Кабельные соединения

Выбор сетевой архитектуры

Линии связи

Лекция 5

Линии связи и варианты сетевых технологий

1.1 Кабельные соединения

1.2 Беспроводные сети

2.1 Token Ring

2.2 ARCNet

2.3 AppleTalk

2.4 100VG-AnyLAN

2.5 Архитектуры для домашних сетей: HomePNA

2.6 Домашние сети на базе электропроводки: HomePLC

2.7 Ethernet

2.8 Беспроводные сети (WiFi, WiMAX, Bluetooth)

1 Строим сеть: линии связи

Чтобы компьютеры могли взаимодействовать, необходима какая-либо среда, обеспечивающая возможность передачи сигналов на физическом уровне. Эта среда передачи может представлять собой кабельную инфраструктуру, т. е. набор проводов различных типов, соединительных разъемов (коннекторов) и устройств связи. Но она может быть и просто атмосферой или даже безвоздушным пространством, — лишь бы имелась возможность каким-то образом передать сигнал от одного компьютера к другому.

Наиболее часто в компьютерных сетях применяются кабельные соединения, выступающие в качестве среды передачи электрических или оптических сигналов между компьютерами и другими сетевыми устройствами. При этом используются следующие типы кабеля:

□ коаксиальный кабель (coaxial cable);

□ витая пара (twisted pair):

● неэкранированная (unshielded, UTP),

● экранированная (shielded, STP);

□ волоконно-оптический, или оптоволоконный кабель (fiber optic)

Еще 10-15 лет назад при создании сетей в основном применялся именно коаксиальный кабель, состоящий из передающей сигнал медной или алюминиевой жилы, слоя изоляции, экранирующей оплетки из медных проводов или алюминиевой фольги и защитной внешней оболочки (рис. 1.1). Для передачи сигнала в коаксиальном кабеле использовалась центральная жила, тогда как оплетка заземлялась, выступая в роли «электрического нуля».

Рис. 1.1. Коаксиальный кабель

Использовались два типа кабеля — «тонкий» и «толстый».

Тонкий коаксиальный кабель — гибкий, диаметром около 0,5 см, позволял передавать данные без затухания на расстояния до 185 м (в реальных сетях — даже до 300 м). Для подключения кабеля к сетевым устройствам применялись специальные разъемы типа BNC.

Аббревиатуру «BNC» расшифровывают разными способами: чаще всего — как «Bayonet Neill-Concelman» — от фамилий изобретателей этого разъема, реже — как «Bayonet Navy Connector», «British Naval Connector» или «Bayonet Nut Connector».

На концах отрезков кабеля монтировались простые BNC-коннекторы. Сращивание этих отрезков производили с помощью BNC I-коннекторов (или «баррел-коннекторов»), а для соединения с сетевыми адаптерами и устройствами использовались BNC Т-коннекторы.

Чтобы отраженный сигнал поглощался на концах кабеля, там устанавливали BNC-терминаторы, один из которых обязательно заземлялся (рис. 1.2).

Рис. 1.2. BNC-коннекторы различных типов

Толстый коаксиальный кабель — относительно жесткий, диаметром чуть больше 1 см. В нем медная жила была толще, чем у тонкого коаксиального кабеля и, следовательно, ее электрическое сопротивление было меньшим. Поэтому толстый коаксиальный кабель позволял передавать сигнал на расстояния до 500м.

Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применялись специальные устройства — трансиверы (от «transmitter-receiver» — «приемопередатчик») с довольно оригинальным названием «сетевой вампир». В качестве разъемов использовались AUI- или DIX-коннекторы (см. рис. 1.3).

«Зуб вампира» Кабель трансивера «Зуб вампира» обеспечивал быстрый способ подключения трансивера к коаксиальному кабелю: он должен был проколоть оплетку кабеля и изоляцию, обеспечивая контакт трансивера с центральной жилой. Два других, меньших «зуба» обеспечивали контакт с оплеткой кабеля.

