Media transmisyjne

Media transmisyjne - opisać kable miedziane skręcane, koncentryczne oraz światłowody, podać ich cechy charakterystyczne oraz parametry, w jakich rodzajach sieci są wykorzystywane poszczególne media transmisyjne.

Media transmisyjne

W konwencjonalnych sieciach kable są podstawowym medium łączącym komputery ze względu na ich niską cenę i łatwość instalowania. Przede wszystkim stosuje się kable miedziane ze względu na niską oporność, co sprawia, że sygnał może dotrzeć dalej. Typ okablowania w sieciach komputerowych jest tak dobierany, aby zminimalizować interferencję sygnałów. W sieciach są używane kable miedziane, światłowody, fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło laserowe.


Kabel koncentryczny (BNC)

Kabel koncentryczny, często nazywany „koncentrykiem”, składa się z dwóch koncentrycznych (czyli współosiowych) przewodów. Kabel ten jest dosłownie współosiowy, gdyż przewody dzielą wspólną oś. Najczęściej spotykany rodzaj kabla koncentrycznego składa się z pojedynczego przewodu miedzianego biegnącego w materiale izolacyjnym. Izolator jest otoczony innym cylindrycznie biegnącym przewodnikiem, którym może być przewód lity lub pleciony, otoczony z kolei następną warstwą izolacyjną. Całość otoczona jest koszulką ochronną z polichlorku winylu (PCW) lub Teflonu®.

(Obrazek)

Mimo że kable koncentryczne wyglądają podobnie, mogą charakteryzować się różnymi stopniami impedancji. Zaletą kabli koncentrycznych jest to, że potrafią obsługiwać komunikację w pasmach o dużej szerokości bez potrzeby instalowania wzmacniaków. Kabel koncentryczny był pierwszym nośnikiem sieci Ethernet. Od tego czasu został on zupełnie wyparty przez specyfikacje warstwy fizycznej Ethernetu oparte na skrętce dwużyłowej (o której dokładniej dalej). Przyczyny tego stanu rzeczy są dość proste – kabel koncentryczny jest dość wrażliwą strukturą. Nie znosi ostrych zakrętów ani nawet przykładanej siły gniotącej. Jego struktura szybko ulega uszkodzeniu, a to powoduje zakłócenia transmisji. Dodatkowymi czynnikami, które są przeciw stosowaniu koncentryków są ich koszt i rozmiar. Okablowanie oparte na koncentryku jest droższe aniżeli skrętka dwużyłowa ze względu na jego złożoną budowę. Zajmuje on dużo miejsca – średnica takiego kabla to ok. 1cm. Najczęściej używamy dwóch rodzajów kabli koncentrycznych zwanych popularnie cienkim koncentrykiem lub grubym koncentrykiem.

Cienki koncentryk

Cienki koncentryk (cienki Ethernet) składa się z pojedynczego, centralnego przewodu miedzianego, otoczonego warstwą izolacyjną. Jest to kabel ekranowany, a więc odporny na zakłócenia. W celu osłony przesyłanych informacji przed wpływem pól elektromagnetycznych, jako ekran stosuje się cienką siatkę miedzianą. Maksymalna długość jednego segmentu sieci realizowanej na cienkim koncentryku wynosi 185m. Nie jest to odległość między poszczególnymi komputerami, lecz pomiędzy jednym a drugim końcem sieci. Przepustowość 10Mb/s.

Gruby koncentryk

Gruby koncentryk (gruby Ethernet) lub żółty kabel ze względu na to, że najczęściej ma żółty lub pomarańczowy kolor. Gruby Ethernet składa się z pojedynczego, centralnego przewodu otoczonego warstwą izolacyjną, a następnie ekranującą siateczką oraz zewnętrzną izolacją. Maksymalna długość jednego segmentu sieci realizowanej na grubym koncentryku wynosi 500m. Przepustowość 10 Mb/s.

Przygotowanie kabli BNC

Okablowanie za pomocą kabli koncentrycznych Należy przygotować kable koncentryczne o odpowiedniej długości, nie zapominając o pewnej rezerwie, najlepiej wymierzyć to prowadząc kabel tam gdzie on będzie zamontowany i uciąć go już po jego pociągnięciu (gdy mamy dłuższą rolkę pozwala zaoszczędzić dużo kabla). Zakupione końcówki BNC powinny składać się z trzech elementów: obrączki na końcówkę kabla, igły oraz właściwej końcówki. Na końcach sieci na kabel zakładamy terminator (po jeden na każdym końcu sieci). Terminator (opornik o rezystancji dostosowanej do impedancji kabla) zapobiega odbiciu sygnału przesyłanego ze stacji po dotarciu do końcówki, bez niego objawiałoby się to jako powtórzenie transmisji. Absorbuje wszystkie sygnały docierające na koniec kabla, uniemożliwia zakłócenia i zamyka obwód.


