Реферат: Кабеля для компьютерной сети

Реферат: Кабеля для компьютерной сети

Кабеля для компьютерной сети

Введение

Хотя существуют сети, которые для передачи данных применяют радиопередачу и другие виды беспроводных технологий, подавляющее большинство ЛВС в качестве передающей среды используют кабель. Чаще всего это кабель с медной жилой для переноса электрических сигналов, но оптоволоконный кабель со стеклянным сердечником, по которому передаются световые импульсы, начинает приобретать все большую популярность.

В последние годы прокладка кабеля стала отделяться от обычных задач, возлагаемых на сетевого администратора. Многие администраторы с большим стажем никогда не укладывали кабель сами и мало с этим знакомы. Во многих случаях прокладка кабеля из витой пары поручается служащим телефонной компании. Обычно почти все работы, связанные с проектированием, настройкой и сопровождением компьютерных сетей, выполняют сторонние фирмы, консультанты в области сетевых технологий делают лишь небольшую их часть.

Несмотря на то, что кабельная система занимает только малую часть от общей стоимости сети (до 6%), она отвечает за 75% времени простоя сети в результате неисправности. Обычно кабель является самым долгоживущим элементом сети. Сервера и другие компоненты могут многократно меняться, прежде чем будет заменена кабельная система. По указанным причинам дополнительные затраты на кабель хорошего качества и его разводку всегда будут стоящими инвестициями. Эта глава описывает виды кабеля для ЛВС, его структуру, используемые для него коннекторы, а также методы прокладки.

Свойство кабеля

Протоколы Канального уровня связаны с особенностями применяемого типа кабеля и включают правила прокладки кабеля, в том числе ограничения на максимальную длину сегментов. В некоторых случаях, таких как Ethernet, можно выбрать, какой из видов кабеля будет использоваться. Часть процесса выбора протокола заключается в изучении различных типов кабеля и их пригодности для помещения, где будет проложена сеть. Например, для соединения двух близлежащих зданий оптоволоконный кабель подходит больше, чем медный. С учетом этого фактора необходимо выбрать протокол Канального уровня, который обеспечивает поддержку оптоволоконного кабеля.

Прокладка кабеля может также отчасти зависеть от планировки помещения и правил эксплуатации здания. Обычно доступен кабель двух видов: пленумный и непленумный. Пленум (plenum) — это пространство между стенами и между полами и потолками, которое служит для вентиляции. Здания, использующие такой тип вентиляции, обычно не имеют вытяжной вентиляционной системы. Для прокладки кабеля через пленум служит специальный пленумный кабель, не выделяющий при горении токсичных газов, которые при попадании в воздух будут через пленум распространены по всему зданию. Пленумный кабель заключен в оболочку из огнеупорного материала (тефлона), которая, в отличие от кабеля с обычной пластиковой оболочкой, при горении не выделяет токсичных газов.

Неудивительно, что пленумный кабель стоит намного дороже, чем поливинилхлоридный. Цена может отличаться в два и даже более раз. При этом пленумный кабель менее гибкий, чем обычный. Тем не менее, при любой прокладке кабеля очень важно выбрать его правильный тип. Если правила эксплуатации здания будут нарушены, то лица, ответственные за их соблюдение, могут принудить убрать кабельную разводку сети и, возможно, даже применят штрафные санкции.

Стоимость, конечно, тоже немаловажный фактор при выборе кабеля. Причем в нее входит не только цена самого кабеля, но также добавочных компонентов, таких как коннекторы и средства монтажа кабеля, сетевые адаптеры, а также затраты на прокладку кабеля. Оптоволоконный кабель благодаря своим достоинствам может показаться идеальным выбором, но стоимость его прокладки, монтажа и собственно самого кабеля способна изменить такое мнение.

