Глава 8. Стандартные сегменты Ethernet и Fast Ethernet

Глава 8. Стандартные сегменты Ethernet и Fast Ethernet

8.1. Аппаратура 10BASE5

Толстый кабель - это первый, классический тип кабеля, который использовался в Ethernet с самого начала. В настоящее время он не очень широко распространен, хотя и обеспечивает максимальную протяженность сети с топологией «шина». Это связано в первую очередь с большими трудностями монтажа аппаратуры и сравнительно высокой ее стоимостью.

Толстый коаксиальный кабель представляет собой 50-омный кабель диаметром около 1 см и отличается высокой жесткостью. Он имеет два основных типа оболочки: стандартная PVC желтого цвета (например, кабель Belden 9880) и тефлоновая Teflon оранжево-коричневого цвета (например, кабель Belden 89880). Широко распространены толстые кабели типа RG-11 и RG-8 (отличие между ними состоит в том, что у RG-11 посеребрена центральная жила). Толстый кабель - это самая дорогая среда передачи (примерно втрое дороже, чем другие типы). Зато у толстого кабеля лучше помехоустойчивость, меньше затухание и выше механическая прочность.

По стандарту к одному сегменту (длиной до 500 метров) не должно подключаться более 100 абонентов. Расстояния между точками их подключения не должно быть меньше, чем 2,5 метра, иначе возникают искажения передаваемых сигналов. Поэтому для удобства пользователя на оболочку кабеля часто наносятся черные полоски как раз через каждые 2,5 метра.

Аппаратные средства 10BASE5 представлены на рис. 8.1. Они включают в себя кабель, разъемы, терминаторы, трансиверы и трансиверные кабели.

Для соединения кусков толстого коаксиального кабеля и присоединения к нему терминаторов используются разъемы так называемого N-типа, установка которых довольно сложна и требует специальных инструментов (в противном случае возможны искажения сигналов на стыках). Два разъема N-типа для увеличения длины кабеля могут соединяться с помощью Barrel-коннекторов.

Рис. 8.1. Аппаратура 10BASE5

При выполнении сегмента сети на базе толстого кабеля желательно использовать один кусок кабеля или брать все его куски из одной партии одного производителя. В противном случае на стыках разнородных кабелей могут быть искажения сигналов. Если кабель сегмента образуется из нескольких кусков, то с целью снижения отражений сигнала рекомендуется использовать куски длиной 23,4 метра, 70,2 метра и 117 метров (с погрешностью 0,5 метра). Никаких ответвлений и разветвлений толстого кабеля не допускается.

На обоих концах кабеля сегмента должны быть установлены 50-омные терминаторы N-типа, один (и только один) из которых надо заземлить.

Толстый кабель никогда не подводят непосредственно к каждому компьютеру сети, это сложно и неудобно для использования, так как компьютеры будут совершенно неподвижны. Его прокладывают по стене или по полу помещения. Для присоединения сетевых адаптеров к толстому кабелю служат специальные трансиверы (см. рис. 8.2). Трансивер (он же MAU, Medium Attachment Unit - устройство присоединения к среде) устанавливается непосредственно на толстом кабеле и связывается с адаптером трансивер-ным кабелем. Для присоединения трансиверов к толстому кабелю чаще всего используются специальные соединительные устройства, предложенные корпорацией AMP, которые не требуют разрезания кабеля в точке присоединения, а просто прокалывают оболочку и изоляцию кабеля и обеспечивают механическое и электрическое соединение как с оплеткой, так и с центральной жилой кабеля. Они носят названия «вампиров». Другой тип соединителя требует разрезания кабеля и установки на оба конца разъемов, поэтому он гораздо менее популярен.

