9.1     Media en elektromagnetische golven

9.1.2       Media voor bekabelde netwerken

Er bestaan verschillende soorten kabels. Ruwweg kan onderscheid gemaakt worden tussen kabels die gebruik maken twee of meer elektrische geleiders en glasvezelkabels. Hieronder wordt een kort overzicht gegeven van enkele veel voorkomende kabeltypes.

Voordelen van bekabelde netwerken zijn o.a. dat de meeste types kabels een grote bandbreedte toelaten en weinig of geen last van elektromagnetische interferentie. Dit is zeker het geval bij glasvezel en afgeschermde elektrische geleiders. Daarnaast kunnen elektrische geleiders zowel data als energie overdragen, waardoor mogelijkheden ontstaan voor het gebruik van bestaande elektrisch kabels voor datatoepassingen (bv. ‘Powerline’ adapters) of omgekeerd het gebruik van datakabels voor het transporteren van elektrische energie (bv. Power over Ethernet en opladen via USB).

Kabels hebben natuurlijk ook nadelen. Zo is plaatsing niet altijd mogelijk of kan hier een grote kost mee gepaard gaan. Daarnaast is het in bepaalde toepassingen praktisch niet mogelijk of heel moeilijk om met een kabel te werken. Denk bijvoorbeeld aan een drone of een smartphone.

Twisted pair kabel

Bevat één of meer getwiste geleiderparen (typisch: vier paren). Zowel de geleiderparen als de volledige kabel kunnen voorzien zijn van een folie of gevlochten metaalkous om voor extra elektromagnetische afscherming te zorgen. Dit kan aangegeven worden met de letters U, S en F. Deze staan respectievelijk voor niet afgeschermd (‘Unshielded’), afgeschermd (‘Shielded’) en voorzien van metaalfolie (‘Foiled’).

Sommige twisted pair kabels worden gelabeld met een categorie (bv. Cat 5, Cat 5e, Cat 6). Hoe hoger de categorie, hoe beter de elektromagnetische afscherming en de maximale bandbreedte.


U/UTP kabel (Cat. 5). Bron: Wikipedia


S/FTP kabel (Cat 7). Bron: Wikipedia

Voor datanetwerken wordt meestal een modulaire 8P8C connector gebruikt (ook wel RJ45 genoemd). Om elektromagnetische interferentie te vermijden is het belangrijk dat de getwiste paren zo veel mogelijk getwist en/of afgeschermd blijven tot aan het connectiepunt.

Buskabel

Een buskabel is een kabel die twee of meer geleiders bevat en die gebruikt wordt in netwerken met een point-to-point topologie of een bustopologie. De geleiders in een buskabel zijn net als in een twisted pair kabel meestal getwist en afgeschermd maar hebben typisch een iets grotere doorsnede (bv. 0.8 mm²). Meestal wordt een specifieke kabel gebruikt per systeem (bv. KNX, RS-485 gebaseerde protocollen, …). In sommige gevallen kunnen de geleiders voor het bussysteem ondergebracht worden in de kabel voor de elektrische voeding (bv. bij bepaalde DALI implementaties). De connectie van een buskabel gebeurt typisch door de geleiders vast te klemmen of te schroeven.

Coaxiale kabel

Bevat één geleider in de kern van de kabel, een metalen mantel (vast materiaal of gevlochten kous) vormt de andere geleider. Beide geleiders worden gescheiden van elkaar door een plastic materiaal. Coaxiale kabels hebben een grote maximale bandbreedte en kunnen bovendien draaggolven met een relatief hoge frequentie (in het microgolf spectrum) overbrengen. Ook hier is het belangrijk om de connector op een correcte manier aan te brengen om elektromagnetische interferentie te vermijden.

Opbouw van een coaxiale kabel. Bron: Wikipedia (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coaxial_cable_cutaway.svg). Licentie: CC BY 3.0

Glasvezel kabel

Een glasvezel kabel bestaat uit een kern van glas met een specifieke brekingsindex en daarrond een mantel eveneens van glas maar met een iets verschillende brekingsindex. De diameter van de kern en de manier waarop de brekingsindex varieert tussen de kern en de mantel, bepaalt het type glasvezel (bv. ‘single-mode’ of ‘multi-mode’). Aan de buitenkant wordt een kunststof isolator voorzien ter bescherming van de glazen mantel die typisch een diameter heeft van slechts 125 µm (= 0.125 mm).

De zender en ontvanger bij digitale communicatie zijn elektronische toestellen die met elektrische signalen werken terwijl een glasvezel typisch met infrarood of zichtbaar licht werkt. Daarom wordt een module voorzien die het elektrische signaal omzet in een optisch signaal. Deze module noemt men een SFP (afkorting voor ‘Small Form-factor Pluggable transceiver’) en bevat een lichtbron om signalen uit te sturen en een detector om signalen te ontvangen. Voor kortere afstanden worden vaak 2 glasvezelparen gebruikt om een full-duplex communicatielink te verkrijgen: één om signalen te sturen (TX) en één om signalen te ontvangen (RX). Het is echter ook mogelijk om TX en RX via dezelfde glasvezel te laten verlopen. In dat geval wordt een signaal met een verschillende golflengte (of kleur) gebruikt voor het zenden (bv. 1310 nm) en het ontvangen (bv. 1550 nm).

Om de bandbreedte van een individuele glasvezel nog verder te vergroten kunnen ook technieken zoals CWDM (‘Coarse Wavelength Division Multiplexing’) of DWDM (‘Dense Wavelength Division Multiplexing’) gebruikt worden. Hierbij worden meerdere signalen met verschillende opeenvolgende draaggolf golflengtes (bv. 0.8 nm verschil) tegelijkertijd gebruikt. Op die manier wordt de bandbreedte vermenigvuldigd met het aantal gebruikte draaggolven.


SFP module met aangesloten glasvezel kabel (TX/RX). Bron: Wikipedia (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SFP_board_2.jpg). Licentie: CC BY-SA 3.0

Ga naar volgende artikel: Draadloos medium
Keer terug naar de inhoudsopgave