чем оптика лучше витой пары
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:
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:
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:
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:
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.
Сравнение оптико-волоконного кабеля и витой пары
Сейчас при устройстве компьютерных сетей всё большую популярность приобретает оптоволокно – специальный светопроводящий кабель, в котором информация передаётся с помощью света. Но также распространена и витая пара – обычный кабель с проводниками, сплетёнными определённым образом. Разные интернет-провайдеры предлагают разные варианты, да и дома можно использовать любой из них. Так какой выбрать: оптико-волоконный кабель или привычную всем витую пару? Рассмотрим, какие преимущества они имеют и в каких ситуациях лучше использовать каждый из этих вариантов.
Что лучше выбрать: оптико-волоконный кабель или витую пару?
Преимущества и недостатки оптико-волоконного кабеля
Оптоволокно принципиально отличается от обычных проводов. Информация в нём передаётся с помощью коротких световых импульсов, которые испускаются лазером и считываются специальным приёмником. В каждом таком кабеле множество оптических волокон, причём металла в нём нет совсем. Поэтому оптоволокно имеет немало достоинств:
Однако есть и недостатки:
Недостатков не очень много, однако они довольно важные и могут влиять на выбор предпочтительного варианта.
Преимущества витой пары
Кабели такого типа — сейчас одни из самых распространённых. Они бывают разного типа, но в целом имеют следующие плюсы:
Но имеются и некоторые важные недостатки:
Теперь мы можем сравнить и посмотреть, что лучше: оптоволоконный кабель или витая пара, и почему их применяют в разных случаях.
Какой кабель лучше
Чтобы решить, лучше оптоволокно или обычная витая пара, нужно определить, в каких условиях они будут использоваться. Если нужно просто соединить несколько компьютеров в сеть, конечно, лучше всего подойдёт витая пара. Такую сеть можно создать очень быстро и дёшево, а скорость передачи будет вполне приличной. Кроме того, витая пара очень удобна в доме или в офисе по причине её непритязательности. Провод можно свободно изгибать, протягивать в самых неудобных местах. Даже если он случайно повредится, цена ему – копейки.
Оптоволокно в офисном варианте – довольно дорогая штука. Требуется оборудование, да и сам кабель не так уж и дёшев. Поэтому для устройства локальных сетей его использование просто финансово неоправданно. Единственное преимущество – высокая скорость передачи, не проявит себя, так как вряд ли даже десяток компьютеров смогут создать такой непрерывный трафик, на который рассчитано оптоволокно. Однако у оптоволокна есть немалый плюс – расстояние прокладки и независимость от помех. Поэтому его и используют для прокладки интернета к населённым пунктам или многоэтажкам. А вот дальше уже идет разводка по абонентам с помощью витой пары. Так используются преимущества обоих типов кабелей.
Кроме того, вот уже несколько лет провайдеры для одного абонента предоставляют скорость не более 100 Мбит/с, а на практике гораздо меньше. С такой нагрузкой вполне справляется витая пара. Но много абонентов из одного дома способны нагрузить и оптоволоконный кабель, поэтому его и удобнее проводить не от каждой квартиры к провайдеру, а от целого многоквартирного дома. Поэтому, если вы делаете выбор между обычным проводом типа витая пара и оптико-волоконным кабелем, учитывайте их плюсы и минусы. Там, где расстояния небольшие, нет особых помех, и скорости около 100 Мбит/с достаточно, можно обойтись витой парой. Там, где нужна помехоустойчивость, соединение на километры, и ожидается высокая нагрузка, лучше подойдёт оптоволокно.
Оптоволокно или витая пара — что лучше
Содержание
Содержание
В различных сетях для передачи информации используются специальные кабели — витая пара и оптоволокно. Можно ли выбрать что-то одно, какое у них назначение, в чем их отличия, преимущества и недостатки — разберемся.
Особенности производства витой пары
Витая пара была создана Александром Беллом в 1881 году, а уже в 1900 году повсеместно использовалась в телефонных линиях на территории США. Как можно догадаться по названию, в этом типе кабелей используется несколько витых пар — двух изолированных проводников, скрученных с определенным шагом. Такое конструктивное решение было принято, чтобы уменьшить электромагнитные помехи от внешних источников. В витой паре также могут использоваться и дополнительные слои для защиты от внешних наводок.
Создание витой пары начинается с огромных бобин медной проволоки, которая служит проводником электрического сигнала. Каждая медная нить диаметром в 7,8 мм наматывается на систему из нескольких роликов и вытягивается до 0,4-0,6 мм. Процесс вытягивания позволяет получить из 160 метров медного стержня более 1,5 км провода.
