3. 6 Rodzaje nośników



Pobieranie 130.79 Kb.
Data04.05.2016
Rozmiar130.79 Kb.

3.6 Rodzaje nośników.


W sieciach typu Ethernet można stosować różnorodne rodzaje mediów transmisyjnych. Ich wybór opiera się o kilka cech, które należy rozważyć projektując sieć:

    • wymagania szerokości pasma aplikacji i użytkownika,

    • perspektywy rozwoju sieci,

    • odległości między systemami komputerów,

    • środowisko geograficzne (kabel, transmisja radiowa lub satelitarna),

    • wymagana tolerancja błędu – zdolność sieci do funkcjonowania pomimo poważnej awarii, najczęściej jest funkcją topologii sieci,

    • środowisko – rodzaj i moc zakłóceń generowanych przez otoczenie,

    • cena.

Standard

Norma – rok ogłoszenia

Szybkość

Topologia

Rodzaj medium transmisyjnego

Maks. długość segmentu w m.

Half-Duplex

Full-Duplex

10Base5

DIX-1980,
802.3-1983

10Mb/s

Magistrala

pojedynczy 50W przewód koncentryczny (gruby Ethernet) o średnicy 10mm

500

n/a

10Base2

802.3a-1985

10Mb/s

Magistrala

pojedynczy 50W przewód koncentryczny (cienki Ethernet RG58) o średnicy 5mm

185

n/a

10Broad36

802.3b-1985

10Mb/s

Magistrala

pojedynczy 75 przewód szerokopasmowy

1800

n/a

FOIRL

802.3d-1987

10Mb/s

Gwiazda

dwa włókna optyczne

1000

>1000

1Base5

802.3e-1987

1Mb/s

Gwiazda

dwie skręcone pary przewodów telefonicznych

250

n/a

10Base-T

802.3i-1990

10Mb/s

Gwiazda

dwie pary kategorii Cat-3 UTP

100

100

10Base-FL

802.3j-1993

10Mb/s

Gwiazda

dwa włókna optyczne

2000

>2000

10Base-FB

802.3j-1993

10Mb/s

Gwiazda

dwa włókna optyczne

2000

n/a

10Base-FP

802.3j-1993

10Mb/s

Gwiazda

dwa włókna optyczne

1000

n/a

100Base-TX

802.3u-1995

100Mb/s

Gwiazda

dwie pary kategorii Cat-5 UTP

100

100

100Base-FX

802.3u-1995

100Mb/s

Gwiazda

dwa włókna optyczne

412

2000

100Base-T4

802.3u-1995

100Mb/s

Gwiazda

cztery pary kategorii Cat-3 UTP

100

n/a

100Base-T2

802.3y-1997

100Mb/s

Gwiazda

cztery pary kategorii Cat-3 UTP

100

100

1000Base-LX

802.3z-1998

1Gb/s

Gwiazda

laser długofalowy (1300nm) przez:
- 62.5um wielomodowe włókno
- 50um wielomodowe włókno
- 10um jednomodowe włókno

316
316


316

550
550


5000

1000Base-SX

802.3z-1998

1Gb/s

Gwiazda

laser krótkofalowy (850nm) przez:
- 62.5um wielomodowe włókno
- 50um wielomodowe włókno

275
316


275
550



1000Base-CX

802.3z-1998

1Gb/s

Gwiazda

ekranowany kabel miedziany

25

25

1000Base-T

802.3ab-1999

1Gb/s

Gwiazda

cztery pary kategorii Cat-5 UTP

100

100

Tab 3.2. Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet [5i].

W specyfikacji IEEE 802.3 przedstawionych zostało wiele różnych standardów, spośród których najważniejszymi dla nas są:



10Base-2        - (Thin Ethernet) kabel koncentryczny cienki.

10Base-5        - (Thick Ethernet) kabel koncentryczny gruby.

10Base-T       - (UTP - Unshielded twisted-pair cable) skrętka 10Mbit.

100Base-T     - skrętka 100Mbit.

10Base-FL     - (Fiber Optic Cable) światłowód.

