Кабели, линии, каналы, сети...

Часть 2. Начало см. в CW-R #4

Обязательно поинтересуйтесь у человека, который произнес это, что именно он имеет в виду. Скорее всего, в ответ вы услышите что-нибудь типа "ну кто же не знает, что такое кабели, это же каждый школьник знает, чего же тут хитрого, любого спросите - он скажет" и т. д. Ha самом деле только узкие специалисты-кабельщики знают, что кабелей связи имеется несколько десятков видов, сотни конструкций.

Но основных типов медных кабелей связи два: симметричные и коаксиальные. Название они получили по структуре направляющей, на базе которой сконструированы. (Отмечу, что направляющую часто называют средой, но никак не могу согласиться с этим термином). Симметричные кабели в своей основе имеют скрученную пару (ее в компьютерной литературе чаще всего называют витой), которая в кабелях связи применяется, к удивлению многих, уже более 100 лет. Коаксиальные кабели в качестве базовой направляющей используют коаксиальную пару (иногда говорят - коаксиал), применяемую в кабелях связи с 30-х годов.

Здесь уместно заметить, что с середины 70-х все более и более широко шагает по планете еще одна направляющая - оптическое волокно (оптоволокно), в виде оптических кабелей. Но поскольку этот тип кабелей связи стоит особняком (по нему передаются оптические, а не электрические сигналы), пока мы его оставим.

Наиболее распространенная сейчас витая пара скручена из медных проводников диаметром 0,5 мм. Провода пары имеют изоляцию из полиэтилена, поливинилхлорида или фторопласта (тефлона). Скручивают пары с различными шагами, обычно от 100 до 10 мм. Чем выше категория пары, тем короче шаги скрутки. В многопарном кабеле длина шага скрутки у разных пар разная. Волновое сопротивление таких пар, как правило, 100 Ом, но бывает и 120 Ом, и 150 Ом.

Коаксиальные пары для локальных сетей чаще всего имеют волновое сопротивление 50 Ом (Ethernet), для кабелей дальней связи - 75 Ом. Но встречаются локальные сети и на 93-омных коаксиалах (Arcnet), хотя теперь все реже.

Кроме названных, в шестидесятых-восьмидесятых годах разрабатывались и прошли испытания другие типы направляющих - волноводные и сверхпроводящие, но пока применения в линиях связи они не нашли. В современной технике связи повсеместно проложены симметричные и коаксиальные кабели и во все большем объеме кладут оптические. В некоторых странах почти весь объем нового строительства сооружений дальней связи идет на оптических кабелях.

Чтобы использовать эти типы направляющих, люди создали, наладили выпуск, проложили многие миллионы километров медных кабелей. Кабель отличается от направляющей (на основе которой он создан) примерно так, как готовая одежда отличается от ткани, из которой она пошита. Ведь кабель связи прокладывают в различных условиях: в земле, в болотах, в траншеях и трубах; подвешивают его на столбах и между зданиями; кладут в реках, морях и океанах. Кабели должны выдерживать (и в это время работать) дождь, снег, ветер, солнечный свет, радиацию; воздействие различных газов (кислород, углекислый газ); речную и морскую воду, морские волны, приливы и отливы; брошенные прямо на них якоря морских и речных судов, удары лопат и сапоги солдат; вибрацию на мостах; удары молний; нашествия грызунов; тропические условия (высокую влажность и бактерии), морской туман; протягивание по дну морей и траншей; блуждающие в земле токи; пожары и другие стихийные бедствия. При многих из этих условий кабели связи испытывают, а затем они в таких (или подобных им) условиях работают. Самое время отметить, что первые кабели проложены более 150 лет назад. При этом есть кабели, работающие уже более 100 лет.

Само собой разумеется, кабель одной единственной конструкции все это выдержать не сможет. Поэтому созданы сотни, тысячи кабелей, а для их изготовления применяют десятки различных материалов: пластики - полиэтилен, фторопласт, поливинилхлорид - для изоляции и защитных оболочек; алюминий, свинец, стальные ленты и проволоки - для экранов и брони; джут, пропиточные компаунды, пластиковые ленты - для покрытий. Подвешивают кабели за встроенные в их оболочки стальные тросы высокой прочности. Все эти (и разные другие) материалы имеют множество модификаций, каждая из них обладает еще и своим, специфическим свойством. В кабельной промышленности - одной из самых крупных отраслей - для этого работают химики, физики, электротехники, электромеханики. В последнее время идет глубокая и разноплановая компьютеризация кабельного производства, во всех его составляющих.

Назначением кабеля определяется количество и состав направляющих в нем (витых пар и коаксиалов). Кабели для закрытых помещений не бывают очень крупными и тяжелыми: их было бы трудно прокладывать. Кроме того, этот вид кабелей не содержит толстых, сложных защитных оболочек и внешних покровов: в закрытых и защищенных местах этого не требуется. В полевых условиях, в земле прокладывают кабели с множеством направляющих: так, витых пар бывает до 2400 (и более), коаксиалов раньше встречалось до 22, но в последнее время больше 14 не бывает. Что касается защитных оболочек, то у полевых кабелей они исключительно сложны и многослойны.

Еще лет десять назад мы не выделяли особо кабели связи для помещений: даже в учебных курсах до сих пор нет такого раздела. С развитием компьютерных сетей требования к кабелям связи для помещений резко возросло - слишком велика ответственность этих систем, да и характеристики кабелей для информационных соединений намного выше, чем у применявшихся ранее.

До появления персональных компьютеров огромные потоки информации передавать не было нужды, поэтому и применялись простые, без особых претензий, кабели связи. Исключением были сети кабельного телевидения: в них передавались частоты до 300 МГц, а позднее - до 600 и 900 МГц. Ранее в информационных сетях потоки не превышали десятков-сотен килобит в секунду и легко передавались по достаточно простым кабелям. Последние 3-4 года потоки скачкообразно возросли до 100 Мбит/с, и конца этому стремительному взлету пока не видно.

Посмотрим, какие же кабели для систем телеинформатики прокладывают в зданиях. Для горизонтальных проводок чаще всего используют четырехпарный неэкранированный кабель из неэкранированных витых пар - так называемый UTP-кабель. Он выпускается для низкоскоростных приложений (Категории 3) и высокоскоростных (Категории 5); это на кабеле маркируется. Вертикальные проводки можно выполнять подобными же кабелями, но специального (riser) исполнения, или многопарными (обычно до 25 пар) кабелями, что удобнее. В самое последнее время появились такие кабели Категории 5.

Из коаксиальных для локальных сетей Ethernet чаще всего используют кабели типа RG-58 (RG-58 A/U, RG 58 C/U), с диаметром по изоляции около 3 мм. Но их применяют все реже. В старых проводках во множестве имеются многокоаксиальные кабели с волновым сопротивлением 93 ОМ (типа RG-62), но сейчас они почти не применяются.

Вот что стоит за словами об "обычных кабелях с медными жилами"... По каждому из затронутых типов (симметричные и коаксиальные) существуют толстые монографии, есть учебные курсы. В следующий раз нам предстоит поговорить о линиях связи, построенных на базе рассмотренных кабелей.