1 Mavzu: Kompyuter tarmoqlari. Asosiy tushunchalar

36 Mavzu: Ethernet: koaksial (qalin va yupqa) kabelda
Reja:

1. 
   Ethernet koaksial kabel
   
2. 
   Koaksiyal kabelning kesilishi
   

Koaksiyal kabel, yoki koaks (talaffuz qilinadi) /ˈkoʊ.æks/) ning bir turi elektr kabeli ichki qismdan iborat dirijyor konsentrik o'tkazgich bilan o'ralgan qalqon, ikkitasi a bilan ajralib turadi dielektrik (izolyatsiya qiluvchi material); ko'plab koaksiyal kabellarda tashqi himoya qobig'i yoki ko'ylagi ham mavjud. Atama "koaksial"geometrik o'qni taqsimlovchi ichki o'tkazgich va tashqi qalqonni nazarda tutadi.
Koaksiyal kabel - bu turi uzatish liniyasi, yuqori chastotani tashish uchun ishlatiladi elektr signallari kam yo'qotishlar bilan. U telefon tarmoqlari kabi dasturlarda ishlatiladi, keng polosali internet tarmoq kabellari, yuqori tezlikda ishlaydigan kompyuter ma'lumotlar avtobuslari, kabel televideniesi signallari va ulanish radio uzatgichlar va qabul qiluvchilar ularga antennalar. U boshqasidan farq qiladi ekranlangan kabellar chunki simi va ulagichlarning o'lchamlari aniq, doimiy o'tkazgich oralig'ini berish uchun boshqariladi, bu uning uzatish liniyasi sifatida samarali ishlashi uchun zarurdir. Birinchi (1858) va undan keyin koaksiyal kabel ishlatilgan transatlantik simi O'rnatish, ammo uning nazariyasi 1880 yilgacha ingliz fizigi, muhandisi va matematik tomonidan ta'riflanmagan Oliver Heaviside, o'sha yili dizaynni patentlagan (Buyuk Britaniyaning №407 patenti). Koaksial simi a sifatida ishlatiladi uzatish liniyasi radiochastota signallari uchun. Uning dasturlariga quyidagilar kiradi besleme liniyalari ulanish radio uzatgichlar va qabul qiluvchilar ularning antennalariga, kompyuter tarmog'iga (masalan, Ethernet) ulanishlar, raqamli audio (S / PDIF) va tarqatish kabel televideniesi signallari. Koaksialning boshqa radioeshittirishlardan afzalligi uzatish liniyasi bu ideal koaksiyal kabelda elektromagnit maydon signalni tashish faqat ichki va tashqi orasidagi bo'shliqda mavjud dirijyorlar. Bu koaksial kabel o'tkazgichlarini boshqa elektr uzatish liniyalarida sodir bo'ladigan elektr energiyasini yo'qotmasdan, masalan, oluklar kabi metall buyumlar yoniga o'rnatishga imkon beradi. Koaksiyal kabel shuningdek signalni tashqi tomondan himoya qilishni ta'minlaydi elektromagnit parazit. Koaksiyal kabelning kesilishi (o'lchov uchun emas) Koaksiyal simi elektr signalini ichki o'tkazgich (odatda qattiq mis, torli mis yoki mis bilan qoplangan po'lat sim) yordamida izolyatsiya qiluvchi qatlam bilan o'ralgan va ularning hammasi qalqon bilan o'ralgan, odatda bir-to'rtta to'qilgan metall braid va metall lenta. Kabel tashqi izolyatsion ko'ylagi bilan himoyalangan. Odatda, qalqonning tashqi tomoni tuproq potentsialida saqlanadi va markaziy o'tkazgichga kuchlanish o'tkazuvchi signal beriladi. Koaksiyal konstruktsiyaning afzalligi shundaki, differentsial rejimda ichki o'tkazgichdagi va tashqi o'tkazgichning ichidagi teng surish oqimlari cheklangan