W naszej sieci zastosowano głównie skrętkę i światłowód (w niewielkim fragmencie koncentryk, który w trakcie pisania pracy wyszedł z użycia), jednak ze względu na znaczenie historyczne i jego ciągłe stosowanie omówię również przewód koncentryczny.


3.7 Przewód koncentryczny [1].


Technologia oparta na kablu koncentrycznym przechodzi do historii. Obarczona jest ona wieloma wadami (omówię je w dalszej części rozdziału), które powodują rezygnowanie z jej stosowania.

Wyróżnia się dwa rodzaje kabla koncentrycznego:



Ethernet gruby – 10Base-5 (Thick Ethernet) oznaczenie kabla RG-8 i RG-11, o impedancji falowej 50 omów i grubości 1/2", praktycznie wyszedł z użycia, czasem stosowany jako rdzeń sieci (max. odległość między stacjami do 500m). 

Ethernet cienki – 10Base-2 (Thin Ethernet) oznaczenie kabla RG-58, o impedancji falowej 50 omów i grubości 1/4", powszechnie stosowany w małych sieciach lokalnych (przy połączeniu 2 komputerów max. odległość między nimi to185m). Czasem jeszcze spotyka się tą technologię w praktycznych zastosowaniach.

Zalety kabla koncentrycznego:


-         ze względu na posiadaną ekranizację, jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy
-         jest tańszy niż ekranowany kabel skręcany,
-         posiada twardą osłonę, dzięki czemu jest bardziej odporny na uszkodzenia fizyczne.

Wady kabla koncentrycznego:


-         ograniczenie szybkości do 10Mbit,
-         niewygodny sposób instalacji (duże łącza, terminatory, łączki T, duża grubość i niewielka elastyczność kabla),
-         słaba skalowalność (problemy z dołączeniem nowego komputera),
-         niska odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia dużą część sieci),
-         trudności przy lokalizowaniu usterki,

Źródło transmisji

Elektryczne

Współpracujące topologie

10Mb Ethernet

Maksymalna długość segmentu

185 m

Minimalna długość kabla

0,5 m

Maksymalna liczba stacji

30 na jeden segment kabla

Maksymalna liczba segmentów

5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione

Maksymalna całkowita długość sieci

925 m

Tab. 3.3. Parametry kabla Thinnet [1].

W technologii 10Base-2 kolejne odcinki kabla łączymy w topologii magistrali za pomocą końcówek BNC.



Rys 3.2. Końcówka BNC;

Podczas instalacji końcówki BNC wykorzystuje się specjalne narzędzie do przycięcia poszczególnych części kabla na odpowiednie długości.

 

Rys. 3.3. Budowa kabla koncentrycznego; na podstawie [3i].

Następnie za pomocą szczypiec zaciskowych wykonuje się połączenie mechaniczne i elektryczne końcówki BNC.

Rys 3.4 Budowa złącza BNC

Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji 50 Om dostosowanej do impedancji falowej kabla), z czego jeden z nich powinien być uziemiony (podłączony krótkim łańcuszkiem do obudowy komputera).

Rys 3.5 Terminator BNC z uziemieniem, łącznik T.

 

Rys 3.6 Schemat fizycznego łączenia komputerów w technologii 10Base-2.

W takim połączeniu potrzebne są różne dodatkowe elementy: terminatory, łączniki T, łącza BNC.

Zastosowania sieci 10Base-2


Chociaż sieć 10Base-2 jest technologią wychodzącą z użytku, nadal może się okazać przydatna w niektórych zastosowaniach. Przykładowo przy instalacji małej sieci domowej - do 5 komputerów - koszt (tanie używane karty sieciowe, brak dodatkowych urządzeń sieciowych – koncentratora) takiej instalacji jest o wiele niższy od instalacji z wykorzystaniem skrętki. Ponadto przy niewielkiej liczbie komputerów problemy z diagnozowaniem uszkodzeń fizycznych sieci nie są zbyt duże.

Ciekawym zastosowaniem tej technologii, stają się ostatnio sieci osiedlowe. W przypadku odległości pomiędzy blokami powyżej 100 m, często wykorzystuje się przewód koncentryczny. Dodatkowo, kabel ten jest mocniejszy mechanicznie i bardziej odporny na warunki zewnętrzne, co ułatwia jego instalację na zewnątrz budynków.

