Mitkä ovat eri tyyppisiä verkkokaapeleita?

Kaapelien valinta on keskeinen osa verkon suunnittelua. Tarvittavat tiedot nopeus, kustannukset ja etäisyys kaikki sanelevat erilaisia valintoja kunkin yhteyden. Jotkut yhteydet vaativat ilmeinen kaapeli vaihtoehto. Mutta toiset voivat valita useista mahdollisista valinnoista.

verkkopalvelut, kuten tiedostonjako, internet-yhteys, tulostaminen ja sähköposti, toimitetaan kaikki loppukäyttäjille verkkoinfrastruktuurin kautta. Tämä infrastruktuuri sisältää yleensä kytkimet, reitittimet ja — kaiken tukena — verkkokaapeloinnin, joka on yksi vanhimmista ja keskeisimmistä verkkoarkkitehtuurin osista.

verkkokaapelien nopea historia

digitaalinen viestintä ei ole aivan uusi ajatus. Vuonna 1844 Samuel Morse lähetti viestin 37 mailia Washingtonista Baltimoreen käyttäen keksintöään The telegraph. Tämä saattaa tuntua kaukaiselta ajatukselta nykyisistä tietokoneverkoista, mutta periaatteet ovat samat.

Morsetuskoodi on binäärijärjestelmän tyyppi, joka käyttää pisteitä ja viivoja eri jaksoissa edustamaan kirjaimia ja numeroita. Nykyaikaiset tietoverkot käyttävät ykkösiä ja nollia saman tuloksen saavuttamiseksi.

suuri ero nykyhetkeen on tiedon siirtonopeus. 1800-luvun puolivälin lennätinoperaattorit saattoivat lähettää ehkä neljä tai viisi pistettä ja viivaa sekunnissa. Tietokoneet voivat nyt kommunikoida jopa 100 Gbps: n nopeuksilla-tai toisin sanoen 100 000 000 000 erillistä ykköstä ja nollaa joka sekunti.

vaikka lennätin ja telekirjoittaja olivat tietoliikenteen edelläkävijöitä, tietokoneet edistyivät yhä suuremmilla nopeuksilla. Tämä kehitys ajoi nopeampien verkkolaitteiden kehittämistä. Prosessissa tarvittiin tarkempia kaapeleita ja liitäntälaitteita.

Kerrataanpa verkkokaapeloinnin tärkeimmät tyypit ja eri vaihtoehdot, joita näillä kaapeleilla on.

koaksiaalikaapeli

koaksiaalikaapeli eli koaksiaalikaapeli on yksi vaihtoehto verkkokaapelointiin. Sisempää johtavaa ydintä ympäröi johtava, suojaava kerros. Tätä suojakerrosta ympäröi sitten ulompi suojakerros.

signaalia kuljettava ydin on umpikupari, kuparisuojattu teräskaapeli tai punottu kupari. Ydin ja sähköä johtavat suojat toimivat differentiaalitilassa estäen sekä sähkömagneettisten häiriöiden että ulkoisten häiriöiden tunkeutumisen.

Koaksilla on pitkä historia. 1800-luvun puolivälissä sitä käytettiin merenalaiseen kaapelointiin. Nykyään sitä käytetään monenlaisissa sovelluksissa, kuten asuinalueen laajakaistayhteyksissä, puhelinlinjoissa sekä radio-ja TV-lähetysyhtiöiden yhteyksissä.

datakeskuksissa koaksia käytetään usein kuitukanavayhteyksissä palvelimien ja levyasemien välillä. Sähköäänenkestävyys tekee siitä arvokkaan meluisissa ympäristöissä, kuten teollisuuslaitoksissa.

