Дипломная работа: Автоматизація доступу до каналів комп'ютерних мереж

Структурована кабельна система планується і будується ієрархічно з головною магістраллю численними відгалуженнями від неї (рис. 2.1).

Ця система може бути побудована на базі вже існуючих сучасних телефонних кабельних систем, у яких кабелі, що представляють собою набір кручених пар, прокладаються в кожному будинку, розводяться між поверхами. На кожному поверс використовується спеціальна кросова шафа, від якої кабелі в трубах і коробах підводяться до кожної кімнати і розводяться по розетках. На жаль, далеко не у всіх будинках телефонні лінії прокладаються крученими парами, тому вони непридатні для створення комп’ютерних мереж, і кабельну систему в такому випадку потрібно будувати заново.

Типова рархічна структура структурованої кабельної системи (рис. 2.2) включає:

горизонтальн підсистеми (у межах поверху);

вертикальн підсистеми (усередині будинку);

підсистему кампусу (у межах однієї території з декількома будинками).

Горизонтальна підсистема з’єднує кросову шафу поверху з розетками користувачів. Підсистеми цього типу відповідають поверхам будинку.

Вертикальна підсистема з’єднує кросові шафи кожного поверху з центральною апаратною будинку.

Наступним кроком ієрархії є підсистема кампусу, що з’єднує кілька будинків з головною апаратною усього кампусу. Ця частина кабельної системи звичайно називається магістраллю (backbone).

Рис. 2.1. Ієрархія структурованої кабельної системи

Використання структурованої кабельної системи замість хаотично прокладених кабелів да підприємству багато переваг.

Універсальність. Структурована кабельна система при продуманій організації може стати єдиним середовищем для передачі комп’ютерних даних у локальній обчислювальній мережі, організац локальної телефонної мережі, передачі відеоінформації і навіть передач сигналів від датчиків пожежної безпеки або охоронних систем. Це дозволя автоматизувати більшість процесів контролю, моніторингу та управління господарськими службами і системами життєзабезпечення підприємства.

Збільшення терміну служби. Термін морального старіння добре структурованої кабельно системи може складати 10 – 15 років.

Зменшення вартості добавлення нових користувачів і зміни місць їх розташування.

Відомо, що вартість кабельної системи значна і визначається в основному не вартістю кабелю, а вартістю робіт з його прокладки. Тому більш вигідно провести однократну роботу по прокладці кабелю, можливо, з великим запасом по довжині, ніж кілька разів виконувати прокладку, нарощуючи довжину кабелю. При такому підході всі роботи з добавлення або переміщення користувача зводяться до підключення комп’ютера до вже наявної розетки.

Можливість легкого розширення мережі. Структурована кабельна система є модульною, тому легко розширювати. Наприклад, до магістралі можна додати нову підмережу, не роблячи ніякого впливу на існуючі підмережі. Можна замінити в окремій підмереж тип кабелю незалежно від іншої частини мережі. Структурована кабельна система основою для розподілу мережі на легко управляємі логічні сегменти тому, що вона сама вже розділена на фізичні сегменти.

Забезпечення більш ефективного обслуговування. Структурована кабельна система полегшує обслуговування пошук несправностей у порівнянні із шинною кабельною системою. При шинній організації кабельної системи відмова одного з пристроїв або сполучних елементів призводить до відмови всієї мережі, яку важко локалізувати. У структурованих кабельних системах відмова одного сегмента не діє на інші тому, що об’єднання сегментів здійснюється за допомогою концентраторів. Концентратори діагностують і локалізують несправний сегмент.

Надійність. Структурована кабельна система має підвищену надійність, оскільки виробник такої системи гарантує не тільки якість її окремих компонентів, але і їх сумісність.

Більшість проектувальників починає розробку СКС з горизонтальних підсистем тому, що саме до них підключаються кінцеві користувачі. При цьому вони можуть вибирати між екранованою крученою парою, неекранованою крученою парою, коаксіальним кабелем волоконно-оптичним кабелем. Можливе використання й безпровідних ліній зв’язку.

Горизонтальна підсистема характеризується дуже великою кількістю відгалужень кабелю (рис. 2.3) тому, що його потрібно провести до кожної розетки, причому й у тих кімнатах, де поки комп’ютери в мережу не об’єднуються. Тому до кабелю, який використовується в горизонтальній проводці, пред’являються підвищені вимоги до зручності виконання відгалужень, а також зручностей його прокладки в приміщеннях. На поверсі звичайно встановлюється кросова шафа, яка дозволяє за допомогою коротких відрізків кабелю, оснащеного роз’ємами, провести перекомутацію з’єднань між устаткуванням і концентраторами / комутаторами.

