Кабельная система

Для сетей Ethernet топологии "шина" используется коаксиальный кабель, а топологии "звезда" - витая пара.

По степени распространения сейчас лидирует Ethernet на коаксиальном кабеле, а по темпам распространения впереди витая пара. Рассмотрим сначала Ethernet на коаксиальном кабеле, а потом на витой паре.

Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника (одножильного или многожильного) и внешней экранирующей оплетки. Между ними находится внутренний изолирующий материал. Внешняя изоляция защищает от воздействия окружающей среды.

Основной характеристикой коаксиального кабеля является величина волнового сопротивления. Для Ethernet применяют кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Для его измерения предназначены специальные сетевые тестеры.

Существует два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле: тонкий и толстый. Названия пошли от формального различия в толщине используемого кабеля: в первом случае диаметр кабеля 0.2 дюйма, во втором - 0.4 дюйма. На самом деле различия между ними более существенны.

Тонкий Ethernet

Для Ethernet на тонком кабеле рекомендуется использовать кабель RG-58A/U (диаметр 0.2 дюйма), или отечественный РК-50, при этом не рекомендуется использовать в одном сетевом сегменте кабели разных марок. Надо учитывать, что без использования специальных ухищрений общая длина коаксиального кабеля не должна быть больше 185 метров. После прокладки кабеля на его концы устанавливают так называемые BNC-коннекторы (или разъемы). С их помощью кабель подсоединяется с двух сторон к Т-коннектору, который в свою очередь подсоединяется к внешнему разъему сетевой платы. Т-коннекторы поставляются с сетевыми платами, BNC-коннекторы - отдельно.

BNC - коннекторы бывают нескольких видов: под пайку, обжимные и накручивающиеся.

Разъемы по пайку отечественного производства называются СР-50.

После подсоединения всех отрезков кабеля с BNC - коннекторами к Т-коннекторам получается единый кабельный сегмент. На его обоих концах устанавливаются терминаторы (заглушки). Терминатор конструктивно представляет собой BNC - коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствовать значению волнового сопротивления кабеля, то есть для Ethernet нужны терминаторы с сопротивлением 50 Ом. В отличие от волнового, это сопротивление измеряется обычным тестером, на фирменных терминаторах оно указано на корпусе.

Один из двух терминаторов в сегменте должен быть заземлен. Если заземлить оба конца, то кабельный сегмент превратиться в своеобразную антенну, и сеть не будет работать. При отсутствии заземления сеть может работать вполне нормально, но этого делать не рекомендуется. Для локальной сети отсутствие заземления может привести к выгоранию через сеть всех сетевых карт.

Терминатор с заземлением имеет специальный заземляющий провод.

Толстый Ethernet

Толстый коаксиальный кабель имеет диаметр 0.4 дюйма. Его волновое сопротивление также 50 Ом. По основным показателям, например связанным с защитой от электромагнитного излучения, он значительно превосходит тонкий кабель. Максимальная длина кабельного сегмента 500 метров. По традиционному цвету внешней изоляции его еще называют “желтым кабелем”. Стоимость его очень высока, и отечественные аналоги не известны.

Естественно, что прокладка самого кабеля более-менее одинакова для всех типов кабеля. Однако соединение кабеля с компьютером производится по-разному.

Для подключения компьютеров к толстому кабелю используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединен непосредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный трансиверный кабель, максимальная длина которого 50 метров. На обоих его концах находятся 15-контактные DIX-разъемы. С помощью одного DIX-разъема осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого - к сетевой плате компьютера. Трансиверы и трансиверный кабель позволяют подводить кабель непосредственно к каждому компьютеру.

Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он может в любом месте в буквальном смысле прокусить кабель. Эта простая операция занимает мало времени, а получаемое соединение оказывается очень надежным. Если компьютер переносится в другое место, кабель подсоединяется в новом месте, при этом старое заматывается изоляционной лентой.

Кабель от производителя приходит стандартных размеров с уже смонтированными на концах коннекторами N-типа. Они напоминают BNC-коннекторы, но имеют конструктивные отличия. На обоих концах кабельного сегмента должны находится терминаторы, они тоже N -типа и соединяются с N-коннекторами. Один терминатор должен быть заземлен. Если первоначальной длины кабеля не хватает по какой-либо причине, его можно нарастить с помощью Barrel-коннектора N-типа. Он играет роль стыковочного узла для двух N-коннекторов разных кабельных кусков, при этом общая длина не должна превосходить 500 метров.

При необходимости охватить локальной сетью площадь большую, чем это позволяют рассматриваемые кабельные системы, применяются дополнительные устройства - репитеры. Для Ethernet на тонком кабеле максимальная длина сегмента составляет 185 метров. К сегменту должно быть подключено не более 30 компьютеров. Традиционный репитер имеет двухпортовое исполнение, то есть он может объединить два сегмента по 185 метров. Сегмент подключается к репитеру через Т- коннектор. К одному концу Т- коннектора подключается сегмент, а на другой ставится терминатор. Репитер может находиться в любом месте сегмента, не обязательно в конце.

В сети может быть не больше чем четыре репитера. Это позволяет получить сеть максимальной протяженностью 925 метров.

Существуют репитеры с числом портов больше двух, например, 4-портовые. К одному такому репитеру можно подключить соответственно сразу 4 сегмента.

При использовании многопортовых репитеров общее число их в сети может быть больше четырех, но надо подключать их по такой схеме, чтобы между двумя станциями не оказывалось более четырех репитеров (то есть максимальное расстояние между двумя любыми станциями не превышает 925 метров). Из пяти последовательных сегментов компьютеры должны находится только на трех.

Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500 метров, к одному сегменту можно подключать до 100 станций. При наличии трансиверных кабелей до 50 метров длиной, толстый Ethernet может одним сегментом охватить значительно большую площадь, чем тонкий. Тем не менее, необходимость в репитерах существует и здесь. Эти репитеры имеют DIX-разъемы и могут подключаться трансиверами, как к концу сегмента, так и в любом другом месте. Правила использования репитеров на толстом кабеле аналогичны правилам для тонкого кабеля.

Очень удобны совмещенные репитеры, то есть подходящие и для тонкого и для толстого кабеля. Каждый порт имеет пару разъемов: DIX (AUI) и BNC, но они не могут быть задействованы одновременно. Если вы хотите объединить сегменты на разном кабеле, то тонкий сегмент подключается к BNC-разъему одного порта репитера, а толстый - к DIX-разъему другого порта.

Репитеры очень полезны, но злоупотреблять ими не стоит, так как они приводят к замедлению работы в сети.

Ethernet на витой паре

Как явствует из названия, витая пара - это два изолированных провода, скрученных между собой. Реальный кабель состоит, как правило, не из одной, а из нескольких витых пар. Для Ethernet используется 8-жильный кабель, то есть состоящий физически из 4 витых пар. Для защиты от воздействия окружающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие. Кабель на витой паре считается дешевле коаксиального. Это справедливо для его наиболее распространенных вариантов: неэкранированной витой пары UTP (Unshielded Twisted Pair).

Основным узлом Ethernet сети на витой паре является hub (который в переводе называется накопителем, концентратором или просто - хаб). Каждый компьютер должен быть подключен к нему с помощью своего сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 метров. На концах кабельных сегментов устанавливаются разъемы RJ-45. Одним разъемом кабель подключается к хабу, другим - к сетевой плате. Разъемы RJ-45 очень компактны, имеют пластмассовый корпус и 8 миниатюрных контактных площадок. Эти разъемы очень похожи на те, что используются для импортных телефонов, но только имеют не 4, а 8 контактов.

Для установки разъемов на кабель используется специальный обжимной инструмент. Он называется Crimping/Stripping Tool for RJ-45 plug. Без него установка невозможна. Разъемы одноразовые, восстановлению не подлежат. Если в разъеме возникла неисправность, его срезают и ставят новый.

При установке разъемов надо обязательно соблюдать правильную разводку проводов. Например, если в разъеме на одном конце провода, подключенного к хабу, какой то провод соединен с контактом 1, то на другом конце, подключенном к компьютеру, этот провод должен быть также соединен с контактом 1. Для удобства изоляция всех проводов имеет разную окраску. Провода из одной пары окрашены в один цвет, но по-разному. Один окрашен полностью, другой - нет.

Перед обжимом необходимо расположить провода по окраске в нужном порядке. Листочек с информацией об этом порядке всегда вкладывается в фирменные упаковки с разъемами или идет вместе с фирменными бобинами кабеля. Из четырех пар кабеля на самом деле используются только две. Одна пара (1-2) - на передачу, вторая пара (3-6) - на прием. Но в разъеме необходимо обжимать все провода.

Хабы выпускаются на разное количество портов - как правило, 8, 12 или 16. Соответственно к нему можно подключать такое же количество компьютеров.

Хабы можно объединить, подключая, их друг к другу через порт RJ-45 и получая сложные каскадные структуры. При этом надо придерживаться некоторых правил: во-первых, не должно получаться закольцованных путей, во-вторых, между любыми 2 станциями всегда должно оказываться не более 4 хабов.

Многие хабы имеют дополнительные выходы для тонкого или толстого кабеля Ethernet (соответственно, BNC и DIX-разъемы). Это позволяет объединить витую пару с коаксиальными сегментами. Задействован на одном хабе должен быть только один из двух коаксиальных разъемов (или BNC, или DIX).

Некоторые фирмы производят так называемые стековые хабы. Они могут объединяться в единое целое через специальные разъемы. С точки зрения станций, стек хабов - это один хаб с большим числом портов, что позволяет преодолевать ограничения на число хабов между станциями.