Ponadto w środowiskach o dużych szumach elektromagnetycznych, również objawiają się zalety kabla koncentrycznego.

HOME TOP


3.8 Skrętka UTP [1].


Aktualnie najpopularniejszym środkiem transmisji stał się nie ekranowany dwuparowy kabel skręcany (UTP - Unshielded Twisted-Pair cable) – 10Base-T.

Opierając się na standardzie ANSI/EIA 586 (American National Standarts Institute/ Electronic Industries Asociation) i pracach grupy 2840, ISO/IEC zdefiniował nowy standard: ISO IS11801, przyjęty do stosowania w 1994 roku.


Kategorie nie ekranowanego kabla skręcanego dla aplikacji klasy C[3]:


CAT 1 & 2      - głos i dane małej jakości (np.: modem)

CAT 3             - transmisja do   10 Mbps (max. dł. 100 m)

CAT 4             - transmisja do   16 Mbps (max. dł. 150 m)

CAT 5             - transmisja do 100 Mbps (max. dł. 160 m)

Aplikacje klasy C są to aplikacje dotyczące danych o dużej częstotliwości do 16MHz.

Zalety skrętki:


-      jest najtańszym medium transmisji (jeśli chodzi o cenę metra, bez uwzględniania dodatkowych urządzeń),
-      wysoka prędkość transmisji (do 1000Gb/s),
-      łatwe diagnozowanie uszkodzeń,
-      łatwa instalacja,
-      odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia najczęściej tylko jeden komputer),
-      jest akceptowana przez wiele rodzajów sieci,      

Wady skrętki:


-      niższa długość odcinka kabla niż w innych mediach stosowanych w Ethernecie,
-      mała odporność na zakłócenia (skrętki nie ekranowanej),
-      niska odporność na uszkodzenia mechaniczne – konieczne jest instalowanie specjalnych listew naściennych itp.

Źródło transmisji

Elektryczne

Współpracujące topologie

10Mb, 100Mb i 1Gb Ethernet, FDDI, ATM

Maksymalna długość kabla

100 m

Minimalna długość kabla

Brak

Minimalna liczba stacji

2 na kabel

Maksymalna liczba stacji

1024 na segment

Maksymalna liczba segmentów

Dla 10Mb: 5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione

Dla 100Tx i 1Gb: 2 powtórzone segmenty



Maksymalna średnica sieci

Dla 100Mb – 205 m.

Dla 10Mb – ok. 2000 m.



Maksymalna całkowita długość segmentu

100 m

Tab. 3.4. Parametry kabla skręcanego [1].

 

Dla szybkości 100Mb/s istnieją dwa różne media:



100Base-TX   - skrętka kategorii 5, wykorzystane 2 pary (tak jak w 10Base-T).
100Base-T4   - skrętka kategorii 5, wykorzystane 4 pary.

Dla szybkości 1000Mb/s została przewidziana również skrętka kategorii 5 wykorzystująca wszystkie 4 pary. Oczywiście można użyć lepszego kabla.

W przypadku wykorzystania skrętki w środowiskach o dużych szumach elektromagnetycznych, stosuje się ekranowany kabel skręcany (STP). Zbudowany jest on z czterech skręcanych ze sobą par przewodów miedzianych, otoczonych ekranującą siatką lub folią i umieszczonych w izolacyjnej osłonie.

W zastosowaniach skrętki można napotkać dwa typy końcówek:

-         RJ-11        -          sześciopozycyjny łącznik modularny (łącze telefoniczne),

-         RJ-45        -          ośmiopozycyjny łącznik modularny (sieć Ethernet).



Rys. 3.7 Wygląd wtyczki i gniazdka RJ-45, numery wyprowadzeń.

Wyróżniamy 3 rodzaje połączeń końcówek kabla UTP:

odwrotny  - końcówka 1 do 8, końcówka 7 do 2, itd. – zastosowany w kablu telefonicznym,

zgodny      - końcówka 1 do 1, końcówka 2 do 2, itd. – np.: połączenie Ethernet pomiędzy koncentratorem i kartą sieciową komputera,

krzyżowy  - (cross-over) odwraca tylko niektóre połączenia, często spotykane przy połączeniach pomiędzy koncentratorami lub przy łączeniu dwóch komputerów bez pośrednictwa koncentratora.