Kable miedziane

Coraz więcej informacji musi być przesyłanych coraz szybciej. W celu przesłania jakichkolwiek informacji potrzebne jest medium transmisyjne, które może to zrobić. Najczęściej wykorzystywanym medium przesyłu danych są kable miedziane. Tradycyjnym medium transmisyjnym jest w telekomunikacji kabel z parami przewodów miedzianych. W dzisiejszych sieciach używane są kable zawierające ponad 2000 par przewodów skręcanych. Oprócz tego podstawowego zastosowania kable miedziane sprawdziły się w szeregu innych zastosowań m.in. jako kable instalacyjne, kable do transmisji danych, do systemów komutacyjnych, kable antenowe. Dotychczas używane kable koncentryczne są wypierane przez bardziej nowoczesne, składające się z 4 par przewodów miedzianych. Każda para przewodów jest skręcona i stąd pochodzi nazwa - kabel typu skrętka parowa. Nowy kabel umożliwia pięciokrotnie, a nawet dwudziestoparokrotnie szybszą transmisję danych. Podstawowa skrętka pozwala na przesłanie w ciągu jednej sekundy 100mln bitów danych, zaś przy zaawansowanych i skomplikowanych technikach kodowania sygnału może to być nawet 10 razy więcej. Jest to równoważne przesłaniu w ciągu 1 sekundy 7 tys. stron maszynopisu! Mimo że to liczba niemal astronomiczna, coraz częściej ta prędkość przestaje już wystarczać.

Skrętka dwużyłowa

Okablowanie skrętką dwużyłową, od dawna używane do obsługi połączeń głosowych, stało się standardową technologią używaną w sieciach LAN. Skrętka dwużyłowa składa się z dwóch dość cienkich przewodów o średnicy od 4 do 9mm każdy. Przewody pokryte są cienką warstwą PCW i splecione razem. Splecenie przewodów razem równoważy promieniowanie, na jakie wystawiony jest każdy z dwóch przewodów znosząc w ten sposób zakłócenia elektromagnetyczne, które inaczej przedostawałyby się do przewodnika miedzianego. Grubość przewodu ma bezpośredni wpływ na jego sprawność. Większa średnica oznacza szersze pasmo komunikacji i większą długość maksymalną kabla. Lecz ze wzrostem średnicy kabla wzrastają także jego właściwości tłumienia. W sieciach LAN najczęściej stosowane są cztery pary przewodów połączone razem w wiązki, które osłonięte są wspólną koszulką z PCW lub teflonu.

Ekranowana skrętka dwużyłowa.

Ekranowana skrętka dwużyłowa (STP) ma dodatkową warstwę folii lub metalowego przewodu osłaniającego przewody. Taki ekran osłonowy znajduje się bezpośrednio pod powierzchnią koszulki kabla. Powodem wprowadzenia ekranowania była potrzeba użycia skrętek dwużyłowych w środowiskach podatnych na zakłócenia elektromagnetyczne i zakłócenia częstotliwościami radiowymi. W praktyce przeszkadza to jednak skrętce w poprawnym funkcjonowaniu. Ekranowanie przewodu za pomocą metalowej osłony chroni przed promieniowaniem zewnętrznym. Zatrzymuje ono, niestety, również promieniowanie indukowane, czyli wytwarzane przez ten przewód podczas przesyłania nim sygnału. Zamiast więc rozchodzić się normalnie, promieniowanie to zostaje odbite przez ekran i skierowane z powrotem do przewodu miedzianego, co może, z dużym prawdopodobieństwem, powodować uszkodzenia sygnału.

Ekranowanie jest niezbędne do pomyślnego przesyłania sygnałów kablami biegnącymi na wprost, w których sygnały przewodzone są jednym przewodnikiem (jak kabel koncentryczny), ale dla skrętek dwużyłowych jest ono częściej szkodliwe niż korzystne.

(Obrazek)

Nieekranowana skrętka dwużyłowa.

