5 Ком. оборудование для ЛВС1 (Лекции)

Коммуникационное оборудование для ЛВС

Для построения обычной ЛВС используются сетевые адаптеры, кабели и концентраторы.

Типы кабелей

Существует три основных типа кабелей для локальных сетей: коакси­альный, витая пара и оптоволоконный. Коаксиальный кабель и ви­тая пара имеют медную основу, а в оптоволоконном кабеле применя­ются стеклянные или пластиковые проводники.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный (coaxial), (т.е. имеющий одну ось, соосный) кабель называется так потому, что два проводника в нем, в отличие от других двужильных кабелей, находятся один внутри другого (рис. 1). В центре кабеля находится медная жила или пучок свитых медных проводов, по которым факти­чески проходит электрический сигнал. Центральную жилу окружает слой изолирующего материала, который в свою очередь окружен вторым проводником, обычно оплеткой из медных проводов. Второй проводник играет роль заземления. Оба проводника заключены в обо­лочку из ПВХ или тефлона.

Внимание! Внешняя изоляция электрических кабелей изготавлива­ется из различных материалов. Конкретный вид изоляции нужно вы­бирать, исходя из принятых правил эксплуатации зданий и расположе­ния кабелей на данном участке сети. Оболочка кабеля, проложенного по вентиляционному каналу, должна состоять из материала, не выде­ляющего при горении ядовитых веществ. Стоит такой кабель дороже и прокладывать его сложнее. Но пренебрегать этим правилом нельзя.

Внешняя оболочка (ПВХ или тефлон)

Оплетка из медных проводов или алюминиевый кожух Проводящая жила

Рис.1. Коаксиальный кабель состоит из двух электрических проводов, разделенных слоем изоляции и заключенных в общую защитную оболочку

Коаксиальные кабели для локальных сетей бывают двух типов:

RG8 («толстый» Ethernet) и RG58 («тонкий» Ethernet). По устрой­ству они похожи, отличаясь, главным образом, толщиной (RG8 — 0,405 дюйма, RG58 — 0,195 дюйма) и разъемами (N-разъем для RG8 и BNC-разъем для RG58). Кабели обоих типов используются в сетях с топологией «шина».

Из-за различий в толщине и гибкости кабели для «толстого» и «тонкого» Ethernet устанавливают по-разному. Кабель RG8 обычно прокладывается по полу, а с сетевыми интерфейсами компьютеров его соединяют отдельные AUI-кабели. Кабель RG58 более гибок, по­этому его можно подводить к каждому компьютеру, подключая к се­тевому интерфейсу с помощью BNC-разъема.

Примечание «Толстый» и «тонкий» Ethernet называют также 10Base5 и 10Base2 соответственно. Эти аббревиатуры означают, что скорость передачи в соответствующих сетях составляет 10 Мбит/сек (узкопо­лосная передача), причем длина сегмента кабеля не должна превышать 500 и 200 (а на самом деле 185) метров.

У коаксиального кабеля множество применений, главным обра­зом, в сетях кабельного телевидения, но в локальных сетях его попу­лярность падает. Связано это как с низкой отказоустойчивостью то­пологии «шина», так и с размером и относительной жесткостью кабе­лей, из-за которой их сложно прокладывать и обслуживать.

Витая пара

На сегодняшний день самый популярный тип сетевой среды — ка­бель «витая пара» (twisted pair) в топологии «звезда». Чаще в ЛВС при­меняют неэкранированную витую пару (unshielded twisted pair, UTP), но существует также и экранированная витая пара (shielded twisted pair, STP) для использования в условиях сильных электромагнитных по­мех. Неэкранированная витая пара состоит из восьми проводов. Каж­дый провод изолирован отдельно; все восемь проводов собраны в че­тыре свитые пары. Завивка проводов предотвращает перекрестные помехи, наводимые соседними парами и внешними источниками. Все четыре пары помещены в общую оболочку (рис. 2.). С кабелями типа «витая пара» используются разъемы RJ45, те же, что и у стандартных телефонных кабелей, только с восемью контактами вместо четырех или шести.

Рис. 2. Неэкранированная витая пара состоит из восьми попарно свитых проводов, заключенных в защитную оболочку

В телефонных сетях витая пара используется уже не одно десяти­летие, а вот к компьютерным сетям ее приспособили относительно недавно. Витая пара вытеснила коаксиальный кабель из мира ЛВС благодаря нескольким явным преимуществам. Во-первых, кабель «ви­тая пара» состоит из восьми отдельных проводов, что делает его гиб­че коаксиального и, соответственно, облегчает его укладку. Во-вто­рых, к прокладке кабелей для ЛВС можно смело привлекать тысячи готовых квалифицированных монтажников телефонных кабелей. В новых зданиях зачастую телефонный и сетевой кабели одновременно укладывает один и тот же подрядчик.

Классификация кабеля типа «неэкранированная витая пара»

Кабели UTP разделяются на несколько классов, или категорий, оп­ределенных в стандарте EIA/TIA (Electronics Industry Association and the Telecommunications Industry Association) и перечисленных в табл. 1. Наиболее важны из них категории 3 и 5. Кабель категории 3 изна­чально предназначался для телефонных сетей, но со временем стал использоваться и в сетях Ethernet. Его вполне достаточно для сетей со скоростью передачи 10 Мбит/сек (l0BaseT), но для «быстрого» Et­hernet (Fast Ethernet) такой кабель обычно не используется. Если у Вас проложен (или закуплен) кабель категории 3, его еще можно ис­пользовать для стандартной сети Ethernet, но для прокладки новой сети стоит приобрести кабель, по крайней мере, категории 5.

Внимание! В большинстве сетей Ethernet используются только две из четырех пар проводов в кабеле UTP: одна для приема данных и вторая для их передачи. Это не означает, что оставшиеся две пары можно использо­вать, например, для передачи телефонного сигнала. Присутствие сиг­нала в свободных парах с большой вероятностью приведет к возраста­нию уровня перекрестных помех в кабеле и к потере данных.

Таблица 1. Стандарты EIA/TIA для кабелей типа «неэкранированная витая пара»

Совет При проектировании сети выбрать категорию кабеля недоста­точно. Убедитесь, что эта же категория присвоена всем разъемам, стен­ным розеткам и коммутационным панелям. Качество сети определяет­ся ее наименее надежным компонентом.

Кабель UTP категории 5 подходит для сетей 100BaseTX Fast Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/сек и для более медленных протоко­лов. Стандарт категории 5е ратифицирован в 1999 г. и предназначен для использования в сетях l000BaseT. Стандарт l000BaseT основан на использовании 100-метровых сегментов кабеля UTP, что делает его подходящим вариантом для модернизации сетей Fast Ethernet. Частота передачи сигнала по кабелю категории 5е осталась той же, что и в ка­беле категории S (100 МГц), но требования к другим параметрам по­высились, кроме того, добавилось несколько новых параметров. Кро­ме официальных категорий EIA/TIA есть и другие классификации кабелей UTP, но они пока не стандартизированы. В качестве основы классификации кабелей более высокого качества, чем 5е, в настоя­щее время используется многоуровневая система стандартизации кор­порации Anixter.

Примечание Существует также протокол Fast Ethernet (100BaseT4), разработанный для кабеля UTP категории 3 и обеспечивающий ско­рость передачи 100 Мбит/сек. Это возможно благодаря тому, что в 100BaseT4 используются не две пары проводов, как в 100BaseTX, а все четыре.

Классификация кабеля типа «экранированная витая пара»

Конструкция кабеля STP схожа с конструкцией UTP, не считая того, что в нем только две пары проводов, каждая из которых дополнитель­но обмотана фольгой или оплеткой. Дополнительная защитная обо­лочка делает использование кабеля STP более предпочтительным при наличии сильных электромагнитных помех, часто возникающих вбли­зи электрического оборудования. Стандарты кабелей STP разработа­ны IBM — создателем протокола Token Ring, для которого изначаль­но предназначались кабели этого типа. На протяженных участках сети на основе экранированной витой пары используют кабель типа 1А. Тип 6А можно применять там, где можно обойтись небольшими отрезками кабеля. Кабель типа 1А состоит из двух пар проводов AWG 22, покрытых фольгой, а кабель типа 6А — из двух свитых пар прово­дов AWG 26, защищенных фольгой или оплеткой. В сетях Token Ring с кабелем типа STP используются громоздкие разъемы IDC (IBM data connector). Впрочем, в настоящее время в большинстве ЛВС Token Ring применяется кабель UTP.

Примечание В сетях Token Ring как с экранированной, так и с не­экранированной витой парой применяется топология «кольцо», реа­лизованная с помощью модуля множественного доступа (физически кабель прокладывается как в топологии «звезда»).

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель (fiber optic cable) — сетевая среда совершенно иного типа, чем витая пара или коаксиальный кабель. Вместо тради­ционных электрических зарядов, двигающихся по медному проводу, в оптоволоконном кабеле сигнал передается посредством световых импульсов, распространяющихся по стеклянной или пластиковой трубке. Оптоволоконный кабель абсолютно устойчив к электромаг­нитным помехам. Кроме того, в оптоволоконном кабеле сигнал зату­хает гораздо медленнее, чем в медном. Затухание (attenuation) — это ослабление сигнала при его перемещении по кабелю. Чем длиннее кабель, тем слабее получаемый сигнал. В кабелях на медной основе сигнал «сходит на нет» при протяженности кабеля до 100-500 метров (в зависимости от типа кабеля). В некоторых оптоволоконных кабе­лях сигнал без особых потерь способен распространяться на расстоя­ния до 120 км. Поэтому оптоволокно — идеальная среда для передачи данных на большие расстояния, например, для соединения отдель­ных зданий на территории университетского городка. Также оптово­локонный кабель существенно безопаснее медного, т. к. к нему не­возможно подключиться, не нарушив его целостности.

Оптоволоконный кабель (рис. 3) состоит из стеклянной или пла­стиковой жилы, по которой переносятся световые импульсы. Она окружена отражательным слоем, который называется плакировкой (cladding). Плакировка окружена пластиковой прокладкой, защитным покрытием из кевларового волокна и внешней оболочкой.

Существует два основных типа оптоволоконного кабеля: одноре­жимный (singlemode) и многорежимный (multimode). Они отличаются толщиной жилы и плакировки, а также размерами. Диаметр типич­ного однорежимного оптоволоконного кабеля равен 8,3 микрон, а толщина жилы с плакировкой — 125 микрон. Обычно такой кабель называют однорежимным оптоволокном 8,3/125. Многорежимное оптоволокно, как правило, характеризуется соотношением 62,5/125.

Защитная внешняя оболочка

Пластиковая прокладка

Оптическое волокно (жила)

Стеклянная плакировка