Ethernetin kehittäminen

ensimmäinen Ethernet-standardi käytti koaksikaapelointia. Ethernetin kehittivät 1970-luvun puolivälissä Robert Metcalfe ja David Boggs Xeroxin Palo Alton tutkimuskeskuksessa Kaliforniassa. Vuonna 1979 Digital Equipment Corp. ja Intel yhdistivät voimansa Xeroxin kanssa Ethernet-järjestelmän standardoimiseksi. Kolmen yhtiön ensimmäinen spesifikaatio, nimeltään Ethernet Blue Book, julkaistiin vuonna 1980. Se tunnettiin myös nimellä DIX-standardi yhtiöiden nimikirjainten mukaan.

tuo standardi vaati nopeuksia jopa 10 Mbps — 10 Mbps vastaa 10 miljoonaa ykköstä ja nollaa sekunnissa. Ethernet-standardi tukeutui koko rakennuksessa kulkevaan suureen koaksiaalikaapeliin, jossa pienemmät koaksiaalikaapelit ovat kiinni 2,5 metrin (m) välein työasemiin kytkemiseksi. Suurempi koaksiaali, joka oli yleensä keltainen, tuli tunnetuksi nimellä Thick Ethernet eli 10Base-5.

alla on erittely 10Base-5-termistä:

• 10 viittaa nopeuteen — 10 Mbps.
• Base viittaa kantajärjestelmään. Baseband käyttää kaikki sen kaistanleveys kunkin lähetyksen. Sen sijaan laajakaista jakaa kaistanleveyden erillisiin kanaviin käytettäväksi samanaikaisesti.
• 5 viittaa järjestelmän kaapelin enimmäispituuteen — tässä tapauksessa 500 m.

vuonna 1983 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) julkaisi virallisen Ethernet-standardin. Sen nimi oli IEEE 802.3, sen kehittämisestä vastaavan työryhmän nimen jälkeen.

Versio 2, IEEE 802.3 a, julkaistiin vuonna 1985. Tämä toinen versio tunnetaan yleisesti nimellä Thin Ethernet eli 10Base-2. Tässä versiossa maksimipituus on 185 m, vaikka 2 ehdottaa sen olevan 200 m. vuodesta 1985 lähtien on otettu käyttöön erilaisia Ethernet-standardeja.

Twinax-kaapeli

Twinax-kaapeli muistuttaa koaksia, mutta yhden ytimen sijaan twinax-ydin koostuu kahdesta johtimesta. Twinax kuljettaa korkean datanopeuden Ethernet halvemmalla kuin kuitu.

passiivinen twinax tukee lyhyen matkan yhteyksiä. Aktiivinen twinax sisältää komponentteja, jotka lisäävät signaalin voimakkuutta, mikä mahdollistaa pidemmän matkan yhteydet.

Triax-ja quadrax-kaapelit

Triax-ja quadrax-kaapelit muistuttavat myös coax-kaapeleita. Niitä käytetään useimmiten TV-yhteyksissä, mutta niissä voi olla myös gigabitin Ethernet.

triax-ydin on samanlainen kuin coax, mutta siinä on ylimääräinen eristekerros ja suojakerros. Quadrax-ytimessä on neljä yksittäistä johtoa. Sekä triaxissa että quadraxissa on lisäeristys-ja suojauskerrokset, jotka mahdollistavat lisäsignaalien lähettämisen tai kantovoiman.

Twisted pair

Alexander Graham Bellin alun perin puhelinsignaaleja kuljettamaan keksimä twisted-pair-kaapelointi on yleisin valinta verkkokaapelointiin.

kierretty pari käyttää kuparilankoja, jotka on nimensä mukaisesti kierretty yhteen pareittain. Kierre vaikutus kunkin parin kaapelit varmistaa kaikki häiriöt esitetty tai kyytiin yksi kaapeli on peruutettu kaapelin kumppani, joka pyörittää alkuperäisen kaapelin. Kahden johdon kiertäminen vähentää myös piirin lähettämää sähkömagneettista säteilyä.

kierrettyjä parikaapeleita on kahta tyyppiä:

1. suojattu kierretty pari (STP)
2. suojaamaton kierretty pari (UTP)

suojattu kierretty pari

STP: ssä kuparilangat peitetään ensin muovieristeellä. Eristettyjen parien nippua ympäröi metallinen kilpi, joka koostuu metallifoliosta tai punoksesta. Jos sähkömagneettinen säteily on vakava ongelma, jokainen johtopari voi olla erikseen suojattu lisäksi ulompi kilpi. Tämä tunnetaan nimellä foil twisted pair (FTP).