При виборі кабелю приймають до уваги такі характеристики: пропускна спроможність, відстань, фізична захищеність, електромагнітна перешкодозахищеність, вартість. Крім того, при виборі кабелю потрібно враховувати, яка кабельна система уже встановлена на підприємстві, а також які тенденції і перспективи існують на ринку на даний момент.

2.2 Кабель кручена пара

Мідний провід, зокрема неекранована кручена пара (Twisted Pair – TP), є кращим середовищем для горизонтальної кабельної підсистеми, хоча, якщо користувачам потрібна дуже висока пропускна спроможність, або кабельна система прокладається в агресивному середовищі, для неї підійде і волоконно-оптичний кабель. Коаксіальний кабель – це застаріла технологія, якої варто уникати, якщо тільки вона вже не використовується широко на підприємстві. Безпровідний зв’язок новою і багатообіцяючою технологією, однак через порівняльну новизну і низьку перешкодостійкість краще обмежити масштаби її використання.

Кручена пара як середовище передачі використовується у всіх сучасних мережних технологіях, а також в аналоговій і цифровій телефонії. Уніфікація пасивних елементів мережі на крученій парі стала основою для концепції побудови структурованих кабельних систем, незалежних від прикладень (мережних технологій). Будь-які мережі на крученій парі (крім застарілої LocalTalk) засновані на зіркоподібній фізичній топології, що при відповідному активному устаткуванні може бути основою для будь-якої логічної топології.

Провід кручена пара являє собою два скручених ізольованих провідники. Провід застосовують для кросування (cross-wires) усередині комутаційних шаф або стійок, але ніяк не для прокладки з’єднань між приміщеннями, такий провід може складатися з однієї, двох, трьох і навіть чотирьох кручених пар.

Кабель відрізняється від проводу наявністю зовнішньої ізоляційної панчохи (jacket). Ця панчоха головним чином захищає провід (елементи кабелю) від механічних впливів вологи. Найбільше поширення одержали кабелі, що містять дві або чотири кручені пари. Існують кабелі і на більше число пар – 25 пар і більше.

Категорія (Category) крученої пари визначає частотний діапазон, у якому її застосування ефективне (ACR має позитивне значення). На даний час діють стандартні шість категорій кабелю (Category 1 ÷ Category 5е), проробляється 6-а категорія й очікується поява кабелів категорії 7. Частотні діапазони кабелів різних категорій наведені в табл. 2.1.

Рис. 2.3. Структура кабельної системи поверху та будівлі

Таблиця 2.1

Класифікація кабелів на крученій парі

Категор визначаються стандартом EIA/TIA 568A. В останньому стовпці наводиться класифікація ліній зв’язку, які забезпечуються цими кабелями згідно стандарту ISO 11801 і EN 50173.

Кручена пара може бути як екранованою (shielded), так і неекранованою (unshielded), вид кабелів наведений на рис. 2.4. Термінологія конструкцій екрана неоднозначна, тут використовуються слова braid (оплітка), shield і screen (екран, захист), foil (фольга), tinned drain wire (луджений "дренажний" провід, що йде уздовж фольги).

Неекранована кручена пара (НКП) більше відома по абревіатурі UTP (Unshielded Twisted Pair). Якщо кабель укладений у загальний екран, але пари не мають індивідуальних екранів, то, відповідно до стандарту ISO 11801, він теж відноситься до неекранованих кручених пар і позначається UTP або S/UTP. Сюди ж відноситься ScTP (Screened Twisted Pair) або FTP (Foiled Twisted Pair) – кабель, у якому кручені пари укладені в загальний екран з фольги, а також SFTP (Shielded Foil Twisted Pair) – кабель, у якого загальний екран складається з фольги й оплітки.

Рис. 2.4. Кабелі кручена пара:

а – UTP категор 3-5, б – UTP категорії 6, в – ScTP, FTP, г – SFTP, д – STP Турe 1, е – PiMF.

1 провід в ізоляції, 2 – зовнішня оболонка, 3 – сепаратор,

4 екран з фольги, 5 – дренажний провід, 6 – оплітка, що екранує

Екранована кручена пара (ЕКП), вона ж STP (Shielded Twisted Pair), має багато різновидів, але кожна пара обов’язково має власний екран.

