Тестер для проверки сетей построенных на основе UTP кабеля
18.07.2005 | admin

Немного истории.

История создания данного прибора началась в 1995 году. В тот год начался бурный переход со стандарта 10 Base-2 и 10 Base-5 на много обещающий стандарт 10 Base-T. В принципе ничего сложного в новой технологии не было. Мне очень понравились новые компоненты (патчпанели, патчкорды, розетки), инструменты для обжима разъемов и для заделки кабеля в кросс, 19″ шкафы. Появилась возможность строить большие сети, в которых все сделано надежно, красиво, логично и понятно. Но сразу же появились и проблемы. Причем совершенно с неожиданной стороны. Начались постоянные «разборки» между «программистами» и «телефонистами». Подключается, например очередной PC к сетке (или к другому такому же). «Телефонисты» проложили провода, «программисты» установили карточку и настроили «софт», а РС так сетку (или другого такого же РС) и не видит! Ну и начинается… «Программисты» во всем обвиняют «телефонистов» (неправильно подключили), а те в свою очередь «программистов» (неправильно настроили). И каждая сторона уверена «на все сто» что, правда, за ней. Проверять свою работу отказываются и те и другие, а в это время РС так и стоит неподключенным. Правда, в случае, когда и первые, и вторые были в одном лице, скандала внешне не наблюдалось, но в душе того (супер спеца) творилось тоже самое. Я в этих спорах чаше всего был на месте «телефонистов». И возникла мысль сделать прибор, который бы проверял правильность заделки сегментов на UTP кабеле, причем в случае ошибки позволял бы однозначно определить где, что и как. Простые «звонилки» (батарейка – сватодиодики) не позволяли выявлять все проблемы в кабеле. Также было интересно тестировать, переставший работать сегмент с одного конца (там, где находился HUB) не подключая никакой заглушки. Кроме того, часто наталкивался на UTP, который был задействован под телефонию, или какую-другую линию (так как обычно документацию по сетке никто не ведет). Был еще один интерес…. Прозвонив сегмент и убедившись в его исправности поспорить (на пиво) с «программистами», что проблемы у них. Ну, думал, пивка попью («программисты» обычно ребята самоуверенные). Пивка я конечно попил. Но выставляли его мне не «программисты» (они, увидев этот приборчик, полностью ему доверяли, и спорить со мной отказывались), зато его у меня начали брать другие «телефонисты» при прокладках своих сетей. Работает этот тестер, с 1996 года и по сей день.

Способ проверки кабелей связи и устройство, его реализующее.

Кабели, производимые для компьютерных сетей и телефонии, состоят из некоторого кол-ва витых пар. Наиболее часто в Структурированных Кабельных Системах (СКС) используют 4-х парные кабели или многопарные 25-и парные кабели. Они должны полностью соответствовать стандарту ANSI/EIA/TIA-568-1991 Standard Commercial Building Telecommunications Wiring Standard. Одной из задач при монтаже Структурированных Кабельных Систем (СКС) является правильное подключение проводников на обоих концах каждого кабеля, проверка кабеля на отсутствие обрывов и замыканий между проводниками. Проведение этой проверки позволяет гарантировать работоспособность СКС (при условии, что использованы только исправные пассивные компоненты и соблюдены стандарты при их инсталляции). Использование при инсталляции небольших СКС существующих Кабельных Сканеров не всегда целесообразно. Они дороги (цена составляет несколько тысяч долларов США) и используются в основном для поиска неисправностей возникших в процессе эксплуатации СКС, или для проведения их сертификации. Существует большое кол-во простых и недорогих кабельных тестеров (пробников) выпускаемых различными зарубежными производителями. Их можно разделить на две основные группы:

    1) простые, основанные на поочередной подаче сигнала на каждый из проводов в кабеле с концевой заглушкой состоящей из светодиодных излучателей (в качестве элементов индикации);
    2) сложные, использующие различные контроллеры, работающие под управлением алгоритмов находящихся в ПЗУ и отображающих результат работы на светодиодных матрицах или дисплеях на жидких кристаллах.

Для этих групп характерны следующие недостатки:

    а) при проверке 4-х парного кабеля необходим еще один гарантированно исправный, изолированный от других провод, находящийся между концами проверяемого кабеля (что редко бывает при проведении работ);
    б) в приборе отсутствует гальваническая развязка цепи управления и измерения (при инсталляции СКС возможно ошибочное подключение к задействованной неизвестной линии, например: телефонной, охранной или подключенной к интерфейсу «токовая петля»), поэтому велика вероятность выхода прибора из строя во время проведения измерений;
    в) при проверке, например, сегментов уже работающей локальной сети необходимо наличие на другом конце кабеля специальной заглушки, перед установкой которой, обязательно необходимо отсоединить проверяемый кабель от активного оборудования, что не всегда удобно;
    г) при наличии более одной неисправности (например, обрыв одного из проводников, замыкания между собой двух проводников, «переполюсовки» одной из пар) прибор не всегда может однозначно интерпретировать неисправность;
    д) несопоставимо высокая цена прибора по отношению к его возможностям.

