Структурированные кабельные системы

К различным рискам, являющимися следствием нестандартных кабельных систем, можно отнести следующие – сетевые рабочие характеристики ниже определенных стандартами, повышенная стоимость внесения изменений в систему и неспособность системы поддерживать новые технологии. По мере распространения принципов структурированного кабелирования стоимость устанавливаемого сетевого оборудования падает, а эффективность передачи данных растет с экспоненциальной зависимостью.

Проектирование структурированной кабельной системы (СКС) разделяется на две основные стадии: архитектурную и телекоммуникационную. Основной задачей архитектурной стадии является определение общей структуры СКС, оптимальной по комплексу технико-экономических характеристик в процессе создания и последующей эксплуатации. Телекоммуникационная стадия чаще всего начинается после окончания архитектурной, а иногда и после завершения капитальных строительно-монтажных работ. В этот период уточняется конкретная структура СКС, составляется перечень необходимого оборудования, планы его размещения и т.д.

В самом общем случае СКС включает в себя три подсистемы:

• подсистема внешних магистралей (первичная) – является основой для построения сети связи между компактно расположенными на одной территории зданиями (кампус);

• подсистема внутренних магистралей (вторичная или вертикальная) связывает между собой отдельные этажи здания и/или пространственно разнесенные помещения в пределах одного здания;

• горизонтальная (третичная) подсистема образована внутренними информационными кабелями между сетевым оборудованием и информационными розетками рабочих мест, самими информационными розетками, коммутационным оборудованием и соединительными кабелями.

Для размещения оборудования используется стандарт, включающий в себя способы коммутации, энергообеспечения и защиты оборудования от несанкционированного доступа. Центральным элементом этого стандарта являются коммутационные шкафы.

Коммуникационные шкафы – конструкции, предназначенные для обслуживания горизонтальной распределительной системы. В них допускается размещение промежуточных и главных кроссов, для успешного размещения в них оборудования ограничивают разработчиков всех видов сетевого оборудования по геометрическим размерам создаваемых элементов, которые либо геометрически совместимы, либо имеют крепежные элементы, делающие их совместимыми.

Системы энергоснабжения оборудования и источники бесперебойного питания размещаются внутри коммуникационных шкафов, так что следует учитывать этот факт при выборе размеров коммуникационного шкафа для конкретного проекта сети.

5. Сетевое оборудование Виды активного оборудования сетей

К активному оборудованию сетей относятся все виды оборудования, используемые для поддержки формы сигнала, ретрансляции, выбора или изменения маршрута продвижения пакета, преобразование формата, передаваемых данных, а также специализированное оборудование объединения и обслуживания сетей.

К активному оборудованию сетей относят различные устройства, например:

– Сетевой адаптер или сетевая карта (NETCARD) – это интерфейсная карта ввода-вывода информации, которая обеспечивает преобразование информационных сигналов, поступающих от системной шины компьютера в форму, пригодную для ретрансляции в соответствующей среде передачи. Внутреннее строение сетевого адаптера и его физические интерфейсы зависят от типа топологии, среды передачи и сетевого стандарта, для работы с которыми предназначен данный сетевой адаптер.

Каждый адаптер имеет свой уникальный 6-байтный физический адрес (MAC-Address), зашитый в одну из микросхем. Области адресов поделены между фирмами-производителями. Некоторые адаптеры и драйверы позволяют изменять адрес, при этом ответственность за его уникальность в сети перекладывается на администратора.

Необязательными, но крайне желательными, функциями современных сетевых карт являются автоконфигурирование 10/100/1000 Мбит/с и поддержка дуплексного режима.

– Модем (MODEM) – (модулятор-демодулятор) – служит для передачи информации на большие расстояния, недоступные локальным сетям. Модемы используют выделенные и коммутируемые телефонные линии.

DSL-модемы (Digital Subscriber Line – цифровая линия подписки), разработаны телефонными компаниями для предоставления услуг кабельного телевидения. Популярность завоевал асимметричный подвид стандарта – ADSL.

ADSL-модем передаёт данные одновременно с голосом, используя обычную пару медных телефонных проводов. Для этого создаются три раздельных частотных канала. Первый набор частот передаёт обычный телефонный сигнал. Второй канал передаёт (upstream) данные на скорости от 64 Кбит/с до 640 Кбит/с, в зависимости от качества линии, расстояния и диаметра провода. Третий канал – высокоскоростной принимающий (downstream) канал, работающий на скоростях от 1,5 Мбит/с до 6,3 Мбит/с. Каждый канал работает только в одном направлении.

Конструктивно модемы для PC выпускаются в двух вариантах исполнения: внутренние – Internal и внешние – External.

– Повторитель (REPEATER) – соединяет два или несколько кабельных сегментов и ретранслирует любой входящий сигнал на все другие сегменты.

Сегмент кабеля – это один отрезок кабеля, удовлетворяющий спецификациям IEEE.

Основная функция повторителей – восстановление формы сигнала, транслируемого по сети до исходных параметров, как правило, восстанавливается амплитуда сигнала и форма фронтов.

Повторитель – устройство физического уровня. Чаще всего упоминаемое при описании топологии «шина», но и другие топологии применяют схожие устройства. При этом стоит сказать, для каждой кабельной системы разрабатывается свой тип повторителя.

Функции повторителя являются настолько необходимыми, что они включаются в состав любого вида активного оборудования сети.

По своей сути многопортовый повторитель практически уже мало чем отличается от концентратора.

–Концентратор (HUB, MAU) – это также многопортовый повторитель, с функцией автосегментации.

Концентраторы можно использовать как автономные устройства. Но, в отличие от повторителей их можно каскадировать, т.е. соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая сложные топологии.

Недостатком такой технологии является то, что трафик получаемой системы будет общим, т.е. увеличивается вероятность возникновения ошибок. Ограничение на число подключенных узлов может распространяться на всю объединенную систему.

Большинство концентраторов были выпущены для сетей со скоростью обмена 10 Мбит/с (HUB Ethernet), 20 Мбит/с (MAU TokenRing). Сейчас практически полностью исчезли с рынка.

– Коммутаторы (SWITCH) – устройства канального и физического уровня.

В коммутаторе выполняется функция трансляции сигнала конкретному порту назначения (виртуальный канал или коммутируемая линия), а при наличии более одной коммутируемой линии – организовывать несколько одновременных сеансов обмена.

Ключевым звеном коммутатора является архитектура без блокирования (non-blocking), которая позволяет установить множественные связи Ethernet между разными парами портов одновременно, причем кадры не теряются в процессе коммутации.

Если приходящий кадр является широковещательным (broadcast), то есть если все биты поля MAC-адреса получателя в кадре задаются равными 1, то такой кадр будет размножен коммутатором (подобно концентратору), т.е. направляются во все остальные порты.

Технология коммутации позволила увеличить скорость передачи данных в современных сетях до стабильной скорости в 10 000 Мбит/с.

– Мост (bridge) – это сетевое устройство, соединяющее между собой сегменты локальной сети или, в некоторых случаях, целые сети. Мосты являются устройствами канального уровня.

Мосты функционируют в так называемом беспорядочном режиме (promiscuous mode), что подразумевает просмотр физического целевого адреса каждого фрейма перед его пересылкой. Этим мосты отличаются от повторителей, которые не имеют возможности анализа адресов фреймов. Мосты принято разделять на:

Прозрачные мосты – это простые устройства. Они считывают исходный и целевой физические адреса фрейма, определяя, следует ли пересылать данный фрейм в следующую сеть.

Транслирующие мосты могут дополнительно преобразовывать фреймы, относящиеся к одному методу доступа и передающей среде, во фреймы другого стандарта (например, из стандарта Ethernet в стандарт Token Ring) и наоборот.

К достоинству мостов относится то, что они могут использоваться еще и как брандмауэры (сетевые экраны), ограничивая доступ к сети.

– Маршрутизатор (ROUTER) – устройство, предназначенное для определения и назначения наиболее оптимального маршрута продвижения пакетов при их перемещении по сети с несколькими вариантами маршрутов доставки.

Маршрутизатор выполняет некоторые функции моста, такие как анализ топологии, фильтрация и пересылка пакетов. Однако, в отличие от мостов, маршрутизаторы могут направлять пакеты в конкретные сети, анализировать сетевой трафик и быстро адаптироваться к изменениям сети. В этом случае используются функции сетевого уровня модели OSI, что позволяет им анализировать в пакетах больше информации, чем это возможно для мостов.

Маршрутизаторы подразделяются на два основных типа:

• статические (static), здесь необходимо, чтобы администратор вручную создал и сконфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут для передачи данных через сеть;

• динамические (dynamic) – автоматически определяют маршруты и поэтому требуют минимальной настройки. Они сложнее статических, так как анализируют информацию от других маршрутизаторов и для каждого пакета принимают отдельное решение о маршруте передачи данных через сеть.

– Шлюз (GATEWAY, BRANDMAUER) – обеспечивает связь между различными архитектурами и сетевыми средами.

Шлюзы распаковывают и преобразуют данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая среда могла понимать сообщения других сред. В частности, шлюз изменяет формат данных, иначе прикладная программа на принимающей стороне не сможет их распознать. Например, шлюзы электронной почты (такие, как Х.400) принимают сообщение в одном формате, транслируют его и пересылают в формате Х.400, используемом получателем, и наоборот.

Шлюз связывает две системы, которые применяют разные:

• коммуникационные протоколы;

• структуры и форматы данных;

• языки;

• архитектуры.

Шлюзы связывают разные сети, например Microsoft Windows NT Server с SNA (Systems Network Architecture фирмы IBM).

Шлюзы – это самые сложные устройства, они включают в себя функции прикладного уровня модели ISO и поэтому являются самыми медленными, зато позволяют реализовать любую обработку и преобразование передаваемой информации.