Реферат: Кабеля для компьютерной сети
Хотя существуют сети, которые для передачи данных применяют радиопередачу и другие виды беспроводных технологий, подавляющее большинство ЛВС в качестве передающей среды используют кабель. Чаще всего это кабель с медной жилой для переноса электрических сигналов, но оптоволоконный кабель со стеклянным сердечником, по которому передаются световые импульсы, начинает приобретать все большую популярность.
В последние годы прокладка кабеля стала отделяться от обычных задач, возлагаемых на сетевого администратора. Многие администраторы с большим стажем никогда не укладывали кабель сами и мало с этим знакомы. Во многих случаях прокладка кабеля из витой пары поручается служащим телефонной компании. Обычно почти все работы, связанные с проектированием, настройкой и сопровождением компьютерных сетей, выполняют сторонние фирмы, консультанты в области сетевых технологий делают лишь небольшую их часть.
Несмотря на то, что кабельная система занимает только малую часть от общей стоимости сети (до 6%), она отвечает за 75% времени простоя сети в результате неисправности. Обычно кабель является самым долгоживущим элементом сети. Сервера и другие компоненты могут многократно меняться, прежде чем будет заменена кабельная система. По указанным причинам дополнительные затраты на кабель хорошего качества и его разводку всегда будут стоящими инвестициями. Эта глава описывает виды кабеля для ЛВС, его структуру, используемые для него коннекторы, а также методы прокладки.
Свойство кабеляПротоколы Канального уровня связаны с особенностями применяемого типа кабеля и включают правила прокладки кабеля, в том числе ограничения на максимальную длину сегментов. В некоторых случаях, таких как Ethernet, можно выбрать, какой из видов кабеля будет использоваться. Часть процесса выбора протокола заключается в изучении различных типов кабеля и их пригодности для помещения, где будет проложена сеть. Например, для соединения двух близлежащих зданий оптоволоконный кабель подходит больше, чем медный. С учетом этого фактора необходимо выбрать протокол Канального уровня, который обеспечивает поддержку оптоволоконного кабеля.
Прокладка кабеля может также отчасти зависеть от планировки помещения и правил эксплуатации здания. Обычно доступен кабель двух видов: пленумный и непленумный. Пленум (plenum) — это пространство между стенами и между полами и потолками, которое служит для вентиляции. Здания, использующие такой тип вентиляции, обычно не имеют вытяжной вентиляционной системы. Для прокладки кабеля через пленум служит специальный пленумный кабель, не выделяющий при горении токсичных газов, которые при попадании в воздух будут через пленум распространены по всему зданию. Пленумный кабель заключен в оболочку из огнеупорного материала (тефлона), которая, в отличие от кабеля с обычной пластиковой оболочкой, при горении не выделяет токсичных газов.
Неудивительно, что пленумный кабель стоит намного дороже, чем поливинилхлоридный. Цена может отличаться в два и даже более раз. При этом пленумный кабель менее гибкий, чем обычный. Тем не менее, при любой прокладке кабеля очень важно выбрать его правильный тип. Если правила эксплуатации здания будут нарушены, то лица, ответственные за их соблюдение, могут принудить убрать кабельную разводку сети и, возможно, даже применят штрафные санкции.
Стоимость, конечно, тоже немаловажный фактор при выборе кабеля. Причем в нее входит не только цена самого кабеля, но также добавочных компонентов, таких как коннекторы и средства монтажа кабеля, сетевые адаптеры, а также затраты на прокладку кабеля. Оптоволоконный кабель благодаря своим достоинствам может показаться идеальным выбором, но стоимость его прокладки, монтажа и собственно самого кабеля способна изменить такое мнение.
В заключение следует сказать, что качество самого кабеля также очень важное обстоятельство при осуществлении выбора. Если прийти в компьютерный магазин с целью приобрести уже готовый кабель 10BaseT, то альтернатива будет выражаться только в различной длине предлагаемого кабеля. Поставщики, которые предоставляют свободный выбор, имеют множество типов кабеля, различающихся по конструкции, свойствам и, конечно, цене.
В зависимости от типа кабеля, хороший поставщик может предложить кабель в бухте и уже готовый для монтажа. Кабель в бухте (представляет собой "голый" кабель без коннекторов) может быть доступен в двух вариациях: пленумный и непленумный. Свойства кабеля могут зависеть от различных факторов.
Сечение жилы. Сечение - это диаметр проводника внутри кабеля. При измерении используется шкала американской классификации проводов (AWG, American Wire Gauge). Чем меньше значение AWG, тем толще провод. Таким образом, кабель 24 AWG тоньше, чем 22 AWG. Более толстый проводник обеспечивает лучшую проводимость и защиту от затухания сигнала
Категория. Некоторые типы кабеля классифицируются согласно стандартам, таким как EIA/TIA. Кабель из витой пары, например, имеет категорию, которая определяет его свойства.
Экранированный и неэкранированный. Существуют разновидности кабеля с оболочкой, обеспечивающей различные уровни защиты от электромагнитного излучения. Экран обычно представляет собой фольгу или медную сетку, причем сетка обеспечивает лучшую защиту.
Сплошная или плетеная жила. Кабель со сплошной металлической жилой обеспечивает лучшую защиту от затухания сигнала, которое имеет место при передаче на большие расстояния. Однако сплошная жила делает кабель более жестким. Если периодически сгибать. Такой кабель, то проводник внутри его может обломиться. Таким образом, кабель со сплошной жилой следует использовать для постоянной кабельной разводки внутри стен, которая не будет в дальнейшем перемещаться. (Имейте в виду, что кабель во время укладки может быть загнут под различными углами для обхода препятствий и частое сгибание может его повредить.) Кабель с жилой, сплетенной из нескольких проводов, можно свободно сгибать без какого либо ущерба для него, но он более подвержен затуханию сигнала. Следовательно, плетеный кабель лучше прокладывать на небольшие расстояния, например, от настенной розетки до компьютера.
Все эти особенности, естественно, сказываются на стоимости кабеля. Кабель с маленьким AWG-значением толщины дороже, чем с высоким, Чем выше категория, тем выше стоимость. Экранированный дороже неэкранированного, а кабель со сплошной жилой более дорогой, чем кабель с плетеной жилой. Помимо самого кабеля, хороший поставщик должен иметь все необходимое оборудование для монтажа коннекторов и сами коннекторы.
В готовом фабричном кабеле присутствуют уже присоединенные коннекторы, он может различаться цветом и длиной, а также перечисленными выше характеристиками. Кабель высокого качества обычно имеет рифленый колпачок вокруг коннектора, что делает соединение коннектора с концом кабеля более плотным. Колпачок предотвращает отсоединение и потерю коннектёра, защищает контакты от сгибания и уменьшает помехи от сигналов в соседних жилах, называемые переходными или перекрестными помехами (crosstalk). У дешевого кабеля коннекторы просто присоединены к концам без дополнительной защиты.
Стандарты кабельных системДо 1991 года характеристики кабельных систем ЛВС задавались производителями сетевого оборудования. Это часто приводило к несовместимости используемого оборудования, и потребовало необходимость разработки стандарта, который определил бы единую кабельную систему, поддержанную большим количеством разных сетевых технологий. Ответом на поставленный, вопрос стал документ ANSI/EIA/ПА-568-1991 Commercial Building Telecommunication Cabling Standard (стандарт телекоммуникационной кабельной системы коммерческих зданий), разработанный Американским национальным институтом стандартов (ANSI, American National Standards Institute), Ассоциацией электронной г1ромышленности (EIA, Electronic Industry Association) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA, Telecom- munication Industry Association). В 1995 году этот документ был переработан и сейчас известен как ANSI/TIA/EIA-T568-A.
Стандарт ANSI/TIA/EIA-Т568-АСтандарт Т5б8-А определяет кабельную систему для передачи речи и данных в офисных коммуникациях, введенных в эксплуатацию за последние десять лет. Он поддерживает оборудование от большого количества поставщиков и позволяет использовать для различных целей следующие типы кабеля:
Для каждого типа кабеля стандарт определяет следующие элементы:
Документ также включает правила для прокладки кабеля внутри здания. С этой позиции здание разделяется на несколько подсистем.
Вход в здание (building entrance). Место, в котором сопрягаются внешняя и внутренняя кабельные системы здания.
Аппаратная комната (equipment room). Месторасположение оборудования, которое позволяет обеспечивать такие же функции, как и телекоммуникационный шкаф, только они могут быть более разнообразными.
Телекоммуникационный шкаф (telecommunication closet). Месторасположение локального телекоммуникационного оборудования, такого как интерфейс между горизонтальной кабельной разводкой и магистральной линией связи.
Магистраль (backbone cabling). Кабельная система, которая соединяет различные аппаратные комнаты, телекоммуникационные шкафы и точки входа в здание, а также служит соединением между сетевыми подсистемами, расположенными в разных зданиях.
Горизонтальная кабельная разводка (horizontal cabling) Кабельная система и аппаратное обеспечение, используемые для соединения телекоммуникационных шкафов с рабочей областью.
Рабочая площадка (work area). Компоненты для присоединения телекоммуникационных отводов к рабочим станциям.
Таким образом, кабельная система в современном здании может выглядеть примерно так, как показано на рис. Соединение с внешней телефонной линией и другими сервисами осуществляется в точке входа в здание и дальше идет к аппаратной комнате, в которой расположены PBX (Private Branch eXchange, телефонная система для частного пользования, офисная АТС), сетевые серверы и другое оборудование. Магистральная сеть соединяет аппаратную комнату с различными телекоммуникационными шкафами, расположенными по всему зданию. В шкафах размещено оборудование для сопряжения сетей, такое как коммутаторы, мосты, маршрутизаторы или концентраторы. От телекоммуникационных шкафов к рабочим площадкам отходят ответвления горизонтальной кабельной разводки, которые заканчиваются настенными розетками. Рабочая площадка состоит из коммутационных кабелей, соединяющих компьютеры и другое оборудование с настенными розетками. Это, конечно, очень упрощенная схема. Стандарт Т568-А в сочетании с другими стандартами TIA/EIA представляет собой совокупность правил для различных типов кабельной разводки внутри подсистем и между ними, которыми можно руководствоваться для создания плана монтажа применительно к конкретному помещению и оборудованию. Некоторые другие стандарты перечислены ниже:
TIA/EIA-569, Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaces (стандарт для телекоммуникационных магистралей и рабочих площадок коммерческих зданий);
TIA/EIA-606, Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings (организационный стандарт для телекоммуникационной инфраструктуры коммерческих зданий);
TIA/KIA-607, Ground and Bonding Requirements for Telecommunications in Commercial Buildings (требования к заземлению и соединениям в телекоммуникациях коммерческих зданий).
При выполнении офисной кабельной разводки следует хорошо ознакомиться с этими стандартами и соблюдать требования, изложенные в них.
Стандарт IS0 11801 Е 1995Помимо ANSI/TIA/EIA-T568-А, который содержит спецификации кабельной разводки, применяемой в Соединенных Штатах, Международная организация по стандартизации (ISO, International Organization for Standardization) опубликовала стандарт ISO 11801Е 1995, более часто использующийся в Европе стандарт кабельной системы. Основанный на Т568-А, этот стандарт расширяет множество типов кабеля, добавляя кабель STP с волновым сопротивлением 100 и 120 Ом, который очень популярен во Франции и. других европейских странах.
Стандарты протоколов Канального уровня
Протоколы, традиционно связываемые с Канальным уровнем модели OSI, такие как Ethernet, Token Ring и FDDI, также перекрывают Физический уровень, который содержит спецификации для кабельной разводки. Исходя из чего стандарты Ethernet и Token Ring, тождественные стандартам, разработанным рабочей группой IEEE 802, а также стандарт ANSI XЗT9.5, относящийся к FBI, могут быть названы стандартами кабельной сети. Однако эти документы не углубляются в. детали разработки кабельной сети предприятия и свойства кабеля, как это делается в Т568-А.
Коаксиальный кабель
Первая коммерчески успешная технология для ЛВС, появившаяся в 1971 году, использовала в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, одножильного или многожильного, и внешней экранирующей оплетки, являющейся вторым проводником. Многие виды медного кабеля имеют два отдельных проводника, таких как стандартный электрический кабель, но в большинстве из них провода расположены рядом друг с другом, но внутри изоляционной оболочки, которая разделяет и защищает их. Коаксиальный кабель, наоборот, имеет круглое сечение с медным сердечником в центре, который представляет собой первый проводник. Он и переносит настоящий сигнал. Слой диэлектрика вокруг сердечника отделяет его от второго проводника из металлической сетки, который играет роль "земли". Как и в любом электрическом кабеле, проводник, переносящий сигнал, должен быть изолирован от заземления, иначе возникнет короткое замыкание, в данном случае приводящее к шумам в кабеле. Наличие изолирующего слоя между проводниками уточняет определение коаксиального кабеля.
1- центральный провод (жила)
2- изолятор центрального провода
3- экранирующий проводник (экран)
4- внешний изолятор и защитная оболочка
Примечание
Коаксиальный кабель может иметь сплошную и плетеную жилу. Упомянутое различие отражается в его маркировке. Маркировочный постфикс /U обозначает сплошную жилу, а А/U - плетеную. Таким образом, сеть Thin Ethernet (" тонкий" Ethernet) может быть смонтирована как кабелем RG-58/U, так и кабелем RG-58А/U.
В сетевых технологиях применяются несколько типов коаксиального кабеля, которые, несмотря на почти одинаковый внешний вид, отличаются друг от друга своими свойствами. В табл. 1 перечислены различные типы коаксиального кабеля. Протокол Канального уровня отвечает за выбор определенного типа кабеля, свойства которого обуславливаются спецификациями и ограничениями кабельной прокладки. Параметр затухания сигнала в кабеле, например, определяет возможную максимальную длину сегмента кабеля. Погонное затухание (attenuation) - это уменьшение мощности сигнала при распространении его по кабелю. Столбец "Затухание" в таблице отражает, насколько сильно уменьшается уровень (в децибелах) сигнала частотой 100 МГц на каждую сотню футов (около 30,5 м) кабеля. Меньшая величина означает и меньшее ослабление сигнала, свидетельствующее о том, что сигнал может быть передан на большее расстояние, прежде чем станет неразличим.
Таблица - характеристики коаксиальных кабелей:
| Тип | Z,Ом | Коэфф укоро- чения | Емкость в пФ/м | Внешний диаметр в мм | Материал | Макс Uэфф кВ | Коэф.затух. дБ/м,MHz: 27/300/900 |
| RG-8A/U | 52,0 | 0,66 | 88,5 | 10,3 | ПЭ | 5,0 | ,32 1,6 3,0 |
| RG-8/U | 50,0 | 0,80 | 76,2 | 10,3 | ППЭ | 1,5 | ,26 1,0 1,7 |
| RG-11A/U | 75,0 | 0,66 | 61,8 | 10,3 | ПЭ | 5,0 | ,35 1,6 3,0 |
| RG-11/U | 75,0 | 0,80 | 50,7 | 10,3 | ППЭ | 1,6 | ,25 1,0 1,7 |
| RG-58A/U | 53,5 | 0,66 | 85,5 | 5,0 | ПЭ | 1,9 | ,65 3,5 6,0 |
| RG-58B/U | 53,5 | 0,66 | 85,5 | 5,0 | ПЭ | 1,9 | ,65 3,5 7,0 |
| RG-58C/U | 50,0 | 0,66 | 92,4 | 5,0 | ПЭ | 1,9 | ,65 3,5 7,0 |
| RG-58/U | 53,5 | 0,79 | 85,5 | 5,0 | ППЭ | 1,9 | ,60 2,2 3,0 |
| RG-59B/U | 73,0 | 0,66 | 69,0 | 6,2 | ПЭ | 1,9 | ,60 2,2 3,0 |
| RG-59/U | 75,0 | 0,79 | 50,7 | 6,2 | ППЭ | 0,8 | ,50 1,6 2,8 |
| RG-71A/U | 93,0 | 0,66 | 46,0 | 6,2 | ПЭ | 1,8 | ,50 1,6 2,8 |
| RG-71B/U | 93,0 | 0,66 | 46,0 | 6,2 | ПЭ | 1,8 | ,50 1,6 2,8 |
| RG-71/U | 93,0 | 0,84 | 92,4 | 6,2 | ППЭ | 0,8 | ,26 1,0 1,7 |
| RG-174A/U | 50,0 | 0,66 | 92,0 | 2,5 | ПЭ | 1,5 | 2,0 5,5 >10 |
| RG-178B/U | 50,0 | 0,70 | 95,0 | 1,5 | ПЭ | 1,2 | 2,2 8,0 >10 |
| RG-179B/U | 75,0 | 0,70 | 63,0 | 2,5 | ПЭ | 1,2 | 1,9 5,0 8,5 |
| RG-213/U | 50,0 | 0,66 | 92,0 | 10,3 | ПЭ | 5,0 | ,32 1,6 3,0 |
| RG-216/U | 75,0 | 0,66 | 71,8 | 10,8 | ПЭ | 5,0 | ,32 1,6 3,0 |
| РК-50-2-12 | 50,0 | 0,76 | 3,2 | МС/ПЭ/МС | 2,0 | ||
| РК-50-2-16 | 50,0 | 0,76 | 3,2 | МЛ/ПЭ/МЛ | 1,0 | ||
| РК-50-3-13 | 50,0 | 0,76 | 4,4 | М/ПЭ/МЛ | ,70 | ||
| РК-50-4-11 | 50,0 | 0,76 | 9,6 | М/ПЭ/М | ,50 | ||
| РК-50-7-11 | 50,0 | 0,76 | 10,0 | М/ПЭ/М | ,40 | ||
| РК-50-7-12 | 50,0 | 0,76 | 11,2 | М/ПЭ/М | ,40 | ||
| РК-50-9-11 | 50,0 | 0,76 | 12,2 | М/ПЭ/М | ,34 | ||
| РК-50-1111 | 50,0 | 0,76 | 14,5 | М/ПЭ/М | ,28 |
Толщина кабеля также оказывает большое влияние на процесс прокладки. Слои меди и изоляции внутри кабеля представляют собой сплошную массу, в отличие от витой пары, состоящей из отдельных проводов и воздушной прослойки между ними. Поэтому коаксиальный кабель сравнительно тяжелый и жесткий, и, естественно, чем толще кабель, тем он тяжелее и жестче. Эти свойства затрудняют укладку кабеля.
