Услуги и решения ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС

Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) 25 июня 1998 г. был принят стандарт 802.3z на кабельные системы для технологии передачи данных GigaEthernet. Он включает в себя стандарты 1000BaseLX и 1000BaseSX (передача по оптическому кабелю с использованием длинных и коротких волн соответственно), а также 1000 BaseCX для соединения оборудования медным кабелем на короткие расстояния. Если новый стандарт на медные кабели — дело привычное, то стандарт на ВОЛС для локальных сетей практически не меняется.

В течение многих лет в локальных сетях в основном использовались оптические волокна с диаметром сердцевины 62,5 микрон. Пропускная способность таких кабелей полностью удовлетворяет требованиям систем передачи данных не только на 10 Мбит/с, но и 100 Мбит/с (FastEthernet). Именно такое волокно рекомендовалось стандартом ISO/IEC для структурированных кабельных систем (СКС). Для современных технологий, таких как АТМ и GigaEthernet, пропускная способность волокна с сердцевиной 62,5 микрон недостаточна. Новый стандарт рекомендует использовать оптические волокна с диаметром сердцевины 50 микрон (Таблица 1).

Принятие стандарта GigaEthernet для оптических кабелей вызвало увеличение числа гигабитных соединений, что было обусловлено ростом количества рабочих мест, использующих технологию FastEthernet. Однако для объединения рабочих групп необходима еще большая скорость. В противном случае, несмотря на хорошее и дорогостоящее оборудование, реальная скорость на рабочем месте вряд ли превысит 10 Мбит/с.

ATM

Сегодня технология АТМ больше знакома миру телекоммуникаций, чем миру передачи данных, поскольку основные ее преимущества проявляются именно при совместной передаче видео, голоса и данных в реальном масштабе времени, где существуют особенно жесткие требования к задержкам. Международная организация ATM-Forum утвердила оптические интерфейсы 51,84; 155,52 и 622,08 Мбит/с. Независимо от этих рекомендаций было также разработано оборудование для сетей АТМ со скоростями передачи 1,2 и 2,4 Гбит/с и даже больше.

Таблица 1

Тип волокна						Одномодовое
Диаметр сердцевины,микрон					Полимерное волокно
Рабочая длина волны, нм	850	1300	850	1300	650	1300
Применение: Гигабитный Ethernet	220м	550м	550м	550м		5000м
АТМ 50 Мбит/с	2000м	2000м	2000м	2000м	50м	—
155Мбит/с	1000м	2000м	1000м	2000 м	50м	—
622 Мбит/с	300м	500м	300м	500м	—	5000м
Fibre Channel
1,062Гбит/с	175м	—	500м	—	—	10000м
2,125Гбит/с	—	—	300м	—	—	2000м
4,25 Гбит/с	—	—	100м	—	—	2000м

Выбор оптического кабеля

Сердцевина оптического волокна с высоким коэффициентом преломления окружена оболочкой с более низким коэффициентом преломления. За счет этой разницы основной световой поток остается внутри сердцевины (явление полного внутреннего отражения). Существует два типа оптических волокон: одномодовое и многомодовое.

• Одномодовое волокно. Обычно диаметр сердцевины составляет 8 микрон, и по волокну распространяется только одна мода. Это устраняет межмодовую дисперсию, но полоса пропускания ограничивается явлениями второго порядка, такими как внутримодовая дисперсия. Комбинация огромной пропускной способности и низкого затухания делает одномодовое волокно наиболее предпочтительным для использования в большинстве телекоммуникационных систем. Однако необходимость применения лазеров, излучающих лучи света с малыми численными апертурами (диаметрами) для эффективного ввода в волокно, до сих пор ограничивает использование этого волокна в локальных сетях из-за высокой стоимости этих приборов.

• Многомодовое волокно имеет больший диаметр сердцевины (обычно 50 или 62,5 микрон) и позволяет передавать одновременно много мод. У современного градиентного многомодового волокна сложная оптическая сердцевина сконструирована так, что коэффициент преломления изменяется заданным образом — от высокого у центральной оси до низкого на внешней стороне сердцевины. Оно чаще используется в локальных сетях и внутри зданий, так как больший диаметр сердцевины упрощает процесс оконцовки волокна. Кроме того в многомодовом волокне в качестве источников света можно использовать светодиоды, имеющие большие численные апертуры.

Следует отметить, что полоса пропускания многомодового волокна ограничена дисперсией, которая возникает из-за нескольких факторов. При этом ширина импульса цифрового сигнала по мере прохождения по волокну возрастает.

• Межмодовая дисперсия. Поскольку моды света имеют различные пути, некоторые из них достигнут приемника раньше других. Этот эффект отчасти нивелируется за счет использования градиентного волокна, в котором коэффициент преломления в центре сердцевины больше. Чем выше коэффициент преломления, тем медленнее распространяется световой луч. В результате все лучи приходят к приемнику одновременно.

• Хроматическая дисперсия. Скорость света в стекле зависит от коэффициента преломления, а тот в свою очередь — от длины волны света. Хотя светоизлучающий диод, и особенно лазер, настроены на определенную длину волны, они излучают достаточно широкий спектр. Короткий импульс, переданный источником, при прохождении по волокну увеличивается по ширине, поскольку различные цветовые составляющие первоначального импульса передаются на различных скоростях.

Использование лазеров для передачи по многомодовому волокну вызывает другие формы дисперсии.

• Дисперсия дифференциальной моды. Этот эффект наиболее ощутим при передаче лазером по волокну 62,5/125, когда диаметр входящего луча меньше сердцевины. Это вызвано небольшими различиями коэффициента преломления сердцевины, приводящими к дифференциальной задержке, которая зависит оттого, в какой части сердцевины передается свет. Источники, дающие более широкий луч (светодиоды) «переполняют» сердцевину светом, что ведет к исчезновению дифференциальной дисперсии.

При передаче волны 1300 нм по многомодовому волокну на большие расстояния необходимо использовать специальный соединитель со смещенным вводом. Это позволяет компенсировать задержку дифференциальной моды.

• Полимерное волокно дешевле и проще в установке. Однако оно не обеспечивает такую пропускную способность, как у медного кабеля категории 5 и поэтому в настоящее время не используется.

Новые стандарты

В Таблице 2 приведена спецификация для GigaEthernet для кабелей с различной полосой пропускания, В будущем большие проблемы может вызвать необходимость применения технологии WDM (передача с разделением по длине волны), которая позволяет эффективнее использовать имеющиеся коммуникации. Если в дешевых кабелях удается использовать два канала в одном волокне, то в современных высококачественных волоконных системах на данный момент — до 80 каналов одновременно.

Из статистики крупнейшего в Европе производителя кабелей компании BICC Brand-Rex в сетях Великобритании (было исследовано 650 км кабелей от основных поставщиков) видно, что 82 % инсталлированного многомодового оптического кабеля имеют пропускную способность 160 МГц-км при длине волны 850 нм. Предел 220 м, установленный для передачи GigaEthernet, ограничивает возможность его применения на больших расстояниях в аэропортах, университетах и на крупных предприятиях.

При тестировании в Центральном исследовательском центре волоконно-оптического кабеля Millenium компании BICC Brand-Rex были получены более высокие характеристики, чем предусмотрено стандартом (для волокна 62,5/125 предел расстояния составляет 220 м на скорости 1 Гбит/с).

Методы увеличения пропускной способности волокна

 Существует два способа увеличения пропускной способности проложенных оптических кабелей, предусматривающие использование:

• мультиплексора с разделением по длине волны — оптического смесителя, позволяющего пропускать по одному волокну одновременно несколько длин волн. Это мультиплексирование не решает проблему расстояния на гигабитных скоростях, поскольку не влияет на соотношение пропускная способность/ расстояние. Стоимость оборудования для мультиплексирования сравнима с прокладкой нового кабеля;

• оборудования, увеличивающего полосу пропускания, — специальный тип соединительных кабелей (патч-кордов), позволяющих отбросить некоторые из оптических мод высшего порядка. Это увеличивает затухание и полосу пропускания. Для определения оптимального соотношения затухания и полосы пропускания сначала проводятся примерные расчеты, после чего каждое волокно тестируется.

Таблица 2

			Длина волны,нм
Волокно	Характеристики	850	1300
62,5/125 (дешевое)	Полоса пропускания, МГц-км	160	500
	Расстояние,м	220	550
62,5/125	Полоса пропускания, МГц-км	200	500
	Расстояние,м	275	550
50/125 (дешевое)	Полоса пропускания, МГц-км	400	400
	Расстояние	500	550
50/125	Полоса пропускания, МГц-км	500	500
	Расстояние,м	550	550
Одномодовое волокно	Расстояние,м		5500

Возможно, какое-нибудь предприятие, уже проложившее большое количество кабеля, будет заинтересовано в увеличении его возможностей, однако для удовлетворения всех потребностей целесообразнее купить соответствующий тип оптического кабеля. Во всяком случае, такие затраты сравнимы по цене.

Прокладка кабеля

Технологии передачи данных развиваются очень быстро, и их замена может потребовать строительства новой кабельной системы. Для защиты капиталовложений при прокладке кабеля необходимо предусмотреть возможность его использования с другими технологиями.

Одним из способов учета постоянно увеличивающихся потребностей в полосе пропускания является применение кабеля, состоящего из уже используемых и свободных волокон, которые можно будет задействовать в будущем. Например, это может быть комбинация одномодового и многомодового волокна, дающая наилучшие результаты при минимальной цене.

Для снижения стоимости и наибольшей гибкости можно использовать заранее заложенные трубки с дальнейшей продувкой в них оптического волокна. Этот способ применяется в системе Blolite компании BICC Brand-Rex. Blolite состоит из пустых пластиковых трубок, прокладываемых внутри или между зданиями, т. е. там, где может понадобиться канал связи. Волокно продувается по определенным путям, а некоторые из трубок или направлений остаются пустыми. В дальнейшем при необходимости можно «додуть» новые волокна или заменить старое волокно и использовать его на новых направлениях или в новых комбинациях.

Утверждение стандарта GigaEthernet для оптического кабеля IEEE 802.3z накладывает более серьезные требования на производительность оптических кабелей, чем все предыдущие стандарты.

Многомодовое волокно до сих пор является наилучшей комбинацией цены и производительности в тех случаях, когда рассматривается общая стоимость системы. Преимущество волокон 50/125 — значительный выигрыш в полосе пропускания.

Сегодня имеется большой выбор кабелей, отличающихся как полосой пропускания, так и ценой. При покупке дешевого продукта следует учитывать, что он имеет ограниченные возможности и не может использоваться для высокоскоростных приложений, особенно в будущем при принятии новых стандартов. Стоит принять во внимание результаты расширенных тестирований кабелей в Европейском исследовательском центре и международную сертификацию, особенно при использовании на предельных расстояниях.   

Среды передачи данных | Hyperline

Любовь Горшкова, Григорий Ефимов

При построении сети необходимо, прежде всего, определить, при помощи какого носителя следует передавать связные сигналы, которые принято называть слаботочными.

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, но возможно также использование других сред — безвоздушного пространства, воды, грунта, корабельного корпуса и т.д. 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.

Будем рассматривать среды передачи данных согласно их распространенности, поэтому начнем со сред передачи данных, которые мы решили называть искусственными.

Искусственные среды. Классификация и применение

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 (fiber), коаксиал (coaxial) и витая пара (twisted pair). 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.

Справедливости ради следует отметить, что помимо оптических волокон, для передачи слаботочных сигналов в электронике применяют углеродные волокна (carbon fibers). Такая «экзотическая» среда применяется, в частности, для соединения усилителей мощности с акустическими колонками класса high-end (считается, что электрический сигнал, передаваемый по такому «акустическому» кабелю, испытывает меньшее рассеяние, чем в металлическом кабеле). В такой аппаратуре применяют также кабели из серебра, что обеспечивает получение так называемого «серебряного» звучания.

Но не будем отвлекаться. Прежде чем в 1992 году были одобрены стандарты на сеть Ethernet в части установки неэкранированной витой пары, в большинстве локальных сетей использовался коаксиальный кабель. Но в последующих инсталляциях, в основном, использовали более гибкую и менее дорогостоящую среду — неэкранированную витую пару. Кроме того, все большее распространение получает волоконно-оптический кабель за счет своих лучших характеристик по сравнению с электрическими кабелями. Однако волоконно-оптический кабель обладает существенным недостатком — высокой стоимостью, поэтому он чаще всего используется в магистральной сети, а до рабочих мест протягивается пока еще относительно редко. (Кстати, волоконно-оптические кабели также широко используются для соединения проигрывателей с усилителями в аудиоаппаратуре класса high-end.)

При выборе кабеля, особенно электрического, возникает противоречие между достижением высокой скорости передачи и покрытием большого расстояния. Дело в том, что можно увеличить скорость передачи данных, но это уменьшает расстояние, на которое данные могут перемещаться без восстановления (регенерации). В таких ситуациях могут помогать устройства, осуществляющие регенерацию сигналов, в частности, повторители и усилители. Однако при этом некоторые ограничения накладывают физические свойства кабеля. Так, электрические кабели обладают характеристикой, считающейся косвенной, — импендансом (чем выше импенданс — тем выше сопротивление), которая может стать источником осложнений при попытке соединить два кабеля с различным импендансом.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель(coaxial), или коаксиал имеет длинную историю. Если в вашем доме есть кабельное телевидение, то вы имеете коаксиальный кабель. Кабельное телевидение использует те же самые принципы, что и широкополосная передача, применяемая в сетях передачи данных. Широкополосная сеть и кабельное телевидение используют важное достоинство коаксиального кабеля — его способность передавать в один и тот же момент множество сигналов. Каждый такой сигнал называется каналом. Все каналы организуются на разных частотах, поэтому они не мешают друг другу.

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 (см. рис. 1). 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.

Центральная жила может состоять из одного сплошного проводника (одножильный) или нескольких, являющихся одним проводником (многожильный). Она обычно выполнена из меди, медного сплава с оловом или серебром; алюминия или стали с медным покрытием. Диэлектрик — полиэтилен или тефлон с воздушной прослойкой или без нее. Экран может быть выполнен в виде фольги или оплетки. Внешняя оболочка изготавливается из поливинилхлорида или полиэтилена (noplenun), тефлона или кинара (plenun).

Внешний экран может быть выполнен из фольги, оплетки или из их комбинаций. Возможна также многослойная (например, четырехслойная) защита.

Существует несколько размеров коаксиального кабеля. Различают толстый (диаметром 0.5 дюйма) и тонкий (диаметром 0.25 дюйма) коаксиальные кабели. Толстый коаксиальный кабель более крепкий, стойкий к повреждению и может передавать данные на более длинные расстояния, но недостатком такого кабеля является сложность его подсоединения.

