Оптический кабель или витая пара - что лучше?

Построение разнотипных линий связи подразумевает передачу данных на расстояния, для чего передающая и приемная аппаратура должна каким-то способом коммутироваться. Связующим звеном в цифровых системах обычно выступают проводные или оптоволоконные магистрали, как наиболее продвинутые.

Варианты отличаются как способом передачи сигнала, приемопередающим оборудованием, так и имеют ограничения в эксплуатации. Для решения конкретной ситуации монтажникам и архитекторам коммуникационных сетей приходится выбирать между витой парой на основе медного проводника и волоконно-оптическим кабелем.

Витая пара

Оптимальный способ передачи электрических сигналов – проводник. На этом принципе и построена работа витой пары. Представляет она собой две токопроводящие медные жилы толщиной 400 – 600 мкм, сплетенные между собой с шагом. Это позволяет снизить воздействие на передаваемый сигнал помех с электромагнитной природой. Сам кабель, в изоляционной оболочке которого таких пар может быть несколько, также называют витой парой.

Для дополнительной защиты от электромагнитных помех и механических повреждений производители добавляют в конструкцию кабеля экранирование в виде обертки из алюминиевой фольги, оплетки из устойчивой к коррозии металлической проволоки. Внешняя оболочка производится из негорючего полипропилена, обладающего диэлектрическими свойствами.

Оптические волокна (ОВ)

В оптоволоконных линиях передача данных происходит импульсами света, называемыми модами, которые распространяются внутри прозрачного световода с отражающим покрытием. Моды генерируются лазером, а принимаются специальной аппаратурой. Сам световод – тонкий и гибкий, но хрупкий стержень круглого сечения.

Диаметр световода составляет 7 – 62,5 мкм. Помещен он в двухслойную оболочку, не позволяющую моде его покинуть, защищающую от небольших физических повреждений. Материалами для оптических волокон выступают:

• Кварцевое стекло
• Акриловая смола
• Халькогенидное стекло

В зависимости от количества одновременно проходящих через волокно оптических сигналов, оно бывает одномодовое и многомодовое (мультимодовое). Для использования в реальных условиях отдельные световоды объединяются в модули, которые, располагаясь вокруг центрального силового элемента, образуют оптические кабели.

Сравнение характеристик

Оптоволоконные технологии передачи данных используются не так давно, как сети на основе витой пары. Оптические системы имели много проблем, большинство из которых удалось устранить. В результате оптоволокно применяется повсеместно из-за особых характеристик.

Стоимость

Погонные метры оптического волокна обходятся дороже до 10 раз по сравнению с медью витой пары, в зависимости от типа оптокабеля. Обусловлено это сложностью производства и материалами. Для работы также требуется передающее и приемное оборудование с более высокой стоимостью по сравнению с проводниковыми технологиями.

Цена передачи электрических сигналов через медный проводник ниже, чем световых импульсов световодами. Но суммарно сетевая инфраструктура, построенная на витой паре, может обойтись дороже.

Пропускная способность

Для медного проводника и оптоволокна этот показатель на практике сопоставим, составляет 100 – 112 Гбит/с. С применением экспериментального оборудования оптический канал способен передавать свыше 26 Тбит/с информации. Планка реальной пропускной способности постоянно повышается.

В среднем витая пара обеспечивает пропускную способность в районе 100 Мбит/с – 1 Гбит/с, но существуют более совершенные категории кабеля:

• CAT6 – до 10 Гбит/с при длине проводника до 55 м
• CAT6a – до 10 Гбит/с при длине проводника до 100 м
• CAT7 – до 10 Гбит/с на расстояние до 100 м
• CAT7a – до 100 Гбит/с при расстоянии до 15 м (до 40Гбит/с до 50 м)
• CAT8 – до 100 Гбит/с на 55 и менее метров (до 40 Гбит/с до 100 м)

Так на пропускную способность влияет расстояние передачи сигнала. Это касается и оптоволоконных технологий, где 10-гигабитный трафик может передаваться на расстояния свыше 10 км, в зависимости от типа применяемого ОВ.

