Лекция "Кабельные системы. "

тема 4 вопрос 13 кабельные системы. витая пара, коаксиальный кабель Имеются различные варианты кабельной системы сети. 100BaseX может работать с неэкранированным витым кабелем уровня 5, с экранированным витым кабелем IBM тип 1 или волоконнооптическим  кабелем. Если в сети 10BaseT использовался неэкранированный кабель уровня 3, то для  использования сети 100BaseX его необходимо заменить на кабель уровня 5. С другой стороны, в  новых сетях необходимо использовать только уровень 5, специально предназначенный для передачи  данных. Кабели являются наиболее распространенной физической средой передачи. Хотя в недавнее время  появились радиосети, сети на инфразвуке, но пока они являются очень дорогими, единичными  проектами. Анализ работы сетей показывает, что большая доля (70 %) отказов сети приходится на кабельные  системы. В связи с этим вопросам прокладки кабеля, выбора типа кабеля, тестирования, управления  кабельной системой следует уделять чрезвычайное внимание. Витая пара изначально использовалась в телефонных линиях. Представляет собой несколько  проводов, обвитых вокруг друг друга. Взаимная обвивка обеспечивает защиту от собственных и  внешних наводок. Витая пара бывает экранированной (TP) и неэкранированной (UTP). Категории для UТР: ∙ UTP 1 не поддерживает передачу цифровых данных ∙ UTP 2 устарел, скорость передачи до 2 Мбит/сек ∙ UTP 3 способен поддерживать скорость до 10 Мбит/с (класс С) ∙ UTP 4 … до 16 Мбит/с, волновое сопротивление должно составлять 100 Ом в диапазоне частот от 1  Мгц до предельной. ∙ UTP 5 скорость до 100 Мбит/с (класс Д), волновое сопротивление должно составлять 100 Ом в  диапазоне частот от 1 Мгц до предельной. Минимальное число скручиваний 26 на 1 м кабеля. ∙ UTP 6 Частота до 200 МГц. ∙ UTP 7 Частота до 600 МГц. Соединение кабеля с адаптером (сетевой картой) и концентратором производится при помощи 8­ контактных соединителей RJ­45. Достоинства кабеля на витой паре ­ дешевизна и простота установки. Недостаток ­ взаимное  наложение сигналов между смежными проводами, чувствительность ко внешним электромагнитным  полям, возможность несанкционированного перехвата информации, большая степень затухания  сигнала в пути. Экранированная витая пара отличается тем, что содержит электрически заземляемую медную оплетку и алюминевую фольгу. Существуют кабели как с общим экраном, так и с экраном вокруг каждой  пары. Экран обеспечивает защиту от внешних электромагнитных полей. Предполагается, что  категория 6 будет предназначена для неэкранированных и целиком экранированных кабелей с  усовершенствованным соединителем RJ­45. К категории 7 будут относиться только кабели с отдельно экранированными парами, причем применение соединителя RJ­45 не предусмотрено. Коаксиальный кабель. Способен передавать данные со скоростью до 10 Мбит/сек. Основные типы ­  толстый Ethernet (12 мм) и тонкий Ethernet (6 мм). Тонкий маркируется как RG­58. При реализации сети на тонком коаксиале можно сделать максимум 5 сегментов (разделенных повторителями ­ репитерами) по 185 м, то есть максимальная длина может  составить 925 м. Уменьшая длину сегмента (на каждом BNC ­ потери), можно подключить больше  компьютеров, но при этом число компьютеров не должно превышать 150. Для соединения компьютеров в сети на тонком коаксиале используются Т­коннекторы или  цилиндрические соединители типа BNC (British Naval Connector) и 50­омные заглушки (терминаторы). Заглушки устанавливают на обоих концах сетевого сегмента. Расстояние между абонентами должно  быть не менее полуметра. Трансиверный кабель не требуется, Т­коннектор вставляется  непосредственно в BNC­разъем сетевого адаптера. Толстый коаксиал дороже, маркируется как RJ­8 или RJ­11. Надежно передает данные на расстояние  до 500 м. Для присоединения кабеля к адаптеру требуется трансиверный кабель и трансивер AUI (Attachment Unit Interface интерфейсное устройство соединения). Трансиверный кабель имеет  несколько проводников. Для его концевой разделки используют 15­контактные DIX­разъемы типа  "вилка". Трансиверный кабель может иметь длину до 50 м в обычном исполнении (до 12,5 м в так  называемом офисном варианте). Минимальное расстояние между точками подключения ­ 2,5 м.  