Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Основы построения структурированной кабельной системы. Часть I*

Джефф Ньюман

В наше время компьютерные и телефонные сети становятся все более важным условием успешной работы предприятия. Деятельность преуспевающих компаний строится в расчете на то, что компьютерные данные и телефонные линии будут доступны всегда и с высоким качеством. Нетрудно понять, что инфраструктура компьютерной сети, отвечающей таким требованиям, создается на основе тщательного планирования.

При разработке инфраструктуры компьютерной сети разработчик сталкивается с тремя основными проблемами.

Во-первых, сначала ему нужно разобраться в технологиях канального уровня, используемых в сетях передачи данных, таких как Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д. Часто инфраструктура сети сразу же оказывается неработоспособной, так как не имеет полосы пропускания, нужной для конкретной технологии.

Во-вторых, разработчик должен спроектировать и построить инфраструктуру кабельной системы предприятия таким образом, чтобы она удовлетворяла спецификациям технологий канального уровня. Согласно исследованиям, более 70% всех сетевых проблем связано с физическим и канальным уровнями инфраструктуры сети. Нередко трудности бывают обусловлены лишь нарушением ограничений на длину кабелей, что определяется стандартом канального уровня, или применением кабеля не того типа (например, кабеля RG-62 вместо RG-58 для “тонкого” Ethernet).

В-третьих, нужно быть готовым к корректировке проекта из-за стоимости применяемых материалов и других факторов. Действительность накладывает свои ограничения на бюджет и время проектирования и вынуждает разработчика идти на компромиссы в отношении стандартов и практической реализации. Однако это не должно влиять на безопасность и физическую надежность проводки. Необходимо, чтобы кабельная система соответствовала требованиям настоящих и будущих технологий передачи данных и, в то же время, имела приемлемую стоимость управления.

Все эти проблемы, мягко говоря, нетривиальны. Кабельные системы появились в середине XIX века, когда на всей территории США возникли телеграфные станции. С тех пор родилось множество технологий и терминов, однако проектирование кабельной системы может быть сведено к нескольким простым составляющим. И первое, что нужно определить, — это основная номенклатура оборудования, необходимого для реализации проекта. Даже самые общие представления об элементах системы и их использовании помогут на начальной стадии проектирования.

Настоящая статья дает читателю общие представления о номенклатуре основного кабельного оборудования и о том, какие именно типы кабелей следует использовать для конкретных систем передачи данных. Типичная кабельная система приведена на рисунке.

Ассоциация промышленности средств связи (Telecommunications Industry Assosiation — TIA) и Ассоциация электронной промышленности (Electronics Communications Industry Assosiation — EIA) успешно разработали и внедрили ряд стандартов для проектирования и монтажа кабельных систем, например стандарт TIA/EIA 568A, определяющий структурированную методологию проектирования и внедрения сетевых кабельных систем. Стандарт 568А построен таким образом, что вложения капитала, вкладываемые владельцами сети в течение всего срока эксплуатации, используются наиболее эффективно. В следующих статьях цикла структурированные кабельные системы будут обсуждены более детально.

Физические и электрические свойства

Важнейший компонент кабельной системы — кабель, имеет как физические, так и электрические свойства. К физическим свойствам кабеля относятся типы оболочки и его покрытия, цвет, удельная масса, число проводящих жил, вид экранирования и внешний диаметр. Физические свойства важны при прокладке кабеля, так как его удельная масса и внешний диаметр влияют на геометрические характеристики кабелепроводов.

Электрическими свойствами кабеля являются его импеданс, емкость, перекрестные наводки, приведенные к концу линии (Near-End Cross Talk — NEXT) и затухание. Типичные электрические параметры, которыми надо руководствоваться при выборе кабеля, указаны в таблице.

Импеданс является мерой противодействия (сопротивления) прохождению переменного электрического тока. Чрезвычайно важно сохранение постоянного значения импеданса по всей длине кабельной системы. Поэтому, если в системе предусмотрено физическое соединение двух кабелей, они должны иметь одинаковый импеданс.

