Реферат: Кабеля для компьютерной сети

            Примечание:

Длина AUI-кабеля может достигать 50 метров, что является важным фактором при планировании конфигурации сети. В большинстве случаев магистраль "толстый Ethernet" проходит через комнату вдоль стены, и все компьютеры подключаются к ней.

При таком способе соединения нет необходимости в разрезании кабеля "толстый Ethernet" в точке подключения каждой рабочей станции. Спецификация Ethernet рекомендует применять один непрерывный сегмент, когда это только возможно, и даже указывает места, где должны располагаться разрывы, если в последних есть необходимость. Для соединения концов кабеля "толстый Ethernet" в точках разрыва применяются N-коннекторы. Также на обоих концах шины используются специальные N-коннекторы с резисторами, играющие роль терминаторов.

            Характеристики:

IEEE 10Base5 или "толстый" Ethernet - самый старый стандарт среди остальных. В настоящее время затруднительно найти в продаже новое оборудование для построения сети на этом стандарте. Основные его параметры:

При подключении используется разъем (AUI) 15 pin:

Разъем, расположенный на трансивере (папа):

Название "Transceiver" происходит от английских слов transmiter (передатчик) и receiver (приемник).

Трансивер позволяет станции передавать в и получать из общей сетевой среды передачи. Дополнительно, трансиверы Ethernet определяют коллизии в среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями.

10Base2 и 10Base5 трансиверы подключаются напрямую к среде передачи (кабель) общая шина. Хотя первый стандарт обычно использует внутренний трансивер, встроенный в схему контроллера и Т-коннектор для подключения к кабелю, а второй (10Base5) использует отдельный внешний трансивер и AUI-кабель или трансиверный кабель для подключения к контроллеру.10BaseF, 10BaseT, FOIRL также обычно используют внутренние трансиверы.

Надо сказать, что существуют так же внешние трансиверы для 10Base2, 10BaseF, 10baseT и FOIRL, которые подключаются к порту AUI или напрямую или через AUI-кабель.

Пример внешнего трансивера для 10Base2:

Из-за присущих ему недостатков, таких как высокая стоимость и жесткость и, несмотря на лучшую, чем у тонкого Ethernet производительность, "толстый Ethernet" никогда не употребляется для прокладки новых сетей Ethernet и очень редко встречается в уже существующих.

Тонкий Ethernet

Главное преимущество кабеля RG-58, применяемого для тонкого Ethernet, перед RG-8 - это его гибкость. Благодаря указанному достоинству упрощается процесс прокладки сети, и появляется возможность подвести кабель прямо к компьютеру, не используя для этого AUI-кабель. Однако, по сравнению с витой парой, кабель "тонкий Ethernet" все еще неудобен и трудно скрываем по причине того, что каждая рабочая станция должна иметь два кабеля, подключенных Т-коннектором к сетевому адаптеру. Вместо аккуратных настенных розеток с разъемами для коммутационных кабелей, в кабельной системе тонкого Ethernet для каждого компьютера из стены торчат два толстых, достаточно жестких отвода.

В результате, шина разделяется на отрезки кабеля произвольной длины, которые соединяют каждый компьютер со следующим, что является противоположностью шине толстого Ethernet, в идеале состоящей из одного длинного сегмента кабеля, проколотого "зубами" по всей его длине. Это качество вносит большое отличие в функционирование сети, так как если одно из двух соединений, подведенных к каждому компьютеру, будет нарушено по любой из причин, то шина будет разорвана. Когда такое происходит, нарушается сетевое взаимодействие между системами, расположенными по разные стороны от разрыва, а отсутствие терминаторов на концах кабеля приводит к повреждению всего сетевого трафика.

Кабель RG-58 использует BNC-коннекторы (Bayonet-Neil-Concelman) для сопряжения с  Т-коннекторами и Т-коннекторы для подключения к сетевому адаптеру компьютера. Даже на пике своей популярности кабель "тонкий Ethernet" обычно поставлялся в бухтах, и коннекторы к нему присоединял специалист, монтировавший сеть, или администратор. Процесс присоединения BNC-коннектора начинается с удаления изоляции на конце кабеля с той целью, чтобы оставить оголенными "землю" и медный сердечник. После этого по частям подстыковывается коннектор (кабель пропускается сквозь гильзу, клемма насаживается на сердечник) и обжимается гильза, так, чтобы зажать кабель и зафиксировать на нужном месте клемму. Для выполнения описанной операции служит специальный инструмент, похожий на плоскогубцы. Он называется обжимными клещами (crimper).

