3.4 Физическая среда передачи данных в локальных сетях

3.4.1 Пассивное сетевое оборудование

Основа любой сети - это физическая среда передачи данных: провод, волоконно-оптический кабель, радиоканал и т.д. Используя передающую среду, узлы сети соединяются друг с другом, и образую топологию сети. Сама сеть и устройства, использующие ее, должны выполнять, по крайней мере, четыре функции:

1. Передача сигналов. Определяется, в каком виде должны быть представлены данные, чтобы их можно было передать в другие точки сети.

2. Разделение пропускной способности сети. Определяется, как распределять общую ширину полосы пропускания сети среди всех пользователей.

3. Упаковка данных в кадры. Определяется, как сообщение, подлежащее передаче, делится на блоки определенного размера.

4. Адресация. Определяется, как обеспечить передачу сообщения по назначению и без потерь.

Стандарты EIA/TIA-568B определяют горизонтальную кабельную систему как сетевую среду передачи данных, которая лежит между телекоммуникационной розеткой и горизонтальным кросс-соединением. Этот элемент включает сетевую среду передачи данных, проходящую по горизонтали, телекоммуникационную розетку или разъем, механические неразъемные соединения в монтажном шкафу и коммутационные шнуры или перемычки в монтажном шкафу. Другими словами, под термином горизонтальная кабельная система понимается сетевая среда передачи данных, лежащая в области от коммутационного шкафа до рабочей станции. Стандарты EIA/TIA-568B содержат спецификации, определяющие технические характеристики кабеля. Они требуют прокладки двух кабелей: одного для обычной телефонной связи и другого для передачи данных, причем каждый из них должен иметь свое выходное гнездо. Из этих двух кабелей для телефонной связи должен использоваться кабель UTP с четырьмя витыми парами. В спецификациях этих стандартов определены пять категорий кабеля: категория 1, категория 2, категория 3, категория 4 и категория 5. Из них только кабели категорий 3--5 признаются годными для использования.

При создании или развитии кабельной инфраструктуры сети связи корпорации, предприятия или офиса существует несколько альтернатив: расширенная категория 5 (5е) или категория 6 (экранированные или неэкранированные кабели), оптоволоконные кабели. Выбор кабельной инфраструктуры зависит от приложений, которые планируется использовать в данной сети, а следовательно, и от активного сетевого оборудования, которое будет в ней установлено. Необходимо также учитывать требования по безопасности, которые необходимо соблюдать на данном предприятии.

Современное сетевое оборудование работает обычно по стандартам 10BaseT/FL, 100BaseTX/FX, ATM25 до рабочего места и 1000Base TX/SX/LX/SLX, АТМ ОС-З/ОС-12 на магистрали корпоративной сети.

Если планируется передача 10-100 Мбит/с до рабочего места, то для таких приложений без дополнительных требований по безопасности достаточно использовать медный кабель типа "витая пара" категории 5, который учитывает также потенциал роста пропускной способности системы. Категория 5е необходима для поддержки перспективной сетевой аппаратуры АТМ 155 и 622 Мбит/с, а также Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с.

Для обеспечения возможности передачи информационного потока со скоростью 1000 Мбит/с по электрическим трактам СКС категории 5 при разработке сетевых интерфейсов 1000 Base-T использован целый комплекс мероприятий, улучшающих характеристики кабелей.

Для передачи сигналов вместо двух пар задействуются все четыре пары одновременно, причем передача по каждой паре ведется сразу в двух направлениях. В состав приемопередатчиков введены дополнительные узлы минимизации определенных видов помеховых составляющих (устройства DSP в активном оборудовании учитывают Return Loss и PS NEXT). Использован специальный алгоритм синхронизации сетевых интерфейсов, применено пятиуровневое кодирование. Все эти мероприятия позволяют увеличить частоту передачи сигнала и уменьшить перекрестные шумовые наводки.

В настоящее время на рынке компонентов СКС предлагается ряд типов серийных горизонтальных кабелей, характеристики которых существенно превышают требования, необходимые для выполнения стандартов категории 5. Все они обеспечивают получение величины параметра ACR (разность между перекрестными наводками и затуханием) порядка 10 дБ на частотах примерно 150-200 МГц и даже более, то есть соответствуют характеристикам кабелей категории 6, часто с определенным запасом. Увеличение параметра ACR на кабелях категории 5 достигнуто за счет улучшения параметра NEXT (перекрестные помехи) на 10 дБ и более, а также лучших показателей затухания. При этом характеристики кабелей нормируются до частот порядка 350-550.

Сейчас чаще всего используется кабель категории 5е. Кабель категории 6 почти в два раза превышает стоимость кабеля категории 5е. То же можно сказать и о компонентах. Непопулярность 6-й категории объясняется также и тем, что поскольку стандарт на эту категорию по "витой паре" не принят, то какой бы кабель ни использовался при строительстве СКС, интегратор может сертифицировать систему только на категорию 5е. При этом существует опасность, что проложенная система категории 6 устареет быстрее, чем будет принята: ее и так уже теснит категория 7.

Для горизонтальной прокладки можно использовать кабели категории 7, значительно улучшающие характеристики системы. Можно применять и оптические кабели, которые гарантированно удовлетворят все будущие потребности организации в кабельной инфраструктуре, а также обеспечат безопасность системы. При этом, несмотря на то, что оптические кабели в два раза дороже "витой пары" категории 6, при прокладке между этажами или между зданиями в любом случае должна использоваться оптика.

К пассивному сетевому оборудованию, кроме кабеля, относятся соединительные патч-корды, информационные розетки, информационные коммутационные панели (патч-панели), кроссовые панели типа 110 и др.

Немаловажным фактором при построении локальной сети является приведение всех компонентов сети к общему знаменателю по категории оборудования. Для обеспечения оптимальной пропускной способности, определяемой современными стандартами, требуется, чтобы все компоненты локальной сети соответствовали стандарту категории 5e. В противном случае, если, допустим, используется кабель и информационные розетки категории 5e, а коммутационные панели категории 5, то вся транспортная система может рассматриваться как система класса D (категории 5). Почему? Всё объясняется тем, что патч-панель сертифицирована на более низкие скорости по стандарту категории 5, т.е. обеспечивает скорость передачи данных до 100 Мбит/с, в то время, как оборудование категория 5e, даёт возможность передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с. В рассматриваемом случае, скорость передачи данных будет ограничена на физическом уровне коммутационной панели 100 Мбит/с.

В своем проекте мы применим пассивное оборудование категории 5e и 3 (магистральный телефонный кабель) СКС «EuroLAN»: кабель UTP, информационные розетки, коммутационные панели и другие материалы.

3.4.2 Активное сетевое оборудование

Для достижения максимальной производительности при использовании сетевых приложений, в настоящее время широко применяется высокоскоростной протокол Fast Ethernet 100 Mбит/c либо Gigabit Ethernet 1000 Mбит/c. Использование этих протоколов позволяет значительно ускорить получение необходимой информации с серверов, производить авторизацию пользователей в доменах, выполнять синхронизацию серверов, работать с сетевыми мультимедиа приложениями, проводить video-конференции и т.д. Как уже говорилось выше, для организации Fast Ethernet 100 Mбит/c и Gigabit Ethernet 1000 Mбит/c необходима кабельная система 5-й, 5е или 6-ой категории.

В настоящее время существуют такие типы активного сетового оборудования как:

1) сетевые адаптеры;

2) мосты;

3) повторители;

4) концентраторы;

5) коммутаторы;

6) маршрутизаторы.

Для нас представляют интерес пункты 1, 6, 7, т.к. мосты, повторители концентраторы в чистом виде сейчас не производятся. Также с развитием технологий стирается грань между коммутаторами и маршрутизаторами.

Исходя из этого, в пункте 4.3 мы рассмотрим оборудование для организации 10/100Mbt Fast Ethernet.