В данном занятии рассмотрим, что необходимо для монтажа, прокладки ЛВС (локально вычислительной сети) на бытовом уровне, не вникая в тонкости работы самих сетей.

Минимальный комплект – необходимый для монтажа.

Расширенный пакет оборудования.

Подробная инструкция по монтажу разъема RJ45

В случае необходимости соединения перебитого кабеля, или необходимости его нарастить не используйте спайку или скрутку – категорически не рекомендуем. Для таких манипуляций вы всегда можете использовать сетевую розетку или Соединительный модуль UTP, категории 5E (предназначен для соединения двух отрезков не экранированного 4-х парного кабеля путем терминации на IDC разъемы)

Варианты обжима кабеля (разделки сетевой розетки)

Категории А и В – не стоит отбрасывать, хотя молодежь зачастую повествует о том, что оборудования все поймет за них, но данные категории применяются и при разделке сетевых розеток.

 

Основные правила прокладки кабеля определяются требованиями стандартов ISO/IEC 11801 и ANSI/TIA/EIA-568A.
Прокладка витой пары имеет ряд особенностей. Например: кабель витая пара UTP, имеет максимально допустимый радиус изгиба восемь внешних диаметров кабеля. Более сильный изгиб приводит к нарушению изоляции кабеля и увеличению интенсивности внешних наводок.
При прокладке витой пары типа «экранированный кабель», необходимо тщательно следить за состоянием экрана. При допущении перегибов и растяжений в процессе прокладки данной витой пары, сопротивляемость наводкам уменьшится и экран может испортиться.
Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних, и т. д. Экран по всей длине соединен с не изолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

Прокладываем сеть на расстояние свыше 300 метров.
Устойчивая связь, если используется витая пара, сохраняется на расстоянии до 300 метров. Если требуется проложить отрезок сети большей длинны, тогда сделайте следующее:Если расстояние больше 300 метров, установите сетевой коммутатор (свитч), что бы он выступал в роли усилителя сигнала. При установке одного сетевого коммутатора, длинна отрезка увеличивается вдвое, при установке двух коммутаторов, втрое.
Покупая кабель (витая пара), важно знать!
Кабель имеет несколько категорий, самая распространенная — это категория 5е. UTP Cat.5e используется для передачи данных со скоростью до1000 Мбит/с, при этом расстояние должно быть не более 100 м, а толщина медной (подчеркиваем медной жилы, а не омедненной (CCA)) не менее 0,50 мм.<br>
Поэтому, как бы не говорили что кабель UTP4 0,52 мм ССА имеет категорию 5е — это не правда, т.к. при всех характеристиках и тестах на 100 м не будет выполняться одно условие — для 5е категории используется медная жила, а не сплав алюминия и меди (ССА).
Почему важна медь? Примеры.
Нужно передать сигнал на 130 м.
Кабель UTP (омедненная витая пара) ССА работать не будет, а расстояние по меди может доходить до 140 м и выше. Да, Вы заплатите больше за медь, но за то можно сэкономить на закупке дополнительного свитча.
Нужно передать сигнал на 30м.
Идеально для кабеля UTP (омедненная витая пара) CCA, но где гарантия, что алюминиевая жила не рассыплется через 5 лет, не говоря уже о том, как она ломается при заделке в розетки.

Теория Витой пары

Почему она “витая”? Сбалансированность пары.

При протекании электрического тока вокруг проводника образуется электромагнитное поле (Electro Magnetic – EM). Взаимодействие между EM-полями и токонесущими проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В обоих  проводниках сбалансированной пары, проводники которой повиты между собой, электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят одинаковые по амплитуде сигналы (S1 и S2), находящиеся в противофазе. За счет этого суммарное излучение “идеальной пары” стремится к нулю.

Если в кабеле присутствует более одной пары, то для исключения взаимных наводок пар, которые могли бы нарушить электромагнитный баланс, пары скручивают с различным шагом.

Какая бывает “витая пара”? Конструкции.

