Отчёты по практике / RYMO / 3299
.pdf-Министерство обороны США (Department of Defense, DoD) имеет многочисленные подразделения, занимающиеся созданием стандартов для компьютерных систем. Одной из самых известных разработок DoD является стек транспортных протоколов TCP/IP.
-Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) — эта организация представляет США в Международной организации по стандартизации ISO. Комитеты ANSI ведут работу по разработке стандартов в различных областях вычислительной техники. Так, комитет ANSI ХЗТ9.5 совместно с фирмой IBM занимается стандартизацией локальных сетей крупных ЭВМ (архитектура сетей SNA). Известный стандарт FDDI также является результатом деятельности этого комитета ANSI. В области микрокомпьютеров ANSI разрабатывает стандарты на языки программирования, интерфейс SCSI. ANSI разработал рекомендации по переносимости для языков С, FORTRAN, COBOL.
Особую роль в выработке международных открытых стандартов играют стандарты Internet. Ввиду большой и постоянной растущей популярности Internet, эти стандарты становятся международными стандартами «де-факто», многие из которых затем приобретают статус официальных международных стандартов за счет их утверждения одной из вышеперечисленных организаций, в том числе ISO и ITU-T. Существует несколько организационных подразделений, отвечающих за развитие Internet и, в частности, за стандартизацию средств Internet.
Основным из них является Internet Society (ISOC) — профессиональное сообщество, которое занимается общими вопросами эволюции и роста Internet как глобальной коммуникационной инфраструктуры. Под управлением ISOC работает Internet Architecture Board (IAB) — организация, в ведении которой находится технический контроль и координация работ для Internet. IAB координирует направление исследований и новых разработок для стека TCP/IP и является конечной инстанцией при определении новых стандартов Internet.
В IAB входят две основные группы: Internet Engineering Task Force (IETF) и Internet Research Task Force (IRTF). IETF — это инженерная группа, которая занимается решением ближайших технических проблем Internet. Именно IETF определяет спецификации, которые затем становятся стандартами Internet. В свою очередь, IRTF координирует долгосрочные исследовательские проекты по протоколам TCP/IP.
В любой организации, занимающейся стандартизацией, процесс выработки и принятия стандарта состоит из ряда обязательных этапов, которые, собственно, и составляют процедуру стандартизации. Рассмотрим эту процедуру на примере разработки стандартов Internet.
-Сначала в IETF представляется так называемый рабочий проект (draft) в виде, доступном для комментариев. Он публикуется в Internet, после чего широкий круг заинтересованных лиц включается в обсуждение этого документа, в него вносятся исправления, и наконец наступает момент, когда можно зафиксировать содержание документа. На этом этапе проекту присваивается номер RFC (возможен и другой вариант развития событий — после обсуждения рабочий проект отвергается и удаляется из Internet).
-После присвоения номера проект приобретает статус предлагаемого стандарта. В течение 6 месяцев этот предлагаемый стандарт проходит проверку практикой, в результате в него вносятся изменения.
-Если результаты практических исследований показывают эффективность предлагаемого стандарта, то ему, со всеми внесенными изменениями, присваивается статус проекта стандарта. Затем в течение не менее 4-х месяцев проходят его дальнейшие испытания «на прочность», в число которых входит создание по крайней мере двух программных реализаций.
-Если во время пребывания в ранге проекта стандарта в документ не было внесено никаких исправлений, то ему может быть присвоен статус официального стандарта Internet. Список утвержденных официальных стандартов Internet публикуется в виде документа RFC и доступен в Internet. Следует заметить, что все стандарты Internet носят название RFC с соответствующим порядковым номером, но далеко не все RFC являются стандартами Internet — часто эти документы представляют собой комментарии к какому-либо стандарту или просто описания некоторой проблемы Internet.
31
Стандартные стеки коммуникационных протоколов.
Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки, кроме SNA на ниж-
них уровнях — физическом и канальном, — используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. Зато на верхних уровнях все стеки работают по своим собственным протоколам. Эти протоколы часто не соответствуют рекомендуемому моделью OSI разбиению на уровни. В частности, функции сеансового и представительного уровня, как правило, объединены с прикладным уровнем. Такое несоответствие связано с тем, что модель OSI появилась как результат обобщения уже существующих и реально используемых стеков, а не наоборот.
Стек OSI.
Следует четко различать модель OSI и стек OSI. В то время как модель OSI является концептуальной схемой взаимодействия открытых систем, стек OSI представляет собой набор вполне конкретных спецификаций протоколов. В отличие от других стеков протоколов стек OSI полностью соответствует модели OSI, он включает спецификации протоколов для всех семи уровней взаимодействия, определенных в этой модели. На нижних уровнях стек OSI поддерживает Ethernet, Token Ring, FDDI, протоколы глобальных сетей, Х.25 и ISDN, — то есть использует разработанные вне стека протоколы нижних уровней, как и все другие стеки. Протоколы сетевого, транспортного и сеансового уровней стека OSI специфицированы и реализованы различными производителями, но распространены пока мало. Наиболее популярными протоколами стека OSI являются прикладные протоколы. К ним относятся: протокол передачи файлов РТАМ, протокол эмуляции терминала УТР, протоколы справочной службы Х.500, электронной почты Х.400 и ряд других.
Протоколы стека OSI отличает большая сложность и неоднозначность спецификаций. Эти свойства явились результатом общей политики разработчиков стека, стремившихся учесть в своих протоколах все случаи жизни и все существующие и появляющиеся технологии. К этому нужно еще добавить и последствия большого количества политических компромиссов, неизбежных при принятии международных стандартов по такому злободневному вопросу, как построение открытых вычислительных сетей.
Из-за своей сложности протоколы OSI требуют больших затрат вычислительной мощности центрального процессора, что делает их наиболее подходящими для мощных машин, а не для сетей персональных компьютеров.
Стек OSI — международный, независимый от производителей стандарт. Его поддерживает правительство США в своей программе GOSIP, в соответствии с которой все компьютерные сети, устанавливаемые в правительственных учреждениях США после 1990 года, должны или непосредственно поддерживать стек OSI, или обеспечивать средства для перехода на этот стек в будущем. Тем не менее стек OSI более популярен в Европе, чем в США, так как в Европе осталось меньше старых сетей, работающих по своим собственным протоколам. Большинство организаций пока только планируют переход к стеку OSI, и очень немногие приступили к созданию пилотных проектов. Из тех, кто работает в этом направлении, можно назвать Во- енно-морское ведомство США и сеть NFSNET. Одним из крупнейших производителей поддерживающих OSI, является компания AT&T, ее сеть Stargroup полностью базируется на этом стеке.
Стек TCP/IP.
Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Большой вклад в развитие стека TCP/IP, который получил свое название по популярным протоколам IP и TCP, внес университет Беркли, реализовав протоколы стека в своей версии ОС UNIX. Популярность этой операционной системы
32
привела к широкому распространению протоколов TCP, IP и других протоколов стека. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров всемирной информационной сети Internet, а также в огромном числе корпоративных сетей.
Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей — это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных
— протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, РРР, протоколы территориальных сетей Х.25 и ISDN.
Основными протоколами стека, давшими ему название, являются протоколы IP и TCP. Эти протоколы в терминологии модели OSI относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, a TCP гарантирует надежность его доставки.
За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня. К ним относятся такие популярные протоколы, как протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы службы WWW и многие другие.
Сегодня стек TCP/IP представляет собой один из самых распространенных стеков транспортных протоколов вычислительных сетей. Действительно, только в сети Internet объединено около 10 миллионов компьютеров по всему миру, которые взаимодействуют друг с другом с помощью стека протоколов TCP/IP.
