Ethernet Media: все о кабелях. Часть 2: Витая пара, многопарник, оптика
09.12.2004 | khomya

Часть 1 | Часть 2

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
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
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
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
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


Unused Pair

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 (

  Рис.12. Разъем RJ-21 (

Рис.11. Разъем RJ-21 ( «Telco»). Внешний вид.

  Рис.12. Разъем RJ-21 («Telco»). Цоколевка.

Т.к. этот вид разъема очень компактный и позволяет на небольшой площади организовать 12 Ethernet-портов, он нашел широкое применение для организации многопортовых устройств. Как вид разъема он распространен значительно меньше, чем разъем RJ45, ибо сопутствующий ему кабель значительно менее удобен в эксплуатации, чем обычный UTP. Цоколевка этого вида разъема также стандартизирована EIA/TIA по спецификации 568A (см. таблицу выше).

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

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
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.

Часть 1 | Часть 2

Автор: Карпов Геннадий

Просмотров новости: 11 486  <, , , , >


-->