Сети на основе коаксиального кабеля используют шинную топологию, образуемую компьютерами, которые присоединяются к сегменту кабеля по всей его длине. Каждый сигнал, переданный рабочей станцией по кабелю, распространяется в обоих направлениях до концов кабеля и достигает всех рабочих станций. На концах шины должны быть размещены резисторы (называемые терминаторами), которые поглощают принимаемый ими сигнал, снижая напряжение до нуля. Без терминаторов сигнал отражался бы от концов кабеля и возвращался обратно, вызывая повреждение данных.
По сравнению с другими типами кабеля коаксиальный кабель сравнительно мало эффективен для передачи данных по сети. Сеть Ethernet, построенная на основе коаксиального кабеля, ограничена пропускной способностью 10 Мбит/с. Последующий переход на более высокую скорость передачи, как в случае с кабелем из витой пары и Fast Ethernet, для нее невозможен. Со случаями применения коаксиального кабеля можно столкнуться в сетях, развернутых несколько лет назад. В новых сетях Ethernet он фактически не применяется. В следующих ниже разделах рассматривается использование различных типов кабеля, и обсуждаются ограничения и преимущества, связанные с применением того или иного типа.
Толстый Ethernet
Кабель RG-8/U обычно называется магистральным кабелем для толстого Ethernet (thick Ethernet trunk cable), что связано с его непосредственным использованием. RG-8/U, применяемый в сети "толстый Ethernet", обеспечивает наименьшее затухание среди всех видов коаксиального кабеля. Это свойство в большой мере связано с тем, что он толще всех остальных видов. Поэтому сеть "толстый Ethernet" может иметь сегменты длиной до 500 м, в то время как в тонком Ethernet они ограничены дистанцией 185 м.
Диаметр кабеля RG-8/U равен 0,405 дюйма (около 1 см). Кабель напоминает по внешнему виду садовый шланг, но только при этом он тяжелее и более жесткий, что затрудняет его укладку вокруг углов. Поэтому обычно такой кабель прокладывается по полу помещения. В спецификации Ethernet указано, что для подключения каждого компьютера к кабелю RG-8/U следует использовать кабель интерфейса подключаемых устройств (AUI, Attachment Unit Interface). Кабель RG-58А/U, применяемый в сети "тонкий Ethernet", напротив, тоньше, легче и гибче, что позволяет подключать его непосредственно к сетевому адаптеру. RG-8/U также намного дороже, чем другие виды коаксиального кабеля, и это может быть одной из причин его редкого использования сегодня. Для сравнения: бухта непленумного кабеля RG-8/U длиной 500 футов (около 152 м) у одного из поставщиков стоит 399 $, тогда как стоимость RG-58А/U такой же длины составляет 129 $. Пленумный кабель еще дороже: 1049 $ за 500 футов RG-8/U и 259 $ за RG-58А/U.
Кабель "толстый Ethernet" обычно желтого цвета (поливинилхлоридная оболочка) или оранжево-коричневого (тефлона), и через каждые 2,5 м на нем стоят черные метки в местах, куда предположительно должны подключаться рабочие станции. Для подключения рабочей станции к кабелю преимущественно применяется специальное приспособление, известное как "зуб вампира" (vampire tap). "Зуб вампира" — это зажим, который присоединяется к кабелю, после того как прокалывает отверстие в его оболочке. Он имеет металлические зубцы, которые вонзаются в проводящую жилу (рис. 4.3). "Зуб вампира" также включает трансивер (внешний по отношению к компьютеру), который размещается непосредственно на кабеле и подключается к сетевому адаптеру AUI-кабелем с 15-контактными коннекторами DB-15 на обоих концах.
Примечание:
Длина AUI-кабеля может достигать 50 метров, что является важным фактором при планировании конфигурации сети. В большинстве случаев магистраль "толстый Ethernet" проходит через комнату вдоль стены, и все компьютеры подключаются к ней.
При таком способе соединения нет необходимости в разрезании кабеля "толстый Ethernet" в точке подключения каждой рабочей станции. Спецификация Ethernet рекомендует применять один непрерывный сегмент, когда это только возможно, и даже указывает места, где должны располагаться разрывы, если в последних есть необходимость. Для соединения концов кабеля "толстый Ethernet" в точках разрыва применяются N-коннекторы. Также на обоих концах шины используются специальные N-коннекторы с резисторами, играющие роль терминаторов.
Характеристики:
IEEE 10Base5 или "толстый" Ethernet - самый старый стандарт среди остальных. В настоящее время затруднительно найти в продаже новое оборудование для построения сети на этом стандарте. Основные его параметры:
| Используемая топология | Общая шина |
| Используемый провод | Коаксиальный кабель толстый (так называемый "желтый") с волновым сопротивлением 50 Ом. |
| Максимальная длина сегмента (отрезок сети без повторителя, ограниченный терминаторами) | 500метров (1640 футов) |
| Минимальное расстояние между точками подключения | 2,5 метра (8,2 фута) |
| Максимальное количество точек подключения к сегменту | 100 |
| Максимальное количество сегментов сети | 5 |
| Устройства подключаются к сети посредством устанавливаемого на кабель трансивера (transceiver - MAU, Media Access Unit). | |
| Максимальная длина трансиверного кабеля (длина кабеля между трансивером и устройством) | 25 метров |
При подключении используется разъем (AUI) 15 pin:
| 1 | Control In Circuit Shield |
| 2 | Control In Circuit A |
| 3 | Data Out Circuit A |
| 4 | Data In Circuit Shield |
| 5 | Data In Circuit A |
| 6 | Viltage Common |
| 9 | Control In Circuit B |
| 10(A) | Data Out Circuit B |
| 11(B) | Data Out Circuit Shield |
| 12(C) | Data In Circuit B |
| 13(D) | Viltage Plus |
| 14(E) | Viltage Shield Shell Protective Ground |
|
3 Data Out Circuit A |
5 Data In Circuit A |
2 Control In Circuit A |
|
Разъем, расположенный на трансивере (папа):
Название "Transceiver" происходит от английских слов transmiter (передатчик) и receiver (приемник).
Трансивер позволяет станции передавать в и получать из общей сетевой среды передачи. Дополнительно, трансиверы Ethernet определяют коллизии в среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями.
10Base2 и 10Base5 трансиверы подключаются напрямую к среде передачи (кабель) общая шина. Хотя первый стандарт обычно использует внутренний трансивер, встроенный в схему контроллера и Т-коннектор для подключения к кабелю, а второй (10Base5) использует отдельный внешний трансивер и AUI-кабель или трансиверный кабель для подключения к контроллеру.10BaseF, 10BaseT, FOIRL также обычно используют внутренние трансиверы.
