Кабельные и оптоволоконные линии связи

Содержание

1. Кабельные линии связи……………………………………..……………….2

2. Стандарты кабелей……………………………………………………..……..4

3. Кабели на основе неэкранированной витой пары…………………………..6

4. Коаксиальные кабели……………………………………………………….…8

5. Проблемные моменты в работе кабеля …………………………………..…..9

6. Оптоволоконные линии связи……………………………………………..10

7. Волоконно-оптические линии связи как понятие…………………………..11

8. Физические особенности……………………………………………..………12

9. Технические особенности…………………………………………………....13

10. Недостатки волоконной технологии…………………………………….…15

11. Оптическое волокно и его виды ………………………………………...….16

12. Волоконно-оптический кабель ……………………………………………18

13. Заключение…………………………………………………………………...19

14. Список используемой литературы…………………………………….……20

 

 

 

 

 

 

Кабельные линии связи        Кабельные линии по назначению подразделяются на внутриплощадочные, местные, внутризоновые, магистральные,                  международные.

-внутриплощадочные — сети на территории одного объекта (завод, нефтебаза…), назначение — обеспечение технологической и производственной связью внутри объекта. Пример — имеется совокупность резервуаров для хранения жидких химикатов. В резервуарах есть датчики температуры, уровня и пр. Кабель, по которому передаются сигналы с датчиков в серверную для мониторинга и обработки будет входить в состав внутриплощадочных сетей.

-местные — кабельные линии между зданиями в городе (разные предприятия) или близлежащими населенными пунктами (поселки, села…), назначение — обеспечение связью на местном уровне, например, каналы телефонной связи для присоединения ведомственной АТС к городской АТС.

-внутризоновые — кабельные линии внутри одного края, области, назначение — обеспечение связью внутри данной зоны.

-магистральные — кабельные линии проходящие (соединяющие) более одного субъекта, назначение — обеспечение связью между субъектами.

-международные — кабельные линии проходящие через границу государств(а), назначение — обеспечение связью между странами (сеть Интернет).

Кабельные линии состоят из узлов связи, необслуживаемых регенерационных (усилительных) пунктов — НРП, НУП, кабельной трассы.

-узел связи — сооружение связи, в котором установлено оборудование систем передачи. Бывают обслуживаемые, полу обслуживаемые и необслуживаемые.           В обслуживаемых узлах связи ведется круглосуточное дежурство, днем может присутствовать инженерно-технический персонал.     В полу обслуживаемых узлах в рабочее время находится персонал, в нерабочее время узел закрывается. Обслуживание оборудования связи в необслуживаемом узле связи осуществляется по графику или по мере необходимости. Физически выглядит как здание или блок-контейнер.

-необслуживаемые регенерационные (усилительные) пункты — пункты в которых осуществляется регенерация (цифровая система передачи) или усиление (аналоговая, либо цифровая система передачи) сигнала. Физически представляет зарытый в землю на небольшую глубину контейнер (например, бочку), в который помещен регенератор или усилитель. Зарытый контейнер, обычно имеет надстройку (деревянную, кирпичную, железную или железобетонную). Так же встречается расположение регенератора или усилителя в верхней части надстройки. В городской черте возможно расположение НРП/НУП в здании, на подземной станции метрополитена или распределительном шкафу.        Помимо регенерационной/усилительной аппаратуры, на НРП/НУП может располагаться аппаратура питания (внешнего, либо дистанционного), аккумуляторные батареи, устройства отопления, вентиляции и кондиционирования, устройства освещения, устройства телеконтроля (контроль давления воздуха в кабеле и в баллоне, контроль закрытия дверей и крышек, контроль наличия воды в камере, контроль температуры, контроль влажности, контроль питания), аппаратура содержания кабеля под избыточным воздушным давлением, электрические компрессорные установки, баллоны со сжатым воздухом.