Стремительный рост популярности Internet привел и к изменениям в расстановке сил в мире коммуникационных протоколов — протоколы TCP/IP, на которых построен Internet, стали быстро теснить бесспорного лидера прошлых лет — стек IPX/SPX компании Novell. Сегодня в мире общее количество компьютеров, на которых установлен стек TCP/IP, сравнялось с общим количеством компьютеров, на которых работает стек IPX/SPX, и это говорит о резком переломе
вотношении администраторов локальных сетей к протоколам, используемым на настольных компьютерах, так как именно они составляют подавляющее число мирового компьютерного парка и именно на них раньше почти везде работали протоколы компании Novell, необходимые для доступа к файловым серверам NetWare. Процесс становления стека TCP/IP в качестве стека номер один в любых типах сетей продолжается, и сейчас любая промышленная операционная система обязательно включает программную реализацию этого стека в своем комплекте поставки.
Хотя протоколы TCP/IP неразрывно связаны с Internet и каждый из многомиллионной армады компьютеров Internet работает на основе этого стека, существует большое количество локальных, корпоративных и территориальных сетей, непосредственно не являющихся частями Internet, в которых также используют протоколы TCP/IP. Чтобы отличать их от Internet, эти сети называют сетями TCP/IP или просто IP-сетями.
Поскольку стек TCP/IP изначально создавался для глобальной сети Internet, он имеет много особенностей, дающих ему преимущество перед другими протоколами, когда речь заходит о построении сетей, включающих глобальные связи. В частности, очень полезным свойством, делающим возможным применение этого протокола в больших сетях, является его способность фрагментировать пакеты. Действительно, большая составная сеть часто состоит из сетей, построенных на совершенно разных принципах. В каждой из этих сетей может быть установлена собственная величина максимальной длины единицы передаваемых данных (кадра). В таком случае при переходе из одной сети, имеющей большую максимальную длину, в сеть с меньшей максимальной длиной может возникнуть необходимость деления передаваемого кадра на несколько частей. Протокол IP стека TCP/IP эффективно решает эту задачу.
Другой особенностью технологии TCP/IP является гибкая система адресации, позволяющая более просто по сравнению с другими протоколами аналогичного назначения включать
винтерсеть сети других технологий. Это свойство также способствует применению стека TCP/IP для построения больших гетерогенных сетей.
33
В стеке TCP/IP очень экономно используются возможности широковещательных рассылок. Это свойство совершенно необходимо при работе на медленных каналах связи, характерных для территориальных сетей.
Однако, как и всегда, за получаемые преимущества надо платить, и платой здесь оказываются высокие требования к ресурсам и сложность администрирования IP-сетей. Мощные функциональные возможности протоколов стека TCP/IP требуют для своей реализации высоких вычислительных затрат. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т. п. Каждая из этих служб направлена на облегчение администрирования сети, в том числе и на облегчение конфигурирования оборудования, но в то же время сама требует пристального внимания со стороны администраторов.
Можно приводить и другие доводы за и против стека протоколов Internet, однако факт остается фактом — сегодня это самый популярный стек протоколов, широко используемый как в глобальных, так и локальных сетях.
Стек IPX/SPX.
Этот стек является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, разработанным для сетевой операционной системы NetWare еще в начале 80-х годов. Протоколы сетевого и се-
ансового уровней Internetwork Packet Exchange (IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX), кото-
рые дали название стеку, являются прямой адаптацией протоколов XNS фирмы Xerox, распространенных в гораздо меньшей степени, чем стек IPX/SPX. Популярность стека IPX/SPX непосредственно связана с операционной системой Novell NetWare, которая еще сохраняет мировое лидерство по числу установленных систем, хотя в последнее время ее популярность несколько снизилась и по темпам роста она отстает от Microsoft Windows NT.
