Сетевой кабель

До 1991 года характеристики кабельных систем ЛВС задавались производителями сетевого оборудования. Это часто приводило к несовместимости используемого оборудования, и потребовало разработки стандарта, который определил бы единую кабельную систему, поддерживаемую большим количеством разных сетевых технологий. Ответом на поставленный вопрос стал документ ANSI/EIA/TIA-568-1991 Commercial Building Telecommunication Cabling Standard (стандарт телекоммуникационной кабельной системы коммерческих зданий), разработанный Американским национальным институтом стандартов (ANSI, American National Standards Institute), Ассоциацией электронной промышленности (ЕIА) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA). В 1995 году этот документ был переработан и сейчас известен как ANSI/TIA/EIA-T568-A. Стандарт Т568-А определяет кабельную систему для передачи речи и данных в офисных коммуникациях, введенных в эксплуатацию за последние десять лет. Он поддерживается оборудованием большинства поставщиков и позволяет использовать для различных целей следующие типы кабеля:

· неэкранированную витую пару (UTP: 100 Ом, 22 или 24 AWG);

· экранированную витую пару (STP -150 Ом);

· многомодовое оптоволокно (62,5/125 мкм);

· одномодовое оптоволокно (8,3/125 мкм).

Для каждого типа кабеля стандарт определяет следующие элементы:

· характеристики кабеля и технические критерии, помогающие определить уровень производительности;

· топологию и длину сегментов кабеля;

· спецификации коннекторов и схему расположения выводов.

Документ также включает правила для прокладки кабеля внутри зданий. С этой позиции здание разделяется на несколько подсистем.

· Вход в здание. Место, в котором сопрягаются внешняя и внутренняя кабельные системы здания.

· Аппаратная комната. Месторасположение оборудования, которое позволяет обеспечивать такие же функции, как и телекоммуникационный шкаф, только они могут быть более разнообразными.

· Телекоммуникационный шкаф. Месторасположение локального телекоммуникационного оборудования, такого как интерфейс между горизонтальной кабельной разводкой имагистралью линией связи.

· Магистраль. Кабельная система, которая соединяет различные аппаратные комнаты, телекоммуникационные шкафы и точки входа в здание, а также служит соединением между сетевыми подсистемами, расположенными в разных зданиях.

· Горизонтальная кабельная разводка. Кабельная система и аппаратное обеспечение, используемые для соединения телекоммуникационных шкафов с рабочей областью.

· Рабочая площадка. Компоненты для присоединения телекоммуникационных отводов к рабочим станциям.

Таким образом, кабельная система в современном здании может выглядеть примерно так, как показано на рис. 13. Соединение с внешней телефонной линией и другими сервисами осуществляется в точке входа в здание и дальше идет к аппаратной комнате, в которой расположены сетевые серверы и другое оборудование. Магистральная сеть соединяет аппаратную комнату с различными телекоммуникационными шкафами, расположенными по всему зданию. В шкафах размещено оборудование для сопряжения сетей, такое как коммутаторы, мосты, маршрутизаторы или концентраторы. От телекоммуникационных шкафов к рабочим площадкам отходят ответвления горизонтальной кабельной разводки, которые заканчиваются настенными розетками. Рабочая площадка состоит из коммутационных кабелей, соединяющих компьютеры и другое оборудование с настенными розетками.

Рис. 13. Обобщенная кабельная система здания

Коаксиальный (coaxial), т. е. соосный, кабель называется так потому, что два проводника в нем, в отличие от других двужильных кабелей, находятся один внутри другого (рис. 14). В центре кабеля находится медная жила или пучок свитых медных проводов, по которым фактически проходит электрический сигнал. Центральную жилу окружает слой изолирующего материала, который в свою очередь окружен вторым проводником, обычно оплеткой из медных проводов. Второй проводник играет роль заземления. Оба проводника заключены в оболочку из ПВХ или тефлона.

Рис. 14. Коаксиальный кабель

Коаксиальные кабели для локальных сетей бывают двух типов: RG8 («толстый» Ethernet) и RG58 («тонкий» Ethernet). По устройству они похожи, отличаясь, главным образом, толщиной (RG8 - 0,405 дюйма, RG58 - 0,195 дюйма) и разъемами (N-разъем для RG8 и BNC-разъем для RG58). Кабели обоих типов используются в сетях с топологией «шина». Из-за различий в толщине и гибкости кабели для «толстого» и «тонкого» Ethernet устанавливают по-разному. Кабель RG8 обычно прокладывается по полу, а с сетевыми интерфейсами компьютеров его соединяют отдельные AUI-кабели. Кабель RG58 более гибок, поэтому его можно подводить к каждому компьютеру, подключая к сетевому интерфейсу с помощью BNC-разъема. Длина сетевого сегмента на основе «толстого» и «тонкого» Ethernet не должна превышать 500 и 185 метров соответственно.

