О кабелях, разъемах и т.п.
| Если у кого-то из прочитавших данную статью есть более выразительный графический материал, поделитесь, пожалуйста. | ||
Геннадий Карпов |
Введение
Как-то мне был задан вопрос: “Могу ли я написать о кабелях, разъемах и т.п. пассивных компонентах, сопровождающих локальные вычислительные сети?” Ответ звучал примерно как “могу, но зачем, это же все знают”. Однако, со временем понял, что далеко не все, так же как и аббревиатура "IBM", как выяснилось, тоже не всем знакома. Взявшись за эту работу, я понял, что систематезировать такой материал не просто. Решил остановиться только на сетях Ethernet, т.к. мне казалось, что в этом случае я справлюсь с работой в приемлемые сроки. Но и в этом случае прошло более года, прежде чем удалось найти свой стиль изложения данного материала. А вот судить о том, на сколько это получилось, придется Вам.
Но даже если бы кто-нибудь и не “заказал” статью на эту тему, ее следовало бы написать хотя бы для того, что бы воздать должное КАБЕЛЮ, как виду оборудования, без которого такое понятие как ЛВС вообще бы не существовало. Надо сказать честно: только благодаря тому, что какому-то инженеру пришла в голову мысль соединить между собой два компьютера с помощью коаксиального кабеля, появилась целая индустрия сетевого оборудования и специализированного программного обеспечения. Индустрия, которая дала миллионы рабочих мест и стала одним из двигателей прогресса во второй половине XX века. А чем она стане в XXI веке?
Пока большинство рисунков, приведенные в данном документе, заимствованы из документа “Cabling Guide” фирмы Cabletron Systems (http://www.cabletron.com). Но я постараюсь со временем подготовить более выразительный графический материал. Поэтому обращаюсь ко всем посетителям сайта: "Если у Вас есть удачный графический материал, поделитесь, пожалуйста. Основная масса рисунков этого раздела не очень удачна."
1. Основные понятия
Любой кабель
состоит из жил (strand) и изолятора (insulator) в
различном сочетании и исполнении. Нередко в
составе кабеля присутствует такой компонет как
экран (shield). Но помимо этих, естественных для
большинства технически грамотных людей понятиях
существует еще огромное количество других, не
менее важных:
Жила (Strand, Core) – металлический провод или
стекло (в случае волоконной оптики), который
собственно и является носителем передаваемых
данных. Металлические провода отделяются друг от
друга изолятором. Жилы в металлических кабелях
могут состоять из или твердых длин сравнительно
толстого провода (твердая сердцевина) или пучок
значительно разбавители телеграфирует этому
контакту друг другу для всего провода
(посаженного на мель).
Изолятор (Insulator) - слой не проводящего
материала, который защищает жилу кабеля от
физических повреждений, а также от нежелательных
контактов с другими жилами.
Экран (Shield) - слой
металлической фольги или специальная плетеная
оболочка, которая защищает жилу от влияния
внешних электрических помех. Помимо этой
основной своей функции, экран является
прекрасной защитой жилы и изолятора от
механических повреждений.
Маркировка (Gauge) – для
того, чтобы кабели можно было сравнивать друк с
другом, существует система стандартизации его
маркировки. Наибольшее распространение приняла
система American Wire Gauge (AWG). На практике из всей этой
системы следует наизусть запомнить только
следующее: чем большее число стоит за
абревиатурой AWG, тем более тонкую жилу определяет
этот номер. Например: у кабеля, часть маркировки
которого представляет набор символов “AWG-24”
более толстая жила, чем у кабеля, часть
маркировки которого представляет набор символов
“AWG-26”, а, следовательно, он обеспечивает меньшее
сопротивление распространению электрического
сигнала, позволяет прокладывать более
протяженные линии.
Разъем (Connector) – приспособление,
предназначенное для соединения сегментов кабеля
друг с другом и для подключения к ним
оборудования. Разъемы изготавливаются из
металла или пластмассы, бывают цельные и
разборные. Учитывая, что одним из основных
источников искажений являются места соединений
жил кабеля друг с другом, требования к качеству
разъемов очень высоки.
Корпус разъема (Housing) – форма
и конструкция разъема, которые определяют его
возможности и характеристики. Если конструкция
разъема разборная, его корпус называют рубашкой (Shell).
Контакт разъема (Pin) –оформленная
в виде специального контакта жила кабеля.
Предназначен для физического сопряжения жил
друг с другом.
Тип разъема (Gender) – тип
разъема определяет вид применяемых в его
конструкции контактов. По этому параметру
разъемы делятся на “папы” (male), “мамы” (female) и
разъемы смешенного типа (hermaphroditic или genderless).
Наиболее типичный тип разъемов – “папы” и
“мамы”.
Ключ (Key) – специальный
элемент конструкции разъема, который определяет
однозначность физического соединения. В
качестве ключа может служить форма разъема и ли
специальный конструкционный элемент.