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных внешних и внутренних наводок. Экран по всей длине соединен с не изолированным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля. В зависимости от наличия защиты —электрически заземленной медной оплётки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair, полное наименование U/UTP) — без защитного экрана;
фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair, полное наименование F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки, каждая пара имеет свой экран из фольгированной оплетки;
незащищенная экранированная витая пара (англ. U/STP — Unshielded Screened twisted pair) — без внешнего экрана и каждая пара в фольгированной оплетке;
защищенная экранированная витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened Foiled Unshielded twisted pair). Отличие от других типов витых пар заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной оплётки, а также фольги.

Старое обозначение     UTP     FTP     STP     S-STP     S-FTP
Обозначение по ISO/IEC 11801            U/UTP        F/UTP     U/FTP     S-FTP     SF-UTP
Экранирование кабеля     –     –     фольга     оплетка    
фольга, оплетка
Экранирование пары     –     фольга     –     фольга     –
код перед дробью обозначает экранирование кабеля, код после дроби – индивидуальное экранирование витых пар. TP – витая пара; U – без экранирования; F  – экран из фольги; S – экранирующая оплетка.
Для прокладки внутри помещений и вне их используется различный материал оболочки:

Indoor (внутренняя) – кабель для прокладки внутри помещений. Особенность – оболочка из поливинилхлорида (ПВХ) или или LSZH-компаунд. PVC (Polyvinyl chloride, ПВХ, поливинилхлорид) – характеризуется высокой температурной и химической стойкостью, долговечностью, высокой огнестойкостью. LSZH (Low Smoke Zero Halogen, LS0H) – “низкое дымовыделение, нулевое содержание галогенов”. Эксплуатация кабелей с оболочкой из данного материала необходима в условиях, где есть потенциальная угроза отравления продуктами горения в случае пожара (места скопления людей, больницы, школы и т.д.). Особенностью состава является отсутствие токсичных галогенных газов и низкое выделение дыма в процессе горения.

Температурные условия монтажа и эксплуатации:

во время монтажа: от -10°С до +60°С
после монтажа: от -20°С до +60°С

цвет оболочки – серый (ПВХ), оранжевый или синий (LSZH)

Outdoor (внешняя) – кабель для наружной прокладки вне помещений для эксплуатации в условиях возможных низких температур (или их резкого перепада) и под воздействием ультрафиолета. Оболочка изготовлена из светостабилизированного полиэтилена обладает высокой устойчивостью к химическим и температурным воздействиям.

Температурные условия монтажа и эксплуатации:

во время монтажа: от -15°С до +60°С
после монтажа: от -50°С до +60°С

Цвет оболочки – черный.

Категории

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 (правильно category или категория, сокращение «CAT», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.») и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории не экранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 (переводы одного из руководств производителя).

CAT 1 (полоса частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток — “лапша” (например, провод ТРП или ТРВ) с аналогичными характеристиками, но подверженный большему влиянию помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.
CAT 2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
CAT 3 (полоса частот 16 МГц) — 4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров.
CAT 4 (полоса частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.
CAT 5 (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар.
CAT 5e (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
CAT 6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
CAT 6a (полоса частот 500 МГц) — применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров.
CAT 7 (полоса частот 600 МГц) — спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары.
CAT 7a (полоса частот до 1200 МГц) – разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с на расстояние до 50 метров и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 метров.
           
Волновое сопротивление (Impedance)

Волновое сопротивление — характеристика среды распространения волнового возмущения. Единица измерения — Ом. В электродинамике волновое сопротивление линий передачи — отношение амплитуды напряжения к амплитуде силы тока. Зависит от таких параметров линии, как ёмкость, диэлектрическая проницаемость материала проводника, индуктивность и сопротивление на единицу длины.

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление 100±15 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет искажена и передача данных станет невозможной. Для идеальной пары импеданс должен быть одинаковым по всей длине кабеля, поскольку в местах неоднородности возникает эффект отражения сигнала, что в свою очередь может ухудшить качество передачи информации. Причиной проблем с передачей данных может быть не только некачественный кабель, но также изменение в рамках одной пары шага скрутки, перегиб кабеля при прокладке или иной механический дефект, использование розеток более низкой категории, чем кабель.
           