 

 

 

Стандарты кабелей          Кабель - это достаточно сложное изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию. Кроме этого, для обеспечения быстрой перекоммутации кабелей и оборудования используются различные электромеханические устройства, называемые кроссовыми секциями, кроссовыми коробками или шкафами. В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей. Сегодня наиболее употребительными стандартами в мировой практике являются следующие.         Американский стандарт EIA/TIA-568A. Стандарт разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA/TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A).        Международный стандарт ISO/IEC 11801.    Европейский стандарт EN50173.       Эти стандарты близки между собой и по многим позициям предъявляют к кабелям идентичные требования. Однако есть и различия между этими стандартами, например, в международный стандарт 11801 и европейский EN50173 вошли некоторые типы кабелей, которые отсутствуют в стандарте EIA/TAI-568A.         При стандартизации кабелей принят протокольно-независимый подход. Это означает, что в стандарте отовариваются электрические, оптические и механические характеристики, которым должен удовлетворять тот или иной тип кабеля или соединительного изделия - разъема, кроссовой коробки и т. п. Однако для какого протокола предназначен данный кабель, стандарт не оговаривает. Поэтому нельзя приобрести кабель для протокола Ethernet или FDDI, нужно просто знать, какие типы стандартных кабелей поддерживают протоколы Ethernet и FDDI.[1]

В стандартах кабелей оговаривается достаточно много характеристик, из которых наиболее важные перечислены ниже (первые две из них уже были достаточно детально рассмотрены).      Затухание (Attenuation). Затухание измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.    Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT). Измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала.  Импеданс (волновое сопротивление) - это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи    Активное сопротивление - это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.  Емкость - это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»). Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кабели на основе неэкранированной витой пары

Основное внимание в современных стандартах уделяется кабелям на основе витой пары и волоконно-оптическим кабелям.   Медный неэкранированный кабель разделяется на 5 категорий: Кабели категории 1 применяются там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабель для цифровой и аналоговой передачи голоса и низкоскоростной (до 20 Кбит/с) передачи данных. До 1983 года это был основной тип кабеля для телефонной разводки. Кабели категории 2 были впервые применены фирмой IBM при построении собственной кабельной системы. Главное требование к кабелям этой категории - способность передавать сигналы со спектром до 1 МГц. Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году. Кабель категории 3 предназначен как для передачи данных, так и для передачи голоса. Кабели категории 3 сейчас составляют основу многих кабельных систем зданий, в которых они используются для передачи и голоса, и данных.          Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3. Кабели категории 4 обязаны выдерживать тесты на частоте передачи сигнала 20 МГц и обеспечивать повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. На практике используются редко.           Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. Большинство новых высокоскоростных стандартов ориентируются на использование витой пары 5 категории. Кабель категории 5 пришел на замену кабелю категории 3, и сегодня все новые кабельные системы крупных зданий строятся именно на этом типе кабеля (в сочетании с волоконно-оптическим).         Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом.    Кабель категории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5. Некоторые специалисты сомневаются в необходимости применения кабелей категории 7, так как стоимость кабельной системы при их использовании получается соизмеримой по стоимости сети с использованием волоконно-оптических кабелей, а характеристики кабелей на основе оптических волокон выше.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коаксиальные кабели

Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. Ниже приводятся основные типы и характеристики этих кабелей.

RG-8 и RG-11 - «толстый» коаксиальный  кабель, разработанный для сетей  Ethernet l0Base-5. Имеет волновое сопротивление 50 Ом и внешний диаметр 0,5 дюйма (около 12 мм). Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17 мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики (затухание на частоте 10 МГц - не хуже 18 дБ/км). Зато этот кабель сложно монтировать - он плохо гнется.

RG-58/U, RG-58 A/U и RG-58 C/U - разновидности  «тонкого» коаксиального кабеля  для сетей Ethernet l0Base-2. Кабель RG-58/U имеет сплошной внутренний проводник, а кабель RG-58 A/U - многожильный. Кабель RG-58 C/U проходит «военную приемку». Все эти разновидности кабеля имеют волновое сопротивление 50 Ом, но обладают худшими механическими и электрическими характеристиками по сравнению с «толстым» коаксиальным кабелем. Тонкий внутренний проводник 0,89 мм не так прочен, зато обладает гораздо большей гибкостью, удобной при монтаже. Затухание в этом типе кабеля выше, чем в «толстом» коаксиальном кабеле, что приводит к необходимости уменьшать длину кабеля для получения одинакового затухания в сегменте. Для соединения кабелей с оборудованием используется разъем типа BNC.