На следующем этапе медь покрывают пластиковым изолятором разных цветов. Его делают из негорючего полипропиленового состава, который поставляется на производства в виде гранул. Затем каждый кабель по цвету наматывают на отдельные катушки. Далее с помощью специального станка из двух проводников создается одна витая пара, а после — четыре или больше витых пары соединяются в один кабель с последующим экранированием.
В конце производства готовые кабели сворачивают в катушки и упаковывают для транспортировки. Согласно исследованию DISCOVERY Research Group на 2019 год объем рынка LAN-кабелей России составлял 570 330 километров. Этого хватит, чтобы 14 раз охватить всю Землю по экватору.
Производство оптического волокна
Патент на передачу данных посредством света в оптоволокне в 1934 году получил Норман Френч — инженер фирмы AT&T, но первые лазер и приемник сигналов появились только
в 1962 году. Коммерческое использование таких кабелей началось только в 80-х годах, когда удалось решить проблему быстрого затухания.
Оптическое волокно представляет собой нить из прозрачного материала — стекла или пластика. Кабель состоит из сердцевины, в которой перемещается свет, и оболочки с другим коэффициентом преломления.
Толщина сердцевины зависит от того, сколько лучей (мод) будет передаваться по кабелю.
Производство оптоволокна — это сложный и высокотехнологичный процесс. В России первый завод появился в 2015 году в Саранске. В восьмиэтажном здании Сарансккабель-Оптика располагается вертикальная производственная линия. Все начинается со специальных преформ (заготовок), которые при помощи мощной печи разогреваются до 2 000 градусов Цельсия. Из печи выходит уже волокно толщиной в 125 микрон.
Далее нити покрывают акрилатом и обрабатывают ультрафиолетовыми лампами для затвердевания. На выходе получается готовый оптоволоконный кабель. Процесс идет практически непрерывно, а нить движется через все восемь этажей со скоростью до 1 700 метров в минуту. На выходе формируются небольшие катушки с оптоволокном, готовые
к доставке.
Витая пара против оптоволокна: преимущества и недостатки
Принципиальное отличие этих двух типов кабелей заключается в способе передачи сигнала:
в витой паре это электрический импульс, а в оптоволокне — световой луч.
Оптоволокно обладает следующими достоинствами:
Несмотря на многочисленные достоинства, оптическое волокно не смогло вытеснить витую пару. Все дело в нескольких важных минусах. Цена на оптоволоконное оборудование даже
с появлением многочисленных производств остается высокой, поскольку оно работает
не с электрическими сигналами, а с оптическими.
Другая проблема — относительная хрупкость и сложность монтажа. Несмотря на то, что оптоволокно можно гнуть, в его основе лежит стекло, поэтому при сильных изгибах такой кабель ломается. Угол изгиба больше 90 градусов дает ослабление сигнала. Для спайки необходим специальный аппарат, без которого соединить два конца оптоволоконного кабеля невозможно. Ремонт таких коммуникаций сложнее и требует особой квалификации.
Помимо этого, большая часть потребительской техники (роутеры, телевизоры, TV-приставки) работают с электрическими сигналами, поэтому подключатся посредством витой пары.
Витая пара по многим параметрам проигрывает оптическому волокну: невысокие скорости передачи (для категории Cat.7 до 10 Гбит/с), длина одного сегмента не может превышать 300 метров, а поскольку медь подвержена окислению, то и срок службы у витой пары при оптимальных условиях влажности и температуры не превышает 15 лет.
Главный минус — подверженность помехам, что вынуждает производителей тратиться на дополнительные меры защиты. В заводских условиях с мощным электромагнитным излучением витую пару использовать невозможно.
Почему не используется что-то одно
Несмотря на очевидные достоинства оптического волокна, витая пара со своими минусами остается неотъемлемой частью интернет-коммуникаций и не только. Главная причина — дешевизна оборудования и легкость обслуживания. Большинству обычных потребителей хватает скорости до 1 Гбит/с, которую без проблем обеспечивают последние категории витой пары. Также в квартирах и частных домах нет сильных электромагнитных наводок, которые могут создать помехи.
Самое главное — витую пару намного проще прокладывать. В квартирах нередко приходится протягивать LAN-кабели в специальных каналах плинтуса. Избежать изгибов в 90 градусов будет практически невозможно. Заменить патчкорды или участок витой пары могут даже обычные пользователи при наличии соответствующего инструмента.
Прокладывать оптоволокно на небольшие расстояния в квартирах и частных домах сложно
и часто нерационально, особенно, если вся техника имеет стандартные порты RJ-45. Противоположные качества оптоволокна и витой пары вынуждают делать комбинированные сети.