Емкость и затухание тесно связаны с расстоянием и частотой. Чем длиннее участок медного кабеля или выше частота сигнала, тем больше электрическая емкость и затухание, сильнее искажение передаваемого по кабелю сигнала. С повышением качества кабеля уменьшаются величины электрической емкости и затухания, приходящиеся на единицу длины. По таблице видно, на примере кабелей на основе неэкранированных витых пар (UTP), как уменьшаются емкость и затухание при переходе от одного типа кабельных систем (категории 3) к другому (категории 5).

Электрический параметр неэкранированной витой пары — NEXT, чрезвычайно важен для сетей с высокой скоростью передачи данных. NEXT — это мера тех искажений, которые принимающая пара улавливает от передающей, расположенной рядом в общем кабеле. Уменьшение значения параметра NEXT очень важно для кабельных систем категории 5 и технологий высокоскоростной передачи данных. Чтобы снизить затухание, подбирают соответствующий материал кабеля, используют плотное скручивание проводов витой пары и тщательно контролируют технологию монтажа. Плохое качество комплектующих или небрежная технология монтажа, как правило, являются причиной выбраковки кабельных систем, использующих кабели категории 5, при сертификации на соответствие уровню этой категории по стандарту TIA/EIA.

От неэкранированной витой пары к коаксиальному кабелю

В настоящее время кабель на неэкранированных витых парах (UTP) наиболее часто используют в инфраструктуре систем передачи данных. Такой кабель изготавливается из цельных или многожильных проводников, покрытых термопластичной изоляцией, скрученных “парами” и собранных внутри единой оболочки из термопластика. Такие кабели могут содержать 2, 3, 4, 25, 50, 100, 300, 900 или 1 800 витых пар. Сечения проводов определяются по Американскому сортаменту проводов (AWG) и могут иметь калибр от 22 до 26 (чем больше калибр, тем меньше диаметр). Цвет отдельных проводов соответствует либо стандарту EIA 568 — сине-белый, бело-синий и т. д., — либо Универсальным сервисным порядковым кодам (Universal Service Order Code — USOC) — красный, зеленый, синий, желтый и т. д. Для изготовления оболочки кабеля и изоляции отдельных проводов используется тефлон или поливинилхлорид. Кабель с тефлоновой оболочкой является огнестойким, и его можно размещать в воздуховодах систем кондиционирования зданий.

Для систем передачи данных наиболее привлекательны кабели на неэкранированных витых парах, которые легко монтируются, а также используются телефонными системами. Значит, в любом административном здании уже есть некоторое число подобных кабелей. Хорошо известны различное оборудование для разводки этих кабелей, соединители, настенные розетки и коммутационные панели. Все это способствует распространению кабелей типа UTP для сетей передачи данных. Типичным примером применения кабелей UTP являются сети Ethernet 10Base-T.

Кабели на экранированных витых парах (STP) или, в номенклатуре IBM, кабели типов 1 и 2 часто ассоциируются с сетями Token Ring. Кабели STP типа 1 составлены из двух пар калибра 22 AWG, с отдельной станиолевой оболочкой для каждой пары и общей оболочкой для обеих пар. Экранирование делает кабели STP более устойчивыми к электромагнитному (ElectroMagnetic Interference — EMI) и радиочастотному (Radio Frequency Interference — RFI) воздействиям. К недостаткам этого типа кабелей относятся большой диаметр (быстро заполняющий кабелепроводы и лотки) и высокая стоимость (в 1,5—2 раза выше, чем стоимость кабелей UTP). Однако кабели STP целесообразно использовать в производственных помещениях с высоким уровнем электромагнитного и радиочастотного излучений, а также для подключения рабочих станций, находящихся на недосягаемом для кабелей UTP расстоянии.

В настоящее время кабели STP наиболее часто используются в сетях Token Ring со скоростью передачи данных 16 Мбит/с и в специализированных приложениях передачи данных типа DS1/3.

