией IBM еще в 1987 г. Кабель этого соединения предназначен только для передачи аналоговых видеосигналов на мониторы и видеоадаптеры. Не обеспечивает пересылку звука. Кабель состоит из двух 15-ти штырьковых разъемов и 15-ти жил в кабеле. Максимальная длина соединения - 20-30 м.
- DVI . Кабель обеспечивает возможность передачи видеосигнала высокого качества цифровым способом. Звук отсутствует. Применяется для соединения компьютеров с жидкокристаллическими мониторами, телевизорами и проекторами. Состоит из 4-х витых проводников-пар и соответствующих стандартных разъемов. Предельная длина кабеля - 5 м.
- HDMI . Кабель этого типа способен передавать цифровое изображение высокой четкости и многоканальный звук. Имеет в своем составе разъемы уменьшенного размера и 19 жил проводников. Стал заменой ранее популярных интерфейсов SCART и RCA. Все современные мультимедийные устройства обязательно комплектуются разъемами HDMI. Если он отсутствует, то это говорит о том, что девайс устарел и не пригоден для использования в наше время. Длина кабеля может составлять до 15 метров.
Для передачи звука наиболее популярны кабеля с штырьковыми разъемами 3.5 или 2.5 мм. Еще их называют "мини-джек". Дополнительно могут присутствовать цифровые или аналоговые выходы S/PDIF, требующих своей кабельной продукции с соответствующими разъемами