На больших расстояниях прокладывают оптоволокно, используя его главные достоинства — высокую скорость передачи, длину сегмента, стойкость к перепадам температур и помехам. Для подключения абонентов на небольших участках применяют витую пару, поскольку ее легко монтировать и нет необходимости ставить для каждой квартиры медиаконверторы.
Учитывая хрупкость оптоволокна и совершенствование витой пары (новейший стандарт Cat.8 обеспечивает скорость до 40 Гбит/с), ни один из типов кабелей не сможет вытеснить второй
и стать повсеместным в ближайшие годы.
Что лучше подключить в квартиру для интернета
Когда провайдеры предлагают подключить домашний интернет, то часто речь заходит про кабель, который они используют. Обычно все сводится к тому, что это хороший кабель и работает лучше остальных. Разберем по факту, в чем разница для обычного абонента.
Чаще всего в многоквартирных домах подключают по двум технологиям: Fast Ethernet или GPON.
Fast Ethernet – подключение с помощью кабеля – 4-жильной витой пары, которая пропускает до 100 Мбит/с. Если нужна скорость больше, то подключают 8-жильную витую пару, которая пропускает до 1 Гбит/с.
GPON – подключение с помощью оптоволоконного кабеля, который пропускает до 1 Гбит/с.
Рассмотрим различия технологий по самым важным пунктам для пользователя:
– Необходимость подключать дополнительное оборудование;
– Свобода выбора Wi-Fi роутера;
– Разница в скорости соединения;
Визуально кабели немного отличаются по толщине, но незначительно. Кабель для Fast Ethernet обычно светло-серого цвета, а GPON желтого
Кабель от Fast Ethernet можно сразу подключить в устройство, а для оптоволокна нужно дополнительное оборудование
На первый взгляд, разницы нет: в квартиру в любом случае заводят кабель. Если это Fast Ethernet, то кабель подключается напрямую в компьютер или ноутбук, либо в Wi-Fi-роутер.
С GPON сложнее. Такой кабель нельзя сразу подключить в компьютер, ему требуется «преобразователь» – абонентский терминал. На выходе из терминала идет все та же витая пара, которая подключается в устройство абонента. Важно, что абонентский терминал предоставляет провайдер – вы не можете использовать какой-то другой, если оборудование компании вас не устроит. Терминал это еще один элемент в сети, который может давать сбой а, значит, повышает риск проблем с соединением.
С Fast Ethernet вы можете выбрать любую модель роутера, независимо от бренда, цены и технических характеристик.
При подключении GPON провайдер может дать абонентский терминал с встроенной функцией Wi-Fi. То есть вы по умолчанию устанавливаете ту модель, которую дает провайдер. Либо придется подключать дополнительный роутер, для которого нужно выделить место и розетку.
И витая пара, и оптоволокно передают скорость до 1 Гбит/с
Обычному пользователю интернета достаточно 100 Мбит/с: на соцсети, просмотр видео и новостей, поэтому подключать GPON нет смысла. Если абоненту нужна скорость больше 100 Мбит/с, то используют 8-жильную витую пару – такая технология называется Gigabit Ethernet.
GPON позволяет передавать скорость до 1 Гбит/с на расстоянии 5-6 км. Одного кабеля для скорости более до 1 Гбит/с недостаточно: нужно, чтобы Wi-Fi роутер и ваши устройства пропускали такую скорость.
Кабель для Fast Ethernet пара прочнее, чем оптоволокно
Прочность кабеля Fast Ethernet и GPON разная и это связано с их «начинкой». Внутри кабеля Fast Ethernet медные провода, которые можно сгибать и укладывать в плинтус. Даже если вы случайно придавите кабель ножкой дивана или дверью, интернет по-прежнему может работать. У кабеля Fast Ethernet можно удалить поврежденный отрезок и соединить кабель без потери скорости.
Внутри кабеля GPON стеклянные волокна, которые нельзя сгибать под углом 90% – это сразу приведет к потере связи. Если вы случайно повредили такой кабель в одном месте, то для восстановления придется прокладывать новый по всей квартире. Удлинить или укоротить оптоволокно тоже не получится – обычно провайдеры предлагают сразу менять кабель.
Good Line подключает в квартире Fast Ethernet, т.к. он прочнее в использовании и способен пропускать более 100 Мбит/с. Кроме этого, кабель Fast Ethernet легко починить, удлинить или укоротить по желанию абонента, в отличие от GPON.
Кабель GPON Good Line тоже использует, но только при подключении на дальние расстояния: между городами и домами.
Если кратко:
Витая пара или оптоволокно: как выбрать
В современных сетях для прямой передачи интернет-сигнала может использоваться витая пара или оптоволокно. Эти два типа кабелей отличаются друг от друга принципом передачи данных, техническими характеристиками и ценой. И прежде чем покупать кабель, ознакомьтесь с достоинствами и недостатками каждого варианта.