Фиксаторы (Locking) – специальные
конструкционные элементы, которые удерживают
разъемы от случайного (несанкционированного)
рассоединения.
Порт (Port) – по сути дела
синоним “разъема” с тем лишь отличием, что это
понятие используется когда необходимо перейти
на уровень объяснения принципов
функционирования кабельных систем как
логических компонент информационных подсистем.
Надо только давать себе отчет между физическим
понятием этого определения (разъем) и логическим
(канал). Существует большое число видов разъемов,
применяемых для оркганизации нескольких
независимых портов в одном физическом
соединении с помощью разъема (самый типичный
вариант – разъем Telco).
Jack (гнездо – как вид разъема) – на мой взгляд,
в русском языке полный эквивалент понятия
“порт”, но с большим оттенком на конкретный
вариант применения.
Волновое сопротивление (Impedance) – электрическая
характеристика кабеля, определяющая величину
сопротивления передаваемому электрическому
сигналу. Специфика применения кабелей в ЛВС
запрещает использования кабелей с различным
волновым сопротивлением.
Межпарные помехи (Crosstalk) – электрические
помехи наводимые между жилами многожильного
кабеля при передаче сигналов. Типичная
характеристика UTP-кабелей. Величина межпарных
помех очень зависит от качества монтажа
кабельной подсистемы.
Шум (Noise) – наведенные на кабель помехи от
внешних источников. Наиболее типичными
источниками шумов являются электрические
двигатели, трансформаторы, лампы дневного света.
Задержка (Delay) – в данном
случае, задержка, вносимая кабелем на время
распространения сигнала в сети. Вносимая
кабельными подсистемами задержка довольно
ощутима, т.к. измеряется в микросекундах. Одна
микросекунда (ms) составляет 1/1,000,000 секунды.
Затухание (Attenuation) – следствие
уменьшения мощности сигнала по мере его
распространения. Измеряется в децибелах (dB). Для
принятия решения о типе применяемого кабеля, во
внимание принимают такие сопутствующие ему
характеристики, как dB/m, dB/km и т.п. Выбирая по
величине затухания кабель, желательно помнить о
вносимых на соединительных разъемах
дополнительных ослаблениях мощности сигнала.
EIA/TIA – спецификации,
рекомендующие методы и правила проведения
кабельных работ. Спецификация 568 – документ,
определяющий правила создания кабельных
подсистем ЛВС. Эта спецификация определяет
многие параметры и условия, которые необходимо
выдерживать при проведении монтажно-кабельных
работ: минимальные расстояния между кабелем и
источниками электрических помех, минимальную и
максимальную длину кабельных сегментов, типы
применяемых разъемов и т.п.
2. Ethernet Media
В этом разделе
будут рассмотрены требования к физическим
характеристикам, кабельным компонетам сетей
Ethernet, Full-Duplex Ethernet и Fast Ethernet.
2.1. Типы используемых кабелей и сопутствующие им разъемы
2.1.1. Attachment Unit Interface (AUI)
AUI кабель – экранированный многопарный кабель, снабженный специальными разъемами типа DB15 (“папа” на одном конце и “мама” на другом). Он используется для подключения сетевых устройств Ethernet, имеющих порт DB15 “мама”, к трансиверам, снабженных портом DB15 “папа”. Ни для каких других целей этот кабель не пригоден.
AUI кабель представляет собой четыре свитые пары, каждая из которых окружена экраном и имеющие общий защитный экран. Двойная защита делает AUI кабель более устойчивым к внешним электрическим помехам по сравнению с другими типами кабелей, но приводит к повышенным линейным значениям затухания.
Рис.1. AUI кабель существует только в исполнении DB15-"папа-мама"
 |
Если вдруг Вам потребовалось соединить с помощью AUI кабеля не сетевую карту или порт концентратора с Ethernet трансивером, вряд ли Вы делаете то, что надо. |
AUI Standard Cable
При изготовлении стандартного AUI
кабеля используются провода сечения AWG20 или AWG22.
Максимальная длина кабеля – 50 метров. Кабель
толст, его диаметр около 1 см (0,42 inch) и, по причине
наличия двойного экранирования, жесткий. На
практике применяется только в тех случаях, когда
этого требуют топологические условия.
AUI Office Cable
В ситуациях, когда приемо-передатчики
находятся на небольшом расстоянии от
трансиверов, применяется офисный AUI кабель. При
изготовлении кабеля используются провода
сечения AWG28. Максимальная длина кабеля – 16,5
метров. Он сзначительно тоньше стандартного
кабеля, его диаметр около 0,7 см (0,26 inch), не имеет
наружного экрана и по этой причине более гибкий.
Сопутствующие AUI кабелю
соединители
AUI кабель всегда на своих концах заканчивается
разъемами DB15 (“мама” со стороны трансивера и
“папа” со стороны порта Ethernet). Использование
любого другого типа разъема для кабеля AUI
является нарушением спецификации IEEE 802.3.
