CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

Понятие «симметричный» характеризует физическую конфигурацию и диэлектрические свойства витой пары проводников. Если два изолированных провода физически идентичны друг другу по диаметру, концентричности (жила и оболочка) и диэлектрическим свойствам изолирующей оболочки, а также равномерно скручены на определенной длине, то пара является электрически симметричной (сбалансированной) по отношению к окружающей ее среде. Степень симметричности зависит от конструктивной схемы и чистоты технологических процессов при производстве. Для обеспечения симметричной передачи сигнала напряжения, прикладываемые к каждому проводу пары, должны быть равны по абсолютному значению и отличаться полярностью. Электромагнитное поле, создаваемое одним проводником, подавляет электромагнитное поле второго проводника и наоборот, что приводит к очень малому уровню излучения линии передачи на базе симметричной витой пары.

В отношении внешних помех, мы считаем, что они наводятся одинаково на обоих проводах. Поэтому разность напряжений, наведенных внешними помехами, будет равна нулю. Так как полезным является дифференциальный (разностный) сигнал, то синфазная помеха никак не повлияет на симметричную передачу. Степень симметричности оценивается соотношением напряжения дифференциального (разностного) сигнала к напряжению синфазного сигнала, выраженным в децибелах (дБ). Использование высококачественных сетевых интерфейсных устройств, кабелей, а также качественных концевых кабельных разъемов всегда облегчает подготовку кабельных систем категории 5 и 6 и обеспечивает хорошее качество построения сети. Именно поэтому большинство локальных сетей в настоящее время строится на основе категорированных кабельных систем.

Термин «категория», используемый при классификации кабелей с неэкранированной витой парой (UTP). Различия при определении категории кабелей основываются, главным образом, на полосе пропускания, типе медной проволоки, размере и электрических характеристиках. В настоящее время наиболее популярными категориями кабельных систем являются 3, 4, 5, 5е и 6, каждая из которых определена рекомендациями Ассоциации электронной промышленности (EIA) и Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA) США.

Рис. 11.8. Локальная сеть Ethernet на коаксиальном кабеле

EIA/TIA определяют следующие пять категорий кабеля витой пары:

— Категория 1 — традиционный телефонный кабель

— Категория 2 — кабель, сертифицированный для передачи данных со скоростью до 4 Мбит/с

— Категория 3 — симметричный кабель с волновым сопротивлением 100 Ом и рабочим диапазоном частот до 16 МГц. Данный кабель используется в сетях стандарта 10BaseT и 100BaseT4. Кабель категории 3 наиболее часто встречается в имеющихся схемах учрежденческой кабельной разводки и обычно является четырехпарным.

— Категория 4 — симметричный кабель с волновым сопротивлением 100 Ом и рабочим диапазоном частот до 20 МГц. Данный кабель используется в сетях стандарта 10BaseT и 100BaseT4. Состоит обычно из четырех пар проводов. Эта марка неэкранированной витой пары не является распространенной.

— Категория 5 — симметричный кабель с волновым сопротивлением 100 Ом и рабочим диапазоном частот до 100 МГц. Данный кабель используется в сетях стандарта 10BaseT, 100BaseT4 и 100BaseTX.

Кабели категории 5 для сетей 10/100 Ethernet состоят из 8 проводов, 4 из которых используются для передачи сигналов данных. Остальные провода скручены вокруг этих информационных шин в целях обеспечения электрической стабильности и сопротивления электромагнитным помехам.

Кабельный разъем известен под названием RJ-45 и внешне напоминает большой разъем телефонной линии.

Рис. 11.9. Разъем RJ-45

Электрические сигналы распространяются по кабелю очень быстро (обычно 65 % скорости света), однако, в отношении цифровых сигналов, как и в случае с аналоговыми, применяются те же законы электричества — по мере распространения сигналы ослабляются и находятся под влиянием внешних электромагнитных помех. Воздействие перепадов напряжения в сочетании с индуктивностью проводов и их емкостного сопротивления для высокочастотных сигналов (высокая скорость передачи битов) и внешние электромагнитные помехи накладывают физические ограничения на дистанцию, на которую определенный кабель может передавать данные, до того как они дойдут до повторителя (коммутатора или маршрутизатора). Сетевой кабель должен быть достаточно коротким для того, чтобы устройства на его противоположных концах могли четко получать сигналы друг от друга с минимальной задержкой. Это накладывает ограничение на максимальное расстояние между двумя устройствами. Называется это сетевым диаметром сети Ethernet.

Ограничения накладываются и на другую передающую среду сетей Ethernet, включая беспроводную связь и оптоволоконные линии, хотя здесь минимальные расстояния отличаются от тех, которые применимы к медной проводке.

В наиболее распространенном сетевом кабеле категории 5 используются провода стандарта AWG24 с волновым сопротивлением 100 Ом, имеющие диаметр порядка 0.2 мм. Напоминаем читателям, что AWG (Американский сортамент проводов) является системой стандартизации толщины проводов. Калибр изменяется обратно пропорционально диаметру провода, который определяет величину электрического сопротивления (чем меньше номер AWG, тем больше диаметр проводника и ниже его сопротивление).

Кабель на витой паре выпускается в двух основных модификациях: одножильной и многожильной. Одножильный кабель поддерживает более протяженные трассы и наилучшим образом работает в конфигурациях с фиксированной разводкой, как, например, в офисных зданиях. С другой стороны, многожильный кабель является более гибким и лучше подходит для более коротких расстояний с подвижной кабельной проводкой, как, например, коммутационный кабель.

Одна из разновидностей кабельных систем категории 5, категория 5-е, представляет собой еще более производительный сетевой кабель. Данный стандарт был одобрен в 1999 году и официально называется ANSI/TIA/EIA 568A-5, или просто Категория 5 е (буква «е» от английского слова «enhanced» — улучшенный). Кабель категории 5е также имеет волновое сопротивление 100 Ом и отличается полной обратной совместимостью с оборудованием кабельной системы предыдущий версии (категории 5). Улучшенная производительность кабеля категории 5 е гарантирует поддержку кабелем систем, требующих дополнительной ширины полосы пропускания, таких, как сети Gigabit Ethernet или аналогового видеосигнала (если используется для передачи видеосигнала по витой паре).

Кабельные системы категории 5е предоставляют возможность модернизации с постепенным наращиванием, что обеспечивает поддержку функционирования полнодуплексных сетей Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Основную разницу между категорией 5 и 5е можно найти в спецификациях, из которых видно, что требования к производительности были повышены только в незначительной степени.

В то время как компоненты кабельных систем категории 5 могут в какой-то степени функционировать в сетях Gigabit Ethernet (на коротких расстояниях), то в сценариях с высокой скоростью передачи данных они работают плохо. Кабели категории 5е лучше работают с оборудованием, рассчитанным на гигабитные скорости обмена данными. Поэтому с коммутатором на 100 Мбит/с лучше использовать кабель категории 5е вместо кабеля категории 5.

Следующий уровень в кабельной иерархии занимает категория 6 (стандарт ANSI/IA/EIA-568-B.2–1), одобренная Ассоциацией электронной промышленности и Ассоциацией телекоммуника ционной промышленности США (EIA/TIA) в июне 2002 года.