Заметим также, что существуют такие разновидности коаксиального кабеля, как твинаксиал, тринаксиал, quad-кабель и т.д.

Витая пара

Витая пара (TP — twisted pair) — 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). Часто кабель на витой паре (точнее, на нескольких, как правило, 4 витых парах) называют просто «витая пара», хотя, конечно, это -профессиональный жаргон. Заметим попутно, что витая пара была изобретена Александром Беллом в 1981 году.

В последние несколько лет производители витой пары научились передавать данные по своим кабелям с высокими скоростями и на большие расстояния. Некоторые из первых локальных сетей на персональных компьютерах, например, Omninet или 10Net, использовали витую пару, но могли передавать данные только со скоростью 1 Мбит/с. В 1984 году, когда была представлена сеть Token Ring, она обладала способностью пересылать данные со скоростью 4 Мбит/с по экранированной витой паре. А в 1987 году отдельные производители заявили, что сеть Ethernet может пересылать данные по неэкранированной витой паре, но компьютеры должны быть размещены на расстоянии, равном приблизительно 300 футов, а не 2000 футов, как было разрешено для соединения с помощью толстого коаксиального кабеля. Современные достижения сделали возможной передачу данных по кабелю на витой паре со скоростью 1 Гбит/с (по 250 Мбит/с в каждой из 4 пар).

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.

Несмотря на то, что существует несколько типов витой пары, экранированная (STP — shielded twisted pair) и неэкранированная (UTP — unshielded twisted pair) являются самыми важными (см. рис. 2). 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 (кабель S-STP). Применение экрана позволяет повысить помехоустойчивость.

Материалы, используемые при изготовлении витой пары, аналогичны материалам, используемым при изготовлении коаксиального кабеля.

Стандарты TIA/EIA-568, 568А определяют категории для витой пары. Существуют 7 таких категорий. Самая младшая (Категория 1) соответствует аналоговому телефонному каналу, а старшая (Категория 1) характеризуется максимальной частотой сигнала в 600 МГц, при этом Категории 1…3 выполняются на UTP, а 4…7 — UTP и STP.

Многие специалисты высказывают сомнения по поводу целесообразности введения 7 категории, так как стоимость кабеля, соответствующего данной категории, приравнивается к стоимости волоконно-оптических кабелей, в то время как ведутся работы по созданию более дешевых волоконно-оптических кабелей.

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) был разрекламирован как решение всех проблем, порождаемых медным кабелем. 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. Для того чтобы добраться до информации, передаваемой по такому кабелю, должно быть подсоединено соответствующее устройство, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению интенсивности светового излучения. 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 (см. рис. 1). 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. Волоконно-оптический кабель с элементами усиления называется кабелем с усиленной конфигураций. В кабеле облегченной конфигурации пространство между внешней оболочкой и буферным слоем заполнено жидким гелием. Внешнее покрытие изготавливается аналогично покрытию 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. Так, на 100 м максимальная частота сигнала на длине волны 850 нм для многомодового составляет 1600 МГц, для одномодового — 888 ГГц. Стержень и оболочка многомодового кабеля могут быть изготовлены из стекла или пластика, в то время как у одномодового — только из стекла. Для одномодового кабеля источником света является лазер, для многомодового — светодиод.

Для многомодового кабеля характерны следующие помехи: модальная дисперсия и хроматическая дисперсия. Модальная дисперсия заключается в том, что на большом расстоянии начинает сказываться многомодовость кабеля — световой импульс, идущий по самой длинной моде (неаксиальный луч) начинает «отставать» от импульса, идущего по центральной моде (аксиальный луч). В результате этого промежуток между импульсами должен быть больше, чем разница между аксиальным и неаксиальным лучами. Хроматическую дисперсию по другому можно назвать «эффектом радуги» — когда световой сигнал разделяется на световые компоненты., а так как волны света различной длины пропускаются световодом по-разному, то на больших расстояниях хроматическая дисперсия может привести к потере передаваемых данных — световые компоненты одного сигнала будут накладываться на световые компоненты другого.

Многомодовый волоконно-оптический кабель может быть со ступенчатым или плавным отражением сигнала. Кабель с плавным отражением сигнала имеет многослойную оболочку с разными коэффициентами отражения у каждого слоя, и лучшие характеристики по сравнению с кабелем со ступенчатым отражением сигнала.

Одномодовый кабель обладает наилучшими характеристиками, но и является самым дорогим. Многомодовый кабель из пластика является самым дешевым, но обладает самыми худшими характеристиками.

Радиоволновод (немного экзотики)

К искусственным средам передачи можно отнести радиоволноводы. Радиоволновод представляет собой полую металлическую трубку, внутри которой распространяется радиосигнал. Нужно отметить, что диаметр трубки должен соответствовать длине волны передаваемого сигнала. Обычно применяются короткие волноводы для передачи сигнала на передающую антенну. Однако есть сведения, что радиоволноводы применялись в военной отрасли для передачи сигналов на большие расстояния, причем коэффициент затухания сигнала был ниже, чем при использовании электрических кабелей. Но по мере развития технологий изготовления кабелей (в частности, волоконно-оптических) радиоволноводы перестали использоваться для передачи сигналов на большие расстояния.

Естественные среды

Рассматривая естественные среды передачи данных, сделаем следующие допущения: 1) так как наиболее используемой естественной средой является атмосфера (в основном, нижний слой — тропосфера), а различные сигналы распространяются в атмосфере по разному, то при рассмотрении данной среды различные виды сигналов будем рассматривать отдельно; 2) поскольку при спутниковой связи безвоздушная среда не накладывает каких-либо ограничений на проходящий через нее сигнал, а основные трудности сигнал спутниковой связи испытывает при прохождении атмосферы, — отдельно рассматривать безвоздушную среду не будем.

Атмосфера

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).

Радиоволны

Волны, имеющую длину больше, чем у ультракоротковолновых, не представляют большого интереса для сети передачи данных из-за низкой потенциальной скорости передачи данных. Поэтому рассматривать их не будем.

В сетях передачи данных нашли применения радиоволны УКВ диапазона, которые распространяются прямолинейно и не отражаются ионосферой (как КВ) и не огибая встречающиеся препятствия (как ДВ или СВ). Поэтому связь в сетях передачи данных, построенных на УКВ радиосредствах, ограничена по расстоянию (до 40 км). Для преодоления этого ограничения обычно используют ретрансляторы.

Разработчику радиосети приходится, в первую очередь, заниматься юридическими проблемами. Это объясняется тем, что любая передающая радиостанция, превышающая ограничение на выходную мощность, подлежит лицензированию. Национальными комитетами по лицензированию (или государственными органами, занимающимися лицензированием), как правило, выделяются частоты, не подлежащие лицензированию (в США комитетом FCC определены три таких диапазона: 902…928 МГц, 2.4…2.5 ГГц и 5.8…5.,9 ГГц, в Европейском сообществе ETSI определен диапазон, утвержденный директивой ЕС 1.88…1.90 ГГц). Однако в этом случае на передающее устройство накладывается ограничение по мощности (для США — 1 Вт).

Сети передачи данных бывают узкополосными (как правило, одночастотные) и широкополосными (широкополосные, как правило, организуются на нелицензируемых частотах). Широкополосные сети могут использовать либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов и модуляцией несущей прямой последовательностью (DS-CDMA, DFM), либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов за счет скачкообразного изменения частоты (FH-CDMA, FHM).

Стоит добавить, что при использовании радиоволн с миллиметровыми длинами волны и менее, придется столкнуться с тем, что качество радиосвязи будет зависеть от состояния атмосферы (туман, дым и т.д.).

Разновидностью радиосвязи можно считать спутниковую связь, отличием от наземной радиосвязи будет являться только то, что вместо наземного ретранслятора используется спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. При использовании спутника-ретранслятора снимается ограничение по расстоянию, но возникают задержки между приемом и передачей сигнала — задержки распространения, которые могут составить 0.5…5 с.

Инфракрасное излучение и видимый свет

Источником инфракрасного излучения могут служить лазер или фотодиод. В отличие от радиоизлучения, инфракрасное излучение не может проникать сквозь стены, и сильный источник света будет являться для них помехой. Кроме того, при организации связи вне помещения на качество канала будет влиять состояние атмосферы. Инфракрасные сети передачи данных могут использовать прямое или рассеянное инфракрасное излучение. Сети, использующие прямое излучение, могут быть организованы по схеме «точка-точка» или через отражатель, закрепляющийся, как правило, на потолке. Организация сетей, использующих прямое излучение, требует очень точного наведения, особенно если в качестве источников наведения используются лазеры. Используемые частоты излучения 100…1000 ГГц, пропускная способность от 100 Кбит/с до 16 Мбит/с. Сети, использующие рассеянное излучение, не предъявляют требования к точной настройке, более того, позволяют абоненту перемещаться, но обладают меньшей пропускной способностью — не более 1 Мбит/с.

Использование в сетях передачи данных источника видимого света более проблематично, так как использующийся источник видимого света ( лазер) может нанести травму человеку (ожог глаз). Поэтому при организации сетей, использующих видимый свет, следует также решать проблемы исключения случайной травмы пользователя сети, обслуживающего персонала или случайных людей.

Основные понятия

Среда передачи данных — физическая среда, по которой происходит передача сигналов, использующихся для представления информации

Радиоволны — электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны больше 100 мкм).

Коаксиальный (coaxial) кабель (от co — совместно и axis — ось) представляет собой два соосных гибких металлических проводника, разделенных диэлектриком.

Витая пара — (twisted pair, TP) — кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Существуют: экранированная (shielded twisted pair, STP) и неэкранированная (unshielded twisted pair, UTP) витые пары.

Двужильный или твинаксиальный (twinaxial) кабель — коаксиальный кабель с двумя проводящими жилами, каждая из которых помещена в свой собственный слой диэлектрика.

Триаксиальный (triaxial) кабель отличается от коаксиального тем, что содержит дополнительный медный экранирующий слой, который располагается между обычным экранирующим слоем и внешним покрытием.

Квадраксильный (quadrax) кабель — кабель, содержащий две жилы подобно твиаксиальному и окруженный подобно триаксиальному дополнительным экранирующим проводящим слоем.

Кабели с четырехслойной защитой (quadshield) — кабели такого типа содержат четыре чередующихся защитных слоя из фольги и металлической оплетки.

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) предназначен для организации физической сред передачи световых сигналов.

Мода (mode) — возможный путь распространения световых лучей по оптоволокну.

Одномодовый (single-mode) кабель- волоконно-оптический кабель, имеющий диаметр сечения стержня менее 10 мкм, в результате чего световые лучи внутри него могут распространяться только по одному маршруту.

Многомодовый (multimode) кабель — волоконно-оптический кабель, внутри стержня которого световые лучи могут распространяться по нескольким маршрутам.

Кабель со ступенчатым изменением коэффициента преломления (single-step fiber) — многомодовый волоконно-оптический кабель со скачкообразным коэффициентом преломления между сердечниками и оболочкой.

Кабель с плавным изменением коэффициента (graded-index fiber) — многомодовый волоконно-оптический кабель с плавным изменением коэффициента преломления между сердечниками и оболочкой.

Организации, занимающиеся стандартизацией сред передачи данных

Компания IBM — спецификации ICS (IBM cable system)

Национальный электротехнический кодекс (National Electric Code, NEC). Документы NEC публикуются национальным противопожарным комитетом. В них описываются стандарты надежности общецелевых кабелей. Стандарты второго класса (CL2x) описывают общецелевые кабели, а коммуникационные стандарты (CMx) кабели, предназначенные для передачи информации. Наиболее строгими из стандартов являются CL2P, CM2P (Plenum), менее строгие стандарты CL2R, CM2R.

Underwriters laboratories (UL)

Специалисты организации UL выполняют тестирование, предназначенное для проверки условий, при которых кабели и устройства могут работать с надежностью, соответствующей их спецификации. Продукция успешно прошедшая эти тесты помещается в списки UL. Для классификации кабелей различного типа UL используют систему отметок, которая содержит пять уровней.

Объединенный комитет Ассоциация электронной промышленности/Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA/EIA) разботал классификационные системы для витой пары: TIA/EIA-568/568А.

Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия (ISO/IEC) разработали стандарт ISO/IEC 11801, определяющий спецификации на кабели и соединители.

Институт инженеров по радиотехнике и электронике (IEEE) разработал стандарт 802.11 на беспроводные сети

Статья опубликована с разрешения журнала «Сетевой», №05 2000

 

Переходим с медного кабеля на оптоволокно: все за и против

Волоконно-оптический кабель сегодня активно применяется для передачи аудиовизуальных сигналов и данных на большие расстояния в широком спектре разнообразных AV, телекоммуникационных и сетевых приложений, превосходя по ряду характеристик кабель, использующий вместо оптических волокон медные жилы. Разбираемся в его основных преимуществах и недостатках.

Рынок оптической передачи данных все быстрее развивается и, согласно отчету консалтингового агентства Fior Markets, вырастет к 2025 году до $7,89 млрд, обеспечивая среднегодовой рост на уровне 11,7%. Основной триггер этого процесса — повсеместное внедрение различных версий конфигурации Fiber To The X (FTTx — оптическое волокно до точки X), а также повышение требований к пропускной способности сетей и безопасности личных данных.

Если сравнивать между собой два наиболее распространенных стандарта кабелей, то медный провод работает с электрическими сигналами, проходящими по металлическим жилам, в то время, как волоконно-оптический транслирует сигналы в световой форме, что требует применения устройств, осуществляющих преобразование электрических сигналов в свет и обратно. Как правило, источником света в подобной конструкции служит лазер или светодиоды, а устройствами преобразования — локальный передатчик и удаленный приемник. При этом для максимально качественной передачи амплитуда, частота и фаза света на всем пути прохождения по кабелю должны быть стабильны и не подвержены внешним колебаниям. Чем же такой подход, особенно учитывая необходимость применения для преобразования дополнительного оборудования, лучше классического медного кабеля?

Основные преимущества и недостатки перехода на волоконно-оптическую передачу данных:

Пропускная способность

При одинаковом диаметре кабеля волоконно-оптическое соединение способно обеспечить значительно более широкую полосу пропускания, чем медная витая пара, позволяя транслировать гораздо больше данных. Это значит, что один и тот же сигнал, например, 4K-видео за одинаковый промежуток времени по разным кабелям будет предаваться без потерь на разное расстояние и с разной скоростью.