Внешний вид разъемов DB15 и назначение его контактов приведен ниже.
 |
Номер контакта |
Назначение |
Номер контакта |
Назначение |
1 |
Logic Ref |
9 |
Collision - |
|
2 |
Collision + |
10 |
Transmit - |
|
3 |
Transmit + |
11 |
Logic Ref |
|
4 |
Logic Ref |
12 |
Receive - |
|
5 |
Receive + |
13 |
Power (+12 Vdc) |
|
6 |
Power Return |
14 |
Logic Ref |
|
7 |
No Connection |
15 |
No Connection |
|
8 |
Logic Ref |
Рис.2. Назначение
контактов AUI кабеля
2.1.2. Coaxial Cable
В течении примерно десяти лет с момента появления сетей Ethernet, это был единственный тип кабелей, который применялся для создания ЛВС. В настоящее время он используется только для создания низкоскоростных сетей с шинной магистралью и в некоторых специальных случаях. При этом возможно применение только двух типов коаксиальных кабелей, которые получили название “тонкого” и “толстого”. То, что в реальной жизни не редко применяют коаксиальные кабели, не описанные ниже (утверждая, что сеть и так работает), ни чуть не означает, что их можно применять. Просто проблемы, вызванные не правильным применением кабелей приходится решать совсем другим людям.
2.1.2.1. Thick Coaxial Cable.
Толстый коаксиальный кабель, известный еще как “толстый”, “желтый” Ethernet или кабель 10BASE-5, это кабель с одной центральной жилой и несколькими слоями изолятора и экрана (см. рисунок) и имеющий волновое сопротивление 50 Ом.
Рис.3. Структура "толстого" коаксиального кабеля
При использовании
этого типа кабеля для организации магистрали
ЛВС, приемо-передатчики подключаются к кабелю
через определенные промежутки друг от друга (2,5 м
или кратное этой цифре), а с помощью AUI-кабелей
соединяют эти приемо-передатчики (трансиверы) с
сетевыми устройствами.
По причине высокого качества экранирования,
данный вид кабеля чрезвычайно устойчив к внешним
электромагнитным излучениям (помехам). Из-за
своих физических характеристик, связанных с
диаметром (11 мм или 0,405 дюйма) и жесткостью,
определяемой большим количеством защитных слоев
кабеля толстый коаксиальный кабель наиболее
приспособлен для создания магистрали
коридорного типа, с последующим подключением к
ней сетевых потребителей.
Правильно проложенный
“толстый коаксиал” позволяет создать
магистраль длиной 500м и обеспечить подключение 100
трансиверов.
Соединители,
используемые при применении “Толстого”
коаксиального кабеля
Если мы признесли слова “толстый”,
“классический” или “желтый” Ethernet, это
однозначно ведет за собой использование
соответствующих типов соединительных элементов.
Если же нет, то это является нарушением
спецификации 802.3.
Разъемы “толстого” Ethernet-а это разъемы N-типа. Их внешний вид представлен на рисунках ниже. Полный спектр соединителей представляет собой разъемы типа “папа” и “мама” (служат для соединения отрезков кабеля между собой и являются составной частью всех прочих соединителей), терминаторы (устанавливаются на каждом конце кабельного сегмента) и трансиверы, обеспечивающие подключение рабочих станций к кабельному сегменту. Не буду утверждать, что все типы разъемов при этом одинаковы, но те, которые мне приходилось видеть, не припаивались к кабелю, а накручивались на его экран (примерно как в нашей местности производится прокладка телевизионных кабельных сетей фирмой Eurocable.
Рис.4. Соединители "толстого" коаксиального кабеля
Подключение трансивера к кабелю осуществляется с помощью неразрушающего метода, смысл которого заключается в том, что механическое подключение осуществляется посредством трех игл. Две иглы прокалывают кабель справа и слева от его жилы и обеспечивают контакт экрана присоединяемого трансивера с экраном кабеля. Центральная игла, имеющая защитную оболочку, исключающую контакт с экранирующей оболочкой, обеспечивает контакт между информационным проводом трансивера и жилой кабеля. Все же механическое обрамление трансивера призвано обеспечивать надежное “прокалывание” кабеля и сохранение контакта по завершению монтажа. Жаргонное название этого типа соединения – вампир. Соединение же трансивера с Ethernet-портом (как правило, сетевым адаптером рабочей станции) осуществляется посредством AUI кабеля.
Достоинством данного типа трансиверов является то, что они обеспечивают возможность подключения Ethernet-устройств без остановки ЛВС.
Рис.5. Трансиверы "толстого" Ethernet-a
Существуют трансиверы, подключаемые в разрыв кабельного сегмента. В этом случае оно представляет трансивер, собранный с “кабелепрокалывателем” в виде единого устройства, имеющего два разъема типа “мама” для подсоединения к кабельному сегменту. При проведении работ по подключению трансиверов подобной конструкции ЛВС приходится останавливать.
