Топології комп'ютерних мереж

Практична робота №2

Кабельні лінії зв'язку

1. Вита пара
   Кабель, виконаний у вигляді скрученої пари проводів(може складатися з декількох скручених пар) для зменшення взаємних перешкод при передачі сигналу і покритих пластиковою оболонкою. Завдяки своїй дешевизні й легкості установки є найпоширенішим для побудови локальних мереж. Може бути екранованим і неекранованим. Екранований кабель більш стійкий до електромагнітних завад. Підтримує передачу даних на відстань до 100 метрів. На більших відстанях сигнал через загасання не розпізнається. Залежно від наявності захисту — електрично заземленої мідної сітки або алюмінієвої фольги навколо скручених пар, визначають такі маркування:
   • неекранована вита пара (UTP — Unshielded twisted pair);
   • екранована вита пара (STP — Shielded twisted pair);
   • фольгована вита пара (FTP — Foiled twisted pair);
   • фольгована екранована вита пара (SFTP — Shielded Foiled twisted pair)
     
2. Коаксіальний кабель
   Коаксіальний кабель являє собою електричний кабель, що складається із центрального мідного проведення і металевого обплетення – екрана, розділених між собою шаром діелектрика - внутрішньої ізоляції і поміщених у загальну зовнішню оболонку. Загальний ізолюючий шар складається з алюмінієвої фольги, металевої сітки або їх комбінації та утворює зовнішню оболонку кабелю, яка екранує перешкоди. Має високу перешкодозахищеність (завдяки металевому обплетенню) та більш широкі, чим у випадку витої пари, смуги пропущення (понад 1ГГц). До нього важче механічно підключитися для несанкціонованого прослуховування мережі, він дає також помітно менше електромагнітних випромінювань зовні. Однак монтаж і ремонт коаксіального кабелю істотно складніше, ніж витої пари, а вартість його вище (він дорожче приблизно в 1,5 – 3 рази). Основне застосування коаксіальний кабель знаходить у мережах з топологією типу шина.
   Існує два основних типи коаксіального кабелю:
   • тонкий кабель, що має діаметр близько 0,5 див, більше гнучкий;
   • товстий (thick) кабель, діаметром близько 1 див, значно більш твердий. Він являє собою класичний варіант коаксіального кабелю, що уже майже повністю витиснутий сучасним тонким кабелем.
   Тонкий кабель використовується для передачі на менші відстані, чим товстий, оскільки сигнал у ньому загасає сильніше. Зате з тонким кабелем набагато зручніше працювати: його можна оперативно прокласти до кожного комп'ютера, а товстий вимагає твердої фіксації на стіні приміщення.
   Підключення до тонкого кабелю простіше й не вимагає додаткового встаткування. А для підключення до товстого кабелю треба використовувати спеціальні досить дорогі пристрої, що проколюють його оболонки й установлюють контакт як із центральною жилою, так і з екраном. Товстий кабель приблизно вдвічі дорожче, ніж тонкий, тому тонкий кабель застосовується набагато частіше.
   Існують варіанти коаксіального кабелю з подвійним екраном (один екран розташований усередині іншого й відділений від нього додатковим шаром ізоляції). Такі кабелі мають кращу перешкодозахищеність і захист від прослуховування, але вони небагато дорожче звичайних.
   Коаксіальний кабель може використовуватися в двох різних системах передачі даних: без модуляції сигналу і з модуляцією. У першому випадку цифровий сигнал використовується в такому вигляді, в якому він надходить з ПК і відразу ж передається по кабелю на приймальну станцію. Він має один канал передачі зі швидкістю до 10 Мбіт / сек і максимальний радіус дії 4000 м. У другому випадку цифровий сигнал перетворюють в аналоговий і направляють його на приймальну станцію, де він знову перетворюється в цифровий. Операція перетворення сигналу виконується модемом; кожна станція повинна мати свій модем. Цей спосіб передачі є багатоканальним (забезпечує передачу по десятках каналів, використовуючи для цього всього лише один кабель). Таким способом можна передавати звуки, відео сигнали та інші дані. Довжина кабелю може досягати до 50 км.
   