Рис. 8.2. Подсоединение адаптера к толстому кабелю

Трансиверный кабель представляет собой гибкий многопроводный кабель диаметром около 1 см, содержащий четыре экранированные витые пары. Длина обычного трансиверного кабеля может достигать 50 метров, а более тонкого и гибкого офисного варианта трансиверного кабеля —12,5 метров, чем обеспечивается достаточная свобода перемещения компьютеров. На концах трансиверного кабеля устанавливаются 15-контактные разъемы (DIX-разъемы типа «вилка», DB-15P). Трансиверный кабель называется также AUI-кабелем (Attachment Unit Interface) или Drop-кабелем, спусковым кабелем, а его разъемы — AUI-разъемами. Трансивер питается от внутреннего источника питания компьютера и должен потреблять ток не более 0,5 А от источника +12 В.

Табл. 8.1. Назначение контактов AUI разъема DB15

Табл. 8.1. Назначение контактов AUI разъема DB1 5 (продолжение)

Сетевой адаптер, работающий с толстым кабелем, должен иметь внешний 15-контактный АШ-разъем (разъем DIX типа «розетка», DB-15S). Назначение контактов этого разъема приведено в табл. 8.1. Для связи используются три пары экранированных дифференциальных сигналов: передаваемая адаптером информация (ТХ+,ТХ- и ТХ экран), принимаемая из сети информация (RX+, RX- и RX экран), а также сигнал наличия коллизии (CD+, CD- и CD экран). Провод питания также экранируется для уменьшения влияния внешних наводок. Гальваническая развязка в данном случае осуществляется внутри трансивера. Напряжение изоляции между абонентами может достигать 5 киловольт.

Если в структуре сетевого адаптера предусмотрено переключение (тумблерами или перемычками) Ethernet-Cheapernet, надо переключить его в режим Ethernet (то есть 10BASE5). Схема соединения компьютеров сегмента сети на толстом кабеле показана на рис. 8.3.

Максимальное количество сегментов при реализации всей сети только на толстом коаксиальном кабеле не должно превышать пяти (общая длина сети - 2,5 километра). Соответственно потребуется четыре репитера. То есть общее количество компьютеров, подсоединенных к толстому кабелю, в принципе не может превышать пятисот.

Рис. 8.3. Соединение компьютеров сети толстым кабелем

Минимальный набор оборудования для односегментной сети на толстом кабеле включает в себя следующие элементы:

• сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров) с AUI-разъемами;

• толстый кабель с разъемами N-типа на концах, общая длина которого достаточна для объединения всех компьютеров сети;

• трансиверные кабели с 15-контактными AUI-разъемами на концах длиной от компьютера до толстого кабеля (по количеству сетевых адаптеров);

• трансиверы (по количеству сетевых адаптеров);

• два Barrel-коннектора N-типа для присоединения терминаторов на концах кабеля;

• один N-терминатор без заземления;

• один N-терминатор с заземлением.

В настоящее время аппаратура 10BASE-5 практически не используется, но в некоторых случаях она еще применяется для организации базовой (Backbone) сети. Доля сетевых адаптеров с AUI разъемами сейчас не превышает 5%.

8.2. Аппаратура 10BASE2

Тонкий коаксиальный кабель отличается от толстого вдвое меньшей толщиной (диаметр около 5 мм), значительно большей гибкостью, большим удобством монтажа, меньшей стоимостью (примерно в три раза дешевле толстого). Не удивительно, что сети на его основе получили гораздо большее распространение. Тонкий кабель, как и толстый, имеет волновое сопротивление 50 Ом и требует такого же 50-омного оконечного согласования. Если толстый кабель обязательно должен быть надежно закреплен, например, на стене или на полу помещения, то тонкий кабель вполне может быть проложен навесным монтажом, что позволяет довольно просто перемещать компьютеры в пределах помещения.

Самым большим недостатком тонкого кабеля является меньшая допустимая длина сегмента (до 185 м). Иногда, правда, изготовители сетевых адаптеров указывают допустимую длину сегмента 200 м или даже 300 м. В последнем случае может оказаться, что такие сетевые адаптеры не способны связываться с адаптерами других типов, так как используют нестандартные уровни сигналов. Наиболее распространенный тип тонкого коаксиального кабеля - это RG-58 A/U.