2.1.2.2. Thin Coaxial Cable
Тонкий коаксиальный кабель, также известный как “тонкий” Ethernet, кабель RG-58, BNC или кабель 10BASE-2, имеет то же самое волновое сопротивление (50 Ом ), но значительно более худшие защитные характеристики, чем у кабеля “толстого” Ethernet-а, связанные с его конструкцией: его сердцевину представляет многожильный проводник, он имеет один медный плетеный экран (иногда дополнительно экран – фольгу). Однако, сопутствующие этим недостаткам достоинства привели к тому, что он получил большее распространение: он тоньше (6 мм), более гибкий чем толстый коаксиальный кабель, с ним проще проводить монтажные работы, можно без каких-либо трудностей подвести непосредственно к рабочему месту.
Правильно проложенный “тонкий коаксиальный кабель позволяет создавать сегменты сетей общей протяженностью в 185 метров (606.7 футов) и установить до 30-ти Т-connector-ов, обеспечивающих подключение пользователей ЛВС к кабелю. Т-connector-ы должны устанавливаться не ближе чем 0,5 м друг от друга.
Соединители “тонкого”
Ethernet-а
Для соединения сегментов кабеля в сетях,
построенных по технологии 10BASE-2, применяются
разъемы серии BNC. В их состав входят следующие
виды соединителей: BNC-соединитель (BNC-connector),
который устанавливается на конце каждого
кабельного сегмента и собственно обеспечивающий
подключение к кабелю, BNC T-соединитель, (T-connector),
используемый для подключения активного сетевого
оборудования, BNC-баррел соединитель (BNC barrel-connector
или I-connector), используемый для соединения
сегментов кабеля между собой, BNC-терминатор
(BNC-terminator), устанавливаемый на каждом конце
сегмента и служащий для “гашения” сигнала,
достигшего конца кабеля. Терминатор
представляет BNC-коннектор с установленным в его
корпус резистором на 50 Ом .
Аббревиатура “BNC” означает British Naval Connector. На территории СНГ широко применяются для этих же целий отечественные разъемы серии СР, но они требуют пайки при монтаже и поэтому не так удобны, хотя и обеспечивают (на мой взгляд) лучшее качество соединения.
I-коннекторы используются для соединения кабельных сегментов друг с другом, но они не так распространены и известны, как Т-коннекторы, которые позволяют их использовать для двух целей: как соединению кабельных сегментов друг с другом, так и для подсоединения сетевых устройств к кабелю.
Рис.6. Структура кабеля и соединители
"тонкого" Ethernet-a
2.1.3. Unshielded Twisted Pair (UTP) / Shielded Twisted Pair (STP)
С точки зрения потребителя собственно сам STP кабель отличается от UTP кабеля только наличием экранной оплетки. А если в составе кабеля присутствует еще и фольга, в его маркировке появляется буква “F”: FTP, SFTP кабели. Поэтому все приведенные ниже сведения одинаково характерны для всех кабелей, построенных на основе “витой пары”. Инсталлятору кабельной подсистемы, в отличие от рядового потребителя, приходится знать еще одно различие между UTP и STP кабелями: у них разное волновое сопротивление (100 и 120 W соответственно). Поэтому сращивание или соединение разных типов кабелей друг с другом не приведет ни к чему хорошему. На практике это означает ухудшение качества связи, приводящее к потери 50-75% пакетов в таком сегменте сети при применении технологии 10Base-T, а что получится при применении технологии 100Base-TX я не проверял.
Не экранированная витая пара или UTP-кабель, или кабель 10Base-T или еще “жаргоннее”: кабель категорий 3, 4 или 5 представляет собой кабель состоящий из свитых попарно проводов и уложенных в общую оплетку. Обычно кабель выпускается в виде 2-х, 4-х или 25-ти пар следующих сечений: 22, 24, или 26 AWG.
Кабель категории 3 имеет сечение 24 AWG и на частоте 10 MHz при температуре +20°С ослабление сигнала не превышает 98 dB/km.
Кабель категории 4 имеет сечение 22 и 24 AWG и на частоте 10 MHz при температуре +20°С ослабление сигнала не превышает 72 dB/km.
Кабель категории 5 имеет сечение 22, 24 или 26 AWG и на частоте 10 MHz при температуре +20°С ослабление сигнала не превышает 65 dB/km.
Особенность в распространении Ethernet-сигналов в UTP кабеле заключается в том, что сигнал передается в инвертированном виде по обоим жилам, составляющих пару. В этом случае, воздействующие на сигнал помехи, которые по своей природе однополярны, могут быть компенсированы при сложении прямого и инвертированного сигналов. Это способ осуществления помехозащищенности передаваемых данных на многопарном кабеле, не имеющем экранной оболочки.