Самый лучший тип носителя сигнала — коаксиальный кабель, который состоит из центрального (цельного или многожильного) медного проводника, диэлектрической оболочки, внешнего проводника из фольги или медной сетки и, наконец, из термопластического покрытия из тефлона или PVC. Коаксиальный кабель отлично защищен от воздействия электромагнитного и радиочастотного излучений, и по нему можно передавать данные с высокими скоростями.

Однако в последние несколько лет популярность коаксиального кабеля неуклонно падает, а пользователи и производители систем передачи данных сконцентрировали свои усилия на решениях, использующих кабели UTP. Дело в том, что сети на базе коаксиальных кабелей непросто обслуживать, поскольку подключение новых узлов часто сопряжено с нарушением существующей проводки. Кроме того, коаксиальный кабель значительно толще и не такой гибкий, как кабель UTP, требует боўльших усилий при монтаже и заделке концов.

Этот кабель традиционно использовался для магистральных “толстых” линий Ethernet, а позже — для межсоединения концентраторов кабелей UTP с целью преодоления дистанционного ограничения сети Ethernet 10Base-T. Коаксиальный кабель может применяться и для соединения телекоммуникационного оборудования класса DS3/4, а также других специализированных соединений для высокоскоростной передачи данных.

Волоконная оптика

Необходимость расширения полосы пропускания телефонных каналов дальней связи и повышения степени защиты от EMI и RFI привела к созданию волоконно-оптических кабелей (ВОК). Этот кабель изготовлен из стекла (или пластика), покрытого материалом, отражающим свет, и оболочкой из различных термопластических материалов. ВОК бывают одномодовыми и многомодовыми. Лазер или светодиод испускает пульсирующий пучок света в торец стеклянного сердечника, расположенного на одном конце кабеля. Этот пучок распространяется по кабелю в одномодовом или в многомодовом режиме, который зависит от физических свойств ВОК. Оптическое волокно одномодового кабеля имеет сечение от 8 до 10 мкм, многомодового — обычно 62,5 мкм, но может варьироваться в пределах от 50 до 100 мкм. На другом конце кабеля установлен приемник, преобразующий импульсы света в электрический сигнал.

Главный параметр, представляющий интерес для специалиста по монтажу — затухание светового сигнала в оптическом волокне, которое измеряется в децибелах. Дефекты, микроизгибы, сращения и соединения уменьшают количество энергии, передаваемой по ВОК. Разработаны технологии канального уровня, способные компенсировать часть потерь сигнала между передатчиком и приемником. Например, стандарт 10Base-F требует, чтобы затухание светового сигнала между электронными устройствами было не более 11 дБ.

Для одномодовых кабелей затухание составляет от 0,3 дБ/км при длине волны светового излучения 1550 нм (нм=1 ґ 10-12 м) до 0,4 дБ/км при длине волны 1330 нм, в то время как для многомодовых кабелей этот диапазон имеет значение от 1,0 дБ/км (1300 нм) до 3,4 дБ/км (840 нм). Чтобы определить “бюджет потерь” сигнала создатели системы должны сложить теоретические значения затухания, вносимые ВОК, с другими оптическими компонентами между двумя точками. Проект волоконно-оптического канала связи считают состоявшимся, если значение реального суммарного затухания оказывается меньшим, чем его теоретическое значение.

Одномодовые кабели передают данные на большие расстояния (до 10 км без повторителей) со скоростью до 10 Гбит/с. Однако из-за малого сечения оптического волокна они сложнее в производстве и дороже многомодовых. Многомодовый ВОК, типоразмер волокна/оболочки которого равен 62,5/125 мкм, стал рекомендуемым стандартом для большинства сетей передачи данных, и дает возможность передавать данные со скоростью от 300 Мбит/с до 1 Гбит/с. Обычно такой кабель используется для линий длиной не более 2 км.

