Локальные проводные сети

Локальные сети: общие понятия

Под локальной сетью (ЛВС, LAN) обычно подразумевают объединение компьютеров, расположенных в ограниченном пространстве. Локальные сети можно объединять в более крупные сети, такие как CAN (группа зданий), MAN (город), WAN (широкомасштабная сеть), GAN (глобальная сеть).
При построении современных сетей (и вообще создании коммуникационной инфраструктуры зданий) используется концепция СКС (структурированных кабельных систем). Существуют несколько стандартов на построение этих систем — ISO/IEC 11801 (международный), EN 50173:1995 (Европа), ANSI/TIA/EIA-568-A (США), но принцип в них заложен один и тот же. Каждое рабочее место должно быть оборудовано телекоммуникационным разъемом (ТР), соединенным горизонтальным кабелем (не более 90 м) с распределительным пунктом (РП) этажа. 10 метров отводятся для подключения компьютеров и оборудования к ТР. Все РП этажей соединяются вертикальными кабелями (рекомендуется не более 500 м) с РП здания и составляют магистральную подсистему здания. Ну и, наконец, все РП зданий соединяются кабелями длиной до 1500 м с РП комплекса и образуют магистральную систему комплекса. Вообще говоря, соблюдение этих длин не обязательно (хотя очень желательно), так как сетевые кабели находятся за рамками этих стандартов. Стандартом также определяется максимальная допустимая длина кабеля между источником и приемником в зависимости от физической среды передачи для различных технологий.

Основа всего: кабели

Очевидно, чтобы соединять различные устройства в проводной сети, вам необходимы кабели. Естественно, не каждый кабель можно использовать для соединения сетевых устройств. Например, шнур от старого утюга для этих целей лучше не применять (хотя некоторые умельцы, которым жалко денег на витую пару, делали и так). Поэтому во всех сетевых стандартах определены необходимые условия и характеристики используемого кабеля, такие как полоса пропускания, волновое сопротивление (импеданс), удельное затухание сигнала, помехозащищенность и другие.
Существуют два принципиально разных вида сетевых кабелей: медные и оптоволоконные.
Кабели на основе медных проводов, в свою очередь, делятся на коаксиальные и некоаксиальные. Обычно используемая витая пара (RG-45) формально не относится к коаксиальным проводам, но многие характеристики присущие коаксиальным проводам, применимы и к ней. Недавно появился новый способ построения сетей (в основном домашних), основанный на телефонной проводке. Отдельно стоят кабельные модемы, обеспечивающие соединение «точка-точка» по различным средам, и сеть, использующая электропроводку.
Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник, окруженный слоем диэлектрика (изолятора) и экраном из металлической оплетки, выполняющим также роль второго контакта в кабеле. Для повышения помехоустойчивости иногда поверх металлической оплетки помещают тонкий слой алюминиевой фольги. В лучших коаксиальных кабелях используют для изготовления серебро и даже золото. В локальных сетях применяются кабели с сопротивлением 50 Ом (RG-11, RG-58) и 93 Ом (RG-62). Главный недостаток коаксиальных кабелей — их пропускная способность, которая не превышает 10 Мбит/с, что в современных сетях считается недостаточным. На самом деле ограничение здесь накладывает не сам коаксиальный кабель (полоса передачи коаксиальных кабелей очень велика, затухание же у хороших кабелей очень низкое), а сам физический протокол. Коаксиальный кабель, возможно, использовали бы и дальше, но есть две проблемы: первая, и самая существенная, — точки доступа в такой сети расположены последовательно, и выход из строя одной из них приводит к неработоспособности всей сети, а вторая — стоимость хорошего коаксиального кабеля существенно выше стоимости витой пары.

Витая пара представляет собой несколько (обычно 8) пар скрученных проводников. Скручивание применяется для уменьшения помех как самой пары, так и внешних, влияющих на нее. У скрученной определенным образом пары появляется такая характеристика, как волновое сопротивление. Витая пара бывает нескольких типов: неэкранированная витая пара — UTP (Unscreened Twisted Pair), фольгированная — FTP (foiled), фольгированная экранированная — FBTP (foiled braided) и защищенная — STP (shielded).Защищенная пара отличается от остальных наличием индивидуального экрана для каждой пары. Витые пары делятся на категории по частотным свойствам. Не будем вдаваться в подробности, отметим только, что на сегодня наиболее желательной является витая пара категории 5 (полоса частот — до 100 МГц). Существуют также категории 5е и 6, но о них мы расскажем в следующем номере.
В зависимости от того, где вы прокладываете провод и как вы его будете использовать, вам следует выбирать одножильную или многожильную витую пару. Одножильная пара дешевле, но она менее гибкая и может сломаться при периодическом сгибании и разгибании провода, поэтому так называемые патч-корды необходимо делать только из многожильных кабелей
Теперь про оптоволокно. Оптоволоконный кабель состоит из одного или нескольких волокон, заключенных в оболочки, и бывает двух типов: одномодовый и многомодовый. Их различие в том, как свет распространяется в волокне — в одномодовом кабеле все лучи (посланные в один момент времени) проходят одинаковое расстояние и достигают приемника одновременно, а в многомодовом сигнал может «размазаться». Зато они намного дешевле одномодовых.
Плюсы оптоволоконного кабеля относительно медного — это нечувствительность первого к электромагнитным помехам, огромная скорость передачи данных за счет гораздо большей полосы пропускания (оптические частоты гораздо выше, чем частоты электромагнитных волн в проводнике) и сложность в перехвате информации. Проще перехватить электромагнитное излучение, чем оптическое, хотя и оптика не является панацеей. Но с другой стороны, по этой же причине вы можете легко соединять и монтировать медные провода (если длины кабелей не близки к критическим), а для монтажа оптоволоконного кабеля необходимо специальное оборудование, так как необходимо точное совмещение осей светопроводящего материала — волокон и коннекторов.