UTP-кабелю присуще понятие “категория”. На сегодня существуют категории 3, 4 и 5 (про категорию “6” пока умолчим). Чем выше категория, тем и качество кабеля выше. Кабели категории “3” предназначены для передачи данных с частотой не выше 10 MHz, категории “4” - 16 MHz и категории “5” - 100 MHz.
Т.к. UTP-кабель имеет от четырех до восьми жил, необходимо соблюдать правила установки разъемов на концах этого кабеля. Эти правила основываются на цветовой маркировке пар и оформлены в виде стандарта EIA/TIA 568. Существуют две спецификации этого стандарта, получившие наибольшее распространение: EIA/TIA-568A и EIA/TIA-568B. Они рассматривают UTP кабель как набор четырех пар согласно рисунка, приведенного ниже. Правда с точки зрения физики распространения сигнала разницы между этими стандартами нет. Надо лишь придерживаться одной и той же цоколевки в пределах всего объекта. Если не использовать одну и ту же спецификацию в рамках всей кабельной подсистемы проекта, возможны проблемы, связанные с обслуживанием ЛВС. Реально это приведет к тому, что возникнет эксплуатационная путаница между патч-кордами прямого и кроссового соединения, что вызовет несовместимость кабельных сегментов и в конце концов приведет к фатальным последствиям.
Рис.7. Использование
пар UTP кабеля при применении стандартов EIA/TIA-568A и
EIA/TIA-568B
Считается, что спецификация 568В была разработана с целью устранения некоторых проблем при совместном использовании в рамках одной кабельной подсистемы сетей Ethernet, Token Ring и телефонии. Она отличается местоположением проводов, составляющих пары 2 и 3, но не изменяет назначение пар в пределах кабеля. Если честно, то мне не понятно, какие проблемы помогла решить эта спецификация, но она применяется гораздо чаще, чем 568А.
Для того, чтобы упростить себе жизнь, имеет смысл приобретать пассивные компоненты ЛВС (например такие как патч-панели и розетки), поддерживающие оба стандарта. Большинство производителей предлагают компоненты, поддерживающие обе спецификации.
2/4-х парный кабель
Типичный UTP кабель имеет 4 пары проводов и
поли-винил-хлоридную оболочку (PVC), однако
существуют кабели и с двумя и с 25-ю парами
проводов и с негорючими оболочками (обычно
тефлоновыми). Если мы говорим об Ethernet-е, это вроде
бы как и не существенно, однако, в случае
применения, например, 2-х парного кабеля, Вы
принципиально отказываетесь от возможности
применения в перспективе целого ряда других
сетевых технологий (100Base-T4, 100VG-AnyLAN, CDDI и т.п.),
использующих в своей работе более двух пар
проводов. Особенно большую ошибку Вы совершите,
если будете монтировать сеть масштабов здания с
помощью кабеля с количеством пар менее 4-х:
во-первых, кабель стоит дешевле, чем работы по его
прокладке, во-вторых, перекладывать кабель еще
дороже, в–третьих, кабельная подсистема
способна просуществовать не менее 10-15 лет, а за
это время наверняка появятся новые компьютерные
технологии и было бы жаль не иметь к ним доступа.
Оболочки каждой жилы кабеля (не зависимо от того, кто производитель) выкрашены в следующие цвета: оранжевый, зеленый, синий, коричневый, а также в эти цвета в сочетании с белым. Обычно это прерывистая линия в виде базового цвета, но иногда белая полоса наносится вдоль жилы кабеля. В ряде случаев приходится сталкиваться с кабелем, в котором отмаркированы только жилы с основными цветами, а четыре оставшиеся жилы имеют белый цвет изоляции. Постарайтесь не покупать такой кабель только по той причине, что с ним не очень удобно работать.
Пары идентифицируют по базовому цвету – синяя, зеленая, оранжевая, коричневая (blue, green, orange, brown). Стандарты 10 и 100Base-T используют две пары – оранжевую и зеленую, которые нумеруются как пары 2 и 3 (см. таблицу). А из приведенной ниже таблицы видно, почему различие в спецификациях 568А и 568В не существенно для стандартов 10/100Base-T (передающая и приемная пары просто меняются местами).
Рис.8. Сопоставление
сигналов в кабеле по стандартам EIA/TIA-568A и EIA/TIA-568B
Соединители,
применяемые при монтаже UTP кабелей
Основным разъемом, используемым при работе с UTP
кабелем является разъем RJ45, рисунок которого
приведен ниже. При всей простоте своей
конструкции, этот вид разъема достаточно надежен
и позволяет производить многократные
переключения. Однако для работы с ним необходим
специальный инструмент (для работы с
коаксиальным кабелем можно обойтись без
специального инструмента).
Рис.9. Разъем
RJ-45
Конструкция разъемов RJ-45 отличается в зависимости от типа применяемого кабеля: одножильный или многожильный. Однако это отличие затрагивает только конструкцию контактов разъема со стороны кабеля (см. ниже). Приемы монтажа разъма RJ-45 на кабель остаются прежними.