Недостатки, описанные в а), б) и в) чаще встречаются в простых самодельных устройствах, а б), в), г) и д) и в серийно выпускаемых конструкциях.

Прибор, работающий по предлагаемому мной алгоритму (см. Рис. 1), лишен указанных выше недостатков.

Рис. 1 Принципиальная электрическая схема прибора
Рис. 1 Принципиальная электрическая схема прибора

№ реле 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
D0 K1.2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
D1 K2.2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
D2 K3.2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
D3 K4.2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
D4 K1.1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
D5 K2.1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
D6 K3.1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
D7 K4.1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
F1 F2 F4 F8 00 00 00 00 11 22 44 88 00 00 00 00

Таблица. 1 Таблица прошивки ПЗУ
Прибор состоит из двух частей: непосредственно прибор и концевая заглушка. Каждая из частей собранна в отдельном корпусе. Прибор питается от источника постоянного тока напряжением от 9 до 12 Вольт или от встроенного блока питания от сети ~ 220 Вольт. Внешний вид прибора показан на Рис. 2.

Рис. 2 Внешний вид прибора (с заглушки удален корпус)
Рис. 2 Внешний вид прибора (с заглушки удален корпус)
В конструкции прибора используются недорогие элементы. Алгоритм, записанный в памяти постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) позволяет за 8 шагов (с учетом пауз – за 16 шагов) проверить на замыкание каждый провод со всеми остальными в кабеле, наличие обрывов в любом из проводников, соответствие стандарту разделки кабеля (с учетом полярности в каждой из 4-х пар). Концевая заглушка состоит из четырех совершенно одинаковых, гальванически развязанных друг от друга пассивных цепей. Такое устройство концевой заглушки позволяет проводить диагностику отрезка кабеля с одной стороны подключенного к активному сетевому оборудованию (рабочие пары кабеля замкнуты входными трансформаторами оборудования). При этом желательно провести два замера (с кабелем, включенным в активное оборудование и отсоединенным от него). В качестве индикатора на приборе установлено всего 5 светодиодных излучателей со свечением в красной и зеленой областях спектра. На концевой заглушке в качестве индикаторов, также используются 4 аналогичных излучателя.

Коммутацию проводников в кабеле при работе прибора обеспечивают 8 реле, которыми управляют электронные ключи собранные на любых маломощных транзисторах. Входы транзисторных ключей управляются микросхемой памяти (ПЗУ), в которой запрограммирован алгоритм работы прибора.

Микросхема (ПЗУ) соответственно должна иметь 8 разрядов (выходов) и 16 адресов (байт). Перебором всех 16 адресов с 0000 до 1111 занимается любой 4-х разрядный двоичный счетчик, сигнал на который поступает с любого генератора. Частота генератора выбрана порядка 1 Гц (для удобства визуального считывания состояния светодиодных излучателей). Длительность одного цикла проверки кабеля составляет 16 секунд. Визуально при исправном и правильно подключенном кабеле на заглушке и приборе должен дважды поочередно «пробежать» по всем из 4-х индикаторов световой «зайчик» зеленого цвета. Выглядит это следующим образом. Первые четыре цикла – «пробег». Вторые четыре цикла – «пауза». Затем снова четыре цикла – «пробег», опять четыре цикла – «пауза» и так далее. При этом на приборе пятый светодиод показывает нечетный и четный «пробег», соответственно зеленым или красным цветом (одновременно служит индикатором включения, индикатором исправности тактового генератора и десятичного счетчика в приборе). Для определения неисправностей необходимо сверить комбинацию свечения светодиодов на приборе и на заглушке с «таблицей неисправностей».