3. Оптоволоконний кабель
   Конструкція з одного або кількох ізольованих один від одного оптичних волокон, укладених в оболонку. Крім жил і ізоляції може містити екран, силові елементи та інші конструктивні елементи. Це найбільш якісний тип кабелю - він забезпечує передачу даних з дуже високою швидкістю (до 100 Гбіт / с і вище) на великі відстані (80-100 км без проміжного посилення), до того ж він краще за інших типів передавального середовища забезпечує захист даних від зовнішніх перешкод.
   Оптичне волокно складається із:
   • серцевини;
   • оптичної оболонки;
   • захисного покриття;
   • буферного покриття (опціонально).
   Розрізняють одномодове і багатомодове волокно. Одномодове волокно найпоширеніших розмірів буває: 8/125 і 9/125 мкм (це означає: діаметр серцевини — 8 мкм, діаметр волокна — 125 мкм). Багатомодове найпоширеніших розмірів буває: 50/125 і 62/125 мкм. Одномодове волокно дешевше за багатомодове, дозволяє передавати оптичний імпульс на великі відстані, з меншим розходженням сигналу на виході, але в той же час прямопередавальне устаткування для нього значно дорожче. Існує також багатомодове волокно з градієнтним профілем, у якого зменшені ці недоліки.
   До недоліків оптоволоконного кабелю можна віднести велику вартість, а також складність під'єднання.
   

Конектори

Конектор - це електромеханічний пристрій для з'єднання електричних провідників. Зазвичай складається з вилки або штекера і відповідного йому гнізда (розетки). Конектор забезпечує два види контакту: перший - нероз'ємний, призначений для з'єднання провідників кабелю в роз'ємі, другий - роз'ємний, служить для з'єднання кабелів між собою.
В якості конекторів кабелю вита пара використовують стандарти RJ. Існують стандарти RJ 9, RJ 11, RJ 14, RJ 21, RJ 12, RJ 45S, RJ 45, RJ 50. Найбільш популярними типами конекторів є RJ 11, RJ 12, і RJ 45. Корпус RJ - конектора, як правило, складається з прозорого пластика, усередині якого кілька ножів-контактів, покритих золотим напиленням. У комп'ютерних мережах (4-жильна кручена пара) використовується стандартний коннектор RJ-45, що має маркування «8p8c» (8 Position, 8 Contacts). Контакти коннектора RJ-45 розрізняються залежно від виду кабелю, з яким вони застосовуються (одножильний або багатожильний), але існують і універсальні конектори. У системах телефонії зазвичай використовуються конектори типів RJ-11 або RJ-12, оскільки число жил телефонного кабелю не перевищує 6-ти.

Коаксіальні конектори - це пристрої, які застосовуються для з'єднання коаксіальних кабелів з устаткуванням або між собою. Кожному типу коаксіального кабелю (абонентський, дистрибутивний і магістральний) відповідає цілий набір роз'ємів. Їх класифікуються як за типом з'єднання, так і за функціональним призначенням. Найвідомішими конекторами є BNC, SMB, F, SMA, SMC, TNC, FME. Всі сучасні коаксіальні роз'єми з'єднуються з кабелем тільки за рахунок механічного контакту.

Оптоволоконні конектори призначені для окінцювання оптичного кабелю діаметром 1,8, 2 і 3 мм, а також оптичного волокна в буферному покритті діаметром 0,9 мм. Розрізняють багатомодові , одномодові і одномодові зі скошеним торцем коннектори. Як правило, дані коннектори комплектуються хвостовиками різного кольору. Найпопулярнішими є конектори типу FC, LC, SC, ST. Вони можуть бути симплексні (поодинокі) або дуплексні (здвоєні).
Оптичний конектор типу FC сьогодні широко використовують в телекомунікаціях, промисловості і різних вимірювальних приладах. Він відрізняється довговічністю, відмінною стійкістю до вібрацій. Має металевий корпус.