Присоединение BNC-коннекторов (или терминатор) требует соответствующих навыков, которые приобретаются на практике. Неплотно обжатые коннекторы легко соскальзывают с кабеля или, хуже того, теряются, что приводит к нарушению электрического контакта. В результате сеть работает с непостоянной производительностью и случайными перебоями, причину которых сложно выявить без соответствующего оборудования для тестирования кабеля. Из-за подобных нарушений соединений "тонкий Ethernet" приобрел репутацию капризной и временами ненадежной сети.

Терминатор

Это разъем (папа) с запаянный в нем, между центральным и внешним контактами, резистором. Сопротивление резистора должно равняться волновому сопротивлению кабеля. Для сетей типа 10Base-2 или тонкий Ethernet эта величина составляет 50 Ом. Только один терминатор в сегменте 10Base2 может быть заземлен (а может и вообще не заземляться). Для заземления используется терминатор с цепочкой и контактом на ее конце. Для 10Base5 заземление одного и только одного из терминаторов (точнее, одной из точек сегмента) обязательно.

Кабель RG-58 дешевле, чем RG-8, и имеет много разновидностей, но, несмотря на все эти факторы, "тонкий Ethernet" - "мертвая" технология. Относительная сложность реализации топологии "шина" и ограниченная скорость передачи данных по коаксиальному кабелю делают непрактичным применение рассмотренной технологии в современных ЛВС.

Технология ARCNET

ARCNET (Attached Resources Computing Network, вычислительная сеть с присоединенными ресурсами) - единственная отличная от Ethernet технология, использующая коаксиальный кабель. Несмотря на все сходство с толстым Ethernet, в сетях ARCNET применяется кабель RG-62А/U с волновым сопротивлением 93 Ом, и кабели для двух этих сетей не взаимозаменяемы. ARCNET представляет собой сеть с передачей маркера, которая работает только на скорости 2,5 Мбит/с и может образовывать смесь из топологий "шина" и "звезда". В настоящее время сетевое оборудование для ARCNET не производится, но в свое время она являлась достаточно работоспособным и недорогим сетевым решением.

Кабельное телевидение

Существующее положение, при котором коаксиальный кабель достаточно редко задействуется в ЛВС, еще не означает, что он полностью исчерпал свою полезность. Антенны, радио и, в особенности, кабельное телевидение до сих пор активно его применяют. Кабель, доставляющий телевизионный сигнал в дом, - коаксиальный RG-59 с волновым сопротивлением 75 Ом. Чаще всего он используется для широкополосной передачи (по одному кабелю передаются несколько частотно разделенных сигналов одновременно). Этот кабель похож на "толстый Ethernet", но имеет другие свойства и требует других коннекторов. F-коннекторы для кабельного телевидения выполнены в виде штекеров, в то время как BNC-коннекторы применяют байонетный механизм крепления. Многие поставщики кабельного телевидения применяют один и тот же коаксиальный кабель для обеспечения доступа абонентов в Интернет, а также для передачи телевизионных сигналов. При таком подходе коаксиальный кабель подсоединяется к кабельному модему, который подключается к компьютеру Ethernet-кабелем 10BaseT. Однако, несмотря на то, что коаксиальный кабель может быть частью сети Ethernet, не путайте его с тонким Ethernet, использующим другой тип коаксиального кабеля и узкополосную передачу.

Кабели на основе витой пары

Кабель из витой (скрученной пары) пары является на сегодняшний день стандартом для ЛВС. По сравнению с коаксиальным кабелем он проще в прокладке, подходит для большого количества различных предметных областей и обеспечивает намного лучшую производительность. Однако, вероятно, самым большим преимуществом витой пары является то, что она уже используется бесчисленным количеством телефонных систем по всему миру. Это означает, что огромное число подрядчиков хорошо знакомы с процедурой монтажа такой проводки, и в новых зданиях разводка кабеля для ЛВС может осуществляться одновременно с прокладкой телефонного кабеля.