Рис.10.Принципиальное
отличие в конструкции контактов для работы с
одножильным (слева) и многожильным (справа)
кабелем
2.1.4. 25-ти парный кабель(Twenty-Five Pair Cable)
25-ти парный кабель – расширенная конструкция стандартного UTP кабеля. Он значительно более толстый, как правило имеет экран (я не встречал этого варианта кабеля без экрана). Т.к. работать с ним не удобно, он имеет достаточно ограниченное применение – как соединительный кабель между двумя коммутационными узлами, а также для обеспечения подключения многопортовых активных сетевых устройств к патч-панелям внутри коммутационных шкафов.
Как и в четырех-парном кабеле, провода 25-парного кабеля идентифицируются цветом. Базовый набор цветов следующий: фиолетовый, зеленый, коричневый, синий, красный, оранжевый, желтый, серый, черный, и белый (violet, green, brown, blue, red, orange, yellow, gray, black, and white). Все провода в кабеле идентифицируются двумя цветами. Первый цвет является базовым цветом изоляции, второй - цветом узких полос, нанесенных на базовый цвет.
25 пар кабеля достаточно для того, чтобы обеспечить 12 соединений типа Ethernet. В качестве раъемов для оконцовки кабеля используются разъемы типа Telco, известные еще как разъемы типа RJ-21.
Цветовая маркировка (цоколевка) проводов для этого типа кабеля приведена в таблице:
Port Number |
Wire Use |
Wire Color |
RJ21 Pin Number |
In Number |
Out Number |
1 |
RX+ |
White/Blue |
26 |
A1 |
B1 |
RX- |
Blue/White |
1 |
A2 |
B2 |
|
TX+ |
White/Orange |
27 |
A3 |
B3 |
|
TX- |
Orange/Wite |
2 |
A4 |
B4 |
|
2 |
RX+ |
White/Green |
28 |
A5 |
B5 |
RX- |
Green/White |
3 |
A6 |
B6 |
|
TX+ |
White/Brown |
29 |
A7 |
B7 |
|
TX- |
Brown/White |
4 |
A8 |
B8 |
|
3 |
RX+ |
White/Gray |
30 |
A9 |
B9 |
RX- |
Gray/White |
5 |
A10 |
B10 |
|
TX+ |
Red/Blue |
31 |
A11 |
B11 |
|
TX- |
Blue/Red |
6 |
A12 |
B12 |
|
4 |
RX+ |
Red/Orange |
32 |
A13 |
B13 |
RX- |
Orange/Red |
7 |
A14 |
B14 |
|
TX+ |
Read/Green |
33 |
A15 |
B15 |
|
TX- |
Green/Red |
8 |
A16 |
B16 |
|
5 |
RX+ |
Red/Brown |
34 |
A17 |
B17 |
RX- |
Brown/Red |
9 |
A18 |
B18 |
|
TX+ |
Read/Gray |
35 |
A19 |
B19 |
|
TX- |
Gray/Red |
10 |
A20 |
B20 |
|
6 |
RX+ |
Black/Blue |
36 |
A21 |
B21 |
RX- |
Blue/Black |
11 |
A22 |
B22 |
|
TX+ |
Black/Orange |
37 |
A23 |
B23 |
|
TX- |
Orange/Black |
12 |
A24 |
B24 |
|
7 |
RX+ |
Black/Green |
38 |
A25 |
B25 |
RX- |
Green/Black |
13 |
A26 |
B26 |
|
TX+ |
Black/Brown |
39 |
A27 |
B27 |
|
TX- |
Brown/Black |
14 |
A28 |
B28 |
|
8 |
RX+ |
Black/Gray |
40 |
A29 |
B29 |
RX- |
Gray/Black |
15 |
A30 |
B30 |
|
TX+ |
Yellow/Blue |
41 |
A31 |
B31 |
|
TX- |
Blue/Yellow |
16 |
A32 |
B32 |
|
9 |
RX+ |
Yellow/Orange |
42 |
A33 |
B33 |
RX- |
Orange/Yellow |
17 |
A34 |
B34 |
|
TX+ |
Yellow/Green |
43 |
A35 |
B35 |
|
TX- |
Green/Yellow |
18 |
A36 |
B36 |
|
10 |
RX+ |
Yellow/Brown |
44 |
A37 |
B37 |
RX- |
Brown/Yellow |
19 |
A38 |
B38 |
|
TX+ |
Yellow/Gray |
45 |
A39 |
B39 |
|
TX- |
Gray/Yellow |
20 |
A40 |
B40 |
|
11 |
RX+ |
Violet/Blue |
46 |
A41 |
B41 |
RX- |
Blue/Violet |
21 |
A42 |
B42 |
|
TX+ |
Violet/Orange |
47 |
A43 |
B43 |
|
TX- |
Orange/Violet |
22 |
A44 |
B44 |
|
12 |
RX+ |
Violet/Green |
48 |
A45 |
B45 |
RX- |
Green/Violet |
23 |
A46 |
B46 |
|
TX+ |
Violet/Brown |
49 |
A47 |
B47 |
|
TX- |
Brown/Violet |
24 |
A48 |
B48 |
|
|
N/A |
- |
25 |
N/A |
N/A |
N/A |
- |
50 |
N/A |
N/A |
Соединители
25-партного кабеля (RJ21 -Telco)
При работе с 25-ти партным
кабелем используются уже известные соединители
RJ-45, а также широко используемые в телефонии
разъемы Telco (см. рисунок).
|
 |
|
Рис.11. Разъем RJ-21 ( "Telco"). Внешний вид. |
Рис.12. Разъем RJ-21 ("Telco"). Цоколевка. |
|
Не забывайте, разъем RJ-21 выпускается с тремя типами рубашки: "правым", "левым" и "центральным" (на рис. 11) заходом кабеля. На практике наиболее удобен "центральный" вариант. В этом случае кабели не мешают установке разъемов на оборудование, особенно, когда их 4 и более на одном модуле.. |
2.2. Crossovers-соединения
Спецификации 10BASE-T и 100BASE-TX предусматривают наличие кабелей прямого (straight-through cable) и перекрестного (crossover cable) соединений. Необходимость в появлении двух видов кабелей вызвана использованием двух физических каналов для организации связи между составляющим ЛВС оборудованием: канала передачи и канала приема информации. Реально каждый из этих каналов представлен парой свитых между собой проводов. Наличие двух каналов предполагает необходимость того, чтобы сигналы передаваемых данных поступали на контакты соединительных разъемов, связанные с приемниками сигналов и наоборот.
Решить эту задачу можно двумя путями: посредством соответствующих соединений на разъемах кабеля или с помощью соответствующего разведения сигналов внутри приемных и передающих устройств.
Рис.13. Отличие
кабелей прямого и перекрестного соединений
Разработчики стандарта пошли по второму варианту, ибо он при своей реализации позволяет резко уменьшить количество кабелей перекрестного соединения. В результате кабели перекрестного соединения необходимо применять только в тех случаях, когда соединяются между собой два однотипных сетевых узла: два компьютера (реально две сетевые карты) или два концентратора/коммутатора/маршрутизатора.
2.3. Оптический (Fiber Optics) кабель
Волоконно-оптические кабели изготавливаются из кремния (стекла) или пластмассы. В качестве носителей информации в них используются импульсы света. Т.к. волоконная оптика не использует электрические сигналы для передачи данных, последние не подвержены помехам от внешних электромагнитных излучений. Отсутствие помех и низкое затухание импульсов света при распространении позволяют передавать данные на большие расстояния (измеряемые десятками километров).
Стеклянное оптическое волокно состоит из стеклянной жилы, нескольких защитных оболочек, не позволяющих свету выйти за пределы волокна и пластиковой защитной оболочки (которая часто также не однородна по своему составу и может содержать слои из разнородных материалов).
Рис.14. Структура
оптического кабеля
Существует два основных типа волоконно-оптических кабелей: многомодовые (multi mode) и одномодовые (single mode). Для передачи сигналов по многомодовому кабелю применяются светодиоды, а для передачи информации по одномодовому кабелю – лазеры. С помощью светодиодного излучателя невозможно получить однородный сигнал и точно направить его внутрь светопроводящей жилы, поэтому при распространении сигнала по многомодовому кабелю приходится учитывать не только затухание, но и дисперсию сигнала. Лазерные же источники света по своей природе когерентны, т.е. излучают одну длину волны, поэтому на дальность распространения сигнала по одномодовому кабелю влияет только величина затухания. Допустимая общая величина затухания от излучателя до приемника в сетях Ethernet может составлять 18 dB.
Волоконно-оптические кабели выпускаются разных типоразмеров, но в сетях Ethernet применяются многомодовые кабели типа 50/125 и 62,5/125 и одномодовый 9/125. Цифра до знака “/” означает диаметр светопроводящей жилы, а цифра после знака “/” - диаметр наружной оболочки жилы в микронах (mkm). Диаметр собственно кабеля “в сборе” определяется количеством и составом внешних защитных оболочек. Например, маркировка 50/125 означает только то, что перед Вами многомодовый кабель, с диаметром светопроводящей жилы 50 mm и диаметром наружной оболочки световолокна 125 mm. Маркировка 9/125 означает одномодовый кабель, с диаметром светопроводящей жилы 9 мкм и диаметром наружной оболочки световолокна 125 мкм. Имейте в виду, что использовать в паре одномодовый кабель и многомодовые излучатели категорически нельзя (обратите внимание на диаметры светопроводящих жил), т.к. в этом случае вся мощность сигнала будет потеряна в местах сопряжения излучателей с кабелем.
Помимо физических характеристик светопроводящего волокна, оптические кабели существенно отличаются друг от друга по количеству оптических жил, входящих в их состав. Учитывая, что работы по прокладке оптического кабеля трудоемки и, как правило, дороже стоимости самого кабеля, всегда закладывайте кабель с лишними оптическими жилами, это поможет предотвратить необходимость перекладывать кабель, если в процессе монтажа будет повреждена какая-то одна жила; позволит перейти на технологии, использующие большее количество оптических пар (Ethernet использует 2 жилы: 1 жила для приема и 1 жила для передачи данных); подключить дополнительные устройства в процессе развития Вашей сети.
|
Не приобретайте кабель, диаметр наружной оболочки которого отличен от 125 мкм. В этом случае у вас возникнут проблемы с оконцовками этих видов кабелей т.к. применяемые в сетях Ethernet разъемы имеют посадочный диаметр для жилы 125 мкм. В случае же применения технологий сварки, возникнет неизбежное ухудшение качества шва, что вызовет увеличение затухания сигнала. |
|
Излучатели и оптический кабель можно использовать только парами: одномодовый кабель и одномодовые излучатели, многомодовый кабель и многомодовые излучатели. |
|
Всегда прокладывайте оптический кабель с резервными парами. Количество резервных линий должно составлять как минимум 50% от текущей потребности. |
Многомодовый
(Multimode) кабель
Особенностью многомодового
кабеля является то, что у него сравнительно
большой диаметр светопроводящей жилы. Это
приводит к тому, что при его использовании
становится возможным применение диодных
(наиболее дешевых) излучателей. Однако, по
причине большого диаметра светового канала,
световые лучи (моды) попадают в него под разными
углами. При этом проходимый ими путь сильно
разнится и сигнал на выходе кабеля
“размывается”. Вот этот эффект “размывания”
или дисперсии сигнала при нынешнем уровне
технологий производства оптических кабелей
(сегодня не представляет сколько-нибудь
значительной проблемы приобретение кабеля с
величиной затухания 2 dB/km) является
ограничивающим фактором для применения
многомодовых кабелей (2 км).
Одномодовый (Single Mode)
кабель
Одномодовый оптический кабель – наглядный
пример “перехода количества в качество”.
Главная отличительная особенность этого типа
кабелей – диаметр светопроводящей части жилы,
который составляет 8-10 мкм. Новое качество при
этом проявляется в том, что при таких
геометрических размерах входящий в кабель
световой поток движется вдоль жилы, не испытывая
отражений (кабель пропускает только одну моду).
Световые потоки, направляемые “под углом”
просто не в состоянии проникнуть в кабель.
Естественно, что в такой ситуации приходится
применять лазерные источники света, что делает
проект дороже (дороже не кабель, а оптические
приемо-передатчики и разъемы).
Оптические разъемы
Строго говоря, спецификаций на
волоконно-оптические виды и типы соединителей
целых три. Когда я об этом узнал, то испытал
некоторое удивление – зачем так много и чем они
отличаются. Но ответа пока на эти вопросы у меня
нет. Поэтому я их пока просто перечислю:
- 10Base-FP или Passive Fiber Optic Star,
- 10Base-FB или Active Fiber Optic Backbone,
- 10Base-FL или Active Fiber Optic Link.
Есть еще спецификация FOIRL, но я нигде не нашел ее отличий от спецификации FL.
Straight-Tip Connector (ST)
Не смотря на то, что во многих источниках указано,
что спецификация 10Base-FL определяет применение
разъема ST (Straight-Tip Connector), а спецификация 100Base-FX
рекомендует
разъем SC, на практике оба типа разъема одинаково
широко представлены в составе изделий обоих
стандартов (может быть для оборудования 10Base-FL
рекомендации стандарта выполняются
производителями более тщательно). При этом оба
типа разъемов применяются как в многомодовых,
так и в одномодовых исполнениях.
Внешний вид этих разъемов изображен ниже.
Рис.15. Оптический разъем типа ST
SC Connector
Разъем SC - рекомендованный
для использования в сетях Fast Ethernet соединитель.
Принципиальными отличиями этого разъема от
разъема ST заключаются в том, что он
изготавливается из пластмассы (ST – из металла),
для его фиксации используются защелкивающие
механизмы (у ST – поворотный механизм), наконечник
SC разъема плавающий (имеет небольшой свободный
ход, а у ST – он жестко закреплен в корпусе
разъема).Внешний вид двух SC разъемов, собранных в
блок приведен на рисунке.
Рис.16. Оптический разъем
типа SC
Мое личное мнение: на практике применение ST соединителей наиболее предпочтительно. Причем ST разъемов Российского производства. Они обеспечивают более надежное соединение, не допускают случайного разъединения, которое может возникнуть при работе с SC коннекторами. В то же время западные производители изготавливают их из металлических порошков, а в России традиционным резаньем на токарных станках. Соответственно внешний вид, а также механические характеристики Российских разъемов выше их зарубежных аналогов. Хотя на Западе, судя по каталогам активного оборудования, предпочтение отдают SC соединителям.