Кабели
Кабели являются наиболее распространенной физической средой передачи информации в сетях. Используются несколько типов кабелей. Они отличаются толщиной, скоростью передачи данных, сложностью установки, ценой и т. д. В различных ситуациях могут потребоваться различные типы кабелей. При выборе конкретного кабеля для данной сети следует учитывать требуемый тип кабеля и приложения, которые будут функционировать в создаваемой сети. Требования существующих приложений можно свести в пять классов:
Анализ работы локальных сетей показывает, что большая доля возникающих сбоев и отказов приходится на кабельные системы. Согласно данным, приводящимися многими специалистами, из-за повреждений кабеля происходит примерно 70% аварий в сетях. В этой связи вопросам прокладки кабеля, выбора типа кабеля, тестирования, управления кабельной системой и т. д. Следует уделять (и уделяется) чрезвычайно большое внимание.
Изначально витая пара использовалась в телефонных линиях. В таком кабеле обычно используются несколько пар изолированных проводов, обвитых вокруг друг друга. Взаимная обвивка обеспечивает защиту от собственных и внешних наводок. Кабель с витой парой бывает двух типов: неэкранированным и экранированным. Стандарт EIA/TIA 568 Commercical Building Wiring Standart (стандарт проводки в офисах) определил пять категорий кабелей на неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair, UTP).
В соответствии со стандартом волновое сопротивление кабелей UTP 4 и 5 должно составлять 100 Ом в диапазоне частот от 1 Мгц до предельной. Для кабеля UTP 5 установлено минимальное число взаимных скручиваний на единицу длины (8 на фут, или, примерно, 26 на метр).
Соединение кабеля с адаптером и концентратором производится при помощи 8-контактных соединителей RJ-45. К достоинствам кабеля на витой паре относят его дешевизну и простоту установки. Его недостатками являются: взаимное наложение сигналов между смежными проводами (crosstalk), чувствительность к внешним электромагнитным полям, возможность несанкционированного перехвата информации, большая степень затухания сигнала по пути, чем у кабелей других типов.
Объединение компьютеров в сеть со спецификацией 100BASE-TX практически не отличается от схемы 10BASE-T. Используются 8- контактные разъемы RJ-45 и две витые пары в кабеле, но разных категорий (5 и 3). Длина сегмента сети на таком кабеле не может превышать 100 м.
Топология "пассивная звезда" требует обязательного использования концентратора. Между адаптерами и сетевыми кабелями могут быть включены трансиверы. При повышении качества кабеля для спецификации 10BASE-T может быть увеличена его предельная длина. В спецификации 100BASE-TX предельная длина определяется двойным временем прохождения сигнала и по этой причине не может быть увеличена. Для спецификации 100BASE-T4, которая использует четыре витые пары, требования к кабелю несколько снижены. Могут быть использованы UTP 3, 4 или 5. Обмен данными производится по одной передающей паре, по одной принимающей паре и по двум двунаправленным парам.
Повышение скоростей передачи данных предъявляет новые, более жесткие требования к современной кабельной инфраструктуре. По этой причине неэкранированная витая пара категории 5 в настоящее время является наиболее распространенным типом кабелей. Этот кабель хорошо подходит для технологии Fast Ethernet.
В связи с увеличением скорости передачи до гигабитной рабочая группа по Gigabit Ethernet института IEEE разрабатывает специальную версию указанного стандарта для кабелей UTP 5.
Кабели UTP 5 традиционно содержат четыре пары проводов, из которых в сетях Ethernet и Fast Ethernet используются только две. В связи с тем, что в сетях Gigabit Ethernet и ATM со скоростью передачи 622 Мбит/с и выше задействуются все четыре пары, возрастает интенсивность перекрестных помех. Сейчас усилия многих организаций направлены именно на их ослабление. Существует "расширенный" вариант кабельной системы категории 5.
Экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP) отличается только тем, что содержит электрически заземляемую медную оплетку или алюминиевую фольгу. Существуют кабели как с общим экраном, так и с экраном вокруг каждой пары. Экран обеспечивает защиту от всех внешних электромагнитных полей. Однако по скорости передачи данных и по ограничениям, накладываемым на максимальное расстояние, такие кабели идентичны кабелям без экранирования.
Самым первым нашел применение в сетях коаксиальный кабель. Такой кабель способен передавать данные со скоростью 10 Мбит/с на расстояние до 500 м. Основными типами коаксиальных кабелей для ЛВС являются ""толстый" Ethernet (Thick Ethernet, Thicknet) и "тонкий" Ethernet (Thin Ethernet,Thinnet).
Кабель "тонкого" Ethernet маркируется как RG-58 и наиболее широко распространен. Толщина этого кабеля равна 6 миллиметрам. Для соединения компьютеров в сети на базе коаксиального кабеля применяются Т-коннекторы или цилиндрические соединители типа BNC (British Naval Connector) и 50-Омные заглушки (терминаторы). Заглушки устанавливают на обоих концах сетевого сегмента. Минимальное расстояние между абонентами должно быть не менее полуметра. Трансиверный кабель не требуется. В этом случае Т-коннекторы вставляются непосредственно в BNC-разъем сетевого адаптера. При реализации сети на тонком кабеле можно сделать максимум 5 сегментов по 185 метров, то есть максимальная длина может составить 925 метров. Уменьшая длину сегмента, можно подключить больше компьютеров, но при этом общее число компьютеров не должно превышать 150.
“Толстый ” Ethernet использует более толстый и дорогой кабель. Он применяется в качестве основы спецификации 10BASE5. Такие кабели маркируются как RJ-8 или RJ-11. Толщина кабеля составляет около 12 миллиметров. Для присоединения сетевого адаптера к основному кабелю используется трансиверный кабель и трансивер AUI (Attachment Unit Interface, интерфейсное устройство соединения). Трансиверный кабель имеет несколько проводников. Для его концевой разделки используют 15-контактные DIX-разъемы типа “вилка”. Трансиверный кабель может иметь длину до 150 метров в обычном исполнении (до 12.5 метров в так называемом офисном исполнении). Для соединения отдельных кусков толстого кабеля используются разъемы N-типа. Два таких разъема от разных кусков кабеля соединяются при помощи Barrel-коннекторов. Разъем N-типа требует специального инструмента для установки. Длина кусков кабеля при монтаже сети также имеет значение. Минимальное расстояние между точками подключения на должно быть меньше 2.5 м. Для подсоединения трансивера к кабелю часто используют так называемый “вампир” – специальное соединительное устройство, предложенное корпорацией АМР. “Толстый” Ethernet обеспечивает надежную передачу данных на расстояние до 500 м. К его недостаткам можно отнести сложность установки (что связано в его толщиной и жесткостью) и большую стоимость.
Оптоволоконный кабель состоит из свободно уложенных или определенным образом скрученных волоконных световодов и защитного покрытия. Передача данных производится при помощи лазерного или светодиодного передатчика, который генерирует световые импульсы, проходящие через световоды. Перед тем как попасть в световод, сигнал от передатчика (излучателя) проходит через оптическое согласующее устройство и через разъемный соединитель (коннектор). На принимающем конце сигнал воспринимается фотодиодом, который преобразует его в электрический ток. Оптоволоконный кабель обладает рядом преимуществ. К ним можно отнести:
Основной недостаток проявляется при установке сети на таком кабеле. Требуется дорогое оборудование и высокая квалификация персонала.
В зависимости от условий распространения световой волны в центральном световоде оптические кабели делятся на одномодовые (single mode – SM) и многомодовые (milti mode – MM).
Схема подключения устройств для спецификации 100BASE-FX очень похожа на схему 10-BASE-FL. В обеих спецификациях используется топология “пассивная звезда”. Компьютеры подключаются к концентратору при помощи двух оптоволоконных кабелей (один отвечает за прием, другой – за передачу). Между адаптером и сетевым кабелем возможно включение трансивера. Максимальная длина кабеля (412 м) определяется временными параметрами. Применение оптоволоконного кабеля позволяет значительно увеличить длину сегмента и повысить степень защиты сети.