W większości koncentratorów jednak istnieje możliwość dokonania zamiany kolejności przewodów wewnątrz urządzenia i wykorzystania kabla zgodnego. Metoda ta nazywana jest wewnętrznym krzyżowaniem; gniazdka (lub przełączniki) realizujące takie połączenie oznaczane są symbolem X. Dzięki temu możemy połączyć (skrosować) ze sobą koncentratory przy pomocy kabla zgodnego



Rys. 3.5. Wtyczka i gniazdo RJ-45. Z dokumentacji firmy 3Com.



Przeznaczenie

Nr

Kolor

Nr

Przeznaczenie

Odbiór +

1

Biało/Pomarańczowy

1

Transmisja +

Odbiór -

2

Pomarańczowy

2

Transmisja -

Transmisja +

3

Biało/Zielony   

3

Odbiór +

(nie używane)

4

Niebieski

4

(nie używane)

(nie używane)

5

Biało/Niebieski

5

(nie używane)

Transmisja -

6

Zielony

6

Odbiór -

(nie używane)

7

Biało/Brązowy

7

(nie używane)

(nie używane)

8

Brązowy

8

(nie używane)

Tab. 3.5 Połączenie zgodne UTP [8i]

 

 



Przeznaczenie

Nr

Kolor

Nr

Przeznaczenie

Transmisja +

3

Biało/Zielony   

1

Odbiór +

Transmisja -

6

Zielony

2

Odbiór -

Odbiór +

1

Biało/Pomarańczowy

3

Transmisja +

(nie używane)

7

Biało/Brązowy

4

(nie używane)

(nie używane)

8

Brązowy

5

(nie używane)

Odbiór -

2

Pomarańczowy

6

Transmisja -

(nie używane)

4

Niebieski

7

(nie używane)

(nie używane)

5

Biało/Niebieski

8

(nie używane)

Tab. 3.6 Połączenie krzyżowe UTP [8i]

 

Pary numeruje się tak[4]:

Sekwencja TIA/EIA T568A

numer pary

kolor pary

styki

1

niebieski

4 (nieb), 5 (bia-nieb)

2

pomarańczowy

3 (bia-pom), 6 (pom)

3

zielony

1 (bia-ziel), 2 (ziel)

4

brązowy

7 (bia-brąz), 8 (brąz)

Opcjonalna sekwencja TIA/EIA T568B



numer pary

kolor pary

styki

1

niebieski

4 (nieb), 5 (bia-nieb)

2

pomarańczowy

1 (bia-pom), 2 (pom)

3

zielony

3 (bia-ziel), 6 (ziel)

4

brązowy

7 (brąz), 8 (bia-brąz)

Para styków 4-5 jest nie używana, w celu zapewnienia zgodności ze standardem połączeń telefonicznych. W przypadku pomyłkowego wpięcia kabla telefonicznego w złącze sieciowe, styki z wysokim napieciem centrali telefonicznej (dochodzącym do 60V) nie będą miały połączenia elektrycznego z urządzeniem sieciowym.

Rys. 3.6. Połączenie zgodne i krzyżowe kabla UTP [3i].


Wymagania dla instalacji kategorii 5.


Przedstawiam podstawowe wymagania, wg. normy TIA/EIA.

1. Minimalny promień zgięcia kabla wynosi czterokrotność średnicy kabla.


2. Kabel nie powinien być mocowany "na sztywno". Powinien mieć pewien luz - nie należy dociskać maksymalnie "krawatek".
3. Kabla nie należy nadmiernie naciągać podczas układania w korytkach.
4. Pary przy wtyczce nie powinny być rozkręcone na długości większej niż 1,3cm.
5. Kable sieciowe powinny przebiegać dalej niż 30,5cm od skrętki. Od transformatorów i silników należy zachować odległość 1,02m. Jeśli skrętka została umieszczona w metalowym korytku prowadzącym, to minimalna odległość od przewodów zasilających wynosi 6,4cm.
6. Jeśli zaistnieje konieczność skrzyżowania kabli zasilającego ze skrętką, powinny one być ułożone prostopadle do siebie.