В заключение следует сказать, что качество самого кабеля также очень важное обстоятельство при осуществлении выбора. Если прийти в компьютерный магазин с целью приобрести уже готовый кабель 10BaseT, то альтернатива будет выражаться только в различной длине предлагаемого кабеля. Поставщики, которые предоставляют свободный выбор, имеют множество типов кабеля, различающихся по конструкции, свойствам и, конечно, цене.

В зависимости от типа кабеля, хороший поставщик может предложить кабель в бухте и уже готовый для монтажа. Кабель в бухте (представляет собой "голый" кабель без коннекторов) может быть доступен в двух вариациях: пленумный и непленумный. Свойства кабеля могут зависеть от различных факторов.

q  Сечение жилы. Сечение - это диаметр проводника внутри кабеля. При измерении используется шкала американской классификации проводов (AWG, American Wire Gauge). Чем меньше значение AWG, тем толще провод. Таким образом, кабель 24 AWG тоньше, чем 22 AWG. Более толстый проводник обеспечивает лучшую проводимость и защиту от затухания сигнала

q  Категория. Некоторые типы кабеля классифицируются согласно стандартам, таким как EIA/TIA. Кабель из витой пары, например, имеет категорию, которая определяет его свойства.

q  Экранированный и неэкранированный. Существуют разновидности кабеля с оболочкой, обеспечивающей различные уровни защиты от электромагнитного излучения. Экран обычно представляет собой фольгу или медную сетку, причем сетка обеспечивает лучшую защиту.

q  Сплошная или плетеная жила. Кабель со сплошной металлической жилой обеспечивает лучшую защиту от затухания сигнала, которое имеет место при передаче на большие расстояния. Однако сплошная жила делает кабель более жестким. Если периодически сгибать. Такой кабель, то проводник внутри его может обломиться. Таким образом, кабель со сплошной жилой следует использовать для постоянной кабельной разводки внутри стен, которая не будет в дальнейшем перемещаться. (Имейте в виду, что кабель во время укладки может быть загнут под различными углами для обхода препятствий и частое сгибание может его повредить.) Кабель с жилой, сплетенной из нескольких проводов, можно свободно сгибать без какого либо ущерба для него, но он более подвержен затуханию сигнала. Следовательно, плетеный кабель лучше прокладывать на небольшие расстояния, например, от настенной розетки до компьютера.

Все эти особенности, естественно, сказываются на стоимости кабеля. Кабель с маленьким AWG-значением толщины дороже, чем с высоким, Чем выше категория, тем выше стоимость. Экранированный дороже неэкранированного, а кабель со сплошной жилой более дорогой, чем кабель с плетеной жилой. Помимо самого кабеля, хороший поставщик должен иметь все необходимое оборудование для монтажа коннекторов и сами коннекторы.

В готовом фабричном кабеле присутствуют уже присоединенные коннекторы, он может различаться цветом и длиной, а также перечисленными выше характеристиками. Кабель высокого качества обычно имеет рифленый колпачок вокруг коннектора, что делает соединение коннектора с концом кабеля более плотным. Колпачок предотвращает отсоединение и потерю коннектёра, защищает контакты от сгибания и уменьшает помехи от сигналов в соседних жилах, называемые переходными или перекрестными помехами (crosstalk). У дешевого кабеля коннекторы просто присоединены к концам без дополнительной защиты.

Стандарты кабельных систем

До 1991 года характеристики кабельных систем ЛВС задавались производителями сетевого оборудования. Это часто приводило к несовместимости используемого оборудования, и потребовало необходимость разработки стандарта, который определил бы единую кабельную систему, поддержанную большим количеством разных сетевых технологий. Ответом на поставленный, вопрос стал документ ANSI/EIA/ПА-568-1991 Commercial Building Telecommunication Cabling Standard (стандарт телекоммуникационной кабельной системы коммерческих зданий), разработанный Американским национальным институтом стандартов (ANSI, American National Standards Institute), Ассоциацией электронной г1ромышленности (EIA, Electronic Industry Association) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA, Telecom- munication Industry Association). В 1995 году этот документ был переработан и сейчас известен как ANSI/TIA/EIA-T568-A.