Оптичний конектор типу LC має найвищу щільність монтажу, знижену надійність і стійкість до механічних навантажень за рахунок малого діаметра ферули. Легко заходить в спеціальний прохідний адаптер звичайним замиканням.

Оптичний конектор типу SC широке розповсюдження отримав за рахунок зручності комутації та можливості створення спеціального дуплексного роз'єму. Він має не тільки зовнішній корпус, але і внутрішній. А діаметр його керамічного накінечника дорівнює 2.5 мм. Як правило, такий роз'єм встановлюють в прохідній адаптер легко, без необхідності обертання. Має пластмасовий корпус (схильний до швидкого зносу, не стійкий до вібрації). Найбільш часто застосовується в СКС (структуровані кабельні системи), ЦОД (центри обробки даних), телекомунікації.

Оптичний конектор типу ST у порівнянні з іншими типами, позбавлений можливості створення спеціального дуплексного роз'єму, має невисоку надійність, погану стійкість, недостатньо компактний і простий. Діаметр його керамічного накінечника дорівнює 2.5 мм. Має металевий корпус (в меншій мірі схильний до зносу).

Способи монтажу конекторів

Монтаж RJ - 45

Краще всього користуватися спеціальним обтискним інструментом. В крайньому випадку, кілька роз'ємів можна обжати викруткою. Спочатку варто зняти верхню ізоляцію з кабелю типу вита пара. Потім треба розплести виту пару та вирівняти проводи за певною схемою(прямою або перехресною). Пряма схема використовується для підключення PC - Switch , Switch - Router і Router - PC (пристроїв різних типів). Монтаж проводиться однаковим способом або 568A, або 568B з двох сторін кабелю. Перехресна схема використовується для підключення PC - PC, Switch - Switch, Router - Router (однотипних пристроїв). З двох сторін кабелю мають бути використані різні стандарти(568A, 568В). Після вирівнювання проводів за обраною схемою варто вставити в торець конектора кабель так, щоб всі жили до упору сіли в свої напрямні канали. Зробити це потрібно так, щоб зовнішня ізоляція кабелю потрапила під планку затиску конектора. Наступним кроком буде обжимка даного кабелю.

Монтаж коаксіальних конекторів

В меражах часто використовують конектори з BNC-роз'ємами. Для монтажу конектора варто спочатку підготувати кабель. Видаляємо верхній шар ізоляції на 1,5 см з кабелю. Розплутуємо проводи, вирівнюємо і відгинаємо їх назад до ізоляції. Екран з фольги видаляємо рівним краєм до дротів. Видаляємо внутрішню ізоляцію відступивши від краю кабелю на 1 см.
Розрізняють три види BNC-конекторів :

• обтискові конектори. Основна його функція - забезпечення надійного контакту і легкість обтиску. Недолік - одноразовость: при обриві проводу потрібен новий коннектор, так як використовувати старий неможливо в силу отриманих при обтиску деформацій. Для обтиску такого типу коннекторів використовують спеціальний обжимний інструмент. При деякій вправності можна застосовувати і звичайні плоскогубці.
• накручувальні конектори - забезпечують простоту монтажу, так як для цього не потрібні додаткові інструменти. Однак вони дуже чутливі до натягнення кабелю, через що порушується контакт.
• конектори під пайку - колись часто використовулися, сьогодні зустрічаються рідко. Основна причина - складно знайти в продажу. Ще один недолік - складність монтажу таких конекторів. Порушення контакту при поганому припаюванні призводить до постійних збоїв мережі і до труднощів локалізації місця зникнення контакту.