Расстояние передачи данных

Для витой пары существует ограничение в 100 м между абонентом и распределителем. Оно может быть увеличено до 400 м за счет добавления в линию PoE удлинителей. Такого расстояния достаточно для сети между этажами одного здания или соседними офисными постройками. С увеличением расстояния повышается и затухание передаваемого сигнала, особенно на высоких частотах.

Сигнал, передаваемый оптоволокном, не подвержен влиянию электромагнитных помех, однако, расстояние передачи ограничивается его суммарным рассеиванием за счет:

1. Межмодовой дисперсии
2. Хроматической дисперсии
3. Поляризационной дисперсии

Так многомодовый кабель используется для передачи данных на расстояниях до 550 м со скоростью до 10 Гбит/с, а одномодовый - до 40 км.

Информационная безопасность

Существуют более простые способы получения доступа к закрытой информации, чем физическое подключение к сетевому кабелю. Но этот метод также эффективен и может быть рассмотрен с точки зрения информационной безопасности. Подключиться к витой паре намного проще, причем сделать это можно почти незаметно, а сам кабель обнаруживается по генерируемому магнитному полю.

Скрытое оптоволокно сложно обнаружить, а подключиться к нему еще сложнее. Любая врезка увеличит рассеивание светового потока. Потери будут заметны, даже если соединить два световода коннекторами. Пайка концов тоже влияет на качество передачи данных.

Помехоустойчивость

Витая пара восприимчива к воздействию внешнего электромагнитного поля. Для прокладки используют помехозащищенные виды кабеля. Даже в этом случае линии укладываются вдали от возможных источников электромагнитных помех, в том числе коммуникаций на основе электропроводников. На качество передачи сигнала влияют даже кратковременные разряды в атмосфере.

Оптоволокно не восприимчиво к электромагнитным помехам. Более того, при прокладке оптокабеля он нередко подвешивается к опорам ЛЭП, в том числе высоковольтных, и даже крепится к самим токонесущим линиям. Некоторые типы такого кабеля представляют собой модули ОВ, заключенные внутри электропроводника.

Монтаж и восстановления повреждений

На этом пункте волоконно-оптические кабели заметно уступают медным проводникам из-за сложности выполняемых работ и требования квалификации мастера. Соединение световодом происходит сваркой специальным сварочным аппаратом.

Предварительно волокно проходит этап подготовки, где также используется специализированное оборудование и инструмент, требуется аккуратность действий.

Монтаж и ремонт медных проводников можно осуществить буквально “на коленке” без рекомендованного инструмента. Такой кабель ремонтопригоднее, так как иногда восстановить целостность линии или патч-корда можно даже скруткой. Чтобы не покупать стриппер и кримпер, если нужно обжать всего один “джек”, этот инструмент заменяется канцелярским ножом и плоской отверткой.

Краеугольный камень выбора

Практически по всем характеристикам волоконно-оптические системы передачи данных или превосходят свои проводниковые аналоги, или равнозначны им и превзойдут в недалеком будущем:

• Возможность передачи данных на большие расстояния
• Невосприимчивость к электромагнитным помехам
• Диапазон рабочих температур в пределах -100°С - +500°С
• Возможность прокладки как по воздуху, так и в грунте, по дну водоемов
• Относительно малый вес

При равной реальной скорости передачи данных, медные проводники дешевле, проще в обслуживании и не требуют приемного и передающего оборудования с высокой стоимостью. Монтаж витой пары производится минимумом технически несложного инструмента, но для передачи данных на большие расстояния она не годится.

На данный момент медный сетевой кабель оптимально использовать для организации небольших СКС в пределах одного-двух этажей. Преимущества оптокабеля наиболее видимы при передаче данных на большие расстояния.

Последнее обновление 03.11.2021