проход прибор заглушка причина
1 норм. красн. Переполюсовка пары
(номер пары – номер светодиода)
норм. красн.
2 нет свеч. нет свеч. Обрыв пары
(номер пары – номер светодиода)
нет свеч. нет свеч.
3 норм. нет свеч. Замкнута пара
(номер пары – номер светодиода)
норм. нет свеч.
4 норм. норм. Замкнуты 2 пары
ЦВЕТ пар.№ 1 + ЦВЕТ пар. №2
(номер пары – номер светодиода)
2 зел. 2 зел.
5 1 зел.+1 кр.
1 кр.+1 зел.
норм.
норм.
Замкнуты 2 пары
БЕЛ пар.№ 1 + БЕЛ пар. №2
(номер пары – номер светодиода)
2 зел.
2 зел.
норм.
норм.
6 1 зел+1 кр/2
(на цв. пров.)
1 зел+1 кр/2
(на цв. пров.)
Замкнуты 2 пары
ЦВЕТ пар.№ 1 + БЕЛ пар.№ 2
(номер пары – номер светодиода)
2 зел.
(на цв. пров.)
норм.
норм.
7 нет свеч.
нет свеч.
нет свеч.
нет свеч.
Перепутаны проводники из разных пар
ЦВЕТ пар.№ 1 + БЕЛ пар.№ 2
(номер пары – номер светодиода)
1 зел.+1 кр.
1 кр.+1 зел.
зел./нет свеч.
красн./нет свеч.

Таблица. 2. Таблицей неисправностей
Первые три позиции в «таблице неисправностей» логичны, их нетрудно запомнить. Позиции с 4 по 7 встречаются крайне редко, поэтому заучивать их не стоит. Каждый светодиод соответствует номеру пары в кабеле и соответственно цветовой маркировке пары (в нашем случае по стандарту TIA-568А). Каждая пара состоит из двух проводников: один с основным цветом – (цветной) и второй – белый с полосками основного цвета – (белый). Запись типа «1 зел. + 1 кр.» означает, что светятся одновременно два светодиода, причем один зеленым, а другой красным цветом. Запись «1 зел. + 1 кр./2″ означает, что второй излучает в «полнакала». Прибор анализирует также и случаи, когда неисправности присутствуют одновременно в нескольких из четырех пар.

Преимущества. Цепи управления и цепи измерения гальванически развязаны. Минимально кол-во индикаторов (пять на приборе и четыре на заглушке). Наглядность при выявлении наиболее распространенных дефектов (наличие обрыва, замыкания, соответствие полярности сигнала в каждой из пар, соответствие очередности подключения пар). В качестве напарника при проведении тестирования, может быть привлечен любой неподготовленный человек (если он различает красный и зеленый цвета). От напарника требуется только описать очередность зажигания светодиодов и их цвет свечения. Также имеется возможность тестирования кабеля без отключения активного оборудования на его дальнем конце.

Из недостатков прибора следует отметить, что прибор показывает обрыв в конкретных парах, а не в конкретном проводе. Однако на практике это не существенно, т.к. для ремонта необходимо проверять контакт проводника в неисправной паре, как со стороны прибора, так и со стороны заглушки. Если обрыв в самом кабеле, то определить конкретное место возможно только рефлектометром.

Прибор можно изготовить на современных экономичных компонентах (К-МОП логике и твердотельных переключателях) с автономным батарейным питанием. Но за все время работы у нас не возникала необходимость в батарейном питании. При проверке сетей прибор всегда устанавливается в месте, где находится активное сетевое оборудование (Hub, Switch, Router и пр.). Поэтому в него встроен сетевой блок питания (нет проблем с «севшими» батареями и ограниченным временем работы прибора).

Прибор не усложнен встроенными переговорными устройствами. Связь у инсталляторов СКС имеется всегда. Мы используем две портативные радиостанции «Kenwood TH-22A».

Из зарубежных аналогов мне интересен прибор Тайваньского производства «Remote Cable Tester», стоимостью около 70-80$. Собран он на однокристальном микропроцессоре. Процесс проверки занимает всего 1 сек., для работы необходима пассивная заглушка. На заглушке индикаторов нет. Вся информация о неисправностях индицируется на самом приборе. Он может также определить неисправность в коаксиальном кабеле (замыкание, сопротивление 50 Ом, сопротивление 25 Ом и сопротивление бесконечность). Его недостаток описан выше в обзоре (смотри пункты б), в), г) и д)). Случай, когда переполюсованы две и более пары или обрыв в нескольких парах, на практике встречается достаточно часто. Существенно дешевле и намного проще устроен прибор Тайваньского производства «LANtes» (Multi-Network Modular Cable Tester), стоимостью около 25-35$. Встроенный в него генератор подает импульсы на сдвиговый регистр. Выходы регистра нагружены на светодиоды, включенные параллельно проводникам в кабеле. В заглушке 9 пар параллельно включенных диодов и светодиодов, один из выводов каждой пары подключен к общей шине. Работа с прибором проста. Сравнивается последовательность зажигания светодиодов на приборе и заглушке. Его недостаток описан выше в обзоре (смотри пункт б) и в)).

Автор: Дмитрий Ременко

Просмотров новости: 17 807  <, >


-->