839

110

тых пар — это перекос задержки (рис. 3.15). Перекос задержки характеризует синхронизацию путей передачи сигнала по разным парам в кабеле.

ослабленный

сигнал

исходный

сигнал

Рис. 3.15 — Перекос задержки

Когда все четыре пары активны, сигналы должны прибывать согласованно. Измеряемый в наносекундах [нс] перекос задержки характеризует разницу во времени поступления сигналов по разным парам кабеля. Если эта разница окажется чересчур велика, то принимающее устройство будет не в состоянии восстановить сигнал. В конечном итоге это приведет к ошибкам и потере данных.

Перекрестные наводки (crosstalk). Витая пара называется активной, если по ней передается сигнал. Активная пара, естественно, создает электромагнитное поле. Это поле может оказывать влияние на другие находящиеся поблизости активные пары

(см. рис. 3.16).

Один из наиболее сложных для понимания моментов в отношении перекрестных наводок связан с единицами измерения, а именно с децибелами. В случае погонного затухания чем больше величина в децибелах, тем выше потери сигнала. В случае перекрестной наводки все наоборот — чем больше величина в децибелах, тем меньше помехи (табл. 3.7).

Рис. 3.16 — Перекрестные наводки

Таблица 3.7

Очевидно, появление шумов в соседних парах нежелательно. Как видно из диаграммы, чем больше величина переходного затухания в децибелах, тем меньше наведенное напряжение (т. е. шумы) в соседних парах. Погонное затухание характеризует потерю сигнала. Следовательно, чем больше величина в децибелах, тем выше потеря сигнала. Однако перекрестные наводки характеризуют потерю шума. В этом случае чем больше величина в децибелах, тем больше потери шума. И конечно, чем активнее затухает шум, тем лучше.

Виды перекрестных наводок

Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk — NEXT). Такие системы, как 10BaseT Ethernet, используют две пары для обмена данными: одну — для передачи, вторую — для приема (см. рис. 3.17) Сигнал имеет наибольшую мощность сразу же после момента передачи данных. И обратно, сигнал обладает наименьшей мощностью непосредственно перед моментом приема данных.

где UВХ — амплитуда переданного сигнала, а UПОМ — амплитуда помехи на ближнем конце.

Рис. 3.17 — Перекрестные наводки на ближнем и дальнем конце

Наиболее часто термин перекрестные наводки используется вместе со словосочетанием на ближнем конце. Причина этого в том, что на ближнем конце, где сигнал имеет наибольшую мощность, он порождает мощное электромагнитное излучение (электромагнитные помехи). Рядом же с передатчиком по соседней паре идет ослабленный сигнал на приемник. Такая комбинация может иметь самые серьезные последствия для принимаемого сигнала, так как он оказывается под воздействием сильного соседнего поля. Это явление имеет место на ближнем конце, поэтому оно и выделяется.

Суммарные перекрестные наводки (PSNEXT, PowerSum NEXT). Как отмечалось ранее, некоторые системы задействуют все четыре пары. При рассмотрении перекрестных наводок на ближнем конце мы исходили из того, что используются только две пары. Однако, если активны все четыре пары, как в стандарте на Gigabit Ethernet, они порождают значительные шумы. Для исследования паразитных электромагнитных влияний всех актив-

113

ных витых пар на выбранную используется такая характеристика, как суммарные перекрестные наводки.

Отношение сигнал\шум — отношение затухания сигнала к ослаблению перекрестной помехи ACR (Attenuation-to-crosstalk ratio). Положительное значение ACR означает, что сигнал преобладает над шумом, при отрицательном — что шум больше сигнала и прием сигнала, а тем более его распознавание, становится проблематичным. Для относительно надежной работы сети значение ACR должно быть не менее +2..+4 дБ.

Перекрестные наводки на дальнем конце (Far End Cross Talk — FEXT). Обычно данные передаются в одном направлении, а именно от передающего устройства к принимающему. Однако в некоторых системах данные передаются в двух направлениях. Такие системы называются полнодуплексными. В случае полнодуплексной передачи шумы возникают как на ближнем, так и на дальнем конце. Ввиду этого стандарт на допустимый уровень перекрестных наводок на дальнем конце введен во многие новые спецификации.

где UВХ — амплитуда переданного сигнала, а UПОМ — амплитуда помехи на дальнем, в данном случае, конце.