10 Mbps ja 100 Mbps käyttävät kahta kaapeliparia Ethernetin lähettämiseen. Gigabitin läpimeno edellyttää kaikkien neljän parin käyttöä.

suojaamaton kierretty pari

UTP-kaapeli on suosituin verkkokaapelityyppi. Se on helppo työstää, asentaa, laajentaa ja vianmääritys. UTP-kaapelit sisältävät tyypillisesti neljä paria kuparilankoja, ja jokainen pari sisältää kaksi johtoa, jotka on kierretty yhteen. Nämä parit on peitetty muovieristeellä. Niissä ei ole mitään suojausta ja vain ulkovaippa.

useimmat parikaapeliluokat ovat saatavilla UTP: nä. Mutta jotkut uudemmat luokat ovat myös saatavilla yhdistelminä suojattu, folio suojattu ja suojaamaton.

kierrettyjen parikaapelien luokat

American National Standards Institute ja International Electrotechnical Commission, joka on osa kansainvälistä Standardointijärjestöä, vahvistivat sarjan standardeja eli luokkia kierretyille pareille. Kategoriaa 1 eli Cat1 ja Cat2 ei virallisesti standardoitu, mutta de facto-standardit kehittyivät ajan myötä. Kaapeliluokkia on tällä hetkellä kahdeksan.

näissä luokissa määritellään kuparilangan ja-liittimien tyyppi. Numero – 1, 3, 5 ja niin edelleen-viittaa eritelmän tarkistamiseen ja langan sisällä olevien käänteiden määrään-eli liittimen laatuun.

Cat1

Cat1: tä käytetään tyypillisesti puhelinlankoihin ja puheviestintään. Tämäntyyppinen johto ei pysty tukemaan tietokoneen verkkoliikennettä, eikä se ole vääntynyt.

teleyritykset voivat käyttää Cat1: tä integroiduissa palveluissa digitaalisessa verkossa ja yleisessä puhelinverkossa. Tällöin johdotus asiakkaan sivuston ja teleoperaattorin verkon välillä suoritetaan Cat1-tyyppisellä kaapelilla. Cat1: tä käytetään nykyään myös joissakin matalan datanopeuden IoT-verkoissa.

Cat2

Cat2-kaapelit ovat verkkojohtojen määrityksiä, joissa käytetään neljää paria kierrettyjä kuparijohtoja. Tämäntyyppiset johdot voivat tukea tietoverkko-ja puhelinliikennettä. Cat2: ta käytetään lähinnä token ring-verkoissa ja se tukee jopa 4 Mbps: n nopeuksia. Suuremmilla verkon nopeuksilla — 100 Mbps tai suurempi — on käytettävä Cat5e tai suurempi.

Cat3

Cat3-kaapelit ovat neljä paria kierrettyjä kuparijohtoja. Cat3: a käytettiin tukemaan alkuperäistä 10 Mbps Ethernetiä, tyypillisesti token ring-verkoissa. Vaikka 10 Mbps nopeudet ovat lähes sukupuuttoon, jotkut käyttöönotot käyttävät edelleen Cat3.

Cat4

Cat4-kaapelit ovat neljä paria kierrettyjä kuparijohtimia. Cat3-Kaapelien tapaan cat4: ää käytetään token-rengasverkkoihin. Vaikka Cat3 tarjoaa tukea enintään 10 Mbps, Cat4 nosti rajan jopa 16 Mbps. Molemmissa luokissa pituusraja on 100 m. Cat4 ei ole yleisesti käytössä.