 

HOME TOP




3.9 Światłowód.[3]


Obecnie najnowocześniejszym medium transmisyjnym jest światłowód (Fiber Optic Cable). Zasada jego działania opiera się na transmisji impulsów świetlnych między nadajnikiem (Optical Transmitter) przekształcającym sygnały elektryczne na świetlne, a odbiornikiem (Optical Receiver) przekształcającym sygnały świetlne odebrane ze światłowodu w sygnały elektryczne. Sieci oparte na światłowodach zwane są FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Budowa światłowodu


1.      Włókno optyczne, złożone z dwóch rodzajów szkła o różnych współczynnikach załamania (Refraction Index):

-         cześć środkowa   – rdzeń (Core), najczęściej o średnicy 62,5 um (rzadziej 50um)

-         część zewnętrzną – płaszcz zewnętrzny (Cladding), o średnicy 125 um;

2.      Warstwa akrylowa

3.      Tuba – izolacja o średnicy 900 um.

4.      Oplot kewlarowy.

5.      Izolacja zewnętrzna.

Zasada działania światłowodu


Promień światła wędrując w rdzeniu światłowodu (o współczynniku załamania n1), natyka się na środowisko o innym współczynniku załamania (n2) – płaszcz. Gdy promień pada od strony rdzenia na płaszcz pod kątem a, to pewna część światła zostaje odbita i wraca do rdzenia. W zależności od kąta padania i współczynników załamania materiałów rdzenia i płaszcza, zmienia się ilość odbitego światła. Powyżej pewnego kąta zachodzi zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego i światło padające zostaje odbite bez strat.

Apertura numeryczna światłowodu (Numerical Aperture) jest miarą maksymalnego dopuszczalnego kąta a między wchodzącym promieniem światła, a osią światłowodu. Największy możliwy kąt a nazywany jest akceptowanym kątem włókna światłowodowego.

 

Płaszcz



Rys. 3.7 Apertura numeryczna światłowodu [3].

 

Światłowód wielomodowy z indeksem kroku (Step Index Multimode Fiber).


Światłowód wielomodowy charakteryzuje się tym, że promień światła może być wprowadzony do niego pod różnymi kątami - modami.

Indeks kroku jest długością światłowodu, jaką przebywa promień bez odbić wewnętrznych.

Najważniejszym problemem w przypadku tego rodzaju światłowodów jest zjawisko dyspersji, polegające na „poszerzaniu” się promienia świetlnego wraz z drogą przebytą wewnątrz światłowodu. Ponieważ dyspersja powiększa się wraz z drogą promienia świetlnego, więc kable wielomodowe stosowane są maksymalnie na długościach do 5 km.

Występują dwa rodzaje dyspersji:

-      Dyspersja modalna – wynikające z różnic w kątach (modach) wprowadzenia światła do rdzenia. W zależności od kąta, światło przebywa różną drogę wewnątrz rdzenia, co zmienia czas przejścia światła przez światłowód i powoduje poszerzenie sygnału.

-      Dyspersja chromatyczna – wynika z tego, że promień świetlny nie jest monochromatyczny (źródłem światła są diody LED), a światło o różnej długości fali przebiega światłowód z różnymi szybkościami.

Światłowód jednomodowy.


W światłowodzie jednomodowym rdzeń złożony jest z wielu warstw o różnych współczynnikach załamania. Dodatkową różnicą jest zmniejszenie średnicy rdzenia do 9nm. Dzięki temu w światłowodzie propagowany jest tylko jeden mod. Nie istnieje zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego na granicy rdzenia i płaszcza. Dzięki temu zjawisko dyspersji zostało zredukowane do minimum, co umożliwia wykorzystanie tego medium przy odległościach rzędu 60km. Zwiększona została również częstotliwość pracy takiego włókna, co poszerza pasmo pracy sieci. Niestety koszt takiego światłowodu jest znacznie wyższy niż światłowodu wielomodowego, a dodatkowo instalacja wymaga o wiele większej precyzji przy wprowadzaniu promienia świetlnego (diody laserowe) do rdzenia. Tego typu światłowody stosowane są w sieciach WAN.

Łączniki światłowodowe.


Zasady stosowania kabli światłowodowych zawarte są w normach: ISO/IEC 11801 i EN 50173 oraz TIA/EIA 568A. Według ISO/IEC 11801 i EN 50173 preferowane są kable wielomodowe 62,5/125nm, a w nowych instalacjach należy stosować złącza duplex-SC. Starsze złącza ST nie zapewniają tak dobrych parametrów połączenia jak SC (poprawna polaryzacja, stabilność mechaniczna łącza), jednak w sieciach Ethernet są nadal stosowane.

Rys. 3.8 Złącza światłowodowe ST i SC [3].


Standardy transmisji światłowodowych.


Najważniejszymi dla technologii światłowodowej, z naszego punktu widzenia, są:

    10Base-FL – transmisja 10Mb/s.

  100Base-FX – transmisja 100Mb/s.

1000Base-LX – transmisja 1000Mb/s, laser długofalowy – ok. 1300nm

1000Base-SX – transmisja 1000Mb/s, laser krótkofalowy – ok. 850nm

Transmisja za pomocą światłowodu wymaga najczęściej, przynajmniej dwóch kabli. Jeden do transmisji a drugi do odbierania danych. Do standardowej karty sieciowej podłącza się je poprzez konwerter nośników, do którego z jednej strony dochodzą oba połączenia światłowodu, a do drugiej gniazdo RJ-45 (dawniej częściej spotykane AUI – wtedy to urządzenie nazywa się transceiver). Najczęściej w tej technologii używa się kabla wielomodowego MMF (multi-mode fiber). Możliwa jest transmisja typu full-duplex, w trybie tym możliwe są połączenia dłuższe niż 2000 m, ponieważ nie grają w tym momencie roli ograniczenia standardu CSMA/CD związane ze szczeliną czasową. Przy zastosowanych dobrej jakości światłowodach i transceiverach możliwe jest nawet osiągnięcie 5 km. Standard 10Base-FL jest idealny do połączeń pomiędzy oddalonymi od siebie budynkami danej firmy. Połączenia takie są zupełnie odporne na zakłócenia elektromagnetyczne.



 

10Base-FL

100Base-FX

1000Base-LX

1000Base-SX

Szybkość transmisji

10 Mb/s

20Mb/s full-duplex



100 Mb/s

200 Mb/s full-duplex



1000 Mb/s

2000 Mb/s full-duplex



Rodzaj kabla

MMF 62.5/125;

długość światła 850nm.



MMF 62.5/125;

długość światła 1300nm.



MMF 62.5/125 lub 50/125;

SMF 10um;

długość światła od 1270 do 1355 nm.



MMF 62.5/125;

długość światła od 770 do 860nm.



Maksymalna długość segmentu

2000 m.

H-D:  412 m.
F-D: 2000 m.

H-D

MMF i SMF: 316 m



F-D

MMF: 550 m

SMF: 5000 m


H-D

62.5/125: 275 m


50/125:    316 m
F-D

62.5/125: 275 m


50/125:    550 m

Maksymalna ilość transceiverów na segment

2

2

2

2

Rodzaj łączy

ST

podwójny SC,

dopuszczalny również ST oraz  FDDI MIC



podwójny SC

podwójny SC

Rodzaj kodowania

Manchester encoding

4B/5B

8B/10B

8B/10B

Tab 3.7  Porównanie parametrów technologii światłowodowych [5i].

Użyte skróty:

MMF (multi-mode optical fibers)        – dwa wielomodowe kable światłowodowe

SMF  (two single mode optical fibers) – dwa jednomodowe kable światłowodowe

62,5/125 - 62.5um rdzeń i 125um płaszcz,

50/125    - 50um rdzeń i 125um płaszcz,

H-D – half-duplex

F-D – full-duplex



u - zostało użyte jako zamiennik oznaczenia mikro.






©absta.pl 2019
wyślij wiadomość

    Strona główna