Погонное затухание (Attenuation)

Погонное затухание (Attenuation) характеризует величину потери мощности сигнала при передаче сигнала. Характеристика вычисляется как отношение мощности сигнала полученного на конце линии к мощности сигнала, поданного в линию. Величина затухания изменяется с ростом частоты, поэтому она измеряется и нормируется для всего диапазона используемых частот. Измеряется в децибелах на единицу длины.
           
NEXT

Near End Crosstalk – переходное затухание, измеренное на ближнем относительно источника помехи конце соседней пары при условии подачи испытательного сигнала только на одну пару. Параметр NEXT является одной из основных количественных характеристик, определяющих качество функционирования кабельной линии, численно равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре и выражается в децибелах. По сути, это наведенный сигнал, возвращающийся по витой паре к передающей стороне. Чем лучше сбалансирована пара, тем больше значение этого параметра. NEXT является частотнозависимым, но при этом слабо зависит от длины линии. Соблюдение нормативов по параметру NEXT имеет исключительно важное значение при скорости передачи до 100 Мбит/с. Измерения необходимо проводить с обоих сторон, так как эта характеристика зависит от взаимного расположения измерительных приборов и мест возможных дефектов в кабеле.

PS-NEXT

Power Sum Near End Crosstalk – переходное затухание по модели суммарной мощности, определяемое  на ближнем относительно источника помехи конце соседней пары при условии подачи испытательного сигнала только на все пары. Параметр PS-NEXT является одной из основных количественных характеристик, определяющих качество функционирования кабельной линии. За счет увеличения количества мешающих источников переходное затухание по модели суммарной мощности оказывается на 2-3 дБ меньше по сравнению с  NEXT.  В отличие от NEXT непосредственные измерения этой характеристики не выполняются, а определение ее численного значения осуществляется расчетным путем на основе значений попарных NEXT. PS-NEXT является частотнозависимым, но при этом слабо зависит от длины линии. Имеет важное значение при скорости передачи свыше 100 Мбит/с.
           
FEXT

Far End Crosstalk – переходное затухание, измеренное на дальнем относительно источника помехи конце соседней пары при условии подачи испытательного сигнала только на одну пару. С учетом последней особенности в широкой инженерной практике реализации и эксплуатации компьютерных кабельных сетей используется редко. Параметр FEXT является одной из основных количественных характеристик, определяющих качество функционирования кабельной линии. Можно сказать, что это наведенный сигнал, распространяющийся в том же направлении, что и передаваемый сигнал, – на дальний конец линии. FEXT является частотнозависимым, одновременно сильно  зависит от длины линии.
           
ACR-F (EL-FEXT)

Attenuation to Crosstalk Ratio – защищенность сигнала от переходной помехи на дальнем конце. Является численной мерой отношения сигнала к переходному шуму от дальнего на входе приемника сетевого интерфейса. При скоростях передачи информации не более 100 Мбит/с практического значения не имеет.
         
ACR-N

Attenuation to Crosstalk Ratio on Near End – защищенность сигнала от переходной помехи на ближнем конце. Определяется расчетным путем как ACR-N = ACR – IL. Является численной мерой отношения сигнала к переходному шуму от ближнего конца на входе приемника сетевого интерфейса в независимости от скорости передачи информации. При этом не зависит от уровня передаваемого сигнала.
           
PS-ACR-F (PS-EL-FEXT)

Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio on Far End– защищенность сигнала от суммарной переходной помехи на дальнем конце. Является численной мерой отношения сигнала к суммарному переходному шуму от дальнего на входе приемника сетевого интерфейса. В обязательном порядке учитывается при скоростях передачи информации  1 Гбит/с и выше. Определение численного значения PS-ACR-F осуществляется расчетным путем на основе значений попарных FEXT. Параметр сильно зависит как от  FEXT, так и от длины линии и является частотнозависимым.
           
Возвратные потери (RL – Return Loss)

Return Loss – возвратные потери. Численная мера величины мощности обратного потока энергии, возникающего в кабельной линии за счет отражения от различных неоднородностей. Параметр определяется в результате измерений.  Имеет важное значение при скорости передачи информации 1 Гбит/с и выше в дуплексных сетях, использующих передачу информации в обе стороны.
           