signalning elektr va magnit maydonlari dielektrik, ozgina bilan qochqin qalqondan tashqarida. Bundan tashqari, kabelning tashqarisidagi elektr va magnit maydonlari asosan kabel ichidagi signallarga to'sqinlik qiladi, agar chiziqning qabul qismida teng bo'lmagan oqimlar filtrlangan bo'lsa. Ushbu xususiyat koaksiyal kabelni atrofdagi shovqinlarga toqat qila olmaydigan kuchsiz signallarni tashish uchun ham, kuchli elektr signallari uchun ham yaxshi tanlov qiladi, ular tarqalishiga yoki qo'shni inshootlarga yoki sxemalarga qo'shilishiga yo'l qo'yilmaydi. Katta diametrli kabellar va bir nechta qalqonli kabellar kamroq qochqinlarga ega. Koaksiyal kabelning keng tarqalgan qo'llanmalariga video va CATV tarqatish, chastotali va mikroto'lqinli pechlarni uzatish va kompyuter va asboblar uchun ma'lumotlar ulanish. The xarakterli impedans kabelning ( ) bilan belgilanadi dielektrik doimiyligi ichki izolyator va ichki va tashqi o'tkazgichlarning radiuslari. Kabel uzunligi uzatilgan signallarning to'lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan radio chastotali tizimlarda, yo'qotishlarni minimallashtirish uchun bir xil simi xarakterli impedansi muhim ahamiyatga ega. The manba va yuk impedanslari ta'minlash uchun simning impedansiga mos keladigan tarzda tanlangan maksimal quvvat uzatish va minimal to'lqin nisbati. Koaksiyal kabelning boshqa muhim xususiyatlari orasida susayish chastota, kuchlanish bilan ishlash qobiliyati va qalqon sifatiga bog'liq. Koaksiyal kabel dizayni tanlovi jismoniy o'lchamlarga, chastotaning ishlash ko'rsatkichlariga, susayishiga, quvvatni boshqarish qobiliyatiga, egiluvchanligiga, kuchiga va narxiga ta'sir qiladi. Ichki o'tkazgich qattiq yoki yopiq bo'lishi mumkin; torayib ketish yanada moslashuvchan. Yaxshi yuqori chastotali ishlashni ta'minlash uchun ichki o'tkazgich kumush bilan qoplangan bo'lishi mumkin. Mis bilan qoplangan po'lat sim ko'pincha kabel televideniesi sanoatida ishlatiladigan simi uchun ichki o'tkazgich sifatida ishlatiladiIchki o'tkazgichni o'rab turgan izolyator qattiq plastmassa, ko'pikli plastmassa yoki ichki simni qo'llab-quvvatlovchi oraliqlari bo'lgan havo bo'lishi mumkin. Dielektrik izolyatorning xususiyatlari kabelning ba'zi elektr xususiyatlarini aniqlaydi. Umumiy tanlov qat'iydir polietilen (PE) izolyator, kam zararli kabellarda ishlatiladi. Qattiq Teflon (PTFE) izolyator sifatida ham ishlatiladi va faqat plenum tomonidan baholangan kabellar.[iqtibos kerak] Ba'zi koaksiyal chiziqlar havodan (yoki boshqa gazdan) foydalanadi va ichki o'tkazgichni qalqonga tegmaslik uchun ajratgichlarga ega. Ko'pgina an'anaviy koaksiyal kabellarda qalqonni tashkil etuvchi naqshli mis sim ishlatiladi. Bu simi egiluvchan bo'lishiga imkon beradi, shuningdek, qalqon qatlamida bo'shliqlar mavjudligini anglatadi va qalqonning ichki o'lchamlari biroz o'zgarib turadi, chunki ortiqcha oro bermay tekis bo'la olmaydi. Ba'zan ortiqcha oro bermay kumush bilan qoplangan. Qalqonni yaxshiroq ishlashi uchun ba'zi kabellarda ikki qavatli qalqon mavjud.