Надо сказать, что существуют так же внешние трансиверы для 10Base2, 10BaseF, 10baseT и FOIRL, которые подключаются к порту AUI или напрямую или через AUI-кабель.
Пример внешнего трансивера для 10Base2:
Из-за присущих ему недостатков, таких как высокая стоимость и жесткость и, несмотря на лучшую, чем у тонкого Ethernet производительность, "толстый Ethernet" никогда не употребляется для прокладки новых сетей Ethernet и очень редко встречается в уже существующих.
Главное преимущество кабеля RG-58, применяемого для тонкого Ethernet, перед RG-8 - это его гибкость. Благодаря указанному достоинству упрощается процесс прокладки сети, и появляется возможность подвести кабель прямо к компьютеру, не используя для этого AUI-кабель. Однако, по сравнению с витой парой, кабель "тонкий Ethernet" все еще неудобен и трудно скрываем по причине того, что каждая рабочая станция должна иметь два кабеля, подключенных Т-коннектором к сетевому адаптеру. Вместо аккуратных настенных розеток с разъемами для коммутационных кабелей, в кабельной системе тонкого Ethernet для каждого компьютера из стены торчат два толстых, достаточно жестких отвода.
В результате, шина разделяется на отрезки кабеля произвольной длины, которые соединяют каждый компьютер со следующим, что является противоположностью шине толстого Ethernet, в идеале состоящей из одного длинного сегмента кабеля, проколотого "зубами" по всей его длине. Это качество вносит большое отличие в функционирование сети, так как если одно из двух соединений, подведенных к каждому компьютеру, будет нарушено по любой из причин, то шина будет разорвана. Когда такое происходит, нарушается сетевое взаимодействие между системами, расположенными по разные стороны от разрыва, а отсутствие терминаторов на концах кабеля приводит к повреждению всего сетевого трафика.
Кабель RG-58 использует BNC-коннекторы (Bayonet-Neil-Concelman) для сопряжения с Т-коннекторами и Т-коннекторы для подключения к сетевому адаптеру компьютера. Даже на пике своей популярности кабель "тонкий Ethernet" обычно поставлялся в бухтах, и коннекторы к нему присоединял специалист, монтировавший сеть, или администратор. Процесс присоединения BNC-коннектора начинается с удаления изоляции на конце кабеля с той целью, чтобы оставить оголенными "землю" и медный сердечник. После этого по частям подстыковывается коннектор (кабель пропускается сквозь гильзу, клемма насаживается на сердечник) и обжимается гильза, так, чтобы зажать кабель и зафиксировать на нужном месте клемму. Для выполнения описанной операции служит специальный инструмент, похожий на плоскогубцы. Он называется обжимными клещами (crimper).
Присоединение BNC-коннекторов (или терминатор) требует соответствующих навыков, которые приобретаются на практике. Неплотно обжатые коннекторы легко соскальзывают с кабеля или, хуже того, теряются, что приводит к нарушению электрического контакта. В результате сеть работает с непостоянной производительностью и случайными перебоями, причину которых сложно выявить без соответствующего оборудования для тестирования кабеля. Из-за подобных нарушений соединений "тонкий Ethernet" приобрел репутацию капризной и временами ненадежной сети.
Терминатор
Это разъем (папа) с запаянный в нем, между центральным и внешним контактами, резистором. Сопротивление резистора должно равняться волновому сопротивлению кабеля. Для сетей типа 10Base-2 или тонкий Ethernet эта величина составляет 50 Ом. Только один терминатор в сегменте 10Base2 может быть заземлен (а может и вообще не заземляться). Для заземления используется терминатор с цепочкой и контактом на ее конце. Для 10Base5 заземление одного и только одного из терминаторов (точнее, одной из точек сегмента) обязательно.
Кабель RG-58 дешевле, чем RG-8, и имеет много разновидностей, но, несмотря на все эти факторы, "тонкий Ethernet" - "мертвая" технология. Относительная сложность реализации топологии "шина" и ограниченная скорость передачи данных по коаксиальному кабелю делают непрактичным применение рассмотренной технологии в современных ЛВС.
Технология ARCNET
ARCNET (Attached Resources Computing Network, вычислительная сеть с присоединенными ресурсами) - единственная отличная от Ethernet технология, использующая коаксиальный кабель. Несмотря на все сходство с толстым Ethernet, в сетях ARCNET применяется кабель RG-62А/U с волновым сопротивлением 93 Ом, и кабели для двух этих сетей не взаимозаменяемы. ARCNET представляет собой сеть с передачей маркера, которая работает только на скорости 2,5 Мбит/с и может образовывать смесь из топологий "шина" и "звезда". В настоящее время сетевое оборудование для ARCNET не производится, но в свое время она являлась достаточно работоспособным и недорогим сетевым решением.
Существующее положение, при котором коаксиальный кабель достаточно редко задействуется в ЛВС, еще не означает, что он полностью исчерпал свою полезность. Антенны, радио и, в особенности, кабельное телевидение до сих пор активно его применяют. Кабель, доставляющий телевизионный сигнал в дом, - коаксиальный RG-59 с волновым сопротивлением 75 Ом. Чаще всего он используется для широкополосной передачи (по одному кабелю передаются несколько частотно разделенных сигналов одновременно). Этот кабель похож на "толстый Ethernet", но имеет другие свойства и требует других коннекторов. F-коннекторы для кабельного телевидения выполнены в виде штекеров, в то время как BNC-коннекторы применяют байонетный механизм крепления. Многие поставщики кабельного телевидения применяют один и тот же коаксиальный кабель для обеспечения доступа абонентов в Интернет, а также для передачи телевизионных сигналов. При таком подходе коаксиальный кабель подсоединяется к кабельному модему, который подключается к компьютеру Ethernet-кабелем 10BaseT. Однако, несмотря на то, что коаксиальный кабель может быть частью сети Ethernet, не путайте его с тонким Ethernet, использующим другой тип коаксиального кабеля и узкополосную передачу.
Кабель из витой (скрученной пары) пары является на сегодняшний день стандартом для ЛВС. По сравнению с коаксиальным кабелем он проще в прокладке, подходит для большого количества различных предметных областей и обеспечивает намного лучшую производительность. Однако, вероятно, самым большим преимуществом витой пары является то, что она уже используется бесчисленным количеством телефонных систем по всему миру. Это означает, что огромное число подрядчиков хорошо знакомы с процедурой монтажа такой проводки, и в новых зданиях разводка кабеля для ЛВС может осуществляться одновременно с прокладкой телефонного кабеля.
В отличие от коаксиального кабеля, который имеет только один проводник, переносящий сигнал, и "землю", кабели на основе витой пары (ТР, twisted pair), применяемые в структурированных кабельных сетях, имеют до четырех пар изолированных медных проводов в одной металлической оплетке или без нее (различают неэкранированный [UTP] и экранированный [STP] кабели). Каждая пара проводов для защиты от переходного затухания, вызванного электромагнитными помехами от соседних пар и внешних источников, скручивается с различным шагом - количеством витков на дюйм.
Кабель "Twisted Pair" - "Витая пара", состоит из "пар" проводов, закрученных вокруг друг друга и одновременно закрученных вокруг других пар, в пределах одной оболочки. Каждая пара состоит из провода, именуемого "Ring" и провода "Tip". (Названия произошли из телефонии). Каждая пара в оболочке имеет свой номер, таким образом, каждый провод можно идентифицировать как Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, и т.д. Дополнительно к нумерации проводов каждая пара имеет свою уникальную цветовую схему:
Синий
/ белый с синей полосой для 1-ой пары;
Оранжевый / белый с оранжевой полосой - для 2-й;
Зеленый / белый с зеленой полосой - для 3-й;
Коричневый / белый с коричневой полосой - для 4-й.
И так далее до 25 пар. Для каждой пары проводов Ring-пpовод окрашен в основной цвет с полосками дополнительного, а Tip-пpовод - наоборот. Например, для пары 1 Ring1-пpовод будет синий с белыми полосками, а Tip1-провод - белый с синими полосками. На практике, когда количество пар невелико (4 пары), часто не применяется окраска основного провода полосками цвета дополнительного. В этом случае провода имеют цвет в парах: Синий и белый с синими полосками Оранжевый и белый с оранжевыми полосками Зеленый и белый с зелеными полосками Коричневый и белый с коричневыми полосками.