Рабочее затухание (IL – Insertion Loss)

Insertion Loss – рабочее затухание. Численная мера величины потерь мощности информационного сигнала при его распространении вдоль кабельной линии связи. Складывается из двух частей:  характеристического или собственного затухания, которое обеспечивается в линии при идеальных условиях работы, и добавки, определяемой отражениями. Для минимизации IL в линии должны отсутствовать неоднородности и обеспечена согласованная нагрузка как приемника, так и передатчика.

 Учитывая разнообразие скоростей технологии Ethernet, используемых в территориальных сетях, необходимо определить, требуется ли в каких либо областях сети провести модернизацию до одной из разновидностей Fast Ethernet. При правильно подобранных аппаратном обеспечении и кабельной инфраструктуре соединения 10 Мбит/с или 100 Мбит/с могут быть реализованы в любой части сети. Как показано в таблице, Ethernet соединения со скоростью 10 Мбит/с обычно используются на уровне конечного пользователя для подсоединения настольных рабочих станций, а более скоростные технологии применяются для соединения между собой серверов и сетевых устройств, таких, как маршрутизаторы и коммутаторы.

В современных сетях, несмотря на возможность обеспечить соединения по технологии Gigabit Ethernet от магистрали вплоть до конечного пользователя, стоимость кабелей и портов коммутаторов могут сделать такое решение практически неосуществимым. Перед принятием решения в такой ситуации необходимо правильно определить потребности сети. Например, в сети, работающей с традиционными Ethernet скоростями, легко может возникнуть переполнение, если в ней будут работать программные продукты нового поколения: мультимедиа, графические приложения и системы управления базами данных.

В целом Ethernet технологии могут быть использованы в территориальных LAN сетях несколькими приведенными ниже способами.  
• На уровне пользователя достаточно высокая производительность может быть получена с использованием соединений Fast Ethernet. Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet могут быть использованы для клиентов или серверов, которым требуется широкая полоса пропускания.
• Технология Fast Ethernet часто используется в качестве канала между сетевыми и устройствами уровня пользователя; при этом поддерживается агрегирование потоков данных от всех Ethernet сегментов в канал доступа.
• Во многих сетях типа ‘‘клиент-сервер’’ возникают проблемы от того, что многие клиенты пытаются получить доступ к одному и тому же серверу, создавая переполнение в точке подсоединения сервера к LAN сети. Для того чтобы повысить производительность модели ‘‘клиент-сервер’’ в территориальной LAN сети и избежать заторов на сервере, следует использовать каналы Fast Ethernet или Gigabit Ethernet для соединения между собой серверов предприятия. Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet предоставляют эффективное решение проблемы слишком медленно работающей сети.
• Каналы Fast Ethernet могут также быть использованы для обеспечения соединений между уровнем рабочих групп и магистралью. Поскольку модель территориальной сети LAN поддерживает двойные (dual) каналы между каждым маршрутизатором рабочей группы и коммутатором магистрали, становится возможным перераспределение нагрузки (load balance) для агрегированных потоков данных от коммутаторов множественного доступа к каналам.
• Технологии Fast Ethernet (и Gigabit Ethernet) могут быть использованы в соединениях между коммутаторами и магистралью. В соединениях между магистральными коммутаторами следует использовать среду с максимальной скоростью, которую может позволить себе предприятие.

Усиливаясь коммутатором, пакеты с данными постепенно затухают и искажаются. Поэтому, сигнал может пройти не более четырех коммутаторов. Максимальное расстояние, на которое можно проложить витую пару, используя сетевые коммутаторы, составляет 900 метров.

  • если расстояние, на которое необходимо протянуть сеть превышает возможности четырех коммутаторов, необходимо использовать репитер. Репитер пересчитывает пакеты данных заново, что позволяет подключить еще четыре коммутатора.
  • применяя репитеры и сетевые коммутаторы, можно проложить витую пару практически на неограниченное расстояние;
  •  в ниже приведенной схеме использованы switch/hab, так как их так же возможно применять в роли репитера.