Cat5 ja Cat5e

Cat5 kaapelit ovat neljä paria kierrettyjä kuparijohtoja. Cat5: ssä on enemmän käänteitä tuumalla kuin Cat3: ssa, joten se voi ajaa suuremmilla nopeuksilla ja suuremmilla pituuksilla.

suositumpi Cat5-johto on pitkälti korvattu Cat5e-spesifikaatiolla. Cat5e tarjoaa parannetun ylikuulumisen määrityksen, jonka avulla se voi tukea jopa 1 Gbps: n nopeuksia.

UTP-Cat5e on yksi suosituimmista UTP-kaapeleista. Se korvasi vanhat koaksikaapelit, jotka eivät pysyneet jatkuvasti kasvavan nopeampien ja luotettavampien verkkojen tarpeen tasalla. Cat5e on maailmanlaajuisesti yleisimmin käytetty verkkokaapeloinnin tyyppi ja se on kustannustehokas. Toisin kuin luokan kaapelit, jotka seuraavat, se on anteeksiantava, kun kaapelin irtisanominen ja käyttöönotto ohjeet eivät täyty.

Cat5 ja Cat5e ovat laajemmin käytössä sekä 10 Mbps että 100 Mbps Ethernet.

Cat6 ja Cat6a

Cat6-johto suunniteltiin alun perin tukemaan gigabitin Ethernet-verkkoa, vaikka muut standardit mahdollistavat gigabitin siirron Cat5e-johdon yli. Cat6 on samanlainen kuin Cat5e Lanka, mutta se sisältää fyysisen erotin välillä neljä paria edelleen vähentää sähkömagneettisia häiriöitä.

yhdenlainen kaapeli ei sovi kaikkialle.

Cat6 voi tukea 1 Gbps: n nopeuksia jopa 100 m: n pituuksille. se tukee myös 10 Gbps: n nopeuksia jopa 55 m: n pituuksille. se käyttää kaistanleveystaajuuksia jopa 250 MHz: iin asti.

uusia Cat6-kaapeleita asennettaessa on tärkeää huomata, että kaikkien kaapelointikomponenttien-liittimien, kytkentäpaneelien, kytkentäjohtojen ja vastaavien-on oltava Cat6-sertifioituja. Tämä edellyttää verkon ammattilaiset olla erityisen varovainen asianmukaisen irtisanomisen kaapelin päät. Cat6-kaapelointia käyttävien laitosten tulee pyytää perusteellinen testausseloste sertifioidulla kaapelianalysaattorilla sen varmistamiseksi, että asennus on suoritettu Cat6-ohjeiden ja standardien mukaisesti.

vuonna 2009 Cat6a esiteltiin korkeamman spesifikaation kaapelina, joka tarjoaa paremman immunisaation ylikuulumisesta ja sähkömagneettisista häiriöistä. Se tarjoaa paremman kaistanleveyden käyttäen jopa 500 MHz: n taajuuksia, tukee 10 Gbps: ää ja kaapelin pituus on enintään 100 m.

Cat7 on kuparikaapelin spesifikaatio, joka on suunniteltu tukemaan 10 Gbps: n nopeuksia jopa 100 m: n pituuksilla. tämän saavuttamiseksi kaapeli käyttää FTP: tä neljälle erikseen suojatulle parille sekä ylimääräistä kaapelisuojaa signaalien suojaamiseksi ylikuulumiselta ja sähkömagneettisilta häiriöiltä.

erittäin korkeiden tiedonsiirtonopeuksien vuoksi kaikkien CAT7-verkkokaapelointinfrastruktuurin asennuksessa käytettävien komponenttien on oltava Cat7-sertifioituja. Tämä sisältää patch paneelit, patch johdot, liittimet ja RJ – 45 liittimet. CAT7-sertifioitujen komponenttien puuttuminen heikentää yleistä suorituskykyä ja johtaa Cat7-Sertifiointitestien epäonnistumiseen — esimerkiksi kaapelianalysaattorin avulla — koska Cat7-suorituskykystandardit eivät todennäköisesti täyty.

Cat7: ää käytetään yleensä datakeskuksissa palvelimien, verkkokytkimien ja tallennuslaitteiden runkoyhteyksiin.