Недостаток ­ сложность установки из­за его толщины и жесткости (например, изгибать его можно по  дуге радиусом не менее 3 м), большая стоимость. Оптоволоконный кабель состоит из уложенных определенным образом, или скрученных определенным образом волоконных световодов и защитного покрытия. Передача данных производится с помощью  лазерного или светодиодного передатчика, генерирующих световые импульсы. Перед тем, как попасть в световод, сигнал от излучателя проходит через оптическое согласующее устройство и через  оптический разъемный соединитель (коннектор). На принимающем конце сигнал воспринимается  фотодиодом, который преобразует его в электрический ток. Преимущества оптоволоконного кабеля: малое затухание и независимость затухания от частоты  сигнала, высокая степень защищенности от внешних электромагнитных влияний, фактическое  исключение несанкционированного доступа, малая стоимость и постоянная тенденция к ее снижению.  Недостатки: дорогое оборудование при установке сети на таком кабеле, потребность в высокой  квалификации персонала, устанавливающего сеть. В маркировке оптоволоконного кабеля указываются два числа: диаметр центрального проводника и  диаметр плакировки, защищающей световолокно. Поверх плакировки кабель одевается в оболочку.  При прокладывании оптоволокна следует не забыть, что между узлами прокладывается два кабеля:  один для передачи, один для приема. В зависимости от условий распространения световой волны в центральном кабеле оптические кабели  делятся на одномодовые (single mode SM) и многомодовые (multi mode MM). Многомодовая передача осуществляется с помощью светоизлучающего диода. Светоизлучающие диоды – это источники не  очень концентрированного света, следовательно, требуют довольно широкого пути передачи. Они  используют довольно низкую частоту, поэтому пропускная способность у них ниже. Рассеиваемый  сигнал отражается от плакировки, образуя дополнительные лучи. Этот процесс называется модальной  дисперсией. Все эти моды накладываются друг на друга, что приводит к искажению и затуханию  сигнала (этим определяется длина сегмента!). К возникновению мод может привести неверное присоединение сетевых устройств (шаткий разъем,  соединение под углом). Кабели. Витая пара. Коаксиальный кабель. Оптоволоконный кабель. Кабели являются наиболее распространенной физической средой передачи. Хотя в недавнее время  появились радиосети, сети на инфразвуке, но пока они являются очень дорогими, единичными  проектами.  Анализ работы сетей показывает, что большая доля (70 %) отказов сети приходится на кабельные  системы. В связи с этим  вопросам прокладки кабеля, выбора типа кабеля, тестирования, управления  кабельной системой следует уделять чрезвычайное внимание. Витая пара изначально использовалась в телефонных линиях. Представляет собой несколько  проводов, обвитых вокруг друг друга. Взаимная обвивка обеспечивает защиту от собственных и  внешних наводок. Витая пара бывает экранированной (TP) и неэкранированной (UTP). Категории для UТР: ∙         UTP 1 не поддерживает передачу цифровых данных ∙         UTP 2 устарел, скорость передачи до 2 Мбит/сек ∙         UTP 3 способен поддерживать скорость до 10 Мбит/с (класс С) ∙         UTP 4 … до 16 Мбит/с, волновое сопротивление  должно составлять 100 Ом в диапазоне  частот от 1 Мгц до предельной. ∙         UTP 5 скорость до 100 Мбит/с (класс Д), волновое сопротивление  должно составлять 100  Ом в диапазоне частот от 1 Мгц до предельной. Минимальное число скручиваний 26 на 1 м кабеля. ∙         UTP 6 Частота до 200 МГц. ∙         UTP 7 Частота до 600 МГц. Соединение кабеля с адаптером (сетевой картой) и концентратором производится при помощи 8­ контактных соединителей RJ­45.  