Kopparkablar

Nätverk använder kopparkablar eftersom det är billigt, enkelt att installera och har låg motståndskraft mot elektrisk ström. Förenklat är koppar en bra ledare för elektriska signaler. Kopparkablar begränsas emellertid av avstånd och signalinterferens.

Bilden nedan illustrerar hur signaler kan förvrängs av interferenser/störningar:

Bild 1: Signaler i kopparkablar är känsliga för interferenser

Data överförs på kopparkablar som elektriska pulser. En detektor i nätverkskortet hos en destinationsenhet tar emot endast signaler som kan avkodas. Signaler som reser långa avstånd försvagas. Detta kallas signaldämpning. Av detta skäl måste allt kopparmedium följa strikta distansbegränsningar enligt specifikationer.

Tiden och spänningsvärdena för de elektriska pulserna är också känsliga för störningar från två källor:

  • Elektromagnetisk störning (EMI) eller radiofrekvensinterferens (RFI) – Dessa typer av signaler kan förvränga och deformera de datasignaler som bärs av kopparkablar. Potentiella källor till EMI och RFI inkluderar radiovågor och elektromagnetiska anordningar, såsom lysrör eller elmotorer.
  • Crosstalk – På svenska –överhörning– är en störning som orsakas av de elektriska eller magnetiska fälten hos en signal på en tråd till signalen i en angränsande tråd. I telefonkretsar kan crosstalk resultera i att en del av en annan röstkonversation hörs från en intilliggande krets. När en elektrisk ström strömmar genom en ledning skapas det speciellt ett cirkulärt magnetfält runt ledningen som kan hämtas av en angränsande ledning.
    Spela animationen i figuren för att se hur dataöverföring kan påverkas av störningar.

För att motverka de negativa effekterna av EMI och RFI, tillverkas vissa typer av kopparkablar inslagna i metallskärmning och lämpliga jordanslutningar.

För att motverka de negativa effekterna av överhörning (crosstalk) tillverkas vissa typer av kopparkablar med partvinnade trådar vilket effektivt motverkar överhörningen.

Känsligheten för kopparkablar till elektroniskt brus kan också begränsas av:

  • Val av kabeltyp eller kategori mest lämpad att skydda datasignalerna i en viss nätverksmiljö.
  • Användning av strukturerat kabelsystem för att undvika kända och potentiella störningskällor i byggnadens struktur.
  • Användning av kabelteknik som inkluderar korrekt hantering och avslutande av kablarna

Oskärmad partvinnad (UTP) kabel

Oskärmat partvinnad (UTP) kabel är den mest vanlig kabeltyp som används i datornätverk. UTP-kabeln avslutas med RJ45 kontakter på bägge änderna. Kabeln binder ihop datorklienter med mellanliggande nätverksenheter såsom switchar och routrar. I LAN-nätverksmiljöer används UTP-kablar med fyra par inneslutna i en flexibelt plasthölje.

Bild 2: UTP-kabel

Tvinningen har effekten att stöta bort oönskade signaler men även för att skapa ett gemensamt externt elektromagnetisk fält och samla oönskade signaler som kan tas bort vid mottagande. Denna annullerings effekt hjälper också att undvika störningar från interna källor som kallas överhörning. Överhörning är den störning som orsakas av det magnetiska fältet runt intilliggande trådpar i kabeln.

Skärmad partvinnad (STP) kabel

Shielded Twisted Pair (STP) ger bättre skydd än UTP-kablar. Jämfört med UTP-kabel är STP-kabel dock betydligt dyrare och svår att installera. Liksom UTP-kabeln använder STP RJ-45-kontakter i änderna. STP-kablar kombinerar skärmningsteknikerna för att motverka EMI och RFI, och trådtvinning för att motverka överhörning. För att dra full nytta av skyddet avslutas STP-kablarna med speciella skärmade RJ 45-kontakter. Om kabeln är felaktigt jordad kan skärmen fungera som en antenn och hämtar oönskade signaler.

Bild 3: STP-kabel

Bilden ovan illustrerar en STP-kabel som kallas FTP. Beteckningar anger hur trådarna skärmas och det finns några olika sätt därmed olika beteckningar.

Koaxialkabel

ccna1-08-bild18
Bild 4: Koaxialkabels uppbyggnad

Koaxialkabeln består av en kopparledare omgiven av ett skikt av flexibelt isoleringsmaterial. Över detta isolerande material är en vävd kopparfläta eller metallfolie som fungerar som en extra tråd som separeras av en annan sköld för den inre ledaren. Detta andra skikt eller sköld minskar också mängden av yttre elektromagnetiska störningar.

Koaxialkabelns komponenter omsluter den centrala ledaren, den gemensamma axeln. Eftersom delar alla komponenter samma axel kallas denna konstruktion koaxial eller bara koax.

Användning av koaxialkabel

Koaxialkabelns utformning har anpassats för olika ändamål.