[4] Qalqon atigi ikkita ortiqcha oro bermay bo'lishi mumkin, ammo hozirda ingichka plyonkali qalqon bilan o'ralgan holda to'qish keng tarqalgan. Ba'zi kabellar ikkitadan ortiq qalqon qatlamiga sarmoya kiritishi mumkin, masalan "to'rt qalqonli", bu to'rtta o'zgaruvchan qatlamli folga va braiddan foydalaniladi. Boshqa qalqon dizaynlari yaxshi ishlash uchun moslashuvchanlikni qurbon qiladi; ba'zi qalqonlar qattiq metall naycha. Ushbu kabellarni keskin burish mumkin emas, chunki qalqon siqilib, kabelda yo'qotishlarga olib keladi. Folyo qalqoni ishlatilganda plyonkaga kiritilgan kichik simli o'tkazgich qalqonni tugatishni lehimlashni osonlashtiradi. Taxminan 1 gigagertsgacha bo'lgan yuqori quvvatli radiochastota uzatish uchun qattiq mis tashqi o'tkazgichga ega koaksiyal simi 0,25 dyuym yuqoriga ko'tarilgan. Tashqi o'tkazgich a kabi gofrirovka qilingan körükler moslashuvchanlikni ta'minlash uchun va ichki o'tkazgich havo dielektrikini taxmin qilish uchun plastik spiral tomonidan ushlab turiladi.[4] Bunday kabel uchun bitta tovar nomi Geliyak. Koaksiyal kabellar markaziy o'tkazgich va qalqon orasidagi masofani saqlash uchun izolyatsion (dielektrik) materialning ichki tuzilishini talab qiladi. The dielektrik yo'qotishlar shu tartibda ko'payadi: ideal dielektrik (yo'qotishsiz), vakuum, havo, polietetrafloroetilen (PTFE), ko'pikli polietilen va qattiq polietilen. Hozirgi issiq nuqtalardan qochish uchun bir hil bo'lmagan dielektrikni dumaloq bo'lmagan o'tkazgich bilan qoplash kerak. Ko'pgina kabellarda qattiq dielektrik mavjud bo'lsa, boshqalarning ko'pchiligida katta diametrli markaziy o'tkazgichdan foydalanishga yo'l qo'yib, yo'qotishlarni kamaytirish uchun imkon qadar ko'proq havo yoki boshqa gaz mavjud bo'lgan ko'pikli dielektrik mavjud. Ko'pik koaksiyelining susayishi taxminan 15% ni tashkil qiladi, ammo ko'pikli dielektrikning ba'zi turlari namlikni, ayniqsa, uning ko'p sirtlarida namlikni yutib yuborishi mumkin. Yulduz yoki spiker shaklidagi tayanchlar bundan ham yaxshiroq, ammo qimmatroq va namlik infiltratsiyasiga juda moyil. 20-asrning o'rtalarida ba'zi shaharlararo aloqa uchun ishlatilgan koaksiyal moddalar havo oralig'ida bo'lishidan ancha qimmat edi. Markaziy dirijyor har bir necha santimetrda polietilen disklar bilan to'xtatib turilgan. RG-62 tipi kabi ba'zi bir kam yo'qotadigan koaksiyal kabellarda ichki o'tkazgich polietilenning spiral tolasi bilan qo'llab-quvvatlanadi, shuning uchun o'tkazgichning ko'p qismi va ko'ylagi ichki qismi o'rtasida havo bo'shlig'i mavjud. Pastki dielektrik doimiyligi havo bir xil impedansda katta ichki diametrga va bir xil chiqib ketish chastotasida tashqi diametrning pasayishiga imkon beradi ohmik yo'qotishlar. Ba'zan ichki o'tkazgichlar kumush bilan qoplangan bo'lib, ular yuzani tekislashi va yo'qotishlarni kamaytirishga imkon beradi teri ta'siri. Dag'al sirt oqim yo'lini uzaytiradi va oqimni cho'qqilarda to'playdi va shu bilan omik yo'qotilishini oshiradi.