Витая пара.
Витая пара – это два изолированных проводника, скрученных между собой с определенным шагом плетения. Такая конструкция позволяет защитить сигнал от внешних электромагнитных помех. Сам же сигнал передается в виде электрических импульсов с изменяющимся во времени вольтажом. В каждом кабеле может быть несколько таких пар. Обычно число пар кратно двум: одна работает на прием сигнала, другая на передачу.
Часто в кабелях могут быть использованы дополнительные слои для физической и электромагнитной защиты:
В качестве проводника для передачи цифровых данных используется медная проволока толщиной 400 – 600 мкм, покрытая полипропиленовым негорючим изолятором.
Оптоволоконные кабеля.
Оптическое волокно по принципу действия кардинально отличается от классической витой пары. Данные по нему передаются при помощи коротких световых импульсов – мод, которые испускает лазер, и считывает специальный приемник.
В качестве проводника используется сердцевина, именуемая ядром, которая производится из светопроницаемого гибкого материала:
Сердцевина имеет диаметр от 7 до 62,5 мкм и окружена двухслойной оболочкой, состоящей из внутреннего оптически-непроницаемого демпфера и внешнего защитного слоя.
Оптические волокна могут пропускать только один световой сигнал (одномодовые или SM), или сразу несколько (многомодовые или MM). Вторые предназначены для относительно коротких расстояний.
Внешний слой изоляции может объединять пучок из нескольких светопроводящих волокон с центральным силовым элементом. Такая конфигурация носит название волоконно-оптический кабель. Сеть, организованная при помощи таких кабелей, называется ВОЛС или волоконно-оптической линией связи.
Что выбрать для организации сети?
Сделать правильный выбор можно только опираясь на технические характеристики каждого из проводников. Основополагающих всего пять:
1. Скорость передачи сигнала.
В оптоволоконном кабеле за передачу сигнала отвечают световые импульсы, распространяющиеся со скоростью, равной 60 % от скорости света. В то время как в медном проводе сигнал передается при помощи электрического импульса, скорость которого более чем в 100 раз уступает скорости фотонов.
В привычных единицах измерения показатели скорости выглядят так:
2. Расстояние.
3. Восприимчивость к внешним помехам.
Благодаря фотонному механизму передачи информации, оптоволоконные линии не подвержены влиянию электромагнитных полей. А значит расположенные в той-же магистрали силовые линии не повлияют на качество сигнала. Это значительно упрощает монтажные работы. Также сигнал не пострадает и при природных колебаниях электромагнитных полей во время грозы.
В отличие от оптоволокна, медные кабели чрезвычайно восприимчивы к электромагнитным помехам, поэтому для прокладки сетей рекомендуется использовать дорогостоящие категории кабелей с максимумом защиты от помех. Вторым способом является размещение сетевой магистрали вдали от других коммуникаций и источников электромагнитного излучения.
4. Особенности прокладки кабеля.
А вот для оптоволоконных линий минимальный допустимый радиус изгиба составляет 7,5 см, при этом противопоказано давление на сам кабель. Это может привести к повреждению тонкого и хрупкого сердечника и соответственно выходу кабеля из строя. К тому же при прокладке сети требуется спецоборудование и профессиональная подготовка мастера. Для подключения оптоволоконных кабелей к пользовательскому оборудованию могут понадобиться специальные сетевые адаптеры.
5. Цена.
Еще несколько лет назад себестоимость оптоволоконного кабеля в 10 раз превышала цену на медный аналог. Но на сегодняшний день стоимость оптики и меди, как носителей уже сравнялась. При этом уже нет финансовой разницы и межды SM и MM оптоволоконными кабелями.
Если говорить о жизненном цикле, то у оптоволокна он составляет 30 – 50 лет. Витые пары также есть со сроком эксплуатации до 25 лет. Поэтому с экономической точки зрения разница между этими вариантами не может быть обоснована.
Исходя из всего вышесказанного, сделаем выводы:
Оптическое волокно незаменимо для передачи сигнала с высокими скоростями и на большие расстояния. Но их использование в квартирах и небольших офисах связано с лишними тратами и зачастую нерационально.
А вот медная витая пара – идеальный вариант для организации домашней сети, благодаря своей гибкости, простоте монтажа и умеренной стоимости. Однако для передачи на большие расстояния высокоскоростного сигнала она непригодна.
Посмотрите короткое видео от ведущего производителя оптического волокна мирового класса компании OFS, которая приглашает совершить экскурсию по их производственным объектам.