Również skrętka dwużyłowa nazywana UTP dostępna jest w wielu wersjach różniących się formą, rozmiarem oraz jakością. Rozmiar dotyczy liczby par połączonych razem w jedną wiązkę. Rozmiarem standardowym okablowania sieci LAN jest kabel czteroparowy, czyli ośmiożyłowy. Przewody ośmiożyłowej skrętki nieekranowanej podzielone są na cztery grupy po dwa przewody. Każda para składa się z przewodu dodatniego i ujemnego. Przewody nazywane są też wyprowadzeniami. Wyprowadzenia wykorzystuje się parami.

(Obrazek)

Skrętka jest stosowana przede wszystkim w topologii gwiazdy. Każda stacja sieciowa jest połączona dwoma parami kabla typu skrętka bezpośrednio z centralnym urządzeniem zwanym koncentratorem lub hubem. Wiele koncentratorów może być podłączonych do jednego tworząc hierarchiczną rozgałęzioną gwiazdę, lub może być połączonych przez gruby, cienki lub światłowodowy kręgosłup (ang. backbone).

Do podstawowych zalet skrętki należą:
- większa elastyczność okablowania
- lepsza użyteczność
- zwiększona niezawodność działania sieci
- możliwość zaimplementowania redundancji połączeń
- większa łatwość zarządzania.


Światłowody

Bardziej popularne stają się światłowody. Kable światłowodowe to odmiana kabli telekomunikacyjnych, w której w charakterze medium transmisyjnego zastosowano światłowody. Kable doziemne, kanałowe, napowietrzne i podwodne, względnie konstrukcje hybrydowe zawierające obok światłowodów konwencjonalne pary przewodów miedzianych są w stanie zaspokoić każde wymagania stawiane przez systemy transmisyjne.

Kable światłowodowe potrafią przenosić wyższe częstotliwości spektrum elektromagnetycznego – a mianowicie światło. Dostępne są one w wielu kształtach, rozmiarach i kategoriach długości fal.

(Obrazek)

Kabel światłowodowy ma tylko trzy ewidentne stałe atrybuty:
• W osi centralnej kabla biegnie dużej czystości nośnik optyczny zdolny do niezawodnego przenoszenia wzorów świetlnych na duże odległości.
• Nieobecność sygnału elektrycznego oraz przewodnika miedzianego oznacza, że transmisje światłowodowe są względnie bezpieczne. W odróżnieniu od przewodu miedzianego, kabla światłowodowego nie można szpuntować ani podłączyć się do niego w żaden inny sposób. Pamiętać warto, że odpowiednio mocne ściśnięcie go powoduje rozbicie jego szklanych struktur.
• Nośnik optyczny, jakim jest włókno szklane, pokryty jest koncentryczną ochronną warstwą plastiku.

Poza wymienionymi właściwościami charakteryzującymi wszystkie rodzaje kabli światłowodowych, mogą się one różnic prawie wszystkim. Zacznę od tego, że nośnikiem najczęściej jest szkło, ale równie dobrze może nim być optycznej jakości plastik. Średnica światłowodu waha się od 5 mikronów do rozmiarów, które są łatwiej dostrzegalne gołym okiem. Wszystkie rodzaje światłowodów biegną zwykle wiązkami przewodów po dwie lub więcej par. Nie wszystkie jednak rodzaje kabli światłowodowych nadają się do sieci LAN. Typowy światłowód do zastosowania w sieciach lokalnych ma średnicę 62,5 mikronów.

Włókna opisywane są najczęściej za pomocą dwóch liczb. Na przykład, oznaczeniem stosowanego najczęściej światłowodu w sieciach LAN jest 62,5/125. Pierwsza liczba podaje średnicę w mikronach, druga natomiast, też w mikronach, średnicę warstwy plastiku ochronnego.

Kable światłowodowe wykorzystywane są parami: jeden do wysyłania sygnałów, a drugi do ich odbioru. Zastosowanie w sieciach LAN ogranicza się zwykle do łączenia serwerów i koncentratorów.

(Obrazek)

Światło może promieniować na zewnątrz, tak jak w przypadku latarni, lub może być skupione kierunkowo – jak w przypadku latarki. Nawet jednak światło ukierunkowane poddawane jest do pewnego stopnia rozpraszaniu. Każdy, kto używał kiedyś latarki, wie, że rozmiar koła oświetlanego promieniami latarki zwiększa się wraz ze wzrostem odległości.