  • Koaxialkabel används för att fästa antenner för trådlösa enheter.
  • Koaxialkabeln transporterar radiofrekvens (RF) energi mellan antenner och radioutrustning.
  • Koaxialkabeln är också det mest använda media för att transportera höga radiofrekvenssignaler via tråd, speciellt televisionssignaler.
  • Traditionell TV-kabel använder koaxialkabel för att sända i en riktning, envägs system.

Kabelleverantörer konverterar sina envägs system till tvåvägs system för att tillhandahålla Internetuppkoppling till sina kunder. För att tillhandahålla dessa tjänster även delar av det koaxialkabel baserat nätverk ersätts med multifiberoptisk kabel. Men den sista anslutningen till kunden är fortfarande koaxialkabel. Denna kombinerade användningssätt kallas hybrid fiber coax (HFC).

Förr i tiden användes koaxialkabel i Ethernet installationer. Idag ger UTP lägre kostnader och högre bandbredd än koaxialkabel därmed har den blivit standard för alla Ethernet installationer. Det finns olika typer av kontakter för koaxialkablar, se bilden nedan:

ccna1-08-bild19
Bild 5: Koaxialkabels kontakter

Säkerhet för Kopparbaserade kablar

Elektriska faror

Ett potentiellt problem med kopparbaserade medier är att koppartrådarna kan leda elektricitet på ett icke önskvärt sätt. Detta skulle kunna utsätta personal och utrustning till en rad elektriska faror. En defekt i nätverksenheter kan leda ström till chassit och sprida sig ut till andra nätverksenheter. Dessutom kan nätverkskablar presentera oönskade spänningsnivåer när det ansluts till enheter kopplade till strömkällor med olika jordpotentialer. Sådana situationer är möjliga när kopparkabel används för att ansluta nätverk i olika byggnader eller på olika våningar i byggnader som använder olika effektanläggningar. Slutligen kan kopparkablar föra spänningar orsakade av blixtnedslag till nätverksenheter.

Bild 6: Säkerhetsregler

Det är viktigt att kopparkabel installeras på lämpligt sätt, och i enlighet med relevanta specifikationer och byggnormer för att undvika potentiellt farliga och skadliga situationer. På bilden ovan framgår att kablarna separeras enligt säkerhetsregler. Alla uttag markeras med namn som ger information för objektidentifiering och annat. Det finns specifika standarder som inkluderar rekommendationer för dokumentering, något som är avgörande för senare inspektioner och felsökningar.

Brandrisker

Kabelisolering och fodral kan producera brandfarliga eller giftiga ångor vid uppvärmning eller brand. Byggmyndigheter eller organisationer kan föreskriva relaterade säkerhetsstandarder för kablage och installationer för hårdvara.

UTP kablage Standards

UTP kablage används oftast på arbetsplatser, skolor och hem enligt de normer som fastställts av Telecommunications Industry Association (TIA) och Electronics Industries Alliance (EIA). TIA/EIA-568A fastställer standarder för kommersiella kablage i LAN- installationer. TIA/EIA definierar bland annat:

  • Kabeltyper
  • Kabellängder
  • Kontaktdon
  • Kabelavslutning
  • Kabeltestmetoder

De elektriska egenskaperna hos kopparkabel definieras av Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Kablarna är placerade i kategorier efter deras förmåga att bära högre bandbredd. Till exempel Cat 5 kabeln används i 100BASE- TX Fast Ethernet installationer. Övriga kategorier inkluderar en utökade variant cat 5e och cat6.

Kablar i högre kategorierna är tillverkade för att stödja högre datahastigheter. När nya gigabit hastighet Ethernet-teknik är i bruk, Cat5e är den minsta acceptabla kabeltyp. Men Cat6 är den rekommenderade typen för nya byggnader.

Vissa människor använder den befintliga telefonsystem som datanätverk. Ofta kablaget i dessa system är någon form av UTP i lägre kvalitet än de nuvarande Cat5 standarder. Att installera billig kablage kan bli potentiellt slösaktigt och kortsiktigt, särskilt när högre bandbredd krävs för nätverket. Det kan orsaka en totalt ny installationskostnad.

UTP kabeltyper

UTP kablage följer TIA/EIA 56A eller B standarder och avslutas med RJ-45-kontakter för sammankoppling av nätverksenheter, till exempel datorer, switchar och routrar. Olika situationer kan kräva att UTP kablar kopplas enligt A eller B standard.

ccna1-08-bild16
Bild 7: Färgordning utgör TP-kabeltyp

Följande kabeltyper kan skapas genom att koppla trådarna enligt standarder TIA/EIA 56A och B:

  • Ethernet Straight-through (T568A – T568A eller T568B – T568B)
  • Ethernet Crossover (T568A – T568B)
  • Rollover (1,2,3,4,5,6,7,8 omvänd 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1)

Att koppla samman med fel kabeltyp skadar inte nätverksenheterna men kommunikationen mellan enheterna kommer inte att ske. I Sverige används mest T568B färgkod.