Достоинства кабеля на витой паре ­ дешевизна и простота установки. Недостаток ­ взаимное  наложение сигналов между смежными проводами, чувствительность ко внешним электромагнитным  полям, возможность несанкционированного перехвата информации, большая степень затухания  сигнала в пути. Экранированная витая пара отличается тем, что содержит электрически заземляемую медную оплетку и алюминевую фольгу. Существуют кабели как с общим экраном, так и с экраном вокруг каждой  пары. Экран обеспечивает защиту от внешних электромагнитных полей. Предполагается, что  категория 6 будет предназначена для неэкранированных и целиком экранированных кабелей  с  усовершенствованным соединителем RJ­45. К категории 7 будут относиться только кабели с отдельно экранированными парами, причем применение соединителя RJ­45 не предусмотрено. Коаксиальный кабель. Способен передавать данные со скоростью до 10 Мбит/сек. Основные типы ­  толстый Ethernet (12 мм)  и тонкий Ethernet (6 мм). Тонкий маркируется как RG­58. При реализации сети на тонком коаксиале можно сделать максимум 5 сегментов (разделенных повторителями ­ репитерами) по 185 м, то есть максимальная длина может  составить 925 м. Уменьшая длину сегмента (на каждом BNC ­ потери), можно подключить больше  компьютеров, но при этом число компьютеров не должно превышать 150. Для соединения компьютеров в сети на тонком коаксиале используются Т­коннекторы или  цилиндрические соединители типа BNC (British Naval Connector) и 50­омные заглушки (терминаторы). Заглушки устанавливают на обоих концах сетевого сегмента. Расстояние между абонентами должно  быть не менее полуметра. Трансиверный кабель не требуется, Т­коннектор вставляется  непосредственно  в BNC­разъем сетевого адаптера.   Толстый коаксиал дороже, маркируется как RJ­8 или RJ­11. Надежно передает данные на расстояние до 500 м. Для присоединения кабеля к адаптеру требуется трансиверный кабель и трансивер AUI  (Attachment Unit Interface интерфейсное устройство соединения). Трансиверный кабель имеет  несколько проводников. Для его концевой разделки используют 15­контактные DIX­разъемы типа  "вилка". Трансиверный кабель может иметь длину до 50 м в обычном исполнении (до 12,5 м в так  называемом офисном варианте). Минимальное расстояние между точками подключения ­ 2,5 м.  Недостаток ­ сложность установки из­за его толщины и жесткости (например, изгибать его можно по  дуге радиусом не менее 3 м), большая стоимость. Оптоволоконный кабель состоит из уложенных определенным образом, или скрученных определенным образом волоконных световодов и защитного покрытия. Передача данных производится с помощью  лазерного или светодиодного передатчика, генерирующих световые импульсы. Перед тем, как попасть в световод, сигнал от излучателя проходит через оптическое согласующее устройство и через  оптический разъемный соединитель (коннектор). На принимающем конце сигнал воспринимается  фотодиодом, который преобразует его в электрический ток.  Преимущества оптоволоконного кабеля: малое затухание и независимость затухания от частоты  сигнала, высокая степень защищенности от внешних электромагнитных влияний, фактическое  исключение несанкционированного доступа, малая стоимость и постоянная тенденция к ее снижению.  Недостатки: дорогое оборудование при установке сети на таком кабеле, потребность в высокой  квалификации персонала, устанавливающего сеть.  В маркировке оптоволоконного кабеля указываются два числа: диаметр центрального проводника и  диаметр плакировки, защищающей световолокно. Поверх плакировки кабель одевается в оболочку.  При прокладывании оптоволокна следует не забыть, что между узлами прокладывается два кабеля:  один для передачи, один для приема. В зависимости от условий распространения световой волны в центральном кабеле оптические кабели  делятся на одномодовые (single mode SM) и многомодовые (multi mode MM). Многомодовая передача осуществляется с помощью светоизлучающего диода. Светоизлучающие диоды – это источники не  очень концентрированного света, следовательно, требуют довольно широкого пути передачи. Они  используют довольно низкую частоту, поэтому пропускная способность у них ниже. Рассеиваемый  сигнал отражается от плакировки, образуя дополнительные лучи. Этот процесс называется модальной  дисперсией. Все эти моды накладываются друг на друга, что приводит к искажению и затуханию  сигнала (этим определяется длина сегмента!). К возникновению мод может привести неверное присоединение сетевых устройств (шаткий разъем,   соединение под углом). Кабельные системы локальных вычислительных сетей Обычно в литературе, посвященной локальным вычислительным сетям, в разделе, описывающем  кабельные подсистемы, приводится общее сравнение типов кабелей (коаксиальных, кабелей на витых  парах, оптических) по их помехозащищенности, производительности, стоимости и т.п. Здесь эта  информация будет опущена. Как правило, проектировщики сетей не принимают решения на базе этой  информации. Выбор кабельной подсистемы диктуется типом сети и выбранной топологией.  Требуемые же по стандарту физические характеристики кабеля закладываются при его изготовлении,  о чем и свидетельствуют нанесенные на кабель маркировки. В результате, сегодня практически все  сети проектируются на базе UTP и волоконно­оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют  лишь в исключительных случаях и то, как правило, при организации низкоскоростных стеков в  монтажных шкафах.  В проекты локальных вычислительных сетей (стандартных) закладываются на сегодня всего три вида  кабелей:     коаксиальный (двух типов): ­ тонкий коаксиальный кабель (thin coaxial cable); ­ толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable).  витая пара (двух основных типов): ­ неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair ­ UTP); ­ экранированная витая пара (shielded twisted pair ­ STP).  волоконно­оптический кабель (двух типов): ­ многомодовый кабель (fiber optic cable multimode); ­ одномодовый кабель (fiber optic cable single mode).  И хотя общая номенклатура всех этих кабелей у многих производителей составляет даже не сотни, а  тысячи наименований, выбирать кабель (повторюсь), как правило, приходится исходя не из  характеристик конкретной марки, а из правил применения, что существенно облегчает жизнь  проектировщику кабельной подсистемы ЛВС.  При проектировании и монтаже ЛВС, как указывалось выше, в качестве стандартных систем передачи  данных можно использовать довольно ограниченную номенклатуру кабелей: кабель с витыми парами  (UTP­кабель) категорий 3, 4 или 5 с различными типами экранов или без них (STP ­ экранирование  медной оплеткой, FTP ­ экранирование фольгой, SFTP ­ экранирование медной оплеткой и фольгой),  тонкий коаксиальный кабель (RG­58) с разным исполнением центральной жилы (RG­58/U ­ сплошная  медная жила, RG­58A/U ­ многожильный, RG­58C/U ­ специальное /военное/ исполнение кабеля RG­ 58A/U), толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable) и волоконно­оптический кабель (fiber optic  cable single mode­одномодовый multimode­многомодовый). При этом каждый вид кабельной  подсистемы накладывает те или иные ограничения на проект сети:    МАКСИМАЛЬНАЯ ДЛИНА СЕГМЕНТА  у кабеля с витыми парами у тонкого коаксиального