Базовое функциональное сетевое оборудование: СКС, типы кабелей и ВОЛС

Локальные сети LAN–типа строятся на основе использования базового функционального сетевого оборудования, имеющего в своем составе следующие компоненты:

– кабельная система;

– повторители;

– концентраторы;

– трансиверы, адаптеры, порты.

– мосты;

– коммутаторы;

В случае включения локальных сетей LAN–типа в состав сетей MAN и WAN–типа для организации маршрутизации информационного потока (трафика) используется такой функциональный сетевой компонент, как:

– маршрутизатор (хаб, свитч, роутер: по-английски: hub–ступица колеса, switch–переключение, route–маршрут);

– шлюзы.

Рассмотрим перечисленные компоненты сетевого оборудования подробнее.

 

Структурированная кабельная система информационных сетей

 

«Хорошая локальная информационная сеть может быть построена только на хорошем кабеле» (кто–то из американских сетевиков).

Кабельная система (КС) является фундаментом любой сети, по которой распространяются пакеты электромагнитной энергии:

– сети электроснабжения;

– телефонной сети;

– сети кабельного телевидения;

– локальной информационной сети LAN–типа;

– информационных сетей MAN и WAN–типа.

На настоящий момент кабельные системы стандартизованы. Пока наиболее детально разработаны стандарты КС зданий, причем для них кабельные системы стандартизованы в версии структурированных КС (СКС). На основе структурированных КС зданий (а в некоторых случаях системы зданий, образующих «кампус») обычно функционируют несколько локальных сетей LAN–типа организаций или подразделений, размещенных в этих зданиях. Процесс стандартизации КС территориальных сетей MAN–типа еще не завершен.

Определение 1.2.1. Структурированной кабельной системой (по-английски: SCS – Structured Cabling System) называется сегментированный физически кабель, дополненный:

1.набором коммуникационных компонентов, реализующих гальваническое соединение сегментов кабеля, составленного из:

– разъемов;

– коннекторов;

– кроссовых панелей;

– шкафов,

а также:

2.методикой (технологией) их соединения с целью рационального совместного использования, которая позволяет создавать регулярные легко наращиваемые структуры связи требуемой топологии в обслуживаемых информационных сетях.

При построении СКС предполагается, что каждое рабочее место пользователя телекоммуникационной сети (ТКС) на предприятии должно быть оборудовано:

– розетками для подключения компьютера,

– розетками для подключения телефона/факса,

– заложена избыточность для наращивания ТКС.

Структурированная кабельная система строится по иерархическому принципу с главной магистралью и многочисленными ответвлениями. Типовая иерархическая структура СКС включает:

– горизонтальные СКС–подсистемы этажей,

– вертикальные СКС–подсистемы зданий,

– СКС–подсистему кампуса, состоящего из нескольких зданий,

– главный коммуникационный центр (ГКЦ) предприятия.

Горизонтальная подсистема СКС этажей строится на кабелях, представляющих собой набор витых пар или «коаксиалов». На каждом этаже имеется кроссовый шкаф, от которого в трубках или коробках кабель подводится к каждой комнате этажа здания кампуса и разводится по розеткам рабочих мест пользователей.

Вертикальная подсистема СКС здания соединяет кроссовые шкафы каждого этажа с центральной аппаратурой ТКС здания.

СКС–подсистема кампуса соединяет несколько зданий кампуса предприятия с главным коммуникационным центром предприятия.

Структурированная кабельная система обладает по сравнению с произвольно проложенным несегментированным кабелем следующими преимуществами:

– универсальность, так как СКС может быть использована для целей создания компьютерной локальной сети, телефонной сети для передачи информации голосом или факсом, сети видеонаблюдения, локальной сети пожарной телесигнализации и телеавтоматики, сети охранной сигнализации, что позволяет автоматизировать процессы контроля, мониторинга и управления хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения предприятия;

– продолжительный срок службы, достигающий (10–15) лет;

–малая стоимость наращивания числа пользователей и изменения мест их размещения, так как СКС позволяет в этом случае свести все работы к подключению компьютера к уже имеющейся резервной розетке;

– возможность организации дополнительной локальной сети в силу модульной природы СКС, образующих сетевые логические сегменты;

– эффективность обслуживания, так как в СКС объединение сегментов осуществляется с помощью концентраторов, которые диагностируют и локализуют неисправность в сегменте;

– надежность и ремонтопригодность.