Cat8

Cat8 on uudempi parikaapeliluokka, joka kilpailee paremmin kuituoptiikan nopeuden ja mittakaavan kanssa. Sen suurin datanopeus on 40 Gbps ja se käyttää RJ-45-liittimiä. Se käyttää 2 GHz-tai 2 000 MHz-taajuutta, joka on lisäys Cat7: n 600 MHz: stä.

Cat8-kaapeleita käytetään tyypillisesti datakeskusympäristöissä. Ne ovat taaksepäin yhteensopivia aiempien standardien ja tukea Power over Ethernet (PoE).

PoE poistaa tarpeen ajaa erillistä virtajohtoa laitteisiin, kuten kattoon asennettuihin tukiasemiin. Alhaisilla datanopeuksilla PoE-kaapelit toimittavat virtaa käyttäen pareja, joita Ethernet ei tarvitse. Suuremmissa nopeuksissa, joissa käytetään kaikkia neljää paria, PoE lisää signaalia kuljettaviin johtoihin tasavirtaa häiritsemättä signaaleja.

valokaapeli

datanopeus on kasvanut koko verkossa, ja joissakin tapauksissa kuituoptiikka on ainoa vaihtoehto. Vaikka cat8 twisted-pair-kaapelit voivat kuljettaa jopa 40 Gbps dataa, fiber tukee tiedonsiirtonopeuksia jopa 400 Gbps. Työ on parhaillaan käynnissä testata 800 Gbps.

valokaapelit koostuvat ohuesta optisesta kuidusta, jota ympäröi verhous. Verhous on valmistettu lasista, joka on vähemmän puhdasta kuin ydin ja sen taitekerroin on pienempi kuin ydin. Taitekerroin-indeksien ero aiheuttaa valon heijastumisen rajalle. Lisäkerrokset, kuten puskurikerros ja takkikerros, ympäröivät verhousta lisätäkseen lujuutta ja suojatakseen kaapelia vaurioilta.

kuidun virhetaso on alhainen. Verkon tiedot koodataan valonsäteeseen. Toisin kuin kierretyissä parikaapeleissa, valonsäde ei synnytä eikä vaikuta elektronisiin häiriöihin. Lisäksi, useita taajuuksia datavirtoja voidaan multiplexed yli yhden kuidun lisätä yhteensä datanopeus.

monimuoto-kuitu vs. yksimuoto-kuitu

kuitutyypit eroavat toisistaan kuidun halkaisijan mukaan. Multimode valokuitu vaihtelee 50 mikronia 100 mikronia (10-4 m). Yksitilakaapelissa valokuitu on halkaisijaltaan vain 8-10, 5 mikronia.

Multimodekaapeli on halvempi valmistaa ja asentaa kuin yksitilassa, mutta sen datanopeus ja etäisyys ovat rajalliset. Vaikka multimode voi kuljettaa 100 Gbps 150 m, single mode voi kuljettaa 400 Gbps jopa 10 km ja alhaisemmat hinnat lisämatkoja.

suorituskyky vaihtelee monimuoto-ja yksimoodikuitujen välillä sen mukaan, miten valo kulkee kummankin läpi. Multimodessa käytetty suurempi kuitu saa valonsäteen heijastumaan kuidun ja verhouksen rajalta jyrkemmässä kulmassa kuin ohuempi ydin yksitilassa. Single mode ohuempi ydin aiheuttaa etäisyyden heijastukset on pienempi. Kun heijastukset ovat yleisempiä, tappiot ovat suurempia rajalla.

mikään valinta ei ole pysyvä

yhdenlainen kaapelityyppi ei sovellu kaikkialle. Tuetut tietonopeudet, asennetut kustannukset ja tuleva riittävyys on otettava huomioon kussakin sovelluksessa. Myös jatkuvien ylläpitokustannusten pitäisi olla yksi tekijä.

muista, ettei mikään valinta ole pysyvä. Aivan kuten organisaatiot ajoittain korvata palvelimia ja työasemia, ne voivat harkita uudelleen niiden valinta yhteys tekniikka kunkin verkon päivitys.