Для обозначения диаметра провода часто применяется американская мера - AWG (American Wire Gauge) (gauge-калибр, диаметр). Нормальный провод для использования в 10Base-T соответствует 22 или 24 AWG. Причем чем меньше диаметр провода, тем больше эта величина. Согласно стандартам, провод делится на несколько категорий по своей "пропускной способности".
|
ANSI/EIA/TIA-568, ISO/IEC 11801 |
|
| Тип провода |
Область применения |
| Category 1 (Cat.1) | Используется для телефонных коммуникаций и не подходит для передачи данных |
| Cat.2 |
Используется для передачи данных со скорость до 4 Мбит в секунду (Mbps) включительно. |
| Cat.3 |
Используется для передачи данных со скорость до 10 Мбит в секунду (Mbps) включительно. Применяется в сетях 10Base-T |
| Cat.4 |
Используется для передачи данных со скорость до 16 Мбит в секунду (Mbps) включительно. Применяется в сетях Token Ring |
| Cat.5 |
Используется для передачи данных со скорость до 100 Мбит в секунду (Mbps) включительно. Применяется в сетях 100Base-TX и других, требующих такую скорость. |
|
Предварительные (draft) стандарты |
|
| Тип провода |
Область применения |
| Cat.5+ |
Сертифицирован для частоты до 300 МГц включительно. (IEC 46 Commity draft) |
| Cat.6 |
Сертифицирован для частоты до 600 МГц включительно. (DIN 44312-5 Draft) |
Обычно на проводе написано, к какой категории он относится. Например: " ...CATEGORY 5 UTP..." Международный стандарт ISO/IEC 11801 - эквивалентен EIA/TIA-568.
Неэкранированная витая пара (UTP)
Внешняя оболочка кабеля "витая пара" может быть либо сравнительно тонкой, как у неэкранированной витой пары (UTP, unshielded twisted-pair), либо толстой, как в экранированной витой паре (STP, shielded twisted-pair). Из этих двух типов кабеля более часто используется UTP. Большинство офисных сетей Ethernet построены на UTP. Кабель UTP использует медные проводники диаметром 22 или 24 по шкале AWG с характеристическим импедансом 100 Ом. Оболочка может быть пленумной и непленумной.
Помимо основных спецификаций, стандарт TIA/EIA-Т568-А определяет уровни производительности для кабеля UTP, согласно которым кабель разделяется на пять категорий. Чем выше категория кабеля, тем более эффективно он может передавать данные. Основное отличие между категориями кабеля заключается в количестве витков каждой пары проводов. В табл. перечислены категории, определенные в стандарте T568-А, их скоростные характеристики и области применения.
|
Категория |
Полоса частот |
Применение |
| 1 | до 0 МГц | Телефон; POTS (Plain Old Telephone System, услуги традиционной телефонии); системы сигнализации |
| 2 | до 1 МГц | Телефон; миникомпьютеры IBM и терминалы; ARCNET; LocalTalk |
| 3 | до 16 МГц | Телефон; 10BaseT Ethernet; 4 Мбит/с Token Ring; 100BaseT4; 100VG-AnyLan |
| 4 | до 20 МГц | 16 Мбит/с Toking Ring |
| 5 | до 110 Мгц | OC-3 (ATM); SONet |
Кабель категории 3 традиционно используется в телефонии, также он пригоден для сетей Ethernet 10BaseT, которые функционируют на скорости 10 Мбит/с. Категория 3 не подходит для полосы пропускания 100 Мбит/с сети Fast Ethernet, исключая случай 100BaseT4, который специально разработан в расчете на кабель этой категории. Только 100BaseT4 (а также крайне малоуспешный протокол 100VG-AnyLAN) могут работать с этим кабелем, так как они задействуют все четыре пары проводов для передачи данных, в то время как стандартные технологии применяют только две пары.
Кабель категории 4 обеспечивает незначительное увеличение производительности по сравнению с категорией 3, и одно время поддерживался сетями Token Ring.
Большинство современных UTP-сетей построены на кабеле категории 5, так как он обеспечивает значительный прирост быстродействия и поддерживает передачу с частотой до 100 МГц. Даже если на настоящий момент сеть использует 10BaseT, большинство администраторов предпочитают кабель категории 5, предвидя будущий переход на Fast Ethernet или другую высокоскоростную технологию.
Примечание:
Хотя деление на категории TIA/EIA относится в основном только к кабелю, другие сетевые компоненты, относящиеся к сетевой среде передачи данных, также разбиваются на категории. Для создания кабельной системы, полностью совместимой с категорией 5, требуется, чтобы все коннекторы, настенные розетки, коммутационные панели и другие компоненты также соответствовали категории 5.
Стандарты, следующие за категорией 5
В то время как кабель категории 5 успешно используется в сетях с пропускной способностью 100 Мбит/с, таких как Fast Ethernet, технология продолжает развиваться. И сегодня доступны устройства для Gigabit Ethernet, обеспечивающего пропускную способность 1 Гбит/с (1000 Мбит/с). Чтобы приспособиться к этим ультравысоким скоростям, классификация кабеля UTP также продолжает расширяться. Однако процесс разработки и принятия стандартов TIA/EIA медленнее (намного), чем темпы развития технологии, в результате чего на рынке присутствуют виды кабеля, выходящие за границы самой высокой из действующих на сегодня категорий - категории 5. Их статус еще не определен официальными стандартами.
Компания Anixter, Inc., играющая видную роль в развитии стандартов TIA/EIA, разработала свою собственную классификацию кабеля. В ней кабель, в противоположность категориям, разбивается на уровни (levels). В табл. перечислены уровни, предлагаемые Anixter, которые следуют за текущей 5 категорией.
Level 5 удваивает полосу частот, определенную категорией 5, до 200 МГц, чтобы соответствовать международному стандарту ISO 11801. Кабели этого уровня обеспечивают пропускную способность до 1,2 Гбит/с, что позволяет использовать их для передачи информации в сетях Gigabit Ethernet. Оборудование, поддерживающее этот стандарт, ныне называется усовершенствованной категорией 5 (Category 5 Enhanced или Category 5Е). Помимо указанного существуют и другие названия. Level б увеличивает ширину полосы частот до 350 МГц, а Level 7 - до 400 МГц. Сейчас на рынке можно найти кабель, для обозначения уровня производительности которого принята данная классификация.
|
Уровень |
7 Полоса частот |
| Level 5 | 200 МГц |
| Level 6 | 350 МГц |
| Level 7 | 400 МГц |
TIA/EIA также работает над расширением стандарта, которое, по всей видимости, не будет соответствовать уровням Anixter. Усовершенствованная категория 5 включает проверку на перекрестные наводки, для которых чаще используется термин "переходное затухание", а именно переходное затухание на ближнем конце (NEXT, near-end crosstalk), переходное затухание на дальнем конце (FEXT, far-end crosstalk) и потери на отражение ("обратное затухание) сигнала (RL, return loss). Категория б введена, чтобы удвоить полосу частот категории 5 до 200 МГц, а категория 7 (стандарт которой находится еще только на ранних стадиях разработки) - до 750 МГц. На настоящий момент оборудование, соответствующее этим спецификациям, еще не производится.
Схема расположения контактов коннекторов
Кабель "витая пара" завершается на обоих концах коннекторами IU-45 (R3 - акроним для Registered 3ack, стандартный штекер) - это 8-контактная версия 4-контактного коннектора И-11 для стандартного телефонного кабеля. Схема расположения контактов для коннекторов, которая также определяется в стандарте TIA/Е1А-T568-А, приведена на рис. Она известна под названием назначение контактов 5б8А. Однако другие стандарты, предшествующие Т1А/EIA-Т568-А, предусматривают альтернативную схему расположения выводов.
Вилка
"RJ-45" похожа на вилку от импортных телефонов, только немного
большего размера и имеет восемь контактов.
1 - контакты 8 шт.
2 - фиксатор разъема
3 - фиксатор провода
Вид со стороны контактов
Контакт
1
2
3
4
5
6
7
Контакт 8
Вид
со стороны кабеля
Вид спереди
На новой, неиспользованной вилке, контакты
выходят
за пределы корпуса.