Стандарты кабелей для СКС зданий и кампусов

 

Стандарты кабелей разработаны совместными усилиями нескольких международных организаций, в результате чего появились:

– Американский стандарт EIA/TIA–568A,

– Международный стандарт ISO/TEC–11801,

– Европейский стандарт EN–50173.

В основу перечисленных стандартов положен протокольно независимый принцип. Они оговаривают:

– электрические, оптические, механические характеристики кабеля,

– характеристики соединительного изделия таких, как разъем, коннекторы, кроссовые коробки и шкафы.

Современные стандарты в основном распространяются на:

– электрические кабели (ЭК):

– на основе витой пары,

– на основе коаксиальной структуры;

– волоконно– оптические кабели (ВОК):

– на основе многомодовых волоконно–оптических структур,

– на основе одномодовых волоконно–оптических структур.

 

Электрические кабели

Независимо от исполнения электрического кабеля он задается электротехнической моделью, приведенной на рисунке 1.2.1.

 

Рисунок 1.2.1

 

На рисунке 1.2.1: – параметры отрезка электрического кабеля (ЭК) длиной в 1000 метров (один километр) соответственно его активное сопротивления, его индуктивность, его межпроводная емкость и утечка километрового отрезка кабеля. Приведенные параметры электротехнической модели рисунок 1.2.1 определяют две основные пользовательские характеристики ЭК:

– волновое сопротивления электрического кабеля ( ),

– постоянная распространения ( ).

Эти характеристики аналитически задаются выражениями

, (1.2.1)

. (1.2.2)

Волновое сопротивление используется для решения задач:

– согласования выходного сопротивления устройства формирования сигнала передачи с кабелем;

– оценки параметров «терминаторов», выполняющих функцию заглушки сегментов кабеля.

Постоянная распространения используется для решения задач:

– оценки величины ослабления сигнала при его распространении по кабелю с целью определения расстояния между повторителями,

– оценки величины фазового сдвига сигнала при его распространении по кабелю с целью решения задач синхронизации и фазирования работы аппаратуры передающей и приемной сторон.

Указанное использование постоянной распространения опирается на аналитическое описание изменения сигнала в кабеле, как функции длины отрезка кабеля и частоты сигнала

(1.2.3)

где , – коэффициент затухания передаваемого сигнала, на отрезке кабеля длины .

Прежде, чем рассматривать характеристики конкретных электрических кабелей, дадим оценку скорости распространения электрического сигнала в проводной среде, которая зависит от материала этой среды (медь, алюминий и др.), причем средней на множестве реализаций сред является величина , где С–скорость распространения света в свободной воздушной среде.

 

Кабели на основе витой пары изготавливаются в двух модификациях:

– на основе неэкранированной витой пары (НВП–типа, по-английски: UTP–Unshielded Twisted Pair),

– на основе экранированной витой пары (ЭВП–типа, по-английски: STP–Shielded Twisted Pair),

Кабели НВП (UTP)–типа разделяются на 7 категорий. Кабели всех семи категорий выпускаются в 4-х парном исполнении, каждая витая пара имеет свой шаг скрутки. Конструктивно кабели всех семи категорий выполнены однотипно при этом характеризуются наличием конструктивных элементов:

– внешняя полихлорвиниловая оболочка,

– четыре витые пары, каждая из которых имеет свой шаг скрутки, выполненные из одножильного медного провода в изоляции,

– нейтральный заполнитель пространства, занимаемого четырьмя витыми парами.

Рассмотрим основные характеристики и области применения всех 7 категорий кабелей НВП (UTP)–типа.

Категория 1: применяется там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабель для цифровой и аналоговой передачи голосовой информации и передачи данных со скоростями до V 20кбит/с.

Категория 2: применяется для передачи сигналов со спектром с максимальной частотой 1мГц или передачи данных со скоростями до V 1мбит/с.

Категория 3: применяется для передачи сигналов голосовой информации со спектром с максимальной частотой 16мГц или передачи данных со скоростями до V 16мбит/с. Шаг скрутки пар кабеля s = 10см/виток. До настоящего времени был основным в СКС зданий.

Категория 4 : представляет собой улучшенную версию кабелей категории 3 НВП (UTP)–типа. Используется для передачи сигналов со спектром с максимальной частотой 20мГц или передачи данных со скоростями до V 20мбит/с. Кабель этой категории обладает повышенной помехозащитой и низкой потерей сигнала. Применяется в СКС на сегменте длиной до 135метров. На практике используется редко.