Найбільше поширення одержали кабелі з числом пар 2 і 4. Існують і подвійні конструкц два кабелі по дві або чотири пари, укладені в суміжні ізоляційні панчохи. У загальну панчоху можуть бути укладені і кабелі STP+UTP. З багатопарних популярні 25-парні, а також зборки по 6 штук

4-парних. Кабелі з великим числом пар (50, 100) застосовуються тільки в телефонії, оскільки виготовлення багатопарних кабелів високих категорій –дуже складна задача.

Для багатопарних кабелів стандартизоване колірне маркування проводів, яке дозволя швидко і безпомилково виконувати їх обробку без попередньої перевірки. Кожна пара має умовно прямий (Tip) і зворотний (Ring) провід. Маркування для 25-парного кабелю наведені в табл. 2.2, для 4-парного – у табл. 2.3; крім основного варіанта існує й альтернативне маркування.

Таблиця 2.2

Колірне маркування 25-парного кабелю

Таблиця 2.3

Колірне маркування 4-парного кабелю

Дешев кабелі найчастіше мають невиразне маркування – у парі з кожним кольоровим проводом йде просто білий, що ускладнює візуальний контроль правильност обтиску.

З’єднувальна апаратура забезпечує можливість підключення до кабелів, тобто надає кабельн нтерфейси. Для крученої пари мається різноманітний асортимент конекторів, призначених як для нероз’ємного, так і роз’ємного з’єднання проводів, кабелів шнурів. З нероз’ємних конекторів поширені роз’єми типів S110, S66 і Krone, що промисловими стандартами. Серед роз’ємних найбільш популярні стандартизован модульні роз’єми (RJ-11, RJ-45 та ін.). Зустрічаються і конектори фірми IBM, уведені з мережами Token Ring, а також деякі специфічні нестандартизован конектори. Багатопарні кабелі часто з’єднують 25-парними роз’ємами Telco (RJ-21). До з’єднувальної апаратури відносяться і різні адаптери, що дозволяють поєднувати різнотипні кабельні інтерфейси.

Модульн роз’єми Modular Jack (гнізда, розетки) і Modular Plug (вилки) є роз’ємами для 1-, 2-, 3-, 4-парних кабелів категорій 3 – 6. У кабельних системах застосовуються 8- і 6-позиційні роз’єми, більше відомі під назвами RJ-45 RJ-11 відповідно. Уявлення про конструкції вилок розповсюджених видів роз’ємів надає рис. 2.5.

Рис. 2.5. Геометрія модульних розеток:

а – 6-позиційні, б 8-позиційні, в – модифіковані (MMJ), г – із ключем

Коректне позначення для розетки, яка використовується для підключення мережно апаратури, має вигляд "Modular Jack 8P8C", для вилки – "Modular Plug 8Р8С", де 8Р указує на розмір (8-позиційний), а 8С – на число контактів (8). Для підключення телефонів використовують конфігурацію 6Р4С (6 позицій, 4 контакти). Зустрічаються й інші позначення, наприклад "Р-6-4" – вилка (plug) на 6 позицій і 4 контакти, "PS-8-8" вилка екранована (plug shielded) на 8 позицій і 8 контактів. 6-позиційн вилки можуть бути вставлені й у 8-позиційні розетки, але не навпаки. Крім звичайних симетричних роз’ємів (рис. 2.5, а і б), зустрічаються модифіковані (рис. 2.5, в) MMJ (Modified Modular Jack) і з ключем (keyed, рис. 2.5, г). У деяких випадках застосовують і 10-позиційн 10-контактні роз’єми.

Призначення контактів модульних роз’ємів, які застосовуються у телекомунікаціях, стандартизоване, розповсюджені варіанти наведені на рис. 3.6. Наведен розкладки розрізняються положенням пар проводів, кольори пар проводів повинн відповідати стандартній послідовності EIA/TIA 568A: білозелений – зелений – біложовтий синій – білосиній – жовтий – білокоричневий – коричневий (табл. 2.4).

Рис. 2.6. Розкладка проводів для модульних роз’ємів 10Base-T (100BaseTX)

Модульн вилки різних категорій зовні можуть майже не відрізнятися одна від одної, але мати різну конструкцію (рис. 2.7). Вилки для категорії 5 можуть мати сепаратор, який надягається на проводи до зборки й обтиску, що дозволяє скоротити довжину розплетеної частини кабелю і полегшити розкладку проводів. Проте сепаратор – не обов’язковий атрибут вилок високих категорій. Контакти при установці (обтиску) врізаються в проводи крізь ізоляцію.