На сегодняшний день самый популярный тип сетевой среды - кабель «витая пара» (twisted pair) в топологии «звезда». Чаще в ЛВС применяют неэкранированную витую пару (unshielded twisted pair, UTP), но существует также и экранированная витая пара (shielded twisted pair, STP) для использования в условиях сильных электромагнитных помех. Неэкранированная витая пара состоит из восьми проводов. Каждый провод изолирован отдельно; все восемь проводов собраны в четыре свитые пары. Завивка проводов предотвращает перекрестные помехи, наводимые соседними парами и внешними источниками. Все четыре пары помещены в общую оболочку (рис. 15). С кабелями типа «витая пара» используются разъемы RJ45, те же, что и у стандартных телефонных кабелей, только с восемью контактами вместо четырех или шести.

Рис. 15. Неэкранированная витая пара

Кабели UTP разделяются на несколько классов, или категорий, определенных в стандарте EIA/TIA (Electronics Industry Association and the Telecommunications Industry Association) и перечисленных в табл. 1. Наиболее важны из них категории 3 и 5. Кабель категории 3 изначально предназначался для телефонных сетей, но со временем стал использоваться и в сетях Ethernet. Его вполне достаточно для сетей со скоростью передачи 10 Мбит/сек, но для «быстрого» Ethernet (Fast Ethernet) такой кабель обычно не используется. Кабель UTP категории 5 подходит для сетей, со скоростью передачи 100 Мбит/сек и для более медленных протоколов. Стандарт категории 5е ратифицирован в 1999 г. и предназначен для использования в сетях, со скоростью передачи 1000 Мбит/сек.

Таблица 1.

Стандарты EIA/TIA для кабелей типа «неэкранированная витая пара»

Категория	Стандарт
Категория 1	Только для телефонных сетей
Категория 2	Для телефонных сетей, а также для связи терминалов с мэйнфреймами IBM
Категория 3	Для телефонных сетей, сетей Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/сек, Token Ring со скоростью передачи 4 Мбит/сек, 100BaseT4 Fast Ethernet и 100VG AnyLAN
Категория 4	Для сетей Token Ring со скоростью передачи 16 Мбит/сек
Категория 5	Для сетей 100BaseTX Fast Ethernet, SONet и ОС-3 ATM
Категория 5е	Для протоколов Gigabit Ethernet (со скоростью 1000 Мбит/сек)

Конструкция кабеля STP схожа с конструкцией UTP, не считая того, что в нем только две пары проводов, каждая из которых дополнительно обмотана фольгой или оплеткой. Дополнительная защитная оболочка делает использование кабеля STP более предпочтительным при наличии сильных электромагнитных помех, часто возникающих вблизи электрического оборудования. Стандарты кабелей STP разработаны IBM - создателем протокола Token Ring, для которого изначально предназначались кабели этого типа. На протяженных участках сети на основе экранированной витой пары используют кабель типа 1А. Тип 6А можно применять там, где можно обойтись небольшими отрезками кабеля. Кабель типа 1А состоит из двух пар проводов AWG 22, покрытых фольгой, а кабель типа 6А - из двух свитых пар проводов AWG 26, защищенных фольгой или оплеткой.

Оптоволоконный кабель (fiber optic cable) - сетевая среда совершенно иного типа, чем витая пара или коаксиальный кабель. Вместо традиционных электрических зарядов, двигающихся по медному проводу, в оптоволоконном кабеле сигнал передается посредством световых импульсов, распространяющихся по стеклянной или пластиковой трубке. Оптоволоконный кабель абсолютно устойчив к электромагнитным помехам. Кроме того, в оптоволоконном кабеле сигнал затухает гораздо медленнее, чем в медном. Чем длиннее кабель, тем слабее получаемый сигнал. В кабелях на медной основе сигнал «сходит на нет» при протяженности кабеля до 100-500 метров (в зависимости от типа кабеля). В некоторых оптоволоконных кабелях сигнал без особых потерь способен распространяться на расстояния до 120 км. Поэтому оптоволокно - идеальная среда для передачи данных на большие расстояния.

Оптоволоконный кабель (рис. 16) состоит из стеклянной или пластиковой жилы, по которой переносятся световые импульсы. Она окружена отражательным слоем, который называется плакировкой (cladding). Плакировка окружена пластиковой прокладкой, защитным покрытием из кевларового волокна и внешней оболочкой.

Рис. 16. Оптоволоконный кабель

Существует два основных типа оптоволоконного кабеля: одномодовый (singlemode) и многомодовый (multimode). Они отличаются толщиной жилы и плакировки, а также размерами. Диаметр типичного одномодового оптоволоконного кабеля равен 8,3 микрон, а толщина жилы с плакировкой - 125 микрон. Обычно такой кабель называют одномодовым оптоволокном 8,3/125. Многомодовое оптоволокно, как правило, характеризуется соотношением 62,5/125.

В одномодовом оптоволоконном кабеле в качестве источника света используется лазер, в результате дальность передачи сигнала практически не ограничена. Поэтому одномодовый оптоволоконный кабель чаще прокладывают вне помещений, например, в телефонных сетях или сетях кабельного телевидения. Для локальных сетей кабель этого типа подходит меньше: он очень дорог и имеет более высокий радиус изгиба, чем многомодовый, а значит, его нельзя проложить достаточно компактно. В многомодовом оптоволоконном кабеле в качестве источника света используется светодиод, излучающий более обширный набор частот. Многомодовый оптоволоконный кабель не может покрывать такие же большие расстояния, как одномодовый, но он лучше огибает углы и стоит намного дешевле.