Дальность и скорость передачи

Лазер, применяемый в волоконно-оптическом кабеле, движется со скоростью, составляющей примерно одну треть от скорости света. Электроны в медном кабеле движутся со скоростью менее 1% от скорости света. Столь внушительная разница накладывает свой отпечаток как на скорость передачи данных, так и на максимально допустимую дальность соединения. Стандартное расстояние, на которое способен передавать медный кабель, обычно не превышает 100 метров. Многомодовое оптоволокно позволяет увеличить это расстояние до 300 метров, а одномодовое, при правильном подборе остальных компонентов системы, до 10 км.

Помехозащищенность

Волоконно-оптический кабель не содержит металлических компонентов, в результате чего невосприимчив к электромагнитным и радиочастотным помехам и способен эффективно работать при экстремальных изменениях температуры и влажности, которые могут быть критичны для медного кабеля.

Безопасность

Отсутствие в волоконно-оптической технологии передачи электрических сигналов делает невозможным перехват пользовательских данных третьими лицами, а попытки физического доступа могут быть в кратчайшие сроки детектированы. Столь высокий уровень безопасности сделал оптику крайне популярной в государственных и банковских приложениях, для которых этот фактор критичен. Другим преимуществом отсутствия в кабеле электрического тока является полное решение проблем с короткими замыканиями, искрением и другими схожими неполадками, что делает их подходящими для использования на взрыво- и пожароопасных объектах, например, химических или нефтеперерабатывающих заводах.

Недостатки

Естественно, помимо преимуществ, есть у технологии и недостатки. Волоконно-оптический кабель, как правило, изготавливается из стекла, поэтому он более хрупок, чем медный, и требует более аккуратного обращения при монтаже и эксплуатации. За счет более сложной стыковки элементов кабельной инфраструктуры инсталляции с волоконно-оптическим соединением более трудны в реализации. Необходимость использования для трансляции данных приемников и передатчиков, осуществляющих преобразование сигналов из электрических в оптические и обратно, повышает стоимость самой инфраструктуры. Наконец, с увеличением дальности передачи повышается и рассеивание света, что требует для проектов, где нужно покрыть большое расстояние, применения лазеров с короткой длиной волны, которые сложнее и дороже в изготовлении. Соответственно, чем больше дальность, тем выше стоимость соединения.

Классификация

Волоконно-оптический кабель состоит из сердечника, включающего одну или несколько стеклянных нитей, по которым проходит световой сигнал, оплетки и различных защитных слоев. Кабель с одной жилой называется одномодовым, имеет меньший диаметр сердечника, составляющую 8-9 микрон, и использует длину волны (1310 нм или 1550 нм), что позволяет передавать сигналы на большие расстояния и с более высокой скоростью. Толщина жилы многомодового кабеля стандартна — 50 или 62,5 микрон, а длина волны может быть от 650 до 850 нм. Они классифицируются, как OM1/2/3/4, при этом OM1 и OM2 чаще всего построены на базе светодиодного источника света и покрыты оранжевой оболочкой, в то время, как OM3 и OM4 обычно используют лазеры VCSEL (поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором) с длиной волны 850 нм и покрыты оболочкой цвета морской волны. Одномодовые кабели классифицируются, как OS1 и OS2, но различия в них заключаются в конструкции самого кабеля, а не характеристиках оптического волокна. На цвет оплетки также могут влиять исполнение для внутренней и наружной эксплуатации и гибридная конструкция.

Источником света при оптоволоконной передаче может выступать как лазер, так и светодиоды. Они работают с длиной волны выше видимого диапазона, но ниже инфракрасного. В одномодовых кабелях применяются лазеры с большой длиной волны, а в многомодовых — лазеры или светодиоды с короткой длиной волны. Поверхностно-излучающие лазеры с вертикальным резонатором устанавливают в основном в многомодовых соединениях с длиной волны 850 нм, которые используются для передачи сигналов на расстояния до 500 метров. Лазеры Фабри-Перо чаще можно встретить в одномодовых волоконно-оптических кабелях с длиной волны 1310 нм и 1550 нм, предназначенных для передачи сигналов со скоростью до 1,25 Гб/с на большие дистанции, но не дальше, чем на 20 км. Лазеры с распределенной обратной связью характеризуются такой же длиной волны, как и Фабри-Перо, но могут передавать сигналы на расстояния до 40 км.

Дополняют все это гибридные кабели, в которых применена комбинация из волоконного и медного компонентов, называемые активными оптическими кабелями. Подобная конфигурация использует лазеры VCSEL для высокоскоростной передачи видеосигналов по многомодовому соединению, а медные жилы отвечают за передачу сигналов управления. Такие кабели популярны в соединениях, длина которых не превышает 100 метров, и превосходят по ряду ключевых характеристик классические медные кабели, уступая полностью волоконно-оптическим.

Удлинители

Широкий ассортимент удлинителей для передачи AV и KVM сигналов по оптоволоконным сетям на разное расстояние и с разной скоростью можно найти в ассортименте компании ATEN. Например, модель VE883 K1, построенная на базе поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором с длиной волны 850 нм, способна транслировать по многомодовому кабелю 4K-сигнал и управляющие команды, поступающие через порт HDMI, на дистанцию до 300 метров, а VE883K2 на базе лазера с распределенной обратной связью с длиной волны 1310 нм позволяет транслировать 4K-сигнал по одномодовому кабелю на дистанцию до 10 км. Модель VE882, также снабженная портом HDMI, подойдет для трансляции сигналов с разрешением 1080p@60 и управляющих команд ИК и RS-232 по одномодовому кабелю на расстояние до 600 метров.

Линейка CE объединяет устройства для работы не только с видеосигналами, для подачи которых предусмотрены порты DVI, но и с USB-данными и KVM-сигналами. Модель CE680 может передавать по одномодовому кабелю видео с разрешение WUXGA на расстояние до 600 метров, а CE690 — уже на 10 километров. Все удлинители представляют собой комплект из приемника и передатчика, выполненных в компактных корпусах. Также ATEN выпускает приемопередатчики в форм-факторе SFP, предназначенные для установки в материнские платы сетевых устройств. Например, модуль 2A-137G с лазером с длиной волны 1310 нм позволяет передавать по одномодовому кабелю сигналы на расстояние до 10 километров.

Читайте АВ Клуб в Telegram

Способы повышения пропускной способности кабелей в трубах

Возможности метода горизонтально-направленного бурения (ГНБ) постоянно возрастают и уже позволяют обустраивать в грунте трубные участки длиной не только десятки, как это требовалось изначально, а даже сотни метров. Для крупных городов развитие ГНБ и возросшая сложность прокладки кабелей традиционным способом (в траншеях) привели к ожидаемому результату: теперь размещение кабелей в трубах стало использоваться не только локально в местах пересечений с дорогами и коммуникациями, но и как полноправный способ строительства линий.

Рост длин участков трассы, проложенных в трубах, как оказалось, происходит не только в сегменте ГНБ, но и в сегменте обычной траншейной прокладки. Дело в том, что трубы стали восприниматься как недорогая альтернатива железобетонным лоткам на всем протяжении трассы линии, а также как возможность строительства в несколько этапов, выполняемых с интервалом в несколько месяцев или даже лет.

Например, сложно и дорого подготовить траншею и поддерживать ее длительное время в надлежащем состоянии, ожидая покупки и поставки кабеля на объект. В ситуациях ограниченного финансирования или других причин, не позволяющих сразу после подготовки траншеи оперативно приступить к прокладке кабеля, применение труб позволит выйти из положения. На 1-м этапе в грунте готовится траншея, и на ее дно укладываются трубы с установленными заглушками, траншея засыпается. На 2-м этапе, после оплаты 1-го, приобретения и поставки кабеля на объект, откапываются только лишь торцы труб, снимаются заглушки, протягивается кабель, монтируются муфты, линия сдается в эксплуатацию.

 Рис. 1. Кабель, расположенный в полимерной трубе

Возросшая роль труб ставит перед энергетиками целый комплекс задач, среди которых разработка требований к полимерным трубам для прокладки кабельных линий и методам их механического расчета [1, 2 и др.]. Немаловажными также являются вопросы теплового расчета кабельных линий в трубах:

•       влияние теплопроводности стенки трубы на допустимый ток жилы кабеля; 

•       поправочный коэффициент на прокладку в трубах. 

Тепловой расчет кабеля в трубе 

На рисунке 1 схематично показан кабель внешнего диаметра d, проложенный в грунте в полимерной трубе, имеющей внешний диаметр D и толщину стенки e. Это может быть как трехфазный кабель, так и однофазный кабель (тогда трехфазная линия имеет сразу три таких трубы с однофазным кабелем в каждой из них). 

Например, если речь идет об однофазных кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена, то главными источниками тепловыделения в кабеле являются потери мощности в жиле P_Ж и экране P_Э. Указанное тепло отводится от кабеля в грунт, для чего оно должно преодолеть цепочку из тепловых сопротивлений R (рисунок 2). Видно, что на пути тепла встают изоляция кабеля (И), оболочка кабеля (О), воздух в трубе (В), полимерная труба (Т), грунт (Г). 

Задав температуру грунта равной, скажем, T_Г = 20 °С, с помощью тепловой схемы рис. 2 можно определить потери в жиле P_Ж и потери в экране P_Э, при которых температура жилы кабеля выйдет на уровень T_Ж = 90 °С, считающийся предельно допустимым в нормальном режиме работы для изоляции из сшитого полиэтилена. Далее определяется значение тока жилы кабеля I_ДОП, отвечающее потерям P_Ж и P_Э, и это значение называется длительно допустимым током жилы. Указанная методика расчета отражена в ГОСТ Р МЭК [3]. 

Рис. 2. Тепловая схема замещения кабельной линии в трубе

В схеме рис. 2 величины тепловых сопротивлений зависят от геометрических характеристик рассматриваемой системы, т. е. от внешних и внутренних диаметров изоляции, оболочки, трубы. Также тепловые сопротивления R зависят и от свойств материалов — их удельных тепловых сопротивлений r. Значения r для элементов кабеля и для воздуха являются известными параметрами, тогда как значения r для трубы и грунта в каждом конкретном случае должны уточняться. 

Рис. 3. Допустимый ток кабельной линии 110 кВ в зависимости от удельного теплового сопротивления трубы (Т) и грунта (Г)

На рисунке 3 в качестве примера представлены расчеты длительного допустимого тока трехфазной кабельной линии 110 кВ, выполненной однофазными кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена, имеющими распространенные в России сечения 1000 мм² медной жилы и 240 мм² медного экрана. Полагаем, что потерь в экранах нет, то есть P_Э = 0 (сделана транспозиция экранов или их одностороннее заземление), а фазы кабеля проложены сомкнутым треугольником. 

Считаем, что каждая из трех фаз кабеля 110 кВ проложена в своей трубе с типовыми параметрами: внешний диаметр D = 225 мм, кольцевая жесткость SN 64 кН/м². При модуле упругости 950 МПа согласно таблице 1 из [2] имеем отношение D/e = 11,7 и толщину стенки такой трубы e = 225/11,7 = 19,2 мм. 

В расчетах рисунка 3 варьируется:

•       удельное тепловое сопротивление грунта r_Г в диапазоне 1–3 (м·К)/Вт;
•       _{удельное тепловое сопротивление трубы rТ в диапазоне 0,1–100 (м·К)/Вт.} 

Согласно графику на рисунке 3, например, в случае прокладки в грунте r_Г = 1 (м·К)/Вт полимерных труб, обладающих r_Т = 3 (м·К)/Вт, допустимый ток кабеля составляет I_ДОП = 1000 А. 

Теплопроводность стенки трубы 

Зависимости, изображенные на рисунке 3, наглядно показывают, что для увеличения допустимого тока I_ДОП кабельной линии следует стараться обеспечить r_Г → 0 и/или r_Т → 0. Так, в частности, переход от асбестовых труб r_Т = 10 к полимерным трубам, сделанным из полиэтилена низкого давления (ПНД) и имеющим меньшее удельное тепловое сопротивление стенки r_Т = 3, привел к росту допустимого тока кабелей на 2–4%. 

В настоящее время пришло понимание, что ПНД нельзя использовать при строительстве кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена, и на место ПНД пришли специальные термостойкие негорючие кабельные полимерные трубы [1]. Производители таких труб в качестве одного из дополнительных аргументов в пользу своей продукции сообщают, что их трубы обладают удельным тепловым сопротивлением стенки r_Т ≤ 3, т.е. дают повышение допустимого тока кабелей в сравнении со случаями ПНД и асбеста. 

На самом деле, как следует из теплового расчета рисунка 3, в диапазоне r_Т ≤ 3 удельное тепловое сопротивление уже практически никак не влияет на допустимый ток линии I_ДОП. Это происходит потому, что в тепловой схеме на рисунке 2 при r_Т ≤ 3значение теплового сопротивления стенки трубы R_Т оказывается ничтожно малым на фоне других тепловых сопротивлений, остающихся неизменными. 

Хочется обратить внимание, что согласно ГОСТ [4] и другим документам, при определении удельного теплового сопротивления следует указывать температуру, при которой проводятся замеры. Так, для силовых кабелей 6–500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена удельное сопротивление труб r_Т интересно лишь при рабочих температурах 60–90 °С. Исследования показывают, что при таких температурах для полимерных труб сложно достичь уровня r_Т ≤ 2÷3, и по этой причине некоторые производители начинают хитрить, декларируя, например, нетиповое значение r_Т = 1, но скрывая значение отвечающей ему температуры, нигде его не указывая. 

Несмотря на отсутствие какой-либо необходимости в борьбе за r_Т → 0 и достаточность r_Т = 2÷3, есть производители, которые продолжают эту бесполезную гонку, отвлекая внимание энергетиков от по-настоящему проблемных вопросов прокладки кабелей в трубах, среди которых, например: 

•       недопустимость использования труб, имеющих в своем составе ПНД; 

•       необходимость создания методики, позволяющей в полевых условиях на объекте определить, не поставлены ли обычные ПНД трубы, окрашенные в красный цвет; 

•       недопустимость прокладки высоковольтных силовых кабелей 6–500 кВ в трубах, соответствующих ГОСТ Р МЭК 61386-2014 «Трубные системы для прокладки кабелей» (этот ГОСТ имеет область действия, распространяющуюся исключительно на низковольтные сети до 1 кВ). 

Поправочный коэффициент на прокладку в трубах 

Согласно каталогам кабельных заводов при прокладке кабеля 6–500 кВ в трубе допустимый ток линии снижается на 10% относительно случая прокладки прямо в грунте. Таким образом, при проектировании кабелей в трубах проектировщикам рекомендуется использовать поправочный коэффициент 0,9. К сожалению, расчеты показывают, что данная цифра является настолько усредненной, что ее применение никак не может быть рекомендовано. 