Многие особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией ранних версий ОС NetWare (до версии 4.0) на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из персональных компьютеров со скромными ресурсами. Понятно, что для таких компьютеров компании Novell нужны были протоколы, на реализацию которых требовалось бы минимальное количество оперативной памяти (ограниченной в IBM-совместимых компьютерах под управлением MS-DOS объемом 640 Кбайт) и которые бы быстро работали на процессорах небольшой вычислительной мощности. В результате протоколы стека IPX/SPX до недавнего времени хорошо работали в локальных сетях и не очень — в больших корпоративных сетях, так как они слишком перегружали медленные глобальные связи широковещательными пакетами, которые интенсивно используются несколькими протоколами этого стека (например, для установления связи между клиентами и серверами). Это обстоятельство, а также тот факт, что стек IPX/SPX является собственностью фирмы Novell и на его реализацию нужно получать лицензию (то есть открытые спецификации не поддерживались), долгое время ограничивали распространенность его только сетями NetWare. Однако с момента выпуска версии NetWare 4.0 Novell внесла и продолжает вносить в свои протоколы серьезные изменения, направленные на их адаптацию для работы в корпоративных сетях. Сейчас стек IPX/ SPX реализован не только в NetWare, но и в нескольких других популярных сетевых ОС, например SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.
Стек NetBIOS/SMB.
Этот стек широко используется в продуктах компаний IBM и Microsoft. На физическом и канальном уровнях этого стека используются все наиболее распространенные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и другие. На верхних уровнях работают протоколы NetBEUI и SMB.
Протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) появился в 1984 году как сете-
вое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) IBM PC для сетевой программы PC Network фирмы IBM. В дальнейшем этот протокол был заменен так называемым протоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI — NetBIOS Extended User Interface. Для обеспечения совместимости приложений в качестве интерфейса к протоколу NetBEUI был сохранен интерфейс NetBIOS. Протокол NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих
34
не более 200 рабочих станций. Этот протокол содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням модели OSI, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов. Это ограничивает применение протокола NetBEUI локальными сетями, не разделенными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях. Некоторые ограничения NetBEUI снимаются реализацией этого протокола NBF (NetBEUI Frame), которая включена в операционную систему Microsoft Windows NT.
Протокол 8MB (Server Message Block) выполняет функции сеансового, представительного и прикладного уровней. На основе 8MB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.
Рисунок 21 - Соответствие популярных стеков протоколов модели OSI
Стеки протоколов SNA фирмы IBM, DECnet корпорации Digital Equipment и AppleTalk/AFP
фирмы Apple применяются в основном в операционных системах и сетевом оборудовании этих фирм.
На (рис.21) показано соответствие некоторых, наиболее популярных протоколов уровням модели OSI. Часто это соответствие весьма условно, так как модель OSI — только руководство к действию, причем достаточно общее, а конкретные протоколы разрабатывались для решения специфических задач, причем многие из них появились до разработки модели OSI. В большинстве случаев разработчики стеков отдавали предпочтение скорости работы сети в ущерб модульности — ни один стек, кроме стека OSI, не разбит на семь уровней. Чаще всего в стеке явно, выделяются 3-4 уровня: уровень сетевых адаптеров, в котором реализуются протоколы физического и канального уровней, сетевой уровень, транспортный уровень и уровень служб, вбирающий в себя функции сеансового, представительного и прикладного уровней.
35
Рекомендуемая литература: [5-11, 13,14]
Контрольные вопросы:
1.Что является в компьютерных сетях идеологической основой стандартизации?
2.Дайте развернутое определение протоколу?
3.Для чего используют стек коммуникационных протоколов?
4.Для чего используют открытые системы?
5.Перечислите наиболее популярными являются стеки?
5 ПЕРЕДАЮЩАЯ СРЕДА ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Передающая среда является одной из важнейших составляющих локальных сетей. От правильного выбора типа передающей среды, ее монтажа во многом зависит надежность локальной сети. Производительность локальной сети также в значительной мере зависит от параметров передающей среды и качества установки кабельной системы. Требования к электрическим и механическим параметрам локальных сетей, которые следует соблюдать в процессе их установки и эксплуатации, определяются соответствующими нормативными документами. Электрические параметры оказывают существенное влияние на реальное значение скорости передачи информации и устойчивость работы сети. Механические параметры определяют удобство монтажа и надежность сетевых соединений. В качестве среды передачи информации в локальных сетях чаще всего используются: коаксиальный кабель, витые пары проводников и оптоволоконные среды.