кабеля у толстого коаксиального кабеля у многомодового (mm) оптоволоконного кабеля у одномодового (sm) оптоволоконного кабеля (с применением специальных средств  до 40 ­ 70­90 км)   КОЛИЧЕСТВО УЗЛОВ НА СЕГМЕНТЕ  у кабеля с витыми парами у тонкого коаксиального кабеля у толстого коаксиального кабеля у оптоволоконного кабеля   ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ НА СКОРОСТЯХ ВЫШЕ 10Мbit/sec  у кабеля с витыми парами и волоконно­оптического кабеля у коаксиальных кабелей КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ Карпов Геннадий, http://kgg.moldline.net/  Обычно в литературе, посвященной локальным вычислительным сетям, в разделе, описывающем  кабельные подсистемы, приводится общее сравнение типов кабелей (коаксиальных, кабелей на витых  парах, оптических) по их помехозащищенности, производительности, стоимости и т.п. Здесь эта  информация будет опущена. Как правило, проектировщики сетей не принимают решения на базе этой  информации. Выбор кабельной подсистемы диктуется типом сети и выбранной топологией.  Требуемые же по стандарту физические характеристики кабеля закладываются при его изготовлении,  о чем и свидетельствуют нанесенные на кабель маркировки. В результате, сегодня практически все  сети проектируются на базе UTP и волоконно­оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют  лишь в исключительных случаях и то, как правило, при организации низкоскоростных стеков в  монтажных шкафах.  В проекты локальных вычислительных сетей (стандартных) закладываются на сегодня всего три вида  кабелей:  коаксиальный (двух типов): ­ тонкий коаксиальный кабель (thin coaxial cable); ­ толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable).  витая пара (двух основных типов): ­ неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair ­ UTP); ­ экранированная витая пара (shielded twisted pair ­ STP).     волоконно­оптический кабель (двух типов): ­ многомодовый кабель (fiber optic cable multimode); ­ одномодовый кабель (fiber optic cable single mode).  И хотя общая номенклатура всех этих кабелей у многих производителей составляет даже не сотни, а  тысячи наименований, выбирать кабель (повторюсь), как правило, приходится исходя не из  характеристик конкретной марки, а из правил применения, что существенно облегчает жизнь  проектировщику кабельной подсистемы ЛВС.  КАБЕЛИ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ При проектировании и монтаже ЛВС, как указывалось выше, в качестве стандартных систем передачи  данных можно использовать довольно ограниченную номенклатуру кабелей: кабель с витыми парами  (UTP­кабель) категорий 3, 4 или 5 с различными типами экранов или без них (STP ­ экранирование  медной оплеткой, FTP ­ экранирование фольгой, SFTP ­ экранирование медной оплеткой и фольгой),  тонкий коаксиальный кабель (RG­58) с разным исполнением центральной жилы (RG­58/U ­ сплошная  медная жила, RG­58A/U ­ многожильный, RG­58C/U ­ специальное /военное/ исполнение кабеля RG­ 58A/U), толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable) и волоконно­оптический кабель (fiber optic  cable single mode­одномодовый multimode­многомодовый). При этом каждый вид кабельной  подсистемы накладывает те или иные ограничения на проект сети:  МАКСИМАЛЬНАЯ ДЛИНА СЕГМЕНТА  у кабеля с витыми парами у тонкого коаксиального кабеля у толстого коаксиального кабеля у многомодового (mm) оптоволоконного кабеля у одномодового (sm) оптоволоконного кабеля (с применением специальных средств до 40 ­ 70­90 км) КОЛИЧЕСТВО УЗЛОВ НА СЕГМЕНТЕ  у кабеля с витыми парами у тонкого коаксиального кабеля у толстого коаксиального  у оптоволоконного кабеля ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ НА СКОРОСТЯХ ВЫШЕ 10Мbit/sec  у кабеля с витыми парами и волоконно­оптического кабеля у коаксиальных кабелей