Монтаж оптоволоконних конекторів

Існує два різних способи з'єднання конектора з волокном кабелю. Перший спосіб полягає в тому, що до світловоду магістрального кабелю приварюють «пігтейл» (pig-tail), який представляє собою відрізок оптичного волокна з встановленим в заводських умовах конектором. Для цього виду робіт використовується спеціальний зварювальний апарат. З'єднання, отримані таким способом, відрізняються найкращими технічними параметрами. Іншим способом підключення «пігтейлів» до волокон кабелю є підключення за допомогою механічних нероз'ємних з'єднувачів. Іншим способом є безпосередня установка коннектора на вільне волокно діаметром 125 мкм з первинним покриттям. Технологія установки конекторів полягає в наступному. Спочатку знімається верхній захисний шар волокна. Потім волокно вводиться в конектор і фіксується в ньому. З'єднання оптичного волокна відбувається безпосередньо на торці наконечника коннектора з подальшим його шліфуванням.

Монтаж мережевого обладнання

Мережеве обладнання — пристрої, необхідні для роботи комп'ютерної мережі, наприклад: маршрутизатор, комутатор, концентратор, патч-панель тощо. Зазвичай розрізняють активне та пасивне мережеве обладнання.

Активне мережеве обладнання - це устаткування, що має певні «інтелектуальні» можливості(тобто маршрутизатор, комутатор і світч). Повторювач (репітер) і концентратор (хаб) не є АМО, оскільки він тільки повторює сигнал для збільшення відстані з'єднання або топологічного розгалуження. Під пасивним мережним устаткуванням мається на увазі обладнання, не наділене «інтелектуальними» особливостями. Наприклад — кабельна система: кабель (коаксіальний і кручена пара (UTP / STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторювач (репітер), патч-панель, концентратор (хаб), балун для коаксіальних кабелів (RG-58) тощо. Також, до пасивного обладнання можна віднести монтажні шафи і стійки, телекомунікаційні шафи. Монтажні шафи поділяють на: типові, спеціалізовані та антивандальні. За типом монтажу: настінні й долівкові та інші.

Концентратори, комутатори та маршрутизатори у стійці кріпляться за допомогою кронштейнів. Монтажні кронштейни мають різноманітний вигляд, як правило, унікальні для пристрою, до якого вони йдуть в комплекті. Кронштейни зазвичай кріпляться з обох сторін пристрою, щоб забезпечити кріплення пристрою болтами в стійку.

Установка і підключення комутатора не викликає абсолютно ніяких труднощів. Коли блок живлення пристрою підключений до мережі змінної напруги, воно готове до роботи. Концентратор здатний відразу ж почати роботу без попереднього налаштування. При використанні комутатора, потрібно спершу налаштувати його. Як мінімум, бажано встановити йому статичний IP-адресу, щоб можна було в подальшому віддалено управляти пристроєм.

Принцип приєднання маршрутизатора дуже простий. Як правило, даний пристрій має кілька портів, до яких підключають точки доступу, концентратори або комутатори, що відповідають за роботу окремих гілок мережі або груп комп'ютерів. Як і комутатор, і точка доступу, маршрутизатор також піддається програмуванню.

Кабель слід підключати до концентратора або комутатора з таким розрахунком, щоб можна було легко відключити або підключити потрібний з них. Тому якщо є така можливість, то краще підключати кабелі через одне гніздо.

Для монтажу патч-панелі необхідно підготувати інструменти та матеріали для монтажу - пристрій для зачистки витої пари, ударний інструмент для закладення в крос, кусачки, стяжки і елементи маркування. Далі знімають верхню оболонку. Жили обрізаного кабелю заводять на контакти патч-панелі відповідно до кольорового маркуванням портів і обраного стандартом Т568А або Т568В. Знімати ізоляцію жил не потрібно, також важливо зберігати цілісність звиття пар. За допомогою ударного інструменту для закладення забиваємо жили в контактний модуль. При цьому ніж модуля прорізає ізоляцію і врізається в контакт жили, забезпечуючи надійний контакт. Варто не забути закріпити кабелі за допомогою стяжок, тим самим забезпечивши надійну фіксацію і захист від натягу і перегинів. Після монтажу всіх кабелів необхідно їх акуратно згрупувати і закріпити пластиковими стяжками і встановити патч-панель в стійку або шафу.