Вилки для одножильного і багатожильного кабелю розрізняються формою контактів. Голчасті контакти (рис. 2.7, г) використовуються для багатожильного кабелю, голки встромляються між жилами проводів, забезпечуючи надійне з’єднання. Для одножильного кабелю використовуються контакти, які обтискують жилу з двох боків (рис. 2.7, д). Ряд фірм випускає й універсальні вилки, що надійно з’єднуються з будь-яким кабелем відповідного типу. Застосування типів вилок, які не відповідають кабелю, чревате великим відсотком браку недовговічністю з’єднання. Під час обтиску вдавлюється і виступ 3, що фіксу кабель (ту частину, що ще в панчосі). Фіксатор 2 служить для фіксації вилки в розетці.

Досить бажаний аксесуар вилки – гумовий ковпачок, що надягається позаду для пом’якшення навантаження на кабель у місці його виходу з вилки. Більш дорог ковпачки мають виступ, що захищає фіксатор, і обтічну форму. Такі ковпачки корисні для комутаційних шнурів – вони дозволяють без ушкоджень витягати шнур з пучка "за хвіст" (вилка без ковпачків буде чіплятися своїми кутами виступаючим фіксатором за інші проводи).

Рис. 2.7. Модульні вилки:

а – із сепаратором (розріз), б – без сепаратора (розріз), в – у зборі з ковпачком, г контакт для багатожильного кабелю, д – для одножильного кабелю

Модульн вилки допускають тільки однократну установку. До установки контакти в них підняті над каналами для проводів, затиск для кабелю не продавлений. У такому положенні в розетки вони не входять. При установці контактів затиск для кабелю вдавлюється всередину. Вилки різних виробників розрізняються кількістю точок закріплення кабелю і зручністю установки. Для установки вилок існує спеціальний обтискний інструмент (crimping tool), без якого якісна обробка кабелю неможлива. Якісна і надійна установка вилок вимагає навичок, оскільки контроль якості цієї операції проблематичний, в особливо відповідальних випадках є сенс придбати фірмові шнури заводського виготовлення.

2.3 Коаксіальний кабель (coaxial cable)

Коаксіальний кабель (coaxial cable, або coax) усе ще залишається одним з можливих варіантів кабелю для горизонтальних підсистем, особливо у випадках, коли високий рівень електромагнітних перешкод не дозволяє використовувати кручену пару, або ж невеликі розміри мережі не створюють великих проблем з експлуатацією кабельно системи.

Товстий Ethernet має в порівнянні з тонким більшу пропускну спроможність, він більш стійкий до ушкоджень і передає дані на великі відстані, однак до нього складніше приєднатися і він менш гнучкий. З товстим Ethernet складніше працювати, і він мало підходить для горизонтальних підсистем. Однак його можна використовувати у вертикальній підсистемі як магістраль, якщо оптоволоконний кабель з якихось причин не підходить.

Тонкий Ethernet – це кабель, що повинен був вирішити проблеми, позв’язані з застосуванням товстого Ethernet. До появи стандарту 10Base-T тонкий Ethernet був основним кабелем для горизонтальних підсистем. Тонкий Ethernet простіше монтувати, ніж товстий. Мережі з тонкого Ethernet можна швидко зібрати тому, що комп’ютери з’єднуються один з одним безпосередньо.

Головний недолік тонкого Ethernet – складність його обслуговування. Кожен кінець кабелю повинен закінчуватися термінатором 50 Ом. При відсутності термінатора або втраті ним своїх робочих властивостей (наприклад, через відсутність контакту) перестає працювати весь сегмент мережі, підключений до цього кабелю. Аналогічн наслідки має погане з’єднання будь-якої робочої станції (яке здійснюється через Т-конектор). Несправності в мережах на тонкому Ethernet складно локалізувати. Часто доводиться від’єднувати Т-конектор від мережного адаптера, тестувати кабельний сегмент і потім послідовно повторювати цю процедуру для всіх приєднаних вузлів. Тому вартість експлуатації мережі на тонкому Ethernet звичайно значно перевищує вартість експлуатації аналогічної мережі на крученій парі, хоча капітальні витрати на кабельну систему для тонкого Ethernet звичайно нижче.

Страницы: 1, 2, 3, 4