Толстый коаксиальный кабель

Широкое распространение сетей, построенных на основе коаксиального кабеля, было вызвано двумя обстоятельствами: ● дешевизной (особенно для сетей на тонком коаксиальном кабеле) — расходы на кабель и коннекторы были минимальными, а больше для небольших сетей ничего и не требовалось, ● и простотой — достаточно было проложить магистральный кабель, установить на его концах терминаторы и подключить к нему компьютеры, — и сеть готова (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Cеть на тонком коаксиальном кабеле

Тем не менее сейчас коаксиальный кабель в большинстве сетей заменен витой парой или оптическими кабелями.

Витая пара — два скрученных друг с другом изолированных медных провода. Подавляющее большинство кабелей на основе витой пары состоит из четырех пар, перевитых с разным шагом для уменьшения электрических наводок со стороны соседних пар и внешних источников и покрытых пластиковой оболочкой (рис. 1.5).

В экранированной витой паре, кроме того, используется одна или несколько оплеток из алюминиевой или медной фольги, существенно повышающих помехозащищенность кабеля.

Такие кабели выпускаются в соответствии со стандартом EIA/TIA 568 («Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях») и подразделяются на категории. Кабели разной категории различаются, в первую очередь, шагом скрутки витых пар. Чем меньше шаг, тем выше категория и тем больших скоростей передачи данных можно достичь при его использовании (табл. 1.1).

Рис. 1.5. Витая пара

Таблица 1.1 Категории кабеля «витая пара»

Категория	Характеристика
	Телефонный кабель для передачи голоса или данных с помощью аналоговых модемов
	Старый 2-парный тип кабеля. Поддерживает передачу данных со скоростью до 4 Мбит/с. Использовался в сетях Token Ring и ARCNet. Сегодня иногда применяется в телефонных сетях
	2-парный кабель. Использовался в сетях Token Ring и 10BASE-T. Поддерживает передачу данных со скоростью толькодо 10 Мбит/с. Применяется в телефонных сетях
	4-парный кабель. Использовался в сетях Token Ring, 10BASE-T, 10BASE-T4 для скоростей до 16 Мбит/с. Сегодня практически не используется
	Именно этот 4-парный кабель обычно подразумевается под названием «витая пара». Способен передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с при использовании двух пар (Fast Ethernet) и до 1000 Мбит/с — при использовании всех четырех пар (Gigabit Ethernet). Наиболее распространен в современных локальных сетях, хотя при прокладке новых сетей чаще применяется кабель категории 5е, лучше пропускающий высокочастотные сигналы. Выпускается также в экранированном варианте
	4-парный кабель (экранированный или неэкранированный). Способен передавать данные со скоростью до 10000 Мбит/с (10 Gigabit Ethernet) на частотах до 200 МГц. В кабелях категории бе предельная частота передачи увеличена до 500 МГц. Более половины современных сетей строится с использованием кабеля этой категории
	4-парный кабель, спецификация для которого еще окончательно не утверждена. Скорость передачи данных — до 10000 Мбит/с, частота пропускания — до 600-700 МГц. Все отдельные пары и сам кабель для этой категории экранированы

Благодаря дешевизне, легкости в установке и универсальности (может использоваться в большинстве ЛВС), неэкранированная витая пара сейчас является самым распространенным типом кабеля, используемым при ЛВС. Экранированная витая пара, несмотря на большую помехозащищенность, не получила широкого распространения из-за сложностей в установке - требуется заботиться о заземлении, кабель более жесткий.

Витая пара подключается к компьютерам и другим устройствам с помощью восъмиконтактного разъема RJ-45 (Registered Jack 45). Этот коннектор (рис. 1.6) похож на применяемый в телефонных линиях коннектор RJ-11, только немного больше него. В табл. 1.2 приведено описание способов заделки кабеля «витая пара» в коннектор RJ-45 в соответствии со стандартами EIA/TIA 568A и 568В; эта операция выполняется с помощью специального обжимного инструмента. (Если расположить разъем контактами вверх и от себя, то нумеровать их надо слева направо, от 1 до 8.)

Рис. 1.6. Разъем RJ-45

Таблица 1.2 Разводка проводников в RJ-45

Контакт	Цвет оплетки провода
568А	568В
	бело-зеленый	бело-оранжевый
	зеленый	оранжевый
	бело -оранжевый	бело-зеленый
	голубой	голубой
	бело-голубой	бело-голубой
	оранжевый	зеленый
	бело-коричневый	бело-коричневый
	коричневый	коричневый

Кабели для подключения ПК к концентраторам и коммутаторам, обжимаются с двух сторон одинаково. При этом получается т.н. прямой кабель. Однако для непосредственного соединения сетевых адаптеров ПК либо для связи между концентраторами используется перекрестный кабель («кросс-кабелъ»). С одной стороны такого кабеля витые пары при их заделке в разъем меняют местами: зеленый провод — на место оранжевого.

Оптоволоконный кабель (рис. 1.7) отличается от других видов сетевой проводки тем, что передает световые, а не электрические импульсы. Он очень похож на коаксиальный, но вместо медной или алюминиевой жилы используется стекловолокно.

Рис. 1.7. Оптоволоконный кабель

При этом могут применяться два вида оптоволоконных кабелей: многомодовый (multi-mode) или одномодовый (single-mode).

В относительно дешевом многомодовом кабеле центральное стекловолокно имеет диаметр 50 или 62,5 мкм, а оболочка —125 мкм. Для передачи сигналов по многомодовому кабелю применяют недорогие светодиодные трансиверы с длиной волны 850 нм.

В высококачественном (но дорогом) одномодовом кабеле волокно тоньше — диаметром 9-10 мкм, а затухание светового сигнала в нем существенно меньше. Кроме того, для передачи сигналов по одно-модовому кабелю используются лазерные трансиверы с длиной волны 1300 нм. В результате максимальное расстояние передачи светового сигнала при применении одномодовых кабелей и трансиверов гораздо больше, чем для многомодовых.

Для подключения оптоволоконного кабеля используются специальные коннекторы (рис. 1.8). Коннекторы FC и ST сегодня считаются устаревшими, поэтому в новом оборудовании чаще всего применяются разъемы для коннекторов SC.

FC-коннектор ST-коннектор SC-коннектор

Рис. 1.8. Оптоволоконные коннекторы различных типов

Монтаж коннекторов (заделка оптоволоконного кабеля в коннектор) довольно сложен и требует специального оборудования. Правда, в последнее время появились наборы, позволяющие заделывать такие коннекторы и в домашних условиях. Однако их использование требует точности и терпения, поскольку производится путем вклейки оптического волокна в наконечник с последующей сушкой и тонкой шлифовкой.

По сравнению с электрическими кабелями оптоволокно обеспечивает непревзойденные параметры помехозащищенности и защиты передаваемого сигнала от перехвата.

Кроме того, при его использовании данные удается передавать на существенно большие расстояния, да и теоретически возможные скорости передачи в оптоволокне намного выше.

Недостатки оптоволокна: ● большая стоимость кабеля, ● сложность заделки коннекторов (при которой требуется сварка стекловолокна) и ● необходимость применения дополнительных трансиверов, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно.

Все это заметно повышает общую стоимость развертывания сети, поэтому до сих пор оптоволокно в локальных сетях применяется реже, чем витая пара.

После выбора подходящего типа кабеля, которым вы собираетесь соединить компьютеры и сетевые устройства, и определения места коммутации и распределения можно приступать к прокладке кабеля. При прокладывании кабеля в здании проводку обычно заделывают в стены либо размещают в специальных пространствах под фальшполом или за навесным потолком, а затем выводят в настенные сетевые розетки.

Если проложить кабели в указанных местах невозможно, используются настенные (реже — напольные) кабель-каналы (коровы). Короб — это полая пластиковая сборно-разборная труба, обычно прямоугольной формы, в которой прокладываются сетевые кабели, чаще всего вместе с электрическими (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Пластиковый короб для прокладки кабелей

(с установленными сетевыми и электрическими розетками)

Дата добавления: 2014-01-05