Стандарт ANSI/TIA/EIA-Т568-А

Стандарт Т5б8-А определяет кабельную систему для передачи речи и данных в офисных коммуникациях, введенных в эксплуатацию за последние десять лет. Он поддерживает оборудование от большого количества поставщиков и позволяет использовать для различных целей следующие типы кабеля:

• неэкранированную витую пару (UTP: 100 Ом, 22 или 24 AWG);
• экранированную витую пару (STP — 150 Ом);
• многомодовое оптоволокно (62,5/125 мкм);
• одномодовое оптоволокно (8,3/125 мкм).

Для каждого типа кабеля стандарт определяет следующие элементы:

1. характеристики кабеля и технические критерии, помогающие определить уровень производительности;
2. топологию и длину сегментов кабеля;
3. спецификации коннекторов и схему расположения выводов.

Документ также включает правила для прокладки кабеля внутри здания. С этой позиции здание разделяется на несколько подсистем.

q  Вход в здание (building entrance). Место, в котором сопрягаются внешняя и внутренняя кабельные системы здания.

q  Аппаратная комната (equipment room). Месторасположение оборудования, которое позволяет обеспечивать такие же функции, как и телекоммуникационный шкаф, только они могут быть более разнообразными.

q  Телекоммуникационный шкаф (telecommunication closet). Месторасположение локального телекоммуникационного оборудования, такого как интерфейс между горизонтальной кабельной разводкой и магистральной линией связи.

q  Магистраль (backbone cabling). Кабельная система, которая соединяет различные аппаратные комнаты, телекоммуникационные шкафы и точки входа в здание, а также служит соединением между сетевыми подсистемами, расположенными в разных зданиях.

q  Горизонтальная кабельная разводка (horizontal cabling) Кабельная система и аппаратное обеспечение, используемые для соединения телекоммуникационных шкафов с рабочей областью.

q  Рабочая площадка (work area). Компоненты для присоединения телекоммуникационных отводов к рабочим станциям.

Таким образом, кабельная система в современном здании может выглядеть примерно так, как показано на рис. Соединение с внешней телефонной линией и другими сервисами осуществляется в точке входа в здание и дальше идет к аппаратной комнате, в которой расположены PBX (Private Branch eXchange, телефонная система для частного пользования, офисная АТС), сетевые серверы и другое оборудование. Магистральная сеть соединяет аппаратную комнату с различными телекоммуникационными шкафами, расположенными по всему зданию. В шкафах размещено оборудование для сопряжения сетей, такое как коммутаторы, мосты, маршрутизаторы или концентраторы. От телекоммуникационных шкафов к рабочим площадкам отходят ответвления горизонтальной кабельной разводки, которые заканчиваются настенными розетками. Рабочая площадка состоит из коммутационных кабелей, соединяющих компьютеры и другое оборудование с настенными розетками. Это, конечно, очень упрощенная схема. Стандарт Т568-А в сочетании с другими стандартами TIA/EIA представляет собой совокупность правил для различных типов кабельной разводки внутри подсистем и между ними, которыми можно руководствоваться для создания плана монтажа применительно к конкретному помещению и оборудованию. Некоторые другие стандарты перечислены ниже:

q  TIA/EIA-569, Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaces (стандарт для телекоммуникационных магистралей и рабочих площадок коммерческих зданий);

q  TIA/EIA-606, Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings (организационный стандарт для телекоммуникационной инфраструктуры коммерческих зданий);

q  TIA/KIA-607, Ground and Bonding Requirements for Telecommunications in Commercial Buildings (требования к заземлению и соединениям в телекоммуникациях коммерческих зданий).

При выполнении офисной кабельной разводки следует хорошо ознакомиться с этими стандартами и соблюдать требования, изложенные в них.