Коаксиальный кабель.
С целью уменьшения затрат на сетевое оборудование в рамках небольших сетей целесообразно использовать шинную топологию. Основным преимуществом сетей с шинной топологией перед сетями с другой топологией является то, что они могут быть реализованы с минимальными аппаратурными затратами. В самом деле, для объединения компьютеров в один линейный сегмент достаточно коаксиального кабеля соответствующей длины и сетевых адаптеров по одному для каждого компьютера. В то же время большинство других сетевых топологий, например древовидных, требует для своей реализации дополнительных устройств в виде концентраторов или маршрутизаторов. Следует обратить внимание, что для добавления компьютера к сети с шинной топологией достаточно сегмента коаксиального кабеля соответствующей длины и одного сетевого адаптера.
В древовидных сетях при подключении очередного компьютера может потребоваться замена одного из концентраторов на концентратор с большим числом выходов или добавление нового концентратора, что сразу же отразиться на стоимости сети. Опыт эксплуатации локальных сетей показывает, что при небольшом количестве компьютеров (10-15) целесообразнее всего использовать сети с шинной топологией на основе коаксиального кабеля.
Физически коаксиальный кабель представляет собой (рис.22) двухпроводную линию связи, в которой один проводник (цен-
тральный) находится внутри другого. В качестве центрального проводника может использоваться как одножильный, так и многожильный медный провод.
36
Кабель с многожильным проводником более гибкий и надежный, однако стоимость его несколько выше. Внешний проводник выполнен в виде цилиндра, сплетенного из медного провода. Центральный и внешний проводники разделены между собой изоляцией. Внешняя оболочка кабеля выполняется из поливинилхлорида или флуорополимера. Вследствие относительно невысокой стоимости и гибкости поливинилхлорид широко используется в коаксиальных кабелях. Кабель с поливинилхлоридной оболочкой применяется в основном на открытых или легкодоступных участках. Поскольку продукты горения поливинилхлорида ядовиты, кабель на его основе нельзя прокладывать в закрытых потолочных пазухах. Для этого используется кабель на основе флуорополимера. Этот кабель сертифицирован на огнестойкость и при возгорании выделяет незначительное количество смол. Однако этот кабель менее гибкий и более дорогой.
Для достижения максимального уровня сигнала длина сегмента коаксиального кабеля должна быть кратна длине волны передаваемого сигнала. Для возможности определения мест подключения рабочих станций коаксиальный кабель маркируется по всей длине через определенные промежутки. Отсутствие этих меток является первым признаком несоответствия кабеля сетевым стандартам. Кроме этого на каждом кабеле должна быть четкая маркировка, указывающая на его тип.
Коаксиальный кабель является широкополосным средством связи, позволяющим передавать информацию в достаточно большом частотном диапазоне. Он может использоваться как для одноканальной, так и многоканальной передачи. В случае многоканальной работы в рамках одной физической передающей среды создается несколько каналов передачи данных, например, за счет разделения частотного диапазона на отдельные поддиапазоны. Такой способ широко используется, например, в телевидении для передачи нескольких программ по коаксиальному кабелю.
В настоящее время в локальных сетях преимущественно используется одноканальная передача информации. В локальных компьютерных сетях используются коаксиальные кабели с различным волновым сопротивлением — от 50 Ом до 120 Ом, однако предпочтение отдается кабелю с волновым сопротивлением в 50 Ом. Значение волнового сопротивления кабеля должно соответствовать параметрам, указанным в технических условиях на конкретную локальную сеть. В первую очередь значение волнового сопротивления должно быть согласовано со значением выходного волнового сопротивления используемых сетевых адаптеров. Несоблюдение этого условия приводит к неустойчивости работы локальной сети. В локальных сетях чаще всего используется два вида коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом: RG-11 — так называемый "толстый" или "желтый" кабель и RG-58 — "тонкий" кабель. Сравнительные характеристики этих видов кабеля приведены в табл. 2.
|
|
|
Таблица 2 |
|
Сравнительные характеристики |
|
|
||
Параметры |
|
RG-11 |
RG-58 |
|
|
|
|
|
|
Скорость передачи, Мбит/с. |
|
10 |
10 |
|
Волновое сопротивление, Ом |
|
50 |
50 |
|
Затухание в сегменте кабеля на частоте 10МГц, ДБ |
8,5(18) |
8,5(18) |
|
|
(ДБ/км) |
|
|
||
|
|
|
|
|
Требуемая скорость распространения |
сигнала, |
0,77 |
0,65 |
|
с=Зх105 м/ч |
|
|
||
Диаметр центрального проводника, мм |
|
2,17±0,013 |
0,89±0,05 |
|
Диаметр экрана, мм внутренний внешний |
|
6.15 8,28±0,178 |
2,95±0,15 |
|
|
|
|
|
|
Внешний диаметр оболочки, мм из поливинилхлори- |
10,297 9,525 |
4,9 4,8 |
|
|
да из флуорополимера |
|
|
||
|
|
|
|
|
37
Кабель RG-11 характеризуются более высокой надежностью и помехозащищенностью, однако его стоимость существенно выше стоимости кабеля RG58A/U. Кабель RG-11 позволяет создавать более длинные сетевые сегменты по сравнению с кабелем RG-58.
Аналогом зарубежного кабеля RG-11 являются отечественные кабели РК-50-6-11 и РК- 50-6-13, а кабеля RG-58 — кабель РК-50-3-11, здесь;
РК обозначает тип кабеля (радиокабель); 50 — его волновое сопротивление; 6 или 3 — округленное значение внутреннего диаметра экрана; 11 или 13 — шифр материала внешней оболочки. Имеется три модификации кабеля RG-58: кабель RG-58/U со сплошным центральным проводом; кабель RG-58A/U с многожильным центральным проводом; кабель RG-58C/U, являющийся военным стандартом для кабеля RG-58A/U.
Витая пара проводников.
а) с одножильным центральным проводом
б) с многожильным центральным проводом
Рисунок 23 - Витая пара проводников
Рисунок 24 - Экранированная витая пара проводников
В настоящее время в локальных сетях на смену коаксиальному кабелю приходит кабель на базе витых пар проводников. Витая пара (рис.23) представляет собой два скрученных проводника. В качестве проводника используется медный одножильный (рис.23 а) или многожильный (рис. 23 б) скрученный проводник. Стоимость кабеля первого типа меньше, однако кабель второго типа более надежен и удобен при монтаже кабельных соединений. В целом стоимость кабеля на базе витой пары проводников меньше стоимости коаксиального кабеля. Внешне кабель на базе витой пары подобен телефонному кабелю, но отличается от него наличием определенного числа скруток на один погонный метр.
Повышение уровня технологии изготовления кабеля на базе витых пар проводников позволило существенно улучшить электрические параметры этого вида кабеля, приблизив их к соответствующим параметрам коаксиального кабеля, а иногда и превысив их.
По уровню экранирования витые пары делятся на неэкранированные и экранированные, последние характеризуются более высокими электрическими параметрами. Экранированные витые пары (рис. 24) включают выполненную из фольги экранирующую изоляцию для предотвращения электромагнитных помех.
Существует несколько типов кабеля с витыми парами проводов. Кабели могут содержать четыре пары проводников или представлять собой жгуты из 25 и более витых
Рисунок 25 - Четырех парный неэкранированный кабель
Рисунок 26 - Экранированный четырех парный кабель
38
пар, которые помещаются (рис. 25) в общую пластмассовую оболочку. В случае экранированного кабеля (рис. 26) используется дополнительный общий экран.
Неэкранированные провода, как правило, имеют волновое сопротивление в 100 Ом, а экранированные - 150 Ом. Учитывая широкое использование в компьютерных сетях кабеля на базе витых пар проводников, разработан ряд стандартов, определяющих электрические и монтажные параметры кабеля.
В рамках каждого типа кабеля различают несколько его категорий. Например, для неэкранированного кабеля из 4 витых пар, который достаточно широко используется в локальных сетях, определены категории с номерами 3, 4, 5.
Основное различие между категориями заключается в частотных характеристиках. Так, неэкранированный кабель категории 3 представляет собой стандартный телефонный ка-
бель с полосой частот в 15 МГц.
|
|
|
|
Кабель четвертой категории обеспечивает |
|
|
|
|
|
полосу пропускания в 20 МГц, а кабель пятой ка- |
|
|
|
|
|
тегории — 100 МГц. В зависимости от категории |
|
|
|
|
|
кабеля определяется максимально допустимая |
|
|
|
|
|
длина сегмента кабеля между двумя активными |
|
|
|
|
|
устройствами, например между рабочей станцией |
|
|
|
|
|
и концентратором. Для кабеля категории 3 длина |
|
|
|
|
|
сегмента не должна превышать 100 м. Кабели бо- |
|
Рисунок 27 - Распределение контак- |
лее высоких категорий могут обеспечивать связь |
||||
на большие расстояния; например, кабель катего- |
|||||
тов между витыми парами |
|
||||
|
рии 5 обеспечивает связь на расстоянии до 150м. |
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
В свою очередь, экранированные кабели обладают |
|
|
|
|
|
более высокими параметрами передачи сигналов. |
|
|
|
|
|
Для данного типа кабелей определены основные |
|
|
|
|
|
категории — 1, 2, 6 и 9, и дополнительные типы |
|
|
|
|
|
— 1А, 2А, 6А и 9А, ориентированные на высоко- |
|
|
|
|
|
частотное исполнение до частоты 300 МГц. |
|
|
|
|
|
Стандартным также является распределе- |
|
|
|
|
|
ние контактов и цветовая кодовая маркировка |
|
|
|
|
|
проводов. На (рис. 27) представлено стандартное |
|
|
|
|
|
распределение контактов между парами провод- |
|
|
|
|
|
ников четырехпарного неэкранированного кабеля. |
|
|
|
|
|
Первая пара проводников маркируется белым и |
|
|
|
|
|
синим цветами, вторая пара — оранжевым и бе- |
|
Рисунок 28 - Разъем RJ-45 |
лым, третья — зеленым и белым, четвертая — ко- |
||||
|
|
|
|
ричневым и белым цветами. Более того, за стан- |
|
|
|
|
|
дартными типами сетей закреплены определенные |
|
|
|
|
|
пары проводников и распределение контактов. |
|
|
|
|
|
Так, для сети Token Ring используются пары 1 и 3, |
|
|
|
|
|
для сети l0Base-T — пары 2 и 3. Сеть l00VGAny |
|
|
|
|
|
LAN требует использования всех четырех пар. |
|
Стекло или |
Жидкий |
|
Пластиковая |
Подключение рабочих станций к передаю- |
|
пластиковое |
|
оболочка |
щей среде на базе витых пар проводников тонкого |
||
гель |
|
||||
волокно |
|
|
коаксиального кабеля осуществляется с помощью |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
разъема RJ-45 (рис. 28). Внешне эти разъемы по- |
|
|
|
|
|
хожи на телефонные разъемы RJ-11, но отличают- |
|
|
|
|
|
ся от них большим числом контактов (восемь вме- |
|
|
|
|
|
сто четырех). |
|
Внутренняя |
|
|
|
|
|
пластиковая |
|
|
|
|
|
|
Усиливающие жилы |
|
|
||
оболочка |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
|
||
Рисунок 29 - Разновидности оптоволоконного |
|||||
|
|||||
кабеля |
|
|
|
|
|
Оптоволоконный кабель.
Наиболее перспективной передающей средой, обеспечивающей высокую скорость передачи информации на значительные расстояния, является оптоволоконный кабель. На (рис. 29) представлены два вида оптоволоконного кабеля, первый из них — облегченный, второй — усиленный.
Облегченная конфигурация.
В качестве среды передачи в оптоволоконном кабеле используется оптическое волокно (световод), представляющее собой тонкую стеклянную или пластмассовую нить толщиной 8,3- 10мк. Световод покрыт стеклянной оболочкой, имеющей другой коэффициент отражения, чем у световода. Стеклянная оболочка отражает свет, направляя его вдоль световода. Между оболочкой световода и внешней пластиковой оболочкой может помещаться жидкий гель (облегченный кабель) или усиливающие жилы (усиленный кабель). Внутренняя стеклянная оболочка обеспечивает необходимую жесткость и устойчивость к разрывам, перегреву и переохлаждению. Гель и усиливающие жилы обеспечивают дополнительную защиту от механического воздействия и влияния окружающей среды. Кабель может содержать одно светопроводящее волокно, но обычно их несколько.
|
Сигнал по оптическому волокну может распро- |
|
|
страняться по одному пути (рис. 30) в виде достаточно |
|
|
тонкого пучка света, либо в виде нескольких пучков све- |
|
|
та (рис. 31). В первом случае говорят об одномодовом, во |
|
Рисунок 30 - Распространение све- |
втором случае — о многомодовом кабеле. Световод од- |
|
номодового кабеля значительно тоньше световода мно- |
||
тового сигнала в одномодовом ка- |
||
гомодового кабеля. Сигнал в одномодовом кабеле гене- |
||
беле |
||
|
||
|
рируется с помощью лазерного источника света. При вы- |
боре в качестве источника света лазерного диода, который может переключаться с частотой в несколько тысяч МГц, обеспечивается достаточно высокая скорость передачи цифровых сигналов. Одномодовый кабель используется в высокоскоростных соединениях (выше 10 Гбит/с) или на длинных дистанциях (до 30 км). Для передачи аудио и видео наиболее целесообразным является применение кабелей «OM2». Вице-президент европейского отделения компании Extron по маркетингу Райнер Штайль отмечает, что оптоволоконные линии стали более доступными, их чаще применяют для организации сети внутри зданий — это ведет к росту применения АВсистем на основе оптических технологий. Штайль говорит: «В плане интеграции ВОЛС уже сегодня обладают несколькими ключевыми преимуществами. По сравнению с аналогичной мед- но-кабельной инфраструктурой оптика позволяет использовать одновременно и аналоговые, и цифровые видеосигналы, обеспечивая единое системное решение для работы с существующими, а также с перспективными видеоформатами. Кроме того, т.к. оптика предлагает очень высокую пропускную способность, тот же кабель будет работать с большими разрешениями и в будущем. ВОЛС легко адаптируется к новым стандартам и форматам, появляющимся в процессе развития АВ-технологий».
Многомодовый кабель, наиболее часто используемый |
|
|
в небольших промышленных, бытовых и коммерческих про- |
|
|
ектах, имеет самый высокий коэффициент ослабления и рабо- |
|
|
тает только на коротких расстояниях. Более старый тип кабе- |
|
|
ля, 62,5/125 (эти цифры характеризуют внутренний/ внешний |
Рисунок 31 - Распростра- |
|
диаметры световода в мкм), часто называемый «OM1», имеет |
||
нение светового сигнала в |
||
ограниченную пропускную способность и используется для |
||
многомодовом кабеле |
||
передачи данных со скоростью до 200 Мбит/с. Недавно стали |
||
|
применять кабели 50/125 «OM2» и «OM3», предлагающие скорости 1Гбит/с на расстояниях до 500 м и 10 Гбит/с на до 300 м.
В многомодовом кабеле в качестве источника сигнала используется светодиод, что существенно снижает стоимость передающей аппаратуры. В многомодовом кабеле все световые пучки рассматриваются получателем как один импульс. Учитывая, что каждый пучок света
40