Рис. 8.4. Аппаратура 10BASE2

Аппаратура для работы с тонким кабелем (рис. 8.4) гораздо проще, чем в случае толстого кабеля. Помимо сетевых адаптеров, требуются только кабели соответствующей длины, разъемы, Т-коннекторы и терминаторы (один с заземлением). Между каждой парой абонентов прокладывается отдельный кусок кабеля с двумя байонетными разъемами типа BNC на концах. Минимальная длина куска кабеля (минимальное расстояние между абонентами) - 0,5 метра. Допускается, хотя и не рекомендуется, соединение кусков кабеля между собой с помощью BNC 1-коннекторов (Barrel-коннекторов). Разъемы на кабель могут припаиваться, но чаще устанавливаются с помощью специального обжимного инструмента, причем надо следить, чтобы обжимной инструмент соответствовал марке выбранного разъема.

На плате адаптера должен находиться BNC-разъем, к которому присоединяется BNC Т-коннектор, соединяющий плату с двумя кусками кабеля (рис. 8.5). При этом если в структуре сетевого адаптера предусмотрено переключение режимов (тумблерами или перемычками) «Ethernet — Cheapernet», надо переключить адаптер в режим «Cheapernet» (это распространенное название сегмента 10BASE2 вообще и тонкого коаксиального кабеля в частности). Гальваническую развязку осуществляет сам адаптер, напряжение изоляции составляет 100 В, что значительно меньше, чем в случае толстого кабеля.

Рис. 8.5. Присоединение адаптера к тонкому коаксиальному кабелю

Кому-то может показаться удобным включить между разъемом адаптера и BNC Т-коннектором отрезок кабеля и расположить весь соединительный узел (Т-коннектор и два BNC разъема) подальше от адаптера и компьютера. В принципе это допускается, но стандарт определяет, что длина такого вставленного отрезка кабеля не должна превышать 4 см. Вряд ли кабель такой длины что-нибудь даст, поэтому лучше все-таки выполнять соединение именно так, как показано на рис. 8.5.

Отметим, что разъемы отечественного производства типа СР-50 вообще-то подходят для соединения с импортными разъемами BNC. Однако совсем небольшое отличие в размерах этих разъемов приводит к тому, что их соединение требует значительных физических усилий, опасных для целости адаптера, так что лучше все-таки придерживаться одного типа разъемов, тем более что стоят сейчас разъемы не так уж много (около половины доллара).

Если вся сеть выполняется на тонком кабеле, то, согласно стандарту, количество сегментов не должно превышать пяти (таким образом, общая длина сети составит 925 м, потребуется четыре репитера). Максимальное количество абонентов на одном сегменте (включая репитеры) не должно быть больше 30, то есть общее число абонентов в сети на базе тонкого кабеля в принципе не может быть больше 150.

Рис. 8.6. Соединение компьютеров сети тонким кабелем

Пример соединения компьютеров в сеть с помощью тонкого кабеля показан на рис. 8.6. Здесь, как и в случае толстого кабеля, реализуется стандартная топология «шина».

Минимальный набор оборудования для односегментной сети на тонком кабеле должен включать в себя следующие элементы:

• сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров);

• отрезки кабеля с BNC-разъемами на обоих концах, общая длина которых достаточна для объединения всех компьютеров;

• BNC Т-коннекторы (по числу сетевых адаптеров);

• один BNC терминатор без заземления;

• один BNC терминатор с заземлением.

Если сеть строится из нескольких сегментов с использованием репитеров и концентраторов, то надо учитывать, что некоторые концентраторы имеют встроенные 50-омные терминаторы (иногда — отключаемые), что упрощает проблемы согласования. Если же таких встроенных терминаторов нет, то надо использовать внешние терминаторы на каждом конце каждого сегмента, и тогда перечисленная аппаратура будет требоваться для каждого сегмента.