В
процессе обжима, они будут утоплены внутрь
корпуса, прорежут изоляцию (2) провода и
воткнуться
в жилу(1).
Вилки делятся на экранированные и неэкранированные, со вставкой и без, для круглого и для плоского кабеля, для одножильного и для многожильного кабеля, с двумя и с тремя зубцами.
Полезно вместе с вилкой на кабель устанавливать защитный колпачок.
Для защиты кабеля от возможного переломления в месте крепления вилки RJ-45 применяется защитный колпачок. Выпускается различных цветов, что удобно для маркировки кабеля и бывает как разборного, так и неразборного типа. Колпачок неразборного типа необходимо надевать на кабель до установки вилки. Разборный колпачок состоит из двух половинок с замком и его можно установить после монтажа вилки на кабель.
Расплетенные и расположенные в соответствии с выбранным вами способом, провода кабеля вставляются во вставку до упора, лишнее обрезается, затем вставка вместе с кабелем вставляется в вилку. Вилка обжимается. При данном способе монтажа длина расплетения получается минимальной, монтаж проще и быстрее, чем при использовании обычной вилки без вставки. Такая вилка несколько дороже чем обычная.
Стандарт USOC определяет оригинальную схему, применяемую в США для передачи речи. Такая конфигурация не подходит для передачи двоичных данных в ЛВС, так как, несмотря на то, что контакты 3 и 6 присоединяются к одной паре проводов, контакты 1 и 2 соединяются с разными парами. Компания AT&T выявила этот недостаток, когда начала проводить исследования пригодности использования в локальных сетях существующей телекоммуникационной инфраструктуры. AT&T опубликовала в 1985 году свой стандарт, названный 258А. Он предусматривает новую схему расположения контактов, в которой соответствующие выводы соединяются с одинаковыми парами. TIA/EIA, которая была образована в 1985 году после развала AT&T, опубликовала этот стандарт в 1995 в качестве приложения к TIA/EIA-T568-А. Он получил название Т568-В. Таким образом, схема расположения контактов, сегодня известная как Т568-В, может показаться более новой, чем 568А, хотя на самом деле она более старая. Схема Т568-В стала широко применяться в США еще до публикации стандарта TIA/EIA-T568-А.
Как можно видеть на рис., стандарт USOC использует другое расположение витых пар, в то время как схемы расположения контактов 568А и 568В одинаковы, за исключением переставленных местами зеленой и оранжевой витых пар. Таким образом, два стандарта функционально идентичны и не один из них не имеет преимущества перед другим до тех пор, пока оба конца кабеля используют одинаковую схему расположения контактов. Готовый кабель промышленного изготовления совместим с любым из этих двух стандартов. Кабель USOC также сейчас выпускается, но он не подходит для применения в ЛВС или других сетях передачи данных.
В большинстве случаев кабель из витой пары монтируется прямо направленно, то есть так, чтобы каждый контакт одного коннектора соединялся с соответствующим ему контактом другого коннектора. Тем не менее, в типичной сети компьютеры используют разные пары проводов для передачи и приема данных. При связи двух машин передаваемый сигнал, генерируемый каждым компьютером, должен быть подан на принимающие контакты другого компьютера. Это означает, что передающая и принимающая пары проводов должны быть перекрещены. Кабели монтируются прямо направленно из-за того, что скрещивание может выполняться концентратором. Однако, если необходимо соединить два компьютера непосредственно, без помощи концентратора, то для этого используется кросс-кабель (crossover cable), иначе называемый перекрестным или разнонаправленным, в котором соответствующие пары проводов перекрещены.
Благодаря тому, что каждый контакт в прямом кабеле соединен с соответствующим ему контактом на другом конце, цвет провода не имеет значения. В силу этого обстоятельства, когда приобретается готовый кабель, схемы расположения контактов 568А и 568В будут функционировать одинаково. Применение кабеля из бухты является тем случаем, когда имеет значение, какой из стандартов взят за основу. Одинаковые цвета на разных концах кабеля надо соединять с одинаковыми контактами, - так будет получено прямонаправленное соединение. Выбор какого-либо одного стандарта и следование ему позволит избежать путаницы, которая может привести к неработающим соединениям.
Присоединение коннекторов к кабелю требует наличия обжимных инструментов, подобных используемым для коаксиального кабеля. За исключением того, что они более сложны, так как имеют дело с восьмью проводниками вместо двух. Тем не менее, готовый фабричный кабель из витой пары встречается намного чаще, чем готовый кабель "тонкий Ethernet". Администратор сети, не имеющий навыка работы с обжимными клещами, может легко приобрести кабель типа "витая пара" с заранее присоединенными коннекторами из широкого диапазона марок, длин и расцветок.
Экранированная витая пара (STP)
STP - это кабель с сопротивлением переменному электрическому току 150 Ом, поддерживающий дополнительное экранирование, которое защищает сигналы от электромагнитных помех (EMI), вызываемых электрическими двигателями, электропроводкой и другими источниками. Изначально применяемый в сетях Token Ring, STP также предназначен для прокладки в тех местах, где кабель UTP не может обеспечить достаточной помехозащищенности.
Экранирование в кабеле STP - не просто дополнительный слой изоляции, как полагают многие. Напротив, провода внутри кабеля заключены в металлическую оплетку, которая имеет такую же проводимость, как и медные провода. Когда эта оплетка правильно заземлена, она, как антенна, преобразует окружающие шумы в электрический ток. Этот ток наводит равные по значению и обратные по направлению токи в витых парах. Противоположно направленные токи нейтрализуют друг друга, в результате помехи не воздействуют на сигнал, передаваемый по проводам.
Баланс между противоположно направленными токами очень важен. Если токи не совпадают полностью, то суммарный ток может быть интерпретирован как шум и сможет повлиять на качество сигнала, передаваемого по кабелю. Чтобы токи были сбалансированы, соединение, взятое в целом, должно быть экранировано и правильно заземлено. Это условие означает, что все компоненты, вовлеченные в соединение, такие как коннекторы и настенные розетки, должны быть также экранированы. Также жизненно важно, чтобы кабель был проложен правильно, то есть, как следует заземлен, и экранирование было без разрывов и повреждений.
Защита от электромагнитных помех в кабеле STP может осуществляться экранами двух типов: фольгой или металлической сеткой. Металлическая сетка - более эффективный экран, но она увеличивает вес, диаметр и стоимость кабеля. Кабель, экранированный фольгой, иногда называется загороженной витой парой(ScTP, sctrrnrd twisted-pair) или фольгтрованной витой парой (FTP, foil twisted-pair). Он тоньше, легче и дешевле, но вместе с тем менее эффективен, и его легче повредить. В обоих случаях процесс монтажа STP сложнее по сравнению с UTP, так как надо стараться не перегнуть кабель слишком сильно, чтобы избежать повреждения экрана. Кабель также может быть подвержен повышенному затуханию и другим проблемам из-за того, что эффективность экранирования сильно зависит от множества факторов, включая материал и толщину экрана, тип и местоположение источника EMI, способ заземления Классификация кабелей STP была определена IBM в ходе разработки протокола Token Ring. Согласно стандарту кабель STP делится на несколько типов:
Туре 1А. Две пары проводов 22 AWG, каждая из которых завернута в фольгу, с экранирующим слоем (фольги или металлической сетки) вокруг обеих пар и внешней защитной оболочкой из поливинилхлорида (PVC) или тефлона.
Туре 2А. Две пары проводов 22AWG, по отдельности завернутых в фольгу, с экранирующим слоем (фольги или металлической сетки) вокруг обеих пар плюс четыре дополнительные пары проводов 26 AWG для передачи речи. Все это внутри поливинилхлоридной или тефлоновой оболочки.
Туре 6А. Две витые пары 22 AWG с экраном из фольги или сетки вокруг обеих пар и внешней изоляцией РЧС или в пленумном исполнении (тефлона).
Туре 9А. Две витые пары 26 AWG с экраном из фольги или сетки вокруг обеих пар и внешней PVC или тефлоновой оболочкой.
Примечание:
Стандарт TIA/EIA-Т568-А признает только два типа кабеля STP из этого списка: Туре 1А, применяемый для магистралей и горизонтальной кабельной разводки, и Туре 6А для коммутационных кабелей.
Сети Token Ring на базе STP используют большие, запатентованные коннекторы IDC (IBM Data Connector). Однако, в связи с отсутствием кабеля в бухтах и сложностью процесса прокладки большинство современных сетей Token Ring применяют совместно с ними стандартный кабель UTP из четырех пар вместо STP.
Оптоволоконный кабель
Оптоволоконный кабель разительно отличается от всех видов кабеля, рассмотренных ранее в этой главе, так как перенос электрических сигналов по медным проводникам в нем не используется. Вместо этого для передачи двоичных данных применяются световые импульсы. В силу того, что оптоволоконный кабель использует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущие медному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются. Вдобавок, чрезвычайно уменьшается погонное затухание, позволяя протягивать оптоволоконные связи без регенерации сигналов на много большие дистанции, достигающие 120 км.
Оптоволоконный кабель идеально подходит для создания сетевых магистралей, и в особенности для соединения между зданиями, так как он нечувствителен к влажности и другим внешним условиям. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения целостности.
Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые обычно намного выше, чем для медной среды передачи данных. Эта разница стала привычной, тем не менее, в последние годы она стала сглаживаться. Сама оптоволоконная среда только слегка дороже UTP категории 5. Но независимо от указанных преимуществ и недостатков применение оптоволокна приносит с собой другие проблемы, такие как процесс прокладки. Разводка оптоволоконного кабеля в основном ничем не отличается от укладки медного, но присоединение коннекторов требует принципиально иного инструмента и технических навыков.
Оптоволоконный кабель известен уже долгое время, его поддерживали даже ранние стандарты Ethernet для пропускной способности 10 Мбит/с. Первый из них получил название FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), а последующий - 10BaseF. Несмотря на это, оптоволокно позиционируется как высокоскоростная сетевая технология, и сегодня фактически все применяемые протоколы Канального уровня используют его в той или иной форме. Вот некоторые из них:
Fast Ethernet (100BaseFX);
Gigabit Ethernet (1000BaseFX);
Token Ring;
Fiber Distributed Data Interface (FDDI);
100VG-AnyLAN;
Asynchronous Transfer Mode;
Fibre Channel.
Как и медный, оптоволоконный кабель обычно применяется в сетях топологии "шина" или "звезда", хотя протокол FDDI популяризирует "двойное кольцо" (double ring), которое в целях обеспечения отказоустойчивости состоит из двух резервных "колец", по которым трафик передается в противоположных направлениях.
Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, сделанного из стекла (кварца) или полимера, оболочки, окружающей сердечник, затем следует слой пластиковой прокладки и волокна из кевлара для придания прочности. Вся эта структура помещена внутрь тефлоновой или поливинилхлоридной "рубашки", как показано на рис. 4.11. Геометрия и свойства сердцевины и оболочки дают возможность передавать сигнал на относительно большие расстояния. Показатель преломления сердечника немного выше, чем у оболочки, что делает внутреннюю поверхность оболочки отражающей. Когда световой импульс передается по сердечнику, он отражается от оболочки и распространяется дальше. Отражение света позволяет изгибать кабель под разными углами, при этом сигнал может по-прежнему передаваться без потерь.
1 - сердечник
2 - отражающая оболочка
3 - покрытие первичного буфера
4 - покрытие вторичного буфера 900µ
Существует два типа оптоволоконного кабеля: одномодовый (singlemode) и многомодовый (miltitmode). Основное отличие между ними заключается в толщине сердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8,3/125 микрон, а многомодовое волокно - 62,5/125 микрон. Эти значения соответствуют диаметру сердечника и диаметру вместе взятых сердечника и оболочки. Световой луч, распространяющийся по сравнительно тонкому сердечнику одномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит в более толстом сердечнике многомодового кабеля. Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется лазером, и представляет собой волну только одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые светодиодом (LED, 1ight-emitting diode), переносят волны различной длины. Эти качества позволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностью по сравнению с многомодовым и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее.
С другой стороны, одномодовый кабель намного дороже и имеет сравнительно большой радиус изгиба по сравнению с многомодовым, что делает работу с ним неудобной. Большинство оптоволоконных сетей используют многомодовый кабель, который хотя и уступает по производительности одномодовому, но зато значительно эффективней, чем медный. Телефонные компании и кабельное телевидение, тем не менее, стремятся применять одномодовый кабель, так как он может передавать большее количество данных и на более длинные дистанции.
Обычно для оптоволоконного кабеля используются ST-коннекторы (straight tip, прямой штырь). Это - бочкообразные соединители с байонетной системой крепления, как показано на рис. с права. Более новый тип разъемов называется SC-коннекторы (subscritber connector). В настоящее время он приобретает все большую популярность. SC-коннекторы имеют прямоугольную форму и вставляются в гнездо, где просто фиксируются (метод "Push-Pull") защелкой. Рис. с лева.
Коннекторы
могут присоединяться к оптоволоконному кабелю несколькими способами: либо с
применением опрессовочных монтажных средств, либо с использованием эпоксидного
клея. В отличие от инструмента для обжатия медного кабеля, который можно
приобрести за сумму около 100 $, аналогичный набор инструментов для
оптоволоконного кабеля будет стоить 1000 $.
В настоящее время сфера применения оптоволоконного кабеля в основном ограничена высокоскоростными сетевыми магистралями. Для горизонтальной кабельной разводки он используется не часто в силу высокой стоимости установки и обслуживания. Однако в этой области данная технология имеет большой потенциал. Применение оптоволоконного кабеля дает проектировщикам сети свободу, какая никогда не может быть достигнута при помощи медного кабеля. В силу того, что оптоволокно позволяет сегментам иметь длину много большую, чем 100 метров у сегментов UTP, отпадает необходимость в использовании телекоммуникационных монтажных шкафов с коммутаторами или концентраторами, распределенных по всей сети.
Вместо этого горизонтальная разводка может начинаться от настенных розеток и сводиться напрямую в центральную аппаратную комнату, где будут находиться все сетевые коммутационные панели, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие подобные устройства. Такая кабельная система называется Локализованной магистралью (collapsed backbone). Это решение явно лучше, поскольку основная техническая поддержка сетевой инфраструктуры производится только в одном месте, а не распределяется по всем удаленным областям сети.
Прокладка сетевого кабеля может быть простой, если надо просто купить в компьютерном магазине нескольких готовых кабелей и прикрепить их к плинтусу, или сложной в случае, когда необходимо соединить с сетевой магистралью тысячу рабочих станций в офисном здании с множеством помещений. Как упоминалось ранее в этой главе, прокладка кабеля - это часть процесса создания ЛВС, которая обычно поручается сторонним специалистам, но не из-за того, что это технически очень трудновыполнимая работа. Просто она утомительна и требует много времени. Однако, как и большинство профессионалов, укладчики кабеля с соответствующим инструментом и навыками могут сделать всю работу так, что со стороны будет казаться, что это легко и быстро.
Несмотря на то, что для небольшой сети может использоваться готовый кабель, скрытая внутренняя проводка (когда кабель спрятан в стены и потолки) использует кабель в бухте. Создание такой проводки (предполагается, что будет применен какой-либо общедоступный сегодня тип кабеля, такой как UTP или оптоволокно) должно включать в себя несколько основных этапов.
Продумать план, описывающий местоположение кабельных узлов, куда будут сходиться все кабели, и настенных розеток.
Проложить кабель через стены и потолки до каждой рабочей станции.
3. Установить настенную розетку рядом с каждой рабочей станцией и присоединить конец кабеля к контактам розетки.
В кабельном узле разместить на стене коммутационную панель и вставить каждый подведенный кабель в разъем панели.
Протестировать каждое соединение с применением соответствующего оборудования.
Используя готовые фабричные коммутационные кабели, соединить порты коммутационной панели с соответствующим концентратором, а компьютеры - с гнездами настенных розеток. Конечно, данное описание значительно упрощает процесс, ввиду чего стоит рассмотреть некоторые этапы более детально.
Планирование
Планирование - это отдельная, наиболее важная часть процесса создания всей сети. Необходимо знать точное расположение каждого абонентского отвода кабеля, при этом лучше, если оно будет отмечено на плане этажа, с тем, чтобы его можно было отследить во время прокладки сети. Через стены и потолки могут быть пропущены сотни идентичных кабелей, и если не будет соответствующей организации дела, то результатом явится беспорядок. План должен быть разработан с учетом требований протокола Канального уровня, правил эксплуатации здания и пожарной безопасности для того, чтобы в дальнейшем не пришлось вытаскивать все кабели. Конечно, могут возникнуть сюрпризы, вызванные планировкой помещений и конструкцией здания, которые вынудят изменить план в середине его осуществления. Но ведь для этого в бюджете и предусмотрен 10%-ный резерв, не правда ли?