Стандарт IS0 11801 Е 1995

Помимо ANSI/TIA/EIA-T568-А, который содержит спецификации кабельной разводки, применяемой в Соединенных Штатах, Международная организация по стандартизации (ISO, International Organization for Standardization) опубликовала стандарт ISO 11801Е 1995, более часто использующийся в Европе стандарт кабельной системы. Основанный на Т568-А, этот стандарт расширяет множество типов кабеля, добавляя кабель STP с волновым сопротивлением 100 и 120 Ом, который очень популярен во Франции и. других европейских странах.

Стандарты протоколов Канального уровня

Протоколы, традиционно связываемые с Канальным уровнем модели OSI, такие как Ethernet, Token Ring и FDDI, также перекрывают Физический уровень, который содержит спецификации для кабельной разводки. Исходя из чего стандарты Ethernet и Token Ring, тождественные стандартам, разработанным рабочей группой IEEE 802, а также стандарт ANSI XЗT9.5, относящийся к FBI, могут быть названы стандартами кабельной сети. Однако эти документы не углубляются в. детали разработки кабельной сети предприятия и свойства кабеля, как это делается в Т568-А.

Коаксиальный кабель

Первая коммерчески успешная технология для ЛВС, появившаяся в 1971 году, использовала в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, одножильного или многожильного, и внешней экранирующей оплетки, являющейся вторым проводником. Многие виды медного кабеля имеют два отдельных проводника, таких как стандартный электрический кабель, но в большинстве из них провода расположены рядом друг с другом, но внутри изоляционной оболочки, которая разделяет и защищает их. Коаксиальный кабель, наоборот, имеет круглое сечение с медным сердечником в центре, который представляет собой первый проводник. Он и переносит настоящий сигнал. Слой диэлектрика вокруг сердечника отделяет его от второго проводника из металлической сетки, который играет роль "земли". Как и в любом электрическом кабеле, проводник, переносящий сигнал, должен быть изолирован от заземления, иначе возникнет короткое замыкание, в данном случае приводящее к шумам в кабеле. Наличие изолирующего слоя между проводниками уточняет определение коаксиального кабеля.

1- центральный провод (жила)

2- изолятор центрального провода

3- экранирующий проводник (экран)

4- внешний изолятор и защитная оболочка

            Примечание

Коаксиальный кабель может иметь сплошную и плетеную жилу. Упомянутое различие отражается в его маркировке. Маркировочный постфикс /U обозначает сплошную жилу, а А/U - плетеную. Таким образом, сеть Thin Ethernet (" тонкий" Ethernet) может быть смонтирована как кабелем RG-58/U, так и кабелем RG-58А/U.

В сетевых технологиях применяются несколько типов коаксиального кабеля, которые, несмотря на почти одинаковый внешний вид, отличаются друг от друга своими свойствами. В табл. 1 перечислены различные типы коаксиального кабеля. Протокол Канального уровня отвечает за выбор определенного типа кабеля, свойства которого обуславливаются спецификациями и ограничениями кабельной прокладки. Параметр затухания сигнала в кабеле, например, определяет возможную максимальную длину сегмента кабеля. Погонное затухание (attenuation) - это уменьшение мощности сигнала при распространении его по кабелю. Столбец "Затухание" в таблице отражает, насколько сильно уменьшается уровень (в децибелах) сигнала частотой 100 МГц на каждую сотню футов (около 30,5 м) кабеля. Меньшая величина означает и меньшее ослабление сигнала, свидетельствующее о том, что сигнал может быть передан на большее расстояние, прежде чем станет неразличим.

Таблица - характеристики коаксиальных кабелей:

Толщина кабеля также оказывает большое влияние на процесс прокладки. Слои меди и изоляции внутри кабеля представляют собой сплошную массу, в отличие от витой пары, состоящей из отдельных проводов и воздушной прослойки между ними. Поэтому коаксиальный кабель сравнительно тяжелый и жесткий, и, естественно, чем толще кабель, тем он тяжелее и жестче. Эти свойства затрудняют укладку кабеля.