Шум на дальнем конце измерить не так-то просто, потому что значительная доля шумов теряется или затухает по пути к тестовому устройству. Поэтому стандартной практикой является вычитание перекрестных наводок и учет только одних шумов. Величина «шумы минус затухание» получила название приведен-

ных перекрестных наводок на дальнем конце или ELFEXT (Equal Level FEXT).

Сторонние перекрестные наводки. Этот термин использу-

ется для описания перекрестных помех между кабелями. Данный эффект наиболее заметен, когда активны несколько пар в кабеле. В этом случае излучаемая отдельным кабелем энергия может быть достаточно существенна.

Относительная скорость распространения сигнала

(NVP). Параметр NVP (Nominal Velocity of Propagation) является

114

мерой замедления скорости распространения электромагнитной волны вдоль витой пары. Он численно равен отношению фактической скорости распространения к скорости света в вакууме и выражается в виде десятичной дроби или в процентах. Стандарты задают только самые общие требования к величине NVP (см. табл. 3.8), а их последние редакции не определяют метод измерения этого параметра.

Таблица 3.8

Эксплуатационные характеристики витой пары

Все кабели должны иметь витые пары проводов, применение кабелей с несвитыми попарно проводами не допускается. Это относится даже к коротким отрезкам плоского кабеля. При использовании экранированных кабелей на витой паре, сегменты последних рекомендуется заземлять на одном (и только на одном!) конце. На практике это удобнее производить на конце, подключенном к концентратору.

минимальный радиус изгиба — 5 см;

температура при работе и хранении:

––35...+60С — для кабеля в поливинилхлоридной обо-

лочке;

––55...+200С — для кабеля в тефлоновой оболочке.

температура при монтаже:

––20...+60С — для кабеля в поливинилхлоридной

оболочке;

––35...+200С — для кабеля в тефлоновой оболочке.

относительная влажность:

–0...+100% — для кабеля в поливинилхлоридной оболочке, допускается случайная конденсация;

–не реагирует на влажность, конденсацию и водяные брызги — для кабеля в тефлоновой оболочке.

115

возможность применения на открытом воздухе:

–запрещено — для кабеля в поливинилхлоридной обо-

лочке;

–разрешено — для кабеля в тефлоновой оболочке.

запрещено применение тонкого коаксиального кабеля для прокладки на открытом воздухе между двумя не связанными друг

сдругом зданиями (между зданиями, не имеющими общего контура заземления).

Типы разводки витой пары. Для подключения различных сетевых устройств посредством витой пары используется различные типы разводки кабеля. На рис. 3.18 приведены два основных типа правильной разводки витой пары прямая (straight-through) и перекрестная (crossover), называемая так же нуль-хабовая.

Рис. 3.18 — Витая пара straight-through (а) и crossover (б) разводки

Различные типы разводки используются для организации среды передачи между различными сетевыми устройствами (см. табл. 3.9). На рис. 3.19 приведен пример типичной для локальной кабельной системы. Можно видеть, что различные фрагменты сети используют различные типы витой пары.

Таблица 3.9

рабочие станции

Рис. 3.19 — Использование straight-through () crossover ()

разводки витой пары

Структурированная кабельная система

Согласно зарубежным исследованиям (LAN Technologies), 70 % времени простоев обусловлено проблемами, возникшими вследствие низкого качества применяемых кабельных систем. Поэтому так важно правильно построить фундамент сети — кабельную систему. В последнее время в качестве такой надежной основы все чаще используется структурированная кабельная система.

Структурированная кабельная система (Structured Cabling System, SCS) — это набор коммутационных элементов (кабелей,

117

разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

При относительно высокой начальной стоимости, структурированные кабельные системы оправдывают капиталовложения за счет:

длительного использования;

допускают одновременное использование разных протоколов и сред передачи данных;

модульности и возможности внесения изменений, а также наращивания мощности без влияния на существующие сети;

позволяет обеспечить одновременный и быстрый доступ ко всем системам, проложенным в кабельных каналах;

не зависят от поставщика сетевого оборудования;

являясь единой сетью, позволяют создавать независимые участки сети;

допускают использование ранее установленного оборудо-

вания;

не зависят от изменений в информационных технологиях;

обеспечивает зрительное восприятие разделения кабельных подсистем по функциональному признаку.

Структурированные кабельные системы — это реализация модульного представления о кабельных системах связи, рассматривающая последние в виде набора подсистем. Для того чтобы проектирование проистекало менее болезненно, и для того, чтобы

впроцессе эксплуатации ее было несложно модернизировать, расширить или даже перепрофилировать, кабельную подсистему желательно рассматривать в виде нескольких стандартизованных компонент — подсистем.

СКС выделяют пять таких подсистемы: горизонтальную подсистему; вертикальную подсистему; кампус (базовую подсистему — магистраль между зданиями); подсистему рабочей группы и административную подсистему.

Подсистема рабочей группы — это функционально-

территориальная подсистема. Как правило, пользователь начинает думать о локальной вычислительной сети уже имея рабочие места, оснащенные компьютерами. Очень часто при этом некото-

118

рые компьютеры оказываются сопряженными или друг с другом, или с какими-то устройствами (обычно приборами, принтерами и модемами коллективного использования). То есть пользователь перед началом выполнения работ по проектированию ЛВС уже имеет кабельную подсистему той или иной степени сложности. Эту подсистему можно сохранить, если она в достаточной степени развита, или заменить на более приспособленную для решения задач данной рабочей группы.

Горизонтальная подсистема — это территориальная под-

система. Обычно основной объем работ по прокладкам кабеля приходится на нее. Подсистема рабочей группы и административная подсистема, как правило, являются ее составными частями. В зависимости от характеристик объекта, на котором она устанавливается (производственный цех, этаж административного здания, спортивный стадион, морской порт, выставочный павильон и т.п.), эту подсистему приходится проектировать на оптоволокне, защищенной или незащищенной витой паре, коаксиальном кабеле.

В чаще всего в горизонтальных подсистемах применяется оборудование, работающего со скоростью 100 Мбит/c. В тех же случаях, когда в ближайшей перспективе нет смысла в использовании сетевого оборудования с пропускной способностью выше 10 Мбит/c (оборудование 3-й категории), но есть перспектива развития сети, желательно сразу установить кабельную систему, способную работать со скоростью 100 Мбит/c (5-й категории). Это позволит во-первых, немного приподнять общую производительность сети благодаря уменьшению количества коллизий, а во-вторых, при дальнейшем развитии сети (переходе на оборудование 5-й категории) не придется производить никаких работ, связанных с заменой кабельного хозяйства.

Вертикальные подсистемы — территориальные подсис-

темы, служащие для подключения горизонтальных подсистем друг к другу. Обычно реализуются на базе коаксиального кабеля, защищенной витой пары или волоконно-оптического кабеля.

Административная подсистема. Эту кабельную подсис-

тему, как правило, не выделяют в виде самостоятельной структуры. С одной стороны это правильно, но часто ее желательно обозначить перед заказчиком как отдельную структуру. Админист-

119

ративная подсистема кабельного монтажа — это функциональная подсистема. Ее назначение связывать подсистемы рабочих групп и горизонтальные подсистемы в единое целое. Она должна обеспечивать возможность установления резервных связей, подключение дополнительных рабочих мест и других подсистем. Нередко в рамках административной подсистемы требуется поддержка автономной системы энергоснабжения, голосовой и видеосвязи. Одно из основных требований к административной подсистеме — гибкость и возможность увеличения мощности.

Базовые подсистемы (кампус) служат для объединения вертикальных или административных подсистем друг с другом. В этом случае наиболее оправдано применение оптоволокна. В настоящее время на оптоволокне Ethernet работает со скоростями 10 Мбит/c и 100 Мбит/c, в ближайшем будущем ожидается появление оборудования со скоростью 660 Мбит/c (теоретическая пропускная способность оптических кабелей на сегодня оценивается цифрой 200 Гбит/c). Многие компании используют для организации базовых подсистем оборудование, поддерживающее FDDI стандарт — волоконный распределенный интерфейс данных, имеющий производительность 100 Мбит/с. В последнее время, с утверждением стандарта на ATM, в мире все шире начинает применяться этот тип оборудования.

На кабельных системах экономить неразумно. Лучше поставить на 2—3 компьютера меньше. Их всегда можно докупить чуть позже (и при этом дешевле), а кабельную подсистему придется менять или реконструировать и это будут выброшенные «на ветер» деньги.

3.9 Характеристики оптоволоконных каналов

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) — это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием оптическое волокно. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.