В статье [5] после выполнения серии расчетов на примере кабеля 110 кВ 1000/240 мм² было выявлено, что замена традиционной прокладки в открытом грунте на трубную при определенных условиях не только не снижает пропускную способность линии, а даже наоборот способна вызвать ее повышение вплоть до 5–15%. Эффект роста допустимого тока связан с тем, что при больших диаметрах труб они получают значительную площадь контакта с грунтом и хорошо охлаждаются. Иными словами, в тепловой схеме на рисунке 2 появление труб приводит к необходимости учета сопротивлений R_В и R_Т, но иногда в гораздо большей мере оно способствует снижению R_Г, что в итоге и вызывает снижение общего суммарного теплового сопротивления схемы, улучшение охлаждения жил кабеля, рост допустимого тока. 

Особенно заметным рост допустимого тока кабеля оказывается тогда, когда при выборе внешнего диаметра труб отходят от описанного в [2] традиционного правила D/d ≥ 1,5 (рисунок 1), используя вместо него правило D/d≥2÷3. 

Заключение

1. Прокладка кабельных линий в полимерных трубах может не только снижать, но и повышать допустимый ток для жилы кабеля. В общем случае использование поправочного коэффициента 0,9 на прокладку в трубах является неверным. 

2. Использование полимерных труб с удельным тепловым сопротивлением менее 2–3 (м•К)/Вт не изменяет допустимого тока жилы кабельной линии. 

3. Появление в кабельных сетях труб с тепловыми сопротивлениями 0,1–1 (м•К)/Вт или, соответственно, с теплопроводностью 1–10 Вт/(м•К) не имеет ничего общего с потребностями энергетики. 

4. Для повышения допустимого тока жилы кабеля, проложенного в полимерной трубе, в настоящее время есть лишь два основных способа: это или применять трубы увеличенного диаметра, или предусматривать контролируемое заполнение труб водой (без частиц грунта, так как они могут вызвать заиливание кабеля). 

___________

Материал опубликован в журнале «Электроэнергия. Передача и распределение».

Автор статьи: Дмитриев М.В., к.т.н., доцент Санкт-Петербургского политехнического университета

Тестер для проверки медного кабеля Fluke Networks CIQ-GSV2

Тестер для проверки медного кабеля Fluke Networks CIQ-GSV2 Qualification TesterТестер для проверки медного кабеля предназначен для устранения неисправностей в кабелях и определения возможности поддержки ими различных скоростей (10/100/1000/VoIP). • Квалификация – прибор проверяет, обеспечивают ли существующие кабели достаточную пропускную способность для поддержки передачи голоса, стандартов 10/100 Ethernet, VoIP или Gigabit Ethernet • Устранение неисправностей — отображение причин, по которым существующие кабели не поддерживают требуемую пропускную способность сети (например, перекрестные помехи при длине кабеля свыше 11 м) • Обнаружение – прибор определяет, что находится на конце каждого кабеля, и отображает сведения о конфигурации устройства (скорость/дуплекс/пары) • Определение неиспользованных портов коммутатора, доступных для перераспределения • Составление карт конфигурации проводки и отображение расстояния до мест возникновения неисправностей с помощью теста Intelligent Wiremap • Проверка всех типов кабелей с медными жилами: витая пара, коаксиальный кабель и аудиокабель Полное представление о пропускной способности кабелей для сетевого специалиста CableIQ – первый тестер пропускной способности кабелей, предназначенный для сетевых специалистов. Он позволяет даже наименее опытным специалистам получать представление о том, какие скорости могут поддерживать существующие кабели, быстро изолировать их от неисправностей сети, а также узнавать, что находится на дальнем конце любого кабеля. Благодаря этому, сетевые специалисты могут уменьшать время на обслуживание и время готовности к нему, а также экономить средства, эффективнее используя существующую инфраструктуру. Снижение уровня критичности проблем на целых 30% Мощные возможности для устранения неисправностей и интуитивно понятный интерфейс CableIQ позволяют передовым специалистам находить и устранять широкий спектр проблем внутри инфраструктуры. Активен ли порт? Совпадают ли параметры дуплекса? Где причина неисправности: в сети или в кабеле? Способен ли кабель поддерживать требуемую пропускную способность сети? CableIQ является единственным инструментом, снижающим уровень критичности проблем максимум на 30%. С его помощью вы сможете найти ответы на все эти вопросы, прежде чем проблемы перейдут на следующий уровень критичности. Функции Квалификация пропускной способности При установке сетей передачи голоса по IP (VoIP) или Gigabit Ethernet необходимо удостовериться, что существующий кабель поддерживает требования пропускной способности нового оборудования. Ваша кабельная проводка сертифицирована, но ввиду перемещений, добавлений и изменения многие соединения не работают на желаемых скоростях. CableIQ быстро показывает, пригодна ли связь, включая коммутационные кабели, для передачи голоса, 10/100BASE-T, VoIP или Gig. Зная пропускные способности сети до начала модернизации можно предотвратить длительные простои в будущем и впустую потраченные на ненужный поиск неисправностей трудовые часы.   Четырехсекундный автотест CableIQ четко указывает галочкой c какими скоростями и приложениями может работать тестируемый кабель. Поиск неисправностей в кабелях Подключитесь к любому кабелю, коммутационной панели или стенному гнезду и просмотрите детальную информацию о кабеле (длина/схема проводки) и одновременно информацию о деталях устройства на дальнем конце (параметры настройки скорости / двойные параметры настройки). Благодаря ряду испытательных функций кабеля и сети, вы сможете изолировать неполадки соединения. Например, если режим обнаружения показывает, что двойные параметры настройки соответствуют, но неполадка при этом сохраняется, проведите автотест, чтобы определить поддерживает ли кабель необходимую пропускную способность. Если соединение не соответствует квалификации, CableIQ обеспечит подробную информацию о природе и местоположении неполадок кабеля, таких как перекрестная связь или большие изменения импеданса. С прибором CableIQ ваши специалисты смогут быстрее решать проблемы по заявкам о неисправностях, вполовину сократив время, требуемое на устранение неисправностей кабеля.   Этот скрин-шот показывает кабельное соединение, которое не соответствует квалификации 1000BASE-T из-за ошибки связи на 4,1 метра. Определение инфраструктуры Освободите 10% или более портов коммутатора Режим обнаружения CableIQ четко показывает, что находится в дальнем конце любого кабеля. У коммутатора проверьте каждый кабель по одному. Вы сможете быстро увидеть, присутствует ли разрыв кабеля на дальнем конце, или соединен ли он с ПК. Также можно использовать функцию мигания хаба CableIQ с рабочего места, чтобы высветить соответствующий индикатор порта коммутатора. Вы удивитесь, узнав, сколько неиспользованных портов можно освободить и повторно задействовать с использованием CableIQ. Определите, где проведены установленные кабели, все из одной точки подключения.   Присоедините удаленные идентификаторы в различных точках подключения, затем выполните многократные испытания кабелей от центра распределения или коммутационного шкафа. CableIQ обеспечивает определение проводки, длину пар, расстояние до неполадки, и удаленное распознание каждого проверяемого кабельного соединения.   Функция составления схемы разводки кабелей Intelligent WiremapИнтеллектуальная система проводки проводит испытание на длину, замыкания, расщепления пар, или разрывы и показывает местонахождение неполадки при помощи доступного графического интерфейса   Система Intelligent Wiremap прибора CableIQ четко указывает на разрыв на контакте 6 дальнем конце испытуемого кабеля (130 футов/34 метра) Технология IntelliTone Определите местонахождение кабелей и проводов с превосходной точностью Прибор CableIQ поддерживает генерацию цифровых тональных сигналов IntelliTone посредством приведенных ниже функций. • Более легкое обнаружение и отслеживание кабелей с большей степенью точности по сравнению с другими приборами, представленными на рынке. • Настройка и безопасное отслеживание кабеля в живой сети • Обеспечение двух цифровых тонов и четырех аналоговых тонов • Включает в себя функции составления схемы разводки кабелей и последующего отслеживания IntelliTone; пользуйтесь детектором IntelliTone Pro 200 для проверки схемы разводки кабелей   Удобство использования Вооружите техничестких специалистов, работающих напрямую с клиентами, простым в обращении инструментом Благодаря доступному пользовательскому интерфейсу и графическим изображениям на дисплее, пользователь может следовать инструкциям при минимальном уровне необходимого обучения или без него. • Поворотный переключатель упрощает обучение и эксплуатацию. Вы всегда знаете, какой тестовый модуль выбран • Портативная, легкая, прочная эргономичная конструкция для легкого практического использования • Четыре батарейки типа AA — длительный срок службы в течение нескольких недель тестирования • Адаптер схемы разводки также выполняет функцию защитной крышки   Принадлежности, входящие в комплект поставкиВ комплект для обслуживания CableIQ Gigabit входят: CableIQ Qualification Tester, LinkRunner AT 1000, детектор IntelliTone Pro 200 Probe, дистанционные идентификаторы CableIQ № 1-7, компакт диск с ПО для составления отчетов CableIQ Reporter, экранированные коммутационные шнуры RJ45-RJ45 (2), USB-кабель, коаксиальный вставной адаптер типа F.   Характеристики Поддерживаемые типы кабелей UTP, STP, FTP, SSTP, RG6, RG59, кабели безопасности и кабели для передачи звука Автотесты квалификации 1000BASE-T, 100BASE-TX, 10BASE-T, VoIP, 1394b S100, TELCO, только схема разводки кабелей, коаксиальные кабели Поддерживаемые тесты Схема разводки кабелей, длина, производительность сигналов кабеля, цифровые тональные сигналы, аналоговые тональные сигналы, обнаружение и идентификация портов Ethernet, обнаружение аналоговых телефонов, мигание светового индикатора портов, целостность, тест динамиков, обнаружение неисправностей кабеля, обнаружение видеосигнала. Схема разводки кабелей Обнаружение неисправностей одножильного кабеля и поддержка режима MultiMap с количеством удаленных идентификаторов офиса, не превышающим семи. Создание графической схемы пропорционального соотношения длины кабеля и разрывов. Обнаружение расщепленных пар. Поиск неисправностей Измерение перекрестных наводок и сопротивления; их сравнение с соответствующими ограничениями зависимо от выбранного теста. Обнаружение расположения крупных точечных источников, а также распределенных источников в кабельных системах, если эти источники достаточны для того, чтобы системы не прошли квалификацию по применению. Хранение результатов До 250 результатов квалифицирующего тестирования. Мощность Тип батареек: 4 щелочные батарейки типа AA (NEDA 15A, IEC LR6). Время работы от батарей 20 ч. использования в обычном режиме, без использования подсветки. Другие поддерживаемые типы батареек 4 батарейки типа AA – фото-литиевые, никель-метал-гидридные NiMH, никель-кадмиевые NiCD Размеры 17,8 см x 8,9 см x 4,5 см Вес 0,55 кг   Дополнительные принадлежности 2398779 Твердый кейс для CableIQ IT  CIQ-CIT 2398615 Набор коаксиальных адаптеров  CIQ-COAX 2388098 CableIQ набор удаленных идентификаторов 2-4  CIQ-IDK24 2388102 Набор удаленных идентификаторов прибора  CIQ-IDK57 2398644 Модульный адаптер RJ45/11  CIQ-RJA 2398632 Адаптер проводного подключения  CIQ-SPKR 2398807 Адаптер проверки  CIQ-WM   Недавно просмотренные товары: Лидеры продаж Вас может заинтересовать:

Пропускная способность интерфейсов

Пропускная способность интерфейса передачи данных (Transfer rate) — это максимальная скорость, с которой данные могут передаваться через данный интерфейс. Не стоит путать пропускную способность интерфейса с пропускной способностью отдельных устройств, которые к нему подключены. Многие интерфейсы не способны передавать данные с максимально возможной скоростью, это связано с присущими им накладными расходами. Некоторые адаптеры обладают аппаратными возможностями для обработки данных без загрузки CPU, что позволяет повысить производительность, управляемость и надежность передачи данных через интерфейс. Для интерфейсов, перечисленных в таблице, пропускные способности считаются из расчета передачи по одному порту в полудуплексном режиме.

Отличия схем кодирования в битах и байтах

Пропускные способности для систем хранения данных обычно указываются в MB/s. Множество интерфейсов использует схему кодирования 8b/10b, которая отображает восьмибитные байты в символы размером 10 бит для передачи на физическом уровне, при этом дополнительные биты используются для управления. Поэтому для таких интерфейсов пропускная способность в MB/s считается как пропускная способность в Mb/s, деленная на 10. Накладные расходы при схеме кодирования 8b/10b составляют 20% (10-8)/10.

Начиная с 10Gb Ethernet и с 10Gb Fibre Channel (для ISL), используется схема кодирования 64b/66b с улучшенной эффективностью. Схема 64b/66b проектировалась для высокой пропускной способности FC и InfiniBand. Само по себе кодирование 64b/66b не совместимо с 8b/10b, но иногда устройства на аппаратном уровне могут поддерживать реализацию старой схемы.

16Gb Fibre Channel имеет линейную скорость 14.025Gbps, но со схемой кодирования 64b/66b имеет в два раза большую пропускную способность, чем 8Gb Fibre Channel, линейная скорость которого равна 8.5Gbps. Кодирование 64b/66b влечет за собой 3% накладных расходов (66-64)/66.

PCIe версий 1.x и 2.x использует схему кодирования 8b/10b. PCIe версии 3 использует 128b/130b, что дает всего 1.5% дополнительных расходов.

Схемы кодирования

Схема кодирования	Накладные расходы	Интерфейсы
8b/10b	20%	1GbE, FC (вплоть до 8Gb), IB (SDR, DDR, QDR), PCIe (1.0 и 2.0), SAS (1.0, 2.0 и 3.0), SATA, USB (вплоть до 3.0)
64b/66b	3%	10GbE, 100GbE, FC(10/16/32Gb), FCoE, IB (FDR и EDR), Thunderbolt 2
128b/130b	1.5%	PCIe (3.0 и 4.0)
128b/132b	3%	USB 3.1 Gen 2 (10Gbps)
128b/150b	14.7%	SAS 4.0

Пропускная способность Fibre Channel

Интерфейс	Пропускная способность	Линейная скорость	Схема кодирования	Хост-адаптер
1Gb FC	100 MB/s	1.0625 GBaud	8b/10b	PCI-X
2Gb FC	200 MB/s	2.125 GBaud	8b/10b	PCI-X
4Gb FC	400 MB/s	4.25 GBaud	8b/10b	PCI-X 2.0 или PCIe 1.0 x4
8Gb FC	800 MB/s	8.5 GBaud	8b/10b	PCI-X 1.0 x8 или PCIe 2.0 x4
16Gb FC	1600 MB/s	14.025 GBaud	64b/66b	PCI-X 2.0 x8 или PCIe 3.0 x4
32Gb FC	3200 MB/s	28.05 GBaud	64b/66b	PCIe 3.0 x8
64Gb FC	6400 MB/s	28.9 GBaud	64b/66b	PCIe 4.0

Пропускная способность InfiniBand

	1X	4X	12X	Схема кодирования	Хост-адаптер
SDR	2 Gb/s	8 Gb/s	24 Gb/s	8b/10b	PCIe 1.0 x8
DDR	4 Gb/s	16 Gb/s	48 Gb/s	8b/10b	PCIe 1.0 x16 или PCIe 2.0 x8
QDR	8 Gb/s	32 Gb/s	96 Gb/s	8b/10b	PCIe 2.0 x8
FDR-10*только Mellanox	10.31 Gb/s	41.25 Gb/s	123.75 Gb/s	64b/66b	PCIe 3.0 x8
FDR	13.64 Gb/s	54.55 Gb/s	163.64 Gb/s	64b/66b	PCIe 3.0 x8
EDR	25 Gb/s	100 Gb/s	300 Gb/s	64b/66b	PCIe 3.0 x16

Сравнительная таблица интерфейсов

Интерфейс	Количество устройств	Максимальное расстояние (м)	Тип кабеля	Реализация контроллера интерфейса	Скорость передачи (MB/s)	Аттрибуты интерфейса
FC	16M	10 (медный кабель) или более 10 км (оптоволоконный кабель)	Медный или Оптоволоконный	Дополнительный адаптер (HBA)	100, 200, 400, 800, 1600, 3200	двухпортовый
FCoE	16M	10 (медный кабель) или очень большое (оптоволоконный кабель)	Медный или Оптоволоконный	Конвергентный сетевой адаптер (CNA) или сетевой адаптер 10GbE (NIC)	1150, 4600	двухпортовый
Infiniband	48M	15 (медный кабель) или очень большое (оптоволоконный кабель)	Медный или Оптоволоконный	Дополнительный адаптер (HCA)	1000, 2000, 4000, 7000, 12500	полнодуплексный, двухпортовый
iSCSI	Много	расстояние соотв. кабелю Ethernet	Медный или Оптоволоконный	Cетевой адаптер (NIC) или дополнительный адаптер (HBA)	100, 1000, 2500, 4000
SAS (пассивный)	16K	10	Медный	Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA)	300, 600, 1200	полнодуплексный, двухпортовый
SAS (активный)	16K	20	Медный	Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA)	300, 600, 1200	полнодуплексный, двухпортовый
SAS (активный)	16K	100	Оптоволоконный	Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA)	300, 600, 1200, 2400	полнодуплексный, двухпортовый
SATA	1	1	Медный	Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA)	150, 300, 600	полудуплексный, однопортовый
Thunderbolt	6	4	Медный	Встроен в чипсет	1000, 2000, 4000
USB	127	5	Медный или Беспроводное соединение	Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (Adapter card)	0.15, 1.5, 48, 500, 1000	однопортовый

8 преимуществ оптоволоконного кабеля перед медным

Оптоволоконный или просто оптический кабель является одним из самых популярных проводников. Он используется повсеместно как для создания новых кабельных систем, так и для обновления старых. Все потому, что оптоволоконный кабель имеет множество преимуществ перед медным. Именно их мы и рассмотрим в этой статье.

• Пропускная способность

Чем выше пропускная способность, тем больше информации можно передавать. Оптоволоконный кабель обеспечивает большую пропускную способность: до 10Гбит/с и выше. Это лучшие показатели, чем у медного кабеля. Стоит также учитывать, что скорость передачи будет разной у разных типов кабеля. Например, одномодовый оптоволоконный кабель обеспечивает большую пропускную способность, чем многомодовый.

• Расстояния и скорость

При использовании оптоволоконного кабеля информация передается с большей скоростью и на более дальние расстояния  практически без  потери сигнала. Эта возможность обеспечивается благодаря тому, что сигнал передается через оптику в виде световых лучей. Оптоволокно лишено ограничения на расстояние в 100 метров, как это можно наблюдать с неэкранированным медным кабелем без усилителя. Расстояние, на которое возможно передать сигнал, также будет зависеть от типа используемого кабеля, длины волны и самой сети. Расстояния варьируются от 550 метров для многомодового типа до 40 километров для одномодового типа кабеля.

С оптоволоконным кабелем вся ваша информация находится в безопасности. Сигнал, передаваемый по оптике, не излучается и его очень сложно перехватить. Если же кабель был поврежден, это легко отследить, так как он будет пропускать свет, что в итоге приведет к остановке всей передачи. Таким образом, если будет совершенна попытка физического взлома вашей оптоволоконной системы, вы обязательно узнаете об этом.

Стоить отметить, что оптоволоконные сети позволяют разместить всю электронику и оборудования в одном централизованном месте.

• Надежность и прочность

Оптоволокно обеспечивает максимально надежную передачу данных. Оптический кабель имеет иммунитет ко множеству факторов, которые легко могут повлиять на работу медного кабеля. Центр жилы сделан из стекла, изолирующего от электрического тока. Оптика полностью устойчива к радио- и электромагнитным излучениям, взаимным помехам, проблемам с сопротивлением и многим другим факторам. Оптоволоконный кабель можно прокладывать рядом с промышленным оборудованием без каких-либо опасений. К тому же, оптоволоконный кабель не так чувствителен к температуре, как медный кабель, и легко может быть размещен в воде.

Оптоволоконный кабель легче, тоньше и  долговечнее в сравнении с  медным. Для достижения больших скоростей передачи с использованием медного кабеля потребуется использование лучшего типа кабеля, который обычно более тяжелый, имеет больший диаметр и занимает больше места. Небольшие размеры оптического кабеля делают его более удобным. Также стоит отметить, что провести тестирование оптоволоконного кабеля намного легче, чем медного.

Большое распространение и низкая стоимость медиаконвертеров существенно упрощают передачу данных от медного кабеля к оптоволоконному. Конвертеры обеспечивают бесперебойное соединение с возможностью использования уже существующего оборудования.

• Сварка кабеля

Хотя сварка оптоволоконного кабеля на сегодняшний день проходит более трудоемко, чем обжим медного кабеля, при использовании специальных инструментов для сварки этот процесс проходит намного легче.

Стоимость оптоволоконного кабеля, компонентов и оборудования для него постепенно снижается. На данный момент оптоволоконный кабель стоит дороже медного только в рамках короткого промежутка времени. Но при длительном использовании оптоволоконный кабель выйдет дешевле медного. Оптоволокно легче обслуживать, оно требует меньше сетевого оборудования. В дополнении ко всему, в наши дни появляется все больше решений, работающих с оптоволоконным кабелем: начиная от активных оптических кабелей HDMI и заканчивая профессиональными решениями для Digital Signage, подобно ZyPer4K от компании ZeeVee, представленного недавно на выставке NEC’s Solutions Showcase 2015 и позволяющего легко удлинять и переключать сигналы несжатого 4K видео, аудио и управления с использованием стандартной технологии 10GbEthernet через оптоволоконный кабель. 

Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Пропускная способность

: волокно или медь — что явный победитель?

Есть ли существенная разница между пропускной способностью, предлагаемой оптоволоконным Интернетом и медным высокоскоростным Интернетом? Следует ли вам основывать свое бизнес-решение в отношении Интернета только на пропускной способности?

Чтобы принять обоснованное решение о предоставлении бизнес-услуг Интернета, вам необходимо знать разницу между оптоволоконным соединением и медным кабелем. Сюда входит, какую пропускную способность обеспечивает каждый вариант и как он будет удовлетворять потребности вашего бизнеса в данных в настоящем и будущем.

Спрос на полосу пропускания удваивается каждые 18 месяцев с момента появления услуг передачи данных, и этот рост не показывает признаков замедления. Совершенно необходимо, чтобы выбранный вами тип подключения к данным рос вместе с технологиями и трафиком вашего бизнеса. Читайте дальше, чтобы узнать, какой вариант лучше всего подходит для вашего бизнеса — оптоволокно или медь, а также узнайте, как повысить уровень пропускной способности сети в будущем.

Что обеспечивает большую пропускную способность? Волокно против меди

Что такое пропускная способность?

Пропускная способность лучше всего определяется как максимальная скорость передачи данных (обычно подключение к Интернету) или пропускная способность сети, которая обычно выражается в гигабитах в секунду (Гбит / с) или мегабитах в секунду (Мбит / с).Чем больше пропускная способность, предлагаемая вашим бизнес-интернет-сервисом, тем больше данных вы можете передавать за один раз.

Пропускная способность — это не то же самое, что скорость, поскольку под пропускной способностью подразумевается максимальный объем передачи данных в секунду. Скорость интернета измеряется на основе фактической скорости передачи данных в секунду. Полоса пропускания — это фактически величина потенциальной скорости, которую можно использовать. Однако медленное соединение для передачи данных и другие проблемы с подключением, такие как потеря пакетов и джиттер, часто вызваны недостаточной пропускной способностью.

Пропускная способность критически важна, но это не единственный фактор, влияющий на качество бизнес-услуг Интернета. Скорость, производительность и надежность часто путают с пропускной способностью, и они, вероятно, не менее важны для удовлетворения потребностей бизнеса в соединении для передачи данных. Пропускная способность — существенная разница между медью и оптоволокном, но эти технологии также обеспечивают разные уровни надежности и стоимости оборудования, необходимого для передачи данных.

Разница между волокном и медью

Базовые технологии вызывают разрыв в полосе пропускания между волокном и медью.Волоконный Интернет использует тонкие пучки оптических волокон или нити из очень чистого стекла, узкие, как человеческий волос, для передачи данных с помощью импульсов инфракрасного лазерного света. Медные кабели буквально используют медные провода и представляют собой значительно более громоздкую технологию, которая впервые была разработана для передачи данных голосовых вызовов с помощью электрического импульса.

Разница в полосе пропускания — это, по сути, разница между фотонами и электронами. Медь использует электроны для передачи данных, а волокно использует фотоны. Свет быстрее, чем электрические импульсы, поэтому оптоволокно может передавать больше бит данных в секунду и обеспечивает более высокую пропускную способность.Однако возможности передачи — не единственное различие между этими технологиями.

Расстояние

Все сигналы данных в определенном диапазоне ухудшаются, но оптоволокно обеспечивает значительно лучшую долговечность сигнала. Волоконно теряет только 3% сигнала на расстояниях более 100 метров по сравнению с 94% потерей сигнала в меди.

Помехи

Волоконно-оптические жгуты не проводят электрические токи, что делает оптоволоконные соединения для передачи данных полностью устойчивыми к возгоранию, электромагнитным помехам, молнии или радиосигналам.Медные кабели предназначены для проведения электричества, что делает медный Интернет уязвимым для линий электропередач, молний и преднамеренного скремблирования сигнала.

Прочность

Медный кабель может легко сломаться во время установки или случайно. Несмотря на большие размеры, медь имеет низкий допуск на растяжение. Волокно меньше, легче и прочнее, чем медные кабели, и, как правило, может быть повреждено только в результате преднамеренного вандализма, хотя вы должны быть осторожны с волокном, поскольку оно сделано из стекла.Обычно его покрывают защитным слоем, чтобы сделать его более прочным.

Чтобы узнать больше о различиях между медными и оптоволоконными технологиями, мы рекомендуем Преимущества оптоволоконного Интернета перед медным кабелем.

Насколько больше пропускной способности обеспечивает оптоволокно по сравнению с медью?

Провайдеры оптоволоконных технологий, вообще говоря, с большей вероятностью предлагают клиентам «симметричную полосу пропускания», которая приравнивается к равным скоростям загрузки и выгрузки.Эту возможность можно найти у провайдеров медного высокоскоростного Интернета, хотя и редко.

[предложение]

Какие еще соображения?

Важна ли полоса пропускания?

Совершенно верно.

Наличие достаточной пропускной способности критически важно для современных бизнес-операций. Если вашему подключению для передачи данных не хватает полосы пропускания, вам может быть сложно использовать облачные приложения или общаться с клиентами через телефоны с передачей голоса по IP, веб-конференции или другие формы унифицированных коммуникаций.Если вы достигли пределов пропускной способности существующей интернет-службы, масштабирование подключения к данным для увеличения пропускной способности необходимо для защиты производительности и роста.

Однако пропускная способность — не единственное соображение, которое должно повлиять на ваше решение о переходе на оптоволокно. Цена, надежность, время ожидания и безопасность — вот некоторые другие факторы, о которых следует помнить.

Сколько стоит оптоволоконный Интернет?

Стоимость первой установки оптоволоконного Интернета может сильно различаться для предприятий, даже в том же районе метро.Основным фактором, влияющим на стоимость установки оптоволокна, является ваша близость к ресурсам оптоволокна. Если ваш бизнес уже ориентирован на оптоволокно, ваша установка будет намного дешевле, чем у компании, расположенной на значительном удалении от ресурсов. Проверьте, подключено ли здесь оптоволокно к вашему зданию.

Переход на оптоволокно обычно дороже, чем использование медного кабеля, но общая стоимость установки оптоволокна может быть обманчивой. Волокно имеет более низкую совокупную стоимость владения (TCO), чем медь, благодаря превосходной прочности и более длительному жизненному циклу.Это также может снизить затраты для вашего бизнеса за счет повышения производительности и доступности.

Что надежнее?

Доступность и надежность соединения для передачи данных тесно связаны с долгосрочными «мягкими затратами» системы, которые отражаются на производительности и удовлетворенности клиентов. Волоконно обеспечивает более надежную передачу данных из-за его устойчивости к помехам, колебаниям температуры и влажности. С поставщиком, который предлагает гарантии бесперебойной работы для корпоративных клиентов данных, ваш бизнес может достичь превосходной непрерывности.

Имеет ли волокно или медь меньшую задержку?

Задержка сети — это мера задержки или количество времени, необходимое для успешной передачи данных. Задержка тесно связана с тем, как конечные пользователи воспринимают скорость соединения, но это не то же самое, что пропускная способность. Факторы, которые могут вызвать задержку в сети с высокой пропускной способностью, включают тип подключения, расстояние и потребность в ресурсах поставщика услуг Интернета (ISP).

Волокно обеспечивает гораздо меньшую задержку, чем медь.Чтобы защитить себя от других рисков, связанных с задержками, избегайте общего доступа к Интернету потребительского уровня, предоставляемого многими поставщиками высокоскоростных медных кабелей.

Узнайте больше в разделе «5 основных преимуществ использования оптоволоконного Интернета для бизнеса».

Совместимо ли мое оборудование?

Вашему предприятию может потребоваться некоторое обновление оборудования и оборудования, чтобы настроить инфраструктуру для обновления оптоволокна. Это может увеличить затраты на внедрение оптоволокна по сравнению с первоначальной установкой.Хотя экспертная оценка — единственный надежный способ определить совместимость оборудования, вы можете столкнуться с необходимостью выполнить обновление маршрутизаторов или проводки.

Представляет ли медь риски информационной безопасности?

Copper может быть подвержен многим рискам информационной безопасности и непрерывности бизнеса. Медные провода могут быть повреждены или повреждены вандалами. Медные сигналы могут быть искажены из-за преднамеренных помех. Волокно не излучает сигналы, которые можно прослушивать, нельзя зашифровать, и оно устойчиво к попыткам вмешательства.

Готовы ли вы к использованию волокна?

Если вы исследуете варианты подключения к Интернету с высокой пропускной способностью, вы, вероятно, разочарованы производительностью вашей существующей сети. Вы можете быть ограничены пропускной способностью вашего текущего подключения для передачи данных, или ваши проблемы могут быть связаны с другими факторами, такими как задержка или перегруженные ресурсы. Пропускная способность, скорость, производительность и надежность должны играть роль в выборе правильного интернет-сервиса для вашей организации.

Скорее всего, переход на оптоволокно для вашего бизнеса может значительно выиграть.Но с чего начать? Получите доступ к экспертной информации обо всем, что вам нужно знать о покупке подключения к данным для вашего бизнеса, в The Insider’s Guide to Fiber Internet Connectivity.

Оптоволоконный и медный Интернет — Technipages

Размещено 14 августа 2020 г. автор: Mel Hawthorne 1 Комментарий

При покупке домашнего широкополосного подключения у вас обычно есть два основных варианта того, какой тип подключения вы хотите: оптоволоконный и медный.Эти два термина описывают, какой тип кабеля используется для передачи ваших данных.

Как работает оптоволокно по сравнению с медью?

Интернет-соединение по медному кабелю — это стандартный тип соединения, который использовался исторически. Он работает, посылая электрический сигнал по медному кабелю. По этой технологии работает большинство сетевых кабелей.

Оптоволоконный Интернет использует световые импульсы по оптоволоконным кабелям для передачи сигналов. Однако это требует, чтобы ваш интернет-провайдер специально проложил оптоволоконные кабели.

Скорости

Как правило, скорость Интернета по медным кабелям достигает примерно 300 Мбит / с, хотя медные кабели технически способны достигать скорости до 10 Гбит / с. Компании, предлагающие пакеты широкополосного доступа на основе оптоволокна, могут предлагать скорость Интернета, превышающую 1 Гбит / с. Максимально возможная скорость волоконно-оптических кабелей все еще исследуется, однако в 2018 году группа ученых разработала кабель и ряд специализированных технологий, которые достигли пропускной способности 768 Тбит / с.

Совет: скорость интернета здесь измеряется в битах в секунду или битах в секунду.Префиксы M, G и T используются для обозначения мега, гига и тера соответственно. Один мегабит — это миллион бит, в гигабите — тысяча мегабит, а в терабит — тысяча гигабит.

Преимущества меди

Медные кабели обычно дешевле производить на единицу расстояния, что удешевляет развертывание. Вдобавок ко всему, в большинстве стран первого мира уже есть широко распространенные проложенные медные сетевые кабели, а это означает, что в большинстве случаев кабели не нужно прокладывать вообще, или, если это так, расстояние минимально.

Преимущества волокна

Использование световых импульсов означает, что оптоволоконный Интернет не подвержен электромагнитным помехам, поэтому для кабелей требуется меньшее экранирование. Сила сигнала оптоволоконного соединения не ухудшается так сильно, как медное соединение во время путешествия, а это означает, что ретрансляторы / станции усиления сигнала не нужны.

Волоконно-оптические кабели

значительно тоньше для той полосы пропускания, которую они обеспечивают, это упрощает их прокладку и означает, что для достижения той же полосы пропускания необходимо устанавливать меньше кабелей.В масштабе этот эффект может нивелировать разницу в стоимости между медью и оптоволокном.

Во время прокладки кабеля провайдеры могут связать и установить больше кабелей, чем необходимо, оставляя дополнительную емкость для будущего расширения. Каждое отдельное волокно может иметь несколько разных цветов световых импульсов, передаваемых одновременно в качестве независимого сигнала, что может значительно увеличить полосу пропускания одного волокна.

Гибридные развертывания

Чтобы дать людям лучшее из обоих миров, интернет-провайдеры, как правило, сосредотачиваются на прокладке оптоволоконных кабелей как части магистрали своей сети.Это увеличивает пропускную способность интернет-провайдера, позволяя им предлагать более высокие скорости большему количеству клиентов. Этот этап развертывания называется FTTC или Fiber to the Cabinet. Продолжая использовать существующие медные кабели для «последней мили» или между сетевым шкафом и вашим домом, вы экономите средства на установке новых кабелей для каждого покупателя оптоволокна.

Есть два будущих этапа развертывания оптоволокна: FTTP и использование оптоволоконных кабелей в вашем доме. FTTP, или Fiber to the Premises, также использует оптоволоконные кабели на последней миле.Однако прирост производительности, который пользователи могут видеть в этом, зависит от настроек их домашней сети.

Чтобы в полной мере использовать преимущества более высоких скоростей оптоволоконных кабелей, ваш дом должен быть оборудован высокоскоростными кабелями. В идеале это должны быть оптоволоконные кабели, но их поддержка в таких устройствах, как компьютеры и маршрутизаторы, по состоянию на 2020 год минимальна или отсутствует. Использование высокоскоростных кабелей Ethernet в настоящее время является лучшим вариантом для достижения максимальной скорости Интернета на ваших устройствах. .

Медь vs.волоконный провод в кабельной конструкции

Слева показан четырехпарный медный кабель, а справа — оптоволоконный кабель.

Кабели являются важным компонентом промышленных сетей на базе Ethernet, которые становятся все более распространенными на промышленных объектах. Они устанавливаются на объектах, которые варьируются от заводов до электрических подстанций, глубоководных нефтегазовых предприятий и транспорта и т. Д. Отказ промышленной сети приводит к дорогостоящим простоям, возможной потере продукта в процессе и другим нежелательным последствиям.Выбор кабеля может иметь огромное влияние на надежность и время безотказной работы системы. Несмотря на внимание, уделяемое коммутаторам и маршрутизаторам, которые управляют данными, важность кабелей часто упускается из виду.

Кабели влияют на производительность, надежность и рентабельность

Важно правильно выбрать кабель для работы. Большинство отказов промышленных сетей происходит из-за проблем с передачей сигналов. Затраты на простой для критически важных сетей могут варьироваться от 25 000 долларов в час для нефтепровода до 45 000 долларов в час для электростанции.Если причиной сбоя является поврежденный или неподходящий кабель, его продолжительность может быть длительной, поскольку устранить проблемы с кабелем сложно. Есть реальный стимул выбрать и установить продукт, подходящий для работы.

Ни один тип кабеля не подходит для всех потребностей и не решает все проблемы. Первым приоритетом при выборе кабеля для вашей промышленной сети является понимание важности выбора кабеля промышленного класса. Да, обычно это стоит дороже, но подобные соображения быстро меркнут при первом выходе из строя кабеля.Кабели коммерческого класса предназначены для использования в коммерческих целях. У них нет физической целостности, необходимой для стабильной работы в суровых условиях промышленного применения.

Сравнение длины кабеля и скорости передачи данных между медным и оптоволоконным кабелем.

Промышленные кабели доступны с использованием медных проводников или оптоволокна. Медные кабели передают данные через витые пары медных проводов, а оптоволоконные кабели передают данные с помощью света. У каждого есть свои плюсы и минусы. При принятии решения о том, что использовать в данном приложении, необходимо учитывать ряд важных элементов.

Кабельные трассы и скорость передачи данных
Два основных различия между медными и оптоволоконными кабелями — это длина трассы, которую они могут выдержать, и объемы данных, которые они могут нести.

Длина вашего кабельного участка поможет определить среду. Если ваш пробег составляет 100 м или меньше, медные кабели подойдут. Волокно большей длины имеет преимущество. Максимальное расстояние между многомодовыми оптоволоконными кабелями составляет 2000 м, в то время как одномодовые оптоволоконные кабели могут поддерживать точность передачи сигнала на значительно больших расстояниях.

Шум может проникнуть в несвязанную пару (слева) в точке разрыва. Поскольку связанные пары (справа) не имеют разрывов, они обладают большей помехоустойчивостью.

В сетевых коммуникациях под пропускной способностью обычно понимается скорость передачи данных, то есть объем данных, который может быть передан из одной точки в другую за заданный промежуток времени. Медные кабели Cat 6 имеют максимальную пропускную способность 1 Гбит / с, а медные кабели Cat 5e — 100 Мбит / с. Этой полосы пропускания сегодня достаточно для большинства промышленных приложений.Тем не менее, выбирая кабель, вы должны учитывать будущие требования, а также планировать «снижение полосы пропускания», которое является отличительной чертой промышленных сетей. Оптоволоконные кабели передают данные со скоростью 10 Гбит / с или более и рекомендуются для сетевых магистралей, приложений безопасности с многочисленными подключенными цифровыми камерами и других приложений с высокой пропускной способностью.

Прочие соображения
После того, как вы определили поддерживаемые расстояния и требуемую скорость передачи данных, необходимо принять во внимание множество других соображений.Некоторые из этих соображений — безопасность, искроопасность, долговечность и помехозащищенность.

Безопасность — Многие отрасли считаются потенциальными целями террористов. Саботаж, шпионаж и воровство — реальные угрозы. Если ваш кабель проходит между зданиями или в другой менее защищенной среде, вам следует рассмотреть возможность использования оптоволоконных кабелей. Их намного сложнее подключать, чем медные кабели.

Опасность искры — Нефтегазоперерабатывающие заводы и шахты — два места, где искрообразование может быть опасным.Оптоволоконные кабели не образуют искр. С другой стороны, медные кабели подвержены искрообразованию, если они не защищены должным образом.

Шум может проникнуть в несвязанную пару (слева) в точке разрыва. Поскольку связанные пары (справа) не имеют разрывов, они обладают большей помехоустойчивостью.

Долговечность — Волоконно-оптические кабели, естественно, более долговечны, чем медные, что означает, что они могут выдерживать более жесткие условия окружающей среды и более суровые погодные условия. Когда выбирается медь, важно выбрать правильную оболочку и экранирование для защиты (см. Ниже).

Помехозащищенность — Когда кабели должны быть проложены в месте со значительными электрическими помехами, необходимо уделить особое внимание. Волоконно-оптические кабели невосприимчивы к электрическим помехам, тогда как медные требуют дополнительной защиты в виде надлежащего экранирования и технологии связанных пар. Технология Bonded-Pair гарантирует, что витая пара медных проводников внутри кабеля не будет деформирована из-за скручивания, изгиба или вытягивания самого кабеля. Это обеспечивает большую целостность сигнала в шумной или стрессовой среде.

Одним из новейших типов медных кабелей, которые будут представлены на рынке, является кабель Cat 5e с номинальным сопротивлением 600 В, использующий технологию Bonded-Pair, который специально разработан для прокладки в уже существующих кабельных лотках на заводе. Этот тип кабеля экранирован от сильных электромагнитных помех, которые обычно встречаются в кабельных лотках на 600 В.

Выбор подходящей оболочки и экранирования
Характеристики проводников — лишь одна часть головоломки. После выбора правильного типа проводника для ваших нужд следующим шагом будет убедиться, что ваш кабель защищен.В промышленных условиях кабели могут подвергаться множеству опасностей, включая экстремальные температуры, влажность, УФ-лучи, масло и коррозионные вещества. Тип куртки, которую вы выберете, повлияет на характеристики кабеля. В таблице слева перечислены некоторые из распространенных экологических проблем и тип куртки, необходимой для их решения.

Вопросы охраны окружающей среды можно решить с помощью правильного выбора материала оболочки.

Кабели также могут быть повреждены из-за раздавливания или проколов.Вы можете защитить свой кабель, пропустив его через кабелепровод, или использовать армированные кабели. Бронированные кабели легче устанавливать и перемещать, чем кабелепроводы, и существует множество вариантов брони. Если вы планируете внести изменения в свою физическую компоновку, лучше выбрать бронированные кабели.

Стоимость
Медный кабель традиционно был дешевле. Однако, как и в случае с большинством бюджетных решений, долгосрочные последствия выбора необходимо сопоставлять с непосредственными затратами.Если у вас ограниченный бюджет и медный кабель будет соответствовать вашим потребностям, то это будет вашим предпочтительным решением. С другой стороны, растущий спрос на оптоволоконные кабели приводит к падению цен, что снижает проблему затрат. Имеет смысл изучить требования приложения и принять решения на основе тщательной оценки его истинных потребностей.

Выбор правильных кабелей — один из наиболее важных аспектов настройки сети в промышленной среде. Неправильный кабель может привести к простою оборудования и потратить время и деньги.Предварительно изучив широкий спектр доступных сегодня промышленных кабелей, вы легко сможете выбрать подходящий кабель и необходимую защиту. Правильный кабель может обеспечить годы безотказной работы и снизить совокупную стоимость владения.

DSL против кабеля против оптоволокна: сравнение интернет-опций

DSL Internet Summary

Интернет

DSL (цифровая абонентская линия) обычно предлагает скорость загрузки в диапазоне 5–35 Мбит / с.Скорость загрузки обычно находится в диапазоне 1–10 Мбит / с.

DSL предоставляется телефонными компаниями, такими как AT&T Internet и CenturyLink, и часто поставляется вместе с услугой домашнего телефона. Это не так быстро, как кабельный или оптоволоконный Интернет. Однако часто это дешевле.

В сельской местности DSL часто является единственным вариантом проводного доступа в Интернет. (Если это применимо к вам, см. Наше руководство по использованию Интернета в сельской местности.)

• DSL обеспечивает доступ в Интернет по медным телефонным линиям
• DSL имеет 90% покрытие по всей стране
• DSL имеет большую задержку и меньшую пропускную способность, чем кабель
• Скорость DSL зависит от вашего расстояния от местного офиса поставщика

Сводка по кабельному Интернету

Скорость загрузки по кабелю обычно находится в диапазоне 10–500 Мбит / с, а скорость передачи — 5–50 Мбит / с.Некоторые провайдеры предлагают больше в отдельных регионах, но эти диапазоны являются нормой, которую вы можете ожидать при использовании домашнего Wi-Fi.

Кабель

не так быстр, как оптоволоконный Интернет, и скорость иногда снижается в периоды «пикового использования». Это означает, что вы можете ожидать замедления на 20% +, когда все ваши соседи вернутся домой с работы и включат Netflix.

Компании, продающие кабельный Интернет, часто являются поставщиками ТВ, такими как Xfinity, Spectrum и Cox. Они предлагают более дешевые «пакетные планы» для клиентов, которые подписаны на интернет-услуги TV и .Они обычны в районах с большим количеством пригородов, таких как Даллас.

• Предоставляет доступ в Интернет по медному коаксиальному телевизионному кабелю
• 89% покрытие по стране
• Пропускная способность обычно используется соседями
• Скорость часто снижается на 20–40% по вечерам (из-за разделения полосы пропускания)
• В большинстве случаев более высокая скорость и меньшая задержка, чем у DSL

Сводка по оптоволоконному Интернету

Скорость загрузки по оптоволоконному Интернету может составлять от 250 до 1000 Мбит / с.В отличие от кабеля и DSL, провайдеры оптоволокна обычно предлагают «симметричные» услуги, что означает, что скорость загрузки такая же, как и высокая.

Оптоволоконный Интернет — относительный новичок на рынке домашнего широкополосного доступа. Волоконно предоставляется такими компаниями, как Verizon Fios и Google Fiber, которые инвестируют в прокладку дорогих высокоскоростных волоконно-оптических линий до адресов клиентов.

Хотя цена обычно немного выше, чем у кабеля или DSL, почти всегда стоит выбирать оптоволокно, если оно у вас есть.Высокая скорость позволяет легко передавать потоковое видео высокой четкости на несколько устройств по оптоволоконному соединению.

Еще одна интересная особенность оптоволоконного Интернета по сравнению с DSL или кабелем заключается в том, что он не замедляется независимо от того, как далеко вы находитесь от своего провайдера. Если оптоволокно достигнет вас, вы, скорее всего, получите что-то очень близкое к заявленной скорости, в отличие от кабеля или DSL.

Волокно все еще редко встречается в США. Даже крупные города, такие как Лос-Анджелес или Сан-Диего, часто имеют покрытие только 20–50% на уровне квартала.

• Обеспечивает доступ в Интернет по оптоволоконным кабелям
• 25% покрытие по стране
• Надежная технология, ориентированная на будущее
• На скорость не влияет расстояние от провайдера

Вот общая картина дилеммы между DSL и кабелем или оптоволокном:

DSL лучше всего подходит для сельских клиентов, которые в противном случае застряли со спутниковым Интернетом.

Кабельный интернет-сервис — лучший выбор для людей, у которых нет доступа к оптоволокну или которые не используют молниеносные скорости.Это также отличный вариант для телезрителей, которые могут воспользоваться экономичными тарифными планами «связка кабелей».

Fiber — лучший вариант для активных пользователей Интернета, особенно для геймеров или тех, кто планирует транслировать видео на нескольких устройствах одновременно.

Если вы чувствуете, что в вашем районе недостаточно возможностей в Интернете, вы не одиноки. Если вам пока недоступны кабельные или оптоволоконные соединения, знайте, что количество услуг расширяется с каждым годом. Кроме того, новые технологии, такие как спутники на низкой околоземной орбите следующего поколения, вскоре могут обеспечить надежную связь для сельских потребителей.Будем надеяться, что в ближайшие несколько лет высокоскоростной Интернет будет доступен почти повсеместно.

Как работают подключения к Интернету?

Как работает интернет?

Интернет сложно представить. (См. Забавные примеры людей, пытающихся нарисовать то, как это могло бы выглядеть, в The Internet Mapping Project.)

Чтобы понять, откуда берется Интернет, вы можете представить его в виде дерева. Ваш район — это веточка, а сердцевина дерева — это «хребет».”

«Магистраль Интернета сделана из оптоволоконных кабелей»

Магистраль Интернета (часть, которая передает данные между городами, странами и континентами) в основном состоит из оптоволоконных кабелей. Эти сети обширны и сложны. Главное понимать, что это в основном пучки оптоволоконных кабелей, по которым данные передаются на огромные расстояния — через континенты и под океанами между ними.

Потребительские интернет-компании — провайдеры «последней мили»

DSL, кабельные и оптоволоконные соединения имеют одну общую черту: подключение потребителей к «магистрали».По этой причине интернет-услуги, продаваемые поставщиками услуг Интернета потребителям, называются технологиями «последней мили».

Даже при низком уровне коммутируемого соединения большая часть данных о поездках между вашим компьютером и серверами происходит по оптоволокну в магистральной сети Интернет или оптоволоконным сетям оператора связи.

Однако эти последние пару миль между вашим домом и интернет-провайдером могут значительно замедлить работу, потому что данные переключаются на старые медные кабели.

Плюсы и минусы DSL Internet

Плюсы

• Доступный
• Широко доступный
• Выделенное соединение

Минусы

• Более низкая скорость
• Склонность к штормовому урону
• Длинные контракты

Итак, что это значит для потребителя? Что ж, у DSL-интернета есть несколько преимуществ и недостатков по сравнению с кабелем и оптоволокном.

Основным преимуществом DSL является широкая доступность; Телефонная инфраструктура уже развернута практически повсюду, поэтому для подключения большинства людей через DSL не требуется много времени, особенно в сельской местности, где использование кабеля вряд ли возможно.

Второе преимущество заключается в том, как соединение достигает конечного пользователя: в то время как кабельные соединения, по сути, совместно используются в пределах района, DSL соединяется напрямую от провайдера к потребителю.

Хотя кабель обеспечивает более высокие скорости, он может зависнуть в часы пик (например,грамм. 18-19 вечера, когда все в округе хотят транслировать Netflix, а их дети ведут трансляцию на Twitch наверху). Из-за этого DSL-соединения могут казаться более стабильными, даже если они в целом медленнее, чем кабельные.

Большим недостатком DSL является сам телефонный кабель; телефонные кабели обычно пропускают около 40 Мбит / с, в то время как кабели могут обеспечивать скорость ближе к 100 Мбит / с в идеальных условиях. (Однако совместно используемая полоса пропускания и необслуживаемая инфраструктура часто приводят к эквивалентной эффективной скорости для любой технологии, намного меньшей, чем 40 Мбит / с).

Расстояние между офисом интернет-провайдера и жилым домом также является фактором при использовании DSL-соединений, поскольку жилые дома, расположенные дальше от центрального офиса, обычно имеют более низкую скорость и большую задержку, чем те, которые находятся ближе к офису.

Поскольку телефонный кабель тоньше в диаметре, чем коаксиальный телевизионный или оптоволоконный кабель, каждые пару миль требуются «повторители», чтобы сигнал не ухудшался на расстоянии более 3–5 миль от офиса интернет-провайдера, где оптоволоконная «магистраль» встречается с медным «последним». миля. »

Плюсы и минусы кабельного Интернета

Плюсы

• Высокая скорость Интернета
• Доступные комплекты телеканалов
• Широко доступный

Минусы

• Ограниченная доступность в сельской местности
• Медленная скорость в часы пиковой нагрузки

Cable решает некоторые проблемы, связанные с услугой DSL (низкая пропускная способность, устаревшая инфраструктура), но имеет собственный набор потенциальных точек отказа.

Самый большой недостаток кабеля — это его более высокая стоимость, в основном из-за отсутствия конкуренции между поставщиками кабельного телевидения — кабельная инфраструктура дороже, чем телефон, поэтому многие американцы имеют доступ только к одному провайдеру, если им нужен настоящий широкополосный Интернет.

Другая проблема с кабелем — разделение полосы пропускания. Поскольку полоса пропускания совместно используется в пределах одного района, часто скорость кабеля снижается до той же (или ниже) скорости, что и у DSL, в периоды пиковой нагрузки.

Плюсы и минусы оптоволоконного Интернета

Плюсы

• Гигабитные скорости
• Высокая скорость выгрузки
• Надежный сервис

Минусы

• Цена выше
• Ограниченная доступность

С точки зрения потребителя, большое преимущество волокна заключается просто в скорости и устойчивости.Волокно по своей природе не подвержено электромагнитным помехам, как медь, что делает его более устойчивым к внешним факторам, таким как близость к другой инфраструктуре и погодным условиям.

В целом, в оптоволокне мало неисправностей, кроме стоимости и ограниченной доступности. На данный момент это наиболее продвинутая форма передачи данных (помимо квантового Интернета), которая представляет будущее доступа в Интернет в развитом мире.

Вывод: клетчатка — король, но не широко доступна

Хотя оптоволокно еще не стало легкодоступным для потребителей в том же масштабе, что и кабельное или DSL, оно уже является доминирующей интернет-инфраструктурой с точки зрения «большой картины».Он обрабатывает большую часть трафика данных за пределами «последней мили», знакомой клиентам широкополосного доступа.

Интернет — это «сеть сетей», и сочетание различных типов подключений к Интернету, вероятно, будет частью нашего общества на долгие годы.

Мы можем ожидать, что оптоволокно будет продолжать расти до такой степени, что однажды оно станет таким же доступным, как и кабельный Интернет. По мере того как наше общество все больше полагается на высокоскоростной Интернет, будет расти и тяга к более быстрому Интернету.

RIP Copper — Почему медная широкополосная связь умирает

Скорость вашего широкополосного соединения во многом зависит от пути сигнала к маршрутизатору и от него.В оптоволоконной широкополосной связи используются две основные технологии: Fiber-to-the-Cabinet (FTTC), в которой в некоторых точках сети все еще используется медь, и Fiber-to-the-home (FTTH) со 100% оптоволоконным кабелем. кабели. Но что лучше? А какая технология умирает?

FTTC по сравнению с FTTH

В настоящее время наиболее используемая технология в Ирландии, Fiber-to-the-Cabinet, обычно обеспечивает скорость до 100 мегабит в секунду (Мбит / с). Обратной стороной является последние несколько футов между шкафом телефонной станции на улице и маршрутизатором в вашем доме.Все это качество оптоволокна и скорости света теряется на последнем отрезке медного провода, используемого для подключения вашего дома к АТС. Медь хороша для телефонных звонков старой школы, но не очень хороша для сверхбыстрых широкополосных сигналов. Это буквально замедляет сигнал. Хотя максимальная скорость составляет 100 Мбит / с, скорость, которую вы получаете, может быть намного ниже в зависимости от расстояния между вашим домом и шкафом.

SIRO — это оптоволоконное соединение с домом. Это означает, что вы никогда не потеряете скорость оптоволокна — невероятный 1 гигабит в секунду (Гбит / с).Мы строим эту сеть вдоль существующих линий ESB — оптоволоконные кабели проходят прямо к маршрутизатору внутри вашего дома без потери сигнала.

Надежность

Волоконно-оптические кабели не подвержены влиянию факторов окружающей среды, которые могут ослабить сигналы по медным кабелям. Например, сигнал на медном проводе сильно падает всего на два километра, тогда как оптоволоконные кабели на том же расстоянии чрезвычайно надежны. И, в отличие от меди, оптоволоконные кабели чрезвычайно устойчивы к жаре, влажности и экстремальным погодным условиям, что делает их последним широкополосным соединением, которое вам когда-либо понадобится.

Безопасность

Оптоволоконные кабели не передают электричество, поэтому они не излучают сигналы, которые можно прослушивать. Медь использует электричество и поэтому открыта для подключения, что может привести к отказу всей системы. Обрыв или повреждение оптоволоконного кабеля можно определить очень быстро. Медный кабель может полностью закоротиться или даже загореться, если он поврежден, старый или изношенный.

Источник: Coppersaurus

Важно понимать различие между FTTC и FTTH — между подключением по медному кабелю и полностью оптоволоконным соединением.Очень часто эта грань размывается из-за запутанных рекламных сообщений — в настоящее время в широкополосном маркетинге мало различий между частично-волоконными и полноволоконными сетями. Хорошая новость заключается в том, что Управление по стандартизации рекламы Ирландии (ASAI) выпустило специальные инструкции, требующие от провайдеров широкополосного доступа указывать, является ли их продукт 100% волокном, частично волокном или полностью медным. Это дает конечным потребителям информацию, ясность и прозрачность, которые им так необходимы для принятия полностью информированного решения о широкополосной связи.

SIRO 100% Fiber — самый мощный широкополосный доступ в Ирландии

FTTH, технология, обеспечивающая широкополосную связь SIRO, получила широкое признание как единственное перспективное решение и золотой стандарт широкополосной технологии. Но что именно это означает для конечных потребителей?

Как уже говорилось, при подключении FTTC, чем длиннее используемый медный кабель, тем большую пропускную способность вы теряете. С SIRO нет заметных потерь на расстоянии от шкафа до маршрутизатора в вашем доме.Это открывает неограниченные возможности для домашних развлечений и удаленной работы.

Для заядлых геймеров SIRO преобразит весь игровой процесс с чрезвычайно низкой задержкой и уровнем джиттера, практически без потери пакетов и молниеносной скоростью загрузки 1 Гбит / с. Для любителей кино SIRO позволяет загружать 25 ГБ HD-фильм за 3 минуты по сравнению с 30 минутами при подключении FTTC со скоростью 100 Мбит / с (FTTH Council Europe). Для удаленных сотрудников представьте себе возможность мгновенно отправлять и получать электронные письма, загружать большие файлы за секунды или совершать видеозвонки без задержек или буферизации.

Для малых и средних предприятий по всей Ирландии лучшее в своем классе 100% оптоволоконное соединение SIRO предлагает лучшую в отрасли скорость и надежность, что позволяет вам меньше беспокоиться о том, сможете ли вы отправить это электронное письмо своему клиенту или получить ваша бесконтактная оплата за работу и многое другое о фактическом стратегическом ведении вашего бизнеса. Узнайте больше о SIRO для бизнеса.

Медь — умирающая технология

Есть много факторов, указывающих на неизбежный упадок медной технологии.Потребители все больше осознают преимущества оптоволокна: больше ирландских потребителей, чем когда-либо, переходят на FTTH — годовой темп роста FTTH составляет 115% — самый быстрый рост среди всех типов широкополосной подписки, в то время как медные соединения снизились на 17,3% (квартальные данные Comreg. , 1 квартал 2019 г.). Следуя постановлению ASAI, мы можем ожидать еще более сильного сдвига в 2020 году и в последующий период, поскольку потребители смогут определять, покупают ли они оптоволокно или медь.

По всей Европе усиливается борьба с медью и призывы к «отключению меди».Фактически, полное отключение медных проводов оказалось беспроигрышным вариантом с многочисленными преимуществами как для потребителей, так и для операторов. Вскоре оптоволокно полностью заменит медные кабели как в сетях дальнего, так и ближнего действия, а медь действительно уйдет в прошлое. Так почему бы сегодня не подготовить свой дом или бизнес к будущему и не проверить, можно ли подключить ваш адрес к SIRO?

Медный кабель

Кабели Ethernet

Введение

Кабели Ethernet

развивались с момента появления стандарта Ethernet в 1985 году.Было разработано множество различных категорий кабелей Ethernet, и каждая категория имеет разные характеристики в отношении защиты от электромагнитных помех, скорости передачи данных и возможного диапазона частот полосы пропускания, необходимого для достижения этой скорости. Стандартные размеры калибра (AWG) также различаются для разных категорий кабелей, и это может иметь конечные результаты как по качеству, так и по скорости.

Категория 3

Кабель Ethernet категории 3, также известный как Cat3 или абонентский провод, является одним из старейших видов кабеля Ethernet, который до сих пор используется.Это неэкранированная витая пара (UTP), способная передавать данные или голос со скоростью 10 Мбит / с. Его максимально возможная полоса пропускания составляет 16 МГц. Кабель Cat3 достиг пика своей популярности в начале 1990-х годов, поскольку в то время он был отраслевым стандартом для компьютерных сетей. Его все еще можно увидеть в использовании в двухлинейных телефонных системах и более старых установках 10BASE-T Ethernet.

Категория 5

Кабель Ethernet

категории 5 (Cat5) является преемником более ранней категории 3.Как и Cat3, Cat5 — это кабель UTP, но он может передавать данные с более высокой скоростью передачи. Кабели Cat5 обеспечили скорость 10/100 Мбит / с для Ethernet, что означает, что кабели могут поддерживать скорость 10 Мбит / с или 100 Мбит / с. Скорость 100 Мбит / с также известна как Fast Ethernet, и кабели Cat5 были первыми кабелями с поддержкой Fast Ethernet, которые были представлены. Они также могут использоваться для телефонных сигналов и видео в дополнение к данным Ethernet. Эта категория была заменена новыми кабелями категории 5e.

Категория 5e

Стандарт категории 5e (Cat5e) — это улучшенная версия кабеля Cat5, оптимизированная для уменьшения перекрестных помех или нежелательной передачи сигналов между каналами данных. Эта категория работает для 10/100 Мбит / с и 1000 Мбит / с (Gigabit) Ethernet, и она стала наиболее широко используемой категорией Ethernet-кабеля, доступной на рынке. В то время как кабели Cat5 и Cat5e содержат четыре витых пары проводов, Cat5 использует только две из этих пар для Fast Ethernet, а Cat5e использует все четыре, обеспечивая скорость Gigabit Ethernet.Пропускная способность также увеличивается с помощью кабелей Cat5e, которые могут поддерживать максимальную полосу пропускания 100 МГц. Кабели Cat5e обратно совместимы с кабелями Cat5.

Категория 6

Одно из основных различий между категорией 5e и новой категорией 6 (Cat6) заключается в характеристиках передачи. В то время как кабели Cat5e могут работать со скоростями Gigabit Ethernet, кабели Cat6 сертифицированы для работы с Gigabit Ethernet с полосой пропускания до 250 МГц. Кабели Cat6 имеют несколько улучшений, в том числе лучшую изоляцию и более тонкие провода.Эти улучшения обеспечивают более высокое отношение сигнал / шум и лучше подходят для сред, в которых могут быть более высокие электромагнитные помехи. Кабели Cat6 доступны в формах с экранированной витой парой (STP) или UTP. Кабель Cat6 также обратно совместим с кабелями Cat5 и 5e.

Категория 6a

Кабель

категории 6a или расширенный кабель категории 6 улучшает базовый кабель Cat6, обеспечивая скорость передачи данных 10 000 Мбит / с и эффективно удваивая максимальную полосу пропускания до 500 МГц.Категория 6A работает с улучшенными характеристиками, в частности, в области посторонних перекрестных помех по сравнению с UTP категории 6 (неэкранированная витая пара), которая демонстрирует высокий посторонний шум на высоких частотах.

Категория 7

Кабель категории 7 (Cat7), также известный как класс F, представляет собой полностью экранированный кабель, поддерживающий скорость до 10 Гбит / с (10 000 Мбит / с) и полосу пропускания до 600 МГц. Кабели Cat7 состоят из экранированной экранированной витой пары (SSTP) проводов, а слои изоляции и экранирования, содержащиеся в них, даже шире, чем у кабелей Cat6.Из-за этого экранирования они толще, крупнее и их труднее сгибать. Кроме того, каждый из экранирующих слоев должен быть заземлен, иначе производительность может быть снижена до такой степени, что нет улучшений по сравнению с Cat6. На самом деле производительность может быть даже хуже, чем у Cat5. По этой причине очень важно понимать тип разъемов на концах кабеля Cat7.

В следующей таблице перечислены наиболее распространенные типы кабелей Ethernet, включая их максимальную скорость передачи данных и максимальную полосу пропускания.

.

Категория Тип	Скорость	Подробная информация
Категория 5	10/100 / 1000MbE *	Кабель категории 5 в настоящее время является устаревшим стандартом, который поддерживает работу на частоте до 100 МГц. Его можно использовать для 10/100 Ethernet.
Категория 5e	10/100 / 1000MbE	Кабель категории 5e обеспечивает поддержку частот до 100 МГц. Кот. 5e обычно обеспечивает лучшую цену за производительность.
Категория 6	10/100 / 1000MbE 10GbE *	Категория 6 определяется до частоты 250 МГц. Позволяет использовать 10/100/1000 с кабелем длиной до 100 метров, а также 10GbE на более коротких расстояниях.
Категория 6a	10/100 / 1000MbE 10GbE	Кат. 6a или расширенная категория 6 определена до 500 МГц. Он позволяет использовать до 10GbE при длине до 100 м.
Категория 7	10/100 / 1000MbE 10GbE / 100GbE (?)	Категория 7 — это неофициальное название кабельной системы «Класса F», определяемой другим органом по стандартизации, чем Cat.6а и ниже. Он поддерживает частоты до 600 МГц и может поддерживать будущий стандарт 100GbE

Медь

против оптоволокна — какой кабель вам нужен?

[7 минут чтения]

Выбор правильного сетевого кабеля имеет решающее значение. Но какой из них подходит для вашей организации?

Сегодняшние корпоративные сети сталкиваются с беспрецедентными требованиями к пропускной способности благодаря потоковой передаче, видеоконференцсвязи и постоянной загрузке и выгрузке.

По словам архитектора решений Cisco Meraki, Пабло Эстрады, в пятерку лидеров по пропускной способности входят приложения, которые почти каждая организация использует ежедневно.

1. Skype и другие приложения VoIP
2. Dropbox и резервное копирование в Интернете
3. Facebook
4. Youtube
5. Pandora

Вам знакомы какие-то из них? Вы держите пари, они делают! Эти пять приложений в сочетании со всем остальным, зависящим от вашей сети, могут быстро решить проблему.

Поскольку мы знаем, что наши организации будут продолжать использовать эти платформы, как ИТ-менеджеры и сетевые администраторы могут подготовить свою инфраструктуру? Все начинается с выбора правильного кабеля.

Сегодня мы рассмотрим медные и оптоволоконные кабели и определим наиболее эффективное и экономичное решение для вашей сети.

Волоконно-оптический кабель

В какой-то момент стоимость развертывания волоконно-оптической кабельной сети была намного выше, чем для медных сетей. Расходы в основном были связаны с окончанием оптоволокна.Другие факторы, такие как электроника, необходимая для управления системой, потребность в высококвалифицированных специалистах и ​​более дорогое оборудование для тестирования, еще больше увеличили стоимость.

За прошедшие годы новые соединители и оборудование для сварки оплавлением снизили стоимость концевых муфт для оптоволокна, тем самым снизив общую стоимость установки. Теперь цена достаточно разумна, чтобы организации могли и должны учитывать плюсы и минусы различных типов оптоволоконных сетей и их пропускную способность.

Волокно также невосприимчиво к электромагнитным помехам (EMI), что делает его хорошим выбором для заводов с большими электродвигателями, которые генерируют электромагнитные помехи.Вы можете разместить практически неограниченное количество оптоволоконных кабелей рядом друг с другом без помех.

Существует два основных типа волоконной оптики: одномодовый и многомодовый. При выборе типа волокна важно учитывать приложение, требования к полосе пропускания, расстояние, доступное пространство для кабелепровода и пути. В таблице ниже указаны расстояния, которые вы можете пробежать с учетом различных сетей.

Ниже мы обсудим разницу между одномодовым и многомодовым волокном и типичные применения.

Одномодовое волокно

Одномодовое волокно получило свое название от единственного пути, по которому свет проходит по кабелю. Сердцевина одномодового волокна намного меньше (8,3 мкм), чем многомодового волокна (62,5–50 мкм).

Одномодовый оптоволоконный кабель имеет более широкую полосу пропускания и обычно используется в приложениях на большие расстояния компаниями кабельного телевидения и интернет-провайдерами. Установки обычно более дороги из-за оборудования, необходимого для передачи сигнала на большие расстояния по оптоволокну.Длины волн передачи намного выше, поэтому они подвержены меньшему затуханию, чем многомодовые.

GPON, гигабитные пассивные оптические сети, используют одномодовое волокно. В системе GPON несколько сигналов подаются в OLT (терминал оптической линии) и передаются в точку, где они заканчиваются в ONT (терминал оптической сети). Затем сигнал преобразуется из светового сигнала в электрический сигнал, который подается на телевизионные соединения, кабельные коробки, телефоны и другие телекоммуникационные устройства.

Системы GPON развернуты по оптоволокну до дома (FTTH) и в других ситуациях с большим количеством различных пользователей, таких как общежитие колледжа, жилой комплекс или гостиница. Это полезно в этих приложениях, поскольку увеличенная пропускная способность оптоволокна позволяет владельцу использовать меньше площади по сравнению с количеством медного кабеля, необходимого для доставки того же объема информации.

Многомодовое волокно

Многомодовое волокно получило свое название из-за множества путей, по которым свет проходит по длине кабеля.Пропускная способность не такая высокая, как у одиночного режима, но установка обычно стоит дешевле.

Вместо дорогостоящих лазеров дальнего действия, используемых в передающем оборудовании операторского класса, в многомодовом режиме используется менее дорогой лазер, который излучает на более низкой длине волны.

Результат? Хорошая полоса пропускания по более низкой цене, чем у одномодового оптоволокна. Компромисс в том, что вы не можете уйти так далеко, как в одиночном режиме.

Типичное применение включает прокладку магистральных кабелей от главного распределительного устройства (MDF) до промежуточного распределительного устройства (IDF) в типичной среде локальной сети.

(Связано: важность качественной низковольтной конструкции)

Медный кабель

Медные кабели бывают разных конфигураций. В этой статье мы ограничимся кабелями неэкранированной витой пары (UTP), которые разбиты на категории в зависимости от пропускной способности и стоимости.

Первый кабель категории 1 был изобретен в 1985 году, с тех пор промышленность продолжала производить кабели UTP с более высокими характеристиками. Хотя стандарты Cat7 и Cat8 были ратифицированы, они являются экранированными решениями и не были приняты в Северной Америке.

Это оставляет кабели основной категории, с которыми мы сталкиваемся сегодня: Категория 6A (расширенная), Категория 6 и Категория 5E.

Ниже приведена диаграмма, показывающая частоты тестирования, скорости поддерживаемых сетей и стандарты, поддерживаемые каждым типом кабеля.

Давайте рассмотрим каждую категорию кабеля более подробно.

Категория 6A

Кабель Cat6A рекомендуется для 10 гигабайт, PoE, точек беспроводного доступа и областей, где важна устойчивость к электронным помехам. Хотя медные кабели не обладают такой помехозащищенностью, как оптоволокно, кабели с более высокими характеристиками будут лучше работать в электрически зашумленной среде.

Ниже приводится отрывок из презентации Belden на конференции BICSI, демонстрирующий характеристики транзитного соединения для различных категорий кабелей.

Кабель Cat6A не только поддерживает более высокие частоты, но и обладает большей пропускной способностью за счет более крупных проводников и лучшего рассеивания тепла. Проводники Cat6A обычно имеют калибр 23, а Cat6 — калибр 24.

Большая медная поверхность обеспечивает меньшее сопротивление току и обеспечивает большую мощность на конечной точке устройства.Это делает его отличным выбором для всех приложений PoE независимо от требований к пропускной способности. На приведенной ниже диаграмме от Commscope показаны различные стандарты IEEE для PoE, мощность, которую они обеспечивают, и поддерживаемые ими беспроводные точки доступа.

Кабели Cat6A имеют больший диаметр, поэтому они занимают больше места в каналах и кабельных лотках. Больший размер приносит дополнительный вес, и они могут потребовать дополнительной обработки, поскольку обычно они поставляются на катушках, а не в коробках.

Они также требуют большего внимания при заделке, чтобы учесть радиус изгиба и выдержать правильный угол входа в соединитель.

Кабели категории 6

Кабель Cat6 в настоящее время является базовым для использования в локальных сетях в коммерческих средах. BICSI больше не считает Cat5e приемлемым выбором для кабелей.

Cat6 протестирован на частоте 250 мегагерц, поддерживает стандарты передачи гигабит (1000 BaseT) и обратно совместим с предыдущими стандартами. Это означает, что если у вас есть существующая система Cat5 или Cat5e, вы можете подключить кабель Cat6, и он будет работать правильно. Это примечательно, потому что обычно, когда вы устанавливаете кабель более высокого класса в менее производительную сеть, система будет работать только на самом низком уровне оборудования.

Кабель категории 6 является средним по стоимости, он дешевле, чем Cat6A, но дороже, чем Cat5e.

(См .: 8 быстрых вопросов и ответов о проектах структурированных кабельных систем)

Кабели категории 5e

Хотя кабель категории 5e больше не рекомендуется BICSI, он по-прежнему используется в современной сетевой инфраструктуре. Это экономичное решение для небольших сетей, которые не имеют решающего значения и используют ограниченную полосу пропускания. Примеры включают системы пейджинга, динамики с маскировкой звука, приложения для отдельных камер с более низким разрешением или добавление к существующей сети Cat5e.

Всем этим кабелям можно найти место в современных сетях, но выбор правильного кабеля важен для того, чтобы ваши приложения работали должным образом. Главное — найти кабель, соответствующий потребностям вашей организации в пропускной способности и бюджету. Приведенная ниже таблица поможет вам взвесить ваши варианты.

Как говорится, вы получаете то, за что платите. Большие возможности имеют более высокую цену, но конечный результат часто стоит первоначальных вложений.

Обязательно учтите следующие вопросы при выборе.Помните, что существуют факторы окружающей среды, которые также могут повлиять на выбор кабеля.

• Вам нужен пленум или непленум?
• Будут ли кабели подвергаться воздействию солнечного света?
• Как быстро растет ваша сеть?
• Сколько и какие системы зависят от сети?
• Какой бюджет?

Если вам нужна помощь в выборе кабеля для вашей коммерческой среды, наша команда экспертов будет рада помочь.