В сетях Ethernet часто устанавливают волоконно-оптические приемопередатчики. Недавно дополненный стандарт IEEE 802.3 детализирует стандарт 10Base-F для этих приемопередатчиков, магистральных линий сетей и соединений. Интерфейс FDDI также использует ВОК на магистральной линии со скоростью передачи данных 100 Мбит/с. Очень высокая скорость АТМ, превышающая 155 Мбит/с, будет обеспечиваться ВОК, во всяком случае, в первое время. Сети дальней связи обычно используют технологию синхронных оптических сетей SONET со скоростью передачи данных от 44 Мбит/с до 10 Гбит/с (SONET — американский эквивалент SDH. — Прим. ред.).

ВОК обладают многими замечательными свойствами: они невосприимчивы к электромагнитному и радиочастотному излучениям, дают возможность передавать данные с очень высокой скоростью, намного легче медного кабеля и, по сравнению с ним, занимают меньше места в кабелепроводах. Можно только удивляться, почему их не используют повсюду.

Однако ВОК все еще значительно дороже медного кабеля (в 1,5—3 раза на единицу смонтированной длины), использование волоконно-оптических интерфейсов увеличивает стоимость электронных устройств в 2—3 раза, а их установка требует участия специалистов очень высокой квалификации.

Кроме того, из-за необходимости беспрепятственного прохождения света и хрупкости оптического волокна ВОК весьма чувствительны к возможным при установке ударам и не могут обеспечить такой же радиус изгиба, как медные кабели. Это значительно удорожает прокладку кабеля. Но производители ВОК стремятся к снижению их стоимости, ищут более прочные материалы для изготовления оптического волокна и пытаются упростить технологию прокладки кабелей с помощью новых типов соединителей, устройств для резки и сращивания.

Этот обзор, вероятно, создал у читателей некоторое представление о требованиях, предъявляемых к проектированию кабельных систем. Ключевым моментом здесь является необходимость понимания используемой технологии передачи данных и того, каких характеристик кабельной системы она требует. Применяйте наиболее подходящие по стоимости материалы, которые позволят продлить срок службы вашей сети, и обратите внимание на потенциальные возможности комплектующих, в частности кабелей UTP категории 5 или ВОК. При построении кабельных систем применяйте структурирование, которое снижает стоимость их обслуживания и облегчает наращивание.


распечатать статью




  
7 '1996
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Камо грядеши, сетевой компьютер?

локальные сети

• Новатор или умеренный консерватор?

• LANtegrity — новое средство защиты серверов NetWare

• Контроль за работой сервера

• Нелегкое бремя сетевого планирования

• Основы построения структурированной кабельной системы. Часть I

• Накопители DAT

• Инфракрасная последовательная связь

• NetWare/IP разгружает распределенную сеть

корпоративные сети

• Услуги связи в сетях АТМ

• RSVP — гарантия качества обслуживания в сетях TCP/IP

• Эх, дороги...

• ЛВС: коммутатор, маршрутизатор... и толстый-толстый слой программного обеспечения

• Гарантированное качество обслуживания в сетях АТМ и TCP/IP

услуги сетей связи

• Многофункциональные мультиплексоры и системы телефонной сигнализации

• Цифровые каналы для распределенных компьютерных сетей

• Роуминг и сотовый пейджинг

• Технологии коммуникаций мультимедиа

• Архитектуры и технологии систем беспроводного абонентского доступа

• CDMA. По пути обманутых надежд

• Передача речи по сетям Frame Relay

• Что мешает внедрению ISDN

интернет и интрасети

• Мир TCP/IP. Протокол SNMP

• Готовьте “виртуальный кошелек”

• ILTF на пути к мировому порядку ХХI века

• MIME: передача двоичных файлов через Internet

приложения клиент-сервер

• Средства разработки приложений для Internet

• Informix примеpяет “перчатки” MobileWare

защита данных

• Системы бесперебойного питания

• Передача конфиденциальной информации в корпоративных сетях

новые продукты

• Sniffer 5.0: все лучше с годами Семейство TurboStack фирмы Allied Telesyn International, Семейство стековых коммутаторов Visage, Elite 23: рекордная емкость, Optivity 7.0 и StackProbe: коммутируемые сети в надежных руках

только на сервере

• На пороге компьютеризации общения

• Пять способов улучшить доступ к Web-серверу



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх