!_Лекция_6_Направляющие_среды_в_телекоммуникациях

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2. 35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3. Контроль освоения обучающимися учебного материала предыдущего занятия

Контрольный вопрос № 1:
Поясните отличие физической и логической топологии сети?
Физическая топология определяет как устройства сети соединены между собой при
помощи кабеля. Логическая топология задает способ передачи данных по сети между узлами
(осуществляется с помощью маршрутизаторов и основан на протоколе IP, для чего каждому
сегменту выделяется диапазон адресов, который задается адресом сети и сетевой маской)
Контрольный вопрос № 2:
Поясните принцип радиально-узлового построения сети связи
По радиально-узловому способу сеть связи строится на большой территории, одноименные узлы
связи соединяются линиями как с нижестоящими узлами, так и между собой, создается
разветвленная, устойчивая и довольно экономичная сеть связи.
Контрольный вопрос № 3
Перечислите недостатки топологии «звезда»
Недостатки топологии «звезда»:
-количество подключаемых рабочих станций ограничивается количеством портов центрального
устройства;
- неисправность или отключение центрального устройства приводит к неработоспособности сети
(или отдельного ее сегмента);
- требуется большое количество кабеля, т.к. его надо проводить до каждой рабочей станции
отдельно.
3

4. Сети и телекоммуникации

Лекция № 6. Направляющие среды в телекоммуникациях
Цель: Получить общее представление о направляющих
средах передачи, о принципах построения, основных
характеристиках
и
категориях
симметричных
и
коаксиальных кабелей связи.
Учебные вопросы:
1.Классификация и характеристики направляющих сред.
2.Симметричные кабели связи.
3.Коаксиальные кабели связи.
4

5. Учебный вопрос № 1

Классификация и параметры направляющих сред
5

6. Классификация направляющих сред

Среда передачи - физическая среда, в которой происходит передача
информации.
Кабель – законченная конструкция, состоящая из одного или нескольких
проводов, заключенных в общие экранирующие, защитные и прочие покровы.
6

7. Частотные диапазоны различных направляющих сред

7

8. Основные параметры кабелей связи

Полоса пропускания кабеля – частотный диапазон сигналов, пропускаемых
кабелем (Гц).
Затухание сигнала в кабеле (потеря мощности) – отношение мощности сигнала на
выходе передатчика к мощности сигнала на входе приемника (дБ).
Помехозащищенность кабеля и обеспечиваемая им секретность передачи
информации (показывают, как кабель взаимодействует с окружающей средой, как
реагирует на внешние помехи, и насколько просто прослушать информацию,
передаваемую по кабелю).
Скорость распространения сигнала по кабелю или, обратный параметр –
задержка сигнала на метр длины кабеля (типичные величины скорости распространения
сигнала – от 0,6 до 0,8 от скорости распространения света в вакууме, типичные
величины задержек – от 4 до 5 нс/м).
Волновое сопротивление кабеля (зависит от формы и взаиморасположения
проводников, от технологии изготовления и материала диэлектрика кабеля). Типичные
значения волнового сопротивления – от 50 до 150 Ом.
8

9. Классификация кабелей связи

По назначению
электрические,
оптические;
По области применения
магистральные (междугородние),
внутризоновые (внутриобластные),
городские телефонные кабели, сельские,
По условиям прокладки и
эксплуатации подземные, подводные,
подвесные,
кабели, прокладываемые в
телефонных канализациях
9
По спектру передаваемых частот:
низкочастотные (до 12 кГц)
высокочастотные (от 12 кГц и выше)
По материалу и форме изоляции:
трубчатая в виде бумажной ленты,
бумажно-пористая,
По виду защитных оболочек и броневых
покровов: оболочки - металлические,
пластмассовые, металлопластмассовые,
броневые покровы - из стальных лент или
круглых стальных проволок

10. Классификация кабелей связи

По типу скрутки изолированных проводников в группы
а – парная скрутка; б – двойная парная;
в – звездная; г – четырехчетверочная; д – повивная
По конструкции и взаимному расположению проводников:
симметричные и коаксиальные.
1
0

11. Учебный вопрос № 2

Симметричные кабели связи
11

12. Симметричные кабели связи на основе «витых пар»

1
2
Симметричный кабель состоит минимум из двух изолированных медных проводников
одинаковой конструкции, расположенных симметрично относительно друг друга в единой
диэлектрической (пластиковой) оболочке.
Скрутка отдельных проводников
– уменьшает подверженность цепи электромагнитным влияниям от других пар кабеля,
других кабелей, либо иных источников электромагнитного поля;
– увеличивает стойкость пары к различным механическим воздействиям (растягивающим,
изгибным, сжимающим и т.п.), которые могут возникнуть на кабеле в процессе
инсталляции или эксплуатации.

13. Типы кабелей «витая пара» по наличию или отсутствию экрана

1
3
UTP (Unshielded twisted pair) – незащищенная витая пара (НЗВП), кабель, витые пары
которого не имеют индивидуального экранирования;
FTP (Foiled Twisted Pair) – фольгированная витая пара, общий экран из фольги, однако у
каждой пары нет индивидуальной защиты;
STP (shielded twisted pair) – защищенная витая пара (ЗВП), каждая пара имеет экран.

14. Пример кабеля «витая пара» для внешней прокладки

Кабель неэкранированная витая пара (UTP), 25 пар, категория 5е,
одножильный (solid), внешний (outdoor)
Внешний диаметр (размер) кабеля: 12,4 мм
Диаметр проводника (жилы): 0,51 мм
Диаметр проводника с оболочкой: 0,9 мм
Толщина внешней оболочки: 0,8 мм
Минимальный радиус изгиба: 10 внешних диаметров кабеля
1 – Внешняя оболочка
2 – Рипкорд (высокотехнологичная нить для прорезания ПВХ
оболочки кабеля)
3 – Защитная пленка
4 – Витая пара solid
5 – Центральный силовой элемент
14

15. Пример кабеля «витая пара» для внешней прокладки

Кабель неэкранированная витая пара (UTP), 50 пар, категория 5е,
одножильный (solid), внешний (outdoor)
Внешний диаметр (размер) кабеля: 12,6 х 22,8 мм
Диаметр проводника (жилы): 0,51 мм
Диаметр проводника с оболочкой: 0,9 мм
Толщина внешней оболочки: 0,8 мм
Минимальный радиус изгиба: 10 внешних диаметров кабеля
1 – Внешняя оболочка
2 – Рипкорд
3 – Защитная пленка
4 – Витая пара solid
5 – Центральный силовой элемент
15

16. Пример кабеля «витая пара» для внешней прокладки

Кабель неэкранированная витая пара (UTP), 100 пар, категория 5е,
одножильный (solid), внешний (outdoor)
Внешний диаметр (размер) кабеля: 25,6 мм
1 – Внешняя оболочка
2 – Рипкорд
3 – Защитная пленка
4 – Полимерная лента
5 – Витая пара solid
6 – Маркировочная лента
7 – Силовые элементы
16

17.

Кабель неэкранированная витая пара (UTP), 100 пар, категория 5е,
одножильный (solid), внешний (outdoor)
Внешний диаметр (размер) кабеля: 25,6 мм
1 – Внешняя оболочка
2 – Рипкорд
3 – Защитная пленка
4 – Полимерная лента
5 – Витая пара solid
6 – Маркировочная лента
7 – Силовые элементы

18. Достоинства и недостатки кабеля «витая пара»

Достоинства:
1.Достаточно дешевый кабель.
2.Гибкий и удобный для прокладки.
3.Простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также ремонта любых
повреждений по сравнению с другими типами кабеля.
Недостатки:
1.Самое сильное затухание сигнала по сравнению с коаксиальными кабелями и
волоконно-оптическими линиями связи.
2.Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от
внешних электромагнитных помех, а также от подслушивания. Действие помех и
величина излучения во вне увеличивается с ростом длины кабеля.
18

19. Категории кабеля «витая пара»

19
Согласно стандарту EIA/TIA 568 кабель на основе неэкранированной витой пары
(UTP) разделяется пять основных и две дополнительные категории:
Кабель категории 1 - телефонный, для передачи речи.
Кабель категории 2 - для передачи данных до 1 МГц (2 Мбит/с) .
Кабель категории 3 - для передачи данных до 16 МГц 9 витков/м (10 Мбит/с).
Кабель категории 4 - для передачи данных до 20 МГц (16 Мбит/с).
Кабель категории 5 - для передачи данных до 100 МГц, 27 витков/м (100 Мбит/с).
1 - Внешняя оболочка
2 - Витая пара solid
Кабель «витая пара» в зависимости от своей категории позволяет организовать локальные
сети с топологией «звезда» со скоростью передачи информации 10, 100 или 1000 Мбит/с.

20. Кабель «витая пара» категории 6

Кабель категории 6 — для передачи данных до 200 МГц
20

21. Кабель «витая пара» категории 7

Кабель категории 7 — для передачи данных до 600 МГц
21

22. Типы внешних оболочек кабеля «витая пара»

2
2
Кабель в поливинилхлоридной оболочке серого цвета
(ПВХ, PVC, ПП, ПЭ) дешевле и предназначен для работы
в сравнительно комфортных условиях эксплуатации (для
эксплуатации в обычных условиях, с открытым доступом,
легко горит с большим количеством газов.
Кабель в тефлоновой оболочке оранжевого цвета дороже и
предназначен для более жестких условий эксплуатации (для
эксплуатации в тяжёлых условиях, в закрытых объёмах, более
устойчив к высокой температуре, оболочка).

23. Цветовая схема расположения медных проводов при обжиме кабеля «витой пары»

Коннектор RJ-45
2
3

24. Учебный вопрос № 3

Коаксиальные кабели связи
24

25. Понятие о коаксиальном кабеле

2
5
Коаксиальный кабель - электрический кабель, состоящий из центрального медного
провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика
(внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.

26. Устройство коаксиального кабеля

2
6

27. Классификация коаксиальных кабелей

По назначению
системы кабельного
телевидения,
системы связи,
авиационной,
космической техники,
компьютерные сети,
бытовая техника,
видеонаблюдение,
сигнализация и т. д.
По диаметру изоляции:
субминиатюрные — до 1 мм;
миниатюрные — 1,5—2,95 мм;
среднегабаритные — 3,7—11,5 мм;
крупногабаритные — более 11,5 мм.
По степени экранирования:
• со сплошным экраном
• с экраном из металлической трубки
• с экраном из лужёной оплётки
• с обычным экраном
• с однослойной оплёткой
• с двух- и многослойной оплёткой и с
дополнительными
экранирующими
слоями
• излучающие
кабели,
имеющие
намеренно низкую (и контролируемую)
степень экранировки
2
7
По гибкости (стойкость к
многократным
перегибам
и
механический момент изгиба
кабеля): жёсткие, полужёсткие,
гибкие, особогибкие.
По волновому сопротивлению:
• 50 Ом — применяется в радиоэлектроники, возможность
передачи радиосигналов c минимальными потерями в кабеле;
• 75 Ом — применяется в телевизионной и радиотехнике;
• 100, 150 и 200 Ом — применяются редко, в импульсной
технике и для специальных целей;

28. Достоинства и недостатки коаксиального кабеля

Достоинства коаксиального кабеля по сравнению с витой парой:
1. Благодаря металлической оплетке обладает высокой помехозащищенность, заметно
меньше электромагнитное излучение вовне.
2. Труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети.
3. Более широкие полосы пропускания (свыше 1ГГц).
4. Большие допустимые расстояниями передачи (до километра).
Недостатки:
1. Монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары.
2. Стоимость коаксиального кабеля несколько выше (он дороже примерно в 1,5 – 2
раза).
3. Несколько сложнее установка разъемов на концах кабеля.
2
8

29. Категории коаксиального кабеля

Категории коаксиального кабеля определяет шкала Radio Guide:
•RG-58 — «тонкий Ethernet» (Thinnet), 50 Ом.
Стандарт
10BASE-2,
использовался
в
локальных сетях с топологией шина, длина
сегмента сети 200 м.
•RG-11 — «толстый Ethernet» (Thicknet), 75 Ом
и 50 Ом соответственно. Стандарт 10BASE-5,
использовался в локальных сетях с топологией
шина, длина сегмента сети 500 м.
29

30. Примеры разъемов коаксиального кабеля

30

31. Коаксиальный кабель спецификация 10Base-2

Подключение устройства к сегменту на тонком коаксиальном кабеле осуществляется с
помощью трансивера NIC и BNC коннекторов (British Naval Connector)
– В месте подключения кабель разрезается
– Концы кабеля обжимаются BNC-коннекторами
– BNC-коннекторы присоединяются к BNC T-коннектору, который, в свою очередь,
присоединяется к BNC-разъему NIC
Максимальное число подключений к сегменту – 30
Минимальное расстояние между подключениями – 0,5 м
3
1

32. Коаксиальный кабель спецификация 10Base-2

Семейство BNC-коннекторов, используемых для работы с тонким коаксиальным
кабелем, включает
– BNC-коннектор
– BNC T-коннектор
– BNC терминатор
– BNC баррел-коннектор –для увеличения длины сегмента
3
2

33. Достоинства и недостатки коаксиального кабеля спецификация 10Base-2

Достоинства
– Достаточно хорошая защищенность кабеля от внешних и перекрестных
помех (но хуже, чем в 10Base-5)
– Меньшая стоимость кабеля чем в 10Base-5
– Простота прокладки и возможность изменения конфигурации сети
• Тонкий коаксиальный кабель достаточно гибкий
• Фактически, оконечные устройства попарно соединяются друг с
другом, поэтому возможны вставка и удаление устройства и кабеля в
любом месте сегмента
Недостатки
– Остановка работы всей сети при возникновении проблем
– Большое количество соединений ухудшает характеристики среды
передачи и существенно понижает надежность
33

34. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Поясните аббревиатуры UTP, FTP, STP
UTP (Unshielded twisted pair) – незащищенная витая пара, кабель, витые пары которого
не имеют индивидуального экранирования;
FTP (Foiled Twisted Pair) – фольгированная витая пара, общий экран из фольги, однако у
каждой пары нет индивидуальной защиты;
STP (shielded twisted pair) – защищенная витая пара, каждая пара имеет экран.
Контрольный вопрос № 2:
Для чего нужна скрутка отдельных проводников симметричного кабеля?
Скрутка отдельных проводников уменьшает подверженность цепи электромагнитным
влияниям от других пар кабеля, других кабелей, либо иных источников
электромагнитного поля; увеличивает стойкость пары к различным механическим
растягивающим изгибным, сжимающим воздействиям, которые могут возникнуть на
кабеле в процессе инсталляции или эксплуатации.
Контрольный вопрос № 3
Что представляет из себя коаксиальный кабель?
Коаксиальный кабель - электрический кабель, состоящий из центрального медного
провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем
диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.
34

35. Задание на самостоятельную работу

Задание 1:
Изучить
классификацию,
категории
и
характеристики
симметричных кабелей связи на основе «витой пары»
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить
классификацию,
коаксиальных кабелей связи
категории
и
характеристики
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
35

36. Сети и телекоммуникации

Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
36