Непосредственно сам процесс протяжки кабеля начинается от места размещения сервера или информационного центра, где планируется разместить коммутационную панель. Коммутационная панель или матч-панель (patch panel) - это вмонтированная в стену конструкция, которая содержит гнезда для всех планируемых к укладке кабелей. Она и будет кабельным узлом - местом начала всех кабелей.
Кабель обычно поставляется в больших бухтах. Расположив эту бухту около коммутационной панели, можно начать сматывать кабель и протягивать его к месту расположения первого отвода. Как это будет делаться, зависит от планировки здания. В современном офисе с полыми стенами и подвесными потолками кабель обычно протягивается над потолком до приблизительно оцененного местоположения отвода, а затем по стене опускается вниз к отверстию под настенную розетку.
Однако, прежде чем начать проталкивать конец первого кабеля над подвесным потолком, надо убедиться, что он помечен. Большинство укладчиков кабеля применяют различные липкие наклейки с каким-либо кодом, по которому они смогут в дальнейшем осуществить его идентификацию. Вместе с кабелем можно протащить длинную ленту или бечевку, которую впоследствии можно использовать, если понадобится проложить дополнительный кабель в то же самое место. Тогда достаточно присоединить кабель к одному концу ленты и потянуть за другой конец.
Один из инструментов, требуемый для протяжки кабеля над подвесным потолком, представляет собой тонкий телескопический шест длиной 10 или 15 футов (около 3 или 4,5 м) с зажимом на конце для фиксации кабеля. Передний конец кабеля присоединяется к шесту, находящемуся в собранном состоянии. Затем шест раздвигается над потолком во всю свою длину. Этот инструмент удобен в тех ситуациях, когда надо проложить кабель, не рассчитывая на кого-либо еще. Без него пришлось бы приставить лестницу, затем как можно дальше пробросить над потолком петлю кабеля, а после взять еще одну лестницу, чтобы принять кабель на противоположной стороне комнаты.
Когда кабельная разводка производится над подвесным потолком, необходимо опустить каждый кабель по внутренней стороне стены до настенной розетки. Для этой цели применяется еще один инструмент, называемый fish tape. Он похож на кусок проволоки, который используют водопроводчики для чистки труб, и тоже имеет зажим для фиксации кабеля на конце. Проволока достаточно гибкая (похожа на мерную линейку) для того, чтобы протолкнуть кабель внутри стены от потолка к полу или наоборот. Как только отрезок кабеля достигнет настенной розетки, протаскиваются еще несколько дополнительных метров, чтобы ослабить натяжение, и кабель отрезается от бухты, причем надо не забыть пометить конец таким же кодом, как и начало.
На каждом этапе этого процесса могут встретиться непредвиденные сложности. Может обнаружиться, что стены пронизаны деревянными или металлическими гвоздями, или имеют горизонтальные барьеры на полпути между потолком и полом. Внутри подвесных потолков кабелю, возможно, придется огибать крепления светильников или другие препятствия.
Монтаж оборудования
Когда кабель протянут, необходимо его оконцевать и присоединить к соответствующим устройствам. Со стороны рабочей станции кабель обычно заканчивается в настенной розетке. Настенная розетка (wall plate) содержит гнезда, в которые вставляется кабель. Она либо закрепляется на стене, либо заделывается прямо в поверхность стены. Розетка обычно имеет модульную конструкцию и может содержать до четырех гнезд. В нее можно устанавливать гнезда нескольких видов для поддержки соединений различного типа. В зависимости от цели это могут быть соединения для передачи речи или двоичных данных. При применении UTP каждый провод в кабеле присоединяется к контакту коннектора (согласно схеме расположения контактов, выбранной заранее), затем коннектор вставляется в розетку, а розетка уже монтируется на стене.
Другим концом кабель сопрягается с коммуникационной панелью. Коммутационная панель выполняет те же функции, что и настенная розетка, только у нее больше гнезд. Патч-панель не является концентратором,
между ее портами нет никаких связей. Это просто удобный способ отслеживать начало кабеля. При присоединении кабеля к патч-панели отдельные провода заправляются в определенные гнезда (согласно схеме расположения контактов, идентичной применяемой в настенной розетке) при помощи специального инструмента. Этот инструмент одновременно прочно вставляет провод в гнездо, создает соединение и отрезает излишки. Порты коммутационной панели лучше пометить, чтобы знать, куда идет кабель.
После заделывания концов кабеля нужно протестировать правильность соединений. Это можно сделать, просто подключив к сети компьютер, но профессиональные монтажники кабельной сети применяют специальное оборудование для тестирования, которое оценивает качество соединения.
Анализатор сети может помочь в диагностике многих типов сетевых проблем, но он полагается на то, что физическая сеть функционирует правильно. Когда проблема заключается в кабеле, формирующем сеть, требуются различные виды устройств, имеющие название "тестер кабеля". Тестеры кабеля обычно представляют собой удерживаемые в руках устройства, которые присоединяются к сети, чтобы выполнить различные диагностические тесты проводимости сетевого кабеля. Существует широкий выбор устройств, значительно отличающихся по стоимости и функциональным возможностям. Простые устройства доступны по цене в несколько сотен долларов, в то время как модели верхней линейки могут стоить несколько тысяч долларов. Некоторые комбинированные тестеры можно присоединять к различным типам сетевого кабеля, таким как неэкранированная витая пара (UTP), экранированная витая пара (STP) и коаксиальный кабель, в то время как другие способны проверять только один тип кабеля. Для совершенно различных технологий передачи сигналов, таких как оптоволоконный кабель, необходимо отдельное устройство.
Тестеры кабеля рассчитываются на применение с определенными стандартами кабеля, такими как категория 5, поэтому они могут определить, соответствует ли производительность кабеля стандарту. Это называется испытанием прозвонкой. Во время установки кабеля соответствующий специалист тестирует каждую связь, чтобы убедиться в ее правильной работе, и проверяет отсутствие проблем, которые могут быть вызваны качеством самого кабеля или природы его установки. Например, хороший тестер кабеля проверяет электрический шум, вызываемый близкорасположенными лампами дневного света или другим электрическим оборудованием, перекрестные помехи от сигналов в соседних жилах, затухание, вызванное чрезмерно длинными сегментами кабеля или неподходящей категорией кабеля, короткие замыкания и обрывы кабеля, представленные определенным уровнем емкостного сопротивления.
Помимо проверки жизнеспособности разводки кабельной сети, тестеры кабеля являются хорошим средством для выявления проблем с кабелем. Например, тестер, функционирующий как рефлектометр, может определить обрыв или короткое замыкание в кабеле, передавая высокочастотный сигнал и измеряя количество времени, прошедшее до того момента, как отраженный сигнал вернется обратно. Используя эту технику, можно определить, на каком расстоянии от тестера в кабеле произошел обрыв или возникла другая неисправность. Зная, что проблема расположена на расстоянии, например 20 м, можно избежать проверки каждого метра кабеля, идущего до этого места. Некоторые тестеры также могут помочь определить маршрут, по которому кабель проходит через стены или потолки. Для этого используется звуковой генератор, посылающий по кабелю сильный сигнал, который может уловить тестер, если будет расположен поблизости от кабеля.
С этого момента все готово для присоединения кабеля к соответствующим устройствам. При помощи коммутационных кабелей, которые либо приобретаются, либо изготавливаются самостоятельно из кабеля в бухтах, настенная розетка соединяется с компьютером, а порт коммутационной панели - с концентратором, коммутатором или другим устройством в информационном центре.
Более полная картина
Процесс создания кабельной системы может быть намного сложнее описанного в данной главе. Рассмотренный пример демонстрирует развертывание горизонтальной кабельной разводки только в пределах одной рабочей площадки. Большая корпоративная сеть может состоять из множества таких горизонтальных разводок, соединенных магистралью, проходящей между этажами здания или даже между зданиями.
Список литературы:
К. Закер – Компьютерные Сети, Модернизация, Поиск Неисправностей
В. Леонтьев – Новейшая Энциклопедия Персонального Компьютера
Сайты:
http://www.ixbt.com/
http://www.ecolan.ru/
http://www.techno.spb.ru/