Izolyatsiya ko'ylagi ko'plab materiallardan tayyorlanishi mumkin. Umumiy tanlov PVX, ammo ba'zi ilovalar olovga chidamli materiallarni talab qilishi mumkin. Tashqi makon dasturlari ko'ylagi qarshilik ko'rsatishini talab qilishi mumkin ultrabinafsha nur, oksidlanish, kemiruvchilarning shikastlanishi yoki to'g'ridan-to'g'ri dafn qilish. Suv bosgan koaksial kabellar ko'ylagi mayda kesiklari orqali kabelni suv infiltratsiyasidan himoya qilish uchun suvni to'suvchi jeldan foydalanadi. Ichki shassi ulanishlari uchun izolyatsiyalovchi ko'ylagi chiqarib tashlanishi mumkin. Ikkita qo'rg'oshin uzatish liniyalari elektromagnit to'lqin chiziq bo'ylab tarqalish parallel simlarni o'rab turgan bo'shliqqa cho'ziladi. Ushbu chiziqlar kam yo'qotishlarga ega, ammo ayni paytda kiruvchi xususiyatlarga ega. Ularni egilmasdan, mahkam burab yoki boshqa shaklga keltirish mumkin emas xarakterli impedanssignalning manba tomon qaytarilishini aks ettiradi. Shuningdek, ular ko'milishi yoki birga yurishi yoki hech narsaga biriktirilishi mumkin emas Supero'tkazuvchilar, chunki kengaytirilgan maydonlar yaqin atrofdagi o'tkazgichlarda keraksiz holatga olib keladigan oqimlarni keltirib chiqaradi nurlanish va chiziqni aniqlash. Yalıtkan izolyatorlar ularni parallel metall yuzalardan uzoqroq tutish uchun ishlatiladi. Koaksiyal chiziqlar bu muammoni deyarli barcha elektromagnit to'lqinlarni kabel ichidagi maydon bilan cheklash orqali hal qiladi. Shuning uchun koaksiyal chiziqlar egiluvchan va mo''tadil tarzda burilib, salbiy ta'sirga ega bo'lmasligi mumkin va ular ichidagi kiruvchi toklarni qo'zg'atmasdan, ularni o'tkazuvchi tayanchlarga bog'lab qo'yishi mumkin, chunki kabelda differentsial rejimdagi signalni bosish-tortish oqimlarini ta'minlash uchun qoidalar mavjud. Radiochastotali dasturlarda bir nechtagacha gigahertz, to'lqin birinchi navbatda tarqaladi transvers elektr magnit (TEM) rejimi, ya'ni elektr va magnit maydonlari ikkala tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar. Biroq, ma'lum bir narsadan yuqori uzilish chastotasi, ko'ndalang elektr (TE) yoki ko'ndalang magnit (TM) rejimlar ham bo'shliqda bo'lgani kabi tarqalishi mumkin to'lqin qo'llanmasi. Odatda signallarni uzilish chastotasidan yuqori darajada uzatish kerak emas, chunki u har xil rejimlarga olib kelishi mumkin o'zgarishlar tezligi targ'ib qilish, aralashish bir-birlari bilan. Tashqi diametri taxminan bilan teskari proportsionaldir uzilish chastotasi. Tashqi qalqonni o'z ichiga olmaydi yoki talab qilmaydigan, lekin faqat a bitta markaziy dirijyor koaksiyada ham mavjud, ammo bu rejim an'anaviy geometriya va umumiy impedans koaksida samarali ravishda bostiriladi. Ushbu [TM] rejimi uchun elektr maydonlari uzunlamasına komponentga ega va yarim to'lqin uzunligidagi chiziq uzunliklarini talab qiladi.
Koaksiyal kabelni turi sifatida ko'rish mumkin to'lqin qo'llanmasi. Quvvat radial elektr maydoni va TEM00 dagi aylana magnit maydoni orqali uzatiladi ko'ndalang rejim. Bu nol chastotadan (shahar) kabelning elektr o'lchamlari bilan belgilanadigan yuqori chegaraga qadar bo'lgan dominant rejimdir. Erkak F turi umumiy RG-6 kabeli bilan ishlatiladigan ulagich Erkak N-turi ulagich. Koaksiyal kabellarning uchlari odatda ulagichlar bilan tugaydi. Koaksiyal ulagichlar ulanish bo'ylab koaksiyal shaklni saqlash uchun mo'ljallangan va biriktirilgan simi bilan bir xil impedansga ega. Ulagichlar odatda kumush yoki qoralanganga chidamli oltin kabi yuqori o'tkazuvchan metallar bilan qoplanadi. Tufayli teri ta'siri, chastotali signal faqat yuqori chastotalarda qoplama bilan amalga oshiriladi va ulagich tanasiga kirmaydi. Ammo kumush tezda xiralashadi va kumush sulfid Ishlab chiqarilishi yomon o'tkazuvchan, ulagichning ishini yomonlashtiradi va kumushni ushbu dastur uchun yomon tanlov qiladi.