В отличие от коаксиального кабеля, который имеет только один проводник, переносящий сигнал, и "землю", кабели на основе витой пары (ТР, twisted pair), применяемые в структурированных кабельных сетях, имеют до четырех пар изолированных медных проводов в одной металлической оплетке или без нее (различают неэкранированный [UTP] и экранированный [STP] кабели). Каждая пара проводов для защиты от переходного затухания, вызванного электромагнитными помехами от соседних пар и внешних источников, скручивается с различным шагом - количеством витков на дюйм.

Кабель "Twisted Pair" - "Витая пара", состоит из "пар" проводов, закрученных вокруг друг друга и одновременно закрученных вокруг других пар, в пределах одной оболочки. Каждая пара состоит из провода, именуемого "Ring" и провода  "Tip". (Названия произошли из телефонии). Каждая пара в оболочке имеет свой номер, таким образом, каждый провод можно идентифицировать как Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, и т.д. Дополнительно к нумерации проводов каждая пара имеет свою уникальную цветовую схему:

Синий / белый с синей полосой для 1-ой пары;

Оранжевый / белый с оранжевой полосой - для 2-й;

Зеленый / белый с зеленой полосой - для 3-й;

Коричневый / белый с коричневой полосой - для 4-й.

И так далее до 25 пар. Для каждой пары проводов Ring-пpовод окрашен в основной цвет с полосками дополнительного, а Tip-пpовод - наоборот. Например, для пары 1 Ring1-пpовод будет синий с белыми полосками, а Tip1-провод - белый с синими полосками. На практике, когда количество пар невелико (4 пары), часто не применяется окраска основного провода полосками цвета дополнительного. В этом случае провода имеют цвет в парах: Синий и белый с синими полосками Оранжевый и белый с оранжевыми полосками Зеленый и белый с зелеными полосками Коричневый и белый с коричневыми полосками.

Для обозначения диаметра провода часто применяется американская мера - AWG (American Wire Gauge) (gauge-калибр, диаметр). Нормальный провод для использования в 10Base-T соответствует 22 или 24 AWG. Причем чем меньше диаметр провода, тем больше эта величина. Согласно стандартам, провод делится на несколько категорий по своей "пропускной способности".

Обычно на проводе написано, к какой категории он относится. Например: " ...CATEGORY 5 UTP..." Международный стандарт ISO/IEC 11801 - эквивалентен EIA/TIA-568.

Неэкранированная витая пара (UTP)

Внешняя оболочка кабеля "витая пара" может быть либо сравнительно тонкой, как у неэкранированной витой пары (UTP, unshielded twisted-pair), либо толстой, как в экранированной витой паре (STP, shielded twisted-pair). Из этих двух типов кабеля более часто используется UTP. Большинство офисных сетей Ethernet построены на UTP. Кабель UTP использует медные проводники диаметром 22 или 24 по шкале AWG с характеристическим импедансом 100 Ом. Оболочка может быть пленумной и непленумной.

Помимо основных спецификаций, стандарт TIA/EIA-Т568-А определяет уровни производительности для кабеля UTP, согласно которым кабель разделяется на пять категорий. Чем выше категория кабеля, тем более эффективно он может передавать данные. Основное отличие между категориями кабеля заключается в количестве витков каждой пары проводов. В табл. перечислены категории, определенные в стандарте T568-А, их скоростные характеристики и области применения.

Кабель категории 3 традиционно используется в телефонии, также он пригоден для сетей Ethernet 10BaseT, которые функционируют на скорости 10 Мбит/с. Категория 3 не подходит для полосы пропускания 100 Мбит/с сети Fast Ethernet, исключая случай 100BaseT4, который специально разработан в расчете на кабель этой категории. Только 100BaseT4 (а также крайне малоуспешный протокол 100VG-AnyLAN) могут работать с этим кабелем, так как они задействуют все четыре пары проводов для передачи данных, в то время как стандартные технологии применяют только две пары.