Сети на основе коаксиального кабеля используют шинную топологию, образуемую компьютерами, которые присоединяются к сегменту кабеля по всей его длине. Каждый сигнал, переданный рабочей станцией по кабелю, распространяется в обоих направлениях до концов кабеля и достигает всех рабочих станций. На концах шины должны быть размещены резисторы (называемые терминаторами), которые поглощают принимаемый ими сигнал, снижая напряжение до нуля. Без терминаторов сигнал отражался бы от концов кабеля и возвращался обратно, вызывая повреждение данных.

По сравнению с другими типами кабеля коаксиальный кабель сравнительно мало эффективен для передачи данных по сети. Сеть Ethernet, построенная на основе коаксиального кабеля, ограничена пропускной способностью 10 Мбит/с. Последующий переход на более высокую скорость передачи, как в случае с кабелем из витой пары и Fast Ethernet, для нее невозможен. Со случаями применения коаксиального кабеля можно столкнуться в сетях, развернутых несколько лет назад. В новых сетях Ethernet он фактически не применяется. В следующих ниже разделах рассматривается использование различных типов кабеля, и обсуждаются ограничения и преимущества, связанные с применением того или иного типа.

Толстый Ethernet

Кабель RG-8/U обычно называется магистральным кабелем для толстого Ethernet (thick Ethernet trunk cable), что связано с его непосредственным использованием. RG-8/U, применяемый в сети "толстый Ethernet", обеспечивает наименьшее затухание среди всех видов коаксиального кабеля. Это свойство в большой мере связано с тем, что он толще всех остальных видов. Поэтому сеть "толстый Ethernet" может иметь сегменты длиной до 500 м, в то время как в тонком Ethernet они ограничены дистанцией 185 м.

Диаметр кабеля RG-8/U равен 0,405 дюйма (около 1 см). Кабель напоминает по внешнему виду садовый шланг, но только при этом он тяжелее и более жесткий, что затрудняет его укладку вокруг углов. Поэтому обычно такой кабель прокладывается по полу помещения. В спецификации Ethernet указано, что для подключения каждого компьютера к кабелю RG-8/U следует использовать кабель интерфейса подключаемых устройств (AUI, Attachment Unit Interface). Кабель RG-58А/U, применяемый в сети "тонкий Ethernet", напротив, тоньше, легче и гибче, что позволяет подключать его непосредственно к сетевому адаптеру. RG-8/U также намного дороже, чем другие виды коаксиального кабеля, и это может быть одной из причин его редкого использования сегодня. Для сравнения: бухта непленумного кабеля RG-8/U длиной 500 футов (около 152 м) у одного из поставщиков стоит 399 $, тогда как стоимость RG-58А/U такой же длины составляет 129 $. Пленумный кабель еще дороже: 1049 $ за 500 футов RG-8/U и 259 $ за RG-58А/U.

Кабель "толстый Ethernet" обычно желтого цвета (поливинилхлоридная оболочка) или оранжево-коричневого (тефлона), и через каждые 2,5 м на нем стоят черные метки в местах, куда предположительно должны подключаться рабочие станции. Для подключения рабочей станции к кабелю преимущественно применяется специальное приспособление, известное как "зуб вампира" (vampire tap). "Зуб вампира" — это зажим, который присоединяется к кабелю, после того как прокалывает отверстие в его оболочке. Он имеет металлические зубцы, которые вонзаются в проводящую жилу (рис. 4.3). "Зуб вампира" также включает трансивер (внешний по отношению к компьютеру), который размещается непосредственно на кабеле и подключается к сетевому адаптеру AUI-кабелем с 15-контактными коннекторами DB-15 на обоих концах.

Страницы: 1, 2, 3