RG-59 - телевизионный кабель  с волновым сопротивлением 75 Ом. Широко применяется в кабельном  телевидении.

RG-62 - кабель с волновым  сопротивлением 93 Ома, использовался  в сетях ArcNet, оборудование которых сегодня практически не выпускается. Коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом (то есть «тонкий» и «толстый») описаны в стандарте EIA/TIA-568. Новый стандарт EIA/TIA-568A коаксиальные кабели не описывает, как морально устаревшие.

Проблемные моменты в работе кабеля      Содержание кабеля под постоянным избыточным воздушным (газовым) давлением, превышающим атмосферное на 49Ч1000 Па (0,5 кгс/с2), предусматривается в настоящее время на всех строящихся магистральных кабельных линиях. Это позволяет контролировать целостность оболочки кабеля. Своевременно реагируя на повреждения оболочки, можно защитить кабель от попадания влаги, тем самым обеспечивая стабильную и устойчивую связь

В этом случае кабельная магистраль делится на герметизированные участки, длина которых, как правило, равна усилительному участку ВЧ. Поэтому нагнетательные установки для подкачки воздуха в кабели монтируются во всех усилительных и оконечных пунктах кабельной магистрали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптоволоконные линии связи         Тема об оптоволоконной линии связи, является актуальной на данный момент времени, так как число людей на планете растет, и потребности в улучшение жизни тоже увеличиваются. Ещё с древних времён человек совершенствуется: улучшает свои знания, стремится улучшить жизнь, создавая и моделируя предметы быта. И сейчас многие фирмы создают телевизоры, телефоны, магнитофоны, компьютера и многое другое, то есть – бытовую технику, которая упрощают жизнь человека. Но для внедрения этих новых технологий нужно изменять или улучшать старое. В пример этому можно привести наши линии связи на коаксиальном (медном) кабеле, про которые уже было упомянуто выше. Их скорость мала, даже для передачи видеоинформации. А волоконная оптика как раз то, что нам нужно - её скоростью передачи информации очень велика. Плюс, низкие потери при передаче сигнала позволяет прокладывать значительные по дальности участки кабеля без установки дополнительного оборудования. Оптоволокно имеет хорошую помехозащищенность, легкость прокладки и долгие сроки работы кабеля практически в любых условиях. И, кроме того, оптоволокно не имеет смысла воровать с целью сдачи на металлолом. В настоящее время оптоволокно находит свое применение преимущественно в теле – и  интернет-коммуникациях. Но считается, что сегодняшнее использование оптоволокна лишь вершина айсберга его применения.[3]

 

 

 

 

 

 

Волоконно-оптические линии связи как понятие

Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. К примеру, В настоящее время волоконно-оптические кабели проложены по дну Тихого и Атлантического океанов и практически весь мир "опутан" сетью волоконных систем связи.           Европейские страны через Атлантику связаны волоконными линиями связи с Америкой. США, через Гавайские острова и остров Гуам - с Японией, Новой Зеландией и Австралией. Волоконно-оптическая линия связи соединяет Японию и Корею с Дальним Востоком России. На западе Россия связана с европейскими странами Петербург - Кингисепп - Дания и        Санкт-Петербург – Выборг - Финляндия, на юге - с азиатскими странами Новороссийск - Турция. В Европе, также, как и в Америке, давно уже нашли широкое применение практически во всех сферах связи, энергетики, транспорта, науки, образования, медицины, экономики, обороны, государственно-политической и финансовой деятельности.    Итак, основания считать оптоволокно самой перспективной средой для передачи больших потоков информации вытекает из ряда особенностей, присущих оптическим волноводам.