Кабель категории 4 обеспечивает незначительное увеличение производительности по сравнению с категорией 3, и одно время поддерживался сетями Token Ring.

Большинство современных UTP-сетей построены на кабеле категории 5, так как он обеспечивает значительный прирост быстродействия и поддерживает передачу с частотой до 100 МГц. Даже если на настоящий момент сеть использует 10BaseT, большинство администраторов предпочитают кабель категории 5, предвидя будущий переход на Fast Ethernet или другую высокоскоростную технологию.

            Примечание:

Хотя деление на категории TIA/EIA относится в основном только к кабелю, другие сетевые компоненты, относящиеся к сетевой среде передачи данных, также разбиваются на категории. Для создания кабельной системы, полностью совместимой с категорией 5, требуется, чтобы все коннекторы, настенные розетки, коммутационные панели и другие компоненты также соответствовали категории 5.

Стандарты, следующие за категорией 5

В то время как кабель категории 5 успешно используется в сетях с пропускной способностью 100 Мбит/с, таких как Fast Ethernet, технология продолжает развиваться. И сегодня доступны устройства для Gigabit Ethernet, обеспечивающего пропускную способность 1 Гбит/с (1000 Мбит/с). Чтобы приспособиться к этим ультравысоким скоростям, классификация кабеля UTP также продолжает расширяться. Однако процесс разработки и принятия стандартов TIA/EIA медленнее (намного), чем темпы развития технологии, в результате чего на рынке присутствуют виды кабеля, выходящие за границы самой высокой из действующих на сегодня категорий - категории 5. Их статус еще не определен официальными стандартами.

Компания Anixter, Inc., играющая видную роль в развитии стандартов TIA/EIA, разработала свою собственную классификацию кабеля. В ней кабель, в противоположность категориям, разбивается на уровни (levels). В табл. перечислены уровни, предлагаемые Anixter, которые следуют за текущей 5 категорией.

Level 5 удваивает полосу частот, определенную категорией 5, до 200 МГц, чтобы соответствовать международному стандарту ISO 11801. Кабели этого уровня обеспечивают пропускную способность до 1,2 Гбит/с, что позволяет использовать их для передачи информации в сетях Gigabit Ethernet. Оборудование, поддерживающее этот стандарт, ныне называется усовершенствованной категорией 5 (Category 5 Enhanced или Category 5Е). Помимо указанного существуют и другие названия. Level б увеличивает ширину полосы частот до 350 МГц, а Level 7 - до 400 МГц. Сейчас на рынке можно найти кабель, для обозначения уровня производительности которого принята данная классификация.

TIA/EIA также работает над расширением стандарта, которое, по всей видимости, не будет соответствовать уровням Anixter. Усовершенствованная категория 5 включает проверку на перекрестные наводки, для которых чаще используется термин "переходное затухание", а именно переходное затухание на ближнем конце (NEXT, near-end crosstalk), переходное затухание на дальнем конце (FEXT, far-end crosstalk) и потери на отражение ("обратное затухание) сигнала (RL, return loss). Категория б введена, чтобы удвоить полосу частот категории 5 до 200 МГц, а категория 7 (стандарт которой находится еще только на ранних стадиях разработки) - до 750 МГц. На настоящий момент оборудование, соответствующее этим спецификациям, еще не производится.

Схема расположения контактов коннекторов

Кабель "витая пара" завершается на обоих концах коннекторами IU-45 (R3 - акроним для Registered 3ack, стандартный штекер) - это 8-контактная версия 4-контактного коннектора И-11 для стандартного телефонного кабеля. Схема расположения контактов для коннекторов, которая также определяется в стандарте TIA/Е1А-T568-А, приведена на рис. Она известна под названием назначение контактов 5б8А. Однако другие стандарты, предшествующие Т1А/EIA-Т568-А, предусматривают альтернативную схему расположения выводов.

Вилка "RJ-45" похожа на вилку от импортных телефонов, только немного большего размера и имеет восемь контактов.

1 - контакты 8 шт.

2 - фиксатор разъема

3 - фиксатор провода

Вид со стороны контактов

Контакт 1

2

3

4

5

6

7

Контакт 8

Вид со стороны кабеля

Вид спереди

Страницы: 1, 2, 3