Категория 5 : кабель этой категории специально разработан для поддержки высокоскоростных протоколов и сетевых технологий со скоростями до V 100мбит/с. Кабели этой категории заменили кабели категории 3. Большинство современных технологий и протоколов сориентированы на использование в новых крупных зданиях кабеля категории 5.

Основные характеристики кабеля категории 5:

– волновое сопротивление на частоте составляет величину ;

– коэффициент затухания передаваемого сигнала, на отрезке кабеля длины =1000М составляет на частоте при составляет величину 0.8дб и при – величину 22дб;

– величина перекрестных наводок между соседними витыми парами кабеля характеризуется величиной 74 дб на частоте и величиной 32дб на частоте ;

– активным сопротивлением ;

– емкость кабеля .

Категория 6: кабель этой категории используется для передачи сигналов со спектром с максимальной частотой 250мГц. Кабель этой категории выпускается в экранированном и неэкранированном виде.

Категория 7: кабель этой категории используется для передачи сигналов со спектром с максимальной частотой 600мГц. Кабель этой категории обязательно экранируется, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом. Стоимость этого кабеля соизмерима со стоимостью ВОЛС.

 

Кабели ЭВП (STP)–типа разделяются на 9 типов. Кабели различных типов имеют различное число пар, но каждая витая пара имеет свой шаг скрутки. Конструктивно кабели всех девяти типов выполнены однотипно при этом характеризуются наличием конструктивных элементов:

– внешняя полихлорвиниловая оболочка,

– экран,

– нейтральный заполнитель пространства, занимаемого четырьмя витыми парами,

– витые пары, каждая из которых имеет свой шаг скрутки, выполненные из одножильного медного провода в изоляции.

Кабели ЭВП (STP)–типа хорошо защищают передаваемые сигналы от помех, а также обладают малым электромагнитным излучением. Экран кабеля заземляется, что создает трудности при его прокладке. Кабели этого типа применяются только для передачи данных, «голос» по нему не передается. Дадим характеристику основным типам этого кабеля.

Тип 1: является основным типом в группе ЭВП (STP). Имеет две пары, экран заземляется. Электрические свойства в основном солвпадают со свойствами ЭК НВП (STP)–типа категории 5, но волновое сопротивление составляет величину Ом.

Тип 2: представляет собой модификацию кабеля первого типа, имеет две добавленные неэкранированные пары для передачи «голоса».

 

Кабели на основе коаксиальных структур имеют большое количество модификаций и используются в телефонных, телевизионных и компьютерных сетях. Конструктивно кабели выполнены однотипно при этом характеризуются наличием конструктивных элементов:

– внешнее пластиковое покрытие,

– экран–внешний проводник,

– изолятор–заполнитель пространства между экраном и внутренним одножильным проводником,

– внутренний проводник, выполненный из одножильного медного провода в изоляции.

Основные из них кабели группы RG (Radio Guide – по-русски: «радиоволновод»), при этом проблемно ориентированный интерес представляют:

RG–8 и RG–11 – «толстый» коаксиальный кабель, разработанный для сетей технологии Ethernet 10Base–5. Кабели RG–8 и RG–11 имеют характеристики:

– волновое сопротивление =50 ом,

– внешний диаметр ,

– диаметр внутреннего «толстого » проводника ,

– коэффициент затухания передаваемого сигнала

составляет величину 18дб на отрезке кабеля длины ;

– масса кабеля длины 1=1000М составляет величину М=128кг,

– кабель трудно монтировать.

RG–58U, RG–58A/U, RG–58C/U – разновидности «тонкого» коаксиального кабеля, разработанного для сетей технологии Ethernet 10Base–2, при этом первый имеет одножильный внутренний проводник, второй – многожильный, третий имеет военную приемку США. Кабели имеют характеристики:

– волновое сопротивление =50 ом,

– внешний диаметр ,

– диаметр внутреннего «толстого » проводника ,

– коэффициент затухания передаваемого сигнала

составляет величину выше чем у RG–8 и RG–11(18дб на отрезке

кабеля длины );

– кабель легко монтировать.

RG–59 – кабель с волновым сопротивлением =75 ом, разработанный для кабельного телевидения.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: