Kopparkablar används ofta i nätverk eftersom de är kostnadseffektiva, enkla att installera och har ett lågt elektriskt motstånd, vilket gör att signaler kan överföras effektivt. Koppar är en mycket bra ledare för elektriska signaler och har därför länge varit standard i nätverk.

Trots sina fördelar har kopparkablar också begränsningar. De kan endast överföra data på relativt korta avstånd innan signalen försvagas, och de är känsliga för elektromagnetiska störningar (EMI) och interferens från andra kablar eller elektronisk utrustning.

Bilden nedan visar detta fenomen:

• Till vänster syns en ren digital signal med tydliga nivåer.
• I mitten ser vi en störande signal som uppstår från en extern källa.
• Till höger ser vi resultatet: den ursprungliga signalen har blivit förvrängd eller förändrad, vilket kan leda till fel i datakommunikationen.

Dataöverföring i kopparkablar

Data skickas genom kopparkablar i form av elektriska pulser. När signalen når mottagaren filtrerar nätverkskortet bort de signaler som är för svaga eller förvrängda och tolkar endast de som kan avkodas korrekt. Ju längre signalen färdas i kabeln, desto mer försvagas den – ett fenomen som kallas signaldämpning (attenuation på engelska). Därför måste koppar baserade nätverkskablar alltid följa tydliga distans begränsningar enligt gällande standarder.

Förutom dämpning är signalerna också känsliga för störningar, främst från två källor:

• Elektromagnetisk störning (EMI) och radiofrekvens interferens (RFI) – Dessa störningar kan förvränga och deformera de elektriska pulserna som bär datan. Vanliga källor är radiovågor och olika elektriska apparater, till exempel lysrör, motorer och transformatorer.
• Överhörning (Crosstalk) – Detta uppstår när det magnetiska fältet från en signal i en ledare påverkar en intilliggande ledare. Resultatet blir att signaler ”läcker över” och blandas. Ett klassiskt exempel är telefonnätet, där man ibland kunde höra delar av en annan konversation på en intilliggande linje.

För att minska dessa problem används flera tekniker vid konstruktionen av kopparkablar:

• Partvinnade par (Twisted Pair): Genom att tvinnas runt varandra tar ledarna ut mycket av de magnetiska fälten, vilket minskar överhörning.
• Metallskärmning (Shielding): Vissa kablar förses med extra skärmning som skyddar mot EMI och RFI.
• Jordning: Korrekt jordanslutning leder bort störningar och förbättrar kabelns motståndskraft.

Typer av kopparbaserade kablar

Det finns tre huvudtyper av kopparbaserade medier som används i nätverket: UTP, STP och Koaxial

Oskärmad partvinnad (UTP) kabel

Oskärmad partvinnad kabel, förkortat UTP (Unshielded Twisted Pair), är den mest använda kabeltypen i moderna datornätverk. Den är försedd med RJ45-kontakter i båda ändar och används främst för att ansluta datorer till nätverksutrustning såsom switchar och routrar.

I ett LAN (Local Area Network) används vanligen UTP-kablar med fyra par tvinnade trådar som ligger inneslutna i ett flexibelt plasthölje.

Den tvinnade konstruktionen av trådparen har flera viktiga funktioner:

• Den hjälper till att avvisa oönskade signaler från omgivningen.
• Den skapar ett gemensamt elektromagnetiskt fält som gör att störningar lättare kan filtreras bort vid mottagningen.
• Den minskar risken för överhörning, det vill säga när det magnetiska fältet från en signal i ett trådpar påverkar ett annat trådpar i samma kabel.

Tack vare dessa egenskaper kan UTP-kabeln ge en pålitlig signalöverföring även i miljöer där flera kablar ligger nära varandra.

Skärmad partvinnad (STP) kabel

Skärmad partvinnad kabel, förkortat STP (Shielded Twisted Pair), används när man behöver bättre skydd mot störningar än vad en vanlig UTP-kabel kan erbjuda. STP-kablar är, jämfört med UTP-kablar dyrare och mindre flexibla och svårare att installera. Precis som UTP-kablar använder STP RJ45-kontakter, men för att dra full nytta av skärmningen krävs speciella skärmade RJ45-kontakter.

STP-kabeln kombinerar två tekniker för att förbättra signalöverföringen:

• Trådtvinning, som minskar överhörning mellan ledarparen.
• Skärmning, som skyddar mot elektromagnetisk störning (EMI) och radiofrekvensinterferens (RFI).

En viktig detalj är att skärmen måste vara korrekt jordad. Om den inte är det kan skärmen istället fungera som en antenn och fånga upp ännu mer störningar, vilket försämrar signalen.

STP-kablar förekommer även under beteckningen FTP (Foiled Twisted Pair). Dessa beteckningar beskriver vilken typ av skärmning som används, och det finns flera varianter beroende på om skärmningen omsluter varje enskilt par, hela kabeln, eller en kombination av båda.

Koaxialkabel

Koaxialkabeln är ett transmissionsmedium som länge har använts för att överföra signaler och data i nätverk. Kabeln är uppbyggd av flera lager:

• En central ledare – för själva signalöverföringen.
• Ett isolerande skikt – som separerar ledaren från skärmen.
• En yttre metallskärm – som skyddar mot elektromagnetiska störningar.
• En mantel – ett flexibelt skyddande hölje.

En av de största fördelarna är kabelns förmåga att minimera signalinterferens. Metallskärmen fungerar som en barriär mot externa störningar och bidrar till att signalen kan överföras med hög kvalitet och lågt brus. Koaxialkabeln har dessutom låg signaldämpning, vilket gör att den kan bära signaler över längre sträckor utan att kvaliteten försämras, något som skiljer den från många andra typer av kopparkablar.

Namnet koaxial kommer från latin/grekiska:

• ”co” betyder tillsammans/gemensam
• ”axial” syftar på axel

Alltså betyder koaxial = ”med gemensam axel”.

Det syftar på kabelns konstruktion: den centrala ledaren och den yttre metallskärmen ligger koncentriskt runt samma axel. Denna symmetriska uppbyggnad gör att signalen skyddas mycket effektivt mot störningar, eftersom det elektriska fältet hålls inuti kabeln och inte sprids utanför.

Användning av koaxialkabel

Koaxialkabelns konstruktion gör att den används i flera olika sammanhang:

• Antennanslutningar – för trådlösa enheter samt överföring av radiofrekvensenergi mellan antenner och radioutrustning.
• TV-nätverk – traditionellt för envägssystem som överför televisionssignaler.
• Bredbandsnät – i kombination med fiber i så kallade HFC-nät (Hybrid Fiber Coax), där fiber används i stamnätet medan koaxialkabel fortfarande används för den sista anslutningen till kunden.
• Historiskt i Ethernet – äldre Ethernet-standarder använde koaxialkabel, men idag har den nästan helt ersatts av oskärmad partvinnad kabel (UTP), som är billigare och erbjuder högre bandbredd.

Kontakter för koaxialkablar

Det finns flera olika typer av koaxialkontakter, anpassade för att passa olika enheter och användningsområden. Kontakterna är utformade för att ge en stabil och pålitlig anslutning.

Sammanfattningsvis används koaxialkablar för att överföra signaler inom olika områden som anslutning till trådlösa enheter, radiofrekvenskommunikation och televisionssignaler. Medan koaxialkabeln har förlorat popularitet inom Ethernet-installationer till förmån för UTP-kablar, fortsätter den att vara en viktig komponent inom vissa nätverks- och kommunikationssystem.